JP2003106009A

JP2003106009A - 免震構造

Info

Publication number: JP2003106009A
Application number: JP2001306692A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ota; 和也太田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】杭支持構造物に対しても有効な免震構造を実
現する。【解決手段】支持杭１に支持されて１階部分に設けら
れる柱を高降伏点鋼材からなる低剛性かつ高弾性の柔柱
２として、その柔柱の柱脚部２ａを下方に延長して支持
杭の杭頭部に確保した空隙部７内に緩挿して水平方向に
変位可能とし、かつその柔柱の水平振動を減衰せしめる
減衰手段１１を設ける。柔柱の柱脚部の空隙部内におけ
る水平振動を減衰させる減衰手段としての粘性体を空隙
部内に充填する。空隙部内における柔柱の柱脚部の水平
振動を許容しつつ過度の変形を規制して柱脚部の座屈を
防止する変形規制部材を空隙部内に設ける。各支持杭の
杭頭部どうしを地表部に設けた土間コンクリート１５も
しくはスラブ１６により一体に連結して各支持杭の杭頭
部を水平方向に一体に挙動せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建物の構造に係わ
り、特に杭支持構造物に適用して好適な免震構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、建物の免震構造としては
積層ゴム等の免震装置により建物全体を支持して長周期
化するというものが最も一般的であるが、他の免震構造
として建物の１階部分を剛柔混合構造とするものも提案
されている。これは、１階部分の柱として、大地震時に
は早期に降伏して振動エネルギーを吸収する高剛性の剛
柱と、大地震時にも弾性変形域に留まって応答変形を抑
制する低剛性かつ高弾性の柔柱とを組み合わせて設け、
地震エネルギーを１階部分に集中させて剛柱により吸収
してしまい、２階以上での損傷を最小限に抑制するとい
うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、免震構造を
適用しようとする建物が杭支持構造物である場合、すな
わち建物全体が地盤に対して支持杭により支持されて設
けられるものである場合、そのような杭支持構造物は自
ずとそれ自体が比較的長周期であることが通常であるの
で、このような杭支持構造物を対象として積層ゴムによ
る免震構造を適用することは必ずしも適切ではない。つ
まり、本来的に比較的長周期である建物を積層ゴムによ
りさらに長周期化するためには、積層ゴムの固有周期を
十分に長周期化する必要があるが、そのような積層ゴム
の設計や製作は必ずしも容易ではなく合理的ではない。

【０００４】また、杭支持構造物を対象としてその１階
部分を剛柔混合構造とすることで免震構造とする場合に
は、１階部分の階高が制約を受けるばかりでなく、地震
時には柔柱と支持杭との接合部（すなわち杭頭部と柱脚
部）に大きなモーメントが作用するので、そのようなモ
ーメントに対処するために大断面の基礎梁やフーチング
が必要となる等、基礎が大がかりとならざるを得ない。
特に地震時に地盤表層部が液状化する懸念のある場合に
は、地盤の液状化により支持杭による水平支持機能が損
なわれることのないように考慮する必要があり、設計お
よび施工が煩雑とならざるを得ず、やはり合理的ではな
い。

【０００５】上記事情に鑑み、本発明は杭支持構造物に
対して適用して好適な免震構造を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、支持
杭に支持されて１階部分に設けられる柱を高降伏点鋼材
からなる低剛性かつ高弾性の柔柱として、その柔柱の柱
脚部を下方に延長して支持杭の杭頭部に確保した空隙部
内に緩挿して水平方向に変位可能とし、かつその柔柱の
水平振動を減衰せしめる減衰手段を設けたことを特徴と
する。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、柔柱の柱脚部の空隙部内における水平振動を減衰さ
せる減衰手段としての粘性体を空隙部内に充填したこと
を特徴とする。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、空隙部内における柔柱の柱脚部の水平振動
を許容しつつ過度の変形を規制して柱脚部の座屈を防止
する変形規制部材を空隙部内に設けたことを特徴とす
る。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１，２または３
の発明において、各支持杭の杭頭部どうしを地表部に設
けた土間コンクリートもしくはスラブにより一体に連結
して各支持杭の杭頭部を水平方向に一体に挙動せしめる
ことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態である免
震構造を採用した建物の要部概略構成図であり、符号１
は支持杭、２は１階の柱、３は２階の床梁、４は２階の
柱である。

