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新たな「国土のグランドデザイン」と社会資本の維持管理・更新

取締役 建築FM技術本部長 酒井 修

概要:
 国土交通省では、新たな「国土のグランドデザイン」構築について検討を進めており、有識者の意見を伺うため懇談会を開催している。 また、別の視点から、社会資本の維持管理・更新のあり方についても検討が進められている。
 国土のグランドデザインでは、「人口減少・少子高齢化、社会資本の老朽化、巨大災害の可能性、グローバリゼーションの進展による日本の交際的地位の低下」を現状の課題として、 我国の国土の強みと課題を分析し、強みを活かした国土づくりの理念・基本戦略・具体的推進方策をグランドデザインとしてまとめようとしている。
 「多様な生き方を国民が選択できる国土」という理念のもと、時間軸を考慮したコンパクトな拠点化への取り組みがクローズアップされている。 拠点にはそれぞれの規模に応じた小売店舗や診療所等の施設を集約し、徒歩または公共交通機関で高齢者をはじめとする地域住民が比較的容易に到達できる構成を検討している。 この拠点化により、インフラの統廃合・機能連携・用途変更を進める方向である。 また、国土を守る担い手として、女性・高齢者の就労拡大も検討対象となっている。
 社会資本の維持管理・更新のあり方検討については、現状の社会資本の多くが地方自治体の管理となっており、財政および人的基盤の格差が社会資本の管理格差につながっていることが明らかとなっている。 維持管理・更新に係る点検・診断、評価、計画・設計、修繕等の一連のプロセスを、データベースや基準を整備しつつPDCAサイクルとして実施していくといった、マネジメント体系を整備しようとしている。 NTTファシリティーズグループの業務との関連を踏まえ、注視が必要である。

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近年における地震被害の特徴と通信用建物・鉄塔等の耐震安全性確保への取り組み

EHS&S研究センター研究理事 赤木 久眞
EHS&S研究センター研究主任 構造コンサルティング部長 中野 時衛

概要:
 近年、日本を襲った大規模地震である新潟地震(1964年)、十勝沖地震(1968年)、宮城県沖地震(1978年)、兵庫県南部地震(1995年)および東北地方太平洋沖地震(2011年)について、 地震の概要および主に構造物関連の特徴的な被害について述べるとともに、これらの地震による電電公社・NTTにおける通信用建物・鉄塔等の地震被害・復旧と、それに基づく地震対策の取り組みについて当時を振り返りつつ紹介した。
 実際の被害地震だけでなく、国の施策として実施された想定東海地震対策(1979年)と新耐震設計法(1981年)にかかわる公社・NTTの取り組みにも言及している。
 その結果、近年の大地震を顧みると、大きな地震が発生するたびに常に想定外の事象が発生している。 たとえば、新潟地震では砂質地盤の液状化、十勝沖地震ではRC造構造物の短柱せん断破壊、宮城県沖地震では近代都市のライフライン被害、兵庫県南部地震では大都市直下型地震による甚大な建物被害、東北地方太平洋沖地震では壊滅的な巨大津波被害などである。
 こうした初めて遭遇するさまざまな大規模災害リスクの中で、電電公社・NTTは組織を挙げて速やかな被災復旧を行い、同じ被害を受けないよう全国的な予防対策を講じるなど、最大限の努力をしてきた。 最近では南海トラフ沿いの巨大地震・巨大津波、および一極集中で大被害が予想される首都圏直下型地震の発生が懸念されている。 今後とも、これまでの取り組みを踏まえつつ、情報インフラを守り持続可能な社会の実現を目指して幅広い視点からリスクマネジメントを推進していきたい。

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建物非構造材(天井)の耐震診断調査等の動向

建築FM技術部長 中間 祐作

概要:
 2011年3月11日発生の東日本大震災においては、構造躯体の被害がないにもかかわらず、非構造材の被害を被った建物が多数出た。 中でも大空間を有する建物の天井落下による被害が多数発生した。 本稿では、天井耐震化に向けた国や学協会および民間会社の取り組み状況について調査・報告する。 国および学協会はいち早く被害の調査・研究を実施し、耐震化に向けた世の中の指針となる拠り所を公表した。 また、民間会社では建設会社・建築設計事務所等が中心に、既存の天井構成技術の評価および改良案を提言している。 各界の精力的な取り組みにより、非構造材耐震診断・補強等強度基準は一定の成果が出揃った形になっている。 しかし、従来の天井下地構成をベースとした改良はコストアップになることは避けられないことから、コストを抑え、 より簡便で合理的な下地構成の見直しが必要であり、人的・物的被害軽減のためには、天井材の軽量化・柔軟化が大きな課題として残されている。 また、新増築建物だけでなく、既存建物の天井耐震化をいかに推進するかも大きな課題である。 このため、既設天井の簡便で効率的な耐震診断方法や、使いながら施工できる簡便な耐震補強方法(全撤去も含む)の開発が急務である。

