建造物の免震構造
【課題】煩雑な作業を要することなく耐久性及び耐火性に優れ、施工コストの低減を図ること。
【解決手段】上方部に鉄筋コンクリート製の受け部２１を有し、ビル１０を構築する地盤１に設けた基礎構造体２０と、受け部２１の上面２１ａに構成した砂層から成る摩擦調整部３０と、摩擦調整部３０を介して受け部２１の上部に移動可能に配置した鉄筋コンクリート製の可動構造体４０とを備え、可動構造体４０を土台としてその上部にビル１０を構築した。
【解決手段】上方部に鉄筋コンクリート製の受け部２１を有し、ビル１０を構築する地盤１に設けた基礎構造体２０と、受け部２１の上面２１ａに構成した砂層から成る摩擦調整部３０と、摩擦調整部３０を介して受け部２１の上部に移動可能に配置した鉄筋コンクリート製の可動構造体４０とを備え、可動構造体４０を土台としてその上部にビル１０を構築した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物や橋脚等の建造物に適用される免震構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建造物の免震構造としては、地盤に設けられた基礎と建造物との間に積層ゴムを用いた滑り支承装置を介在させるものが知られている。しかしながら、積層ゴムを用いた滑り支承装置にあっては、耐久性や耐火性の点で問題がある。さらに、滑り支承装置を取り付ける基礎上の架台及び土台に高い寸法精度が要求されるため、施工コストの点で必ずしも好ましいとはいえない。
【０００３】
このため従来では、建造物が構築される地盤側の基礎と、建造物の下方部に構成された土台との間を水平方向に滑ることができる状態で接触させることにより、地震振動の建築物への伝搬を抑制するようにした免震構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この免震構造によれば、耐久性や耐火性に問題はなく、また基礎や土台に高い寸法精度が要求されることもないため施工コストが増大する事態を招来することがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５４４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、地盤側の基礎や建造物の下方部に構成される土台は、コンクリートによって構成される場合がほとんどであり、これらを単に当接させただけでは、摩擦抵抗が大きすぎて地震が発生した場合にも両者に滑りが発生し得ない。このため特許文献１に記載の免震構造にあっては、基礎と土台との間をそれぞれ滑り塗膜によって被覆することが必須となる。この結果、基礎と土台とに被覆する塗膜を正確に管理しなければならず、建造物を構築する際の作業が煩雑化する虞れがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて、煩雑な作業を要することなく耐久性及び耐火性に優れ、施工コストの低減を図ることのできる建造物の免震構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、上方部に鉄筋コンクリート製の受け部を有し、建造物を構築する地盤に設けた基礎構造体と、前記受け部の上面に構成した砂層から成る摩擦調整部と、前記摩擦調整部を介して前記受け部の上部に移動可能に配置した鉄筋コンクリート製の可動構造体とを備え、前記可動構造体を土台としてその上部に建造物を構築したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述した建造物の免震構造において、前記受け部の上面を凹凸状に構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述した建造物の免震構造において、前記摩擦調整部を構成する砂層は、砂粒に接着剤を介在させたものであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上述した建造物の免震構造において、前記受け部及び前記可動構造体は、互いに対向する部位にそれぞれ水平面に対して傾斜した傾斜面を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述した建造物の免震構造において、前記受け部の傾斜面は、上方に向けて互いに離隔するテーパ状の凹部に設けたものであり、前記可動構造体の傾斜面は、前記凹部に対応する部位において上方に向けて互いに離隔するテーパ状の突部に設けたものであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上述した建造物の免震構造において、前記可動構造体と前記基礎構造体との間に水平方向に沿ってダンパー手段を介在させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、建設分野で一般的に使用されている砂を適用し、これを基礎構造体の受け部と建造物の土台となる移動体との間に介在させることによって免震構造を構成するようにしているため、煩雑な管理作業を要することはなく、耐久性や耐火性の点でもきわめて有利となる。また、受け部や移動体に高い寸法精度が要求されることもなく、施工コストの低減を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１である建造物の免震構造を示す断面側面図である。
【図２】図２は、図１に示した免震構造の要部を示す拡大図である。
【図３】図３は、図１に示した免震構造の第１変形例を示す拡大断面側面図である。
【図４】図４は、図１に示した免震構造の第２変形例を示す拡大断面側面図である。
【図５】図５は、図１に示した免震構造の第３変形例を示す拡大断面側面図である。
【図６】図６は、硅砂の基準化応力と微細化率とを示す図表である。
【図７−１】図７−１は、図１に示した免震構造の第４変形例を示す平面図である。
