NSJ住宅性能研究所

架構計画シリーズ17

固有周期と共振現象

■固有周期と共振現象の関係

建物は地震で揺れるとき、一定のリズムで揺れます。

この、1往復するのにかかる時間を 建物の「固有周期」 といいます。

柔らかい建物（変形しやすい）ほど、ゆっくり大きく揺れやすい
→ 固有周期は長い

かたい建物（変形しにくい）ほど、小さく速く揺れやすい
→ 固有周期は短い

同じように、地盤にも、揺れやすいリズムがあります。

地盤が特に揺れやすい周期を 「卓越周期」 と呼びます。

岩盤などの固い地盤（例えば、羊羹のようなイメージ）：
あまり揺れない／揺れのリズムは速い
→ 卓越周期は短い

プリンのように柔らかい地盤（軟弱地盤）：
大きく揺れやすい／揺れのリズムは遅い
→ 卓越周期は長い

ここで重要なのが、共振（きょうしん）です。

■共振とは？

地盤の卓越周期と建物の固有周期が近いと、ブランコを同じタイミングで押すのと同じで、揺れがどんどん大きくなります。

これが 「共振現象」 です。


■実際に起きた例（関東大震災）

関東大震災では、厚い軟弱層が広がる地域（下町など）で、木造住宅に大きな被害が出ました。

一方で、同じ場所でも壁が多くてかたい土蔵は、被害が小さかったとされています。

これは、ざっくり言うと

・木造住宅：比較的、柔らかい → 固有周期が長め
・軟弱地盤：卓越周期が長め
・周期が近づく → 共振しやすい → 揺れが増幅 → 被害が大きい

というメカニズムで説明できます。


■法律でも対策がある

このような理由から、建築基準法では、特に軟弱な地盤に木造住宅を建てる場合に、「通常より壁を多めにする（壁量割増）」といった規定が設けられています。

次回は、基礎にかかる荷重について、お話します。