避難用多層建物
【課題】津波や洪水などの災害時に倒壊したり流されたりすることなく、平常時の利用性も高い避難用建物を安価に提供する。
【解決手段】外周に沿って配置された複数の柱２と、隣接する一対の柱２を連結する複数の梁３と、隣接する一対の柱２および上下一対の梁３に囲まれる領域に固定される外壁６とを有する多層階の避難用建物１において、水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わったときに外壁６を固定位置から脱離させる脱離手段を設ける。脱離手段としては、外壁６の外面を係止する外側突起７と外壁６の内面を係止する内側突起８とを柱２に設け、外側突起７と内側突起８とのうち津波流の下流側に位置するものについて、所定の外力Ｆにより破壊されるようにその強度を設定する形態が可能である。
【解決手段】外周に沿って配置された複数の柱２と、隣接する一対の柱２を連結する複数の梁３と、隣接する一対の柱２および上下一対の梁３に囲まれる領域に固定される外壁６とを有する多層階の避難用建物１において、水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わったときに外壁６を固定位置から脱離させる脱離手段を設ける。脱離手段としては、外壁６の外面を係止する外側突起７と外壁６の内面を係止する内側突起８とを柱２に設け、外側突起７と内側突起８とのうち津波流の下流側に位置するものについて、所定の外力Ｆにより破壊されるようにその強度を設定する形態が可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、津波や洪水などによる災害時に避難場所を確保し得る避難用多層建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震大国である日本では古来多くの津波被害が発生している。事実、２０１１年３月に発生した東日本大震災においても、津波により甚大な被害が発生した。一方、津波発生時の避難施設に関して、これまでにも多くの発明が提案されている。
【０００３】
例えば、内部に複数階の床面を備える防水構造の避難設備として、天井に近い階層に出入り口を設け、外階段によって出入り口と地上と接続し、津波に対する抵抗が小さくなるように、津波の来襲する方向の壁面の外形を曲面状に形成し、且つ津波のエネルギを受けるこの曲面部の壁厚を他の部分に比較して厚い構造としたものが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、地面から突出するように地盤に打設した鋼管杭を脚部とし、鋼管に支持させて鉄骨造の避難ステージを地面から一定高さに設置するとともに、避難ステージへ昇降するための昇降階段を設けた専用の津波非難施設（特許文献２）や、コンクリート基礎上に鉄骨造の架構を構築し、１階部分については壁を設けずに駐車場として利用し、２階以高の部分については壁を設けて平常時に利用できる部屋とし、屋上部分を避難ステージとするとともに、津波が来襲する側の建物から離間した位置に、津波流や漂流物に対する防護手段として鉄パイプや樹木などを配置するようにした避難用建物（特許文献３）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３２２８０号公報
【特許文献２】特開２００７−１３８３８８号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発明は、専用の非難施設であって平常時の利用には適するものではない。また、防水構造としているために内部への浸水は防止できるが、津波の高さが高い場合には浮力により建物が浮遊してしまう虞があり、これを防止するためには基礎に莫大な費用がかかる。
【０００７】
また、特許文献２の発明も専用の避難施設であるため、平常時にはその用途が限定される。また、想定する津波の高さが高いほど、避難ステージが高くなるために平常時に利用し難いものとなり、平常時の利用し易さを優先して避難ステージを想定した高さに設置すれば、想定よりも高い津波が来襲した場合に本来の機能を発揮できなくなる。
【０００８】
一方、特許文献３の発明は、平常時に比較的利用し易い構成となっており、階数を多くして建物高さを高くすることで、平常時の利用を一概に不便にすることなく、想定する津波の高さよりも高い位置への避難ステージの設置が可能である。しかし、やはり津波の高さが高く、２階や３階部分が浸水した場合には、壁面が受ける津波のエネルギが大きいために建物が倒壊する或いは流される虞がある。
【０００９】
実際、東日本大震災では、これまで津波に強いとされていた鉄筋コンクリート造の建物においても、特に開口部が小さい建物において、津波流や漂流物の衝突エネルギにより倒壊したり、浮力で浮かんで流されたりする被害が多発した。
【００１０】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、津波や洪水などの災害時に倒壊したり流されたりすることなく、平常時の利用性も高い避難用建物を安価に提供することをその主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、津波避難施設として利用可能な多層建物（１）であって、外周に沿って配置された複数の柱（２）と、隣接する一対の柱を連結する複数の梁（３）と、隣接する一対の柱および上下一対の梁に囲まれる領域に固定される外壁（６）と、少なくとも１つの階において、水平方向の所定の外力（Ｆ）が前記外壁に加わったときに前記外壁を固定位置から脱離させる脱離手段（７〜１４）とを有するように構成する。このような構成を有することにより、本発明は、多層建物を外壁のある平常時の利用性が高いものとしつつ、津波などにより所定の外力が外壁に加わったときには、離脱手段が外壁を所定の固定位置から離脱させて建物に大きな外力が加わらないようにするため、津波や洪水などの災害時に多層建物が倒壊したり流されたりすることを防止でき、津波避難用多層建物としての利用が可能になる。
【００１２】
また、本発明の一側面によれば、前記脱離手段が複数の階に設けられ、各脱離手段は、一定の外力が各階の外壁に加わったときに前記外壁を脱離させる構成とすることができる。このような構成とすることにより、水面の上昇により一定の外力が外壁に加わると、離脱手段が下層階から順次外壁を離脱させるため、津波の高さが高い場合であっても多層建物が倒壊したり流されたりすることを防止できる。
【００１３】
また、本発明の一側面によれば、前記外壁は、断面内に鉄筋（６ａ）を二重に配置したダブル配筋の鉄筋コンクリートからなる耐震壁である構成とすることができる。このような構成とすることにより、津波や洪水などの災害時には外壁が離脱して多層建物の倒壊や移動を防止する一方、平常時には外壁が耐震壁として機能し得るため、多層建物の耐震性を高め、或いは柱や梁の断面性能を低くして建設コストを抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の一側面によれば、前記脱離手段は、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の外面を係止する外側係止手段（７）と、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の内面を係止する内側係止手段（８）とを備え、前記外側係止手段と前記内側係止手段とのうち想定する水流の下流側に位置するものについて、水平方向の所定の外力（Ｆ）が前記外壁に加わったときに破壊されるようにその強度を設定する構成とすることができる。離脱手段をこのように構成することにより、柱や梁、壁のプレキャストコンクリート化を容易とし、建設コストの低減および工期の短縮を図ることができる。また、下流側に位置する外側係止手段または内側係止手段の強度設定により、脱離手段を容易に具現化することができる。
【００１５】
