免震建築物
【課題】地震時に免震装置に過大な引張力が作用するのを防ぐことができる簡単な構成の免震建築物を提供する。
【解決手段】側柱１１と中柱１２との間に亘って緊張材２０を張設し、緊張材２０の引張力によって中柱１２を側柱１１に対して上方に向かってつり上げる方向に付勢する。これにより、中柱１２の軸力を減少させて、側柱１１の軸力を増大させ、地震時に免震建築物１の基礎２から構造体１０に水平方向の力が作用した場合に、側柱１１の下部と基礎２との間に介在された免震装置４に大きな引張力が作用するのを防ぎ、免震装置４が引き抜かれて免震建築物１が転倒するのを防ぐ。
【解決手段】側柱１１と中柱１２との間に亘って緊張材２０を張設し、緊張材２０の引張力によって中柱１２を側柱１１に対して上方に向かってつり上げる方向に付勢する。これにより、中柱１２の軸力を減少させて、側柱１１の軸力を増大させ、地震時に免震建築物１の基礎２から構造体１０に水平方向の力が作用した場合に、側柱１１の下部と基礎２との間に介在された免震装置４に大きな引張力が作用するのを防ぎ、免震装置４が引き抜かれて免震建築物１が転倒するのを防ぐ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時に地盤から伝達される地震力を減少させる免震装置を備えた免震建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建築物の柱と基礎との間に免震装置を配設して、地震時に地盤から建築物に伝達される地震力を減少させる免震構造が知られている。
【０００３】
免震装置には、例えば鋼板とゴムを交互に積み重ねて構成した積層体が一般的に用いられている。このような免震装置は、鉛直方向の圧縮力に対しては高強度高剛性を有するが、引張力に対しては強度及び剛性ともに著しく低いという特性を有する。そして、引張力は、例えば、地震時に地盤から建築物に水平方向の力が加えられて転倒モーメントが発生したときに、免震装置に作用する。
【０００４】
したがって、従来の免震装置を備える建築物は、免震装置に引張力が作用しないように、塔状比（建築物の高さ／建築物の短辺の幅）が所定値以下になるように設計されており、所定値を超える中高層化建築物や高塔状比の建築物に免震構造を採用することは困難であった。
【０００５】
しかしながら、近年、このような所定値を超える中高層化建築物や高塔状比の建築物を免震化したいというニーズが高まってきており、これに応えるべく、従来から種々の技術が提案されている。
【０００６】
例えば、ＰＣ鋼線などのケーブル部材（引張抵抗鋼線）の上端部を建築物に接続し、且つ、当該ケーブル部材の下端部を基礎に接続して、建築物と基礎とを当該ケーブル部材によって接合し、建築物と基礎との間に作用する引張力に抵抗する免震引抜抵抗装置を、免震装置と併用して用いる方法が知られている（特許文献１を参照）。
【０００７】
また、例えば、従来の高層化建築物では、地震時に地盤から建築物に水平方向の力が加えられたときに、まず最初に、中柱よりも軸力の小さい側柱の下部に設置された免震装置に過大な引張力が生じるので、アーチ状構造体を多層建築物の下層階に設けて、中柱の軸力を側柱に集合させ、上記免震装置に過大な引張力が生じるのを防ぎ、建築物が転倒し難くする技術が提案されている（特許文献２を参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２０８１３２号公報
【特許文献２】特開２００１−１０７４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記免震引抜抵抗装置を免震装置と併用する方法の場合、ケーブルの曲げ能力や伸び能力を超える動きを建築物がしたときに、ケーブルが破断するおそれがあり、免震装置に過大な引張力が加えられるおそれがある。
【００１０】
また、上記免震建築物にアーチ状構造体を設ける技術の場合、アーチ状構造体の設置箇所が下層階に限定される。したがって、建築物の外観デザインや間取り等の理由から下層階に設置できないときには、当該構造を採用することができない。
【００１１】
そして、アーチ状構造体を設けることによって建築物の構造が複雑化し、アーチ状構造体を構成する分の鉄骨や鉄筋コンクリートが余分に必要となり、設計費、施工費、材料費等が嵩み、建築物の価格が高騰する。
【００１２】
更に、アーチ状構造体によって建築物自体の設計の自由度が損なわれ、建築物の外観デザインや間取りが制限されて、建築物内のスペースを有効に活用することができない。
【００１３】
また、アーチ状構造体を既存の免震建築物に対して後から設けることは困難であり、新規に建築する建築物のみに限定され、技術の適用範囲が制限されるという問題も有する。
【００１４】
