建物の減震構造及び減震方法
【課題】 大地震によって主に戸建て住宅の破損、倒壊を防止するための減震構造であって既設地盤上に容易に敷設施工することができ、従来の戸建て住宅工法を大きく変えることなく建物に作用する地震力を低減させることのできる減震構造を提供する。
【解決手段】 地震発生時に建物に作用する、地盤からの地震力を減衰させるための減震構造であり、建物に対応する表層地盤を掘削して形成された地盤領域とベタ基礎１００との間に免震用マット部材１５０を配置した。この免震用マット部材は、上面に滑り材１５２を固着した下側支持体１５５と、該下側支持体上に配置され該下側支持体と対向する下面に複数の突起または突条１５６−１を有すると共に該突起または突条の先端に滑り材１５２を固着した複数の上側支持体１５６とをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成される。
【解決手段】 地震発生時に建物に作用する、地盤からの地震力を減衰させるための減震構造であり、建物に対応する表層地盤を掘削して形成された地盤領域とベタ基礎１００との間に免震用マット部材１５０を配置した。この免震用マット部材は、上面に滑り材１５２を固着した下側支持体１５５と、該下側支持体上に配置され該下側支持体と対向する下面に複数の突起または突条１５６−１を有すると共に該突起または突条の先端に滑り材１５２を固着した複数の上側支持体１５６とをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物の減震構造に関し、地震発生時に地震力、特に水平力が建物基礎に伝達されることを低減させるために戸建て住宅のような建物に適用される減震構造及び減震方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、戸建て住宅のような建物（以下、建物と略称することがある）が大地震により破損、倒壊することを防止するために免震ゴムを利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この方法は設計が複雑であること、地震による振幅変位を大きくとらなければならない等の問題に加え、工事費が高いなどの指摘がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０９７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の実情に鑑み、本発明の課題は大地震によって主に戸建て住宅の破損、倒壊を防止するための減震構造及び減震方法であって既設地盤上に容易に敷設施工することができ、従来の戸建て住宅工法を大きく変えることなく建物に作用する地震力を低減させることのできる減震構造及び減震方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、地震発生時に建物に作用する、地盤からの地震力を減衰させるための減震構造であり、減震手段として、建物に対応する表層地盤を掘削して形成された地盤領域の少なくとも一部に配置した免震用マット部材、前記地盤領域の少なくとも一部に配置した弾性を呈するマット材の少なくとも一方を有し、前記免震用マット部材あるいは前記マット材の上側に前記建物の基礎が構築されるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明による減震構造においては、前記免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、上面の少なくとも一部に滑り部材を固着した少なくとも１枚の第１の支持板と、下面の少なくとも一部に滑り部材を固着した少なくとも１枚の第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されることが好ましい。
【０００７】
前記減震手段として前記免震用マット部材を設ける場合、該免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、かつ、前記地盤領域の少なくとも一部に施工され上面に滑り材を固着した下側支持ブロックと、該下側支持ブロック上に配置され該下側支持ブロックと対向する下面に滑り材を固着した１つ以上の上側支持ブロックとをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されたもので良い。
【０００８】
この免震用マット部材はまた、前記地盤領域の少なくとも一部に施工され上面に滑り材を固着したコンクリート製の下側支持ブロックと、該下側支持ブロック上に配置され該下側支持ブロックと対向する下面に複数の突起または突条を有すると共に該突起または突条の先端に滑り材を固着した１つ以上の上側支持ブロックとをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されたものでも良い。
【０００９】
更に、前記減震手段として前記免震用マット部材を設ける場合、該免震用マット部材は、前記地盤領域に敷設されたシート状の下側滑り材と、該下側滑り材に対向する前記建物の基礎の下面側に固着された上側滑り材とからなるものでも良い。
【００１０】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材と前記マット材とを重ねて用いる場合、前記免震用マット部材の下側領域の少なくとも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材が敷設されることが望ましい。
【００１１】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材に複数個の貫通穴を設けると共にこれらの貫通穴に対応する前記建物の基礎にも貫通穴を設け、これらの穴内には所定のクリアランスをおいて弾性を呈する支柱部材を配置してその下端側を地盤側に固定し、上端側については該上端と前記建物の基礎における前記貫通穴を塞ぐように設けた板部材との間に前記免震用マット部材と同じ免震用マット部材を介在させるようにしても良い。
【００１２】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材を、上面に１本以上の突条を有すると共に該突条の上面に滑り部材を固着した少なくとも一枚の第１の支持板と、下面に１本以上の突条を有すると共に該突条の上面に滑り部材を固着した少なくとも一枚の第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が互いに直角に交差しつつ当接するように重ねて構成し、前記免震用マット部材の下側領域に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材を配置しても良い。
【００１３】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材は、同じ大きさの前記第１の支持板と前記第２の支持板との組合せを互いに隣接させて複数組敷設して成り、前記マット材は、同じ大きさのマットを互いに隣接させて複数枚敷設して成り、しかも各マットは２枚の弾性部材の間に同じ材料による複数の柱状体が互いに間隔をおいて一体成形されたものでも良い。
【００１４】
本発明による減震構造においてはまた、前記複数の柱状体の間に更に、前記２枚の弾性部材の間隔と実質上同じ直径を持つ複数の球体、又は前記２枚の弾性部材の間隔と実質上同じ短径の断面略楕円形状を持つ複数の略球状体を自由に転動可能に配置しても良い。
【００１５】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材は、同じ大きさの前記第１の支持板と前記第２の支持板との組合せを互いに隣接させて複数組敷設して成り、前記マット材は、同じ大きさのマットを互いに隣接させて複数枚敷設して成り、しかも各マットは所定厚の弾性部材の内部に座屈を防止するための複数の棒状体あるいは断面略楕円形の略球状体を埋め込んだものでも良い。
【００１６】
本発明による減震構造においてはまた、前記地盤領域上に支持基板を設置し、該支持基板上には、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈する複数のマットを互いに間隔をおいて固定し、前記複数のマットの各上面と前記建物の基礎の下面との間にそれぞれ前記免震用マット部材を介在させ、該免震用マット部材は、前記マットの上面に固定され上面の少なくとも一部に滑り部材を固着した第１の支持板と、前記建物の基礎の下面に固定され下面の少なくとも一部に滑り部材を固着した第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が当接するように組合されて成り、座屈を防止するための複数の棒状体あるいは断面略楕円形の略球状体を埋め込んだものでも良い。
【００１７】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材は、地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、複数枚のマットと、該マット毎にその地盤側との対向面に形成された複数の凹部のそれぞれに一部が突出するように収容され、かつ、自由に転動可能な複数の球体とを含み、該複数の球体を地盤側に置いた状態にて敷設した複数枚のマット上に前記建物の基礎を構築するようにしたものでも良い。この場合、更に、前記免震用マット材と前記建物の基礎との間の少なくも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材を介在させても良い。
【００１８】
更に、当該減震構造と地盤との間に、前記地盤領域から少なくとも四方に延びる部分を持つセンタリング用の基礎が形成され、風圧あるいは地震に伴う揺れにより前記建物が前記建物の基礎と共に位置がずれた場合に、該センタリング用の基礎を利用して前記建物を前記建物の基礎と共に元の位置に戻すことができるようにされることが望ましい。この場合、前記センタリング用の基礎と前記建物の基礎との間の当該減震構造に所定のスペースを複数個形成して、それぞれのスペースにＸ−Ｙ移動機構を設置し、該Ｘ−Ｙ移動機構は、前記センタリング用の基礎の上面に一軸方向に延びるように固定された下側スライド体と、前記建物の基礎の下面であって前記下側スライド体と近接しつつ前記一軸と直角に交差する方向に延びるように固定された上側スライド体と、下側に前記下側スライド体を受ける溝が、上側には前記上側スライド体を受ける溝がそれぞれ互いに直角に交差するように形成されたスライダーとを含み、前記スライダーの各溝の内壁にそれぞれ滑り部材を固着し、前記スライダーが、前記下側の溝に前記下側スライド体を、前記上側の溝に前記上側スライド体をそれぞれ収容した状態にて、前記下側スライド体及び上側スライド体に対してスライド可能であることにより、地震発生時には複数の当該Ｘ−Ｙ移動機構により前記建物全体に同じ方向の揺れが作用するようにすることが望ましい。
【００１９】
なお、減震手段として前記マット材のみを使用する場合には、該マット材は、所定厚の弾性部材の内部に座屈を防止するための複数の棒状体あるいは略球状体を埋め込んだものでも良い。あるいはまた、地盤側に設置した支持板と前記建物の基礎の下側に設置した支持板との間に球状体あるいは断面略楕円形の略球状体を複数個配置したものでも良い。
【００２０】
本発明によればまた、地震発生時に建物に作用する、地盤からの地震力を減衰させるための減震方法であって、建物の基礎が形成される地盤と該建物の基礎との間の領域の少なくとも一部に、免震用マット部材を設置して地震発生時に地盤から建物に伝達される所定値以上の加速度をカットするようにしたことを特徴とする建物の減震方法が提供される。
【００２１】
本減震方法においては更に、前記免震用マット部材と前記地盤との間の領域の少なくとも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、弾性を呈するマット材を設置して地震発生時に建物に作用する震動を更に減衰させるようにしても良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による減震構造及び減震方法によって大地震発生時に建物へ作用する地震力、特に水平力を低減できるので建物の破壊、倒壊を防ぐことができる。特に、本発明による減震構造及び減震方法は、基礎工法並びに建築構造などの従来工法の変更なく施工でき、且つコストも大幅に高くならないので、利用度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明による減震構造は、平屋、２階建て、３回建て程度までの木造住宅や軽量鉄骨構造による戸建て住宅（以下、建物と呼ぶ）の基礎構造下に使用され、基礎構造はベタ基礎、布基礎等に適用できる。
【００２４】
図１は本発明の第１の実施形態を示し、本発明を建物のベタ基礎に適用した場合の減震構造を断面図（図ａ）及び平面図（図ｂ）で示す。但し、図１（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【００２５】
大地震発生時に建物が損傷を受けたり、倒壊したりしないようにするためには、地盤表層で地震動を減衰させて建物に大きな地震力が伝わらないようにすれば良い。例えば、２階建ての建物について言えば、地盤上に加速度５００ガルや７５０ガルというような大地震が発生した場合でも建物の１階床面と２階床面の相対変位量が所定値（例えば２ｃｍ）を越えないことが建物に損傷を与えない条件となる。このような条件を満たすためには、建物の基礎下の加速度を２００ガル程度以下に抑える減震構造を適用することが望ましい。
【００２６】
図１、図２は、第１の実施形態による減震構造を示し、滑り部材のみにより実現した例である。
【００２７】
滑り始めの加速度αＳ、建物重量（基礎を含む）ＷＴ、建物動的荷重ＷＵ、地震動加速度α、地盤上の地震力Ｑ１、建物の受ける地震力Ｑ２、減衰される地震力Ｑ３とすると、地震力Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は以下の式で表される。
【００２８】
Ｑ１＝ＷＴ・α
Ｑ２＝ＷＴ・αＳ
Ｑ３＝ＷＵ（α−αＳ）
【００２９】
例えば、地盤上に５００ガルの地震動が発生した場合、建物の重量ＷＴに無関係に滑り始めの加速度αＳが２００ガルとなるような滑り部材を選んで、建物の基礎下と地盤上面との間に敷設することにより建物に伝わる地震力を建物重量×２００ガル以下に抑えることができる。
【００３０】
実験結果によれば、滑り部材としてポリテトラフルオロエチレンを用いた場合、ほぼ１００〜２００ガルの間で滑り始めることが確認されている。勿論、滑り部材は、以降で述べられるすべての実施形態を含めて、ポリテトラフルオロエチレン（シート状のものを含む）にかかわらず、０．０５〜０．２程度の滑り係数を有して１００〜２００ガルの間で滑り始める材料であれば、黒鉛ペンキ、樹脂系成分塗料（ウレタン、エポキシ、アクリル等の樹脂材料）、超高分子材、オイルレスメタルのような金属材等、どのようなものでも良く、貼付、塗布等いずれの方法で固着、形成されても良い。そして、滑り部材の敷設は可能な限り基礎下の全面とすることが望ましい。
