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タワーマンションの構造は五重の塔がお手本って本当なのか?

横浜のみなとみらいでは続々とゴージャスなタワーマンションが建設されていて、港の見える丘公園の高台あたりから眺めると、ちょっとニューヨークの摩天楼のような景色に見えますよね。

ハイソなマリンタウンにはいくつもの超高層ビつが立ち並び、「MMタワーズ(イースト、ウエスト、サウス)」「みなとみらいミッドスクエア ザ・タワーレジデンス」「ブルーハーバータワーみなとみらい」など、ステキなセレブ生活を楽しむ人々が幸せの表情で行きかう姿は、まさに憧れの未来予想図ではありませんか。

しかも、今後も都市計画によるタワーマンション建設の予定が目白押しということで、横浜の湾岸はますます超高層ビル地帯へと変貌していくことでしょうね。

しかし、地震の多い日本の湾岸エリアに超高層建物を建てて大丈夫なんでしょうか?

倒れたり折れたりしないものなのでしょうか?

日本の伝統建築物・五重の塔がこれまでに地震で倒れなかったことを詳しくチェックしていただければその理由がわかっちゃいますよ。

必見です。

①地震で倒れない!?五重の塔とは?

タワにゃん
タワにゃん
世界最古の木造五重の塔が、奈良県生駒市の法隆寺の五重の塔だよ。

奈良県生駒の法隆寺境内にある五重塔は、地震が頻発する火山国日本で1300年も倒壊せずに、その雄姿をたたえていますよね。

もちろん、幾度となく地震にあったとのことですが、倒壊したという事実はありません。

この五重塔は優れた建築技術の集大成とも言われていて、日本に現存する数百もの木造の塔が倒れたという話はほとんどありません。

あの神戸大震災でさえ、強震エリアにあった15基の三重の塔は倒壊していないと言います。

【生駒法隆寺】

Photo by (c)Tomo.Yun

 

【京都東寺】

高さ約55メートルを誇る京都東寺の五重の塔(旧丸ビルよりも約25メートル高い)も未だかつて倒れたことがありません。

 

【上野東照宮】

東京上野の五重の塔もあの関東大震災で倒れることはありませんでした。

 

②では、なぜ五重塔は大地震でも倒壊しないのでしょうか?

この理由が分かると、あちこちで建築ラッシュとなっているタワーマンションの安全性が理解できちゃうんですよね。

例えば、木造の建物なのだから、当時の西洋の石造り・レンガ造りの建物のように頑丈にできているとは考えられないでしょう。

それなのに1000年以上も倒れないで建っているなんで、それだけでもすごいことなのに、過去何度も大きな地震にあっているのに、柱が折れるとか土台が傾くといった被害さえ受けていないのは驚きという他ありませんよね。

