2 3 平 成 二 十 四 年 市 民 講 座 第 五 講 座 略 歴 日 本 人 が 一 番 怖 いもの 耐 震 構 造 への 理 解 を 深 めよう チョウ ケイヨウ 張 景 耀 Email: zhang@sda.nagoya-cu.ac.jp 名 古 屋 市 立 大 学 大 学 院 芸 術 工 学 研 究 科 所 属 : 名 古 屋 市 立 大 学 芸 術 工 学 部 建 築 都 市 デザイン 学 科 専 門 : 建 築 構 造 ( 建 築 構 造 物 を 安 全 かつ 経 済 的 に 設 計 できる) 中 国 広 東 省 出 身 2001 年 浙 江 大 学 建 築 工 程 学 院 卒 業 2002 年 東 北 大 学 工 学 部 土 木 系 学 部 研 究 生 2005 年 京 都 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 建 築 学 専 攻 修 士 2005 年 ケンブリッジ 大 学 工 学 部 客 員 研 究 員 2007 年 京 都 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 博 士 ( 工 学 ) 2007 年 京 都 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 建 築 学 専 攻 日 本 学 術 振 興 会 外 国 人 特 別 研 究 員 2009 年 立 命 館 大 学 理 工 学 部 建 築 都 市 デザイン 学 科 講 師 2011 年 名 古 屋 市 立 大 学 芸 術 工 学 研 究 科 准 教 授 大 昔 から 日 本 で 特 に 怖 いとされているものの 順 番 : じしん かみなり かじ おやじ 地 震 雷 火 事 親 父 明 治 ~1995 年 までの 地 震 と 被 害 4 2006~2011 年 までの 地 震 と 被 害 5 大 地 震 の 発 生 確 率 6 死 者 時 間 M 地 震 名 津 波 最 大 震 度 最 大 震 度 観 測 点 行 方 不 明 者 1891 年 岐 阜 愛 知 滋 賀 三 8.0 濃 尾 地 震 死 者 7,273 (6) 10 月 28 日 重 県 1896 年 岩 手 県 を 中 心 に 北 海 8.2 明 治 三 陸 地 震 死 者 21,959 (2~3) 6 月 15 日 道 東 北 地 方 1923 年 関 東 地 震 死 不 明 10 東 京 都 東 京 7.9 (6) 9 月 1 日 ( 関 東 大 震 災 ) 万 5 千 余 など6 点 1927 年 京 都 府 宮 津 測 候 所 7.3 北 丹 後 地 震 死 者 2,925 6 3 月 7 日 など2 点 1933 年 死 不 明 岩 手 県 宮 古 市 鍬 ヶ 8.1 昭 和 三 陸 地 震 5 3 月 3 日 3,064 崎 など6 点 1945 年 6.8 三 河 地 震 死 者 2,306 5 三 重 県 津 市 1 月 13 日 1948 年 7.1 福 井 地 震 死 者 3,769 6 福 井 県 福 井 市 6 月 28 日 1995 年 兵 庫 県 南 部 地 震 死 者 6,434 神 戸 市 等 阪 神 淡 路 地 7.3 7 1 月 17 日 ( 阪 神 淡 路 大 震 災 ) 不 明 3 域 出 典 : 気 象 庁 2011 年 3 月 11 日 東 日 本 大 震 災 2012 年 8 月 15 日 現 在 死 者 は15,868 人 重 軽 傷 者 は6,109 人 行 方 不 明 者 は2,848 人 出 典 : 気 象 庁 30 年 内 震 度 6 弱 以 上 の 発 生 確 率