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、地震時に免震装置に過大な引張力が作用するのを防ぐことができる簡単な構成の免震建築物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決する請求項１に記載の発明による免震建築物は、地盤に固設された基礎と、該基礎の上に側柱及び中柱が配設された構造体とを有し、基礎と側柱の下部との間及び基礎と中柱の下部との間に各々免震装置が介在された免震建築物において、側柱と中柱との間に亘って緊張材を張設し、該緊張材の引張力によって中柱を側柱に対して上方に向かってつり上げる方向に付勢することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の免震建築物において、緊張材は、中柱を間に介在して対峙する一対の側柱の間に亘って張設されて、一対の側柱の間に介在する中柱を上方に向かってつり上げる方向に付勢することを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の免震建築物において、一対の側柱のうちの一方の側柱と中柱との間、及び、他方の側柱と中柱との間に亘って延在する横梁と、横梁に穿設されて、一方の側柱と中柱との間、及び、他方の側柱と中柱との間を連通し、一方の側柱から中柱に向かって移行するにしたがって漸次下方に移行し、中柱から他方の側柱に向かって移行するにしたがって漸次上方に移行する挿通孔とを有し、緊張材は、挿通孔に挿通されて張設されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物において、緊張材は、側柱の下部と中柱の下部との間に亘って張設されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物において、緊張材は、側柱と中柱との間に亘って上下に所定間隔をおいて複数本が張設されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物において、緊張材は、複数の階床にて各々張設されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、側柱と中柱との間に亘って緊張材を張設して中柱を側柱に対して上方に向かってつり上げる方向に付勢することによって、中柱の軸力を減少させて、その分だけ側柱の軸力を増大させることができる。
【００２２】
したがって、地震時に基礎から免震建築物に水平方向の力が作用した場合に、側柱の下部と基礎との間に介在された免震装置に大きな引張力が作用するのを防ぎ、免震装置が引き抜かれて建築物が転倒するのを防ぐことができる。
【００２３】
また、従来のアーチ状構造体と比較して、構造が簡単で容易に実施でき、建築物自体の設計の自由度も高く、外観デザインや間取りが制限されることなく、建築物内のスペースを有効活用することができ、材料費や施工費も安価なものとすることができる。そして、既存の免震建築物に対して、例えば、緊張材をアウトケーブルとして設けるなどの方法で、容易に適用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態における免震建築物１の全体を縦断面により示す図、図２は、図１の要部を拡大して示す図、図３は、図１のＩ−Ｉ線断面図、図４は、図２のＡ部を拡大して示す図である。
【００２６】
免震建築物１は、図１に示すように、免震建築物１の正面の横幅である短辺幅Ｌと免震建築物１の高さＨを比較して高さＨの方が大きい（塔状比が大きい）、いわゆる縦長の高塔状の建築物であり、本実施の形態では、平面視略矩形で且つ略一定の断面形状で上下方向に延在し、短辺幅Ｌが約２０メートル、免震建築物１の奥行きである長辺幅Ｄが約４５メートル、高さが約１００メートルの２７階建てからなる。
【００２７】
免震建築物１は、地盤Ｇに固設された基礎２と、基礎２の上に側柱１１及び中柱１２が配設された構造体１０とを有する。基礎２は、所定の厚さを有する平盤形状を有しており、図１及び図２に示すように、地表から所定深さだけ掘り下げられた位置にて水平に延在するように固設されている。そして、基礎２の周縁には、擁壁３が構造体１０との間に隙間を有して構造体１０の下部を囲むように立設されている。
【００２８】
構造体１０は、図３に示すように、四隅の隅柱を含む複数本の側柱１１と、複数本の中柱１２を有している。側柱１１は、構造体１０の側壁１０ａに沿って所定間隔をおいて設けられており、構造体１０の両側に離間して対峙し、中柱１２は、これら対峙する各一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの間に各々設けられている。側柱１１と中柱１２は、鉄骨、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、又はプレストレストコンクリートなどによって構成されている。
【００２９】
そして、側柱１１と中柱１２は、横梁１３によって連結されている。横梁１３は、中柱１２を間に介在して対峙する一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの間に亘って略水平に延在するように各階床ごとに設けられており、一方の側柱１１Ａと中柱１２との間、及び、他方の側柱１１Ｂと中柱１２との間を連結している。横梁１３は、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、又はプレストレストコンクリートなどによって構成されている。
【００３０】
そして、図２に示すように、基礎２と側柱１１の下部との間、及び、基礎２と適宜選定した中柱１２の下部との間には、各々免震装置４が介在されている。免震装置４は、既知のものが用いられており、例えば鋼板とゴムとを交互に積み重ねて構成した積層体からなる。
【００３１】
かかる構成を有する免震建築物１の構造体１０には、緊張材２０が取り付けられている。緊張材２０は、例えばＰＣ鋼線などの線材によって構成されており、側柱１１と中柱１２との間に亘って張設されて、緊張材２０の引張力によって中柱１２を側柱１１に対して上方に向かってつり上げる方向に付勢している。