【００３１】
図１を参照して、地盤２００の持つ支持力が２０ｋＮ／ｍ２以上である場合、ベタ基礎１００を構築する領域の地盤２００を所定深さだけ掘削し転圧を施して転圧層１１０を形成し、地盤改良領域とする。その際、基礎砕石や砂利、目潰し材（砂）等を敷き詰めた上で転圧を施すのが好ましい。このように施工された地盤改良領域の全面上に滑り部材を敷設する。
【００３２】
第１の実施形態にかかる減震構造は、地盤改良領域の全面に敷設した免震用マット部材１５０と、その周囲上に設置したクリアランス材１６０とを含む。免震用マット部材１５０は、図２に示すように、支持板１５１上に滑り部材１５２を固着したものを２枚用意し、滑り部材１５２同士を当接するように重ねて敷設する。この免震用マット部材１５０の上に建物基礎であるベタ基礎１００を施工する。その際、下側の支持板１５１は地盤側に、上側の支持板１５１はベタ基礎１００側に固定されるのが望ましい。ベタ基礎１００は、そのベタ部の大部分が地盤２００内に埋設されるが、内側上面は地盤面より少なくとも５ｃｍ高くなるように構築される。なお、地盤２００の支持力が２０ｋＮ／ｍ２を下回る場合は、２０ｋＮ／ｍ２以上となるような周知の地盤改良工事を行ったうえで上記施工を行えば良い。また、免震用マット部材１５０は、一枚で地盤改良領域全体をカバーする面積を持つものを製造するのは実際上困難であるので、所定大の正方形あるいは長方形に製造したものを複数枚敷き詰めることで地盤改良領域全体をカバーするようにする。また、支持板１５１の材料は、建物の荷重を支持し得る強度を有するものであれば、金属板、石板、樹脂板、セラミック板、コンクリート板、ベーク板、硬質ゴム板等、何でも良い。なお、本明細書におけるコンクリート板は、必要に応じ鉄筋を組み込んだものも含むものとする。
【００３３】
クリアランス材１６０は、主に地震により建物が揺れる時にベタ基礎１００のクリアランスを確保するために設けられるものであり、弾性を呈するゴム材あるいはこれに類似する材料が用いられる。図１（ｂ）ではクリアランス材１６０は正四角形の枠状に作られているが、ベタ基礎１００の平面形状が正方形とは限らず、ベタ基礎１００の周縁形状に合わせて作られる。このため、幅１０〜２０ｃｍ、長さ数十ｃｍ〜１ｍ程度の所定大のブロック形状に作ったものを複数個組合せて枠状にするのが好ましい。また、ベタ基礎１００の周縁全長にわたる必要は無く、ブロック形状に作ったものを、間隔をおいて配置するようにしても良い。
【００３４】
クリアランスの設計については、地盤調査を行って地盤特性を計算し、例えば５００ガルの地震が発生した時の地盤２００の固有周波数ｆが１Ｈｚであったと仮定すると、クリアランスの幅は以下のようになる。
【００３５】
地盤２００の揺れ幅ｄ１ｃｍは、ｄ１＝５００ガル／（２πｆ）２＝１２．５ｃｍとなるが、建物に作用する加速度は滑り部材の滑りによって最大２００ガルに抑えられるので、建物の振動幅ｄ２はｄ２＝２００ガル／（２π・１）２＝５ｃｍとなる。
【００３６】
従って、建物の移動距離は５ｃｍとなるので、余裕を持たせて５ｃｍ以上のクリアランスをとり、クリアランス材１６０として５ｃｍ以上の幅を持つ柔らかいゴム材等をベタ基礎１００と地盤２００との間に配置することで最大５ｃｍの建物の移動時にも抵抗が無いようにすることができる。
【００３７】
図１６、図１７は、第１の実施形態の変形例を示す。この変形例では、免震用マット部材１５０を、転圧層１１０、つまり地盤改良領域の全面に施工されたコンクリート製の下側支持体（下側支持ブロック）１５５と、この下側支持体１５５の上に配置されたコンクリート製の複数の上側支持体（上側支持ブロック）１５６と、これらの互いに当接する部分に固着された滑り部材１５２とで構成している。下側支持体１５５については、均しコンクリートで上面を平坦にした支持体を形成したうえでその上面に滑り部材１５２を固着する。一方、上側支持体１５６については、図１７（ａ）を参照して、歩道に設置される誘導ブロックのように、数十ｃｍ四方の大きさのコンクリート製ブロックの一方の主面に、間隔をおいて複数の突起１５６−１を設け、突起１５６−１先端の平坦面に滑り部材１５２を固着する。免震用マット部材１５０の施工は、地盤改良領域の全面に施工された下側支持体１５５上の滑り部材１５２に、上側支持体１５６の滑り部材１５２が当接するように、複数の上側支持体１５６を互いに隣接させて碁盤目状に敷設することで行われる。そして、上側支持体１５６の上にコンクリートを打設してベタ基礎１００を構築することで上側支持体１５６の上面とベタ基礎１００の下面が固着される。以上の構成以外の構成は、図１で説明したものと同じで良い。
【００３８】
図１７（ｂ）は、上側支持体１５６の他の例を示す。図１７（ａ）では上側支持体１５６の一面に複数の突起１５６−１を等間隔で設けたものを用いているが、図１７（ｂ）では、円形の突起１５６−１に代えて、楕円形の突起１５６−２を設け、その上面の平坦面に滑り部材１５２を固着している。また、突起１５６−１、１５６−２の各列あるいは各行の部分を突条にしてその上面に滑り部材を固着するようにしても良い。要するに突起の形状は、後で図８を参照して説明される突状のほか、円形、楕円形、格子状等、どのような形状でも良い。また、上側支持体１５６の敷設は、例えば突条を持つものの場合、その並び方向がすべての上側支持体１５６で同じ方向となるように規則性を持たせる必要は無く、例えば隣り合う上側支持体１５６の突条が互いに直角になるような配置関係でも良い。
【００３９】
図１８は、第１の実施形態の更に別の変形例を示す。この例は、上側支持体１５６の下面を平坦面としてその全面に滑り部材１５２を固着するようにしたものであり、その他の部分は上記変形例と同じで良い。
【００４０】
更に別の変形例を挙げれば、図１６や図１８における下側支持体１５５や上側支持体１５６を設置せずに、転圧層１１０上にシート状の下側滑り材を敷設し、これに対向するベタ基礎１００の下面に上側滑り材を固着して免震用マット部材としても良い。
【００４１】
滑り部材１５２は、前述したポリテトラフルオロエチレン、黒鉛ペンキ、樹脂系成分塗料、超高分子材、オイルレスメタルのいずれを用いても良い。また、下側支持体１５５、上側支持体１５６の材料はコンクリート製に限らず、特に上側支持体１５６は樹脂・高分子系の成型加工品のほか、金属板、石板、セラミック板、硬質ゴム板等を用いても良い。
【００４２】
いずれにしても、第１の実施形態によれば、転圧された地盤と基礎との間に免震用マット部材１５０を敷設するだけで、既設地盤上に容易に敷設施工することができ、従来の戸建て住宅工法を大きく変えることなく安価にて大地震発生時に建物に作用する加速度を２００ガル以下に抑えることができ、大きな揺れによる建物の損傷、倒壊を防止することができる。
【００４３】
図３は、第２の実施形態による減震構造を示す。第２の実施形態による減震構造は、滑り部材を用いた免震用マット部材１５０の下側に弾性を呈するゴム等によるマット材１７０を組合せて成る。図３（ｂ）も図１（ｂ）と同様、ベタ基礎を除いた平面図である。
【００４４】
第１の実施形態では、基礎下の加速度を最大２００ガルに抑えて建物に損傷を与えないようにしているのに対し、第２の実施形態では更に、建物に与える加速度を最小限に抑えるようにしている。つまり、第２の実施形態の特徴は、滑り部材によって地震力を低減することに加え、ゴム等によるマット材１７０を付加してこのマット材１７０の震動減衰効果を利用することにある。マット材１７０は全面敷きが好ましいが、部分敷きでも良い。部分式の例については後述する。
【００４５】
建物の卓越周波数と地盤の震動レベルとの関係によってこれらの周波数が同調した時には、建物の減衰係数にもよるが、建物の震動レベルは２〜１０倍に増幅されることがある。そこで、第２の実施形態ではこの周波数帯の建物の震動レベルを最小限に抑えるべく、震動減衰部材としてゴム又はこれに準ずる材料を使用し、建物の共振による地震動を最小限に抑えるようにしている。
【００４６】
図３において、地盤２００の持つ支持力が２０ｋＮ／ｍ２以上である場合、第１の実施形態と同様、ベタ基礎１００を構築する領域の地盤２００を所定深さだけ掘削し、砂利、砕石等による転圧層１１０を形成したうえで、その上にマット材１７０を敷設する。そして、マット材１７０の全面上に第１の実施形態と同様の滑り部材を施工する。マット材１７０上の滑り部材は、前述したように、マット材１７０の全面に敷設した免震用マット部材１５０と、その周囲上に設置したクリアランス材１６０とを含む。免震用マット部材１５０は、図２で説明したように、支持板１５１上に滑り部材１５２を固着したものを２枚用意し、滑り部材１５２同士を合わせるように重ねて敷設する。この免震用マット部材１５０の上に建物基礎であるベタ基礎１００を施工する。その際、下側の支持板１５１はマット材１７０側に、上側の支持板１５１はベタ基礎１００側に固定されるのが望ましい。
【００４７】
なお、免震用マット部材１５０無しでマット材１７０のみとしても良く、その場合について説明する。
【００４８】
図４は、マット材１７０のみの場合の地盤の加速度レベルと震動周波数とマット材１７０の増幅倍率との関係を示す特性曲線の一例を示す。マット材１７０の水平方向の共振周波数ｆ０を２．０Ｈｚ、減衰係数を０．１７とし、等級１の建物の水平方向の共振周波数をマット材１７０の共振周波数ｆ０の２．５倍の５Ｈｚとする。この場合、地盤２００が６００ガルで震動したとすると、図４の特性によれば、震動周波数５Ｈｚでの震動レベルは１００ガル以下となることを意味する。しかしながら、図４の特性はまた、単にマット材１７０のみを使用しただけでは、その共振周波数２．０Ｈｚの近くでは加速度６００ガルに対してその約３倍の１８００ガルまで増幅される可能性があることを意味している。これに対し、マット材１７０として減衰係数０．５程度の材料を有するものを使用した場合には、図４に破線で示すような特性を有することとなり、上記の可能性は無い。
【００４９】
いずれにしても、第２の実施形態では、マット材１７０の上に、建物に作用する加速度を２００ガル以下に抑制する第１の実施形態と同様の滑り部材を組合せて施工することにより、図４に破線で示すように、建物の入力加速度を２００ガル以下に抑えることができるようにしている。
【００５０】
マット材１７０の水平方向の共振周波数ｆ０は２．５Ｈｚ以下が望ましく、以下の式で表され、減衰係数は０．１以上あれば良い。
【００５１】
ｆ０＝（１／２π）・（Ｋ・ｇ／ＷＴ）１／２（但し、Ｋはバネ定数、ｇは重力加速度）
【００５２】
以上のように、マット材１７０による震動減衰特性と、滑り部材の摩擦低減作用による免震特性とを組合せることにより、第１の実施形態と同様の効果に加えて以下の２つの効果を得ることができる。
【００５３】
１）２００ガル以上の大地震の震動はすべてカットできる。
【００５４】
２）建物の水平方向の共振周波数を、等級１で約５Ｈｚ、等級２で約５．６Ｈｚ、等級３で約６．１Ｈｚとすると、これらの共振周波数付近での建物への加速度入力レベルを最大でも１５０ガル程度に抑えられるので、建物の損傷無しの限界値である相対変位量２ｃｍ（２階建ての場合）より更に小さくすることができる。
【００５５】
なお、第１の実施形態の場合も含めて滑り部材の敷設は全面敷きが望ましいが、部分敷きでも良く、以下にその実施形態について説明する。
【００５６】
図５、図６は第３の実施形態による減震構造を示し、滑り部材を部分敷きとしてその敷設面積を小さくした例である。言い換えれば、第１の実施形態における滑り部材の敷設面積を小さくした例であると言える。本実施形態では、第１の実施形態で説明したものと同様の免震用マット部材１５０に、その数箇所に穴１５０ａを設ける。一方、穴１５０ａに対応するベタ基礎１００にも貫通穴１００ａを設ける。これらの貫通穴１００ａ、１５０ａの領域には弾性を呈する部材、例えばゴムあるいはこれに類似する材料による支柱１８０を設ける。支柱１８０の平面サイズ及び設置個数は建物荷重を考慮して設計され、下端側のみを地盤側に固定するようにしている。
【００５７】
図６は、支柱１８０の固定構造の一例を拡大して示す。支柱１８０の下端には穴１５０ａより小さな支持板１８１を固定し、ベタ基礎１００の形成前に、転圧層１１０中に形成したコンクリートブロック１８３にボルト、ナット等で固定する。支柱１８０の上端には上面に滑り部材１８２を貼付あるいは塗布した支持板１８４を固着してある。一方、下面側に滑り部材１８２を貼付あるいは塗布した支持板１８５を、２枚の滑り部材１８２が当接するようにした状態にて貫通穴１００ａを塞ぐようにベタ基礎１００にボルト、ナット等で固定する。なお、支柱１８０側の滑り部材１８２は支持板１８４を介さずに支柱１８０に直接固着されても良い。また、滑り部材１８２は図２で説明した滑り部材１５２と同じ滑り係数を持つ材料でも良いが、やや滑り係数の大きな材料（例えば、０．１５の滑り係数を持つ滑り部材１５２に対して０．２程度の滑り係数を持つもの）を用いても良い。なお、図５（ａ）、（ｂ）では上記の滑り部材、固定構造については図示を省略している。
【００５８】
貫通穴１００ａの内壁と支柱１８０との間には、クリアランス材１６０によるクリアランス確保のために５ｃｍ以上の間隔を設定する。貫通穴１００ａのサイズは、前述した通り建物荷重に応じて決められ、支柱１８０の設置個数（図５では便宜上、３個のみを示している）にもよるが、一辺数十ｃｍ程度とされる。また、支柱１８０の形状を四角柱としているが、角柱に限らず円柱でも良い。
【００５９】
第３の実施形態による減震構造によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるほか、滑り部材の敷設面積を減らすことでポリテトラフルオロエチレンを使用した場合には費用節減を図ることができる。これは支柱１８０及びその固定構造の施工費用に比べてポリテトラフルオロエチレンの費用が高いことによる。
【００６０】
次に、図７〜図９を参照して第４の実施形態による減震構造について説明する。本実施形態では、第３の実施形態に比べて滑り部材の面積を更に小さくしている。このために、本実施形態では、滑り部材を用いた免震用マット部材を、一辺数十ｃｍで、厚さ２〜３ｃｍ程度のコンクリート板（支持板）を複数枚用いて構成するようにしている。
【００６１】
図７において、転圧層１１０、つまり地盤改良領域全体にコンクリートまたは同等の材料による支持基板１９０を施工し、この支持基板１９０上には、弾性を呈する材料による複数のマット材１７０’を敷設する。そして、これらのマット材１７０’の上に免震用マット部材１５０’を敷設し、更にベタ基礎１００を構築する。その際、マット材１７０’は支持基板１９０上に固定されるのが望ましい。
【００６２】
免震用マット部材１５０’は、図８に示すようなコンクリート板１９５で構成される。コンクリート板１９５は、その一面側に互いに平行な突条１９６を１本以上（ここでは３本）有し、その上面にポリテトラフルオロエチレン等による滑り部材１５２が接着されている。このようなコンクリート板１９５を２枚で１単位とし、滑り部材１５２側を当接させしかもそれらの突条１９６が直角に交差するようにマット材１７０’上に重ね、複数単位を互いに隣接させて敷設することで免震用マット部材１５０’が構成される。なお、上側のコンクリート板１９５はベタ基礎１００側に固定し、下側のコンクリート板１９５はマット材１７０’に固定するのが好ましい。勿論、滑り部材は全面に形成されても良いし、コンクリート板に代えて、図２で説明した支持板１５１と同様、建物の荷重を支持し得る強度を有するものであれば、金属板、石板、樹脂板、セラミック板、ベーク板、硬質ゴム板等、何でも用いることができる。