また、本発明の一側面によれば、前記脱離手段は、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の外面を係止する外側係止手段（７、９、１１）と、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の内面を係止する内側係止手段（８、１０、１２）と、前記外壁に所定の外力が加わったときに前記外壁に破壊を誘引する破壊誘引手段（１３、１４）とを備え構成とすることができる。離脱手段をこのように構成することにより、柱や梁、壁のプレキャストコンクリート化を容易とし、建設コストの低減および工期の短縮を図ることができる。また、外壁に破壊誘引手段を設けることにより、柱断面の共通化および梁断面の共通化による施工コストの低減或いはプレキャストコンクリート製の柱および梁のコスト低減を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の一側面によれば、前記破壊誘引手段は、前記外壁における想定する水流の下流側の内部にコンクリートを分断するように設けられたプレート（１３、１４）である構成とすることができる。破壊誘引手段をこのように構成することにより、外力によって破壊が誘引されて津波被害を防止する機能と耐震壁としての機能とを外壁に与えることを容易な構成で実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明によれば、津波や洪水などの災害時に倒壊したり流されたりすることなく、平常時の利用性も高い避難用建物を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る避難用建物の概略平面図
【図２】図１に示す避難用建物の南面の正面図
【図３】図２中のIII−III断面図
【図４】図２中のIV−IV線に沿って示す建物南側要部の断面図
【図５】図２中のIV−IV線に沿って示す建物北側要部の断面図
【図６】図１に示す避難用建物の作用説明図
【図７】第２実施形態に係る避難用建物の正面図
【図８】図７中のVIII−VIII断面図
【図９】図７中のIX−IX断面図
【図１０】第３実施形態に係る避難用建物の要部平断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る避難用建物１の２つの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
≪第１実施形態≫
まず、図１〜図６を参照しながら本発明の第１実施形態を説明する。図１および図２に示すように、避難用建物１は、平常時には集合住宅やオフィス、商業ビルなどとして利用される鉄筋コンクリート（ＲＣ）造の多層建物（ここでは６階建て）であり、津波による浸水が予想される地域に建設される。避難用建物１は、平面視で略矩形を呈しており、ここでは対向する南側および北側の２面が図１中に白抜き矢印で示す津波流に対して略直交する向きに建てられている。
【００２１】
避難用建物１は、建物外周に沿って配置された複数の柱２と、各階において隣接する一対の柱２を連結する複数の梁３（３ａ、３ｂ）とを備えている。１階の梁３ａは、基礎杭４の頭部に一体接合されたフーチング５の隣接するもの同士を連結する地中梁である。２階以高の階に配置される梁３ｂは、その両端をそれぞれ柱２に剛接合されており、ラーメン構造の躯体を構成している。
【００２２】
水平方向に隣接する一対の柱２および上下方向に隣接する一対の梁３によって囲まれる領域Ｓには、正面視で矩形を呈する外壁６が固定されており、各階において外壁６が建物の全周にわたって設置されることで建物内部に居住空間を形成する。これにより、各フロアの平常時の用途が駐車場などに限定されることなく、避難用建物１の利用価値が向上している。ここでは、外壁６に窓や出入り口などの開口部を示していないが、当然、外壁６が開口部を有していてもよい。また、図示は省略するが、避難用建物１は、その外側に屋上へと繋がる昇降階段および必要の応じて階毎に設けられた廊下等を有している。
【００２３】
なお、図１に想像線で示すように、避難用建物１の１階を、外壁６の一部が建物外周よりも内側に位置する形態とすることも可能である。このようにすることにより、例えば１階の一部をピロティや駐車場として利用することも可能である。また、各階において、避難用建物１が図１の想像線で示すような戸境壁などの内壁を有していてもよい。
【００２４】
図３に示すように、１階の梁３ａは、現場打ちの鉄筋コンクリートからなり、上面が平坦に形成されている。一方、２階以高の階に設置される梁３ｂは、プレキャストコンクリート製であり、略矩形の断面を有して下面および上面が水平となるように配置される。外壁６は、断面内に鉄筋６ａを二重に配置したダブル配筋の鉄筋コンクリートからなるプレキャストコンクリート製であり、後述する外側突起７および内側突起８とによりその外面および内面を係止されることで所定の位置（領域Ｓ）に固定される。
【００２５】
図４に示すように、柱２は、２階以高の梁３ｂと同様にプレキャストコンクリート製とされており、略正方形の断面を呈している。柱２は、所定の被り厚さｔを有する位置に配置された帯筋２ａおよび主筋２ｂを有する他、柱２の建物外周方向を向く面（建物外周方向と直交する面）からそれぞれ突出し、外壁６の外面を係止する外側突起７と、外壁６の内面を係止する内側突起８とを有している。
【００２６】
想定される津波流の上流側に位置する図４に示す南面の外壁６および柱２では、津波流の下流側に位置する内側突起８は、無筋コンクリートとされ、且つ後述する水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わると破壊される強度となるようにその幅寸法が設定されている。一方、津波流の上流側に位置する外側突起７は、同様に無筋コンクリートからなるが、幅寸法が比較的大きく且つ突出寸法が内側突起８よりも小さくされており、水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない程度の強度とされている。また、柱２は一定断面とされており、２階以高の階においても図４と同一の断面形状となっている。
【００２７】
一方、想定される津波流の下流側に位置する北面の柱２では、図５に示すように、津波流の下流側に位置する外側突起７の寸法が、所定の外力Ｆが外壁６に加わったときに破壊される強度となるように設定され、津波流の上流側に位置する内側突起８の寸法が、所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない強度となるように設定されている。
【００２８】
図４および図５に示すように、避難用建物１の西面および東面に位置する柱２（ここでは南面および東面に位置する柱２のうち西端および東端に位置する各２本の柱２のみ）も、西面および東面を構成する外壁６の外面を係止する外側突起７と、外壁６の内面を係止する内側突起８とを有しているが、両突起７、８は、幅寸法が比較的大きく且つ突出寸法が比較的小さくされており、水平方向の所定の外力Ｆが西面および東面の外壁６に加わっても破壊されない程度の強度とされている。上記昇降階段は、破壊を想定しないこの西面または東面の外壁６に取付けるのが好ましい。
【００２９】
上記した内側突起８および外側突起７の幅寸法を決定する水平方向の所定の外力Ｆは、ここでは次のように設定される。すなわち、図６（Ａ）に示すように、津波が発生し、避難用建物１に１階の高さ（例えば３ｍ）の津波が来襲した時に外壁６が受ける平均津波波圧をＰとしたときに、図６（Ｂ）に示すように、避難用建物１に２階の高さ（例えば６ｍ）の津波が来襲した時に外壁６が受ける概ね３Ｐの平均津波波圧に外壁６の面積を乗じた水平波力（津波荷重）が上記水平方向の所定の外力Ｆとして設定される。
【００３０】
ここで、津波による外力Ｆの算定には、様々な算定式を用いることができる。例えば、「原子力発電所の津波評価技術」（土木学会、２００２年発行）に提案されている、下式（１）に示す陸上浸水津波の水平波力ＦＨの算定式や、下式（２）に示す家屋に作用する津波氾濫流による水平波力ＦＤＨの算定式により求めることができる。
【数１】
ただし、ＦＨ：水平波力、Ｂ：構造物の幅、ＣＤ：抗力係数（＝０．２５）、ＣＭ：質量計数（＝２．１９）、ＣＳ（θ）：衝撃力計数（＝３．６ｔａｎθ（θ：波面の角度））、ｕ：津波進行波の水平速度、η：津波進行波の浸水深、ρ：流体の密度、ｇ：重力加速度である。
【数２】
ただし、ＣＤ：抗力係数（＝１．１〜２．０）、ｕ：陸上での流速、ｈｆ：建物前面浸水深、Ｂｈ：構造物の浸水部の幅、である。
【００３１】
なお、避難用建物１の高さが想定される津波の高さよりも高い場合には、想定津波高さ以高の階については上記構成の柱２および外壁６を採用する必要はなく、外壁６を柱２に一体形成した通常のＲＣ造としてもよい。
【００３２】
