JP2006046012A - 構造物の下方を利用する建築物、及び構造物の下方を利用する建築物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 吊り重量の負担余力の小さい高架橋の場合にも採用することができる構造物の下方を利用する建築物、及びその施工方法を提供する。
【解決手段】 建築物のうち１階床部４を除いた部分により構成される懸垂体３に、吊材２の下端を取り付けるとともに、吊材２の上端を鉄道高架橋１の柱部１ａに接合される吊材支持部材６取り付けて懸垂体３を揺動可能とし、１階床部４を地盤Ｇ上に設置し、１階床部４の一部と懸垂体３の１階壁部３ａの下端との間を伸縮変形可能な伸縮部材５で連結することにより懸垂体３と１階床部４により建築物を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造物の下方を利用する、及びこの建築物の施工方法に関するものである。

従来、出願人は、高架橋の下方を利用する建築物の工法として、建築物全体を吊材により高架橋下に取り付ける工法を提案している（特許文献１参照）。

しかしながら、上記した従来の高架橋の下方を利用する建築物の工法は、吊り下げる建築物の重量を負担できる余力のある高架橋の場合に可能であり、高架橋の負担性能（耐力）よりも吊り下げ建築物体の重量が大きい場合には、採用することができない、という問題があった。
特開平１１−２６９９９３号公報

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、吊り重量の負担余力の小さい高架橋の場合にも採用することができる構造物の下方を利用する建築物、及びその施工方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る構造物の下方を利用する建築物は、
建築物のうち１階床部を除いた部分により構成される懸垂体に吊材の下端を取り付けるとともに、前記吊材の上端を構造物に取り付けて前記懸垂体を揺動可能とし、前記１階床部を地盤上に設置し、前記１階床部の一部と前記懸垂体の１階壁部の下端との間を伸縮変形可能な伸縮部材で連結して前記懸垂体と前記１階床部により建築物を構成することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る構造物の下方を利用する建築物は、
請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
地盤に固定された不動部材と前記懸垂体との間にダンパーを設置することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る構造物の下方を利用する建築物は、
請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
前記吊材の下端は、前記懸垂体の１階壁部の下端付近に取り付けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る構造物の下方を利用する建築物は、
請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
前記吊材の下端は、前記懸垂体の屋根部と壁部の接合部付近に取り付けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る構造物の下方を利用する建築物は、
請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
前記吊材の上端は、前記鉄道高架橋の床版又は梁に取り付けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る構造物の下方を利用する建築物は、
請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
前記吊材の上端は、前記鉄道高架橋の柱に接合された吊材支持部材に取り付けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る構造物の下方を利用する建築物は、
請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
前記懸垂体は、屋根部と、前記屋根部の端縁で前記屋根部に接合する１階壁部を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係る構造物の下方を利用する建築物は、
請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
前記懸垂体は、屋根部と、前記屋根部の端縁で前記屋根部に接合する２階壁部と、前記２階壁部の下端に接合する２階床部と、前記２階壁部の下端に接合する１階壁部を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項９に係る構造物の下方を利用する建築物は、
請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
前記構造物は、鉄道高架橋又は道路高架橋を含むことを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に係る構造物の下方を利用する建築物の施工方法は、
建築物のうち１階床部を除いた部分により構成される懸垂体に吊材の下端を取り付けるとともに、前記吊材の上端を構造物に取り付けて前記懸垂体を揺動可能とし、前記１階床部を地盤上に設置し、前記１階床部の一部と前記懸垂体の１階壁部の下端との間を伸縮変形可能な伸縮部材で連結して前記懸垂体と前記１階床部により建築物を構成することを特徴とする。

本発明に係る構造物の下方を利用する建築物、及びその施工方法によれば、建築物のうち１階床部を除いた部分により構成される懸垂体に吊材の下端を取り付けるとともに、吊材の上端を構造物に取り付けて懸垂体を揺動可能とし、１階床部を地盤上に設置し、１階床部の一部と懸垂体の１階壁部の下端との間を伸縮変形可能な伸縮部材で連結して懸垂体と１階床部により建築物を構成するようにしたので、１階床部は、地盤の上に設置されており、１階床部の重量は構造物には作用しないかあるいは構造物には影響を及ぼさない。このため、吊り重量の負担余力の小さい高架橋の場合にも採用可能である、という効果を有している。また、建築物のうち、１階床部を除いた部分により構成される懸垂体を構造物に吊り下げることにより、建築物全体としても免震性が高くなる、という効果も有している。

以下に説明する実施例は、建築物のうち１階床部を除いた部分により構成される懸垂体に吊材の下端を取り付けるとともに、吊材の上端を構造物に取り付けて懸垂体を揺動可能とし、１階床部を地盤上に設置し、１階床部の一部と懸垂体の１階壁部の下端との間を伸縮変形可能な伸縮部材で連結して懸垂体と１階床部により建築物を構成するようにしたものであり、本発明を実現するための構成として最良の形態である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である構造物の下方を利用する建築物を説明する図である。また、図２は、図１における部分の詳細構成を示す部分拡大図である。