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長期間放置された鉄筋コンクリート造構造物の経年劣化

耐震構造技術部係長 早川 輝

概要:
 本稿では、建設後100年近く経ち、40年以上放置されて、究極に劣化した軍艦島構造物群の劣化調査結果をレビューした。 軍艦島構造物群は、炭坑閉鎖後40年間にわたり完全に放置された状態にあったため、劣化進行が著しく、寿命の終焉を迎えて自然崩壊が近い状態にあるものもある。 このような状態で存在するRC造構造物は他にはなく、中性化・塩害の他、アルカリ骨材反応を生じている複合劣化現象も見られる。 また、NTTグループが所有・専有する構造物で、現在、建設後100年近く経つものはなく、今後、長期間放置されるようなこともまずありえないため、最悪の場合の劣化状態を知るという意味で、非常に貴重なレビューとなった。
 軍艦島構造物群の劣化は、建設年代、塩化物イオン量、飛来塩分量、温湿度環境、かぶり厚さ、補修履歴などが複合的に影響した結果として生じている。 特に外壁仕上材の劣化は著しく、現状のまま放置すると外壁仕上材が落下する可能性が高い。一般に建設後40〜50年経つ建築物では、外壁仕上材に剥離(浮き)は生じるが、その範囲はあまり広くなく、剥落箇所も限られている。 このことから、外気と接する箇所の劣化進行は非常に早く、建設後50〜100年間における外壁仕上材の劣化進行は著しいことが予測される。 一方、室内においては塩分量が閾値を超えているにもかかわらず、鉄筋腐食が進行していない箇所が存在しており、建設年数が経過するにつれ、室内外で劣化進行に大きな差が生じるものと予測される。
 軍艦島構造物群の劣化調査結果から判断すると、長期間放置された場合でも、構造体の経年劣化を直接原因に構造物が崩壊する可能性はそこまで高くない。 通常、RC造建築物の寿命を中性化深さがかぶり厚さに達した時と定義して維持保全計画を検討するが、今後、RC造建築物の超寿命利用に向けて、その考え方を現実に即して見直す必要があると考えられる。
 また、軍艦島構造物群において、コンクリート内部湿度と質量含水率に相関性が認められ、コンクリート内部湿度から鉄筋腐食の危険度の将来的な変化を把握できることが示されている。 さらに、目視調査による鉄筋腐食やかぶりコンクリート剥落などの材料劣化と常時微動計測から得られる剛性低下の関連付けを試みている。 これらの知見や試みは、RC造構造物の適正な維持保全という観点で非常に重要であり、今後、構造ヘルスモニタリングによる経年劣化の評価・予測につながる可能性が大いに期待される。

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電子情報通信学会に見る電子通信エネルギーの技術動向

EHS&S研究センター上級研究員 オペレーション技術部長 大津 智

概要:
 電子情報通信学会では、電子通信エネルギー技術は電子通信エネルギー技術研究会を中心に議論されている。 主なテーマはエネルギーシステム、電力システム、電力変換装置、蓄電池、パワー部品である。 エネルギーシステムの主なテーマは太陽光発電、燃料電池発電などの発電技術、省エネルギー技術である。 電源システムの主なテーマは電力供給システム、無停電電源システム、小形化・高密度化・集積化である。 電力変換装置の主なテーマはDC-DCコンバータ、整流器、インバータである。 蓄電池の主なテーマは高エネルギー密度化、長寿命化、高信頼化、保守・管理技術である。 パワー部品の主なテーマは半導体デバイス、磁性デバイス、大容量キャパシタである。
 本稿は、最近のトピックスを分野ごとに紹介している。