【図７−２】図７−２は、図７−１に示した免震構造の断面側面図である。
【図８】図８は、図１に示した免震構造の第５変形例を示す拡大断面側面図である。
【図９】図９は、図１に示した免震構造の第６変形例を示す拡大断面側面図である。
【図１０】図１０は、図１に示した免震構造の第７変形例を示す拡大断面側面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２である建造物の免震構造を示す断面側面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示した免震構造の第１変形例を示す断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る建造物の免震構造の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１である建造物の免震構造を示したものである。ここで例示する免震構造は、ビル（建造物）１０を構築する場合に適用するもので、地盤１に基礎構造体２０を備えている。基礎構造体２０は、地盤１を掘削して形成した空間の内底面及び側面に鉄筋コンクリートを施工することによって外周に擁壁２１ｂを有するように構成したべた基礎であり、内底面に施工した鉄筋コンクリートの上方が受け部２１を構成している。受け部２１の上面２１ａは、水平方向に沿った一様な平坦面として構成してある。
【００１８】
受け部２１の上面２１ａには、摩擦調整部３０を介して可動構造体４０が配設してあり、さらに可動構造体４０を土台としてビル１０が構築してある。摩擦調整部３０は、砂を堆積することによって構成した層状部分である。摩擦調整部３０を構成する砂としては、高い圧縮特性を有するもの、例えば粒径を揃えた硅砂を適用している。可動構造体４０は、構築すべきビル１０の下面と同じ大きさの底面積を有した鉄筋コンクリート製の構造体であり、下面４０ａが一様な平坦面に構成してある。
【００１９】
受け部２１の上面２１ａに敷設した摩擦調整部３０の上部において可動構造体４０を構成する場合には、例えば図２に示すように、摩擦調整部３０の上面に、コンクリートに対して浸透性を有していないシート５０を敷き詰め、この状態から例えば型枠を構成して鉄筋コンクリートを施工すれば良い。シート５０としては、例えば新聞紙やビニルシートを適用することができる。
【００２０】
また、図３に示す第１変形例のように、摩擦調整部３０の上面に合板やＦＲＰ製の捨て型枠５１を配置して鉄筋コンクリートを施工することにより可動構造体４０を構成しても良いし、図４に示す第２変形例のように、摩擦調整部３０の上面にハーフプレキャストコンクリート版５２を配置して鉄筋コンクリートを施工することにより可動構造体４０を構成しても構わない。
【００２１】
さらには、図５に示す第３変形例のように、プレキャストコンクリート版５３によって可動構造体４０を構成することも可能である。可動構造体４０をプレキャストコンクリート版５３によって構成する場合には、ビル１０の鉄骨柱１１に対する連結作業を容易化するため、プレキャストコンクリート版５３に鉄骨柱１１に連結するためのアンカーボルト５３ａを組込んでおくことが好ましい。
【００２２】
図１に示すように、基礎構造体２０の受け部２１と可動構造体４０との間には、適宜箇所に可動構造体４０から受け部２１に向けて引き抜き防止ボルト６０が設置してある。引き抜き防止ボルト６０は、受け部２１と可動構造体４０とが相対的に上下動するのを防止するためのものである。可動構造体４０に形成した引き抜き防止ボルト６０の挿通孔４１は、引き抜き防止ボルト６０の外径よりも大きな内径を有するように形成してある。
【００２３】
また、可動構造体４０と基礎構造体２０との間には、ダンパー手段７０が介在させてある。ダンパー手段７０は、水平方向に沿う態様で可動構造体４０と基礎構造体２０の擁壁２１ｂとの間の複数箇所に配設したもので、可動構造体４０と基礎構造体２０との相対的な水平方向の移動を制限する機能と、基礎構造体２０に対する可動構造体４０の水平方向に沿った振動を吸収する機能とを兼ね備えたものである。
【００２４】
上記のように構成した実施の形態１の免震構造では、地震が発生した場合、基礎構造体２０の受け部２１とビル１０の土台となる可動構造体４０との間に砂層からなる摩擦調整部３０が介在しているため、地盤１を通じて基礎構造体２０に加えられた地震振動のビル１０への伝搬が抑制されることになる。
【００２５】
ここで、図６に示すように、文献（黒川、天久：「新しい砂の耐摩耗性評価法」、素形材２００８．２月号、pp36-40）によれば、硅砂の場合、一粒の粒径係数（長径／短径）が１．２〜１．４程度であり、圧縮強度が約６０Ｎ／ｍｍ２、硅砂粒子同士の衝突による微粉化率は約３２％である。一般的な普通コンクリートの呼び強度が２１Ｎ／ｍｍ２前後であることから、ビル１０の荷重を受けている可動構造体４０の下面４０ａに対して摩擦調整部３０を敷設すれば、可動構造体４０の下面４０ａ及び摩擦調整部３０に強度的な問題が発生することはなく、基礎構造体２０の受け部２１と可動構造体４０との間に所望の滑り性能を確保することができ、上述の免震機能を保証することが可能である。
【００２６】
尚、摩擦調整部３０を構成する砂の種類としては、必ずしも硅砂を適用する必要はなく、セラミックサンドや一般的な砂を適用しても良い。セラミックサンドを適用した場合には、硅砂よりも粒径が揃っているとともに、高強度であるため、滑り性能の向上を図ることができる。一方、一般的な砂を適用する場合には、硅砂やセラミックサンドを適用する場合に比べて粒径が不揃いとなる可能性が高い。従って、一般の砂を摩擦調整部３０として適用する場合には、硅差やセラミックサンドを適用する場合に比べて摩擦調整部３０の厚さを大きく設定することが好ましい。摩擦調整部３０の厚さが大きくなれば、粒径の不揃いによる滑り性能への影響を緩和することが可能となる。