【００３２】
緊張材２０は、本実施の形態では、図２に示すように、中柱１２を間に介在して対峙する一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの間で、側柱１１Ａの下部と中柱１２の下部との間及び中柱１２の下部と側柱１１Ｂの間に亘って張設されており、これら一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの間に介在された中柱１２を上方に向かってつり上げる方向に付勢している。
【００３３】
緊張材２０は、挿通孔１４に挿通されて張設されている。挿通孔１４は、側柱１１の下部と中柱１２の下部との間を連結する横梁１３に穿設されている。挿通孔１４は、一方の側柱１１Ａに一端が開口し、側柱１１Ａの下部を貫通して、側柱１１Ａと中柱１２との間を連結する横梁１３内を横梁１３の長手方向に沿って中柱１２まで延在し、中柱１２の下部を貫通して、中柱１２と他方の側柱１１Ｂとの間を連結する横梁１３内を横梁１３の長手方向に沿って側柱１１Ｂまで延在し、側柱１１Ｂの下部を貫通して他端が開口して、一方の側柱１１Ａと中柱１２との間、及び、他方の側柱１１Ｂと中柱１２との間を連通している。
【００３４】
そして、挿通孔１４は、中柱１２を貫通する高さ位置が一対の側柱１１Ａ、１１Ｂを貫通する高さ位置よりも低くなるように形成されており、より詳細には、一方の側柱１１Ａから中柱１２に向かって移行するにしたがって漸次下方に移行し、中柱１２を貫通する高さ位置を最下点とし、中柱１２から他方向の側柱１１Ｂに向かって移行するにしたがって漸次上方に移行する、滑らかな曲線を描くように形成されている。
【００３５】
本実施の形態において、挿通孔１４の内部には、図４に拡大図を示すように、グラウト２１が充填されており、その挿通孔１４内部の中心位置近傍には、所定間隔で複数の緊張材２０が、一方の側柱１１Ａから他方の側柱１１Ｂに亘って設けられている。なお、このグラウト２１の充填は、必須ではなく、挿通孔１４内を空洞の状態で緊張材２０をそこに挿通するようにしても良い。
【００３６】
緊張材２０は、挿通孔１４内に挿通され、一方の側柱１１Ａの下部と他方の側柱１１Ｂの下部に緊張材２０の両端がそれぞれ定着されて、所定の引張力で引張するように張設される。緊張材２０を張設する作業は、免震建築物１の構造体１０を途中の高さ位置まで建築してから、例えば２７階建ての建築物の場合には１０階くらいまで建築してから行われる。
【００３７】
次に、上記構成を有する免震建築物１の作用効果について説明する。
【００３８】
上記免震建築物１によれば、挿通孔１４に緊張材２０が挿通されて、一方の側柱１１Ａの下部と他方の側柱１１Ｂの下部に緊張材２０の両端がそれぞれ定着され、所定の引張力で引張するように張設される。
【００３９】
挿通孔１４は、横梁１３内を貫通して一方の側柱１１Ａと中柱１２との間、及び、他方の側柱１１Ｂと中柱１２との間を連通しており、中柱１２を貫通する高さ位置が一対の側柱１１Ａ、１１Ｂを貫通する高さ位置よりも低くなるように形成されている。
【００４０】
したがって、横梁１３の長手方向中央部が上方に向かって撓むように付勢することができ、横梁１３の長手方向中央部に下部が連結されている中柱１２を、上方に向かってつり上げる方向に付勢することができる。したがって、中柱１２の軸力を減少させて、その反力として一対の側柱１１Ａ、１１Ｂを下方に向かって付勢し、各側柱１１Ａ、１１Ｂの軸力を増大させることができる。
【００４１】
したがって、例えば、地震時に基礎２から構造体１０に水平方向の力（図１に太矢印で示す）が作用した場合に、側柱１１の下部と基礎２との間に介在された免震装置４に引張力が作用するのを防ぎ、免震装置４が引き抜かれて免震建築物１が転倒するのを防ぐことができる。
【００４２】
また、上記免震建築部１は、従来のアーチ状構造体と比較して、構造が簡単で容易に実施でき、建築物自体の設計の自由度も高く、外観デザインや間取りが制限されることなく、建築物内のスペースを有効活用することができ、材料費や施工費も安価なものとすることができる。
【００４３】
図５は、本発明の原理を説明する図であり、図５（ａ）は、緊張材２０が張設されていない状態（従来例）を示す図、図５（ｂ）は、緊張材２０が張設された状態（本発明）を示す図である。
【００４４】
中柱１２は、側柱１１Ａ、１１Ｂよりも負担する床面積が広いので、図５（ａ）に示すように、緊張材２０が張設されていない状態では、中柱１２の軸力Ｗｃの方が側柱１１Ａ、１１Ｂの軸力Ｗａ、Ｗｂよりも大きく、地震時に構造体１０に水平力が作用したときに、側柱１１の下部と基礎との間に介在された免震装置４に、過大な引張力が作用するおそれがあった。
【００４５】
一方、図５（ｂ）に示すように、緊張材２０が引張力Ｐで張設された状態では、中柱１２の下部を貫通する高さ位置が一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの下部を貫通する高さ位置よりも低くなるように設定されているので、緊張材２０の両端が互いに離間する方向に引張されて、緊張材２０の長手方向中央部分に上方に向う合力Ｒｃが発生する。
【００４６】
したがって、この合力Ｒｃによって中柱１２を上方に向かってつり上げる方向に付勢することができ、中柱１２の軸力Ｗｃを減少させることができる。
【００４７】
