【総合技術(shù)研究所?研究員たちの肖像 vol.1】“地震に強(qiáng)い”は當(dāng)然！
“繰り返す地震にも耐える家”をつくろう

Profile

総合技術(shù)研究所 建築技術(shù)研究部 工法研究グループ 研究員

岡崎 浩徳

一級(jí)建築士?構(gòu)造設(shè)計(jì)一級(jí)建築士

「余震は必ず発生する、何度も発生する」と考える

よく「地震に強(qiáng)い家」とうたっている住宅を見(jiàn)かけますが、ダイワハウスは地震大國(guó)の日本で家をつくりつづけて、すでに60余年。「地震に強(qiáng)い家」からさらに先へ進(jìn)んで「“繰り返す”地震に強(qiáng)い家」へと進(jìn)化しています。

開(kāi)発のターニングポイントになったのは、2011年の東日本大震災(zāi)でした。大きな余震が何度も起こる中、総合技術(shù)研究所の研究員たちは、以前からの開(kāi)発テーマとして取り組んできた「長(zhǎng)時(shí)間の地震や繰り返される余震に対する強(qiáng)さ」の重要性を一層強(qiáng)く感じるようになりました。そうして開(kāi)発したのが、震度7クラスの巨大地震に耐える「強(qiáng)さ」だけでなく、強(qiáng)い余震が発生しても何度でも耐えつづける「粘り強(qiáng)さ」を持ったエネルギー吸収型耐力壁「D-NΣQST（ディーネクスト）」でした。

しなやかに動(dòng)く「Σ形デバイス」が、地震エネルギーを効果的に吸収

エネルギー吸収型耐力壁「D-NΣQST」が耐震性能を持続させる鍵は、 「Σ形デバイス」にあります。強(qiáng)い揺れを受けると上へ下へとしなやかに動(dòng)く獨(dú)自の斷面形狀により、地震エネルギーを効果的に吸収。震度7クラスの地震に連続して耐える粘り強(qiáng)さを発揮します。

エネルギー吸収型耐力壁「D-NΣQST」の仕組み

揺れを受けると「Σ形デバイス」が上へ下へとしなやかに動(dòng)く
→応力を「Σ形デバイス」に集中させることで柱や梁の損傷を防ぐ

• ※「Σ形デバイス」側(cè)に柱がない場(chǎng)合、「Σ形デバイス」は金物で柱や梁と取り合います。（右図）なお、その場(chǎng)合も構(gòu)造耐力性能は変わりません。
• ※0.5P巾の場(chǎng)合、耐力壁の形狀が異なります。（1P＝91cm）

なぜ粘り強(qiáng)いのか。その秘密は、柱と斜めの筋かいをつなぐ「Σ形デバイス」にあります。デバイスが上下にしなやかに動(dòng)いて地震エネルギーを吸収し、建物へのダメージを最小限に抑えるのです。「Σ」形を生みだすまでの道のりは苦難の連続でした。「III」のような縦形は堅(jiān)すぎる。「三」のような橫形は柔らかすぎる。H形やK形、Z形も違う。100通り以上の試作をつくっては検証を繰り返し、ついに強(qiáng)さとしなやかさを兼ね備えた最も効果的な「Σ」形にたどり著きました。

「Σ形デバイス」が地震エネルギーを吸収する理由（イメージ）

しかし、まだ完成ではありません。「D-NΣQST」を搭載した「xevoΣ（ジーヴォシグマ）」実物大の建物を使って、國(guó)立機(jī)関の実大三次元震動(dòng)破壊実験施設(shè)「E-ディフェンス」（愛(ài)稱(chēng)）で加震実験を?qū)g施。震度7相當(dāng)の巨大な衝撃を4回連続で繰り返し與えたところ、柱?梁の損傷はなく、新築時(shí)の耐震性能を維持することが実証されたのです。

実大三次元震動(dòng)破壊実験施設(shè)「E-ディフェンス」（國(guó)立研究開(kāi)発法人防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所）にて、2013年9月に実施された「xevoΣ」の大規(guī)模な加震実験。

「E-ディフェンス」は実際の地震に近いリアルな揺れを再現(xiàn)して、建物1棟をまるごと実験できる施設(shè)ですが、家をつくるパーツそれぞれの性能も確認(rèn)しなくてはなりません。総合技術(shù)研究所ではさまざまな実験裝置を使って耐震性能を検証しています。

それでは、住宅の工法?構(gòu)造を研究開(kāi)発している研究員、岡崎の案內(nèi)で、実験裝置の一つ「門(mén)型試験機(jī)」を見(jiàn)てみましょう。