【００２７】
図には明示していないが、受け部２１の表面には、摩擦調整部３０の砂が離散するのを防止するため、多数の凹凸を設けておくことが好ましい。具体的には、鉄筋コンクリートを施工した際にささら等による掃き線を施したり、気泡緩衝材を押圧することによって受け部２１の上面２１ａに凹凸を構成することが可能である。これらの凹凸は、特に、摩擦調整部３０の厚さが小さい場合に有効であり、基礎構造体２０の受け部２１と可動構造体４０との間に確実に砂を介在させておくことが可能となる。
【００２８】
一方、上記免震構造においては、基礎構造体２０の受け部２１と可動構造体４０との間に引き抜き防止ボルト６０が設置してあるため、基礎構造体２０に対して可動構造体４０が上方に引き抜かれる移動を阻止することが可能である。しかも、引き抜き防止ボルト６０は、可動構造体４０に対して水平方向に移動することは可能であるため、上述の免震機能が損なわれる恐れはない。尚、引き抜き防止ボルト６０が受け部２１の挿通孔４１を超えて水平方向に移動した場合には、引き抜き防止ボルト６０が塑性変形することになるため、免震機能が損なわれることがないばかりか、引き抜き防止ボルト６０の塑性変形によって地震の振動エネルギーを吸収することができるようになる。
【００２９】
さらに、上記免震構造では、可動構造体４０と基礎構造体２０との間にダンパー手段７０を介在させてあるため、地震の振動エネルギーを吸収することができるとともに、可動構造体４０が水平方向に沿って過度に移動する事態を防止することが可能である。
【００３０】
このように、上記免震構造によれば、基礎構造体２０の受け部２１、可動構造体４０及び摩擦調整部３０から成る免震構造であるため、耐久性及び耐火性の点で問題となることもなく、また基礎構造体２０や可動構造体４０に高い寸法精度が要求されることもないため施工コストが増大する事態を招来することがない。さらに、従前の免震構造のように、塗膜の管理といった煩雑な作業を要することもなく、建造物の免震構造を提供することが可能である。
【００３１】
尚、上述した実施の形態１では、地盤１に直接鉄筋コンクリートを施工することによって受け部２１を構成するようにしているが、必ずしもこれに限定されない。
【００３２】
例えば、図７−１及び図７−２に示す第４変形例に示すように、プレキャストコンクリート版１００によって受け部２１を構成することも可能である。プレキャストコンクリート版１００による受け部２１の施工手順としては、例えば（１）根切り工事（２）砕石転圧（３）捨てコンクリート打設（４）プレキャストコンクリート版１００の敷設（５）レベル調整（６）プレキャストコンクリート版１００の接続（７）モルタル充填、を順に実施すればよい。
【００３３】
レベル調整については、プレキャストコンクリート版１００の複数箇所にレベル調整用ボルト１０１を配設し、その下端を捨てコンクリート１０２の上面に当接させた状態でプレキャストコンクリート版１００の上面側から行うことができる。
【００３４】
また、プレキャストコンクリート版１００の適宜箇所に打設孔１０３を形成しておけば、プレキャストコンクリート版１００の上面からモルタルの充填作業及び確認作業を行うことが可能である。
【００３５】
プレキャストコンクリート版１００を接続するには、予めプレキャストコンクリート版１００の端縁部にそれぞれナット部材１０４を設けておけば、２つのプレキャストコンクリート版１００に接続用の鋼板１０５を架け渡した後、それぞれに鋼製ボルト１０６を締め込むことで実施可能である。
【００３６】
また、上述した実施の形態１では、擁壁２１ｂを有する基礎構造体２０と可動構造体４０とがべた基礎となるように受け部２１及び可動構造体４０を構成するようにしているが、必ずしもこれに限らない。
【００３７】
例えば、建造物１０の規模が小さい場合には、図８に示す第５変形例のように、擁壁を省略したべた基礎となるように受け部２１及び可動構造体４０を構成しても良い。また、図９に示す第６変形例のように、建造物１０′に対して布基礎２０′となるように受け部２１′及び可動構造体４０′を構成するようにしても良いし、図１０に示す第７変形例のように、建造物１０″に対して杭基礎２０″となるように受け部２１″及び可動構造体４０″を構成するようにしても同様の作用効果を奏することが可能である。
【００３８】
さらに、上述した実施の形態１では、受け部２１の表面に多数の凹凸を設けることによって摩擦調整部３０の砂が離散するのを防止するようにしているが、摩擦調整部３０として砂粒に接着剤を介在させたものを適用した場合にも同様の作用効果を奏することが可能である。適用する接着剤としては、滑り性能を考慮し、地震が発生した場合の衝撃によって破壊する程度の接着性の弱いものを適用することが好ましい。
【００３９】
（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２である建造物の免震構造を示したものである。ここで例示する免震構造は、実施の形態１と同様、ビル１１０を構築する場合に適用するもので、地盤１に基礎構造体１２０を備えている。基礎構造体１２０は、地盤１を掘削して形成した空間の内底面及び側面に鉄筋コンクリートを施工することによって構成したべた基礎であり、内底面に施工した鉄筋コンクリートの上方が受け部１２１を構成している。受け部１２１の上面１２１ａは、中心部が最も低くなる円錐状の凹部として形成してあり、上方に向けて互いに離隔する傾斜面を構成している。
【００４０】
