建物・基礎・地盤を総合的に考えた建築構造物の振動研究 -併用基礎の耐震性能の評価に向けて-

建築社会基盤系学科建築学コース  永井 宏

 

 建築社会基盤系学科建築学コースでは、「安全・快適で人間性豊かな居住空間とまちづくりのために必要な、計画・設計・構造・環境・施工に関する専門技術の修得をめざし、使い手の立場に立った建築物や都市の生活空間の計画・デザインをはじめ、安全な建築物の構造や快適な建築環境の設計、および建築施工に関する知識を実践的に学びます。」(「建築社会基盤系学科」HPより)

 以下に、建築学コースの研究室で行われている研究の一例として「建物・基礎・地盤を総合的に考えた建築構造物の振動研究」について紹介します。

 日本は地震が多発する国であり、建築物の構造設計においては地震に対する安全性の確認(耐震設計)が重要となります。また、建築物の中で基礎部材は、通常、地中にあるため目に触れる機会は少ないかもしれませんが、建築物とそれを支える地盤との仲介役であり、非常に重要な役割を果たす構造部材であります。地震被害の事例や振動実験の結果をみると、基礎の被害は建物の損壊にも影響を及ぼし大きな災害に繋がる可能性があります。

 私達は、埋立地などの軟弱な地盤において建物の沈下の抑制効果が期待される新しい基礎形式であるパイルド・ラフト基礎の地震時挙動について研究しています。本形式は、従来の直接基礎と杭基礎を併用した基礎形式であり、直接基礎よりも沈下を抑制すると共に、杭基礎に比べて杭長・杭本数等の低減など基礎の合理化が可能となります。しかし、基礎部材と地盤との力の作用関係が複雑なため地震時挙動の解明が不十分であり、比較的中低層の建物に採用されることが多いのが現状です。

 そこで、このパイルド・ラフト基礎を採用した建築構造物の高性能化を目指して、建物・基礎・地盤を三位一体として取り扱った地震応答解析を行っています(図1)。この数値解析シミュレーションでは、地震荷重として従来の静的設計で考慮されてきた建物慣性による力のほかに、地盤の振動による荷重や地盤での地震動の増幅を考慮することで、建物の地震応答・被害に影響を与える建物と地盤の振動特性(固有周期)や両者の力学的相互作用の関係を総合的に捉えることができます。これにより、地震時の建物挙動や耐震性能を判断する上で必要となる杭応力を解明し、耐震性能評価方法の構築を目指しています。

 

図1 数値解析シミュレーション

 

 

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更新年月日:2012年8月8日
作成担当部局:総務グループ総務ユニット

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