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実建物の配置を再現した天井、設備機器等の大規模振動台実験を台湾で実施

国立研究開発法人防災科学技術研究所は、西日本旅客鉄道株式会社、三建設備工業株式会社、新日本空調株式会社および国立大学法人東京大学生産技術研究所と共同研究に関する契約を締結し、地震災害時の建物の機能維持や経済損失、人的被害に大きな影響を及ぼす、内外装材や設備機器等の地震被害や耐震性能評価を目的として、実際の建物内の天井、空調機器、配管等の配置を再現した大規模振動台実験を、台湾の国家地震工程研究中心の台南実験所で実施しました。 

1　実験目的

過去の地震被害調査では、地震によって建物が大きな損傷や倒壊を免れた場合でも、内外装材や設備機器（非構造部材）に深刻な損傷が生じて、建物を使い続けられなくなる事例が報告されています。また、これらの非構造部材の破損、落下、転倒が、大きな経済的損失や人的被害を引き起こし得ることが、数多くの研究で指摘されています。過去の地震被害を踏まえて、特定天井の技術基準が整備される等、個々の部材の耐震性能評価や地震対策技術に関する研究が行われています。実際の設置状況を考えると、天井と間仕切り壁、空調機器、天井裏の配管類等は、互いに近接または接触して設置されているため、地震によって振動した際には衝突等の相互作用が生じると考えられます。しかし、これらの相互作用を含めて実際の施工状況で非構造部材に生じる応答と地震被害は十分に研究されていないのが現状です。
そこで本共同研究では、非構造部材間の実際の施工状況を考慮した地震損傷メカニズムの解明と複合的な地震被害評価手法の開発を目指して、実際の建物内での非構造部材の設置状況を模擬した大規模振動台実験を、台湾の国家地震工程研究中心（NCREE）の台南実験所で、2025年8月31日、9月1、6、7日に実施しました。
また、本共同研究実験は、防災科学技術研究所と台湾のNCREE、韓国の釜山大学地震防災研究センター（SESTEC）の共同研究「International Seismic Testing Platform of Suspended Non-structural Components and Systems」の一環として実施されました。2025年6月と7月に、NCREEとSESTECが、それぞれ振動台実験を実施しました。3カ国の実験を通じて、各国の非構造部材の地震防災についての問題意識や、対策技術と評価技術の現状と将来展望を共有することにより、お互いの技術向上につなげることも、本共同研究の狙いの一つです。

2　実験計画

Room AとBに天井を設置しました。天井のふところ高さは約1.6mです（図2）。仕様と吊りボルトの間隔は、公共工事標準仕様に準拠しました。フェーズ1ではRoom Bの天井下地に振れ止めを設置して、フェーズ2では両室の天井を一体化しました（図3、4、5）。

Room AとBに天井カセット型の空調室内機（重量約25kg）とファンコイルユニット（重量約70kg）を各1台ずつ、Room Cに全熱交換器（重量約50kg）を設置しました（図4、6、7、8）。空調室内機とファンコイルユニットは、施工基準に従って振れ止めを設けて、施工マニュアルに従って天井との隙間を設定しました。全熱交換器の吊り長さは振れ止めが要求されない設定としました。フェーズ2では、Room Aの空調室内機とファンコイルユニット、全熱交換器の吊りボルトに防振ゴムを設置しました（図9）。そして、配管も含めた実際の設置状況を模擬するため、空調室内機に冷媒管を、ファンコイルユニットに冷温水管とドレン管を接続しました。
Room Cにスプリンクラーの主管を設置して、主管から分岐した枝管をRoom AとBそれぞれに通して、各室4個のスプリンクラーヘッドを設置しました（図10）。主管および枝管は、施工基準を満足するよう支持しました。スプリンクラーヘッドは、天井の野縁受けに固定したバーに取り付ける従来通りの施工方法と、野縁に固定したバーに取り付ける施工方法の2種類を比較、検討しました。

3　実験結果

4　まとめ

本共同研究では、実際の建物内の天井、空調機器等の配置を再現した大規模振動台実験を、台湾NCREEの台南実験所で実施しました。実験の結果、多種の非構造部材の動き、揺れの違いに起因する衝突や損傷がみられ、地震によって実際の建物内の非構造部材に生じ得る地震被害に関する貴重なデータを得ることができました。今後、実験結果の分析を通じて、被害メカニズム解明や耐震性評価手法の開発を目指します。