この受け部１２１の上面１２１ａには、摩擦調整部３０を介して可動構造体１４０が配設してあり、さらに可動構造体１４０を土台としてビル１１０が構築してある。摩擦調整部３０を構成する砂としては、実施の形態１と同様、粒径を揃えた硅砂を適用している。可動構造体１４０は、構築すべきビル１１０の下面と同じ大きさの底面積を有した鉄筋コンクリート製の構造体であり、下面１４０ａが受け部１２１の上面１２１ａに対応した傾斜面を有するように構成してある。すなわち、可動構造体１４０の下面１４０ａは、中心部が最も低くなる円錐状の突部として形成してあり、上方に向けて互いに離隔する傾斜面を構成している。可動構造体１４０の下面１４０ａに構成した突部の寸法及び傾斜面の傾斜角度は、受け部１２１の上面１２１ａに設けた凹部に対応したものであり、突部の中心位置を凹部の中心位置に合致させた場合に、互いの間に介在させた摩擦調整部３０の厚さが全周で均一となるように構成してある。
【００４１】
上記のように構成した実施の形態２の免震構造では、地震が発生した場合、基礎構造体１２０の受け部１２１とビル１１０の土台となる可動構造体１４０との間に砂層からなる摩擦調整部３０が介在しているため、地盤１を通じて基礎構造体１２０に加えられた地震振動のビル１１０への伝搬が抑制されることになる。
【００４２】
しかも、基礎構造体１２０の受け部１２１に円錐状の凹部を形成し、かつビル１１０の可動構造体１４０に円錐状の突部を形成しているため、両者に滑りが発生した場合、傾斜面の作用によって地震による水平方向のエネルギーを上下方向の位置エネルギーに変換して吸収することができるようになる。
【００４３】
例えば、地震時における地表面の速度Ｖ＝４００ｃｍ／ｓ、重力加速度Ｇ＝９８０ｃｍ／ｓ２、建造物の質量をＭ、位置エネルギーに変換された際の建造物の高さをＨとすると、０．５×Ｖ２／Ｇ＝ＭＧＨより建造物の高さ変化Ｈ＝８１．６ｃｍとして算出される。８１．６ｃｍの高さ変化量は現実的な値である。尚、基礎構造体１２０と可動構造体１４０との間にダンパー手段７０を介在させれば、建造物の高さ変化を小さくすることができる。また、この場合に適用するダンパー手段７０としては、単独でダンパー手段を介在させるものに比べて小型化することができ、コストの低減を図ることが可能である。
【００４４】
このように、上記免震構造によれば、基礎構造体１２０の受け部１２１、可動構造体１４０及び摩擦調整部３０から成る免震構造であるため、耐久性及び耐火性の点で問題となることもなく、また基礎構造体１２０や可動構造体１４０に高い寸法精度が要求されることもないため施工コストが増大する事態を招来することがない。さらに、従前の免震構造のように、塗膜の管理といった煩雑な作業を要することもなく、建造物の免震構造を提供することが可能である。
【００４５】
またさらに、基礎構造体１２０の受け部１２１に円錐状の凹部を形成し、かつビル１１０の可動構造体１４０に円錐状の突部を形成しているため、傾斜面の作用によって地震による水平方向のエネルギーを上下方向の位置エネルギーに変換してこれを吸収することができる。加えて、上記傾斜面の作用により、地震が収まった場合に基礎構造体１２０に対する可動構造体１４０の位置を互いの中心位置が合致した初期位置に復帰させることが可能である。
【００４６】
尚、上述した実施の形態２では、可動構造体１４０に円錐状の突部を形成しているが、必ずしも突出端が一点となっている必要はなく、円錐台状の突部を形成するようにしても構わない。円錐台状の突部を形成した場合には、基礎構造体１２０の受け部１２１にも円錐台状の凹部を形成すれば良い。
【００４７】
また、上述した実施の形態２では、可動構造体１４０の突部及び基礎構造体１２０の受け部１２１に形成する傾斜面として円錐状や円錐台状のものを例示しているため、地震による滑りがいずれの方向であっても対応することができるが、必ずしも円錐状や円錐台状である必要はない。例えば、基礎構造体１２０の受け部１２１に設ける傾斜面及び可動構造体１４０に設ける傾斜面としては、多角錐状や多角錐台状の凹部及び突部を構成し、一平面として複数の平面で構成したものを適用することも可能である。多角錐状や多角錐台状によって傾斜面を構成した場合には、円錐や円錐台状によって傾斜面を構成した場合に比べて製造コストを低減することが可能となる。
【００４８】
さらに、上述した実施の形態２では、基礎構造体１２０と可動構造体１４０とがべた基礎となるように受け部１２１及び可動構造体１４０を構成するようにしているが、これに限定されず、例えば図１２に示す第１変形例のように、建造物１１０″に対して杭基礎１２０″となるように受け部１２１″及び可動構造体１４０″を構成するようにしても同様の作用効果を奏することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 地盤
１０ ビル
２０ 基礎構造体
２１ 受け部
３０ 摩擦調整部
４０ 可動構造体
７０ ダンパー手段
１１０ ビル
１２０ 基礎構造体
１２１ 受け部
１４０ 可動構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物や橋脚等の建造物に適用される免震構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建造物の免震構造としては、地盤に設けられた基礎と建造物との間に積層ゴムを用いた滑り支承装置を介在させるものが知られている。しかしながら、積層ゴムを用いた滑り支承装置にあっては、耐久性や耐火性の点で問題がある。さらに、滑り支承装置を取り付ける基礎上の架台及び土台に高い寸法精度が要求されるため、施工コストの点で必ずしも好ましいとはいえない。
【０００３】
