JP2006342543A - 人工地盤構造並びにその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 柱の立設位置や基礎梁の配置に支配されることなく、また構造物の形状や大きさに支配されることなく、同一性能の免震能力を持つ免震装置を任意の箇所に設置することにより、免震効果を向上させる。
【解決手段】 ピアノ線やＰＣ鋼材４２を挿通可能なダクト２５〜２７が予め形成されてなるリブ２２,２３を平板上において縦横方向に略十字状に凸設させた複数のグリッドプレート３を互いに隣接させ、隣接させたグリッドプレート３のリブ２２,２３端面を当接させることによりダクト２５〜２７を縦横方向に連結させ、連結させたダクト２５〜２７内にピアノ線やＰＣ鋼材４２を挿入してプレストレスを導入し、コンクリート底板２の下部においてグリッドプレート３の配列に応じた箇所に免震装置４を配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造物を免震支持手段で支持するための人工地盤構造並びにその構築方法に関し、特に柱の位置に支配されることなく、全ての箇所において一定の能力の免震支持装置を配設する際に好適な人工地盤構造並びにその構築方法に関する。

構造物の免震構造においては、構造物を水平方向に移動自在に支持する免震装置を始めとした免震支持構造を基礎と構造物との間に介在させることにより、地震による構造物の振動を軽減させている。この免震支持構造としては、ボールを使用した転がり支承、滑り体を使用した滑り支承によるものが知られ、これらの転がり支承等の免震支持構造とバネ手段・ダンパ手段とを併用することで、所望の免震効果を得るようにしている。

ところで、従来の免震構造においては、例えば特許文献１に示すように、地盤上に設けられた免震装置が柱を直接的に支持する構成を採用しているものが多い。このため、配設すべき免震装置の能力は、柱の軸力に応じて自動的に決まることになる。即ち、軸力が小さい柱の直下には、低い免震能力を持つ免震装置が設けられ、軸力が大きい柱の直下には、高い免震能力を持つ免震装置が設けられることになる。その結果、一つの構造物の中に、互いに免震能力の異なる免震装置が点在することになり、免震効果を向上させる観点において大きな障壁となっていた。
特開２００３−１５５８３８号公報

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、柱の立設位置や基礎梁の配置に支配されることなく、また構造物の形状や大きさに支配されることなく、同一性能の免震能力を持つ免震装置を任意の箇所に設置することにより、免震効果を向上させることが可能な人工地盤構造並びにその構築方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上述した課題を解決するために、鋼材を挿通可能なダクトが予め形成されてなるリブを平板上において縦横方向に略十字状に凸設させた複数のグリッドプレートを互いに隣接させ、隣接させたグリッドプレートのリブ端面を当接させることにより上記ダクトを縦横方向に連結させ、連結させたダクト内に鋼材を挿入してプレストレスを導入し、コンクリート底板の下部においてグリッドプレートの配列に応じた箇所に免震支持装置を配設した人工地盤構造を発明した。

即ち、本発明に係る人工地盤構造は、構造物を免震支持手段で支持するための人工地盤構造において、鋼材を挿通可能なダクトが予め形成されてなるリブを平板上において縦横方向に略十字状に凸設させた複数のグリッドプレートを備え、互いに隣接するグリッドプレートのリブ端面を当接させることにより上記ダクトを縦横方向に連結させた、上記構造物構築用のコンクリート底板が形成され、上記連結されたダクト内に挿入された鋼材によるプレストレスが導入され、上記コンクリート底板の下部において、上記グリッドプレートの配列に応じた箇所に免震支持手段が配設されてなる。

また、本発明に係る人工地盤構造の構築方法は、構造物を免震支持手段で支持するための人工地盤構造の構築方法において、鋼材を挿通可能なダクトが予め形成されてなるリブを平板上において縦横方向に略十字状に凸設させた複数のグリッドプレートを互いに隣接させ、上記隣接させたグリッドプレートのリブ端面を当接させることにより上記ダクトを縦横方向に連結させた、上記構造物構築用のコンクリート底板を形成し、上記連結させたダクト内に鋼材を挿入してプレストレスを導入し、上記コンクリート底板の下部において、上記グリッドプレートの配列に応じた箇所に免震支持装置を配設する。