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ビルの省エネルギー、ZEBに向けた国内外の動向

EHS&S研究センター長 情報システム技術本部長 大島 一夫
EHS&S研究センター研究主任 環境技術部主任 海藤 俊介

概要:
 住宅・非住宅建築部門における年間エネルギー消費量は、世界で消費される総エネルギーの約1/5を占め、今後ますます増加すると予想されている。 それだけに運用エネルギー削減に向けた取り組みが各国で積極的に取り組まれており、建築物に対する規制が強化されるとともに、省エネルギービル、ZEB(net zero energy building)への挑戦が行われている。
 本稿では、各国の非住宅建築物へのエネルギー規制の動向、省エネルギービルの事例を紹介した。
 各国の建築分野の省エネルギー規制、ZEB動向について日本、欧米、アジアを取り上げた。 日本においては省エネ法改正内容とラベリング制度BELSについて、欧米においてはEU各国、米国それぞれの省エネ規制について述べた。 また、アジアにおいては韓国、シンガポール、ASEANの取り組みについて言及した。
 非住宅建築におけるZEB事例について次の4件を紹介した。
(1)Research Support Facility(アメリカ)
(2)SOLAR XXI(ポルトガル)
(3)Zero Energy Building(シンガポール)
(4)Elithis Tower(フランス)
 省エネルギービル特にZEBでは、建物形状の工夫とともに、自然換気、自然採光を極力取り入れた設計が各国で行われている。 一方、創エネルギーとして太陽光発電、太陽熱、地中熱が積極的に利用されている。 また、入居者に対しては省エネルギーのための情報提供やオフィス機器、備品購入の際のガイドラインを作成しているといった傾向が見られた。 今後は、ZEB技術の動向に注目するとともに、運用段階での課題を明らかにしていく考えである。

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中国の省エネルギー動向

環境技術部主任 野畑 友哉

概要:
 中国は、2010年に米国を抜き、今や世界最大のエネルギー消費国である。 経済成長率推移を考慮すると、この傾向はしばらく続くと見られ、中国の省エネルギー政策が今後の地球環境を左右すると言っても過言ではない。
 本稿では、中国の省エネルギー動向について、建築も含め、その現状、背景、法制度、取り組み状況を紹介した。
 中国の5カ年計画では、近年、地球環境保護に関連した具体的な数値目標が盛り込まれており、国家の環境問題に対する姿勢がうかがえる。 一次消費エネルギー量では、石炭の消費割合が最も多く大気汚染の要因の一つとなっているが、2020年を目途に減少に転じる一方、今後は石油の消費割合が増加すると予想される。
 第12次5カ年計画では、資源環境分野に関する数値目標も設定されており、省エネルギーに関連した新制度の施行や法改正は増加傾向にある。 省エネルギーや環境保護に配慮したグリーン建築プロジェクトは、今後も承認件数が増加すると考えられる。EMC事業(中国版ESCO)は、事業規模は拡大しているものの課題も多い。 認可されたCDMプロジェクト件数は、主要新興国の中でも中国が突出して多い。 中国へのCDM参入割合は、EU諸国が大半を占めており、日本の参入件数も増加傾向にある。
 中国国内では、排出量取引制度が順次導入され、今後も積極的な展開が見込まれる。 また、日本の制度に倣い、トップランナー制度が導入される見通しである。 中国の消費者に行った省エネルギー意識調査結果によると、いずれの項目も節電に対する意識が高く、省エネルギーに対する意識が国民に広く浸透していることがわかる。
 今後は、中国政府の省エネルギーへの取り組み姿勢について、その動向に注視が必要である。

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省エネ・照明デザインアワード(環境省)に見る照明技術・空間デザイン

EHS&S研究センター上級技師 環境技術部長(元 環境省環境専門調査員) 塚田 敏彦

概要:
 建物におけるエネルギー消費量のうち、照明エネルギーはオフィスで21.3%、家庭で13.4%を占めている。 環境省ではLEDなどの高効率照明の普及による、照明エネルギーの削減を進めている。 その一環として2010年度より、優れた省エネルギー効果を達成しながらも魅力的な空間を創り出す、新たな省エネルギー型の照明デザイン「省エネ・照明デザイン」の普及を目的として、「省エネ・照明デザインアワード」を実施している。
 本稿では、環境省で「省エネ・照明デザインアワード」を担当した筆者が、2013年度のアワード概要を3つのグランプリ作品と下記の8つの照明関連技術の観点から紹介している。
・建築化照明
・多灯分散
・タスクアンビエント照明
・サーカディアンリズム
・調光・調色機能によるシーン演出
・輝度シミュレーション
・モックアップ・実地による検証
・昼光センサー・人感センサーとの併用
 この数年間におけるLEDの性能向上・普及には著しいものがある。 「省エネ・照明デザインアワード」においても初期は、LEDを導入することのウェイトが少なくなかったが、現在では、LEDの導入は当然になり、その上でいかに良い照明を作り出すかにウェイトがシフトしてきている。 LEDは今後もさらに性能が上がることが見込まれており、小型、調光・調色や制御が容易、点滅による寿命への影響がない、可視光通信が可能等のLEDの特徴を活かした照明はこれからさらに進化が期待される。

