建物・橋・インフラ

2011 年 3 月 11 日の東北地方太平洋沖地震では、震源から遠く離れた大阪の高層ビルが大きく揺れました。湾岸に立つ 55 階建ての大阪府咲洲庁舎(高さ 256 m)です。府の検証によると、揺れは約 10 分続き、52 階では片側に最大 137 cm の揺れが記録されました。

原因は共振です。大きな地震は、1 往復に何秒もかかるゆっくりした揺れ(長周期地震動)を生みます。気象庁によると、この揺れは遠くまで伝わりやすく、数百 km 離れた所でも高いビルを大きく長く揺らすことがあります。府の検証では、大阪湾岸の地震動の周期(6〜7 秒)と、ビルの固有周期がほぼ一致したと考えられています。

内装や防火戸など 360 か所が傷み、エレベーター 32 基がすべて止まりました。一方で、柱や梁などの骨組みには影響がありませんでした。府は、揺れを吸収するダンパー(制振部材)を取り付ける計画を進めました。揺れのリズムを知り、揺れのエネルギーを吸収するのが、高層ビルの地震対策の基本です。

気象庁は、高層ビルの揺れの大きさを、震度とは別の 4 つの階級(長周期地震動階級)で表しています。2023 年 2 月 1 日からは、この階級の予測を緊急地震速報の発表基準にも加えました。

高校のうちは、物理基礎の力のつり合い、物理の力のモーメントと単振動、波の単元を大切にしてください。数学では、三角比が斜めの部材にかかる力を分けるのに、微分と積分が揺れや曲がりを計算するのに使われます。

大学は、工学部などの建築学科と、土木工学科(社会基盤工学科などの名前もあります)が中心です。建物の構造を受け持つなら建築学科、橋やトンネル、堤防なら土木系の学科が近道です。学科の名前や内容は大学によって異なります。

建物の構造設計では、一級建築士の資格をとったあと、5 年以上の構造設計の経験を積み、講習を修了すると、構造設計一級建築士になれます。鉄骨造で 4 階以上の建物や、高さ 20 m を超える鉄筋コンクリート造の建物などは、この資格を持つ人が構造を確かめます。

土木の分野では、点検の仕事も増えています。国土交通省によると、点検の結果がまとめられている道路の橋は約 73 万橋あります。2014 年 7 月からは、5 年に 1 回、近くで目で見て点検しています。建設から 50 年を過ぎた橋の割合は、2025 年度末に 44% になりました。古くなるインフラを長く安全に使う技術者が求められています。