図１及び２に示すように、この鉄道高架橋１には、吊材２によって、懸垂体３が吊り下げられている。懸垂体３は、１階壁部３ａと、屋根部３ｂにより構成されている。すなわち、懸垂体３は、建築物のうち１階床部を除いた部分により構成されている。なお、図１においてＴは鉄道車両を示している。

鉄道高架橋１は、特許請求の範囲における構造物に相当している。

また、図１及び２に示すように、鉄道高架橋１の柱１ａには、例えば、鋼等からなる取付板１５とボルト１６等により、鋼等からなる柱取付部６ａが取り付けられている。柱取付部６ａは、鋼等からなる支柱６ｂにより支持されている。支柱６ｂの下端は、鉄道高架橋１の地中梁１ｃの上に支持されている。柱取付部６ａと支柱６ｂは、吊材支持部材６を構成している。

柱取付部６ａには、吊材２の上端が取り付けられている。この場合、吊材２としては、型鋼や鉄筋などの鋼製部材、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、鋼製チェーン等などが使用可能である。吊材２の上端は、中央に吊材２を挿通する孔が形成された防振ゴム１１に挿通され、取付板１２に、ナットのような固定具１３により固定されている。防振ゴム１１は、複数の板状のゴムが積層されるなどして形成されている。防振ゴム１１は、積層ゴムのほか、一体のブロック状のゴムを使用してもよい。

また、吊材２の下端は、図２（Ｂ）に示すように、取付部材２４により、懸垂体３の１階壁部３ａの下端に取り付けられている。この場合、取付部材２４は鋼等からなり、鋼等からなる取付板２５とボルト２６等により、１階壁部３ａの下端に取り付けられている。吊材２の下端は、中央に吊材２を挿通する孔が形成された防振ゴム２１に挿通され、取付板２２に、ナットのような固定具２３により固定されている。防振ゴム２１は、複数の板状のゴムが積層されるなどして形成されている。

このような構成により、懸垂体３は、揺動可能（振動可能）な状態で鉄道高架橋１に取り付けられている。

また、１階床部４が地盤Ｇの上に設置されている。この１階床部４の端縁と、懸垂体３の１階壁部３ａの下端との間は、伸縮部材５で連結されている。伸縮部材５は、伸縮変形可能な性質を有する部材であり、例えばゴムシートなどが用いられる。これにより、懸垂体３と１階床部４は連結されて建築物（以下、「鉄道高架橋下建築物」という。）を構成している。なお、伸縮部材５は、建築物としての防音性能、断熱性能などを満たすようにするとさらによい。伸縮部材５としては、他に、エキスパンション・ジョイントのように互いにスライドするように平行移動する部材などであってもよい。

また、懸垂体３の１階壁部３ａの下部と、鉄道高架橋１の柱１ａとの間には、ダンパー７が配置されている。ダンパー７は、油等の液体の粘性、又は摩擦、履歴（ヒステリシス）等の作用により振動を減衰させる作用を有する部材である。

上記のような構成により、懸垂体３と１階床部４からなる建築物のうち、１階床部４は、地盤Ｇの上に設置されており、１階床部４の重量は鉄道高架橋１には作用しない。このため、鉄道高架橋１が、吊り重量の負担余力の小さい高架橋の場合であっても採用可能であり、吊り重量の負担余力の有る高架橋の場合には高架橋への荷重の影響はほとんど無く高架橋側の補強が不要である。これが、本実施例である懸垂体３と１階床部４からなる建築物の第１の特徴である。

また、懸垂体３と１階床部４からなる建築物は、以下のような第２の特徴も有している。すなわち、懸垂体３は、所定の質量を有しているため、吊材２、２と懸垂体３からなる系は、所定の質量の重錘が揺動振動可能な状態で懸架された「振動系」となっている。高架橋を「主系」とすると、この振動系は「付加振動系」となっており、鉄道高架橋１と付加振動系からなる系は、全体として複合された振動系を構成している。

上記のような構成により、鉄道高架橋１と付加振動系（吊材２、２と懸垂体３からなる振動系）からなる複合振動系に、地盤Ｇから地震の振動が加えられると、地震振動は鉄道高架橋１の柱部１ａから柱取付部６ａに伝達され、吊材２、２と懸垂体３が一緒に揺動するようにして振動する。これにより、地震のエネルギーは、吊材２、２と懸垂体３からなる付加振動系に分配される。

したがって、地盤Ｇから鉄道高架橋１に加えられる地震振動エネルギーの一部は付加振動系（吊材２、２と懸垂体３からなる振動系）が振動する場合の運動エネルギーに変換されるため、鉄道高架橋１に加えられる地震のエネルギーは低減する。