そして、一対の側柱１１Ａ、１１Ｂには、合力Ｒｃの反力Ｒａ、Ｒｂが作用し、下方に向かって付勢される。したがって、各側柱１１Ａ、１１Ｂの軸力Ｗａ、Ｗｂを増大させることができる。
【００４８】
したがって、地震時に免震建築物１の基礎２から構造体１０に水平方向の力が作用した場合に、側柱１１の下部と基礎２との間に介在された免震装置４に大きな引張力が作用するのを防ぎ、免震装置４が引き抜かれて免震建築物１が転倒するのを防ぐことができる。
【００４９】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５０】
例えば、上述の実施の形態では、緊張材２０が側柱１１の下部と中柱１２の下部に張設される場合を例に説明したが、緊張材２０を設ける位置や緊張材２０の数は上記内容に限定されるものではなく、側柱１１と中柱１２との間に亘って上下に所定間隔をおいて複数本を張設してもよく、複数の階床にて各々張設してもよい。また、側柱１１の上部と中柱１２の上部との間、或いは側柱１１の上部と中柱１２の下部との間に亘って張設してもよい。
【００５１】
また、緊張材２０が張設される側柱１１と中柱１２の数も、上記構成に限定されるものではない。例えば、上述の実施の形態では、一対の側柱の間に１本の中柱が介在される、いわゆる２スパンの構造体１０の場合を例に説明したが、一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの間に複数本の中柱１２が介在される３スパン以上の場合にも適用でき、一対の側柱１１の間に張設された緊張材２０によって複数本の中柱１２を上方に向かってつり上げる方向に付勢してもよい。
【００５２】
更に、緊張材２０が張設される方向も、上記構成に限定されるものではない。例えば、上述の実施の形態では、図３に示すように、複数の緊張材２０が互いに平行に張設された場合を例に説明したが、互いに交差する方向に張設してもよい。
【００５３】
また、本実施の形態では、緊張材２０を取り付ける箇所として、基礎２と側柱１１の下部との間、及び、基礎２と中柱１２の下部との間に免震装置４が介在された箇所の場合を例に説明したが、免震装置４が介在されていない箇所に緊張材２０を取り付けることを除外するものではない。
【００５４】
それから、上述の実施の形態では、緊張材２０の引張作業を、免震建築物１の建築中に行う場合を例に説明したが、既存の免震建築物１に対して挿通孔１４を横梁１３側面に後加工により設けて、緊張材２０を挿通し、所定の引張力で引張して施工する、すなわち、緊張材をアウトケーブルとして設けることも可能である。
【００５５】
これにより、既存の免震建築物１が有する免震装置４に地震時に過大な引張力が作用するのを防ぐことができ、既存の免震建築物１を建築したときに想定していた地震よりも大規模な地震が発生した場合に、免震装置４が引き抜かれて免震建築物１が転倒するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施の形態における免震建築物の全体を縦断面により示す図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す図である。
【図３】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】図２のＡ部を拡大して示す図である。
【図５】本発明の原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 免震建築物
２ 基礎
４ 免震装置
１０ 構造体
１１ 側柱
１２ 中柱
１３ 横梁
１４ 挿通孔
２０ 緊張材
２１ グラウト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時に地盤から伝達される地震力を減少させる免震装置を備えた免震建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建築物の柱と基礎との間に免震装置を配設して、地震時に地盤から建築物に伝達される地震力を減少させる免震構造が知られている。
【０００３】
免震装置には、例えば鋼板とゴムを交互に積み重ねて構成した積層体が一般的に用いられている。このような免震装置は、鉛直方向の圧縮力に対しては高強度高剛性を有するが、引張力に対しては強度及び剛性ともに著しく低いという特性を有する。そして、引張力は、例えば、地震時に地盤から建築物に水平方向の力が加えられて転倒モーメントが発生したときに、免震装置に作用する。
【０００４】
したがって、従来の免震装置を備える建築物は、免震装置に引張力が作用しないように、塔状比（建築物の高さ／建築物の短辺の幅）が所定値以下になるように設計されており、所定値を超える中高層化建築物や高塔状比の建築物に免震構造を採用することは困難であった。
【０００５】
しかしながら、近年、このような所定値を超える中高層化建築物や高塔状比の建築物を免震化したいというニーズが高まってきており、これに応えるべく、従来から種々の技術が提案されている。
【０００６】
例えば、ＰＣ鋼線などのケーブル部材（引張抵抗鋼線）の上端部を建築物に接続し、且つ、当該ケーブル部材の下端部を基礎に接続して、建築物と基礎とを当該ケーブル部材によって接合し、建築物と基礎との間に作用する引張力に抵抗する免震引抜抵抗装置を、免震装置と併用して用いる方法が知られている（特許文献１を参照）。
【０００７】