南 海 東 南 海 東 海 連 動 型 地 震 7 概 要 8 タイトル: 耐 震 構 造 への 理 解 を 深 めよう 1.はじめに 2. 進 んでいる 建 築 技 術 3. 地 震 のメカニズムとその 被 害 4. 古 代 の 耐 震 技 術 5. 現 代 の 耐 震 技 術 6. 未 来 の 耐 震 技 術 のために 7.おわりに 第 二 部 : 進 んでいる 建 築 技 術 東 海 東 南 海 南 海 地 震 この 三 地 震 が 同 時 発 生 すると 最 悪 24,700 人 死 亡 1 万 年 前 (?)5 千 年 前 (?)の 建 築 10 世 界 最 古 の 木 造 建 築 物 群 11 世 界 最 大 木 造 軸 組 建 築 12 奈 良 東 大 寺 大 仏 殿 名 古 屋 見 晴 台 遺 跡 竪 穴 式 住 居 地 面 を 円 形 や 方 形 に 掘 り 中 に 複 数 の 柱 を 建 て 梁 や 垂 木 をつなぎあわせて 家 の 骨 組 みを 作 り 上 から 土 と 植 物 で 屋 根 を 葺 いた 建 物 金 堂 五 重 塔 奈 良 法 隆 寺 西 院 伽 藍 (607 年 創 建 ) 752 年 建 設 2 度 焼 失 1691 年 再 建 幅 57.5m 奥 行 き50.5m 棟 高 49.1m
世 界 最 高 の 自 立 式 鉄 塔 東 京 スカイツリー (Tokyo Skytree) 全 高 ( 尖 塔 高 )634m 軒 高 ( 塔 本 体 の 屋 上 の 高 さ)495m 自 立 式 鉄 塔 世 界 第 1 位 2008 年 7 月 着 工 2012 年 2 月 竣 工 2012 年 5 月 22 日 に 展 望 台 として 開 業 東 京 タワー 高 さ:333.0m 完 成 :1958 年 13 世 界 最 高 の 人 工 構 造 物 ブルジュ ハリファ ブルジュ ドバイ 2010 年 1 月 4 日 OPEN 169 階 828m 586mまではRC 造 739mまではS 造 その 上 に 尖 塔 14 柱 のない 空 間 構 造 ナゴヤドーム スパン: 左 右 116m 完 成 :1997 年 収 容 人 数 : 四 万 人 15 1923 年 関 東 大 震 災 17 1995 年 阪 神 淡 路 大 震 災 18 第 三 部 : 地 震 のメカニズムとその 被 害 Video: 1995 年 1 月 17 日 阪 神 淡 路 大 震 災 木 造 横 浜 市 全 壊 : 10 万 棟 以 上 死 者 行 方 不 明 者 : 14 万 2 千 人 大 破 した 凌 雲 閣 ( 浅 草 十 二 階 ) 鉄 骨 造 鉄 筋 コンクリート 死 者 : 6,434 名 行 方 不 明 者 : 3 名 負 傷 者 : 43,792 名
19 20 21 長 周 期 地 震 2011 年 東 日 本 大 震 災 地 震 による 液 状 化 マンホール 道 路 液 状 化 危 険 度 東 京 タワーのアンテナ 震 源 から 約 300キロ 大 阪 府 咲 洲 庁 舎 高 さは256.0m 日 本 で4 位 震 源 から 約 770キロ 最 上 階 の 揺 れ 幅 は 最 大 約 2.7メートル 警 察 庁 は 2012 年 8 月 15 日 現 在 死 者 は15,868 人 重 軽 傷 者 は6,109 人 届 出 があった 行 方 不 明 者 は2,848 人 Video: 2011 年 3 月 11 日 南 三 陸 町 志 津 川 高 校 から 見 た 津 波 震 度 22 23 24 地 震 による 液 状 化 地 震 のメカニズム 地 震 のメカニズム Adapazariはイスタンブール の 東 方 約 120kmに 位 置 する 地 方 中 核 都 市 である 1983 年 5 月 26 日 12 時 00 分 秋 田 県 能 代 の 西 方 沖 約 100kmでM7.7 震 度 Ⅴ 程 度 津 波 と 液 状 化 が 目 を 引 いた 鯰 (なまず) 江 戸 時 代 の 地 震 御 守 地 下 深 くにいる 巨 大 ナマズが 暴 れる 通 常 の 地 震 は 新 たに 断 層 が 生 じること あるいは 既 存 の 断 層 が 動 くことが 原 因 地 震 の 種 類 1.