共振

すべての物は、揺れやすい固有の振動数を持っています。建物も例外ではありません。この固有振動数とは、物体が自由に振動できる振動数のことを指します。ブランコを例に考えてみましょう。ブランコを効率よく揺らすには、一定のリズムで力を加える必要があります。このリズムがブランコの固有振動数と一致すると、小さな力でもブランコは大きく揺れます。これは、ブランコと加える力が共振と呼ばれる現象を起こしているからです。 建物にも同じように固有振動数があり、地震の揺れの振動数が建物の固有振動数と一致すると、共振現象が起こり、建物は大きく揺れてしまいます。この共振が、地震による建物の被害を大きくする要因の一つです。地震の揺れは様々な振動数を含んでいますが、建物の固有振動数に近い振動数が含まれていると、建物は共振しやすくなります。 建物の固有振動数は、建物の形、高さ、材料、構造など様々な要素によって決まります。一般的に、高い建物は固有振動数が低く、低い建物は固有振動数が高い傾向があります。これは、高い建物は重心が高いため揺れやすく、低い建物は重心が低いため揺れにくいという性質によるものです。また、建物の材料や構造によっても固有振動数は変化します。例えば、鉄筋コンクリート造の建物と木造の建物では、同じ高さでも固有振動数が異なります。 耐震設計においては、建物の固有振動数を考慮することが重要です。地震による被害を軽減するために、建物の固有振動数を予測し、共振が起こりにくいように設計する必要があります。具体的には、建物の形状や構造を工夫したり、制振装置を設置したりすることで、共振の影響を小さくすることができます。