高層建造物の固有振動数の例
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/04/05 14:12 UTC 版)
「長周期地震動」の記事における「高層建造物の固有振動数の例」の解説
高層建築が地震動で共振するような場合、これは接地面を固定端、最上階を開放端とする自由振動に近く、波動の位相が90°となる場所で振幅が最大となる。このため、低層建築物・中層建築物などではほとんど揺れを感じないが、高層建築物などでは高い階に行けばいくほど揺れが強くなる。また2次の振動モードで共振するような場合は、中層階に振動の“節”が現れ震動が少なくなるということも起こる。 建造物の固有振動数は、その形状、構造、構成する物質の密度、弾性係数、支持の方法などで決まるが、高層建築では振動数が低く長周期となることが一般的である。一般的な鉄筋コンクリート造および鉄骨造では以下の式で略算が可能とされる。 鉄筋コンクリート造 固有周期 = 0.02 × 建物の高さ（m） 鉄骨造 固有周期 = 0.03 × 建物の高さ（m） 大阪管区気象台で想定される南海地震の卓越周期は南北方向でおよそ4.8秒とされ、これを鉄骨造階高4.5 mのオフィスビル、鉄筋コンクリート造階高3.4 mのマンションに当てはめると共振しやすい階高はそれぞれおよそ35階、70階となる。しかし地震動には卓越周期以外のものも含まれ、略算式も線形ではなく、共振の効果は持続時間の長いものが優勢となるため簡単ではない。 シミュレーションでマグニチュード8クラスの地震が新潟県中越地方で発生したと想定し名古屋市内にあるビルの30階の揺れを再現した[誰?]ところ、1周期だけで約10メートルほどまで大きく揺れ、逆に短周期の場合は低層建築物に揺れが生じ、高層建築物に揺れが起きにくいという結果が得られたという。
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