【００６３】
図９に示すように、マット材１７０’は、厚さ１〜２ｃｍ、数十ｃｍ四方の２枚の硬質のゴム板１７１の間に、同じ材料による直径１〜２ｃｍ、高さ数ｃｍの柱状体１７２を複数本一体成形したものを用いると、水平方向の共振周波数２．５Ｈｚ以下のマット材を設計するのに都合が良い。なお、支持基板１９０は省略されても良い。
【００６４】
このような構成によれば、複数のマット材１７０’が第２の実施形態で説明したマット材１７０の部分敷きの場合と同様に作用すると共に、免震用マット部材１５０’が第２の実施形態で説明した免震用マット部材１５０と同様に作用する。このために、複数のマット材１７０’全体で見た場合に固有周波数ｆ０、バネ定数Ｋがそれぞれ、第２の実施形態におけるマット材１７０と同じになるようにされる。このことから、免震用マット部材１５０’の下面全域に、第２の実施形態におけるマット材１７０と同様の一枚のマット材を敷設しても良いし、マット材を複数のマットに分割したうえでこれらを互いに隣接させて敷設するようにしても良い。また、図６で説明したような支柱１８０をマット材として用いても良い。更に、必要であれば、マット材１７０’に他の部材を組合せて免震用マット部材無しで単独で用いられても良く、これについては後述する。
【００６５】
第４の実施形態による地盤改良材によれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができるほか、滑り部材の敷設面積を大幅に減らすことでポリテトラフルオロエチレンを使用した場合には費用節減を図ることができる。
【００６６】
図１０を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。転圧層１１０、つまり地盤改良領域全体にコンクリートまたは同等の材料による支持基板１９０を施工し、この支持基板１９０上には、弾性を呈する材料による複数のマット材１７０’を互いに間隔をおいて固定設置する。マット材１７０’は、座屈防止のためにゴム又は同等の材料による柱状のブロック１７５内に複数の硬質プラスチックあるいは金属製の棒状体１７６を上下方向にかつ互いに間隔をおいて埋め込んだものを用いる。棒状体１７６の長さは、ブロック１７５が弾性を呈するようにするためにその厚さ方向（高さ方向）のサイズより少し短くしてあり、上下両端をそれぞれ球面形状にした、いわゆるロッカーアーム型のものが好ましい。あるいはまた、棒状体１７６に代えて、これと同じ材質で棒状体の長さと実質上同じ短径の断面略楕円形状を持つ略球状体（碁石状のものあるいはその周縁部を切り落とした形状のもの）を間隔を置いて埋め込んでも良いし、両方を埋め込んでも良い。
【００６７】
ブロック１７５の下側には支持板１７７が固着され、上側には支持板１７８が固着されている。特に、支持板１７８の上面には滑り部材１５２が固着されている。一方、滑り部材１５２に対応するベタ基礎１００の下面には、下面に滑り部材１５２を固着した支持板１７９が固着されており、２枚の滑り部材１５２が当接するようにされている。このようにして、支持板１７８と滑り部材１５２及び支持板１７９と滑り部材１５２とにより、免震用マット部材が構成される。言い換えれば、支持板１７８と滑り部材１５２及び支持板１７９と滑り部材１５２との組合せによる免震用マット部材に代えて、例えば図８で説明したような免震用マット部材１５０’が用いられても良い。支持板１７７は支持基板１９０に固定される。ブロック１７５は角柱、円柱のいずれでも良く、これに合わせて支持板１７７、１７９も角形、円形のいずれでも良い。
【００６８】
このようなマット材１７０’は、棒状体１７６が建物荷重によるブロック１７５の座屈を抑制しながら弾性を呈するように作用する。そして、地震に際して受ける加速度が小さい場合にはブロック１７５は断面平行四辺形になるように水平方向に変形し、これに伴ってベタ基礎１００も揺れる。しかし、加速度が所定値を超えると２枚の滑り部材１５２が相互に滑り合うことで震動が低減される。このようなマット材１７０’もまた、０．３〜０．６程度の減衰係数、共振周波数２．５Ｈｚ以下のマット材を設計するのに都合が良く、安価にて提供できる。
【００６９】
なお、このようなマット材１７０’は、図３の実施形態におけるマット材１７０や図７の実施形態におけるマット材１７０’として用いられても良い。特に、図３の実施形態において、免震用マット部材１５０無しでマット材１７０のみを使用する場合に好適である。
【００７０】
図１１はマット材１７０’の更に他の例を示している。図１１（ａ）は、図９で説明したマット材１７０’における柱状体１７２の間に、柱状体１７２の座屈防止のために硬質プラスチックあるいは金属製のボールＢ１を介在させたものである。ボールＢ１は２枚のゴム板１７１の間隔と実質上同じ直径を有し、転動に際して２枚の硬質のゴム板１７１の間から出てしまわないようにプラスチック製のケースＣ１に収容されている。なお、ゴム板１７１におけるボールＢ１の転動領域を球面とすることでケースＣ１無しでボールＢ１の飛び出しを防止するようにしても良い。また、ボールに代えてあるいはボールと共に、２枚のゴム板１７１の間隔と実質上同じ短径の断面略楕円形状を持つ略球状体（碁石状のものあるいはその周縁部を切り落とした形状のもの）を介在させても良い。
【００７１】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の変形例であり、地盤（転圧層１１０）上に設置した硬質の弾性体による支持板１７３−１と、ベタ基礎１００の下面側に設置される支持板１７３−２との間に、上記の略球状体、つまり碁石状の略球状体１７４を複数個（例えば５０ｃｍ四方の支持板に４個以上）配置するようにした例を示す。支持板１７３−１、１７３−２、略球状体１７４は、全体で建物の荷重を支持し得る強度を有するものであれば何でも良いが、略球状体１７４の場合は硬質樹脂材料が好ましい。これは成形の際、隣り合うもの同士を同じ樹脂材料の細い糸状のもので結ぶように複数個一体成形できるからである。なお、支持板１７３−１に硬質の樹脂材料を使用する場合には、図１１（ａ）と同様、複数の柱状体を一体成形するようにしても良い。また、支持板１７３−１における略球状体１７４の転動領域は湾曲面による凹部としても良い。
【００７２】
以上のような２種類のマット材１７０’もまた、０．３〜０．６程度の減衰係数、共振周波数２．５Ｈｚ以下のマット材を設計するのに都合が良い。したがって、これらのマット材１７０’も免震用マット部材との組合せ無しで単独で用いられても良いし、図１０の実施形態と同様、転圧層１１０あるいはその上に形成された支持基板１９０とベタ基礎１００との間に互いに間隔をおいて設置されても良い。この場合、図示していないが、図１０の実施形態と同様、上側のゴム板１７１、支持板１７３の上面に滑り部材が固着され、これに対応するベタ基礎１００の下面側には滑り部材を固着した支持板（つまり、図１０の滑り部材１５２と支持板１７９と同等のもの）が固定される。
【００７３】
図１２、図１３を参照して、本発明の第６の実施形態について説明する。ここでも、ベタ基礎１００を構築する領域の地盤２００を数十ｃｍ程度の深さだけ掘削し砕石を敷き詰めた上で転圧を施して転圧層１１０を形成し、地盤改良領域とする。そして、地盤改良領域の全面上に減震構造を施工する。
【００７４】
第６の実施形態にかかる減震構造は、ベタ基礎１００の周囲部分を除く全部に敷設した免震用マット部材３００と、地盤改良領域の周囲部分、つまり免震用マット部材３００より外側の周囲であってベタ基礎１００と地盤２００との間に設置したブロック状のクリアランス材１６０とを含む。
【００７５】
免震用マット部材３００は、図１３をも参照して、地盤の揺れを建物に伝えないようにする滑り係数０．１程度の免震機能を有するものであって、複数枚のマット３１０と、マット３１０の地盤側との対向面に形成された複数の凹部３１０ａのそれぞれに一部が突出するように収容され、かつ、自由に転動可能な複数の球体３２０とを含む。そして、複数の球体３２０を地盤側に置いた状態にて地盤改良領域に複数枚のマット３１０を図１２（ｂ）に示すように敷き詰め、敷設した複数枚のマット３１０上にベタ基礎１００が構築される。その際、各マット３１０はベタ基礎１００に固定されるのが望ましい。マット３１０は、建物荷重に対して十分な支持力を有し、かつ長期にわたる荷重によっても塑性変形しないことが望ましく、例えば硬質ゴムやプラスチック、特にＦＲＢが好ましいが、これに限定されるものではなく、金属板やセラミック板等であっても良い。球体３２０もプラスチック、特にＦＲＢや鋼製のものが適している。ここでは、正方形のマット３１０に計９個の球体３２０を組合せているが、９個以上でも良く、少なくとも５個あれば良い。５個の場合、図１３（ｂ）に示す９個の配置のうち、対角線上の５個となる。マット３１０のサイズは、球体３２０の直径が６ｃｍの場合、例えば厚さ５〜７ｃｍ、一辺５０ｃｍとされ、一枚当たり２．５〜３．０ｋＮの荷重を受けることができる。また、凹部３１０ａは箱形とされ、球体３２０の転動が自由となるように一辺のサイズは６ｃｍよりやや大きくされ、深さは２ｃｍ程度、つまり球体３２０の突出量が１ｃｍ程度となるようにされる。マット３１０も、図１２（ｂ）に示されるように地盤改良領域の全域に敷き詰める必要は無く、例えば図１２（ｂ）の配置形態から一枚おきにマット３１０を取り除いた、いわば市松模様状の配置にしても良い。また、免震用マット部材３００と転圧層１１０との間に、図３で説明したようなマット材１７０が敷設されても良い。なお、球体３２０の転動を容易にするためには、転圧層１１０の上に第４の実施形態で用いられた支持基板１９０と同様な支持基板を施工することが望ましい。この場合、支持基板１９０における球体３２０の転動領域を球面とすることが好ましい。
【００７６】
以上のようにして、ベタ基礎１００の下面と転圧層１１０との間には、複数枚のマット３１０と球体３２０との組合せによる免震用マット部材３００が介在し、地盤２００内に埋没しているベタ基礎１００の外側面と地盤２００との間にはクリアランス材１６０が介在している。このような減震構造の構成により、第１の実施形態と同様の効果が得られる。例えば、震度の大きな地震が発生した場合、地盤２００が大きく横揺れしてもその上を免震用マット部材３００の球体３２０が転動することにより建物の横揺れが低減され、免震機能が発揮される。このようにして、地震によって建物（ベタ基礎１００）が大きく横揺れしようとしても、横揺れを±１０ｃｍ程度に制限することができる。
【００７７】
勿論、免震用マット部材３００の下側に、図３で説明したようなマット材１７０や図９〜図１１で説明したようなマット材１７０’が敷設されても良く、第３の実施形態、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
上記の各実施形態のうち、免震用マット部材とマット部材とを組合せた実施ではいずれもマット部材の上側に免震用マット部材を組合せているが、地盤上に免震用マット部材を設置し、この免震用マット部材とベタ基礎との間にマット部材を配置しても良い。
【００７９】
図１４、図１５を参照して、本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態は、図３で説明した第２の実施形態による減震構造に、大地震に伴う揺れや大風による風圧等により建物が変位した場合にこれを元の位置に戻すためのセンタリング機構と、大地震により建物が揺れようとする場合に揺れの方向を一様とするＸ−Ｙ移動機構とを組合せ可能にしたものである。
【００８０】
つまり、第２の実施形態では、２００ガル以上の加速度が作用するとベタ基礎１００を含む建物全体がマット材１７０の上で滑るので、元の位置から数ｃｍ程度ずれる場合がある。本実施形態によるセンタリング機構は、このようなずれをジャッキ等の治具を用いて修正できるようにしたものである。
【００８１】
一方、大地震発生時に建物に作用する揺れの方向は、建物のどこの部分でも同じ方向であるとは限らず、建物の別部位に異なる向きの揺れが作用する場合がある。このような場合、建物に捻り力が作用し、損傷を与える可能性がある。本実施形態によるＸ−Ｙ移動機構は、大地震発生時にベタ基礎１００を一様に同じ方向に変位させることにより建物に捻り力が作用しないようにしたものである。
【００８２】
図１４において、マット材１７０の下側、つまり転圧層１１０中にセンタリング機構４００が埋設される。ここでは、センタリング機構４００は、コンクリート基礎を十字形状にして作られている。特に、十字形状の４つの端部がそれぞれベタ基礎１００よりも数十ｃｍ程度外側に突出するようにされている。大地震発生時に建物がずれても、センタリング機構４００は地盤中にあるので、位置がずれることは無い。そこ、建物がずれた場合には、センタリング機構４００をベースにしてその突出部とベタ基礎１００との間にジャッキを介在させることで建物全体を所望の位置に戻すことができる。
【００８３】
なお、図１４に示した十字形状は、ベタ基礎１００の面積がそれほど大きくない場合であり、ベタ基礎の面積が大きい場合には、いわゆる井桁形状に作られても良い。
【００８４】
図１５において、ベタ基礎１００とセンタリング機構４００との間に少なくとも２つの所定大のスペースが形成され、それぞれのスペースにＸ−Ｙ移動機構５００がベタ基礎１００とセンタリング機構４００とを利用して設置される。このために、Ｘ−Ｙ移動機構５００の設置箇所に対応するベタ基礎１００、免震用マット部材１５０、マット材１７０には所定大の開口が設けられる。Ｘ−Ｙ移動機構５００の設置箇所は、建物の重心がベタ基礎１００の中心に投影される場合にはベタ基礎１００の中心に関して対称な位置が好ましい。
【００８５】
Ｘ−Ｙ移動機構５００は、センタリング機構４００の上面に固定された下側スライド体５１０と、この下側スライド体５１０に対して直角に交差するようにベタ基礎１００の下面側に固定された上側スライド体５２０と、下側スライド体５１０に対して上側スライド体５２０を任意の水平方向にスライド可能にするためのスライダー５３０とを含む。
【００８６】
スライダー５３０は、下側スライド体５１０の断面形状よりわずかに大きめの形状の溝５３１を下側に向けて有すると共に、上側スライド体５２０の断面形状よりわずかに大きめの形状の溝５３２を上側に向けて有する。しかも、これらの溝５３１と溝５３２とは互いに直角に交差している。更に、図示は省略しているが、溝５３１の内壁（３つの面）、溝５３２の内壁（３つの面）にはそれぞれ、図２で説明したものと同様の滑り部材が貼付されている。
【００８７】
下側スライド体５１０の延在方向をＸ軸、上側スライド体５２０の延在方向をＹ軸とした場合、スライダー５３０が下側スライド体５１０に対してスライド可能であると共に、上側スライド体５２０とスライダー５３０とが相互にスライド可能であることにより、見かけ上、上側スライド体５２０はＸ軸、Ｙ軸の合成方向にスライド可能となる。このために、ベタ基礎１００、免震用マット部材１５０、マット材１７０に設ける開口は、上側スライド体５２０のスライドを妨げないように十分なクリアランスを確保できる大きさとされる。