このため従来では、建造物が構築される地盤側の基礎と、建造物の下方部に構成された土台との間を水平方向に滑ることができる状態で接触させることにより、地震振動の建築物への伝搬を抑制するようにした免震構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この免震構造によれば、耐久性や耐火性に問題はなく、また基礎や土台に高い寸法精度が要求されることもないため施工コストが増大する事態を招来することがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５４４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、地盤側の基礎や建造物の下方部に構成される土台は、コンクリートによって構成される場合がほとんどであり、これらを単に当接させただけでは、摩擦抵抗が大きすぎて地震が発生した場合にも両者に滑りが発生し得ない。このため特許文献１に記載の免震構造にあっては、基礎と土台との間をそれぞれ滑り塗膜によって被覆することが必須となる。この結果、基礎と土台とに被覆する塗膜を正確に管理しなければならず、建造物を構築する際の作業が煩雑化する虞れがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて、煩雑な作業を要することなく耐久性及び耐火性に優れ、施工コストの低減を図ることのできる建造物の免震構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、上方部に鉄筋コンクリート製の受け部を有し、建造物を構築する地盤に設けた基礎構造体と、前記受け部の上面に構成した砂層から成る摩擦調整部と、前記摩擦調整部を介して前記受け部の上部に移動可能に配置した鉄筋コンクリート製の可動構造体とを備え、前記可動構造体を土台としてその上部に建造物を構築したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述した建造物の免震構造において、前記受け部の上面を凹凸状に構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述した建造物の免震構造において、前記摩擦調整部を構成する砂層は、砂粒に接着剤を介在させたものであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上述した建造物の免震構造において、前記受け部及び前記可動構造体は、互いに対向する部位にそれぞれ水平面に対して傾斜した傾斜面を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述した建造物の免震構造において、前記受け部の傾斜面は、上方に向けて互いに離隔するテーパ状の凹部に設けたものであり、前記可動構造体の傾斜面は、前記凹部に対応する部位において上方に向けて互いに離隔するテーパ状の突部に設けたものであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上述した建造物の免震構造において、前記可動構造体と前記基礎構造体との間に水平方向に沿ってダンパー手段を介在させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、建設分野で一般的に使用されている砂を適用し、これを基礎構造体の受け部と建造物の土台となる移動体との間に介在させることによって免震構造を構成するようにしているため、煩雑な管理作業を要することはなく、耐久性や耐火性の点でもきわめて有利となる。また、受け部や移動体に高い寸法精度が要求されることもなく、施工コストの低減を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１である建造物の免震構造を示す断面側面図である。
【図２】図２は、図１に示した免震構造の要部を示す拡大図である。
【図３】図３は、図１に示した免震構造の第１変形例を示す拡大断面側面図である。
【図４】図４は、図１に示した免震構造の第２変形例を示す拡大断面側面図である。
【図５】図５は、図１に示した免震構造の第３変形例を示す拡大断面側面図である。
【図６】図６は、硅砂の基準化応力と微細化率とを示す図表である。
【図７−１】図７−１は、図１に示した免震構造の第４変形例を示す平面図である。
【図７−２】図７−２は、図７−１に示した免震構造の断面側面図である。
【図８】図８は、図１に示した免震構造の第５変形例を示す拡大断面側面図である。
【図９】図９は、図１に示した免震構造の第６変形例を示す拡大断面側面図である。
【図１０】図１０は、図１に示した免震構造の第７変形例を示す拡大断面側面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２である建造物の免震構造を示す断面側面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示した免震構造の第１変形例を示す断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る建造物の免震構造の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１である建造物の免震構造を示したものである。ここで例示する免震構造は、ビル（建造物）１０を構築する場合に適用するもので、地盤１に基礎構造体２０を備えている。基礎構造体２０は、地盤１を掘削して形成した空間の内底面及び側面に鉄筋コンクリートを施工することによって外周に擁壁２１ｂを有するように構成したべた基礎であり、内底面に施工した鉄筋コンクリートの上方が受け部２１を構成している。受け部２１の上面２１ａは、水平方向に沿った一様な平坦面として構成してある。
【００１８】
受け部２１の上面２１ａには、摩擦調整部３０を介して可動構造体４０が配設してあり、さらに可動構造体４０を土台としてビル１０が構築してある。摩擦調整部３０は、砂を堆積することによって構成した層状部分である。摩擦調整部３０を構成する砂としては、高い圧縮特性を有するもの、例えば粒径を揃えた硅砂を適用している。可動構造体４０は、構築すべきビル１０の下面と同じ大きさの底面積を有した鉄筋コンクリート製の構造体であり、下面４０ａが一様な平坦面に構成してある。
【００１９】