このような構成の避難用建物１では、大地震が発生するとまず、全ての壁６が耐震部材として機能することから、倒壊または損壊を免れることができる。避難用建物１の住民および近隣住民は、津波の来襲に備えて避難用建物１の予想津波高さよりも高い階や屋上に避難する。その後、津波が来襲し、２階の高さに達すると、１階の外壁６が概ね３Ｐに応じた外力Ｆを受けることにより、南面の柱２では内側突起８がせん断破壊され、北面の柱２では外側突起７がせん断破壊され、南面および北面にて外壁６が一対の柱２間の所定位置から脱離する。これにより、避難用建物１の南面および北面において、２階部分では１Ｐの津波波圧に応じた外力が外壁６および柱２に加わるが、１階部分では、概ね３Ｐの津波波圧に応じた外力が外壁６に加わらなくなることにより、避難用建物１が倒壊したり流されたりすることが防止される。
【００３３】
柱２は２階以高の階においても同一の断面となっている。そのため、図６（Ｃ）に示すように、避難用建物１に３階の高さの津波が来襲すると、２階の外壁６が概ね３Ｐの津波波圧に応じた外力Ｆを受けることにより、南面の柱２では内側突起８がせん断破壊され、北面の柱２では外側突起７がせん断破壊され、外壁６が一対の柱２間の所定位置から脱離する。より高い津波が来襲すると、同様にして順次下層階から外壁６が脱離する。このように、津波の高さに応じて下層階から順に外壁６を犠牲的に脱離させることにより、如何なる高さの津波が来襲しても避難用建物１の倒壊および滑動が防止され、避難建物１に非難した避難者は津波の高さに応じて上階へ避難することで安全を確保することができる。
【００３４】
なお、津波の来襲を受けた避難用建物１は、津波による倒壊および滑動を防止すべく犠牲的に下層階の外壁６を脱離させたために耐震力が低下している。また、本震の後には余震が発生する恐れがある。余震は一般的には本震より規模が小さくなると考えられるため、外壁６の離脱による耐震力の低下は、合理性な設計で対応が可能である。しかし、余震規模の推定は容易ではないため、避難者は津波が引いた後に、余震と津波の第２波に備え、近くの高台などにさらに避難する必要がある。すなわち、この避難用建物１は一時的な避難場所として機能させることを目的とするものである。
【００３５】
また、避難用建物１は、外壁６がダブル配筋の鉄筋コンクリートからなる耐震壁とされたことにより、津波や洪水などの災害時には外壁６が離脱することで倒壊や滑動を防止できる一方、平常時においては外壁６が避難用建物１の耐震性を高め、或いは柱２や梁３の断面性能の抑制を可能にするため、避難用建物１の建設コストを低減している。
【００３６】
そして、一対の柱２にそれぞれ設けられた外側突起７および内側突起８のうち想定する津波流の下流側に位置するものについて、その強度を所定の外力Ｆで破壊されるように設定することで、外壁６を固定位置（領域Ｓ）から脱離させる脱離手段を構成したことにより、柱２や梁３、外壁６のプレキャストコンクリート化が容易であり、建設コストの低減および工期の短縮が可能である。
【００３７】
≪第２実施形態≫
次に、図７〜図９を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一または類似の部材などには同一の符号を付すものとし、上記実施形態と重複する説明は省略する。後述する第３実施形態についても同様とする。
【００３８】
図７〜図９に示すように、避難用建物１は、上記実施形態と同様に建物外周に沿って配置された複数の柱２と、各階において隣接する一対の柱２を連結する複数の梁３（３ａ、３ｂ）とを備えるラーメン構造の躯体を有している。柱２は、上記実施形態と同様に外側突起７および内側突起８を備えているが、両突起７、８ともに所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない強度となるようにその幅寸法および突出寸法が設定される。
【００３９】
１階の梁３ａは、現場打ちの鉄筋コンクリートからなり、略矩形断面を有するとともに、上方に突出してそれぞれ外壁６の外面および内面の下端部分を係止する上外側突起９および上内側突起１０を有している。一方、２階以高の階に設置される梁３ｂは、プレキャストコンクリート製であり、略矩形断面を呈して上外側突起９および上内側突起１０を有するとともに、下方に突出してそれぞれ外壁６の外面および内面の上端部分を係止する下外側突起１１および下内側突起１２を有している。なお、最上階の梁３ｂは、下外側突起１１および下内側突起１２のみを有している。梁３に形成されたこれら上下の外側突起９、１１および上下の内側突起１０、１２は、柱２に形成された外側突起７および内側突起８と同様に、所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない強度となるように幅寸法および突出寸法が設定される。
【００４０】
外壁６は、断面内に縦筋６ｂおよび横筋６ｃからなる鉄筋６ａを二重に配置したダブル配筋の鉄筋コンクリートからなるプレキャストコンクリート製である。外壁６における想定する津波流の下流側の内部には、それぞれ外壁６の厚さの２分の１程度の幅を有し、略鉛直に延在するスチール製の鉛直プレート１３および略水平に延在するスチール製の水平プレート１４が、それぞれ外壁６の幅方向の中央および高さ方向の中央にてコンクリートを左右および上下に分断するように設けられている。
【００４１】
鉛直プレート１３および水平プレート１４は、外壁６における津波流の下流側の面にその端縁を位置させており、鉛直プレート１３は津波流の下流側の鉄筋６ａの横筋６ｃを分断し、水平プレート１４は津波流の下流側の鉄筋６ａの縦筋６ｂを分断している。より詳細には、左右に分断された２本の横筋６ｃの近位端同士が鉛直プレート１３に溶接され、上下に分断された２本の縦筋６ｂの近位端同士が水平プレート１４に溶接されている。
【００４２】
鉛直プレート１３および水平プレート１４の表面は、コンクリートの付着力が小さくなるように平滑とされている。そのため、津波流の上流側から外壁６に所定の外力Ｆが加わると、曲げによる引張力によってコンクリートとプレート１３、１４とが容易に剥離して、鉄筋６ａ（６ｂ、６ｃ）のみに引張応力が発生する。つまり、外壁６は、地震時に加わる面方向の荷重や津波流の下流側から上流側（図８、図９の外壁６の場合、建物内側から外側）への荷重に対しては比較的強いが、津波流の上流側から下流側（図８、図９の外壁６の合、建物外側から内側）への荷重に対しては比較的弱く、津波来襲時に水平方向の所定の外力Ｆが加わったときに一方向へ屈曲し易い構造となっている。すなわち、鉛直プレート１３および水平プレート１４が、外壁６に所定の外力Ｆが加わったときに外壁６に破壊を誘引する破壊誘引手段として機能するとともに、柱２や梁３の外側突起７、９、１１や内側突起８、１０、１２と協働して、水平方向の所定の外力が加わったときに外壁６を固定位置から脱離させる脱離手段として機能する。
【００４３】
柱２、梁３および外壁６がこのように構成されることにより、津波来襲時に水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わったときに、外壁６が鉛直プレート１３および水平プレート１４の設置部位にて破壊され、柱２や梁３の外側突起７、９、１１または内側突起８、１０、１２に係止された所定位置から脱離する。これにより、避難用建物１が倒壊したり流されたりすることが防止される。なお、所定の外力Ｆは、第１実施形態と同様に設定されるが、鉄筋６ａの全てを鉛直プレート１３または水平プレート１４に溶接すると外壁６の強度が大きくなり過ぎる場合には、溶接する鉄筋６ａの本数を少なくするなどして外壁６の強度を調整すればよい。
【００４４】
避難用建物１をこのように構成しても、図６を参照して説明した第１実施形態と同様に、津波の高さに応じて下層階から順に外壁６を犠牲的に脱離させることにで、如何なる高さの津波が来襲しても避難用建物１の倒壊および滑動が防止され、津波の高さに応じて上階へ避難した避難者の安全を確保することができる。
【００４５】
≪第３実施形態≫
最後に、図１０を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の避難用建物１は、第２実施形態と同様の構成を有しており、図９に対応する要部平断面図を示す図１０から明らかなように、柱２がその外周に沿って配置された鉄板１５を有する点で第２実施形態と相違する。外壁６は、津波来襲時に水平方向の所定の外力Ｆが加わったときに一方向へ屈曲し易いように第２実施形態と同一の構造となっている。
【００４６】
