免震建物の地震観測記録について 東北大学免震実証建屋・清水建設技術研究所 東京工業大学 建築物理研究センター 講演会 免震建物の地震観測記録について 東北大学免震実証建屋・清水建設技術研究所 2011年9月２7日 清水建設株式会社 猿田 正明
はじめに 震源に近く大きな地震動を受けた仙台市青葉山の東北大学免震実証建屋と江東区の軟弱地盤に経つ免震建物の地震時の挙動について，観測記録を分析して報告する． 震源 東北大学 清水建設 技術研究所 震源域 それではまず，今回の地震と地震動(揺れ)の概要を説明する．
免震建築物計画推移(JSSI)
東北大学 免震実証試験建屋 在来 免震 上部構造は同一の建物 場所： 仙台市青葉区東北大学工学部キャンパス内 延床面積： 各180ｍ2 場所： 仙台市青葉区東北大学工学部キャンパス内 延床面積： 各180ｍ2 階数： 地上3階 構造： RCラーメン構造 重量： 各255 t 免震装置： 高減衰積層ゴム×6台 (1986年完成，東北大学と清水建設の共同研究)
試験建屋 平面図 在来建屋 免震建屋 立断面図
高減衰積層ゴム 高減衰積層ゴムの形状 荷重～変形関係(N=50tf)
加速度記録 RF(在来)(max=824.0 gal) RF(免震)(max=244.0 gal) B1F (max=241.4 gal) 加速度時刻歴波形 加速度最大値分布 加速度 速度 変位 入力の応答スペクトル
積層ゴムの変形 ０～50秒 5０～100秒 10０～150秒 15０～200秒 積層ゴムのオービット 累積変形量
１次モードの固有振動数と減衰 固有振動数 減衰定数
応答解析結果 屋上加速度 屋上加速度 積層ゴム変位 積層ゴム変位 免震建屋（Ｘ方向） 免震建屋（Ｙ方向）
応答解析結果(加速度最大値) 在来建屋 免震建屋
５つの免震構造 技術のショールーム 清水建設㈱技術研究所 軽量建物用免震 開発協創館 多機能実験棟 音響実験棟 警備棟 安全安震館 技術のショールーム 清水建設㈱技術研究所 ５つの免震構造 音響実験棟 軽量建物用免震 開発協創館 多機能実験棟 警備棟 耐火実験ブロック 環境実験ブロック 岩石実験 ブロック 安全安震館 ２F ビオトープ 多目的実験棟 （中央実験棟） 建設技術 歴史展示室 ２F ｼｮｰﾙｰﾑ 頭頂免震 (SFS21) 本 館 大型構造 実験棟 柱頭免震 振動実験棟 風洞実験棟 エネルギープラント パーシャルフロート免震 新クリーンルーム 実験棟 サイバー 実験棟 遠心実験棟 マルチステップ免震 ２F ITｿﾘｭｰｼｮﾝ･ﾗﾎﾞ
清水建設 技術研究所新本館 構 造 ： 鉄骨造 地上6階 延床面積 ： 9,462 ㎡ 竣 工 ： 2003年11月
大架構柱頭免震構造 つなぎ梁の無い独立な６本のピアによる柱頭免震（支持層－３９ｍ） ２～６階メガストラクチャー ピロティー空間 ８０×２０mの室内無柱空間
観測結果 6F 4F 免震 装置 2F 柱頭 柱脚(地表) 加速度最大値分布 長辺方向加速度波形 加速度を1/2以下に低減 短辺方向 6F 4F 免震 装置 2F 柱頭 柱脚(地表) 加速度最大値分布 長辺方向加速度波形 今回の地震では多くの免震建物で，その効果が実証された． 東京都江東区に位置する清水建設 技術研究所の本館建物は1階のピロティの柱上に6台の免震装置を設けた免震構造． 今回の地震で地表面では約140gal(震度5強)の揺れが観測されたが，建物内では揺れが半分以下に低減されたことがわかる．(加速度最大値分布，加速度波形のグラフ) 免震装置(鉛入り積層ゴム) 加速度を1/2以下に低減 15
入力の応答スペクトル 加速度応答スペクトル 速度応答スペクトル 変位応答スペクトル
積層ゴムの動き 今回の地震時の免震装置の動画(20秒程度) 免震装置が実際の地震で変形する様子が捉えられた貴重な動画． 免震装置の最大変形は7.6 cm
累積変形 ０～100秒 １００～1５0秒 １５０～２00秒 変形のオービット 累積変形
１次モードの固有振動数と減衰 固有振動数 減衰定数
応答解析 等価せん断ばね 応答解析モデル 観測記録との比較
首都圏で想定される大地震 関東地震の想定断層面 東京湾北部地震の想定断層面
首都圏で想定される大地震に対する免震効果 関東地震 東京湾北部地震 技術研究所の地表面で推定された加速度波形
応答解析結果 加速度時刻歴（関東地震） 免震層の最大変位 加速度最大値の分布 Ｘ方向 Ｙ方向 関東地震 19ｃｍ 16cm 東京湾北部地震 24ｃｍ 31cm 加速度最大値の分布
風洞実験棟(パーシャルフロート免震構造) 建築面積： 952 m2 延床面積： 1253 m2 建物高さ ： 17.2 m（地下3.3m、地上13.9 m） 階数 ： 地上２階・地下１階 構造 ： RC造、一部S造 建物重さ ： 2900 t 喫水 ： 2.3m （建物の重さの半分を浮力で支持） 貯水槽 ： 平面積 830 m2 、深さ 4.5m、貯水量 1540 t
パーシャルフロート免震構造 透水体を用いた減衰装置 2.3m 3.5m 2.0m 建物重量の約半分を浮力で支持 水中使用型積層ゴム
観測結果 最大加速度 最大加速度の分布 伝達関数
安全安震館（塔頂免震） 建築概要：地上４階 建築面積（コア部１階）9 m2 延べ床面積214 m2 重量180tf コア壁：鉄筋コンクリート造 外周吊りフレーム：鉄骨造 2006年竣工 免震装置：天然系積層ゴム（傾斜２段配置）
観測記録 最大加速度 伝達関数
超高層免震における観測記録(国交省基準法整備事業27－3) 建物概要 所在地 ：東京都江東区 竣 工 ：2011年2月 構 造 ：ＲＣ造、免震構造（3-4階間に免震層） 基礎形式：杭基礎（場所打ちコンクリート拡底杭） 免震装置：鉛プラグ入り積層ゴム40台 天然ゴム系積層ゴム11台 用 途 ：共同住宅・駐車場 敷地面積：7,380m2 建築面積：3448m2 延床面積：51,856m2 軒 高 ：114m 最高高さ：123m 階 数 ：地下なし、地上36 階、塔屋1階
超高層免震における観測記録 平面概要 立面概要
加速度記録 加速度時刻歴 加速度最大値の分布
超高層免震における観測記録 免震層の変位 スペクトル比
三次元免震 阿佐ヶ谷「知粋館」
変位最大値
加速度最大値
加速度応答スペクトル
ご静聴ありがとうございました