日本の耐震建築の変遷の1世紀

1月2日、日本西海岸の石川県をマグニチュード7.6の地震が襲い、瓦礫と化した建物の光景が世界中に報道された。被害の全容はまだ分かっていない。当局によれば、この地域では少なくとも270軒の家屋が破壊されたが、最終的な数字はもっと高くなる可能性がある。

こうした報告は、その地域の多くの住民が被った被害を物語っている。しかし比較すると、世界の他の地域で発生する同様の規模の地震は、2005年にカシミールで3万棟以上の建物を倒壊させたマグニチュード7.6の地震のように、はるかに破壊的な場合が多い。

一方、東京大学地震学名誉教授ロバート・ゲラー氏によると、石川県は地震の影響を比較的軽く乗り切った可能性があるという。

「現代の建物は非常に無事のようだ」とゲラー氏は石川県地震の翌日、CNNに語り、「粘土瓦の」古い家屋が最も被害が大きかったようだと指摘した。 「ほとんどの一戸建て住宅は、たとえ被害を受けたとしても、完全に倒壊することはありません。」

柔軟性が生き残るための最大のチャンスをもたらす

「地震で人が死ぬのではなく、建物が死ぬ」という日本の諺があります。そして、世界で最も地震の多い国の一つである日本では、建築家、技術者、都市計画家たちが、古代の知恵と現代の革新、そして常に改善される建築基準を組み合わせて、都市における大地震に対処しようと長年努力してきた。

超高層ビルの内部で振り子のように揺れる大規模な「ショックアブソーバー」から、建物が基礎から独立して揺れることを可能にするバネやボールベアリングのシステムまで、100年以上前に東京と横浜の大部分を破壊した関東大震災以来、建設技術は劇的に進歩しました。

しかし、これらの革新は、柔軟性が構造物の存続の可能性を最大限に高めるという、1 つの単純なアイデアに要約されます。

「多くの建物、特に病院や重要な構造物は、建物が揺れるようゴム支柱の上に設置されているのを目にするでしょう」とマサチューセッツ工科大学の建築・都市計画の准教授、ミホ・マゼレウ氏は言う。

「概念的には、地球の動きと戦うのではなく、建物を地球の動きに合わせて動かすという考えに戻ります」とマゼレウ氏は言う。

この原則は日本で何世紀にもわたって適用されてきました。例えば、近代的な建造物が破壊されたにもかかわらず、この国の伝統的な木造寺院の多くは地震を生き延びた。京都近郊に17世紀に建てられた高さ55メートルの東寺は、1995年の壊滅的な神戸地震の後も、近隣の多くの建物が倒壊する中、無傷のまま残ったことで有名である。

日本の伝統的な建築は、隣国である韓国や中国の建築と多くの類似点があるが、地震の危険性が高いという点では異なっている。

特に、寺院の優れた保存率は、少なくとも過去1,400年間、日本の建築家によって使用されてきた木の幹で作られた中心の柱である「心柱」のおかげであると長い間信じられてきました。

これらの柱は、地面に固定されているか、梁の上に置かれているか、上から吊り下げられているかに関係なく、建物の各階が隣接する階と反対方向に動くときに曲がったり曲がったりすることができます。その結果生じる揺れは、蛇が這うような動きによく例えられ、衝撃の力を相殺するのに役立ちます。その動きは、連結ジョイント、緩いブラケット、広い軒によって支えられています。

悲劇から学ぶ

今日の日本の建物は寺院に似ているとは言えないかもしれませんが、高層ビルは確かに寺院に似ています。

1060年代まで、日本では地震の危険性を考慮して高さ31メートルという厳しい制限がありましたが、後に建築家はより高い建物を建てることが許可されました。現在、日本には高さ150メートルを超える建物が270棟以上あり、世界で5番目に多い。