【００８８】
このようなＸ−Ｙ移動機構５００が同じ配置状態で２組設置されていることにより、２組の上側スライド体５２０のスライド方向が互いに平行になり、建物にはベタ基礎１００を介してどの場所でも同じ向きの揺れが作用することになる。これにより、大地震発生時、建物が揺れた時に建物に捻り力が作用し、損傷を与えることを防止できる。
【００８９】
なお、図１４ではＸ−Ｙ移動機構５００を２組設置しているが、ベタ基礎の面積が大きい場合には３組以上（４組が好ましい）設置されても良い。また、上記のセンタリング機構４００、Ｘ−Ｙ移動機構５００は、前述したどの実施形態にも適用されても良いことは言うまでも無い。
【００９０】
本発明による減震構造はベタ基礎に限らず、例えば布基礎との組合せで建物に適用されても良い。また、上記の各実施形態では、上側支持板、上側支持ブロック、上側支持体のほか、ベタ基礎の下面に接するように配置される部材は、ベタ基礎の下面に固定するようにしているが、例えば図１８に一点鎖線で示すように、ベタ基礎等の下側にゴム又は同様の弾性部材によるシート部材ＳＭを配置して上記各部材の上面とベタ基礎等の下面との間に上記シート部材が介在するようにしても良い。ゴム又は同様の弾性部材によるシート部材は、厚さ数ｍｍ〜数ｃｍ程度が好ましく、摩擦係数が比較的大きいので、上記各部材とベタ基礎等をほぼ一体とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第１の実施形態にかかる減震構造を示し、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【図２】図２は、図１の実施形態で用いられている免震用マット部材の一部を拡大して示した断面図である。
【図３】図３は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第２の実施形態にかかる減震構造を説明するための図で、図３（ａ）は減震構造の断面図、図３（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【図４】図４は、図３の実施形態においてマット材のみを使用した場合の地盤の加速度レベルと震動周波数とマット材の増幅倍率との関係を示す特性図である。
【図５】図５は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第３の実施形態にかかる減震構造を説明するための図で、図５（ａ）は減震構造の断面図、図５（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【図６】図６は、図５に示された支柱の設置構造を説明するために図５（ａ）の一部を拡大して示した図である。
【図７】図７は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第４の実施形態にかかる減震構造の一部を示した断面図である。
【図８】図８は、図７の実施形態で用いられている免震用マット部材について説明するための平面図（ａ）、側面図（ｂ）である。
【図９】図９は、図３に示されたマット材や図７に示されたマット材に適したゴムによる成形部材を示した斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第５の実施形態にかかる減震構造の一部を示した断面図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、図１０に示したマット材の他の例を示した断面図である。
【図１２】図１２は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第６の実施形態にかかる減震構造を説明するための図で、図１２（ａ）は減震構造の断面図、図１２（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示された免震用マット部材を説明するための図で、図１３（ａ）は断面図、図１３（ｂ）は底面側から見た図である。
【図１４】図１４は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第７の実施形態にかかる減震構造を説明するための図で、図１４（ａ）は減震構造の断面図、図１４（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【図１５】図１５は、図１４の実施形態で用いられているＸ−Ｙ移動機構を説明するための図で、図１５（ａ）はＸ−Ｙ移動機構の斜視図、図１５（ｂ）はＸ−Ｙ移動機構の構成要素であるスライダーの斜視図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態の変形例を示す部分断面図である。
【図１７】図１７（ａ）、（ｂ）は、図１６の変形例に使用される上側支持体の代表的な例を示した平面図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態の別の変形例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１００ ベタ基礎
１１０ 転圧層
１５０，１５０’ 免震用マット部材
１５１ 支持板
１５２ 滑り部材
１６０ クリアランス材
１７０、１７０’ マット材
２００ 地盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物の減震構造に関し、地震発生時に地震力、特に水平力が建物基礎に伝達されることを低減させるために戸建て住宅のような建物に適用される減震構造及び減震方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、戸建て住宅のような建物（以下、建物と略称することがある）が大地震により破損、倒壊することを防止するために免震ゴムを利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この方法は設計が複雑であること、地震による振幅変位を大きくとらなければならない等の問題に加え、工事費が高いなどの指摘がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０９７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の実情に鑑み、本発明の課題は大地震によって主に戸建て住宅の破損、倒壊を防止するための減震構造及び減震方法であって既設地盤上に容易に敷設施工することができ、従来の戸建て住宅工法を大きく変えることなく建物に作用する地震力を低減させることのできる減震構造及び減震方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、地震発生時に建物に作用する、地盤からの地震力を減衰させるための減震構造であり、減震手段として、建物に対応する表層地盤を掘削して形成された地盤領域の少なくとも一部に配置した免震用マット部材、前記地盤領域の少なくとも一部に配置した弾性を呈するマット材の少なくとも一方を有し、前記免震用マット部材あるいは前記マット材の上側に前記建物の基礎が構築されるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明による減震構造においては、前記免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、上面の少なくとも一部に滑り部材を固着した少なくとも１枚の第１の支持板と、下面の少なくとも一部に滑り部材を固着した少なくとも１枚の第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されることが好ましい。
【０００７】
前記減震手段として前記免震用マット部材を設ける場合、該免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、かつ、前記地盤領域の少なくとも一部に施工され上面に滑り材を固着した下側支持ブロックと、該下側支持ブロック上に配置され該下側支持ブロックと対向する下面に滑り材を固着した１つ以上の上側支持ブロックとをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されたもので良い。
【０００８】
この免震用マット部材はまた、前記地盤領域の少なくとも一部に施工され上面に滑り材を固着したコンクリート製の下側支持ブロックと、該下側支持ブロック上に配置され該下側支持ブロックと対向する下面に複数の突起または突条を有すると共に該突起または突条の先端に滑り材を固着した１つ以上の上側支持ブロックとをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されたものでも良い。
【０００９】
更に、前記減震手段として前記免震用マット部材を設ける場合、該免震用マット部材は、前記地盤領域に敷設されたシート状の下側滑り材と、該下側滑り材に対向する前記建物の基礎の下面側に固着された上側滑り材とからなるものでも良い。
【００１０】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材と前記マット材とを重ねて用いる場合、前記免震用マット部材の下側領域の少なくとも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材が敷設されることが望ましい。
【００１１】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材に複数個の貫通穴を設けると共にこれらの貫通穴に対応する前記建物の基礎にも貫通穴を設け、これらの穴内には所定のクリアランスをおいて弾性を呈する支柱部材を配置してその下端側を地盤側に固定し、上端側については該上端と前記建物の基礎における前記貫通穴を塞ぐように設けた板部材との間に前記免震用マット部材と同じ免震用マット部材を介在させるようにしても良い。
【００１２】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材を、上面に１本以上の突条を有すると共に該突条の上面に滑り部材を固着した少なくとも一枚の第１の支持板と、下面に１本以上の突条を有すると共に該突条の上面に滑り部材を固着した少なくとも一枚の第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が互いに直角に交差しつつ当接するように重ねて構成し、前記免震用マット部材の下側領域に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材を配置しても良い。
【００１３】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材は、同じ大きさの前記第１の支持板と前記第２の支持板との組合せを互いに隣接させて複数組敷設して成り、前記マット材は、同じ大きさのマットを互いに隣接させて複数枚敷設して成り、しかも各マットは２枚の弾性部材の間に同じ材料による複数の柱状体が互いに間隔をおいて一体成形されたものでも良い。
【００１４】
本発明による減震構造においてはまた、前記複数の柱状体の間に更に、前記２枚の弾性部材の間隔と実質上同じ直径を持つ複数の球体、又は前記２枚の弾性部材の間隔と実質上同じ短径の断面略楕円形状を持つ複数の略球状体を自由に転動可能に配置しても良い。
【００１５】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材は、同じ大きさの前記第１の支持板と前記第２の支持板との組合せを互いに隣接させて複数組敷設して成り、前記マット材は、同じ大きさのマットを互いに隣接させて複数枚敷設して成り、しかも各マットは所定厚の弾性部材の内部に座屈を防止するための複数の棒状体あるいは断面略楕円形の略球状体を埋め込んだものでも良い。
【００１６】
本発明による減震構造においてはまた、前記地盤領域上に支持基板を設置し、該支持基板上には、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈する複数のマットを互いに間隔をおいて固定し、前記複数のマットの各上面と前記建物の基礎の下面との間にそれぞれ前記免震用マット部材を介在させ、該免震用マット部材は、前記マットの上面に固定され上面の少なくとも一部に滑り部材を固着した第１の支持板と、前記建物の基礎の下面に固定され下面の少なくとも一部に滑り部材を固着した第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が当接するように組合されて成り、座屈を防止するための複数の棒状体あるいは断面略楕円形の略球状体を埋め込んだものでも良い。
【００１７】
本発明による減震構造においてはまた、前記免震用マット部材は、地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、複数枚のマットと、該マット毎にその地盤側との対向面に形成された複数の凹部のそれぞれに一部が突出するように収容され、かつ、自由に転動可能な複数の球体とを含み、該複数の球体を地盤側に置いた状態にて敷設した複数枚のマット上に前記建物の基礎を構築するようにしたものでも良い。この場合、更に、前記免震用マット材と前記建物の基礎との間の少なくも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材を介在させても良い。
【００１８】
更に、当該減震構造と地盤との間に、前記地盤領域から少なくとも四方に延びる部分を持つセンタリング用の基礎が形成され、風圧あるいは地震に伴う揺れにより前記建物が前記建物の基礎と共に位置がずれた場合に、該センタリング用の基礎を利用して前記建物を前記建物の基礎と共に元の位置に戻すことができるようにされることが望ましい。この場合、前記センタリング用の基礎と前記建物の基礎との間の当該減震構造に所定のスペースを複数個形成して、それぞれのスペースにＸ−Ｙ移動機構を設置し、該Ｘ−Ｙ移動機構は、前記センタリング用の基礎の上面に一軸方向に延びるように固定された下側スライド体と、前記建物の基礎の下面であって前記下側スライド体と近接しつつ前記一軸と直角に交差する方向に延びるように固定された上側スライド体と、下側に前記下側スライド体を受ける溝が、上側には前記上側スライド体を受ける溝がそれぞれ互いに直角に交差するように形成されたスライダーとを含み、前記スライダーの各溝の内壁にそれぞれ滑り部材を固着し、前記スライダーが、前記下側の溝に前記下側スライド体を、前記上側の溝に前記上側スライド体をそれぞれ収容した状態にて、前記下側スライド体及び上側スライド体に対してスライド可能であることにより、地震発生時には複数の当該Ｘ−Ｙ移動機構により前記建物全体に同じ方向の揺れが作用するようにすることが望ましい。
【００１９】