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FM領域におけるBIM活用の可能性

ユーザシステム開発部課長 森谷 靖彦
ユーザシステム開発部 江藤久美子

概要:
 近年、建設業界ではBIM(Building Information Modeling)の普及が加速し、FM領域においてもさまざまな取り組みが試みられるようになった。 BIMはこれまでの設計段階における限定的な利用にとどまらず、利害関係者間の意思疎通と合意形成を円滑にするコミュニケーションツールとして広く活用され、 施工段階や運用・維持管理段階など、建物のライフサイクル全般におけるBIMの活発な利用が期待される。
 BIMの活用が進んでいる海外では、“軸”と呼ばれる図面情報の次元数を増やした多次元BIMという概念が提唱され、この活用方法が注目され始めた。 3次元の座標情報を扱う3D BIMから出発し、4D BIMは3D BIMに時間軸をプラスしたものとなる。これにコスト軸をプラスしたものが5D BIMで、キャッシュフローを時間軸に沿って扱うことができる。 そして6D BIMは、5D BIMに維持管理の軸をプラスし、建物完成後の運用や維持管理など、FM(Facility Management)領域においてBIMを活用しようとするものである。 そして、FM工程まで見据えた建設プロジェクトの成功には、その協業形態が重要な要素となるのである。
 BIMのメリットである可視化技術やシミュレーション技術を十分に活用することで、上流工程から建物の完成イメージや目指すべき性能などの情報を関係者間でリアルタイムに共有し、その結果としてプロジェクトの質を高めることが求められている。 6D BIMの効果とは、設計の初期段階から建物の運用と維持管理フェーズを見据えた計画を立案し、その目的に則った情報の整理と連携を行う事で、顧客満足度を向上させることである。

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建築構造計算プログラムのBIM連携機能「SEIN ST-CNV」の開発

マーケット開発部長 奥村 幸司
構造設計システム部担当部長 荒川 延夫
EHS&S研究センター上級研究員 建築構造技術本部長 齊藤 賢二

概要:
 構造設計分野におけるBIMの現状を、構造計算プログラムのユーザであるゼネコンや設計事務所に取材した結果から考察し、構造BIMの問題点と構造設計者に求められるBIM連携について述べる。
 当社が提供している建築構造計算プログラム「SEIN FAMILY」とオートデスク社のBIMモデラー「Autodesk Revit」との連携プログラム「SEIN ST-CNV」(2014年1月 Ver.1リリース)の開発内容と今後の開発予定を述べるとともに、 「SEIN ST-CNV」を使用したワークフローを提案する。

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コンクリート内埋設物X線探査における安全取り組み

環境技術部担当部長 黒木 寧

概要:
 既存建物の改修工事において、コンクリートの床・壁の穿孔や開口取設け等が行われる際、ダイヤモンドドリルによるコア抜きやブレーカーによる斫り、またはドリルによるアンカー打ちが実施される。
 既存ビルのコンクリート埋設電線管の電力線や制御線は生きた電線であり、これを傷つけないようにしなければならない。 万一切断や使用水による漏電・感電事故が発生すると人身事故の他、当該ビルオーナやユーザに多大な迷惑・被害を及ぼすこととなる。
 工事前の事前探査の方法として、X線撮影による探査は非常に有効な手段であるが、その撮影時に労働安全衛生法に基づく「電離放射線障害防止規則」に則り、労働者および第三者の放射線被ばくの低減対策を実施しなければならない。 また、探査結果のフィルムを読み取り判定するには熟練された技術を必要する。特に注意を要することは、工事責任者へX線探査結果である埋設物の位置情報を確実に伝達することである。
 全国共通の仕様で実施している調査者・第三者への安全確保の対策、また探査結果の品質担保方法について紹介する。

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市販リチウムイオン電池の釘刺し試験法に関する考察(その5)

バッテリー技術部 磯部 武文
EHS&S研究センター上級研究員 バッテリー技術部長 荒川 正泰

概要:
 近年、リチウムイオン電池に代表される二次電池は携帯電子機器だけでなく、急速に普及している電気自動車用や、電力の平滑化やバックアップを目的とした定置用としても利用されている。 一方でリチウムイオン電池に起因する事故はたびたび報告されており、さらなる普及のためには電池性能の向上やコストダウンだけでなく、安全性を担保することが求められている。
 これまで我々は、電池の内部短絡状態に注目してさまざまな試験を行い報告してきた。 今回は充電温度に注目し内部短絡試験を行うことで、異なる温度で充電された電池の内部短絡発生時の温度挙動を明らかにした。 試験から充電温度が低いほど内部短絡発生時の局所的な発熱は大きいことがわかった。 この試験結果は電池の充電量と満充電時の開回路電圧では説明することができず、低温充電時に負極に析出したリチウムが原因であることが示唆される。

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