受け部２１の上面２１ａに敷設した摩擦調整部３０の上部において可動構造体４０を構成する場合には、例えば図２に示すように、摩擦調整部３０の上面に、コンクリートに対して浸透性を有していないシート５０を敷き詰め、この状態から例えば型枠を構成して鉄筋コンクリートを施工すれば良い。シート５０としては、例えば新聞紙やビニルシートを適用することができる。
【００２０】
また、図３に示す第１変形例のように、摩擦調整部３０の上面に合板やＦＲＰ製の捨て型枠５１を配置して鉄筋コンクリートを施工することにより可動構造体４０を構成しても良いし、図４に示す第２変形例のように、摩擦調整部３０の上面にハーフプレキャストコンクリート版５２を配置して鉄筋コンクリートを施工することにより可動構造体４０を構成しても構わない。
【００２１】
さらには、図５に示す第３変形例のように、プレキャストコンクリート版５３によって可動構造体４０を構成することも可能である。可動構造体４０をプレキャストコンクリート版５３によって構成する場合には、ビル１０の鉄骨柱１１に対する連結作業を容易化するため、プレキャストコンクリート版５３に鉄骨柱１１に連結するためのアンカーボルト５３ａを組込んでおくことが好ましい。
【００２２】
図１に示すように、基礎構造体２０の受け部２１と可動構造体４０との間には、適宜箇所に可動構造体４０から受け部２１に向けて引き抜き防止ボルト６０が設置してある。引き抜き防止ボルト６０は、受け部２１と可動構造体４０とが相対的に上下動するのを防止するためのものである。可動構造体４０に形成した引き抜き防止ボルト６０の挿通孔４１は、引き抜き防止ボルト６０の外径よりも大きな内径を有するように形成してある。
【００２３】
また、可動構造体４０と基礎構造体２０との間には、ダンパー手段７０が介在させてある。ダンパー手段７０は、水平方向に沿う態様で可動構造体４０と基礎構造体２０の擁壁２１ｂとの間の複数箇所に配設したもので、可動構造体４０と基礎構造体２０との相対的な水平方向の移動を制限する機能と、基礎構造体２０に対する可動構造体４０の水平方向に沿った振動を吸収する機能とを兼ね備えたものである。
【００２４】
上記のように構成した実施の形態１の免震構造では、地震が発生した場合、基礎構造体２０の受け部２１とビル１０の土台となる可動構造体４０との間に砂層からなる摩擦調整部３０が介在しているため、地盤１を通じて基礎構造体２０に加えられた地震振動のビル１０への伝搬が抑制されることになる。
【００２５】
ここで、図６に示すように、文献（黒川、天久：「新しい砂の耐摩耗性評価法」、素形材２００８．２月号、pp36-40）によれば、硅砂の場合、一粒の粒径係数（長径／短径）が１．２〜１．４程度であり、圧縮強度が約６０Ｎ／ｍｍ２、硅砂粒子同士の衝突による微粉化率は約３２％である。一般的な普通コンクリートの呼び強度が２１Ｎ／ｍｍ２前後であることから、ビル１０の荷重を受けている可動構造体４０の下面４０ａに対して摩擦調整部３０を敷設すれば、可動構造体４０の下面４０ａ及び摩擦調整部３０に強度的な問題が発生することはなく、基礎構造体２０の受け部２１と可動構造体４０との間に所望の滑り性能を確保することができ、上述の免震機能を保証することが可能である。
【００２６】
尚、摩擦調整部３０を構成する砂の種類としては、必ずしも硅砂を適用する必要はなく、セラミックサンドや一般的な砂を適用しても良い。セラミックサンドを適用した場合には、硅砂よりも粒径が揃っているとともに、高強度であるため、滑り性能の向上を図ることができる。一方、一般的な砂を適用する場合には、硅砂やセラミックサンドを適用する場合に比べて粒径が不揃いとなる可能性が高い。従って、一般の砂を摩擦調整部３０として適用する場合には、硅差やセラミックサンドを適用する場合に比べて摩擦調整部３０の厚さを大きく設定することが好ましい。摩擦調整部３０の厚さが大きくなれば、粒径の不揃いによる滑り性能への影響を緩和することが可能となる。
【００２７】
図には明示していないが、受け部２１の表面には、摩擦調整部３０の砂が離散するのを防止するため、多数の凹凸を設けておくことが好ましい。具体的には、鉄筋コンクリートを施工した際にささら等による掃き線を施したり、気泡緩衝材を押圧することによって受け部２１の上面２１ａに凹凸を構成することが可能である。これらの凹凸は、特に、摩擦調整部３０の厚さが小さい場合に有効であり、基礎構造体２０の受け部２１と可動構造体４０との間に確実に砂を介在させておくことが可能となる。
【００２８】
一方、上記免震構造においては、基礎構造体２０の受け部２１と可動構造体４０との間に引き抜き防止ボルト６０が設置してあるため、基礎構造体２０に対して可動構造体４０が上方に引き抜かれる移動を阻止することが可能である。しかも、引き抜き防止ボルト６０は、可動構造体４０に対して水平方向に移動することは可能であるため、上述の免震機能が損なわれる恐れはない。尚、引き抜き防止ボルト６０が受け部２１の挿通孔４１を超えて水平方向に移動した場合には、引き抜き防止ボルト６０が塑性変形することになるため、免震機能が損なわれることがないばかりか、引き抜き防止ボルト６０の塑性変形によって地震の振動エネルギーを吸収することができるようになる。
【００２９】
さらに、上記免震構造では、可動構造体４０と基礎構造体２０との間にダンパー手段７０を介在させてあるため、地震の振動エネルギーを吸収することができるとともに、可動構造体４０が水平方向に沿って過度に移動する事態を防止することが可能である。
【００３０】
このように、上記免震構造によれば、基礎構造体２０の受け部２１、可動構造体４０及び摩擦調整部３０から成る免震構造であるため、耐久性及び耐火性の点で問題となることもなく、また基礎構造体２０や可動構造体４０に高い寸法精度が要求されることもないため施工コストが増大する事態を招来することがない。さらに、従前の免震構造のように、塗膜の管理といった煩雑な作業を要することもなく、建造物の免震構造を提供することが可能である。
【００３１】
尚、上述した実施の形態１では、地盤１に直接鉄筋コンクリートを施工することによって受け部２１を構成するようにしているが、必ずしもこれに限定されない。