柱２は、第２実施形態と同様に、所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない強度の外側突起７および内側突起８を備えており、鉄板１５が両突起７、８の輪郭を形成する断面形状とされている。なお、ここでは加工を容易にするために鉄板１５の形状を角が少なくなるようにしているが、外壁６を挟む両突起７、８は、帯筋２ａおよび主筋２ｂから所定の被り厚さｔを確保してなる破線で示す柱本体２ｃから突出する付加的部分であり、機能的には第２実施形態の突起７、８と同じである。なお、このような形態の柱２は、例えば、図１０に示す断面形状に加工した鉄板１５内に帯筋２ａおよび主筋２ｂを組み立てた鉄筋籠を挿入し、鉄板１５内にコンクリートを打設することにより形成することができる。
【００４７】
柱２をこのような構成とすることにより、鉄筋コンクリートからなる柱本体２ｃが露出している第２実施形態に比べ、柱２の耐震強度を高めるとともに、津波波圧あるいは漂流物の衝突を受けて柱２が損壊した場合であっても、柱本体２ｃのコンクリートの流出により柱２が座屈しやすくなって避難用建物１が倒壊することを防止することができる。
【００４８】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、各部材の具体的形状や、配置、数量などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、避難用建物１が平面視で略矩形を呈しており、対向する２面が津波流に対して直交する配置とされているため、この２面の外壁６のみについて、津波流により水平方向に所定の外力Ｆが加わったときに所定の固定位置から脱離させる脱離手段（７〜１４）を設けているが、避難用建物１が対向する２面を津波流に対して斜めに交差させる向きに建てられている場合や、避難用建物１が平面視で矩形以外の形状を呈する場合、さらに、津波流の方向の特定が困難な場合など、対向する２面以外の面や全ての面の外壁６について脱離手段を設けるようにしてもよい。
【００４９】
さらに、脱離手段が外壁６を脱離させる所定の外力Ｆは、上記実施形態に限定されるものではなく、さらに、所定の外力Ｆを外壁６の位置に応じて変更させるような形態としてもよい。また、外壁６が脱離する方向を限定せずに、建物外側および内側のどちらから津波流が押し寄せても、所定の外力Ｆが加われば脱離手段が外壁６を脱離させるような形態としてもよい。すなわち、例えば第１実施形態においては、津波流の上流側に位置する外側突起７および内側突起８について、水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない程度の強度に設定しているが、津波流の下流側に位置する外側突起７および内側突起８と同様の強度に設定し、水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わったときに破壊されるようにしてもよい。一方、例えば第２実施形態では、水平プレート１４および鉛直プレート１３について、外壁６の厚さの半分程度の幅寸法に形成して外壁６における津波流の下流側に埋め込んでいるが、外壁６の厚さと同一の幅寸法に形成して厚さ方向の全幅にわたるように外壁６に埋め込むようにしてもよい。
【００５０】
また、上記第１実施形態では、柱２のみに外側突起７および内側突起８を形成しているが、梁３のみに上下の外側突起９、１１および内側突起１０、１２を形成してもよい。或いは、第２実施形態のように柱２と梁３との両方に外側突起７、９、１１および内側突起８、１０、１２を形成してもよい。この場合、津波流の下流側に位置する外側突起７、９、１１または内側突起８、１０、１２の全ての合計強度を、外壁６に加わった水平方向の所定の外力Ｆによって破壊される程度に設定すればよい。
【００５１】
加えて、上記第１実施形態では、脱離手段として柱２に一体形成されたコンクリート製の外側突起７および内側突起８を採用しているが、外側突起７および内側突起８を別体にして柱２に取り付けてもよく、アングルなどの鋼製部材を用いて外壁６の外面を係止する外側係止手段および外壁６の内面を係止する内側係止手段を形成してもよい。
【００５２】
一方、上記第２および第３実施形態では、外壁６を耐震壁として機能させるために、破壊誘引手段として外壁６に埋め込む形態の水平プレート１４および鉛直プレート１３を用いて面方向の荷重に対する強度を高めているが、耐震壁としての機能を発揮させ得る範囲で、或いは耐震壁として機能させる必要がない場合には、外壁６の表面にスリットを形成して破壊誘引手段とし、水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わったときに、曲げ力によって外壁６がスリット部にて破壊されるようにしてもよい。
【００５３】
さらに、上記実施形態では、柱２や２階以高の梁３ｂをプレキャストコンクリート製としているが、現場打ちの鉄筋コンクリートにより構築することも可能であり、鉄骨鉄筋コンクリートや鉄骨とすることも可能である。同様に、上記実施形態では、外壁６をプレキャストコンクリート製としているが、先に構築された柱２や梁３との間に目地材などを設置して現場打ちコンクリートにより構築することも可能であり、軽量気泡コンクリートなど、他の材料から形成することも可能である。
【００５４】
また、上記第３実施形態では、柱本体２ｃを鉄板１５で覆うに当たり、両突起７、８をも覆うようにしているが、鉄板１５を柱本体２ｃのみを覆う矩形断面形状とし、鉄板１５の外表面に両突起７、８を形成するようにしてもよい。このように内側突起７と外側突起８との少なくとも津波流の下流側に位置するものを鉄板１５の外表面に形成する場合には、第１実施形態の外壁６を用いて両突起７、８のうち津波流の下流側のものを外壁６の脱離手段として機能させてもよい。
【００５５】
他方、上記実施形態に示した本発明に係る避難用建物１の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 避難用建物
２ 柱
３ 梁
６ 外壁
６ａ 鉄筋
６ｂ 縦筋
６ｃ 横筋
７ 外側突起（脱離手段）
８ 内側突起（脱離手段）
９ 上外側突起（脱離手段）
１０ 上内側突起（脱離手段）
１１ 下外側突起（脱離手段）
１２ 下内側突起（脱離手段）
１３ 鉛直プレート（破壊誘引手段、脱離手段）
１４ 水平プレート（破壊誘引手段、脱離手段）
Ｆ 所定の外力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、津波や洪水などによる災害時に避難場所を確保し得る避難用多層建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震大国である日本では古来多くの津波被害が発生している。事実、２０１１年３月に発生した東日本大震災においても、津波により甚大な被害が発生した。一方、津波発生時の避難施設に関して、これまでにも多くの発明が提案されている。
【０００３】
例えば、内部に複数階の床面を備える防水構造の避難設備として、天井に近い階層に出入り口を設け、外階段によって出入り口と地上と接続し、津波に対する抵抗が小さくなるように、津波の来襲する方向の壁面の外形を曲面状に形成し、且つ津波のエネルギを受けるこの曲面部の壁厚を他の部分に比較して厚い構造としたものが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、地面から突出するように地盤に打設した鋼管杭を脚部とし、鋼管に支持させて鉄骨造の避難ステージを地面から一定高さに設置するとともに、避難ステージへ昇降するための昇降階段を設けた専用の津波非難施設（特許文献２）や、コンクリート基礎上に鉄骨造の架構を構築し、１階部分については壁を設けずに駐車場として利用し、２階以高の部分については壁を設けて平常時に利用できる部屋とし、屋上部分を避難ステージとするとともに、津波が来襲する側の建物から離間した位置に、津波流や漂流物に対する防護手段として鉄パイプや樹木などを配置するようにした避難用建物（特許文献３）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３２２８０号公報
【特許文献２】特開２００７−１３８３８８号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発明は、専用の非難施設であって平常時の利用には適するものではない。また、防水構造としているために内部への浸水は防止できるが、津波の高さが高い場合には浮力により建物が浮遊してしまう虞があり、これを防止するためには基礎に莫大な費用がかかる。
