一級建築士【構造】免震・制振・耐震の違いをわかりやすく解説｜しくみと特徴を比較
構造文章題シリーズ第6弾は免震・制振です。
近年の試験で存在感を増しているテーマで、「耐震・制振・免震の違い」を問う問題が定番化しています。考え方の違いさえつかめば、確実に得点できる分野です。
3つの戦略——地震とどう付き合うか
地震に対する構造の戦略は、大きく3つに分かれます。
| 方式 | 戦略 | 例えるなら |
|---|---|---|
| 耐震 | 構造体の強さと粘りで耐える | 正面から受け止める |
| 制振 | ダンパーで揺れのエネルギーを吸収する | 衝撃を逃がすクッション |
| 免震 | 建物を地盤から切り離し、揺れを伝えない | 絶縁する |
免震構造——「揺れを伝えない」
しくみ
建物と基礎の間（または中間階）に免震層を設け、2種類の装置を置きます。
| 装置 | 役割 |
|---|---|
| アイソレータ（積層ゴムなど） | 建物を支えつつ、水平方向に柔らかく変形して地震動を伝えにくくする |
| ダンパー（鉛・鋼材・オイルなど) | 揺れのエネルギーを吸収し、変位が大きくなりすぎるのを抑える |
積層ゴムは「ゴムと鋼板を交互に重ねた」もの。鉛直方向には硬く（建物の重さをしっかり支える）、水平方向には柔らかいという都合のよい性質を持ちます。
免震の原理は「周期をずらす」
免震層が水平に柔らかいため、建物の固有周期が大幅に長くなります。
地震動の主要な周期帯（短周期）から建物の周期を遠ざけることで共振を避け、建物に伝わる加速度（揺れの激しさ）を大幅に低減します。
試験で狙われる免震の特徴
- 上部構造の加速度応答は小さくなるが、免震層には大きな水平変位が生じる
- そのため建物の周囲に**クリアランス（隙間）**が必要。配管・エレベーター・エキスパンションジョイントも変位に追従できる仕様にする
- 軟弱地盤では効果が出にくい（地盤の揺れ自体が長周期になり、免震建物と共振するおそれ）
- 強風時にも建物が動かないよう、ダンパー等で風揺れ対策が必要
- 免震は新築だけでなく既存建物の改修（レトロフィット）にも適用できる
なぜ「周期を長くする」と揺れが減るのか
地震動には、その地盤ごとに揺れやすい卓越周期（多くは短周期＝0.1〜1秒程度）があります。建物の固有周期がこれに近いと共振して激しく揺れます。
免震で固有周期を3〜5秒程度に長くすると、地震動の卓越周期から離れて共振を避けられる。結果、上部構造に伝わる加速度（揺れの激しさ）が減る——ただし、ゆっくり大きく動くため変位は増える。「加速度は減るが変位は増える」のトレードオフが免震の本質です。
免震部材
| 部材 | 役割 |
|---|---|
| アイソレータ（積層ゴム） | 建物を支え、水平に柔らかく変形して周期を伸ばす |
| 鉛プラグ入り積層ゴム | 積層ゴムに鉛を入れ、支持＋減衰を兼ねる |
| すべり支承・転がり支承 | 滑り・転がりで水平移動を許す |
| ダンパー | 変位を抑え、エネルギーを吸収する |
免震層は維持管理（定期点検）が前提。地震後・経年で部材を点検・交換できることも特徴です。
制振構造——「揺れを吸収する」
しくみ
建物の骨組の中に**ダンパー（制振部材）**を組み込み、地震や風のエネルギーを吸収させます。
| ダンパーの種類 | しくみ |
|---|---|
| 鋼材ダンパー | 鋼材の塑性変形でエネルギー吸収（低降伏点鋼など） |
| オイルダンパー | 油の粘性抵抗で吸収 |
| 粘弾性ダンパー | ゴム系材料の変形で吸収 |
| マスダンパー（TMD） | 屋上などに置いたおもりの揺れで建物の揺れを打ち消す |
試験で狙われる制振の特徴
- 主体構造の損傷を抑え、ダンパーに損傷を集中させる（ダンパーは交換できる）
- 免震ほど大掛かりな工事が不要で、既存建物の耐震改修に使いやすい