【００３２】
例えば、図７−１及び図７−２に示す第４変形例に示すように、プレキャストコンクリート版１００によって受け部２１を構成することも可能である。プレキャストコンクリート版１００による受け部２１の施工手順としては、例えば（１）根切り工事（２）砕石転圧（３）捨てコンクリート打設（４）プレキャストコンクリート版１００の敷設（５）レベル調整（６）プレキャストコンクリート版１００の接続（７）モルタル充填、を順に実施すればよい。
【００３３】
レベル調整については、プレキャストコンクリート版１００の複数箇所にレベル調整用ボルト１０１を配設し、その下端を捨てコンクリート１０２の上面に当接させた状態でプレキャストコンクリート版１００の上面側から行うことができる。
【００３４】
また、プレキャストコンクリート版１００の適宜箇所に打設孔１０３を形成しておけば、プレキャストコンクリート版１００の上面からモルタルの充填作業及び確認作業を行うことが可能である。
【００３５】
プレキャストコンクリート版１００を接続するには、予めプレキャストコンクリート版１００の端縁部にそれぞれナット部材１０４を設けておけば、２つのプレキャストコンクリート版１００に接続用の鋼板１０５を架け渡した後、それぞれに鋼製ボルト１０６を締め込むことで実施可能である。
【００３６】
また、上述した実施の形態１では、擁壁２１ｂを有する基礎構造体２０と可動構造体４０とがべた基礎となるように受け部２１及び可動構造体４０を構成するようにしているが、必ずしもこれに限らない。
【００３７】
例えば、建造物１０の規模が小さい場合には、図８に示す第５変形例のように、擁壁を省略したべた基礎となるように受け部２１及び可動構造体４０を構成しても良い。また、図９に示す第６変形例のように、建造物１０′に対して布基礎２０′となるように受け部２１′及び可動構造体４０′を構成するようにしても良いし、図１０に示す第７変形例のように、建造物１０″に対して杭基礎２０″となるように受け部２１″及び可動構造体４０″を構成するようにしても同様の作用効果を奏することが可能である。
【００３８】
さらに、上述した実施の形態１では、受け部２１の表面に多数の凹凸を設けることによって摩擦調整部３０の砂が離散するのを防止するようにしているが、摩擦調整部３０として砂粒に接着剤を介在させたものを適用した場合にも同様の作用効果を奏することが可能である。適用する接着剤としては、滑り性能を考慮し、地震が発生した場合の衝撃によって破壊する程度の接着性の弱いものを適用することが好ましい。
【００３９】
（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２である建造物の免震構造を示したものである。ここで例示する免震構造は、実施の形態１と同様、ビル１１０を構築する場合に適用するもので、地盤１に基礎構造体１２０を備えている。基礎構造体１２０は、地盤１を掘削して形成した空間の内底面及び側面に鉄筋コンクリートを施工することによって構成したべた基礎であり、内底面に施工した鉄筋コンクリートの上方が受け部１２１を構成している。受け部１２１の上面１２１ａは、中心部が最も低くなる円錐状の凹部として形成してあり、上方に向けて互いに離隔する傾斜面を構成している。
【００４０】
この受け部１２１の上面１２１ａには、摩擦調整部３０を介して可動構造体１４０が配設してあり、さらに可動構造体１４０を土台としてビル１１０が構築してある。摩擦調整部３０を構成する砂としては、実施の形態１と同様、粒径を揃えた硅砂を適用している。可動構造体１４０は、構築すべきビル１１０の下面と同じ大きさの底面積を有した鉄筋コンクリート製の構造体であり、下面１４０ａが受け部１２１の上面１２１ａに対応した傾斜面を有するように構成してある。すなわち、可動構造体１４０の下面１４０ａは、中心部が最も低くなる円錐状の突部として形成してあり、上方に向けて互いに離隔する傾斜面を構成している。可動構造体１４０の下面１４０ａに構成した突部の寸法及び傾斜面の傾斜角度は、受け部１２１の上面１２１ａに設けた凹部に対応したものであり、突部の中心位置を凹部の中心位置に合致させた場合に、互いの間に介在させた摩擦調整部３０の厚さが全周で均一となるように構成してある。
【００４１】
上記のように構成した実施の形態２の免震構造では、地震が発生した場合、基礎構造体１２０の受け部１２１とビル１１０の土台となる可動構造体１４０との間に砂層からなる摩擦調整部３０が介在しているため、地盤１を通じて基礎構造体１２０に加えられた地震振動のビル１１０への伝搬が抑制されることになる。
【００４２】
しかも、基礎構造体１２０の受け部１２１に円錐状の凹部を形成し、かつビル１１０の可動構造体１４０に円錐状の突部を形成しているため、両者に滑りが発生した場合、傾斜面の作用によって地震による水平方向のエネルギーを上下方向の位置エネルギーに変換して吸収することができるようになる。
【００４３】
例えば、地震時における地表面の速度Ｖ＝４００ｃｍ／ｓ、重力加速度Ｇ＝９８０ｃｍ／ｓ２、建造物の質量をＭ、位置エネルギーに変換された際の建造物の高さをＨとすると、０．５×Ｖ２／Ｇ＝ＭＧＨより建造物の高さ変化Ｈ＝８１．６ｃｍとして算出される。８１．６ｃｍの高さ変化量は現実的な値である。尚、基礎構造体１２０と可動構造体１４０との間にダンパー手段７０を介在させれば、建造物の高さ変化を小さくすることができる。また、この場合に適用するダンパー手段７０としては、単独でダンパー手段を介在させるものに比べて小型化することができ、コストの低減を図ることが可能である。
【００４４】
このように、上記免震構造によれば、基礎構造体１２０の受け部１２１、可動構造体１４０及び摩擦調整部３０から成る免震構造であるため、耐久性及び耐火性の点で問題となることもなく、また基礎構造体１２０や可動構造体１４０に高い寸法精度が要求されることもないため施工コストが増大する事態を招来することがない。さらに、従前の免震構造のように、塗膜の管理といった煩雑な作業を要することもなく、建造物の免震構造を提供することが可能である。