【０００７】
また、特許文献２の発明も専用の避難施設であるため、平常時にはその用途が限定される。また、想定する津波の高さが高いほど、避難ステージが高くなるために平常時に利用し難いものとなり、平常時の利用し易さを優先して避難ステージを想定した高さに設置すれば、想定よりも高い津波が来襲した場合に本来の機能を発揮できなくなる。
【０００８】
一方、特許文献３の発明は、平常時に比較的利用し易い構成となっており、階数を多くして建物高さを高くすることで、平常時の利用を一概に不便にすることなく、想定する津波の高さよりも高い位置への避難ステージの設置が可能である。しかし、やはり津波の高さが高く、２階や３階部分が浸水した場合には、壁面が受ける津波のエネルギが大きいために建物が倒壊する或いは流される虞がある。
【０００９】
実際、東日本大震災では、これまで津波に強いとされていた鉄筋コンクリート造の建物においても、特に開口部が小さい建物において、津波流や漂流物の衝突エネルギにより倒壊したり、浮力で浮かんで流されたりする被害が多発した。
【００１０】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、津波や洪水などの災害時に倒壊したり流されたりすることなく、平常時の利用性も高い避難用建物を安価に提供することをその主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、津波避難施設として利用可能な多層建物（１）であって、外周に沿って配置された複数の柱（２）と、隣接する一対の柱を連結する複数の梁（３）と、隣接する一対の柱および上下一対の梁に囲まれる領域に固定される外壁（６）と、少なくとも１つの階において、水平方向の所定の外力（Ｆ）が前記外壁に加わったときに前記外壁を固定位置から脱離させる脱離手段（７〜１４）とを有するように構成する。このような構成を有することにより、本発明は、多層建物を外壁のある平常時の利用性が高いものとしつつ、津波などにより所定の外力が外壁に加わったときには、離脱手段が外壁を所定の固定位置から離脱させて建物に大きな外力が加わらないようにするため、津波や洪水などの災害時に多層建物が倒壊したり流されたりすることを防止でき、津波避難用多層建物としての利用が可能になる。
【００１２】
また、本発明の一側面によれば、前記脱離手段が複数の階に設けられ、各脱離手段は、一定の外力が各階の外壁に加わったときに前記外壁を脱離させる構成とすることができる。このような構成とすることにより、水面の上昇により一定の外力が外壁に加わると、離脱手段が下層階から順次外壁を離脱させるため、津波の高さが高い場合であっても多層建物が倒壊したり流されたりすることを防止できる。
【００１３】
また、本発明の一側面によれば、前記外壁は、断面内に鉄筋（６ａ）を二重に配置したダブル配筋の鉄筋コンクリートからなる耐震壁である構成とすることができる。このような構成とすることにより、津波や洪水などの災害時には外壁が離脱して多層建物の倒壊や移動を防止する一方、平常時には外壁が耐震壁として機能し得るため、多層建物の耐震性を高め、或いは柱や梁の断面性能を低くして建設コストを抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の一側面によれば、前記脱離手段は、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の外面を係止する外側係止手段（７）と、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の内面を係止する内側係止手段（８）とを備え、前記外側係止手段と前記内側係止手段とのうち想定する水流の下流側に位置するものについて、水平方向の所定の外力（Ｆ）が前記外壁に加わったときに破壊されるようにその強度を設定する構成とすることができる。離脱手段をこのように構成することにより、柱や梁、壁のプレキャストコンクリート化を容易とし、建設コストの低減および工期の短縮を図ることができる。また、下流側に位置する外側係止手段または内側係止手段の強度設定により、脱離手段を容易に具現化することができる。
【００１５】
また、本発明の一側面によれば、前記脱離手段は、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の外面を係止する外側係止手段（７、９、１１）と、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の内面を係止する内側係止手段（８、１０、１２）と、前記外壁に所定の外力が加わったときに前記外壁に破壊を誘引する破壊誘引手段（１３、１４）とを備え構成とすることができる。離脱手段をこのように構成することにより、柱や梁、壁のプレキャストコンクリート化を容易とし、建設コストの低減および工期の短縮を図ることができる。また、外壁に破壊誘引手段を設けることにより、柱断面の共通化および梁断面の共通化による施工コストの低減或いはプレキャストコンクリート製の柱および梁のコスト低減を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の一側面によれば、前記破壊誘引手段は、前記外壁における想定する水流の下流側の内部にコンクリートを分断するように設けられたプレート（１３、１４）である構成とすることができる。破壊誘引手段をこのように構成することにより、外力によって破壊が誘引されて津波被害を防止する機能と耐震壁としての機能とを外壁に与えることを容易な構成で実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明によれば、津波や洪水などの災害時に倒壊したり流されたりすることなく、平常時の利用性も高い避難用建物を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る避難用建物の概略平面図
【図２】図１に示す避難用建物の南面の正面図
【図３】図２中のIII−III断面図
【図４】図２中のIV−IV線に沿って示す建物南側要部の断面図
【図５】図２中のIV−IV線に沿って示す建物北側要部の断面図
【図６】図１に示す避難用建物の作用説明図
【図７】第２実施形態に係る避難用建物の正面図
【図８】図７中のVIII−VIII断面図
【図９】図７中のIX−IX断面図
【図１０】第３実施形態に係る避難用建物の要部平断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る避難用建物１の２つの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
≪第１実施形態≫
まず、図１〜図６を参照しながら本発明の第１実施形態を説明する。図１および図２に示すように、避難用建物１は、平常時には集合住宅やオフィス、商業ビルなどとして利用される鉄筋コンクリート（ＲＣ）造の多層建物（ここでは６階建て）であり、津波による浸水が予想される地域に建設される。避難用建物１は、平面視で略矩形を呈しており、ここでは対向する南側および北側の２面が図１中に白抜き矢印で示す津波流に対して略直交する向きに建てられている。
【００２１】
避難用建物１は、建物外周に沿って配置された複数の柱２と、各階において隣接する一対の柱２を連結する複数の梁３（３ａ、３ｂ）とを備えている。１階の梁３ａは、基礎杭４の頭部に一体接合されたフーチング５の隣接するもの同士を連結する地中梁である。２階以高の階に配置される梁３ｂは、その両端をそれぞれ柱２に剛接合されており、ラーメン構造の躯体を構成している。
【００２２】
水平方向に隣接する一対の柱２および上下方向に隣接する一対の梁３によって囲まれる領域Ｓには、正面視で矩形を呈する外壁６が固定されており、各階において外壁６が建物の全周にわたって設置されることで建物内部に居住空間を形成する。これにより、各フロアの平常時の用途が駐車場などに限定されることなく、避難用建物１の利用価値が向上している。ここでは、外壁６に窓や出入り口などの開口部を示していないが、当然、外壁６が開口部を有していてもよい。また、図示は省略するが、避難用建物１は、その外側に屋上へと繋がる昇降階段および必要の応じて階毎に設けられた廊下等を有している。
【００２３】