【００１１】１階の柱２は高降伏点鋼材（たとえば降伏
強度が３９０Ｎ／ｍｍ²以上のもの）からなる鋼管柱で
あって、大地震時にも弾性変形域に留まって応答変形を
抑制し得る低剛性かつ高弾性の柔柱として設けられ、こ
の１階の柱（以下、柔柱と記す）２の柱脚部２ａは１階
の床レベルよりさらに下方に延長されて支持杭１の杭頭
部内に緩挿されている。

【００１２】支持杭１は柔柱２よりも大径の鋼管５内に
コンクリート６を充填した鋼管コンクリート充填杭であ
るが、その杭頭部においてはコンクリート６が充填され
ていない空隙部７が確保されており、その空隙部７内に
柔柱２の柱脚部２ａが挿入されてその柱脚がコンクリー
ト６の頂部に対して支圧板８およびスタッド９を介して
強固に固着されている。支持杭１における空隙部７は、
地盤の表層部において液状化が生じることが想定される
液状化層１０の範囲に設定されている。

【００１３】上記のように、低剛性で高弾性の柔柱２の
柱脚部２ａを支持杭１の杭頭部に確保した空隙部７内に
緩挿していることにより、地震時には（ｂ）に示すよう
に柔柱２の柱脚部２ａが空隙部７内において水平方向に
変位して振動するようになっており、そのような柔柱２
の水平振動を抑制するためのダンパーとして機能する減
衰手段１１が１階の床面に設けられている。

【００１４】本実施形態における減衰手段１１は、支持
杭１の鋼管５の頂部周囲に設けた溝内に粘性体（粘弾性
体を含む）１２を充填する一方、溝の蓋を兼ねるスライ
ドプレート１３を柔柱２の周囲に固定して、そのスライ
ドプレート１３の下面外周部に突出させた抵抗部材１４
を溝内の粘性体１２中に埋没せしめた構成とされ、柔柱
２の水平振動に伴い抵抗部材１４が粘性体１２内におい
て移動することで粘性体１２の剪断抵抗力により振動減
衰効果を得るものとなっている。

【００１５】以上のような本実施形態の免震構造によれ
ば、大地震時においても柔柱２による応答変位が抑制さ
れ、かつ減衰手段１１により振動が減衰せしめられて優
れた免震効果が得られる。そして、本実施形態によれ
ば、従来の剛柔混合構造のように１階の階高が制約を受
けることはないので設計自由度を確保できるし、柔柱２
と支持杭１との接合部に過大なモーメントが生じること
も回避できるので基礎梁やフーチングの省略ないし簡略
化を図ることができる。

【００１６】なお、地震時に液状化層１０が液状化した
ような場合においては各支持杭１が個々に挙動して安定
な支持機能が損なわれることが懸念されるような場合に
は、各支持杭１の杭頭部を相互に連結してそれらを構造
的に一体に挙動させるようにすることが好ましく、その
ためには１階の床として設ける土間コンクリート１５
（あるいは鉄筋コンクリート造のスラブ１６）に各支持
杭１の杭頭部どうしを構造的に一体的に連結する機能を
持たせることが好適である。

【００１７】以上で本発明の一実施形態を説明したが、
以下に他の実施形態を列挙する。

【００１８】支持杭１としては鋼管コンクリート充填杭
に限らず、杭頭部に柔柱２の柱脚部２ａを緩挿し得る空
隙部７を確保する限りにおいて、単なる鋼管杭や場所打
ちコンクリート杭、ＰＣ杭等の任意の構造、形態の杭が
採用可能である。

【００１９】減衰手段１１としては柔柱２の振動を有効
に減衰させることができるものである限りにおいて任意
の構造のものが採用可能であり、従来の剛柔混合構造と
同様にダンパーとして機能する剛柱を設けることでも良
いし、あるいはたとえば図２〜図４に示すような減衰手
段も好適に採用可能である。図２に示すものは支持杭１
の鋼管５の頂部と２階の床梁３との間にブレース材２０
を設けてその途中にオイルダンパー等のダンパー２１を
設けたもの、図３に示すものは鋼管５の頂部とブレース
材２０との間に低降伏点鋼材や鉛棒材等の塑性エネルギ
ー吸収形のダンパー２２を設けたもの、図４に示すもの
は粘性体（粘弾性体を含む）２３を減衰手段として空隙
部７内に充填したものであり、いずれも優れた減衰効果
を得ることができる。特に図４に示したものは減衰手段
を設置するための格別のスペースを必要としないし、保
守も不要であるので、最も有効であるといえる。