鉄骨フレームを使用して堅固なコンクリート構造に柔軟性を加えることにより、高層ビルの設計者は、衝撃吸収材として機能する大規模なカウンターウェイトと「基礎分離」システム（前述のゴム支承など）の開発をさらに推進しました。

昨年7月に東京・麻布台ヒルズにオープンした日本一高いビルを手掛けた不動産会社は、大型ダンパーを含むビルの耐震設計により、2011年に起きたマグニチュード9.1の東北地方太平洋沖地震と同程度の地震が起きても「事業を継続できる」と主張している。

しかし、輪島市のように高層ビルのない日本の多くの地域では、耐震性は主に住宅、学校、図書館、店舗などの一般的な建物を保護することを目的としている。そしてこの点で、日本の成功は技術と同じくらい政策にかかっています。

まず、日本の建築学校では、学生がデザインとエンジニアリングの両方の基礎を身に付けられるよう努めています。

「他の多くの国と異なり、日本の建築学校では建築と構造工学を組み合わせています」とマゼレウ氏は言う。これら 2 つの業界は常に結びついています。」

日本の当局は長年にわたり、国内で発生したあらゆる大地震から学ぼうと努め、詳細な調査を実施し、それに応じて建築規制を更新してきた。

マゼレーウ准教授によると、このプロセスは少なくとも19世紀にまで遡るという。同教授は、1891年の美濃尾張地震と1923年の関東大震災でヨーロッパ風のレンガ造りや石造りの建物が大規模に破壊され、都市計画と都市住宅に関する新しい法律が制定されたことを例に挙げている。

転換点 - 「新耐震法」

建築規制の進化は20世紀を通じて続きました。しかし、転機となったのは、3年前の宮城県沖地震への直接的な対応として1981年に導入された「新耐震」または「建築耐震基準の改正」と呼ばれる法律でした。

新しい基準は、新築の建物に対するより高い耐荷重要件と、より高い「ドリフト」（互いに対して何階が動くことができるか）基準を設定するなど、非常に効果的であることが証明され、1981年以前の基準で建てられた家は火災に遭いにくくなり、保険料が大幅に上昇しました。

これらの規制が初めて本格的に試されたのは、1995年に阪神大震災が兵庫県南部に広範囲にわたる被害をもたらした時だった。結果は明らかだった。倒壊した建物の97%は1981年以前に建てられたものだった。

革新と準備

1995年の地震をきっかけに、古い建物を1981年の基準に合わせて改修する取り組みが全国的に始まりました。それ以来、改修工事は数十年にわたって続けられており、耐震設計では日本の建築家が先頭に立つことが多かったのです。

例えば、国内で最も著名な建築家の一人である隈研吾氏は、2016年に繊維会社小松マテーレと提携し、1月2日の地震の震源地からわずか120キロ離れた同社の本社をテントのように地面に固定するために、数千本の編組炭素繊維ロッドでできた「カーテン」を開発した。最近では、隈氏は高知県南部の幼稚園に耐震チェッカーボード壁システムを採用した設計も手掛けた。

他にも、坂茂や伊東豊雄などの日本の代表的な建築家がクロス・ラミネーテッド・ティンバー（CLT）の使用を先駆的に進めてきた。

高度なコンピュータ モデリングにより、設計者は地震の状況をシミュレートし、それに応じて建物を建設することもできます。

「高層ビルは数多くあり、安全設計のための努力も数多くなされてきたが、そうした設計は主にコンピューターシミュレーションに基づいている」と東京大学のゲラー教授は語った。大地震が起きるまで、こうしたシミュレーションが正確かどうかは分からないかもしれない」

日本の技術者や地震学者を長い間悩ませてきた疑問は、まだ残っている。もし東京のような都市を大地震が直撃したらどうなるのか？日本の首都当局は、今後30年以内に70％の確率で地震が起こると警告している。

「東京はおそらくかなり安全です。しかし、次の大地震が実際に起こるまで、確実に知る方法はない」とゲラー氏は付け加えた。