なお、図１に想像線で示すように、避難用建物１の１階を、外壁６の一部が建物外周よりも内側に位置する形態とすることも可能である。このようにすることにより、例えば１階の一部をピロティや駐車場として利用することも可能である。また、各階において、避難用建物１が図１の想像線で示すような戸境壁などの内壁を有していてもよい。
【００２４】
図３に示すように、１階の梁３ａは、現場打ちの鉄筋コンクリートからなり、上面が平坦に形成されている。一方、２階以高の階に設置される梁３ｂは、プレキャストコンクリート製であり、略矩形の断面を有して下面および上面が水平となるように配置される。外壁６は、断面内に鉄筋６ａを二重に配置したダブル配筋の鉄筋コンクリートからなるプレキャストコンクリート製であり、後述する外側突起７および内側突起８とによりその外面および内面を係止されることで所定の位置（領域Ｓ）に固定される。
【００２５】
図４に示すように、柱２は、２階以高の梁３ｂと同様にプレキャストコンクリート製とされており、略正方形の断面を呈している。柱２は、所定の被り厚さｔを有する位置に配置された帯筋２ａおよび主筋２ｂを有する他、柱２の建物外周方向を向く面（建物外周方向と直交する面）からそれぞれ突出し、外壁６の外面を係止する外側突起７と、外壁６の内面を係止する内側突起８とを有している。
【００２６】
想定される津波流の上流側に位置する図４に示す南面の外壁６および柱２では、津波流の下流側に位置する内側突起８は、無筋コンクリートとされ、且つ後述する水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わると破壊される強度となるようにその幅寸法が設定されている。一方、津波流の上流側に位置する外側突起７は、同様に無筋コンクリートからなるが、幅寸法が比較的大きく且つ突出寸法が内側突起８よりも小さくされており、水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない程度の強度とされている。また、柱２は一定断面とされており、２階以高の階においても図４と同一の断面形状となっている。
【００２７】
一方、想定される津波流の下流側に位置する北面の柱２では、図５に示すように、津波流の下流側に位置する外側突起７の寸法が、所定の外力Ｆが外壁６に加わったときに破壊される強度となるように設定され、津波流の上流側に位置する内側突起８の寸法が、所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない強度となるように設定されている。
【００２８】
図４および図５に示すように、避難用建物１の西面および東面に位置する柱２（ここでは南面および東面に位置する柱２のうち西端および東端に位置する各２本の柱２のみ）も、西面および東面を構成する外壁６の外面を係止する外側突起７と、外壁６の内面を係止する内側突起８とを有しているが、両突起７、８は、幅寸法が比較的大きく且つ突出寸法が比較的小さくされており、水平方向の所定の外力Ｆが西面および東面の外壁６に加わっても破壊されない程度の強度とされている。上記昇降階段は、破壊を想定しないこの西面または東面の外壁６に取付けるのが好ましい。
【００２９】
上記した内側突起８および外側突起７の幅寸法を決定する水平方向の所定の外力Ｆは、ここでは次のように設定される。すなわち、図６（Ａ）に示すように、津波が発生し、避難用建物１に１階の高さ（例えば３ｍ）の津波が来襲した時に外壁６が受ける平均津波波圧をＰとしたときに、図６（Ｂ）に示すように、避難用建物１に２階の高さ（例えば６ｍ）の津波が来襲した時に外壁６が受ける概ね３Ｐの平均津波波圧に外壁６の面積を乗じた水平波力（津波荷重）が上記水平方向の所定の外力Ｆとして設定される。
【００３０】
ここで、津波による外力Ｆの算定には、様々な算定式を用いることができる。例えば、「原子力発電所の津波評価技術」（土木学会、２００２年発行）に提案されている、下式（１）に示す陸上浸水津波の水平波力ＦＨの算定式や、下式（２）に示す家屋に作用する津波氾濫流による水平波力ＦＤＨの算定式により求めることができる。
【数１】
ただし、ＦＨ：水平波力、Ｂ：構造物の幅、ＣＤ：抗力係数（＝０．２５）、ＣＭ：質量計数（＝２．１９）、ＣＳ（θ）：衝撃力計数（＝３．６ｔａｎθ（θ：波面の角度））、ｕ：津波進行波の水平速度、η：津波進行波の浸水深、ρ：流体の密度、ｇ：重力加速度である。
【数２】
ただし、ＣＤ：抗力係数（＝１．１〜２．０）、ｕ：陸上での流速、ｈｆ：建物前面浸水深、Ｂｈ：構造物の浸水部の幅、である。
【００３１】
なお、避難用建物１の高さが想定される津波の高さよりも高い場合には、想定津波高さ以高の階については上記構成の柱２および外壁６を採用する必要はなく、外壁６を柱２に一体形成した通常のＲＣ造としてもよい。
【００３２】
このような構成の避難用建物１では、大地震が発生するとまず、全ての壁６が耐震部材として機能することから、倒壊または損壊を免れることができる。避難用建物１の住民および近隣住民は、津波の来襲に備えて避難用建物１の予想津波高さよりも高い階や屋上に避難する。その後、津波が来襲し、２階の高さに達すると、１階の外壁６が概ね３Ｐに応じた外力Ｆを受けることにより、南面の柱２では内側突起８がせん断破壊され、北面の柱２では外側突起７がせん断破壊され、南面および北面にて外壁６が一対の柱２間の所定位置から脱離する。これにより、避難用建物１の南面および北面において、２階部分では１Ｐの津波波圧に応じた外力が外壁６および柱２に加わるが、１階部分では、概ね３Ｐの津波波圧に応じた外力が外壁６に加わらなくなることにより、避難用建物１が倒壊したり流されたりすることが防止される。
【００３３】
柱２は２階以高の階においても同一の断面となっている。そのため、図６（Ｃ）に示すように、避難用建物１に３階の高さの津波が来襲すると、２階の外壁６が概ね３Ｐの津波波圧に応じた外力Ｆを受けることにより、南面の柱２では内側突起８がせん断破壊され、北面の柱２では外側突起７がせん断破壊され、外壁６が一対の柱２間の所定位置から脱離する。より高い津波が来襲すると、同様にして順次下層階から外壁６が脱離する。このように、津波の高さに応じて下層階から順に外壁６を犠牲的に脱離させることにより、如何なる高さの津波が来襲しても避難用建物１の倒壊および滑動が防止され、避難建物１に非難した避難者は津波の高さに応じて上階へ避難することで安全を確保することができる。
【００３４】
なお、津波の来襲を受けた避難用建物１は、津波による倒壊および滑動を防止すべく犠牲的に下層階の外壁６を脱離させたために耐震力が低下している。また、本震の後には余震が発生する恐れがある。余震は一般的には本震より規模が小さくなると考えられるため、外壁６の離脱による耐震力の低下は、合理性な設計で対応が可能である。しかし、余震規模の推定は容易ではないため、避難者は津波が引いた後に、余震と津波の第２波に備え、近くの高台などにさらに避難する必要がある。すなわち、この避難用建物１は一時的な避難場所として機能させることを目的とするものである。
【００３５】
また、避難用建物１は、外壁６がダブル配筋の鉄筋コンクリートからなる耐震壁とされたことにより、津波や洪水などの災害時には外壁６が離脱することで倒壊や滑動を防止できる一方、平常時においては外壁６が避難用建物１の耐震性を高め、或いは柱２や梁３の断面性能の抑制を可能にするため、避難用建物１の建設コストを低減している。
【００３６】
そして、一対の柱２にそれぞれ設けられた外側突起７および内側突起８のうち想定する津波流の下流側に位置するものについて、その強度を所定の外力Ｆで破壊されるように設定することで、外壁６を固定位置（領域Ｓ）から脱離させる脱離手段を構成したことにより、柱２や梁３、外壁６のプレキャストコンクリート化が容易であり、建設コストの低減および工期の短縮が可能である。
【００３７】
≪第２実施形態≫
次に、図７〜図９を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一または類似の部材などには同一の符号を付すものとし、上記実施形態と重複する説明は省略する。後述する第３実施形態についても同様とする。
【００３８】
図７〜図９に示すように、避難用建物１は、上記実施形態と同様に建物外周に沿って配置された複数の柱２と、各階において隣接する一対の柱２を連結する複数の梁３（３ａ、３ｂ）とを備えるラーメン構造の躯体を有している。柱２は、上記実施形態と同様に外側突起７および内側突起８を備えているが、両突起７、８ともに所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない強度となるようにその幅寸法および突出寸法が設定される。