プレート 同 士 の 境 界 部 分 で 発 生 (プレート 境 界 型 地 震 東 日 本 大 震 災 ) 2. 大 陸 プレートの 内 部 や 表 層 部 で 発 生 ( 直 下 型 地 震 阪 神 大 震 災 ) 3. 沈 み 込 む 海 洋 プレートで 発 生 ( 海 洋 プレート 内 地 震 スラブ 内 地 震 ) 4. 火 山 性 地 震 Video: 大 成 建 設 の 資 料 (15sec) プレート 境 界 型 地 震
25 26 27 世 界 のプレート 分 布 世 界 のプレート 分 布 日 本 周 辺 の プレート 分 布 東 海 東 南 海 南 海 地 震 東 海 地 震 東 南 海 地 震 (1944)で 歪 みが 解 放 されず 安 政 東 海 地 震 (1854)から 約 150 年 間 大 地 震 が 発 生 していないため 相 当 な 歪 みが 蓄 積 されていることから いつ 大 地 震 が 発 生 し てもおかしくないとみられている 東 南 海 南 海 地 震 おおむね100~150 年 の 間 隔 で 発 生 しており 今 世 紀 前 半 での 発 生 が 懸 念 されており 関 東 から 九 州 にかけての 広 域 防 災 対 策 を 早 急 に 確 立 していく 必 要 がある 28 地 震 の 大 きさ マグニチュード 呼 び 名 (8~) ( 巨 大 地 震 ) 7~ 大 地 震 5~7 中 地 震 3~5 小 地 震 1~3 微 小 地 震 ~1 極 微 小 地 震 マグニチュードは 地 震 のエネルギーを 表 す 1 増 えると 地 震 のエネルギーは 約 32 倍 2 増 えれば エネルギーは1000 倍 震 度 は 揺 れの 度 合 い( 加 速 度 )を 表 す 日 本 では 10 階 級 (0 1 2 3 4 5 弱 5 強 6 弱 6 強 7)に 分 けた 気 象 庁 震 度 階 級 29 加 速 度 とは 30 加 速 度 は 速 度 変 化 の 度 合 いを 表 す http://item.rakuten.co.jp/happybag/10892/
震 度 31 木 造 建 物 の 工 法 33 第 四 部 : 古 代 の 耐 震 技 術 伝 統 工 法 柱 に 太 い 貫 を 通 す 在 来 工 法 接 合 部 に 金 物 で 補 強 伝 統 工 法 : 清 水 の 舞 台 34 在 来 工 法 35 伝 統 工 法 の 強 み: 変 形 能 力 36 清 水 寺 ( 京 都 ) 清 水 の 舞 台 (1633 年 再 建 ) 現 代 の 木 造 在 来 構 法 の 接 合 部 に 金 物 の 補 強 を 強 制 在 来 工 法 とは 日 本 で 古 くから 発 達 して きた 伝 統 工 法 を 簡 略 化 発 展 させた 構 法 貫 構 造 : 通 し 貫 を 用 いて 軸 組 を 固 める 構 法 高 さ3mの 構 造 水 平 に40cmの 変 形 後 倒 壊 しないもの しかも 半 分 ぐらい 戻 ってきた http://homepage2.nifty.com/syotaku/syokai101.html
