地震の揺れ
固有周期
建物に加わる地震力は、建物が地震波と共振するかどうかで違ってきます。共振しない場合は単一の衝撃力となり、共振する場合は繰り返しの振動に伴って増幅される衝撃力となります。
1回の振動に要する時間を周期といい、1秒間の往復回数を振動数といいます。どれくらいの周期で振動するかは、それぞれの物によって決まっています。その物体固有の振動周期を固有周期といいます。
建物にもそれぞれ固有周期があります。木造住宅の固有周期は0.25～0.3秒程度、4～5階建てのコンクリートビルの固有周期は、およそ0.25秒です。
建物の揺れ
全ての物体はその固有周期と同じ周期の振動に対しては、共振を起こし、振動がどんどん大きくなるという特性をもっています。全く同じ事が、地震の振動と建物の間にも起こります。
建物は、地震波の中のその建物の固有周期と同じ周期の成分からは共振するような加速度を受け、異なる成分からは単なる成分からは単なる衝撃力を受けます。
つまり、地震によって建物が被害を受けるかどうかは、地震波自体の強さに加えて、建物と地震波との共振の程度によって決まるのです。共振による振動増大の程度は、共振する周期の振動が一度だけ入力されてもそれほどは大きくなりませんが、連続的に繰り返されると大幅に増大します。
実際の地震波では周期も振幅も異なった振動が入ってきます。建物の固有周期と同じ成分が連続的に来ると、建物の揺れは大幅に増幅されます。ですが大きく揺れようとした瞬間に、まったく別の周期の振動が来る場合は、増幅は小さくなります。