【００３９】
１階の梁３ａは、現場打ちの鉄筋コンクリートからなり、略矩形断面を有するとともに、上方に突出してそれぞれ外壁６の外面および内面の下端部分を係止する上外側突起９および上内側突起１０を有している。一方、２階以高の階に設置される梁３ｂは、プレキャストコンクリート製であり、略矩形断面を呈して上外側突起９および上内側突起１０を有するとともに、下方に突出してそれぞれ外壁６の外面および内面の上端部分を係止する下外側突起１１および下内側突起１２を有している。なお、最上階の梁３ｂは、下外側突起１１および下内側突起１２のみを有している。梁３に形成されたこれら上下の外側突起９、１１および上下の内側突起１０、１２は、柱２に形成された外側突起７および内側突起８と同様に、所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない強度となるように幅寸法および突出寸法が設定される。
【００４０】
外壁６は、断面内に縦筋６ｂおよび横筋６ｃからなる鉄筋６ａを二重に配置したダブル配筋の鉄筋コンクリートからなるプレキャストコンクリート製である。外壁６における想定する津波流の下流側の内部には、それぞれ外壁６の厚さの２分の１程度の幅を有し、略鉛直に延在するスチール製の鉛直プレート１３および略水平に延在するスチール製の水平プレート１４が、それぞれ外壁６の幅方向の中央および高さ方向の中央にてコンクリートを左右および上下に分断するように設けられている。
【００４１】
鉛直プレート１３および水平プレート１４は、外壁６における津波流の下流側の面にその端縁を位置させており、鉛直プレート１３は津波流の下流側の鉄筋６ａの横筋６ｃを分断し、水平プレート１４は津波流の下流側の鉄筋６ａの縦筋６ｂを分断している。より詳細には、左右に分断された２本の横筋６ｃの近位端同士が鉛直プレート１３に溶接され、上下に分断された２本の縦筋６ｂの近位端同士が水平プレート１４に溶接されている。
【００４２】
鉛直プレート１３および水平プレート１４の表面は、コンクリートの付着力が小さくなるように平滑とされている。そのため、津波流の上流側から外壁６に所定の外力Ｆが加わると、曲げによる引張力によってコンクリートとプレート１３、１４とが容易に剥離して、鉄筋６ａ（６ｂ、６ｃ）のみに引張応力が発生する。つまり、外壁６は、地震時に加わる面方向の荷重や津波流の下流側から上流側（図８、図９の外壁６の場合、建物内側から外側）への荷重に対しては比較的強いが、津波流の上流側から下流側（図８、図９の外壁６の合、建物外側から内側）への荷重に対しては比較的弱く、津波来襲時に水平方向の所定の外力Ｆが加わったときに一方向へ屈曲し易い構造となっている。すなわち、鉛直プレート１３および水平プレート１４が、外壁６に所定の外力Ｆが加わったときに外壁６に破壊を誘引する破壊誘引手段として機能するとともに、柱２や梁３の外側突起７、９、１１や内側突起８、１０、１２と協働して、水平方向の所定の外力が加わったときに外壁６を固定位置から脱離させる脱離手段として機能する。
【００４３】
柱２、梁３および外壁６がこのように構成されることにより、津波来襲時に水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わったときに、外壁６が鉛直プレート１３および水平プレート１４の設置部位にて破壊され、柱２や梁３の外側突起７、９、１１または内側突起８、１０、１２に係止された所定位置から脱離する。これにより、避難用建物１が倒壊したり流されたりすることが防止される。なお、所定の外力Ｆは、第１実施形態と同様に設定されるが、鉄筋６ａの全てを鉛直プレート１３または水平プレート１４に溶接すると外壁６の強度が大きくなり過ぎる場合には、溶接する鉄筋６ａの本数を少なくするなどして外壁６の強度を調整すればよい。
【００４４】
避難用建物１をこのように構成しても、図６を参照して説明した第１実施形態と同様に、津波の高さに応じて下層階から順に外壁６を犠牲的に脱離させることにで、如何なる高さの津波が来襲しても避難用建物１の倒壊および滑動が防止され、津波の高さに応じて上階へ避難した避難者の安全を確保することができる。
【００４５】
≪第３実施形態≫
最後に、図１０を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の避難用建物１は、第２実施形態と同様の構成を有しており、図９に対応する要部平断面図を示す図１０から明らかなように、柱２がその外周に沿って配置された鉄板１５を有する点で第２実施形態と相違する。外壁６は、津波来襲時に水平方向の所定の外力Ｆが加わったときに一方向へ屈曲し易いように第２実施形態と同一の構造となっている。
【００４６】
柱２は、第２実施形態と同様に、所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない強度の外側突起７および内側突起８を備えており、鉄板１５が両突起７、８の輪郭を形成する断面形状とされている。なお、ここでは加工を容易にするために鉄板１５の形状を角が少なくなるようにしているが、外壁６を挟む両突起７、８は、帯筋２ａおよび主筋２ｂから所定の被り厚さｔを確保してなる破線で示す柱本体２ｃから突出する付加的部分であり、機能的には第２実施形態の突起７、８と同じである。なお、このような形態の柱２は、例えば、図１０に示す断面形状に加工した鉄板１５内に帯筋２ａおよび主筋２ｂを組み立てた鉄筋籠を挿入し、鉄板１５内にコンクリートを打設することにより形成することができる。
【００４７】
柱２をこのような構成とすることにより、鉄筋コンクリートからなる柱本体２ｃが露出している第２実施形態に比べ、柱２の耐震強度を高めるとともに、津波波圧あるいは漂流物の衝突を受けて柱２が損壊した場合であっても、柱本体２ｃのコンクリートの流出により柱２が座屈しやすくなって避難用建物１が倒壊することを防止することができる。
【００４８】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、各部材の具体的形状や、配置、数量などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、避難用建物１が平面視で略矩形を呈しており、対向する２面が津波流に対して直交する配置とされているため、この２面の外壁６のみについて、津波流により水平方向に所定の外力Ｆが加わったときに所定の固定位置から脱離させる脱離手段（７〜１４）を設けているが、避難用建物１が対向する２面を津波流に対して斜めに交差させる向きに建てられている場合や、避難用建物１が平面視で矩形以外の形状を呈する場合、さらに、津波流の方向の特定が困難な場合など、対向する２面以外の面や全ての面の外壁６について脱離手段を設けるようにしてもよい。
【００４９】
さらに、脱離手段が外壁６を脱離させる所定の外力Ｆは、上記実施形態に限定されるものではなく、さらに、所定の外力Ｆを外壁６の位置に応じて変更させるような形態としてもよい。また、外壁６が脱離する方向を限定せずに、建物外側および内側のどちらから津波流が押し寄せても、所定の外力Ｆが加われば脱離手段が外壁６を脱離させるような形態としてもよい。すなわち、例えば第１実施形態においては、津波流の上流側に位置する外側突起７および内側突起８について、水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わっても破壊されない程度の強度に設定しているが、津波流の下流側に位置する外側突起７および内側突起８と同様の強度に設定し、水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わったときに破壊されるようにしてもよい。一方、例えば第２実施形態では、水平プレート１４および鉛直プレート１３について、外壁６の厚さの半分程度の幅寸法に形成して外壁６における津波流の下流側に埋め込んでいるが、外壁６の厚さと同一の幅寸法に形成して厚さ方向の全幅にわたるように外壁６に埋め込むようにしてもよい。
【００５０】