また、例えば、従来の高層化建築物では、地震時に地盤から建築物に水平方向の力が加えられたときに、まず最初に、中柱よりも軸力の小さい側柱の下部に設置された免震装置に過大な引張力が生じるので、アーチ状構造体を多層建築物の下層階に設けて、中柱の軸力を側柱に集合させ、上記免震装置に過大な引張力が生じるのを防ぎ、建築物が転倒し難くする技術が提案されている（特許文献２を参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２０８１３２号公報
【特許文献２】特開２００１−１０７４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記免震引抜抵抗装置を免震装置と併用する方法の場合、ケーブルの曲げ能力や伸び能力を超える動きを建築物がしたときに、ケーブルが破断するおそれがあり、免震装置に過大な引張力が加えられるおそれがある。
【００１０】
また、上記免震建築物にアーチ状構造体を設ける技術の場合、アーチ状構造体の設置箇所が下層階に限定される。したがって、建築物の外観デザインや間取り等の理由から下層階に設置できないときには、当該構造を採用することができない。
【００１１】
そして、アーチ状構造体を設けることによって建築物の構造が複雑化し、アーチ状構造体を構成する分の鉄骨や鉄筋コンクリートが余分に必要となり、設計費、施工費、材料費等が嵩み、建築物の価格が高騰する。
【００１２】
更に、アーチ状構造体によって建築物自体の設計の自由度が損なわれ、建築物の外観デザインや間取りが制限されて、建築物内のスペースを有効に活用することができない。
【００１３】
また、アーチ状構造体を既存の免震建築物に対して後から設けることは困難であり、新規に建築する建築物のみに限定され、技術の適用範囲が制限されるという問題も有する。
【００１４】
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、地震時に免震装置に過大な引張力が作用するのを防ぐことができる簡単な構成の免震建築物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決する請求項１に記載の発明による免震建築物は、地盤に固設された基礎と、該基礎の上に側柱及び中柱が配設された構造体とを有し、基礎と側柱の下部との間及び基礎と中柱の下部との間に各々免震装置が介在された免震建築物において、側柱と中柱との間に亘って緊張材を張設し、該緊張材の引張力によって中柱を側柱に対して上方に向かってつり上げる方向に付勢することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の免震建築物において、緊張材は、中柱を間に介在して対峙する一対の側柱の間に亘って張設されて、一対の側柱の間に介在する中柱を上方に向かってつり上げる方向に付勢することを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の免震建築物において、一対の側柱のうちの一方の側柱と中柱との間、及び、他方の側柱と中柱との間に亘って延在する横梁と、横梁に穿設されて、一方の側柱と中柱との間、及び、他方の側柱と中柱との間を連通し、一方の側柱から中柱に向かって移行するにしたがって漸次下方に移行し、中柱から他方の側柱に向かって移行するにしたがって漸次上方に移行する挿通孔とを有し、緊張材は、挿通孔に挿通されて張設されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物において、緊張材は、側柱の下部と中柱の下部との間に亘って張設されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物において、緊張材は、側柱と中柱との間に亘って上下に所定間隔をおいて複数本が張設されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物において、緊張材は、複数の階床にて各々張設されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、側柱と中柱との間に亘って緊張材を張設して中柱を側柱に対して上方に向かってつり上げる方向に付勢することによって、中柱の軸力を減少させて、その分だけ側柱の軸力を増大させることができる。
【００２２】
したがって、地震時に基礎から免震建築物に水平方向の力が作用した場合に、側柱の下部と基礎との間に介在された免震装置に大きな引張力が作用するのを防ぎ、免震装置が引き抜かれて建築物が転倒するのを防ぐことができる。
【００２３】
また、従来のアーチ状構造体と比較して、構造が簡単で容易に実施でき、建築物自体の設計の自由度も高く、外観デザインや間取りが制限されることなく、建築物内のスペースを有効活用することができ、材料費や施工費も安価なものとすることができる。そして、既存の免震建築物に対して、例えば、緊張材をアウトケーブルとして設けるなどの方法で、容易に適用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態における免震建築物１の全体を縦断面により示す図、図２は、図１の要部を拡大して示す図、図３は、図１のＩ−Ｉ線断面図、図４は、図２のＡ部を拡大して示す図である。
【００２６】
免震建築物１は、図１に示すように、免震建築物１の正面の横幅である短辺幅Ｌと免震建築物１の高さＨを比較して高さＨの方が大きい（塔状比が大きい）、いわゆる縦長の高塔状の建築物であり、本実施の形態では、平面視略矩形で且つ略一定の断面形状で上下方向に延在し、短辺幅Ｌが約２０メートル、免震建築物１の奥行きである長辺幅Ｄが約４５メートル、高さが約１００メートルの２７階建てからなる。
