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地震防災と設計

昭和56年建築基準法施行令改正の際に、いわゆる新耐震設計法が施行されました。そこでは建築設備であっても構造耐力上安全なものとして国土交通大臣が定めた構造方法を用いることと定められました。その構造規定を建築設備にも適用できるよう整合および簡便化された設計法として「建築設備耐震設計・施行指針」が一般的に利用されています。
そこで弊社においてもその「建築設備耐震設計・施工指針」を引用および準拠した設計法並びに消防法に準拠した設計法を採用しています。

Ⅰ .震度と設計水平震度の相関について

地震の強さの表現について

1.マグニチュード
  震源における地震の規模(単位:J)    
2.計測震度
  計測震度計で計測される揺れの強さ(単位:なし)    
  最大加速度・最大速度・揺れ継続時間をもとに計算され、その方法は気象庁により決められている。                
3.気象庁震度階数
  計測震度から自動的に観測される震度(単位:なし)    
4.設計用地震力
  地震時に建築物床応答に応じて、その床に支持されている設備機器は加速度を生じる。
  この加速度の影響を等価な静的震度を用いて定義した強さ(単位:N)                        

上記の通り、2,3については相関はありますが、その他はそれぞれ尺度が違うため相関性はありません。

構造方法を検討するときに使用する水平地震動レベルについて

1. 大地震 300 ~ 400 ㎝ / sec
2. 中地震 80 ~ 100 ㎝ / sec

建築設備耐震設計・施工指針による設計用水平震度(KH)について

設計用地震力を算出するためには、大地震を想定した基準となる加速度値が必要となります。    
建築設備耐震・施工指針の基本的な考え方は、この加速度値を基準震度として定義しています。
(基準震度とは、作用加速度値を重力加速度で除した係数としています。)        
また設計用水平震度(KH)は、基準震度(KG)に地域係数や各階床の振動応答倍率など設置場所に応じた各係数を乗じて算出した震度としています。            
ここで基準震度(KG)はKG=0.4(地動加速度0.4G、400cm/s2相当の値)となります。

【表1】建築基準法による建築設備設計用水平震度の算定(一般機器用)

水平震度 K = K・K・K・Z・DSS・I・I
ここに K : 基準震度 = 0.4
        (地動加速度 0.4G、400m/s 相当の値)
    K1 : 各階床の振動応答倍率(1.0 、 1.5 、 2.5)
    K2 : 設備機器の応答倍率
      (1.5 : 一般機器、2.0 : 防振機器)
    Z : 地域係数(ここでは1.0)
    DSS : 構造特性係数 = 2/3
    I : 設備機器の用途係数(1.0 ~ 1.5)
    I : 建築物の用途係数(1.0 ~ 1.5)
      ただしI・I ≦ 2.0とする
【図1】

“建築設備設計用水平震度の算定”
床位置
KG
K1
K2
DSS
S
K
KH
耐震
クラスS
上層階
0.4
2.5
1.5
2/3
2.0
2.0
中間階
1.5
2.0
(1.2)

1.5
1階
1.0
2.0
(0.8)

1.0
耐震
クラスA
上層階
0.4
2.5
1.5
2/3
 1.5 
1.5
中間階
  1.5
(0.9)

1.0
1階
1.0
0.6
耐震
クラスB
上層階
0.4
2.5
1.5
2/3
1.0
1.0
中間階
1.5
0.6
1階
1.0
0.4

【表2】局部震度法による設計水平震度KH

設備機器の耐震クラス
適用階の区分
耐震クラスS
耐震クラスA
耐震クラスB
上層階、屋上および塔屋
2.0
1.5
1.0
“適用階の区分”
中間階
2.0
1.0
0.6
地階、1階および地表
一般
1.0
(1.5)
0.6
(1.0)
0.4
(0.6)
備考
・建築設備耐震設計・施工指針2014年版指針表2.2-1 設備機器の設計用標準震度を基準として採用しています。
・地域係数はすべて Z=1.0 としています。
・設置場所の条件によっては設計用水平震度を変更することがあります。

【表3】地震の加速度、水平震度および震度階級相関表

設備機器を計画する際の耐震計画判断基準として、目安表を記載します。(参考表)    
但し前項で述べたとおり、設計用地震力と震度階との数値上の相関は尺度の違いによりできません。
よってこの表によるトラブル等の責任は一切負いかねますのでご了承ください。

Ⅱ. 地耐力について

地耐力とは、地盤が建物や機器などの荷重に耐えられる力です。
地耐力は、所定の面積(例えば1㎡)において耐えられる重量により数値化されています。建物や機器などの基礎は、これに応じたものを採用してください。

◆設置に望ましい支持地盤の種類と許容支持力(常時値)

支持地盤の種類
許容支持力
備考
一軸圧縮強さ
N値
kN/㎡
kgf/㎡
kN/㎡
kgf/㎡
岩盤
亀裂の少ない均一な硬岩
1,000
100
10,000
以上
1,000
以上
-
亀裂の多い硬岩
600
60
10,000
以上
1,000
以上
-
軟岩、土丹
300
30
1,000
以上
100以上
-
礫層
密なもの
600
60
-
-
-
密でないもの
300
30
-
-
-
砂質地層
密なもの
300
30
-
-
30〜50
中位でないもの
200
20
-
-
20〜30
粘性土地盤
非常に堅いもの
200
20
200〜400
20〜40
15〜30
堅いもの
100
10
100〜200
10〜20
10〜15
「道路土木擁壁工指針」より抜粋(単位nからkgfへの換算は概算値)

◆支持力判定慣用表

N値
極限支持力
地盤の
状態
現場判定表
設置判定
kN/㎡
kgf/㎡
砂層
0〜5
0〜100
0〜10
非常にゆるい
φ13㎜鉄筋が手で容易に貫入する
※現地確認要
5〜10
100〜200
10〜20
ゆるい
スコップで掘削できる
10〜30
200〜750
20〜75
普通
φ13㎜鉄筋を切頭ハンマーで容易に打込み可
30〜50
750〜1300
76〜130
密な
同上で30㎝くらい入る
50以上
1300以上
130以上
非常に密な
同上で5〜6㎝、打込み時金属音を発す
粘土層
2以上
70以下
7以下
非常に柔らかい
にぎりこぶしが10㎝くらい容易に入る
地盤改良
2〜4
70〜140
7〜14
柔らかい
親指が10㎝くらい容易に入る
※現地確認要
4〜8
140〜280
14〜28
普通
中位の力で親指が10㎝くらい入る
※現地確認要
8〜15
280〜570
28〜57
堅い
親指でへこみ、貫入に力が入る
15〜30
570〜1140
57〜114
非常に堅い
すきで除去できる
30以上
1140以上
114以上
固結した
除去するのにつるはしを要す
「東京都交通局データ」より抜粋(単位nからkgfへの換算は概算値)
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