なお、減震手段として前記マット材のみを使用する場合には、該マット材は、所定厚の弾性部材の内部に座屈を防止するための複数の棒状体あるいは略球状体を埋め込んだものでも良い。あるいはまた、地盤側に設置した支持板と前記建物の基礎の下側に設置した支持板との間に球状体あるいは断面略楕円形の略球状体を複数個配置したものでも良い。
【００２０】
本発明によればまた、地震発生時に建物に作用する、地盤からの地震力を減衰させるための減震方法であって、建物の基礎が形成される地盤と該建物の基礎との間の領域の少なくとも一部に、免震用マット部材を設置して地震発生時に地盤から建物に伝達される所定値以上の加速度をカットするようにしたことを特徴とする建物の減震方法が提供される。
【００２１】
本減震方法においては更に、前記免震用マット部材と前記地盤との間の領域の少なくとも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、弾性を呈するマット材を設置して地震発生時に建物に作用する震動を更に減衰させるようにしても良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による減震構造及び減震方法によって大地震発生時に建物へ作用する地震力、特に水平力を低減できるので建物の破壊、倒壊を防ぐことができる。特に、本発明による減震構造及び減震方法は、基礎工法並びに建築構造などの従来工法の変更なく施工でき、且つコストも大幅に高くならないので、利用度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明による減震構造は、平屋、２階建て、３回建て程度までの木造住宅や軽量鉄骨構造による戸建て住宅（以下、建物と呼ぶ）の基礎構造下に使用され、基礎構造はベタ基礎、布基礎等に適用できる。
【００２４】
図１は本発明の第１の実施形態を示し、本発明を建物のベタ基礎に適用した場合の減震構造を断面図（図ａ）及び平面図（図ｂ）で示す。但し、図１（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【００２５】
大地震発生時に建物が損傷を受けたり、倒壊したりしないようにするためには、地盤表層で地震動を減衰させて建物に大きな地震力が伝わらないようにすれば良い。例えば、２階建ての建物について言えば、地盤上に加速度５００ガルや７５０ガルというような大地震が発生した場合でも建物の１階床面と２階床面の相対変位量が所定値（例えば２ｃｍ）を越えないことが建物に損傷を与えない条件となる。このような条件を満たすためには、建物の基礎下の加速度を２００ガル程度以下に抑える減震構造を適用することが望ましい。
【００２６】
図１、図２は、第１の実施形態による減震構造を示し、滑り部材のみにより実現した例である。
【００２７】
滑り始めの加速度αＳ、建物重量（基礎を含む）ＷＴ、建物動的荷重ＷＵ、地震動加速度α、地盤上の地震力Ｑ１、建物の受ける地震力Ｑ２、減衰される地震力Ｑ３とすると、地震力Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は以下の式で表される。
【００２８】
Ｑ１＝ＷＴ・α
Ｑ２＝ＷＴ・αＳ
Ｑ３＝ＷＵ（α−αＳ）
【００２９】
例えば、地盤上に５００ガルの地震動が発生した場合、建物の重量ＷＴに無関係に滑り始めの加速度αＳが２００ガルとなるような滑り部材を選んで、建物の基礎下と地盤上面との間に敷設することにより建物に伝わる地震力を建物重量×２００ガル以下に抑えることができる。
【００３０】
実験結果によれば、滑り部材としてポリテトラフルオロエチレンを用いた場合、ほぼ１００〜２００ガルの間で滑り始めることが確認されている。勿論、滑り部材は、以降で述べられるすべての実施形態を含めて、ポリテトラフルオロエチレン（シート状のものを含む）にかかわらず、０．０５〜０．２程度の滑り係数を有して１００〜２００ガルの間で滑り始める材料であれば、黒鉛ペンキ、樹脂系成分塗料（ウレタン、エポキシ、アクリル等の樹脂材料）、超高分子材、オイルレスメタルのような金属材等、どのようなものでも良く、貼付、塗布等いずれの方法で固着、形成されても良い。そして、滑り部材の敷設は可能な限り基礎下の全面とすることが望ましい。
【００３１】
図１を参照して、地盤２００の持つ支持力が２０ｋＮ／ｍ２以上である場合、ベタ基礎１００を構築する領域の地盤２００を所定深さだけ掘削し転圧を施して転圧層１１０を形成し、地盤改良領域とする。その際、基礎砕石や砂利、目潰し材（砂）等を敷き詰めた上で転圧を施すのが好ましい。このように施工された地盤改良領域の全面上に滑り部材を敷設する。
【００３２】
第１の実施形態にかかる減震構造は、地盤改良領域の全面に敷設した免震用マット部材１５０と、その周囲上に設置したクリアランス材１６０とを含む。免震用マット部材１５０は、図２に示すように、支持板１５１上に滑り部材１５２を固着したものを２枚用意し、滑り部材１５２同士を当接するように重ねて敷設する。この免震用マット部材１５０の上に建物基礎であるベタ基礎１００を施工する。その際、下側の支持板１５１は地盤側に、上側の支持板１５１はベタ基礎１００側に固定されるのが望ましい。ベタ基礎１００は、そのベタ部の大部分が地盤２００内に埋設されるが、内側上面は地盤面より少なくとも５ｃｍ高くなるように構築される。なお、地盤２００の支持力が２０ｋＮ／ｍ２を下回る場合は、２０ｋＮ／ｍ２以上となるような周知の地盤改良工事を行ったうえで上記施工を行えば良い。また、免震用マット部材１５０は、一枚で地盤改良領域全体をカバーする面積を持つものを製造するのは実際上困難であるので、所定大の正方形あるいは長方形に製造したものを複数枚敷き詰めることで地盤改良領域全体をカバーするようにする。また、支持板１５１の材料は、建物の荷重を支持し得る強度を有するものであれば、金属板、石板、樹脂板、セラミック板、コンクリート板、ベーク板、硬質ゴム板等、何でも良い。なお、本明細書におけるコンクリート板は、必要に応じ鉄筋を組み込んだものも含むものとする。
【００３３】
クリアランス材１６０は、主に地震により建物が揺れる時にベタ基礎１００のクリアランスを確保するために設けられるものであり、弾性を呈するゴム材あるいはこれに類似する材料が用いられる。図１（ｂ）ではクリアランス材１６０は正四角形の枠状に作られているが、ベタ基礎１００の平面形状が正方形とは限らず、ベタ基礎１００の周縁形状に合わせて作られる。このため、幅１０〜２０ｃｍ、長さ数十ｃｍ〜１ｍ程度の所定大のブロック形状に作ったものを複数個組合せて枠状にするのが好ましい。また、ベタ基礎１００の周縁全長にわたる必要は無く、ブロック形状に作ったものを、間隔をおいて配置するようにしても良い。
【００３４】
クリアランスの設計については、地盤調査を行って地盤特性を計算し、例えば５００ガルの地震が発生した時の地盤２００の固有周波数ｆが１Ｈｚであったと仮定すると、クリアランスの幅は以下のようになる。
【００３５】
地盤２００の揺れ幅ｄ１ｃｍは、ｄ１＝５００ガル／（２πｆ）２＝１２．５ｃｍとなるが、建物に作用する加速度は滑り部材の滑りによって最大２００ガルに抑えられるので、建物の振動幅ｄ２はｄ２＝２００ガル／（２π・１）２＝５ｃｍとなる。
【００３６】
従って、建物の移動距離は５ｃｍとなるので、余裕を持たせて５ｃｍ以上のクリアランスをとり、クリアランス材１６０として５ｃｍ以上の幅を持つ柔らかいゴム材等をベタ基礎１００と地盤２００との間に配置することで最大５ｃｍの建物の移動時にも抵抗が無いようにすることができる。
【００３７】
図１６、図１７は、第１の実施形態の変形例を示す。この変形例では、免震用マット部材１５０を、転圧層１１０、つまり地盤改良領域の全面に施工されたコンクリート製の下側支持体（下側支持ブロック）１５５と、この下側支持体１５５の上に配置されたコンクリート製の複数の上側支持体（上側支持ブロック）１５６と、これらの互いに当接する部分に固着された滑り部材１５２とで構成している。下側支持体１５５については、均しコンクリートで上面を平坦にした支持体を形成したうえでその上面に滑り部材１５２を固着する。一方、上側支持体１５６については、図１７（ａ）を参照して、歩道に設置される誘導ブロックのように、数十ｃｍ四方の大きさのコンクリート製ブロックの一方の主面に、間隔をおいて複数の突起１５６−１を設け、突起１５６−１先端の平坦面に滑り部材１５２を固着する。免震用マット部材１５０の施工は、地盤改良領域の全面に施工された下側支持体１５５上の滑り部材１５２に、上側支持体１５６の滑り部材１５２が当接するように、複数の上側支持体１５６を互いに隣接させて碁盤目状に敷設することで行われる。そして、上側支持体１５６の上にコンクリートを打設してベタ基礎１００を構築することで上側支持体１５６の上面とベタ基礎１００の下面が固着される。以上の構成以外の構成は、図１で説明したものと同じで良い。
【００３８】
図１７（ｂ）は、上側支持体１５６の他の例を示す。図１７（ａ）では上側支持体１５６の一面に複数の突起１５６−１を等間隔で設けたものを用いているが、図１７（ｂ）では、円形の突起１５６−１に代えて、楕円形の突起１５６−２を設け、その上面の平坦面に滑り部材１５２を固着している。また、突起１５６−１、１５６−２の各列あるいは各行の部分を突条にしてその上面に滑り部材を固着するようにしても良い。要するに突起の形状は、後で図８を参照して説明される突状のほか、円形、楕円形、格子状等、どのような形状でも良い。また、上側支持体１５６の敷設は、例えば突条を持つものの場合、その並び方向がすべての上側支持体１５６で同じ方向となるように規則性を持たせる必要は無く、例えば隣り合う上側支持体１５６の突条が互いに直角になるような配置関係でも良い。
【００３９】
図１８は、第１の実施形態の更に別の変形例を示す。この例は、上側支持体１５６の下面を平坦面としてその全面に滑り部材１５２を固着するようにしたものであり、その他の部分は上記変形例と同じで良い。
【００４０】
更に別の変形例を挙げれば、図１６や図１８における下側支持体１５５や上側支持体１５６を設置せずに、転圧層１１０上にシート状の下側滑り材を敷設し、これに対向するベタ基礎１００の下面に上側滑り材を固着して免震用マット部材としても良い。
【００４１】
滑り部材１５２は、前述したポリテトラフルオロエチレン、黒鉛ペンキ、樹脂系成分塗料、超高分子材、オイルレスメタルのいずれを用いても良い。また、下側支持体１５５、上側支持体１５６の材料はコンクリート製に限らず、特に上側支持体１５６は樹脂・高分子系の成型加工品のほか、金属板、石板、セラミック板、硬質ゴム板等を用いても良い。
【００４２】
いずれにしても、第１の実施形態によれば、転圧された地盤と基礎との間に免震用マット部材１５０を敷設するだけで、既設地盤上に容易に敷設施工することができ、従来の戸建て住宅工法を大きく変えることなく安価にて大地震発生時に建物に作用する加速度を２００ガル以下に抑えることができ、大きな揺れによる建物の損傷、倒壊を防止することができる。
【００４３】
図３は、第２の実施形態による減震構造を示す。第２の実施形態による減震構造は、滑り部材を用いた免震用マット部材１５０の下側に弾性を呈するゴム等によるマット材１７０を組合せて成る。図３（ｂ）も図１（ｂ）と同様、ベタ基礎を除いた平面図である。
【００４４】
第１の実施形態では、基礎下の加速度を最大２００ガルに抑えて建物に損傷を与えないようにしているのに対し、第２の実施形態では更に、建物に与える加速度を最小限に抑えるようにしている。つまり、第２の実施形態の特徴は、滑り部材によって地震力を低減することに加え、ゴム等によるマット材１７０を付加してこのマット材１７０の震動減衰効果を利用することにある。マット材１７０は全面敷きが好ましいが、部分敷きでも良い。部分式の例については後述する。
【００４５】
建物の卓越周波数と地盤の震動レベルとの関係によってこれらの周波数が同調した時には、建物の減衰係数にもよるが、建物の震動レベルは２〜１０倍に増幅されることがある。そこで、第２の実施形態ではこの周波数帯の建物の震動レベルを最小限に抑えるべく、震動減衰部材としてゴム又はこれに準ずる材料を使用し、建物の共振による地震動を最小限に抑えるようにしている。
【００４６】
図３において、地盤２００の持つ支持力が２０ｋＮ／ｍ２以上である場合、第１の実施形態と同様、ベタ基礎１００を構築する領域の地盤２００を所定深さだけ掘削し、砂利、砕石等による転圧層１１０を形成したうえで、その上にマット材１７０を敷設する。そして、マット材１７０の全面上に第１の実施形態と同様の滑り部材を施工する。マット材１７０上の滑り部材は、前述したように、マット材１７０の全面に敷設した免震用マット部材１５０と、その周囲上に設置したクリアランス材１６０とを含む。免震用マット部材１５０は、図２で説明したように、支持板１５１上に滑り部材１５２を固着したものを２枚用意し、滑り部材１５２同士を合わせるように重ねて敷設する。この免震用マット部材１５０の上に建物基礎であるベタ基礎１００を施工する。その際、下側の支持板１５１はマット材１７０側に、上側の支持板１５１はベタ基礎１００側に固定されるのが望ましい。
【００４７】
なお、免震用マット部材１５０無しでマット材１７０のみとしても良く、その場合について説明する。
【００４８】
図４は、マット材１７０のみの場合の地盤の加速度レベルと震動周波数とマット材１７０の増幅倍率との関係を示す特性曲線の一例を示す。マット材１７０の水平方向の共振周波数ｆ０を２．０Ｈｚ、減衰係数を０．１７とし、等級１の建物の水平方向の共振周波数をマット材１７０の共振周波数ｆ０の２．５倍の５Ｈｚとする。この場合、地盤２００が６００ガルで震動したとすると、図４の特性によれば、震動周波数５Ｈｚでの震動レベルは１００ガル以下となることを意味する。しかしながら、図４の特性はまた、単にマット材１７０のみを使用しただけでは、その共振周波数２．０Ｈｚの近くでは加速度６００ガルに対してその約３倍の１８００ガルまで増幅される可能性があることを意味している。これに対し、マット材１７０として減衰係数０．５程度の材料を有するものを使用した場合には、図４に破線で示すような特性を有することとなり、上記の可能性は無い。
【００４９】
いずれにしても、第２の実施形態では、マット材１７０の上に、建物に作用する加速度を２００ガル以下に抑制する第１の実施形態と同様の滑り部材を組合せて施工することにより、図４に破線で示すように、建物の入力加速度を２００ガル以下に抑えることができるようにしている。
【００５０】
マット材１７０の水平方向の共振周波数ｆ０は２．５Ｈｚ以下が望ましく、以下の式で表され、減衰係数は０．１以上あれば良い。
【００５１】
ｆ０＝（１／２π）・（Ｋ・ｇ／ＷＴ）１／２（但し、Ｋはバネ定数、ｇは重力加速度）
【００５２】
以上のように、マット材１７０による震動減衰特性と、滑り部材の摩擦低減作用による免震特性とを組合せることにより、第１の実施形態と同様の効果に加えて以下の２つの効果を得ることができる。
【００５３】
１）２００ガル以上の大地震の震動はすべてカットできる。
【００５４】
２）建物の水平方向の共振周波数を、等級１で約５Ｈｚ、等級２で約５．６Ｈｚ、等級３で約６．１Ｈｚとすると、これらの共振周波数付近での建物への加速度入力レベルを最大でも１５０ガル程度に抑えられるので、建物の損傷無しの限界値である相対変位量２ｃｍ（２階建ての場合）より更に小さくすることができる。