壊れない家をつくるために、壊す？

門(mén)型試験機(jī)は、家を構(gòu)成するパーツに地震や臺(tái)風(fēng)の力がかかったらどうなるかを調(diào)べる試験機(jī)です。実験では、実物大の耐力壁や柱、梁、外壁パネルなどを床の上に固定。アクチュエーターという駆動(dòng)裝置で地震や臺(tái)風(fēng)を想定した力を上から加え、硬さや強(qiáng)度、変形性能を検証します。余震のように荷重を「繰り返し」かけられるのも特徴です。また、柱と梁の接合部がどれくらいの耐久強(qiáng)度を持っているかも確認(rèn)できます。

門(mén)型試験機(jī)の赤いアクチュエーターが上下に動(dòng)いて強(qiáng)度を確認(rèn)

総合技術(shù)研究所にあるのは、最大100tの力を加えることができる100tf（トンフォース）門(mén)型試験機(jī)。岡崎は「柱の上に5tのアジアゾウ20頭が乗っている、または50tの2階建て住宅が2棟乗っている様子をイメージしてください」と門(mén)型試験機(jī)のパワーを解説します。

実験映像では、その威力をわかりやすくお伝えするために、ドラム缶と鉄骨の柱で比較実験しています。ダイワハウスの家に使われる建材の強(qiáng)さを感じていただけることでしょう。

研究所では門(mén)型試験機(jī)の他にも、鋼管コンクリートなど、非常に強(qiáng)固な構(gòu)造材に400tの力を加えられる「萬(wàn)能実験機(jī)」も活用。また、ただのコンクリートに見(jiàn)える「床」も、実は重要な実験設(shè)備です。「これは『反力床』といいます。試験體を置いて100tもの力で上から押すので、荷重に耐えられる剛強(qiáng)な床が必要になります。この床の中には高強(qiáng)度の鉄筋が入っていて、床の厚さも1.5mあるんです」と説明。また、施設(shè)內(nèi)には高さ9m近く、厚さ最大2.5mの「反力壁」もそびえ立っています。

反力壁?反力床に試験體を設(shè)置し、油圧ジャッキで加力

「住宅を開(kāi)発するだけなら、ここまで大きなものは必要ありませんが、當(dāng)社は物流施設(shè)や工場(chǎng)、オフィスなど大型の建物もつくっているため、実験環(huán)境を整えているのです」

この環(huán)境下で岡崎は日々、より高い耐震性能をめざし、さまざまな想定のもとで設(shè)計(jì)図を描き、試作しては実験するトライ＆エラーを繰り返しています。思いどおりの結(jié)果が出ないこともよくあります。しかも「これまで世の中にはなかった新しいものをつくろうとすると、一般的な計(jì)算式ではわからないことも多い。だからこそ実物を壊す実験が大きな意味を持ってくるのです」と語(yǔ)ります。地震や臺(tái)風(fēng)で壊れない家をつくるために、壊す。それが岡崎の仕事です。

研究員は現(xiàn)場(chǎng)で學(xué)べ、次の答えを探しだせ

研究開(kāi)発の最前線にいる岡崎は、ここに至るまで、どう成長(zhǎng)し、何を?qū)Wんできたのでしょう。どうやら研究者としての芽は幼い時(shí)から育まれていたようで、「子どもの頃はブロック遊びや庭での砂遊びなど、物をつくることが好きでした」。橋などを建設(shè)する土木の仕事をしていた父親の影響も受け、大學(xué)の専攻分野はビルなどの建築に使われる高流動(dòng)コンクリートを選びました。ところが次第に大きなビルから身近な住宅に興味が移り、方向を転換。卒業(yè)後、大和ハウス工業(yè)に入社します。

その少し前、まだ學(xué)生だった1995年、阪神?淡路大震災(zāi)が発生しました。當(dāng)時(shí)、岡崎がいたのは名古屋。震災(zāi)後しばらくして岡山の実家へ車(chē)で帰る道中、倒壊した高速道路やブルーシートに覆われた街を目の當(dāng)たりにして言葉を失ったと言います。

その數(shù)年後、入社した2000年當(dāng)時(shí)は建築基準(zhǔn)法の耐震基準(zhǔn)が強(qiáng)化され、住宅の性能をわかりやすく示す耐震等級(jí)の表示もスタート。住宅業(yè)界では各社が耐震性能を上げようとしのぎを削っていました。岡崎はまず本社の技術(shù)開(kāi)発部で免震住宅の商品化を擔(dān)當(dāng)し、7年後、研究所に異動(dòng)。それからは研究所で構(gòu)造技術(shù)を開(kāi)発し、その延長(zhǎng)で本社の商品開(kāi)発部に移って商品として軌道に乗せるという行ったり來(lái)たりの恵まれた経歴を重ねます。