- 風による揺れ（居住性）の改善にも有効——超高層建物でよく使われる理由
- 制振は地震動を遮断するわけではないので、免震ほど加速度を下げられるわけではない
制振ダンパーの2つの効きどころ
ダンパーは「効くしくみ」で2系統に分けると整理できます。
| 系統 | 例 | 効きやすい揺れ |
|---|---|---|
| 変位依存型 | 鋼材ダンパー（塑性変形） | 大きく変形する大地震で効く |
| 速度依存型 | オイルダンパー（粘性） | 小さくても速い揺れ・風揺れにも効く |
鋼材ダンパーは「大きく曲げられて初めて効く」、オイルダンパーは「速度に応じて効く（小さな揺れ・風でも）」。だから居住性（風揺れ）改善には速度依存型が向く、という理由が見えてきます。
耐震・制振・免震の比較まとめ
| 耐震 | 制振 | 免震 | |
|---|---|---|---|
| 考え方 | 強度・靭性で耐える | エネルギーを吸収 | 揺れを伝えない |
| 建物の揺れ（加速度） | 大きい | やや低減 | 大幅に低減 |
| 家具の転倒・内部被害 | 起こりやすい | やや抑える | 起こりにくい |
| コスト | 低 | 中 | 高（免震層・維持管理） |
| 主な適用 | すべての建物の基本 | 超高層・改修 | 病院・庁舎・マンション等 |
「免震にすれば耐震性が不要になる」わけではありません。免震建物でも上部構造には所定の耐震性が必要です。3つは対立ではなく組み合わせの関係です。
○×で総チェック
Q1. 免震構造は、建物の固有周期を短くすることで地震の影響を低減する。
→ ×。長くする。地震動の卓越周期から遠ざけて共振を避ける。
Q2. 積層ゴムは、鉛直方向には硬く、水平方向には柔らかい性質をもつ。
→ ○。だから建物を支えながら水平の揺れを絶縁できる。
Q3. 免震構造を採用すると、免震層の水平変位は小さくなる。
→ ×。加速度は減るが、免震層には大きな変位が生じる。クリアランスが必要。
Q4. 免震構造は、軟弱地盤に建つ建物ほど効果を発揮しやすい。
→ ×。軟弱地盤は揺れが長周期化し、免震建物と共振するおそれがあるため効果が出にくい。
Q5. 制振ダンパーは、主体構造より先にエネルギーを吸収し、損傷を集中的に受け持つ。
→ ○。損傷をダンパーに集め、本体を守る設計思想。
Q6. 制振構造は、地震時だけでなく強風時の揺れの低減にも有効である。
→ ○。超高層建物の居住性改善に広く使われる。
Q7. 免震構造は新築の建物にしか採用できない。
→ ×。既存建物の免震レトロフィットも行われている。
Q8. 免震構造では、上部構造の加速度応答は小さくなるが、免震層の変位は大きくなる。
→ ○。「加速度減・変位増」が免震のトレードオフ。クリアランスが必要。
Q9. オイルダンパー（速度依存型）は、風による小さな揺れの低減には効果がない。
→ ×。速度依存型は小さく速い揺れ・風揺れにも効く。鋼材ダンパーは大変形で効く。
Q10. 鉛プラグ入り積層ゴムは、建物の支持と減衰（エネルギー吸収）を兼ねる。
→ ○。積層ゴムに鉛を入れ、支持＋減衰の両方を担う。
まとめ
- 3つの戦略：耐える（耐震）・吸収する（制振）・伝えない（免震）
- 免震＝周期を長くして共振を避ける。加速度は減るが変位は大きい→クリアランス必須
- 積層ゴムは鉛直に硬く水平に柔らかい。ダンパーが変位を抑える相棒
- 軟弱地盤×免震は相性が悪い
- 制振はダンパーに損傷を集中させて本体を守る。風揺れ対策・改修にも有効
これで構造文章題シリーズは荷重・RC・S造・地盤基礎・木構造・免震制振と、主要分野が出揃いました。計算系の記事とあわせて、構造30問を得点源にしていきましょう。
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