では、まず法隆寺の五重塔の形を思い出してみてください。

大きな屋根と4つの巨大なひさしが、四方に大きく張り出した堂々たる姿をしていますよね。

実は建物の半分以上もが屋根とひさしによって構成されていて、しかも重い瓦屋根がずっしりとのっかっています。

その重量たるや、五重の塔の本体の重量よりも重たいんですね。

反対に、各階層は屋根やひさしの面積と比べるとこじんまりとしていますよ。

各階層は面積はかなり狭く、外から見ると屋根やひさしの間に細い胴体が垣間見える感じですよね。

各階層は単に上に重ねられているような造りで、構造的には通り柱も使われていないんですね(現在の建築法では違反です)。

例えるならば、これは四角い積み木と大きなお皿を交互に重ねたような構造になっています。

まるで積み木を重ねたような構造ではありますが、このフリーな状態が耐震強度を高めている理由なんですね。

また、建物の中心にはぶっとい心柱(しんばしら)がドンと据えられていますが、この柱は各階層の荷重を支えていません。

各階層のひさしを支えているのは16本の細い柱だけで、心柱は五重の塔の屋根をのせているんですね。

ヤジロベエの心棒のように、重たい屋根が上にのっかってバランスを取っているといった感じなんですよね。

なお、16本の柱は礎石にのせてあるだけという点も注目ですよ。

建築工法ではこれを『ピン接合』と呼んでいます。

地震が起きた際に重量の大きなひさしは慣性力に逆らわずに自由に左右へと揺れ動きます。

この構造だからこそ、五重の塔は地震によって倒れないんですよね。

たとえ強い地震に遭遇しても、五重の塔の各階層は全体的に振動を起こすことはないと言いますよ。

各階層が独立しているので、まるで各階層が船のように左右に揺れ動いて、地震の揺れを受け流してしまうわけです。

もし五重の塔の各階層がガッチリと一体化していて、さらに地面にしっかり固定されていれば、地震の揺れを建物全体がもろに受けてしまって、ガタガタと全体を振動させて崩壊してしまうそうです。

しかし、五重の塔は太極拳の円の動きのように、合気道の相手の力を受け流す受身のように、やわらかい関節をフルに利用して相手の力に逆らわずにかわしてしまいますよ。

実際に地震の時に五重の塔を真横から見ますと、まるで直立した蛇がクネクネと体をくねらせて踊っているように見えるでしょう。

2階部分が左へ振れれば、4階部分が右へ振れるといった感じで、うまくバランスを取りながら体をくねらせるんですよね。

これを『ビルのスネークダンス』と言って、もっとも地震に強い構造とされていますよ。

こんなにスゴイ耐震構造技術がはるか1300年も昔に開発されていたなんて、日本のもの造りの技術力は素晴らしいですよね。

③タワーマンションのお手本は五重の塔って本当?

本当ですよ、タワーマンションなどの超高層ビルが造られるようになるまでは、日本でも頑丈で剛性の高い建築構造が高層ビルに適していると考えられていました。

たとえば西洋のように、石のブロックやレンガなどを積み重ねて柱や壁を作る建築方法が採用されていました。

特に高い建物の場合、木材では建物自体の自重に耐えきれないという問題が生じてきますよね。

その点で、材質自体が非常に頑丈な石やレンガであれば、かなり高層階まで積み上げても建物自体の重さを受け止めることが可能です。

高層ビルを作るならば、このように建物自体の強度がポイントになるんですよね。

タワーマンションのような超巨大なビルになりますと、建物の自重が相当な数値になってきますから、その重みに押しつぶされないだけの強度を持たせる必要があり、さすがに木造建築というのは考えられないんですね。

ですが、天高くそびえる鉛筆のような柱状の建物は、横からの力が加わった時に非常にもろいという欠点があります。

例えば、強い風が吹くと、上層階に当たった風にあおられて倒れてしまいそうになるでしょう。

かといって、東京タワーやスカイツリーのように風の抵抗を受けにくいスカスカの建物にするわけにもいきません。

また、鉛筆を垂直に立てたのと変わらないような全体が固まっている石造りの躯体構造では、地震の横揺れに対してとても耐えることができませんよね。

震度5とか6の強い地震が来れば、真っ先に横倒しになってしまうのが関の山ですね。

つまり、石造り・レンガ造りの高層ビルは、日本のように地震が頻発する土地柄では危険が大きいことになりますね。

また、従来の鉄筋コンクリートの高層ビルも、タワーマンションなどの超高層ビルには不適切な建築方法なんですね。

先にも述べた通り、高層ビルは建物の自重を支えるために、徹底した剛性重視の構造を追求してきた経緯があるんです。

10階建てや20階建てなら、建坪を大きく取って、しっかりした地下基盤を備えることで何とか自信や横風に耐えることもできるでしょう。

しかし、50階とか60階建てのタワーマンションともなれば、窓のない住居を作るわけにいかないなどの理由で、巨大商業施設のようなフロア面積が大きな長方形の建物の形を採用できません。

剛性の高い頑丈な構造では、タワーマンションなどの超高層ビルを建てるのが非常に難しいと分かったんですね。

そこで大きなヒントを与えてくれたのが、1300年間も地震に倒れなかった五重の塔の横揺れに強い構造なんですね。

考案された建築法は、五重の塔のように建物全体がフレキシブルに左右に振れてスネークダンスする構造です。

ビルの躯体は鉄骨とコンクリートで組まれますが、躯体の構造はまさに五重の塔の仕組みを採用しているんですよ。

④五重の塔を見本にしないと地震に耐えられない?!