【００２７】
免震建築物１は、地盤Ｇに固設された基礎２と、基礎２の上に側柱１１及び中柱１２が配設された構造体１０とを有する。基礎２は、所定の厚さを有する平盤形状を有しており、図１及び図２に示すように、地表から所定深さだけ掘り下げられた位置にて水平に延在するように固設されている。そして、基礎２の周縁には、擁壁３が構造体１０との間に隙間を有して構造体１０の下部を囲むように立設されている。
【００２８】
構造体１０は、図３に示すように、四隅の隅柱を含む複数本の側柱１１と、複数本の中柱１２を有している。側柱１１は、構造体１０の側壁１０ａに沿って所定間隔をおいて設けられており、構造体１０の両側に離間して対峙し、中柱１２は、これら対峙する各一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの間に各々設けられている。側柱１１と中柱１２は、鉄骨、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、又はプレストレストコンクリートなどによって構成されている。
【００２９】
そして、側柱１１と中柱１２は、横梁１３によって連結されている。横梁１３は、中柱１２を間に介在して対峙する一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの間に亘って略水平に延在するように各階床ごとに設けられており、一方の側柱１１Ａと中柱１２との間、及び、他方の側柱１１Ｂと中柱１２との間を連結している。横梁１３は、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、又はプレストレストコンクリートなどによって構成されている。
【００３０】
そして、図２に示すように、基礎２と側柱１１の下部との間、及び、基礎２と適宜選定した中柱１２の下部との間には、各々免震装置４が介在されている。免震装置４は、既知のものが用いられており、例えば鋼板とゴムとを交互に積み重ねて構成した積層体からなる。
【００３１】
かかる構成を有する免震建築物１の構造体１０には、緊張材２０が取り付けられている。緊張材２０は、例えばＰＣ鋼線などの線材によって構成されており、側柱１１と中柱１２との間に亘って張設されて、緊張材２０の引張力によって中柱１２を側柱１１に対して上方に向かってつり上げる方向に付勢している。
【００３２】
緊張材２０は、本実施の形態では、図２に示すように、中柱１２を間に介在して対峙する一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの間で、側柱１１Ａの下部と中柱１２の下部との間及び中柱１２の下部と側柱１１Ｂの間に亘って張設されており、これら一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの間に介在された中柱１２を上方に向かってつり上げる方向に付勢している。
【００３３】
緊張材２０は、挿通孔１４に挿通されて張設されている。挿通孔１４は、側柱１１の下部と中柱１２の下部との間を連結する横梁１３に穿設されている。挿通孔１４は、一方の側柱１１Ａに一端が開口し、側柱１１Ａの下部を貫通して、側柱１１Ａと中柱１２との間を連結する横梁１３内を横梁１３の長手方向に沿って中柱１２まで延在し、中柱１２の下部を貫通して、中柱１２と他方の側柱１１Ｂとの間を連結する横梁１３内を横梁１３の長手方向に沿って側柱１１Ｂまで延在し、側柱１１Ｂの下部を貫通して他端が開口して、一方の側柱１１Ａと中柱１２との間、及び、他方の側柱１１Ｂと中柱１２との間を連通している。
【００３４】
そして、挿通孔１４は、中柱１２を貫通する高さ位置が一対の側柱１１Ａ、１１Ｂを貫通する高さ位置よりも低くなるように形成されており、より詳細には、一方の側柱１１Ａから中柱１２に向かって移行するにしたがって漸次下方に移行し、中柱１２を貫通する高さ位置を最下点とし、中柱１２から他方向の側柱１１Ｂに向かって移行するにしたがって漸次上方に移行する、滑らかな曲線を描くように形成されている。
【００３５】
本実施の形態において、挿通孔１４の内部には、図４に拡大図を示すように、グラウト２１が充填されており、その挿通孔１４内部の中心位置近傍には、所定間隔で複数の緊張材２０が、一方の側柱１１Ａから他方の側柱１１Ｂに亘って設けられている。なお、このグラウト２１の充填は、必須ではなく、挿通孔１４内を空洞の状態で緊張材２０をそこに挿通するようにしても良い。
【００３６】
緊張材２０は、挿通孔１４内に挿通され、一方の側柱１１Ａの下部と他方の側柱１１Ｂの下部に緊張材２０の両端がそれぞれ定着されて、所定の引張力で引張するように張設される。緊張材２０を張設する作業は、免震建築物１の構造体１０を途中の高さ位置まで建築してから、例えば２７階建ての建築物の場合には１０階くらいまで建築してから行われる。
【００３７】
次に、上記構成を有する免震建築物１の作用効果について説明する。
【００３８】
上記免震建築物１によれば、挿通孔１４に緊張材２０が挿通されて、一方の側柱１１Ａの下部と他方の側柱１１Ｂの下部に緊張材２０の両端がそれぞれ定着され、所定の引張力で引張するように張設される。
【００３９】
挿通孔１４は、横梁１３内を貫通して一方の側柱１１Ａと中柱１２との間、及び、他方の側柱１１Ｂと中柱１２との間を連通しており、中柱１２を貫通する高さ位置が一対の側柱１１Ａ、１１Ｂを貫通する高さ位置よりも低くなるように形成されている。
