JP2007009658A

JP2007009658A - 免震改修工法

Info

Publication number: JP2007009658A
Application number: JP2005195595A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Furuhashi; 剛古橋; Kenji Saiki; 健司齊木; Tamotsu Namita; 保波多; Hisaya Tanaka; 久也田中; Katsuhiro Azuma; 勝広東; Kenji Saito; 賢二斉藤
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】免震装置の設置と曳家について工程を伸張することなく低コストで且つ安全に実行可能な免震改修工法を提供する。
【解決手段】建築構造物の基礎部と地盤との間に建築構造物の所定の移動方向と逆方向に予め所定の値だけ変位させた状態の免震手段を挿入し、免震手段と建築構造物の基礎部とを固定するとともに地盤と免震手段とを固定し、その後に建築構造物とその基礎部と免震手段を所定の値だけ移動させて前記免震手段の変位を所定の値から零とすることで、前記建築構造物を所定の移動方向へ移動させる曳家と、建築構造物への免震手段の挿入とを同時に行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築構造物の曳家と免震手段の設置に関する工法であって、工程が少ない免震改修工法に関する。

既存建築物の耐震改修工法の一つとして免震構造を採用した工法が存在する。

例えば、特許文献１では、基礎に杭を有しない建築構造物であっても、地中の支持梁と新たに挿入する耐圧板との間に免震装置を挿入することで免震化を可能にする工法が提案されている。

免震構造は、建築物の固有振動を長周期化することで激しい地震動からの影響を建築物が免れるものであるが、一方で大地震時に３００〜１０００ｍｍの大きな変形を生じる。このため、図１０に示す建築物１０２を免震構造とするためには、隣接する道路や他者の敷地１０４、さらには自己の敷地内であっても構造物１０６が隣接する場合には、其々に対して前記の変形を上回る距離の確保が必要である。つまり、図１０における現状の道路との間隔ａと、構造物との間隔ｂに対してそれぞれ変形量を上回るＡおよびＢだけの距離の確保が必要である。

この場合、隣接物との距離を確保する位置との反対側にも隣接物が有る場合は、両側に変形量の見込みが必要となり、その見込み距離が確保できない場合は免震構造への耐震改修は困難となる。

反対に、建築物の周囲の一方にのみ隣接物が存在して他方は自己の敷地内であって、十分な距離が確保できる場合は、図１０（ｂ）に示すように曳家工法を適用することができる。この場合、建築物１０２を隣接地１０４から距離Ａだけ移動させ、構造物１０６から距離Ｂだけ移動させることで変位量を超える距離の確保が可能となり、建築物１０２に対して免震構造による耐震改修が可能となる。

例えば図１１に示す建築構造物１０２を従来の曳家工法で移動させる方法は既に実施されており、具体的には図１２、１３、１４にその工法について示す。

図１２（ａ）に示すように地盤上に上柱部１６ａ，１６ｂともに立設される既存の上部基礎１８ａ、１８ｂの周囲を掘削し、上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂとの間であって、下部から上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂの中間であってその下部また掘削する。この掘削した上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂの中間の下部にサンドル２６を配置して、さらにサンドル２６の上に両上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂの端部を仮受けする仮受梁２２を配置してオイルジャッキ２４で支持する。この仮受けは第１回目の仮受けとなる。

次に図１２（ｂ）に示すように、仮受梁２２とオイルジャッキ２４とサンドル２６で上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂを支持した状態で、両上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂの直下の地盤もまた掘削する。次いで、両上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂの直下の地盤上に一次耐圧板１１６を配置し、その上にコロ用レールを配置して前記コロ用レール上にコロ棒１１４を複数個配置する。そのコロ棒１１４上に移動装置１１２を配置して上部基礎１８ａ、１８ｂを支持する。

続いて図１３（ａ）でサンドル２６とオイルジャッキ２４とを撤去して、一次耐圧板１１６の間の空間に二次耐圧板１２０を配置する。この状態で建築物１０２をオイルジャッキでコロ棒１１４を回転させて所定の位置まで移動させる。

さらに、図１３（ｂ）では、建築物の移動後に移動装置１１２同士の間に仮受梁２２とオイルジャッキ２４を配置して第２回目の仮受けを行なう。また、この際に移動装置１１２およびコロ棒１１４とコロ用レールを撤去し、本来配置すべき免震装置、具体的には積層ゴム体１２４を設置して免震構造化させる。

最後に、図１４に示すように仮受けしていた仮受梁２２とオイルジャッキ２４を撤去し、外周の土留め壁のコンクリートを打設して、さらに床１２６を復旧させて、耐震改修が完了する。