【００５５】
なお、第１の実施形態の場合も含めて滑り部材の敷設は全面敷きが望ましいが、部分敷きでも良く、以下にその実施形態について説明する。
【００５６】
図５、図６は第３の実施形態による減震構造を示し、滑り部材を部分敷きとしてその敷設面積を小さくした例である。言い換えれば、第１の実施形態における滑り部材の敷設面積を小さくした例であると言える。本実施形態では、第１の実施形態で説明したものと同様の免震用マット部材１５０に、その数箇所に穴１５０ａを設ける。一方、穴１５０ａに対応するベタ基礎１００にも貫通穴１００ａを設ける。これらの貫通穴１００ａ、１５０ａの領域には弾性を呈する部材、例えばゴムあるいはこれに類似する材料による支柱１８０を設ける。支柱１８０の平面サイズ及び設置個数は建物荷重を考慮して設計され、下端側のみを地盤側に固定するようにしている。
【００５７】
図６は、支柱１８０の固定構造の一例を拡大して示す。支柱１８０の下端には穴１５０ａより小さな支持板１８１を固定し、ベタ基礎１００の形成前に、転圧層１１０中に形成したコンクリートブロック１８３にボルト、ナット等で固定する。支柱１８０の上端には上面に滑り部材１８２を貼付あるいは塗布した支持板１８４を固着してある。一方、下面側に滑り部材１８２を貼付あるいは塗布した支持板１８５を、２枚の滑り部材１８２が当接するようにした状態にて貫通穴１００ａを塞ぐようにベタ基礎１００にボルト、ナット等で固定する。なお、支柱１８０側の滑り部材１８２は支持板１８４を介さずに支柱１８０に直接固着されても良い。また、滑り部材１８２は図２で説明した滑り部材１５２と同じ滑り係数を持つ材料でも良いが、やや滑り係数の大きな材料（例えば、０．１５の滑り係数を持つ滑り部材１５２に対して０．２程度の滑り係数を持つもの）を用いても良い。なお、図５（ａ）、（ｂ）では上記の滑り部材、固定構造については図示を省略している。
【００５８】
貫通穴１００ａの内壁と支柱１８０との間には、クリアランス材１６０によるクリアランス確保のために５ｃｍ以上の間隔を設定する。貫通穴１００ａのサイズは、前述した通り建物荷重に応じて決められ、支柱１８０の設置個数（図５では便宜上、３個のみを示している）にもよるが、一辺数十ｃｍ程度とされる。また、支柱１８０の形状を四角柱としているが、角柱に限らず円柱でも良い。
【００５９】
第３の実施形態による減震構造によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるほか、滑り部材の敷設面積を減らすことでポリテトラフルオロエチレンを使用した場合には費用節減を図ることができる。これは支柱１８０及びその固定構造の施工費用に比べてポリテトラフルオロエチレンの費用が高いことによる。
【００６０】
次に、図７〜図９を参照して第４の実施形態による減震構造について説明する。本実施形態では、第３の実施形態に比べて滑り部材の面積を更に小さくしている。このために、本実施形態では、滑り部材を用いた免震用マット部材を、一辺数十ｃｍで、厚さ２〜３ｃｍ程度のコンクリート板（支持板）を複数枚用いて構成するようにしている。
【００６１】
図７において、転圧層１１０、つまり地盤改良領域全体にコンクリートまたは同等の材料による支持基板１９０を施工し、この支持基板１９０上には、弾性を呈する材料による複数のマット材１７０’を敷設する。そして、これらのマット材１７０’の上に免震用マット部材１５０’を敷設し、更にベタ基礎１００を構築する。その際、マット材１７０’は支持基板１９０上に固定されるのが望ましい。
【００６２】
免震用マット部材１５０’は、図８に示すようなコンクリート板１９５で構成される。コンクリート板１９５は、その一面側に互いに平行な突条１９６を１本以上（ここでは３本）有し、その上面にポリテトラフルオロエチレン等による滑り部材１５２が接着されている。このようなコンクリート板１９５を２枚で１単位とし、滑り部材１５２側を当接させしかもそれらの突条１９６が直角に交差するようにマット材１７０’上に重ね、複数単位を互いに隣接させて敷設することで免震用マット部材１５０’が構成される。なお、上側のコンクリート板１９５はベタ基礎１００側に固定し、下側のコンクリート板１９５はマット材１７０’に固定するのが好ましい。勿論、滑り部材は全面に形成されても良いし、コンクリート板に代えて、図２で説明した支持板１５１と同様、建物の荷重を支持し得る強度を有するものであれば、金属板、石板、樹脂板、セラミック板、ベーク板、硬質ゴム板等、何でも用いることができる。
【００６３】
図９に示すように、マット材１７０’は、厚さ１〜２ｃｍ、数十ｃｍ四方の２枚の硬質のゴム板１７１の間に、同じ材料による直径１〜２ｃｍ、高さ数ｃｍの柱状体１７２を複数本一体成形したものを用いると、水平方向の共振周波数２．５Ｈｚ以下のマット材を設計するのに都合が良い。なお、支持基板１９０は省略されても良い。
【００６４】
このような構成によれば、複数のマット材１７０’が第２の実施形態で説明したマット材１７０の部分敷きの場合と同様に作用すると共に、免震用マット部材１５０’が第２の実施形態で説明した免震用マット部材１５０と同様に作用する。このために、複数のマット材１７０’全体で見た場合に固有周波数ｆ０、バネ定数Ｋがそれぞれ、第２の実施形態におけるマット材１７０と同じになるようにされる。このことから、免震用マット部材１５０’の下面全域に、第２の実施形態におけるマット材１７０と同様の一枚のマット材を敷設しても良いし、マット材を複数のマットに分割したうえでこれらを互いに隣接させて敷設するようにしても良い。また、図６で説明したような支柱１８０をマット材として用いても良い。更に、必要であれば、マット材１７０’に他の部材を組合せて免震用マット部材無しで単独で用いられても良く、これについては後述する。
【００６５】
第４の実施形態による地盤改良材によれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができるほか、滑り部材の敷設面積を大幅に減らすことでポリテトラフルオロエチレンを使用した場合には費用節減を図ることができる。
【００６６】
図１０を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。転圧層１１０、つまり地盤改良領域全体にコンクリートまたは同等の材料による支持基板１９０を施工し、この支持基板１９０上には、弾性を呈する材料による複数のマット材１７０’を互いに間隔をおいて固定設置する。マット材１７０’は、座屈防止のためにゴム又は同等の材料による柱状のブロック１７５内に複数の硬質プラスチックあるいは金属製の棒状体１７６を上下方向にかつ互いに間隔をおいて埋め込んだものを用いる。棒状体１７６の長さは、ブロック１７５が弾性を呈するようにするためにその厚さ方向（高さ方向）のサイズより少し短くしてあり、上下両端をそれぞれ球面形状にした、いわゆるロッカーアーム型のものが好ましい。あるいはまた、棒状体１７６に代えて、これと同じ材質で棒状体の長さと実質上同じ短径の断面略楕円形状を持つ略球状体（碁石状のものあるいはその周縁部を切り落とした形状のもの）を間隔を置いて埋め込んでも良いし、両方を埋め込んでも良い。
【００６７】
ブロック１７５の下側には支持板１７７が固着され、上側には支持板１７８が固着されている。特に、支持板１７８の上面には滑り部材１５２が固着されている。一方、滑り部材１５２に対応するベタ基礎１００の下面には、下面に滑り部材１５２を固着した支持板１７９が固着されており、２枚の滑り部材１５２が当接するようにされている。このようにして、支持板１７８と滑り部材１５２及び支持板１７９と滑り部材１５２とにより、免震用マット部材が構成される。言い換えれば、支持板１７８と滑り部材１５２及び支持板１７９と滑り部材１５２との組合せによる免震用マット部材に代えて、例えば図８で説明したような免震用マット部材１５０’が用いられても良い。支持板１７７は支持基板１９０に固定される。ブロック１７５は角柱、円柱のいずれでも良く、これに合わせて支持板１７７、１７９も角形、円形のいずれでも良い。
【００６８】
このようなマット材１７０’は、棒状体１７６が建物荷重によるブロック１７５の座屈を抑制しながら弾性を呈するように作用する。そして、地震に際して受ける加速度が小さい場合にはブロック１７５は断面平行四辺形になるように水平方向に変形し、これに伴ってベタ基礎１００も揺れる。しかし、加速度が所定値を超えると２枚の滑り部材１５２が相互に滑り合うことで震動が低減される。このようなマット材１７０’もまた、０．３〜０．６程度の減衰係数、共振周波数２．５Ｈｚ以下のマット材を設計するのに都合が良く、安価にて提供できる。
【００６９】
なお、このようなマット材１７０’は、図３の実施形態におけるマット材１７０や図７の実施形態におけるマット材１７０’として用いられても良い。特に、図３の実施形態において、免震用マット部材１５０無しでマット材１７０のみを使用する場合に好適である。
【００７０】
図１１はマット材１７０’の更に他の例を示している。図１１（ａ）は、図９で説明したマット材１７０’における柱状体１７２の間に、柱状体１７２の座屈防止のために硬質プラスチックあるいは金属製のボールＢ１を介在させたものである。ボールＢ１は２枚のゴム板１７１の間隔と実質上同じ直径を有し、転動に際して２枚の硬質のゴム板１７１の間から出てしまわないようにプラスチック製のケースＣ１に収容されている。なお、ゴム板１７１におけるボールＢ１の転動領域を球面とすることでケースＣ１無しでボールＢ１の飛び出しを防止するようにしても良い。また、ボールに代えてあるいはボールと共に、２枚のゴム板１７１の間隔と実質上同じ短径の断面略楕円形状を持つ略球状体（碁石状のものあるいはその周縁部を切り落とした形状のもの）を介在させても良い。
【００７１】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の変形例であり、地盤（転圧層１１０）上に設置した硬質の弾性体による支持板１７３−１と、ベタ基礎１００の下面側に設置される支持板１７３−２との間に、上記の略球状体、つまり碁石状の略球状体１７４を複数個（例えば５０ｃｍ四方の支持板に４個以上）配置するようにした例を示す。支持板１７３−１、１７３−２、略球状体１７４は、全体で建物の荷重を支持し得る強度を有するものであれば何でも良いが、略球状体１７４の場合は硬質樹脂材料が好ましい。これは成形の際、隣り合うもの同士を同じ樹脂材料の細い糸状のもので結ぶように複数個一体成形できるからである。なお、支持板１７３−１に硬質の樹脂材料を使用する場合には、図１１（ａ）と同様、複数の柱状体を一体成形するようにしても良い。また、支持板１７３−１における略球状体１７４の転動領域は湾曲面による凹部としても良い。
【００７２】
以上のような２種類のマット材１７０’もまた、０．３〜０．６程度の減衰係数、共振周波数２．５Ｈｚ以下のマット材を設計するのに都合が良い。したがって、これらのマット材１７０’も免震用マット部材との組合せ無しで単独で用いられても良いし、図１０の実施形態と同様、転圧層１１０あるいはその上に形成された支持基板１９０とベタ基礎１００との間に互いに間隔をおいて設置されても良い。この場合、図示していないが、図１０の実施形態と同様、上側のゴム板１７１、支持板１７３の上面に滑り部材が固着され、これに対応するベタ基礎１００の下面側には滑り部材を固着した支持板（つまり、図１０の滑り部材１５２と支持板１７９と同等のもの）が固定される。
【００７３】
図１２、図１３を参照して、本発明の第６の実施形態について説明する。ここでも、ベタ基礎１００を構築する領域の地盤２００を数十ｃｍ程度の深さだけ掘削し砕石を敷き詰めた上で転圧を施して転圧層１１０を形成し、地盤改良領域とする。そして、地盤改良領域の全面上に減震構造を施工する。
【００７４】
第６の実施形態にかかる減震構造は、ベタ基礎１００の周囲部分を除く全部に敷設した免震用マット部材３００と、地盤改良領域の周囲部分、つまり免震用マット部材３００より外側の周囲であってベタ基礎１００と地盤２００との間に設置したブロック状のクリアランス材１６０とを含む。
【００７５】
免震用マット部材３００は、図１３をも参照して、地盤の揺れを建物に伝えないようにする滑り係数０．１程度の免震機能を有するものであって、複数枚のマット３１０と、マット３１０の地盤側との対向面に形成された複数の凹部３１０ａのそれぞれに一部が突出するように収容され、かつ、自由に転動可能な複数の球体３２０とを含む。そして、複数の球体３２０を地盤側に置いた状態にて地盤改良領域に複数枚のマット３１０を図１２（ｂ）に示すように敷き詰め、敷設した複数枚のマット３１０上にベタ基礎１００が構築される。その際、各マット３１０はベタ基礎１００に固定されるのが望ましい。マット３１０は、建物荷重に対して十分な支持力を有し、かつ長期にわたる荷重によっても塑性変形しないことが望ましく、例えば硬質ゴムやプラスチック、特にＦＲＢが好ましいが、これに限定されるものではなく、金属板やセラミック板等であっても良い。球体３２０もプラスチック、特にＦＲＢや鋼製のものが適している。ここでは、正方形のマット３１０に計９個の球体３２０を組合せているが、９個以上でも良く、少なくとも５個あれば良い。５個の場合、図１３（ｂ）に示す９個の配置のうち、対角線上の５個となる。マット３１０のサイズは、球体３２０の直径が６ｃｍの場合、例えば厚さ５〜７ｃｍ、一辺５０ｃｍとされ、一枚当たり２．５〜３．０ｋＮの荷重を受けることができる。また、凹部３１０ａは箱形とされ、球体３２０の転動が自由となるように一辺のサイズは６ｃｍよりやや大きくされ、深さは２ｃｍ程度、つまり球体３２０の突出量が１ｃｍ程度となるようにされる。マット３１０も、図１２（ｂ）に示されるように地盤改良領域の全域に敷き詰める必要は無く、例えば図１２（ｂ）の配置形態から一枚おきにマット３１０を取り除いた、いわば市松模様状の配置にしても良い。また、免震用マット部材３００と転圧層１１０との間に、図３で説明したようなマット材１７０が敷設されても良い。なお、球体３２０の転動を容易にするためには、転圧層１１０の上に第４の実施形態で用いられた支持基板１９０と同様な支持基板を施工することが望ましい。この場合、支持基板１９０における球体３２０の転動領域を球面とすることが好ましい。
【００７６】
以上のようにして、ベタ基礎１００の下面と転圧層１１０との間には、複数枚のマット３１０と球体３２０との組合せによる免震用マット部材３００が介在し、地盤２００内に埋没しているベタ基礎１００の外側面と地盤２００との間にはクリアランス材１６０が介在している。このような減震構造の構成により、第１の実施形態と同様の効果が得られる。例えば、震度の大きな地震が発生した場合、地盤２００が大きく横揺れしてもその上を免震用マット部材３００の球体３２０が転動することにより建物の横揺れが低減され、免震機能が発揮される。このようにして、地震によって建物（ベタ基礎１００）が大きく横揺れしようとしても、横揺れを±１０ｃｍ程度に制限することができる。
【００７７】
勿論、免震用マット部材３００の下側に、図３で説明したようなマット材１７０や図９〜図１１で説明したようなマット材１７０’が敷設されても良く、第３の実施形態、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