本発明では、鋼材を挿通可能なダクトが予め形成されてなるリブを平板上において縦横方向に略十字状に凸設させた複数のグリッドプレートを互いに隣接させ、隣接させたグリッドプレートのリブ端面を当接させることにより上記ダクトを縦横方向に連結させ、連結させたダクト内に鋼材を挿入してプレストレスを導入し、コンクリート底板の下部においてグリッドプレートの配列に応じた箇所に免震支持装置を配設している。

これにより、構造物からの荷重は、コンクリート底板上において分散され、この荷重が分散された状態にあるコンクリート底板の下部において免震支持装置をランダムに配置した場合であっても、各免震支持装置に対して負荷される荷重は、格差が少ないため、ほぼ同一の免震能力を持つ免震支持装置を全ての箇所に配設すればよいことになる。このため、構造物全体の免震能力を効果的に向上させることが可能となる。換言すれば、免震支持装置に対して負荷される振動は、予めコンクリート底板を介して分散された状態とされているため、この分散された荷重に基づく振動のみを減衰可能な免震能力をこの免震支持装置に実装すればよいことになる。このため、この免震支持装置の免震能力を、一律に小さくすることも可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、構造物を免震支持手段で支持するための人工地盤構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した人工地盤構造１の斜視図を、また図２は、図１中Ａ方向から見た断面図を示している。この人工地盤構造１は、複数のグリッドプレート３を配列することにより形成されたコンクリート底板２を有し、このコンクリート底板２上に構造物３０が構築されることになる。

また、この人工地盤構造１においては、コンクリート底板２の下部において、免震装置４が配設されている。この免震装置４は、図２に示すように、ボルト１１等を介してその上面が上記グリッドプレート３に取付けられるとともに、その下面がプレキャスト基礎版５に取付けられることになる。ちなみに、このプレキャスト基礎版５は、地中に堀削された溝部１０の底面に敷き詰められた敷き砂利８上に打設された均しコンクリート７、さらにその上層に形成されたセルフレベリング６上に配設されている。このセルフレベリング６は、モルタルの一種であり、水で練って均しコンクリート７上に流し込むことにより、平滑な表面を作り出すことが可能となる。プレキャスト基礎版５には、ボルト１１を螺着させるためのナット１２が予め埋設されてなる。また、このグリッドプレート３の上部には、構造物３０の床面９が形成されることになる。ちなみに、このコンクリート底板２は天地逆に配設するようにしても同様の機能を果たすことが可能となる。

グリッドプレート３は、図３(a)に示すように、鋼材を挿通可能なダクトが予め形成されてなるリブ２２,２３が、例えば９００ｍｍ四方の正方形状の平板２１上において縦横方向に略十字状に凸設させてなる。この図３(a)に示す例においては、縦方向に延長されているリブ２２には、例えばピアノ線等の鋼材を挿通可能な２本のダクト２５,２６が予め形成されている。また、横方向に延長されているリブ２３には、例えばＰＣ鋼材を挿通可能な１本のダクト２７が予め形成されている。また、リブ２２の上面には、ダクト２５,２６に対して、インサート用の孔５１が任意の間隔で開削されてなり、リブ２３の上面には、ダクト２７に対してインサート用の孔５２が任意の間隔で開削されてなる。これらインサート用の孔５１には、ナットが埋設されることになり、この埋め込まれたナットには、図示しない大引き等が螺着固定されることになる。これらグリッドプレート３は、現場での施工が開始される前段階として、工場等において予め製作されるものであり、図３(a)に示す正方形状のグリッドプレート３がその最小単位となる。

このグリッドプレート３は、隣接する他のグリッドプレート３との間で互いに連結して構成することができる。これらグリッドプレート３を連結させる場合には、図３(b)それぞれのリブ端面２２ａ,２３ａを互いに当接させることにより、それぞれのダクト２５,２６を連結させるとともに、ダクト２７をそれぞれ連結させる。ちなみに、この連結すべきグリッドプレート３は、いかなる配列で構成されていてもよい。

これらグリッドプレート３を連結することにより、図３(b)に示すようにリブ２２,２３により囲まれる凹部２９が形成されることになる。この凹部２９には、図２に示すようにコンクリート３５を現場にで打設するようにしてもよい。このコンクリート３５を打設する前には、免震装置４からのボルト１１をナット３６により螺着させておくことにより、これらを互いに強固に固定することが可能となる。

免震装置４は、例えば、構造物３０を水平方向に往復変位可能な弾性支持手段と、構造物３０の水平方向の運動を減衰させるためのエネルギー吸収手段により構成されてなり、地震による構造物の振動を軽減させる。この免震装置４は、ボールやローラを使用した転がり支承、滑り体を使用した滑り支承、ゴムを利用した弾性支承等で構成されていてもよい。