「自分で開(kāi)発した技術(shù)が商品になって実際に建つまで一貫して見(jiàn)られるのは、研究者として良い経験になります。技術(shù)ができても、商品になるまでには設(shè)計(jì)する人や生産工場(chǎng)の人、情報(bào)加工のシステムをつくる人など、さまざまな擔(dān)當(dāng)者とのやりとりが必要。そこで寄せられた問(wèn)い合わせも、改良や次の開(kāi)発のヒントとして生かせるんですよ」

また、研究員たちは大地震が起こると被災(zāi)地に行き、建物の狀況を調(diào)べます。2016年、震度7を観測(cè)した熊本地震の時(shí)、岡崎は激震地の益城町に入り、大きな衝撃を受けました。「活斷層の地盤(pán)が1m以上動(dòng)いていたり、擁壁ごとずれていたり、隣の家が寄りかかっているものもありました。私たちは家の耐震性を上げるために全力を盡くしていますが、それだけでは足りない時(shí)もある。地盤(pán)や擁壁などの敷地條件もすごく大切なんだ」と痛感。研究所には、地盤(pán)を研究する者も、住所から震動(dòng)を予測(cè)するシステムの開(kāi)発者もいます。「それぞれの成果を組み合わせて、その技術(shù)を現(xiàn)場(chǎng)の設(shè)計(jì)擔(dān)當(dāng)者が活用する。そうやって、その土地に最適な家づくりをトータルに提案していければ」との思いを強(qiáng)くします。

耐震だけじゃない、生活の豊かさも開(kāi)発しよう

大和ハウス工業(yè)の商品はざっくり二分すると、「住宅」と、「建築」と呼ばれる法人向けの事業(yè)用建築物に分かれます。岡崎は「私たちの研究所は、住宅グループの隣に建築グループがいて、研究員が住宅から建築、建築から住宅へとグループ間での異動(dòng)もあります。住宅で開(kāi)発した技術(shù)を建築に応用できますし、その逆も然り。それが私たちの強(qiáng)みなんです」と胸を張ります。

例えば「建築」で開(kāi)発し、さまざまな技術(shù)賞を受賞した鉄骨構(gòu)造システム「DSQフレーム」は、住宅版にチューニングして重量鉄骨の3階建て住宅商品「skye3（スカイエスリー）」に搭載。品質(zhì)や性能の良さはもちろん、現(xiàn)場(chǎng)での施工を単純化してコストダウンを図れることも採(cǎi)用した理由の一つです。

「私たちはいつも、商品価格を抑えるための合理的な構(gòu)造につながる技術(shù)を探索しています。『Σ形デバイス』も形を工夫することで、一般的に出回っている鋼材を使って強(qiáng)さとしなやかさを?qū)g現(xiàn)しました。高価な特殊材料を使っていないので、壁量を増やしてさらに耐震性を上げることも容易ですし、將來(lái)も材料を確保して増改築に対応できると考えています」

研究開(kāi)発に終わりはありません。Σ形デバイスを搭載した耐力壁「D-NΣQST」は、デバイスを2つに増やしてエネルギー吸収能力をさらに高めた耐力壁「KyureK（キュレック）」へと発展。「KyureK」を用いた「xevoΣ PREMIUM（ジーヴォシグマ プレミアム）」では、地震時(shí)の內(nèi)外裝の損傷を大幅に低減し、より大きな安心をご提供しています。

大地震の揺れを大幅に低減し、內(nèi)外裝の損傷を抑える「KyureK」

「耐震性能はかなり高いレベルまで上がってきています。『ダイワハウスの家にいれば安心だ』と思っていただけたらうれしいですよね。ただ、家の耐震性というのは、普段の暮らしで感じることはできません。構(gòu)造の研究者としては、開(kāi)発した技術(shù)を生かして普段の生活で『いいな』と感じていただける提案を増やしていきたい。高い天井や柱の少ない大空間は、リビングでの家族の過(guò)ごし方を変えたり、テレワークに対応したり、新しいライフスタイルを生みだします。そんな生活の豊かさを提案することも目標(biāo)です」

総合技術(shù)研究所では「思い付いたら、やってみよう」というチャレンジ精神が奨勵(lì)されます。機(jī)上で計(jì)畫(huà)書(shū)ばかり練るよりも、物をつくって実験する。失敗しても予期せぬ発見(jiàn)に出會(huì)うかもしれない。そして、またつくって実験する。終わりなきサイクルが、ダイワハウスの家をさらなる高みへと押し上げていくのです。

【vol.2】では、840℃の炎で壁を燃やす研究員が登場(chǎng)します。