上記の各実施形態のうち、免震用マット部材とマット部材とを組合せた実施ではいずれもマット部材の上側に免震用マット部材を組合せているが、地盤上に免震用マット部材を設置し、この免震用マット部材とベタ基礎との間にマット部材を配置しても良い。
【００７９】
図１４、図１５を参照して、本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態は、図３で説明した第２の実施形態による減震構造に、大地震に伴う揺れや大風による風圧等により建物が変位した場合にこれを元の位置に戻すためのセンタリング機構と、大地震により建物が揺れようとする場合に揺れの方向を一様とするＸ−Ｙ移動機構とを組合せ可能にしたものである。
【００８０】
つまり、第２の実施形態では、２００ガル以上の加速度が作用するとベタ基礎１００を含む建物全体がマット材１７０の上で滑るので、元の位置から数ｃｍ程度ずれる場合がある。本実施形態によるセンタリング機構は、このようなずれをジャッキ等の治具を用いて修正できるようにしたものである。
【００８１】
一方、大地震発生時に建物に作用する揺れの方向は、建物のどこの部分でも同じ方向であるとは限らず、建物の別部位に異なる向きの揺れが作用する場合がある。このような場合、建物に捻り力が作用し、損傷を与える可能性がある。本実施形態によるＸ−Ｙ移動機構は、大地震発生時にベタ基礎１００を一様に同じ方向に変位させることにより建物に捻り力が作用しないようにしたものである。
【００８２】
図１４において、マット材１７０の下側、つまり転圧層１１０中にセンタリング機構４００が埋設される。ここでは、センタリング機構４００は、コンクリート基礎を十字形状にして作られている。特に、十字形状の４つの端部がそれぞれベタ基礎１００よりも数十ｃｍ程度外側に突出するようにされている。大地震発生時に建物がずれても、センタリング機構４００は地盤中にあるので、位置がずれることは無い。そこ、建物がずれた場合には、センタリング機構４００をベースにしてその突出部とベタ基礎１００との間にジャッキを介在させることで建物全体を所望の位置に戻すことができる。
【００８３】
なお、図１４に示した十字形状は、ベタ基礎１００の面積がそれほど大きくない場合であり、ベタ基礎の面積が大きい場合には、いわゆる井桁形状に作られても良い。
【００８４】
図１５において、ベタ基礎１００とセンタリング機構４００との間に少なくとも２つの所定大のスペースが形成され、それぞれのスペースにＸ−Ｙ移動機構５００がベタ基礎１００とセンタリング機構４００とを利用して設置される。このために、Ｘ−Ｙ移動機構５００の設置箇所に対応するベタ基礎１００、免震用マット部材１５０、マット材１７０には所定大の開口が設けられる。Ｘ−Ｙ移動機構５００の設置箇所は、建物の重心がベタ基礎１００の中心に投影される場合にはベタ基礎１００の中心に関して対称な位置が好ましい。
【００８５】
Ｘ−Ｙ移動機構５００は、センタリング機構４００の上面に固定された下側スライド体５１０と、この下側スライド体５１０に対して直角に交差するようにベタ基礎１００の下面側に固定された上側スライド体５２０と、下側スライド体５１０に対して上側スライド体５２０を任意の水平方向にスライド可能にするためのスライダー５３０とを含む。
【００８６】
スライダー５３０は、下側スライド体５１０の断面形状よりわずかに大きめの形状の溝５３１を下側に向けて有すると共に、上側スライド体５２０の断面形状よりわずかに大きめの形状の溝５３２を上側に向けて有する。しかも、これらの溝５３１と溝５３２とは互いに直角に交差している。更に、図示は省略しているが、溝５３１の内壁（３つの面）、溝５３２の内壁（３つの面）にはそれぞれ、図２で説明したものと同様の滑り部材が貼付されている。
【００８７】
下側スライド体５１０の延在方向をＸ軸、上側スライド体５２０の延在方向をＹ軸とした場合、スライダー５３０が下側スライド体５１０に対してスライド可能であると共に、上側スライド体５２０とスライダー５３０とが相互にスライド可能であることにより、見かけ上、上側スライド体５２０はＸ軸、Ｙ軸の合成方向にスライド可能となる。このために、ベタ基礎１００、免震用マット部材１５０、マット材１７０に設ける開口は、上側スライド体５２０のスライドを妨げないように十分なクリアランスを確保できる大きさとされる。
【００８８】
このようなＸ−Ｙ移動機構５００が同じ配置状態で２組設置されていることにより、２組の上側スライド体５２０のスライド方向が互いに平行になり、建物にはベタ基礎１００を介してどの場所でも同じ向きの揺れが作用することになる。これにより、大地震発生時、建物が揺れた時に建物に捻り力が作用し、損傷を与えることを防止できる。
【００８９】
なお、図１４ではＸ−Ｙ移動機構５００を２組設置しているが、ベタ基礎の面積が大きい場合には３組以上（４組が好ましい）設置されても良い。また、上記のセンタリング機構４００、Ｘ−Ｙ移動機構５００は、前述したどの実施形態にも適用されても良いことは言うまでも無い。
【００９０】
本発明による減震構造はベタ基礎に限らず、例えば布基礎との組合せで建物に適用されても良い。また、上記の各実施形態では、上側支持板、上側支持ブロック、上側支持体のほか、ベタ基礎の下面に接するように配置される部材は、ベタ基礎の下面に固定するようにしているが、例えば図１８に一点鎖線で示すように、ベタ基礎等の下側にゴム又は同様の弾性部材によるシート部材ＳＭを配置して上記各部材の上面とベタ基礎等の下面との間に上記シート部材が介在するようにしても良い。ゴム又は同様の弾性部材によるシート部材は、厚さ数ｍｍ〜数ｃｍ程度が好ましく、摩擦係数が比較的大きいので、上記各部材とベタ基礎等をほぼ一体とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第１の実施形態にかかる減震構造を示し、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【図２】図２は、図１の実施形態で用いられている免震用マット部材の一部を拡大して示した断面図である。
【図３】図３は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第２の実施形態にかかる減震構造を説明するための図で、図３（ａ）は減震構造の断面図、図３（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【図４】図４は、図３の実施形態においてマット材のみを使用した場合の地盤の加速度レベルと震動周波数とマット材の増幅倍率との関係を示す特性図である。
【図５】図５は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第３の実施形態にかかる減震構造を説明するための図で、図５（ａ）は減震構造の断面図、図５（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【図６】図６は、図５に示された支柱の設置構造を説明するために図５（ａ）の一部を拡大して示した図である。
【図７】図７は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第４の実施形態にかかる減震構造の一部を示した断面図である。
【図８】図８は、図７の実施形態で用いられている免震用マット部材について説明するための平面図（ａ）、側面図（ｂ）である。
【図９】図９は、図３に示されたマット材や図７に示されたマット材に適したゴムによる成形部材を示した斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第５の実施形態にかかる減震構造の一部を示した断面図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、図１０に示したマット材の他の例を示した断面図である。
【図１２】図１２は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第６の実施形態にかかる減震構造を説明するための図で、図１２（ａ）は減震構造の断面図、図１２（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示された免震用マット部材を説明するための図で、図１３（ａ）は断面図、図１３（ｂ）は底面側から見た図である。
【図１４】図１４は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の第７の実施形態にかかる減震構造を説明するための図で、図１４（ａ）は減震構造の断面図、図１４（ｂ）はベタ基礎を除いた減震構造の平面図である。
【図１５】図１５は、図１４の実施形態で用いられているＸ−Ｙ移動機構を説明するための図で、図１５（ａ）はＸ−Ｙ移動機構の斜視図、図１５（ｂ）はＸ−Ｙ移動機構の構成要素であるスライダーの斜視図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態の変形例を示す部分断面図である。
【図１７】図１７（ａ）、（ｂ）は、図１６の変形例に使用される上側支持体の代表的な例を示した平面図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態の別の変形例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１００ ベタ基礎
１１０ 転圧層
１５０，１５０’ 免震用マット部材
１５１ 支持板
１５２ 滑り部材
１６０ クリアランス材
１７０、１７０’ マット材
２００ 地盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震発生時に建物に作用する、地盤からの地震力を減衰させるための減震構造において、
減震手段として、建物に対応する表層地盤を掘削して形成された地盤領域の少なくとも一部に配置した免震用マット部材、前記地盤領域の少なくとも一部に配置した弾性を呈するマット材の少なくとも一方を有し、
前記免震用マット部材あるいは前記マット材の上側に前記建物の基礎が構築されるようにしたことを特徴とする減震構造。
【請求項２】
前記免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、上面の少なくとも一部に滑り部材を固着した少なくとも１枚の第１の支持板と、下面の少なくとも一部に滑り部材を固着した少なくとも１枚の第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項３】
前記減震手段として前記免震用マット部材を有し、該免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、かつ、前記地盤領域の少なくとも一部に施工され上面に滑り材を固着した下側支持ブロックと、該下側支持ブロック上に配置され該下側支持ブロックと対向する下面に滑り材を固着した１つ以上の上側支持ブロックとをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項４】
前記減震手段として前記免震用マット部材を有し、該免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、かつ、前記地盤領域の少なくとも一部に施工され上面に滑り材を固着した下側支持ブロックと、該下側支持ブロック上に配置され該下側支持ブロックと対向する下面に複数の突起または突条を有すると共に該突起または突条の先端に滑り材を固着した１つ以上の上側支持ブロックとをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項５】
前記減震手段として前記免震用マット部材を有し、該免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、かつ、前記地盤領域に敷設されたシート状の下側滑り材と、該下側滑り材に対向する前記建物の基礎の下面側に固着された上側滑り材とからなることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項６】
前記免震用マット部材の下側領域の少なくとも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材を敷設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の減震構造。
【請求項７】
前記免震用マット部材に複数個の貫通穴を設けると共にこれらの貫通穴に対応する前記建物の基礎にも貫通穴を設け、これらの穴内には所定のクリアランスをおいて弾性を呈する支柱部材を配置してその下端側を地盤側に固定し、上端側については該上端と前記建物の基礎における前記貫通穴を塞ぐように設けた板部材との間に前記免震用マット部材と同じ免震用マット部材を介在させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の減震構造。
【請求項８】
前記免震用マット部材を、上面に１本以上の突条を有すると共に該突条の上面に滑り部材を固着した少なくとも一枚の第１の支持板と、下面に１本以上の突条を有すると共に該突条の上面に滑り部材を固着した少なくとも一枚の第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が互いに直角に交差しつつ当接するように重ねて構成し、
前記免震用マット部材の下側領域に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項９】
前記免震用マット部材は、同じ大きさの前記第１の支持板と前記第２の支持板との組合せを互いに隣接させて複数組敷設して成り、
前記マット材は、同じ大きさのマットを互いに隣接させて複数枚敷設して成り、しかも各マットは２枚の弾性部材の間に同じ材料による複数の柱状体が互いに間隔をおいて一体成形されたものであることを特徴とする請求項８に記載の減震構造。
【請求項１０】
前記複数の柱状体の間に更に、前記２枚の弾性部材の間隔と実質上同じ直径を持つ複数の球体、又は前記２枚の弾性部材の間隔と実質上同じ短径の断面略楕円形状を持つ複数の略球状体を自由に転動可能に配置したことを特徴とする請求項９に記載の減震構造。
【請求項１１】
前記免震用マット部材は、同じ大きさの前記第１の支持板と前記第２の支持板との組合せを互いに隣接させて複数組敷設して成り、
前記マット材は、同じ大きさのマットを互いに隣接させて複数枚敷設して成り、しかも各マットは所定厚の弾性部材の内部に座屈を防止するための複数の棒状体あるいは断面略楕円形の略球状体を埋め込んだものであることを特徴とする請求項８に記載の減震構造。
【請求項１２】
前記地盤領域上に支持基板を設置し、
該支持基板上には、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈する複数のマットを互いに間隔をおいて固定し、
前記複数のマットの各上面と前記建物の基礎の下面との間にそれぞれ前記免震用マット部材を介在させ、