また、このグリッドプレート３を連結することにより、図１に示すようにダクト２５,２６並びにダクト２７が縦横方向に亘り延長されることになる。この延長されたダクト２５,２６中に現場にてピアノ線４１を挿通し、また、ダクト２７中に現場にてＰＣ鋼材４２を挿通する。これら挿通されたピアノ線４１並びにＰＣ鋼材４２は、グリッドプレート３により構成されるコンクリート底板２に対してプレストレスを導入すべく設けられたものであり、機械的強度を向上させるべく、高炭素鋼を冷間加工することにより、或いは焼入れや焼戻し等の熱処理を施すことにより作製される。このピアノ線４１並びにＰＣ鋼材４２は、ダクト２５〜２７内に挿通されて軸方向に延長して設けられる結果、その両端がコンクリート底板２外に突出される。この突出されたピアノ線４１並びにＰＣ鋼材４２の両端は、図示しないジャッキに取付けられて緊張されることにより、人工地盤構造１全体にプレストレスが導入されることになる。

ピアノ線４１並びにＰＣ鋼材４２と、ダクト２５〜２７との間に形成される間隙には、グラウト材を充填するようにしてもよい。このグラウト材は、ＰＣ鋼材４２等の耐腐食性の向上およびＰＣ鋼材４２等とグリッドプレート２との一体性を確保する見地から充填されるものであり、セメントや水、混和材等を混合することにより生成される。グラウト材は、グラウトポンプ等によりダクト２５〜２７内に充填されるが、ダクト２５〜２７とグラウト材との間で形成される空隙を残すことなく、グラウト厚が等しくなるように充填するのが望ましい。

また、このピアノ線４１並びにＰＣ鋼材４２は、ペースト状の付着防止皮膜を塗布し、或いは他の接着剤を塗布する等の手段で、ダクト２５〜２７との間でアンボンド構造とされていてもよい。

このような構成からなる人工地盤構造１では、仮に地震等の大きな振動が構造物３０に負荷された場合においても、その荷重は、コンクリート底板２により分散されることになる。コンクリート底板２は、上述の如く、グリッドプレート３を組み合わせて配列させることにより構成される。このため、構造物３０からの荷重は、この配列されたグリッドプレート３を介してコンクリート底板２上において均一に分散されることになる。このグリッドプレート３の分散能力は、グリッドプレート３を構成するリブ２２，２３の断面積やピアノ線４１並びにＰＣ鋼材４２の太さに依存する。これらのグリッドプレート３の分散能力を把握した上で、構造物３０からの荷重がより均一に分散されるグリッドプレート３の配列方法を選択し、これを上述の方法に基づいて施工していくことになる。

図４は、配列されたグリッドプレート３からなるコンクリート底板２の下部における免震装置４の配置例を示している。免震装置４の配設位置は、構造物３０における柱の立設位置に関わりなく、ランダムに分散されている。そして、構造物３０からの荷重は、コンクリート底板２上において分散されている。この荷重が分散された状態にあるコンクリート底板２の下部において免震装置４を図４の示すようにランダムに配置した場合であっても、各免震装置４に対して負荷される荷重は、格差が少ないため、ほぼ同一の免震能力を持つ免震装置４を全ての箇所に配設すればよいことになる。このため、構造物３０全体の免震能力を効果的に向上させることが可能となる。換言すれば、免震装置４に対して負荷される振動は、予めコンクリート底板２を介して分散された状態とされているため、この分散された荷重に基づく振動のみを減衰可能な免震能力をこの免震装置４に実装すればよいことになる。このため、この免震装置４の免震能力を、一律に小さくすることも可能となる。

また従来においては、この免震装置４を、構造物３の柱の直下に配設することが一般的であったが、本発明では、構造物３０からの荷重をコンクリート底板２により分散することが可能であるため、柱の立設位置や基礎梁の配置や、柱に負荷する軸力に支配されることなく、かかるコンクリート底板２において荷重が分散された任意の箇所に配設することも可能となる。

また本発明では、グリッドプレート３を、構造物３０の形状や大きさ、その他立地条件に応じていかなる配置で構成するようにしてもよい。このため、いかなる構造物３０の形状や立地条件等に支配されることなく、仮に不整形の敷地であってもこれにコンクリート底板２の形状を合わせることで対処することができるため、免震能力をさらに向上させることが可能となる。免震能力をより向上させることができれば、大地震時において構造物３０の損傷をより軽減させることができ、居住者の安全性を向上させることが可能となる。