一般に、質量ｍとばね係数ｋを有する振動系においては、振動系の振動周期Ｔは、下式（１）

Ｔ＝２π×√（ｍ／ｋ） ……… （１）

で表される。

したがって、懸垂体３の質量（重量）を調整することによって、全体振動系（鉄道高架橋１に付加振動系（吊材２、２と懸垂体３からなる振動系）を加えた系）の振動周期を調整することができる。

また、吊材２のばね係数ｋは、上端が高架橋１に取り付けられた吊材２の下端に水平方向の力ｆを作用させたときに、吊材下端が水平方向にδだけ変位した場合に、下式（２）

ｋ＝ｆ／δ ……… （２）

で表される。

上式（２）において、δの値は、吊材２が同じ材質、構造の場合には、吊材長さＬが長いほど大きくなる。すなわち、δはＬに比例する。したがって、ａを定数としたとき、ｋは下式（３）

ｋ＝ａ／Ｌ ……… （３）

で表すことができ、吊材長さＬが大きいほど、ばね係数ｋは小さくなる。

したがって、吊材２の長さを調整することによって、付加振動系（吊材２、２と懸垂体３からなる振動系）及び全体振動系（鉄道高架橋１に付加振動系（吊材２、２と懸垂体３からなる振動系）を加えた系）の振動周期を調整することができる。

また、さらに、この実施例では、ダンパー７の減衰性能（減衰係数）を適宜設定することによっても、付加振動系（吊材２、２と懸垂体３からなる振動系）及び全体振動系（鉄道高架橋１に付加振動系（吊材２、２と懸垂体３からなる振動系）を加えた系）の振動周期を調整することができる。

このようにして、吊材２、２と懸垂体３からなる付加振動系の振動周期を調整することにより、外力の振動数と等しくなるようにすると、外力は主系（鉄道高架橋１）を通過して付加振動系（吊材２、２と懸垂体３からなる振動系）を励振させるようになる。これは、調整マスダンパー（ＴＭＤ）の原理である。したがって、地震のエネルギーをこの振動系に移して全体構造への地震振動を低減させることができる。

また、付加振動系が長周期で振動することにより、鉄道高架橋１と付加振動系（吊材２、２と懸垂体３からなる振動系）の全体構造が長周期で振動することになる。これにより、地震動の周期とは同調しなくなり、地震力の影響を受けにくくなる。このため、鉄道高架橋１の耐震補強を低減することができるという効果も有している。

また、本実施例においては、懸垂体３（１階壁部３ａと屋根部３ｂからなる構造体）と、１階床部４は、伸縮部材５によって連結され、鉄道高架橋下建築物を構成している。したがって、懸垂体３は、単なる重錘ではなく、その内部を建築物として利用することができる。また、本実施例では、１階床部４は、地盤Ｇの上に設置されており、１階床部４の重量は吊材２には作用しない。このため、吊り重量の負担余力の小さい鉄道高架橋の場合にも採用可能である、利点がある。なお、懸垂体３が揺動振動する際の水平移動の分は、伸縮部材５によって吸収する必要があるため、伸縮部材５の長さ等の寸法は、揺動振動時の水平変位量を考慮して決定する必要がある。

また、本実施例においては、建築物（ 懸垂体３と１階床部４からなる建築物）のうち、１階床部４を除いた部分により構成される懸垂体３を構造物（鉄道高架橋１）に吊り下げることにより、建築物（ 懸垂体３と１階床部４からなる建築物）全体としても免震性が高くなる、という効果も有している。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

例えば、上記実施例においては、懸垂体を吊り下げる構造物として鉄道高架橋を例に挙げて説明したが、本発明はこの例には限定されず、吊り下げる構造物は他のものであってもよい。例えば、道路高架橋を利用してももよい。また、鉄道高架橋又は道路高架橋としては、ラーメン高架橋、又は桁式高架橋などが適用可能である。

また、上記実施例においては、吊材２の上端は、鉄道高架橋１の柱１ａに接合された吊材支持部材６に取り付けられたが、本発明はこの例には限定されず、他の構成であってもよい。例えば、吊材２の上端は、鉄道高架橋１の床版１ｂに取り付けられてもよい。あるいは、吊材２の上端は、鉄道高架橋１のいずれかの梁に取り付けられてもよい。

また、支柱６ｂの基礎は、上記実施例のように地中梁１ｃの上に支持されなくてもよい。他の構成、例えば、コンクリート等からなる専用の基礎を構築し、その上に支柱６ｂの下端を支持させるようにしてもよい。

また、上記実施例では、ダンパー７を備えた例について説明したが、本発明はこの例には限定されず、他の構成であってもよい。例えば、ダンパー７を設けない構成であってもよい。