また、上記第１実施形態では、柱２のみに外側突起７および内側突起８を形成しているが、梁３のみに上下の外側突起９、１１および内側突起１０、１２を形成してもよい。或いは、第２実施形態のように柱２と梁３との両方に外側突起７、９、１１および内側突起８、１０、１２を形成してもよい。この場合、津波流の下流側に位置する外側突起７、９、１１または内側突起８、１０、１２の全ての合計強度を、外壁６に加わった水平方向の所定の外力Ｆによって破壊される程度に設定すればよい。
【００５１】
加えて、上記第１実施形態では、脱離手段として柱２に一体形成されたコンクリート製の外側突起７および内側突起８を採用しているが、外側突起７および内側突起８を別体にして柱２に取り付けてもよく、アングルなどの鋼製部材を用いて外壁６の外面を係止する外側係止手段および外壁６の内面を係止する内側係止手段を形成してもよい。
【００５２】
一方、上記第２および第３実施形態では、外壁６を耐震壁として機能させるために、破壊誘引手段として外壁６に埋め込む形態の水平プレート１４および鉛直プレート１３を用いて面方向の荷重に対する強度を高めているが、耐震壁としての機能を発揮させ得る範囲で、或いは耐震壁として機能させる必要がない場合には、外壁６の表面にスリットを形成して破壊誘引手段とし、水平方向の所定の外力Ｆが外壁６に加わったときに、曲げ力によって外壁６がスリット部にて破壊されるようにしてもよい。
【００５３】
さらに、上記実施形態では、柱２や２階以高の梁３ｂをプレキャストコンクリート製としているが、現場打ちの鉄筋コンクリートにより構築することも可能であり、鉄骨鉄筋コンクリートや鉄骨とすることも可能である。同様に、上記実施形態では、外壁６をプレキャストコンクリート製としているが、先に構築された柱２や梁３との間に目地材などを設置して現場打ちコンクリートにより構築することも可能であり、軽量気泡コンクリートなど、他の材料から形成することも可能である。
【００５４】
また、上記第３実施形態では、柱本体２ｃを鉄板１５で覆うに当たり、両突起７、８をも覆うようにしているが、鉄板１５を柱本体２ｃのみを覆う矩形断面形状とし、鉄板１５の外表面に両突起７、８を形成するようにしてもよい。このように内側突起７と外側突起８との少なくとも津波流の下流側に位置するものを鉄板１５の外表面に形成する場合には、第１実施形態の外壁６を用いて両突起７、８のうち津波流の下流側のものを外壁６の脱離手段として機能させてもよい。
【００５５】
他方、上記実施形態に示した本発明に係る避難用建物１の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 避難用建物
２ 柱
３ 梁
６ 外壁
６ａ 鉄筋
６ｂ 縦筋
６ｃ 横筋
７ 外側突起（脱離手段）
８ 内側突起（脱離手段）
９ 上外側突起（脱離手段）
１０ 上内側突起（脱離手段）
１１ 下外側突起（脱離手段）
１２ 下内側突起（脱離手段）
１３ 鉛直プレート（破壊誘引手段、脱離手段）
１４ 水平プレート（破壊誘引手段、脱離手段）
Ｆ 所定の外力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
津波避難施設として利用可能な多層建物であって、
外周に沿って配置された複数の柱と、
隣接する一対の柱を連結する複数の梁と、
隣接する一対の柱および上下一対の梁に囲まれる領域に固定される外壁と、
少なくとも１つの階において、水平方向の所定の外力が前記外壁に加わったときに前記外壁を固定位置から脱離させる脱離手段とを有することを特徴とする避難用多層建物。
【請求項２】
前記脱離手段が複数の階に設けられ、各脱離手段は、一定の外力が各階の外壁に加わったときに前記外壁を脱離させることを特徴とする、請求項１に記載の避難用多層建物。
【請求項３】
前記外壁は、断面内に鉄筋を二重に配置したダブル配筋の鉄筋コンクリートからなる耐震壁であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の避難用多層建物。
【請求項４】
前記脱離手段は、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の外面を係止する外側係止手段と、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の内面を係止する内側係止手段とを備え、
前記外側係止手段と前記内側係止手段とのうち想定する水流の下流側に位置するものについて、水平方向の所定の外力が前記外壁に加わったときに破壊されるようにその強度を設定したことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の避難用多層建物。
【請求項５】
前記脱離手段は、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の外面を係止する外側係止手段と、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の内面を係止する内側係止手段と、前記外壁に所定の外力が加わったときに前記外壁に破壊を誘引する破壊誘引手段とを備えたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の避難用多層建物。
【請求項６】
前記破壊誘引手段は、前記外壁における想定する水流の下流側の内部にコンクリートを分断するように設けられたプレートであることを特徴とする、請求項５に記載の避難用多層建物。
【請求項１】
津波避難施設として利用可能な多層建物であって、
外周に沿って配置された複数の柱と、
隣接する一対の柱を連結する複数の梁と、
隣接する一対の柱および上下一対の梁に囲まれる領域に固定される外壁と、
少なくとも１つの階において、水平方向の所定の外力が前記外壁に加わったときに前記外壁を固定位置から脱離させる脱離手段とを有することを特徴とする避難用多層建物。
【請求項２】
前記脱離手段が複数の階に設けられ、各脱離手段は、一定の外力が各階の外壁に加わったときに前記外壁を脱離させることを特徴とする、請求項１に記載の避難用多層建物。
【請求項３】
前記外壁は、断面内に鉄筋を二重に配置したダブル配筋の鉄筋コンクリートからなる耐震壁であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の避難用多層建物。
【請求項４】
前記脱離手段は、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の外面を係止する外側係止手段と、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の内面を係止する内側係止手段とを備え、
前記外側係止手段と前記内側係止手段とのうち想定する水流の下流側に位置するものについて、水平方向の所定の外力が前記外壁に加わったときに破壊されるようにその強度を設定したことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の避難用多層建物。
【請求項５】
前記脱離手段は、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の外面を係止する外側係止手段と、前記一対の柱および前記一対の梁の少なくとも一方に設けられ、前記外壁の内面を係止する内側係止手段と、前記外壁に所定の外力が加わったときに前記外壁に破壊を誘引する破壊誘引手段とを備えたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の避難用多層建物。
【請求項６】
前記破壊誘引手段は、前記外壁における想定する水流の下流側の内部にコンクリートを分断するように設けられたプレートであることを特徴とする、請求項５に記載の避難用多層建物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４０４４２（Ｐ２０１３−４０４４２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５８６４（Ｐ２０１１−１７５８６４）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００１７４９４３）三井住友建設株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００１７４９４３）三井住友建設株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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