はい、上述した通り、建物が高くなればなるほど、五重の塔から知恵を拝借しないと建物は耐えられなくなります。

例えば、もし、超高層ビルがゴムでできた長い棒だったらどうなるか想像してみてください。

テーブルの上に固定して土台を揺らしても、ゴムの棒はスネークダンスのように、バランスを取ってクネクネと揺れるでしょう。

下の部分が右へ振れれば中間部分が左へ揺れ、上層部は右へ振れるといった感じで、全体としては垂直に立った状態を保つんですよね。

そのためにはビルの躯体が左右に揺れやすいように、柔らかい構造にすることが重要となりますね。

五重の塔のように階層が独立していて、フレキシブルにスライドする構造でないと、タワーマンションのような超高層ビルは地震の強い横揺れに耐えられないということが分かったんですね。

もう少し具体的に説明しますと、超高層ビルでは『免震構造』を採用することが多いです。

 

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地面の上に積層ゴムなどを使って巨大な免振構造の土台をセットしているんですね。

この上に建物をのせているため、地震の揺れは免振装置に吸収されて、建物に伝わる揺れが小さくなるわけです。

ちょうど五重の塔の柱と同じ、『ピン接合』の技術が使われていますよ。

また、『制震構造』といって、鉄骨のジョイントにオイルダンパーなどの緩衝材を採用しているんですね。

 

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これによって鉄骨の間にあそびができて、建物内の骨組みが共振しないようになり、揺れも各ジョイントで吸収・分散されるんですよね。

五重の塔が各階層で独立していますが、超高層ビルでは免震の土台と制震ダンパーを利用して、地面の横揺れを緩衝させることができるんですよ。

全てのタワーマンションが免震構造や、制震構造というわけではなく、耐震構造を採用しているケースもありますから、これはこれでお調べしてみてくださいね。

 

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⑤まとめ

いかがでしたか。

タワーマンションなどの超高層建物が日本の伝統建築物である五重の塔をモデルにしていただなんて驚きですね。

また、過去に発生した数々の大地震において、五重の塔は倒れていないとの事実を鑑みると、タワーマンションに住んでいることが安心感に繋がりますね。

また、優れた建築技術の集大成である五重の塔をお手本としたタワーマンションは、先述の通り、地震や横風に強い構造を持っていますから、10階建てぐらいのビルよりもはるかに倒れにくいと言うこともわかりました。

しかも、基礎に打つパイルが何十メートルと長いもので、それを何本も地中深く埋め込んでいます。

これだけの技術が注ぎ込まれた建物ですから、現存する高層ビルの中ではもっとも倒れにくいと言えるかもしれませんね。

興味のある方は、「MMタワーズ(イースト、ウエスト、サウス)」「みなとみらいミッドスクエア・ザ・タワーレジデンス」「ブルーハーバータワーみなとみらい」を訪問して、地下の免振ダンパーや鉄骨のオイルダンパーなどの説明をしてもらうと良いかもしれません。

地震の揺れを利用することで地震のエネルギーを受け流すつくりですから、地震発生時には少し揺れを強く感じることはあるかもしれません。

だからこそタワーマンションは地震の被害を受けにくい。

地震発生時にパニックに陥らないためにもこの記事を少しでもお役立て頂ければと思います。

この度も最後までお読みいただきまして有難うございました。

 

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