防災・減災への機械工学の役割

1978年に発生した宮城県沖地震では、ライフライン設備、昇降機設備、高置水槽、通信設備などの被害に加えて、当時社会に普及し始めていたコンピュータ機器が多大な被害を受け、耐震設計上新たな課題が提起された。すなわち、コンピュータ機器のような『構造強度で耐震性を確保できない機器』などの地震災害防止技術はどうあるべきかという議論を経て、『地震入力』そのものを低減する、所謂『免震技術』の必要性と社会的関心が大きく浮上していた時期であった。

1980年初頭にはコンピュータールーム用の免震床^（1）がまず実用化されたが、ほぼ同時期に積層ゴムを用いた重量機器用の免震装置の研究開発が東京大学生産技術研究所 藤田隆史 助教授を中心に、筆者も助手としてその開発に参画させていただいた。その背景には、当初免震技術に関心を寄せていた分野が、原子力分野、そして電力分野であったことがある。後者においては、当時100万V送電計画が検討されており、変電設備の碍子の耐震性が通常の設計では確保しにくいため、地震入力そのものを低減する要求があったためである。また、変電設備機器は屋外の悪環境に晒されることから、当時は金属ベアリング系の免震支持装置は不適と考えられていた。さらに、当該機器は建物などに比べて相対的に軽量であり、装置一体あたりの支持加重が10トン程度の新たなタイプの積層ゴムの研究開発を進めた^（2）。ここで用いられた積層ゴムは定格搭載質量10トンに対して、水平固有周期を2秒、鉛直固有振動数20Hz（剛性比で1,600倍）という設計要求条件を満たすために、ほかに例を見ない積層数（0.25mmのゴム板を53層積層）をもってこれを実現した。図1は変電施設設備の例で、機器前方に開発した10トン用免震支持装置を示す。引き続き1983〜1985年頃に搭載質量50トン^（3）、 100トン用積層ゴム^（4）の開発が進められ、現在使用されている免震用積層ゴム設計方法の基礎を確立した。