以上のフローを図７（ａ）に示せば、第一の工程は、フーチングレベルおよび基礎梁下の掘削工程である（Ａ２）。

続いて第二の工程は、基礎梁下仮受け治具を設置することとなる。この仮受けは第一回の仮受けに相当するものである（Ａ４）。

第三の工程は、フーチング直下の掘削を行なうと共に一次耐圧板が打設されるものである（Ａ６）。

第四の工程は移動装置を配置するものである（Ａ８）。

続いて、第五の工程は２次耐圧板の打設である（Ａ１０）。

第六の工程は、建屋の移動を行なう（Ａ１２）。

第七の工程は、再び基礎梁下仮受け治具を設置することとなる。この仮受けは第二回の仮受けに相当するものである（Ａ１４）。

第八の工程は、移動装置を撤去することである（Ａ１６）。

第九の工程は、新たに免震装置を設置することである（Ａ１８）。

最後の工程が、仮受け治具を撤去することである（Ａ２０）。

工程として１０工程が行なわれており、建設時にのみ使用する装置が複数必要となり、また工程も多いことから建設時間とコストが必要となる。

特開２０００−１７９１６１号公報

しかしながら、図１２〜１４に示すとおりコロを利用した曳家工法を採用すると、幾つかの課題が生じていた。

第一に建築物の移動には必要なものの曳家後には不要となる仮受梁２２とコロ棒１１４とコロ用レールと移動装置１１２とを利用する必要があるため、工程の伸張とコストアップが生じていた。

第二に仮受梁２２の挿入が２回発生するためになおさら工程の伸張とコストアップが生じていた。これは、コロ棒１１４とコロ用レールと移動装置１１２とを配置するのに一度仮受梁２２を配置し、さらに曳家後に同一の場所に免震装置である積層ゴム体１２４を配置するため再び仮受梁２２を配置する必要が生じるからである。

第三に仮受梁２２の配置は、危険を伴うため安全上のリスク増大の原因ともなっている。

また、特許文献１においても耐震改修対象の建設物の隣接物との距離については検討されていないため、このような課題の改善方法についてはなんら開示されていない。

そこで、本発明では免震装置の設置と曳家について工程を伸張することなく低コストで且つ安全に実行可能な免震改修工法を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために本発明に係る免震改修工法は、建築構造物の基礎部と地盤との間に建築構造物の所定の移動方向と逆方向に予め所定の値だけ変位させた状態の免震手段を挿入し、免震手段と建築構造物の基礎部とを固定するとともに地盤と免震手段とを固定し、その後に建築構造物とその基礎部と免震手段を所定の値だけ移動させて前記免震手段の変位を所定の値から零とすることで、前記建築構造物を所定の移動方向へ移動させる曳家と、建築構造物への免震手段の挿入とを同時に行なう。

また、免震手段は、転がり支承から構成されることを特徴とする。

一方、転がり支承は、基礎に対し固定された少なくとも１つの第１の転動レールと、構造物に対し固定され前記第１の転動レールとは異なる方向に延在する少なくとも１つの第２の転動レールと、前記第１および第２の転動レールに摺動可能に連結した転動部材とからなり、前記転動部材は、前記第１の転動レールに摺動可能に連結した第１のブロック体と、前記第２の転動レールに摺動可能に連結した第２のブロック体と、前記第１および第２のブロック体間に介装された絶縁手段としての緩衝体とからなることを特徴とする。また、転がり支承は、第１の転動レール並びに第２の転動レールを曳家の移動距離に応じた長さに設定されることを特徴とする。

さらに、転がり支承は、二枚のプレートの間に第三のプレートを挿入し前記第三のプレートに複数の穴部を開口して各穴部には球状の転動体が摺動可能に挿入されて前記各転動体が各穴部に規制されて相対的な位置を維持しながら前記二枚のプレートを支承する。また、転がり支承は、各プレートの相対する２辺の長さを曳家の移動距離に応じた長さに設定されることを特徴とする。

一方、免震手段は、滑り支承から構成されてもよい。この場合、滑り支承は、二枚のプレートの間に環状のストッパが配置されてその中央に金属板とゴムとが積層された可動子と、可動子上に摺動材が配置される。

本発明を実施することで、曳家と免震化を同時に行なうことができ、仮受けが不要となり、工程にして４工程が不要となるために、コストの低減と、製造時間の短縮と、免震性能の向上を図るといった著しい効果が得られる。

また、免震装置として転がり支承を用いることで転がり摩擦係数の低い非常に小さい荷重で動かすことが可能となる。

転動レールを用いた転がり支承を用いることで取付け精度が高く捩れ現象の発生に関わらず、振動遮断と免震効果を十分に達成できる。

また、転動レールの長さを変位に対応させることで、変位の大きさに拠ることなく設置が可能となる。

さらに、鋼球を利用した転がり支承を用いることで０．００１〜０．０１の範囲内の摩擦係数を持ち、上部構造体と地盤との間に極めて高い絶縁性能を持ち、免震層の水平剛性を極端に低下させ、復元力を与えた場合の原位置復帰能力を保有しながら、５秒を超える長周期を可能にする。

また、鋼球を利用した転がり支承のプレートの長さで変位を調整することで変位の大きさに拠ることなく設置が可能となる。

一方、免震装置として滑り支承を用いることによって低コストで免震構造化を図ることができる。特に積層ゴム体を使用することで復元力を含めた免震化が図れる。

以下、本発明に係る免震改修工法の実施の形態の一例を、図１乃至図８を参照して説明する。

図１では、本発明に係る免震改修工法の概念図を示し、基礎構造体４上に所定の位置からｌだけ移動した状態の免震装置８、１０の上に上部構造体６が配置され、その後に図１の下部に示すように上部構造体６を移動させる概念図を示している。