昔 の 制 振 構 造 : 五 重 塔 の 心 柱 37 昔 の 免 震 構 造 : 五 重 塔 の 基 礎 38 心 柱 直 径 は 最 大 90cm 地 中 2.7mに 立 つ 天 と 地 を 結 ぶ 制 震 効 果 礎 石 腐 朽 を 防 ぐ 地 震 時 柱 は 移 動 免 震 効 果 第 五 部 : 現 代 の 耐 震 技 術 東 福 寺 金 堂 法 隆 寺 五 重 塔 (607 年 創 建 ) 創 建 以 来 1400 年 日 本 は46 回 M7.0 以 上 の 地 震 法 隆 寺 五 重 塔 (607 年 創 建 ) 東 大 寺 三 門 万 福 寺 三 門 創 建 以 来 1400 年 日 本 は46 回 M7.0 以 上 の 地 震 40 41 42 耐 震 構 造 耐 力 向 上 質 量 低 減 高 強 度 材 料 ( 高 強 度 コンクリートなど) 新 しい 構 造 形 式 ( 張 力 構 造 など) 大 きい 断 面 東 京 ドーム 耐 力 向 上 地 震 力 周 期 : 一 回 揺 れの 所 要 時 間 高 ければ 高 い ほど 固 有 周 期 が 長 い 地 震 力 は 加 速 度 と 質 量 に 比 例 速 くて 重 い 車 は 止 まりにくい 壁 入 り ブレース 入 り 建 物 と 地 震 波 主 要 成 分 の 固 有 周 期 が 一 致 ( 共 振 )する 場 合 応 答 はもっとも 大 きい Video: 固 有 周 期 の 違 う 構 造 物 の 応 答
43 44 45 耐 震 対 策 心 柱 制 振 制 振 ーTMD 耐 震 : 揺 れに 耐 える 建 物 を 丈 夫 にする 制 振 ( 震 ): 揺 れを 制 する 地 震 エネルギーの 一 部 を 制 振 装 置 によって 吸 収 免 震 : 揺 れから 免 れる 入 力 地 震 エネルギーを 減 少 させる 五 重 塔 直 径 0.9mの 心 柱 東 京 スカイツリー 直 径 8mの 心 柱 Video: TMD 制 振 暴 風 対 策 としてTMD( 振 り 子 型 制 震 装 置 ) 巨 大 な 球 体 をビル 内 に 吊 るし 振 り 子 に 似 た 反 作 用 の 力 を 利 用 して 87 階 から92 階 の 中 央 部 の 吹 き 抜 け 空 間 に 直 径 5.5mの 巨 大 な 球 体 がケーブルで 吊 るす 総 重 量 は650トン 最 大 40%の 風 力 による 振 動 を 抑 える Taipei 101 (509m, 地 上 101 階 2004 年 ) Video: 台 北 101TMD 制 振 46 48 免 震 震 動 台 実 験 ーE Defense 第 六 部 : 未 来 の 耐 震 技 術 のために 独 立 行 政 法 人 防 災 科 学 技 術 研 究 所 兵 庫 耐 震 工 学 研 究 センター Video: 大 成 建 設 の 資 料 (7:55) 質 量 1,200トンの 試 験 体 を 載 せ 兵 庫 県 南 部 地 震 クラスの 強 さで 加 振 することができる 強 大 な 加 振 力 実 際 の 地 震 のとおり 前 後 左 右 上 下 の 三 次 元 の 動 きを 再 現 できる
実 寸 法 の 振 動 台 実 験 49 コンピュータでのシミュレーション 50 第 七 部 : おわりに スパン: ( 5m + 5m ) x 6m 鋼 構 造 試 験 体 高 さ: 3.5m x 4 = 14.0 m Video: 2007 年 4 層 鉄 骨 実 大 実 験 Video: 4 層 鉄 骨 倒 壊 シミュレーション 進 化 論 ダーウィンの 進 化 論 は より 複 雑 で 高 度 な 生 物 でもよ り 単 純 な 組 織 体 から 進 化 する 新 しい 種 は 遺 伝 子 の 突 然 変 異 から 発 生 しより 優 れた 変 異 が 維 持 され( 自 然 選 択 説 として 知 られている)これ らの 良 性 変 異 は 次 世 代 に 継 がれると 提 示 している さらに 長 い 年 月 をかけ 良 性 変 異 は 蓄 積 し 全 く 異 なった 種 の 生 物 となる 52 物 競 天 択 適 者 生 存