また、上記実施例では、懸垂体３は、屋根部３ｂと、屋根部３ｂの端縁で屋根部３ｂに接合する１階壁部３ａを有して構成される例について説明したが、本発明はこの例には限定されず、他の構成であってもよい。例えば、懸垂体は、２階構造の建築物の一部であってもよい。すなわち、懸垂体は、屋根部と、この屋根部の端縁で屋根部に接合する２階壁部と、２階壁部の下端に接合する２階床部と、２階壁部の下端に接合する１階壁部を有して構成されるようにしてもよい。

また、上記実施例においては、吊材２の下端は、懸垂体３の１階壁部３ａの下端付近に取り付けられたが、本発明はこの例には限定されず、他の構成であってもよい。例えば、吊材２の下端は、懸垂体３の屋根部３ｂと壁部（例えば、１階壁部３ａ、あるいは２階壁部）の接合部付近に取り付けられてもよい。

また、上記実施例においては、伸縮部材５は、懸垂体３の１階壁部３ａの下端と、１階床部４の端縁との間に配置されて両者を連結する例について説明したが、本発明はこの例には限定されず、他の構成であってもよい。例えば、伸縮部材５は、懸垂体３の１階壁部３ａの下端と、１階床部４の上面のうち、端縁より中央に寄った箇所との間に配置されて両者を連結するように構成されてもよい。要は、伸縮部材５は、懸垂体３の１階壁部３ａの下端と、１階床部４の一部との間に配置されて両者を連結するように構成されればよいのである。

本発明は、構造物や建築物を施工する建設業等で実施可能であり、これらの産業で利用可能である。

本発明の一実施例である構造物の下方を利用する建築物を説明する図である。 図１における部分の詳細構成を示す部分拡大図である。

符号の説明

１ 鉄道高架橋
１ａ 柱
１ｂ 床版
１ｃ 地中梁
２ 吊材
３ 懸垂体
３ａ １階壁部
３ｂ 屋根部
４ １階床部
５ 伸縮部材
６ 吊材支持部材
６ａ 柱取付部
６ｂ 支柱部
７ ダンパー
１１ 防振ゴム
１２ 取付板
１３ 固定具
１５ 取付板
１６ ボルト
２１ 防振ゴム
２２ 取付板
２３ 固定具
２４ 取付部材
２５ 取付板
２６ ボルト
Ｇ 地盤
Ｔ 鉄道車両

Claims (10)

1. 建築物のうち１階床部を除いた部分により構成される懸垂体に吊材の下端を取り付けるとともに、前記吊材の上端を構造物に取り付けて前記懸垂体を揺動可能とし、前記１階床部を地盤上に設置し、前記１階床部の一部と前記懸垂体の１階壁部の下端との間を伸縮変形可能な伸縮部材で連結して前記懸垂体と前記１階床部により建築物を構成することを特徴とする構造物の下方を利用する建築物。
2. 請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
   地盤に固定された不動部材と前記懸垂体との間にダンパーを設置することを特徴とする構造物の下方を利用する建築物。
3. 請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
   前記吊材の下端は、前記懸垂体の１階壁部の下端付近に取り付けられることを特徴とする構造物の下方を利用する建築物。
4. 請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
   前記吊材の下端は、前記懸垂体の屋根部と壁部の接合部付近に取り付けられることを特徴とする構造物の下方を利用する建築物。
5. 請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
   前記吊材の上端は、前記鉄道高架橋の床版又は梁に取り付けられることを特徴とする構造物の下方を利用する建築物。
6. 請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
   前記吊材の上端は、前記鉄道高架橋の柱に接合された吊材支持部材に取り付けられることを特徴とする構造物の下方を利用する建築物。
7. 請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
   前記懸垂体は、屋根部と、前記屋根部の端縁で前記屋根部に接合する１階壁部を有することを特徴とする構造物の下方を利用する建築物。
8. 請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
   前記懸垂体は、屋根部と、前記屋根部の端縁で前記屋根部に接合する２階壁部と、前記２階壁部の下端に接合する２階床部と、前記２階壁部の下端に接合する１階壁部を有することを特徴とする構造物の下方を利用する建築物。
9. 請求項１記載の構造物の下方を利用する建築物において、
   前記構造物は、鉄道高架橋又は道路高架橋を含むことを特徴とする構造物の下方を利用する建築物。
10. 建築物のうち１階床部を除いた部分により構成される懸垂体に吊材の下端を取り付けるとともに、前記吊材の上端を構造物に取り付けて前記懸垂体を揺動可能とし、前記１階床部を地盤上に設置し、前記１階床部の一部と前記懸垂体の１階壁部の下端との間を伸縮変形可能な伸縮部材で連結して前記懸垂体と前記１階床部により建築物を構成することを特徴とする構造物の下方を利用する建築物の施工方法。

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