【００２０】柔柱２の座屈が懸念される場合には適宜の
座屈防止手段を付加すれば良く、その好適な例として、
たとえば図５に示すように、空隙部７内における柔柱２
の柱脚部２ａの水平変位を許容しつつ過度の変形を規制
して座屈を防止するテーパ形状の変形規制部材３０を設
けることが考えられる。この例では図４に示した減衰手
段としての粘性体２３を変形規制部材３０の内側に充填
しているが、減衰手段と変形規制部材の組み合わせは任
意である。

【００２１】

【発明の効果】請求項１の発明は、１階部分に設けた柔
柱の柱脚部を下方に延長して支持杭の杭頭部に確保した
空隙部内に緩挿して水平方向に変位可能とし、その柔柱
の水平振動を減衰せしめる減衰手段を設けたので、大地
震時においても柔柱による応答変位が抑制されるととも
に減衰手段により振動が減衰せしめられて優れた免震効
果が得られることはもとより、従来の剛柔混合構造のよ
うに１階の階高が制約を受けることはないので設計自由
度を確保できるし、柔柱と支持杭との接合部に過大なモ
ーメントが生じることも回避できるので基礎梁やフーチ
ングの省略ないし簡略化を図ることができ、きわめて有
効な免震構造を実現できる。

【００２２】請求項２の発明は、柔柱の柱脚部の空隙部
内における水平振動を減衰させる減衰手段としての粘性
体を空隙部内に充填したので、粘性体により優れた減衰
効果が得られることはもとより、減衰手段のための格別
の設置スペースを必要とせず保守も不要であり、最も有
効である。

【００２３】請求項３の発明は、空隙部内に柔柱の柱脚
部の過度の変形を規制して座屈を防止する変形規制部材
を設けたので、柔柱の座屈を有効に防止することがで
き、建物の構造安全性を十分に確保することができる、

【００２４】請求項４の発明は、各支持杭の杭頭部どう
しを地表部に設けた土間コンクリートもしくはスラブに
より一体に連結して各支持杭の杭頭部を水平方向に一体
に挙動せしめるようにしたので、地震時に液状化が生じ
たような場合においても各支持杭による支持機能が損な
われることなく建物全体を安定に支持可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す要部概略構成図であ
る。

【図２】同、他の実施形態を示す要部概略構成図であ
る。

【図３】同、他の実施形態を示す要部概略構成図であ
る。

【図４】同、他の実施形態を示す要部概略構成図であ
る。

【図５】同、他の実施形態を示す要部概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１支持杭２柔柱２ａ柱脚部７空隙部１１減衰手段１５土間コンクリート１６スラブ２１，２２ダンパー（減衰手段）２３粘性体（減衰手段）３０変形規制部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持杭に支持されて１階部分に設けられ
る柱を高降伏点鋼材からなる低剛性かつ高弾性の柔柱と
して、その柔柱の柱脚部を下方に延長して支持杭の杭頭
部に確保した空隙部内に緩挿して水平方向に変位可能と
し、かつその柔柱の水平振動を減衰せしめる減衰手段を
設けたことを特徴とする免震構造。
【請求項２】柔柱の柱脚部の空隙部内における水平振
動を減衰させる減衰手段としての粘性体を空隙部内に充
填したことを特徴とする請求項１記載の免震構造。
【請求項３】空隙部内における柔柱の柱脚部の水平振
動を許容しつつ過度の変形を規制して柱脚部の座屈を防
止する変形規制部材を空隙部内に設けたことを特徴とす
る請求項１または２記載の免震構造。
【請求項４】各支持杭の杭頭部どうしを地表部に設け
た土間コンクリートもしくはスラブにより一体に連結し
て各支持杭の杭頭部を水平方向に一体に挙動せしめるこ
とを特徴とする請求項１，２または３記載の免震構造。