【００４０】
したがって、横梁１３の長手方向中央部が上方に向かって撓むように付勢することができ、横梁１３の長手方向中央部に下部が連結されている中柱１２を、上方に向かってつり上げる方向に付勢することができる。したがって、中柱１２の軸力を減少させて、その反力として一対の側柱１１Ａ、１１Ｂを下方に向かって付勢し、各側柱１１Ａ、１１Ｂの軸力を増大させることができる。
【００４１】
したがって、例えば、地震時に基礎２から構造体１０に水平方向の力（図１に太矢印で示す）が作用した場合に、側柱１１の下部と基礎２との間に介在された免震装置４に引張力が作用するのを防ぎ、免震装置４が引き抜かれて免震建築物１が転倒するのを防ぐことができる。
【００４２】
また、上記免震建築部１は、従来のアーチ状構造体と比較して、構造が簡単で容易に実施でき、建築物自体の設計の自由度も高く、外観デザインや間取りが制限されることなく、建築物内のスペースを有効活用することができ、材料費や施工費も安価なものとすることができる。
【００４３】
図５は、本発明の原理を説明する図であり、図５（ａ）は、緊張材２０が張設されていない状態（従来例）を示す図、図５（ｂ）は、緊張材２０が張設された状態（本発明）を示す図である。
【００４４】
中柱１２は、側柱１１Ａ、１１Ｂよりも負担する床面積が広いので、図５（ａ）に示すように、緊張材２０が張設されていない状態では、中柱１２の軸力Ｗｃの方が側柱１１Ａ、１１Ｂの軸力Ｗａ、Ｗｂよりも大きく、地震時に構造体１０に水平力が作用したときに、側柱１１の下部と基礎との間に介在された免震装置４に、過大な引張力が作用するおそれがあった。
【００４５】
一方、図５（ｂ）に示すように、緊張材２０が引張力Ｐで張設された状態では、中柱１２の下部を貫通する高さ位置が一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの下部を貫通する高さ位置よりも低くなるように設定されているので、緊張材２０の両端が互いに離間する方向に引張されて、緊張材２０の長手方向中央部分に上方に向う合力Ｒｃが発生する。
【００４６】
したがって、この合力Ｒｃによって中柱１２を上方に向かってつり上げる方向に付勢することができ、中柱１２の軸力Ｗｃを減少させることができる。
【００４７】
そして、一対の側柱１１Ａ、１１Ｂには、合力Ｒｃの反力Ｒａ、Ｒｂが作用し、下方に向かって付勢される。したがって、各側柱１１Ａ、１１Ｂの軸力Ｗａ、Ｗｂを増大させることができる。
【００４８】
したがって、地震時に免震建築物１の基礎２から構造体１０に水平方向の力が作用した場合に、側柱１１の下部と基礎２との間に介在された免震装置４に大きな引張力が作用するのを防ぎ、免震装置４が引き抜かれて免震建築物１が転倒するのを防ぐことができる。
【００４９】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５０】
例えば、上述の実施の形態では、緊張材２０が側柱１１の下部と中柱１２の下部に張設される場合を例に説明したが、緊張材２０を設ける位置や緊張材２０の数は上記内容に限定されるものではなく、側柱１１と中柱１２との間に亘って上下に所定間隔をおいて複数本を張設してもよく、複数の階床にて各々張設してもよい。また、側柱１１の上部と中柱１２の上部との間、或いは側柱１１の上部と中柱１２の下部との間に亘って張設してもよい。
【００５１】
また、緊張材２０が張設される側柱１１と中柱１２の数も、上記構成に限定されるものではない。例えば、上述の実施の形態では、一対の側柱の間に１本の中柱が介在される、いわゆる２スパンの構造体１０の場合を例に説明したが、一対の側柱１１Ａ、１１Ｂの間に複数本の中柱１２が介在される３スパン以上の場合にも適用でき、一対の側柱１１の間に張設された緊張材２０によって複数本の中柱１２を上方に向かってつり上げる方向に付勢してもよい。
【００５２】
更に、緊張材２０が張設される方向も、上記構成に限定されるものではない。例えば、上述の実施の形態では、図３に示すように、複数の緊張材２０が互いに平行に張設された場合を例に説明したが、互いに交差する方向に張設してもよい。
【００５３】
また、本実施の形態では、緊張材２０を取り付ける箇所として、基礎２と側柱１１の下部との間、及び、基礎２と中柱１２の下部との間に免震装置４が介在された箇所の場合を例に説明したが、免震装置４が介在されていない箇所に緊張材２０を取り付けることを除外するものではない。
【００５４】
それから、上述の実施の形態では、緊張材２０の引張作業を、免震建築物１の建築中に行う場合を例に説明したが、既存の免震建築物１に対して挿通孔１４を横梁１３側面に後加工により設けて、緊張材２０を挿通し、所定の引張力で引張して施工する、すなわち、緊張材をアウトケーブルとして設けることも可能である。
【００５５】
これにより、既存の免震建築物１が有する免震装置４に地震時に過大な引張力が作用するのを防ぐことができ、既存の免震建築物１を建築したときに想定していた地震よりも大規模な地震が発生した場合に、免震装置４が引き抜かれて免震建築物１が転倒するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施の形態における免震建築物の全体を縦断面により示す図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す図である。
