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 医療機器やベッドが室内を動き回り、転倒するものも――。防災科学技術研究所(防災科研)が実施した医療施設の実大振動実験で、免震構造の建物であっても冒頭のような被害が生じることが明らかになった。地震の揺れを軽減する免震構造だからといって過信は禁物だ。

免震構造の医療施設を長周期地震動で揺らす実験と、一般的な構造の医療施設を阪神大震災で観測した地震動で揺らす実験(動画:細谷 陽二郎)

 防災科研は、2008年12月と09年1月の2回にわたって公開実験を実施した。比較したのは、免震構造と一般的な構造の建物だ。実験に用いたのはいずれも鉄筋コンクリート造4階建ての建物で、室内には診察室、人工透析室、手術室、ICU(集中治療)室などを設け、撮影機器、手術室内精密機器、人工透析機などの医療機器を配置。高架水槽やスプリンクラーなどの設備を設置して、本格的な医療施設を再現した。

 08年12月の実験では、建物の基礎部分に積層ゴムを設置して地震の揺れを建物に伝わりにくくする免震構造を採用した。入力地震動として用いたのは、ゆっくりとした揺れが数分間続く長周期地震動だ。免震構造は、ゆっくりとした揺れに共振しやすく、周期の短い揺れよりも長周期地震動の方が不利になると考えられる。地震動は、東海・東南海地震が発生した場合に名古屋市で想定される震度5強の揺れだ。

 実験の結果、最大加速度217ガルの入力に対して、建物内では242ガルの揺れを観測した。免震構造は、地震動の入力が大幅に軽減されるので建物の揺れが入力値を上回るのは珍しい。建物が揺れに共振した結果と考えられる。

 建物内では、医療機器やベッドが室内を走り回り、転倒する機器もあった。4階病室ではキャスターを固定していなかったベッドが移動して、ほかのベッドや壁に何度も衝突した。ICU室では、重さ200kgの医療装置が5m近く移動した。一方で、据え置き式の機器類はほとんど動かず、キャスターを固定していた医療機器やベッドは数センチ移動した程度だった。免震構造が医療施設の機能保持に一定の役割を果たすことを確認した。

免震構造の医療施設を長周期地震動で揺らす実験の加振前。写真は3階と2階(写真:細谷 陽二郎)
免震構造の医療施設を長周期地震動で揺らす実験の加振前。写真は3階と2階(写真:細谷 陽二郎)

免震構造の実験では、キャスターを固定していなかった医療機器やベッドが移動している(写真:細谷 陽二郎)
免震構造の実験では、キャスターを固定していなかった医療機器やベッドが移動している(写真:細谷 陽二郎)

 一方、09年1月の実験では、免震構造を用いず、一般的な構造の建物とした。入力地震動には、阪神大震災の際に神戸海洋気象台で観測した地震動(神戸波)を80%に低減した震度6強の揺れを用いた。

 加振の結果、最大加速度1126ガルの入力に対して、建物内では2121ガルの激しい揺れを観測した。4階の病室ですべてのベッドが移動したのをはじめ、ほとんどの部屋で機器や家具が移動した。設置方法にかかわらず、移動しているのが特徴だ。いずれも移動距離は少ないが、激しく揺すられており、機器の故障も懸念される。また、医療用の液体ボンベが転倒して実験用に入れておいた水が床にこぼれる現象も起きた。

非免震構造の医療施設を阪神大震災の地震波で揺らす実験の加振前。写真は3階と2階(写真:細谷 陽二郎)
非免震構造の医療施設を阪神大震災の地震波で揺らす実験の加振前。写真は3階と2階(写真:細谷 陽二郎)

非免震の実験では、ほとんどの部屋で医療機器やベッドが移動している。扉が外れ、棚から落ちた書類が床に散乱した(写真:細谷 陽二郎)
非免震の実験では、ほとんどの部屋で医療機器やベッドが移動している。扉が外れ、棚から落ちた書類が床に散乱した(写真:細谷 陽二郎)

 実験を担当した防災科研・主任研究員の佐藤栄児氏は実験後の会見で、「機能保持を目指す医療施設では、免震構造が有効なことがわかった。ただ、長周期地震に対しては免震構造であっても過信してはならない。機器の固定方法など、検討する必要がある」と語った。

 今回の研究では、免震構造の建物を神戸波で揺らす実験と、非免震構造の建物を長周期地震動で揺らす実験も行っている。いずれも公開実験で確認したほどの被害はなく、免震構造が阪神大震災のような直下型地震に有効であることと、低層の一般的な建物が長周期地震動ではそれほど被害を受けないことを確認している。