該免震用マット部材は、前記マットの上面に固定され上面の少なくとも一部に滑り部材を固着した第１の支持板と、前記建物の基礎の下面に固定され下面の少なくとも一部に滑り部材を固着した第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が当接するように組合されて成り、
前記マットは所定厚の弾性部材の内部に座屈を防止するための複数の棒状体あるいは断面略楕円形の略球状体を埋め込んだものであることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項１３】
前記免震用マット部材は、地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、複数枚のマットと、該マット毎にその地盤側との対向面に形成された複数の凹部のそれぞれに一部が突出するように収容され、かつ、自由に転動可能な複数の球体とを含み、該複数の球体を地盤側に置いた状態にて敷設した複数枚のマット上に前記建物の基礎を構築するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項１４】
更に、前記免震用マット材と前記建物の基礎との間の少なくも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材を介在させたことを特徴とする請求項１３に記載の減震構造。
【請求項１５】
更に、当該減震構造と地盤との間に、前記地盤領域から少なくとも四方に延びる部分を持つセンタリング用の基礎が形成され、風圧あるいは地震に伴う揺れにより前記建物が前記建物の基礎と共に位置がずれた場合に、該センタリング用の基礎を利用して前記建物を前記建物の基礎と共に元の位置に戻すことができるようにされていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の減震構造。
【請求項１６】
前記センタリング用の基礎と前記建物の基礎との間の当該減震構造に所定のスペースを複数個形成して、それぞれのスペースにＸ−Ｙ移動機構を設置し、
該Ｘ−Ｙ移動機構は、前記センタリング用の基礎の上面に一軸方向に延びるように固定された下側スライド体と、前記建物の基礎の下面であって前記下側スライド体と近接しつつ前記一軸と直角に交差する方向に延びるように固定された上側スライド体と、下側に前記下側スライド体を受ける溝が、上側には前記上側スライド体を受ける溝がそれぞれ互いに直角に交差するように形成されたスライダーとを含み、
前記スライダーの各溝の内壁にはそれぞれ滑り部材が固着され、
前記スライダーは、前記下側の溝に前記下側スライド体を、前記上側の溝に前記上側スライド体をそれぞれ収容した状態にて、前記下側スライド体及び上側スライド体に対してスライド可能であることにより、地震発生時には複数の当該Ｘ−Ｙ移動機構により前記建物全体に同じ方向の揺れが作用するようにしたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の減震構造。
【請求項１７】
前記減震手段として前記マット材のみを有し、該マット材は、所定厚の弾性部材の内部に座屈を防止するための複数の棒状体あるいは略球状体を埋め込んだものであることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項１８】
前記減震手段として前記マット材のみを有し、該マット材は、地盤側に設置した支持板と前記建物の基礎の下側に設置した支持板との間に球状体あるいは断面略楕円形の略球状体を複数個配置したものであることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項１９】
地震発生時に建物に作用する、地盤からの地震力を減衰させるための減震方法において、
建物の基礎が形成される地盤と該建物の基礎との間の領域の少なくとも一部に、免震用マット部材を設置して地震発生時に地盤から建物に伝達される所定値以上の加速度をカットするようにしたことを特徴とする建物の減震方法。
【請求項２０】
更に、前記免震用マット部材と前記地盤との間の領域の少なくとも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、弾性を呈するマット材を設置して地震発生時に建物に作用する震動を更に減衰させるようにしたことを特徴とする請求項１９に記載の建物の減震方法。
【請求項１】
地震発生時に建物に作用する、地盤からの地震力を減衰させるための減震構造において、
減震手段として、建物に対応する表層地盤を掘削して形成された地盤領域の少なくとも一部に配置した免震用マット部材、前記地盤領域の少なくとも一部に配置した弾性を呈するマット材の少なくとも一方を有し、
前記免震用マット部材あるいは前記マット材の上側に前記建物の基礎が構築されるようにしたことを特徴とする減震構造。
【請求項２】
前記免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、上面の少なくとも一部に滑り部材を固着した少なくとも１枚の第１の支持板と、下面の少なくとも一部に滑り部材を固着した少なくとも１枚の第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項３】
前記減震手段として前記免震用マット部材を有し、該免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、かつ、前記地盤領域の少なくとも一部に施工され上面に滑り材を固着した下側支持ブロックと、該下側支持ブロック上に配置され該下側支持ブロックと対向する下面に滑り材を固着した１つ以上の上側支持ブロックとをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項４】
前記減震手段として前記免震用マット部材を有し、該免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、かつ、前記地盤領域の少なくとも一部に施工され上面に滑り材を固着した下側支持ブロックと、該下側支持ブロック上に配置され該下側支持ブロックと対向する下面に複数の突起または突条を有すると共に該突起または突条の先端に滑り材を固着した１つ以上の上側支持ブロックとをそれぞれの滑り部材が当接するように重ねて構成されることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項５】
前記減震手段として前記免震用マット部材を有し、該免震用マット部材は地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、かつ、前記地盤領域に敷設されたシート状の下側滑り材と、該下側滑り材に対向する前記建物の基礎の下面側に固着された上側滑り材とからなることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項６】
前記免震用マット部材の下側領域の少なくとも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材を敷設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の減震構造。
【請求項７】
前記免震用マット部材に複数個の貫通穴を設けると共にこれらの貫通穴に対応する前記建物の基礎にも貫通穴を設け、これらの穴内には所定のクリアランスをおいて弾性を呈する支柱部材を配置してその下端側を地盤側に固定し、上端側については該上端と前記建物の基礎における前記貫通穴を塞ぐように設けた板部材との間に前記免震用マット部材と同じ免震用マット部材を介在させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の減震構造。
【請求項８】
前記免震用マット部材を、上面に１本以上の突条を有すると共に該突条の上面に滑り部材を固着した少なくとも一枚の第１の支持板と、下面に１本以上の突条を有すると共に該突条の上面に滑り部材を固着した少なくとも一枚の第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が互いに直角に交差しつつ当接するように重ねて構成し、
前記免震用マット部材の下側領域に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項９】
前記免震用マット部材は、同じ大きさの前記第１の支持板と前記第２の支持板との組合せを互いに隣接させて複数組敷設して成り、
前記マット材は、同じ大きさのマットを互いに隣接させて複数枚敷設して成り、しかも各マットは２枚の弾性部材の間に同じ材料による複数の柱状体が互いに間隔をおいて一体成形されたものであることを特徴とする請求項８に記載の減震構造。
【請求項１０】
前記複数の柱状体の間に更に、前記２枚の弾性部材の間隔と実質上同じ直径を持つ複数の球体、又は前記２枚の弾性部材の間隔と実質上同じ短径の断面略楕円形状を持つ複数の略球状体を自由に転動可能に配置したことを特徴とする請求項９に記載の減震構造。
【請求項１１】
前記免震用マット部材は、同じ大きさの前記第１の支持板と前記第２の支持板との組合せを互いに隣接させて複数組敷設して成り、
前記マット材は、同じ大きさのマットを互いに隣接させて複数枚敷設して成り、しかも各マットは所定厚の弾性部材の内部に座屈を防止するための複数の棒状体あるいは断面略楕円形の略球状体を埋め込んだものであることを特徴とする請求項８に記載の減震構造。
【請求項１２】
前記地盤領域上に支持基板を設置し、
該支持基板上には、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈する複数のマットを互いに間隔をおいて固定し、
前記複数のマットの各上面と前記建物の基礎の下面との間にそれぞれ前記免震用マット部材を介在させ、
該免震用マット部材は、前記マットの上面に固定され上面の少なくとも一部に滑り部材を固着した第１の支持板と、前記建物の基礎の下面に固定され下面の少なくとも一部に滑り部材を固着した第２の支持板とをそれぞれの滑り部材が当接するように組合されて成り、
前記マットは所定厚の弾性部材の内部に座屈を防止するための複数の棒状体あるいは断面略楕円形の略球状体を埋め込んだものであることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項１３】
前記免震用マット部材は、地震発生時に前記建物に伝わる地盤の揺れを減衰させるためのものであって、複数枚のマットと、該マット毎にその地盤側との対向面に形成された複数の凹部のそれぞれに一部が突出するように収容され、かつ、自由に転動可能な複数の球体とを含み、該複数の球体を地盤側に置いた状態にて敷設した複数枚のマット上に前記建物の基礎を構築するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項１４】
更に、前記免震用マット材と前記建物の基礎との間の少なくも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、前記弾性を呈するマット材を介在させたことを特徴とする請求項１３に記載の減震構造。
【請求項１５】
更に、当該減震構造と地盤との間に、前記地盤領域から少なくとも四方に延びる部分を持つセンタリング用の基礎が形成され、風圧あるいは地震に伴う揺れにより前記建物が前記建物の基礎と共に位置がずれた場合に、該センタリング用の基礎を利用して前記建物を前記建物の基礎と共に元の位置に戻すことができるようにされていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の減震構造。
【請求項１６】
前記センタリング用の基礎と前記建物の基礎との間の当該減震構造に所定のスペースを複数個形成して、それぞれのスペースにＸ−Ｙ移動機構を設置し、
該Ｘ−Ｙ移動機構は、前記センタリング用の基礎の上面に一軸方向に延びるように固定された下側スライド体と、前記建物の基礎の下面であって前記下側スライド体と近接しつつ前記一軸と直角に交差する方向に延びるように固定された上側スライド体と、下側に前記下側スライド体を受ける溝が、上側には前記上側スライド体を受ける溝がそれぞれ互いに直角に交差するように形成されたスライダーとを含み、
前記スライダーの各溝の内壁にはそれぞれ滑り部材が固着され、
前記スライダーは、前記下側の溝に前記下側スライド体を、前記上側の溝に前記上側スライド体をそれぞれ収容した状態にて、前記下側スライド体及び上側スライド体に対してスライド可能であることにより、地震発生時には複数の当該Ｘ−Ｙ移動機構により前記建物全体に同じ方向の揺れが作用するようにしたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の減震構造。
【請求項１７】
前記減震手段として前記マット材のみを有し、該マット材は、所定厚の弾性部材の内部に座屈を防止するための複数の棒状体あるいは略球状体を埋め込んだものであることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項１８】
前記減震手段として前記マット材のみを有し、該マット材は、地盤側に設置した支持板と前記建物の基礎の下側に設置した支持板との間に球状体あるいは断面略楕円形の略球状体を複数個配置したものであることを特徴とする請求項１に記載の減震構造。
【請求項１９】
地震発生時に建物に作用する、地盤からの地震力を減衰させるための減震方法において、
建物の基礎が形成される地盤と該建物の基礎との間の領域の少なくとも一部に、免震用マット部材を設置して地震発生時に地盤から建物に伝達される所定値以上の加速度をカットするようにしたことを特徴とする建物の減震方法。
【請求項２０】
更に、前記免震用マット部材と前記地盤との間の領域の少なくとも一部に、水平方向の共振周波数が２．５Ｈｚ以下の材料から成る、弾性を呈するマット材を設置して地震発生時に建物に作用する震動を更に減衰させるようにしたことを特徴とする請求項１９に記載の建物の減震方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
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【図１１】
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【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−１０１４５１（Ｐ２００８−１０１４５１Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１５８８８（Ｐ２００６−３１５８８８）
【出願日】平成１８年１１月２２日（２００６．１１．２２）
【出願人】（５９１２１３５１９）ビイック株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２２日（２００６．１１．２２）
【出願人】（５９１２１３５１９）ビイック株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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