【図３】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】図２のＡ部を拡大して示す図である。
【図５】本発明の原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 免震建築物
２ 基礎
４ 免震装置
１０ 構造体
１１ 側柱
１２ 中柱
１３ 横梁
１４ 挿通孔
２０ 緊張材
２１ グラウト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に固設された基礎と、該基礎の上に側柱及び中柱が配設された構造体とを有し、
前記基礎と前記側柱の下部との間及び前記基礎と前記中柱の下部との間に各々免震装置が介在された免震建築物において、
前記側柱と前記中柱との間に亘って緊張材を張設し、該緊張材の引張力によって前記中柱を前記側柱に対して上方に向かってつり上げる方向に付勢することを特徴とする免震建築物。
【請求項２】
前記緊張材は、
前記中柱を間に介在して対峙する一対の側柱の間に亘って張設されて、前記一対の側柱の間に介在する中柱を上方に向かってつり上げる方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載の免震建築物。
【請求項３】
前記一対の側柱のうちの一方の側柱と前記中柱との間、及び、他方の側柱と前記中柱との間に亘って延在する横梁と、
該横梁に穿設されて、前記一方の側柱と前記中柱との間、及び、前記他方の側柱と前記中柱との間を連通し、前記一方の側柱から前記中柱に向かって移行するにしたがって漸次下方に移行し、前記中柱から前記他方の側柱に向かって移行するにしたがって漸次上方に移行する挿通孔と、を有し、
前記緊張材は、前記挿通孔に挿通されて張設されたことを特徴とする請求項２に記載の免震建築物。
【請求項４】
前記緊張材は、
前記側柱の下部と前記中柱の下部との間に亘って張設されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物。
【請求項５】
前記緊張材は、
前記側柱と前記中柱との間に亘って上下に所定間隔をおいて複数本が張設されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物。
【請求項６】
前記緊張材は、複数の階床にて各々張設されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物。
【請求項１】
地盤に固設された基礎と、該基礎の上に側柱及び中柱が配設された構造体とを有し、
前記基礎と前記側柱の下部との間及び前記基礎と前記中柱の下部との間に各々免震装置が介在された免震建築物において、
前記側柱と前記中柱との間に亘って緊張材を張設し、該緊張材の引張力によって前記中柱を前記側柱に対して上方に向かってつり上げる方向に付勢することを特徴とする免震建築物。
【請求項２】
前記緊張材は、
前記中柱を間に介在して対峙する一対の側柱の間に亘って張設されて、前記一対の側柱の間に介在する中柱を上方に向かってつり上げる方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載の免震建築物。
【請求項３】
前記一対の側柱のうちの一方の側柱と前記中柱との間、及び、他方の側柱と前記中柱との間に亘って延在する横梁と、
該横梁に穿設されて、前記一方の側柱と前記中柱との間、及び、前記他方の側柱と前記中柱との間を連通し、前記一方の側柱から前記中柱に向かって移行するにしたがって漸次下方に移行し、前記中柱から前記他方の側柱に向かって移行するにしたがって漸次上方に移行する挿通孔と、を有し、
前記緊張材は、前記挿通孔に挿通されて張設されたことを特徴とする請求項２に記載の免震建築物。
【請求項４】
前記緊張材は、
前記側柱の下部と前記中柱の下部との間に亘って張設されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物。
【請求項５】
前記緊張材は、
前記側柱と前記中柱との間に亘って上下に所定間隔をおいて複数本が張設されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物。
【請求項６】
前記緊張材は、複数の階床にて各々張設されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震建築物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２８１０５０（Ｐ２００９−２８１０５０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３４１０６（Ｐ２００８−１３４１０６）
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（３９００３４４３０）大和小田急建設株式会社 (13)
【出願人】（５０８１５３０１７）株式会社ピーシー建築技術研究所 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（３９００３４４３０）大和小田急建設株式会社 (13)
【出願人】（５０８１５３０１７）株式会社ピーシー建築技術研究所 (1)
【Ｆターム（参考）】
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