일본의 내진설계

일본의 내진설계(Seismic Design in Japan)는 건축물의 지진 안전성을 확보하기 위해 제정·개정된 법령과 기술기준, 평가·보강 지침, 그리고 내진·제진·면진 기술의 총체를 말한다. 일본은 1981년 신내진기준을 도입해 이중 단계의 지진설계 철학을 확립하였고, 2000년에는 성능기반 설계를 법 체계에 반영하였다.

 정의와 범위 
일본의 내진설계는 건축기준법(BSL)과 그 하위 시행령·고시, 국토교통성(MILIT)·국토기술정책종합연구소(NILIM)·건축연구소(BRI)의 기술기준·해설, 일본건축방재협회(JBDPA)의 기존건축물 내진진단·보강 표준 등으로 구성된다. 또한 설계와 인허가 과정에서는 지정확인검사기관 제도와 같은 행정체계가 연계된다.

 법제와 제도 
1950년 제정된 건축기준법은 국민의 생명·재산 보호를 위한 최소기준을 규정하는 기본법이다. 중앙정부(국토교통성)와 지방자치단체, 지정확인검사기관이 설계 확인·공사 중 검사·완료 검사를 담당하며, 대형 지진 이후에는 기준과 검사가 단계적으로 강화되었다.

 역사적 전개 
 주요 연혁 (개요)
 1950년: 건축기준법 제정(현행 내진제도의 법적 기반).
 1981년: 신내진기준 도입(이중 단계 설계 개념).
 1995년: 한신·아와지 지진 이후 건축물의 내진개수의 촉진에 관한 법률 제정(내진보강 촉진).
 2000년: 성능기반 설계로의 전환(구조계산 루트 확립 등).
 2011년: 동일본대지진(비구조요소 피해와 장주기 진동 대응 강화의 계기).
 2013~2014년: 대공간 지정 천장(specified ceilings) 내진기준 제정·시행.

 1981년 신내진기준 
1981년 개정은 '중규모 지진에 대한 1차 설계(허용응력 범위 확인)'와 '대규모 지진에 대한 2차 검토(층간변형각, 강성·편심 균형 등 확인)'로 이루어진 이중 단계 설계를 제도화하였다. 이 개정은 이후 일본 내진설계의 핵심 골격이 되었으며, 다수의 대지진에서 붕괴 방지 성능을 입증하였다.

 2000년 성능기반 설계 전환 
2000년 개정은 재료·부재·구조시스템의 다양화를 허용하기 위해 성능기반 설계를 도입하였고, 허용응력·한계내력·시간이력해석 등 복수의 구조계산 루트를 제시하였다. 최근의 기술기준·해설서는 구조 종류별 루트 선택과 해석 요건을 구체화하였다.

 기술 체계: 내진·제진·면진 
일본의 실무는 내진(耐震, Taishin), 제진(制震, Seishin), 제진구조와 면진구조(免震, Menshin)를 병행한다. 면진 건축물은 동일본대지진에서 구조응답 성능이 양호하게 관찰되었으며, 제진장치는 반복변형에 따른 성능 변화 관리가 중요하다.

 기존 건축물의 내진평가와 보강 
JBDPA 표준은 기존 철근콘크리트 건축물의 내진성능을 '층별·방향별 구조 내진지수(Is)'로 산정하며, 기본지수 E0(= 강도지수 C × 연성지수 F)에 형상지수 SD와 시간계수 T를 곱해 평가한다(Is = E0 × SD × T). 내진보강은 전단벽 증설, 외부 프레임 추가, 섬유보강(예: FRP), 제진·면진장치 도입 등 다경로로 수행된다.

 비구조요소 대책과 지정 천장 
2013년 시행령 개정과 2014년 기술기준에 따라, 천장 높이 6 m 초과·면적 200 m² 초과·단위면적질량 2 kg/m² 초과의 대공간 지정 천장은 낙하 방지 성능을 만족하도록 설계·시공하여야 한다. 동일본대지진에서 확인된 대공간 천장 낙하 사례는 비구조요소 기준 강화의 근거가 되었다.

 설계·해석 체계 
허용응력 설계 외에 한계내력계산과 시간이력해석이 공존하며, 건물의 규모·형상·재료에 따라 구조계산 루트(예: 1, 2-1, 2-2 등)를 선택한다. 중규모 지진에서의 층간변형각 상한과 강성·편심 균형 검토는 비구조요소 피해 억제를 목표로 한다.

 디테일링과 취성파괴 억제 
창하부벽·매달린 벽 등으로 발생하는 '단주' 취성 파괴를 억제하기 위해 기둥과 비내력벽 사이에 구조 슬릿(構造スリット)을 두어 유효내법높이를 확보하는 세부구성법이 널리 활용된다. 구조 슬릿은 단주 취성파괴를 억제하는 대신 횡강성과 내력 감소를 수반하므로, 전단벽 증설·외부 프레임 등과 병행 설계된다.

 대표 지진에서의 성능 관찰 
1995년 한신·아와지 지진은 기존 규정의 취약점을 드러내어 내진개수 촉진법 제정을 이끌었고, 2011년 동일본대지진에서는 면진·제진 건물의 구조응답이 양호했으나, 일부 비구조요소와 이음부에서 손상이 관찰되었다. 2016년 구마모토 지진에서는 1981년 이전 건축물의 피해율이 높게 나타났고, 현대식 RC 건물은 대체로 구조적 성능이 우수했다.

 제도적 촉진과 행정 프로그램 
국토교통성은 공공건축물의 기능 확보와 민간건축물 내진성능 향상을 목표로 내진화 목표를 설정하고, 평가·보강 기술의 표준화를 추진한다. 1995년 이후 JBDPA 등 관계기관의 네트워크가 구축되어 기술자 교육·진단·보강 지침이 보급되었다.

 같이 보기 
 내진 설계
 한신·아와지 대지진
 도호쿠 지방 태평양 해역 지진

 연표 

 연도  사건  출처 1950  건축기준법 제정   1981  신내진기준(이중 단계 설계) 도입   1995  한신·아와지 지진 이후 내진개수 촉진법 제정   2000  성능기반 설계로의 법 개정(구조계산 루트 도입)   2011  동일본대지진: 면진·제진 성능 관찰과 비구조요소 피해   2013  시행령 개정: 대공간 지정 천장 정의   2014  지정 천장 내진기술 기준 고시·시행   2016  구마모토 지진: 기존 건축물의 취약성 재확인   2017  일본의 점진적 규제 개선과 성능기반 설계 정착 정리   2024  기술기준의 최신 동향 및 장주기·비구조요소 대응 정리  

 각주 

 외부 링크 
 Building Standards Act (English)
 The Building Center of Japan
 NILIM Building Department
 Building Research Institute (BRI)
 GFDRR Knowledge Note 1-2

분류:일본의 건축
분류:지진공학
분류:구조공학
분류:건축공학