さらに、このグリッドプレート３は、工場等において予め大量に製作しておき、工事の都度、これらを組み合わせて任意の形状からなるコンクリート底板２を作り上げることができる。このため、施工全体の効率を大幅に向上させることが可能となり、また施工の汎用性をも高めることが可能となる。特にこのグリッドプレート３は、その最小単位が約１ｍ四方と小型で構成することが可能となるため、小さなトラックであっても、現場まで簡単に運び込むことができ、しかも小規模の揚重機によって敷設することが可能となる。

このように、本発明を適用した人工地盤構造１では、構造物３０の柱位置やその軸力の大きさに制限されることなく、免震装置４の位置と性能を決定することができる。また、この免震装置４の性能は、コンクリート底板２を介して分散された振動（変位量）や荷重に基づいて決定することができるため、全ての免震装置４につきその免震性能を一律に小さくすることが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、図５(a),(b)に示すように、グリッドプレート３を工場内において予め組み合わせておき、これを一つのユニットとして現場まで搬送するようにしてもよい。図５(a)は、グリッドプレート３を一方向に４個並べてこれを１ユニットとして構成した例であり、図５(b)は、グリッドプレート３を２×４個並べてこれを１ユニットとして構成した例である。

また、上述した実施の形態においては、リブ２２には、ピアノ線４１を挿通させ、リブ２３には、ＰＣ鋼材４２を挿通させる場合を例に挙げて説明をしたが、かかる場合に限定されるものではなく、リブ２２,２３の双方にピアノ線４１を挿通させるようにしてもよいし、或いはＰＣ鋼材４２を挿通させるようにしてもよいことは勿論である。

本発明を適用した人工地盤構造の斜視図を示す図である。 本発明を適用した人工地盤構造の断面図を示す図である。 グリッドプレートの詳細な構成につき説明するための図である。 配列されたグリッドプレートからなるコンクリート底板の下部における免震装置４の配置例を示す図である。 グリッドプレートを工場内において予め組み合わせておき、これを一つのユニットとする例につき説明するための図である。

符号の説明

１ 人工地盤構造
２ コンクリート底板
３ グリッドプレート
４ 免震装置
５ プレキャスト基礎版
６ セルフレベリング
７ 均しコンクリート
８ 敷き砂利
９ 床面
１０ 溝部
１１ ボルト
１２ ナット
２１ 平板
２２,２３ リブ
２５,２６,２７ ダクト
４１ ピアノ線
４２ ＰＣ鋼材

Claims (4)

1. 構造物を免震支持手段で支持するための人工地盤構造において、
   鋼材を挿通可能なダクトが予め形成されてなるリブを平板上において縦横方向に略十字状に凸設させた複数のグリッドプレートを備え、
   互いに隣接するグリッドプレートのリブ端面を当接させることにより上記ダクトを縦横方向に連結させた、上記構造物構築用のコンクリート底板が形成され、
   上記連結されたダクト内に挿入された鋼材によるプレストレスが導入され、
   上記コンクリート底板の下部において、上記グリッドプレートの配列に応じた箇所に免震支持手段が配設されてなること
   を特徴とする人工地盤構造。
2. 上記免震支持手段は、上記配列されたグリッドプレートにより荷重が分散される箇所に配設されてなること
   を特徴とする請求項１記載の人工地盤構造。
3. 構造物を免震支持手段で支持するための人工地盤構造の構築方法において、
   鋼材を挿通可能なダクトが予め形成されてなるリブを平板上において縦横方向に略十字状に凸設させた複数のグリッドプレートを互いに隣接させ、
   上記隣接させたグリッドプレートのリブ端面を当接させることにより上記ダクトを縦横方向に連結させた、上記構造物構築用のコンクリート底板を形成し、
   上記連結させたダクト内に鋼材を挿入してプレストレスを導入し、
   上記コンクリート底板の下部において、上記グリッドプレートの配列に応じた箇所に免震支持装置を配設すること
   を特徴とする人工地盤構造の構築方法。
4. 上記配列されたグリッドプレートにより荷重が分散される箇所に上記免震支持装置を配設すること
   を特徴とする請求項３記載の人工地盤構造の構築方法。

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