【００４５】
またさらに、基礎構造体１２０の受け部１２１に円錐状の凹部を形成し、かつビル１１０の可動構造体１４０に円錐状の突部を形成しているため、傾斜面の作用によって地震による水平方向のエネルギーを上下方向の位置エネルギーに変換してこれを吸収することができる。加えて、上記傾斜面の作用により、地震が収まった場合に基礎構造体１２０に対する可動構造体１４０の位置を互いの中心位置が合致した初期位置に復帰させることが可能である。
【００４６】
尚、上述した実施の形態２では、可動構造体１４０に円錐状の突部を形成しているが、必ずしも突出端が一点となっている必要はなく、円錐台状の突部を形成するようにしても構わない。円錐台状の突部を形成した場合には、基礎構造体１２０の受け部１２１にも円錐台状の凹部を形成すれば良い。
【００４７】
また、上述した実施の形態２では、可動構造体１４０の突部及び基礎構造体１２０の受け部１２１に形成する傾斜面として円錐状や円錐台状のものを例示しているため、地震による滑りがいずれの方向であっても対応することができるが、必ずしも円錐状や円錐台状である必要はない。例えば、基礎構造体１２０の受け部１２１に設ける傾斜面及び可動構造体１４０に設ける傾斜面としては、多角錐状や多角錐台状の凹部及び突部を構成し、一平面として複数の平面で構成したものを適用することも可能である。多角錐状や多角錐台状によって傾斜面を構成した場合には、円錐や円錐台状によって傾斜面を構成した場合に比べて製造コストを低減することが可能となる。
【００４８】
さらに、上述した実施の形態２では、基礎構造体１２０と可動構造体１４０とがべた基礎となるように受け部１２１及び可動構造体１４０を構成するようにしているが、これに限定されず、例えば図１２に示す第１変形例のように、建造物１１０″に対して杭基礎１２０″となるように受け部１２１″及び可動構造体１４０″を構成するようにしても同様の作用効果を奏することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 地盤
１０ ビル
２０ 基礎構造体
２１ 受け部
３０ 摩擦調整部
４０ 可動構造体
７０ ダンパー手段
１１０ ビル
１２０ 基礎構造体
１２１ 受け部
１４０ 可動構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方部に鉄筋コンクリート製の受け部を有し、建造物を構築する地盤に設けた基礎構造体と、
前記受け部の上面に構成した砂層から成る摩擦調整部と、
前記摩擦調整部を介して前記受け部の上部に移動可能に配置した鉄筋コンクリート製の可動構造体と
を備え、前記可動構造体を土台としてその上部に建造物を構築したことを特徴とする建造物の免震構造。
【請求項２】
前記受け部の上面を凹凸状に構成したことを特徴とする請求項１に記載の建造物の免震構造。
【請求項３】
前記摩擦調整部を構成する砂層は、砂粒に接着剤を介在させたものであることを特徴とする請求項１に記載の建造物の免震構造。
【請求項４】
前記受け部及び前記可動構造体は、互いに対向する部位にそれぞれ水平面に対して傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の建造物の免震構造。
【請求項５】
前記受け部の傾斜面は、上方に向けて互いに離隔するテーパ状の凹部に設けたものであり、前記可動構造体の傾斜面は、前記凹部に対応する部位において上方に向けて互いに離隔するテーパ状の突部に設けたものであることを特徴とする請求項４に記載の建造物の免震構造。
【請求項６】
前記可動構造体と前記基礎構造体との間に水平方向に沿ってダンパー手段を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の建造物の免震構造。
【請求項１】
上方部に鉄筋コンクリート製の受け部を有し、建造物を構築する地盤に設けた基礎構造体と、
前記受け部の上面に構成した砂層から成る摩擦調整部と、
前記摩擦調整部を介して前記受け部の上部に移動可能に配置した鉄筋コンクリート製の可動構造体と
を備え、前記可動構造体を土台としてその上部に建造物を構築したことを特徴とする建造物の免震構造。
【請求項２】
前記受け部の上面を凹凸状に構成したことを特徴とする請求項１に記載の建造物の免震構造。
【請求項３】
前記摩擦調整部を構成する砂層は、砂粒に接着剤を介在させたものであることを特徴とする請求項１に記載の建造物の免震構造。
【請求項４】
前記受け部及び前記可動構造体は、互いに対向する部位にそれぞれ水平面に対して傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の建造物の免震構造。
【請求項５】
前記受け部の傾斜面は、上方に向けて互いに離隔するテーパ状の凹部に設けたものであり、前記可動構造体の傾斜面は、前記凹部に対応する部位において上方に向けて互いに離隔するテーパ状の突部に設けたものであることを特徴とする請求項４に記載の建造物の免震構造。
【請求項６】
前記可動構造体と前記基礎構造体との間に水平方向に沿ってダンパー手段を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の建造物の免震構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２６１２４９（Ｐ２０１０−２６１２４９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１３７７３（Ｐ２００９−１１３７７３）
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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