図２、図３を用いてさらに詳細に本発明に係る免震改修工法の施工手順を示す。図２および図３では、免震装置として転がり支承を適用した場合について説明する。

図２（ａ）は、地盤上に上柱部１６ａ，１６ｂとともに立設される既存の上部基礎１８ａ、１８ｂの周囲を掘削し、上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂとの間であって、その下部を掘削する。この掘削した上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂの中間の下部にサンドル２６を配置して、さらにサンドル２６の上に両上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂの端部を仮受けする仮受梁２２を配置してオイルジャッキ２４で支持する。

次に図２（ｂ）は、仮受梁２２とオイルジャッキ２４とサンドル２６で上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂを支持した状態で、両上部基礎１８ａと上部基礎１８ｂの直下の地盤もまた掘削する。次いで、上部基礎１８ａ直下に転がり支承が配置される。すなわち、上部基礎１８ａ直下の地盤上に下部耐圧板３４ａを配置し、下部耐圧板３４ａ上に下部転動レール３６ａを搭載し、下部転動レール３６ａ上に下部ブロック体３８ａが搭載されて、下部ブロック体３８ａの上層に緩衝体３９ａを介して上部ブロック体４０ａが搭載される。この上部ブロック体４０ａはさらに上部転動レール４２ａと結合し、さらに上部転動レール４２ａは上部耐圧板４６ａに固着され、さらに上部耐圧板４６ａは上部基礎１８ａに固定される。

同様に上部基礎１８ｂの直下にも転がり支承が配置されて建築物を支持する。ここで、図２（ｂ）に示すように転がり支承は下部ブロック体３８ａが下部転動レール３６ａに対して一方向に偏る様に配置される。この偏りの値は、予め建築物を移動させる移動量に相当するように配置される。また、その位置は、移動方向とは反対側となるように設定される。この移動量の設定は、上部基礎１８ａ、上部基礎１８ｂを含む総ての上部基礎の直下に設けられる転がり支承において設定される。

続いて図３（ａ）に示されるように仮受梁２２とオイルジャッキ２４とサンドル２６は撤去される。このとき、下部ブロック体３８ａはαａに位置する。

さらに、図３（ｂ）に示される建築物１０２をオイルジャッキで押圧して、転がり支承の偏りが零となるように移動させて転がり支承における下部ブロック体３８ａが下部転動レール３６ａの中央である位置βａとなるよう配置される。その後に外周の土留め壁のコンクリートを打設して、さらに床１２を復旧させて、耐震改修が完了する。

以上、本発明の工法に従えば、仮受梁２２とオイルジャッキ２４とサンドル２６の配置は一回で済み、また同時に免震装置の導入も同時に完了することができる。このため、工期を短縮することができ、必要部材も最小限とすることができるため大幅なコストダウンを図ることができる。なお、複元力を持たせるために積層ゴム体等の滑り支承を併用することが望ましい。

次に、図４乃至図８を用いて本発明に係る免震改修工法を実現する免震装置について詳細に説明する。

図４は、本発明に係る免震改修工法を実現する免震装置である第一の転がり支承は、基礎および構造物に対してそれぞれ固定される転動レール３６，４２に、それぞれ長手方向溝３５，３７を刻設して球形または円筒形の転動子４１を収納し、さらにそれぞれの転動レール３６，４２をブロック体３８，４０に転動自在に連結して、互いに直交するようブロック体３８，４０を突合せ結合して構成する。そして、緩衝体３９はブロック体３８，４０の間に介装される。

また、第一の転がり支承自体の型態は、図４に示されるそれぞれ単一の基礎および構造物に固定される転動レール３６および４２からなる十字型態に加えて、例えば、図５ａに示すように、２つの基礎に固定される２本の転動レール６０，６２と単一の構造物に固定される１本の転動レール６４とからなるキ字型態や或いは図５ｂに示す通り、それぞれ２つの基礎および構造物に固定される転動レール６６，６８並びに７０，７２とからなる井桁型態等に構成することができる。そして、これらの型態の絶縁直動支持装置は、その支持能力を用途に応じて、例えば、数十Ｋｇの低荷重から数千トンの高荷重に至るまでの広範囲に設計することが可能である。

球形または円筒形の鋼製転動体が地震時には、転動ブロック内を循環運動しながら回転するため、摩擦抵抗が極めて小さく駆動することができる。動摩擦係数は、μ＝０．００３〜０．０１２と頗る小さく、従来の滑りを利用した免震装置の動摩擦係数の１／１０〜１／２０の動特性である。このため、上部構造体と地盤との間の絶縁が極めて高いものとなる。また、球形または円筒形の鋼製転動体は、転動レールの側面に配置することによって逆ラジアル（引っ張り）方向にも抵抗することができる。

また、図６（ａ）に示すように移動量が小さい場合は従来の転動レール長が上下レールとも同一の状態で構成することができるが、一方向への移動量が大きい場合には図６（ｂ）に示すように必要な移動量７４だけ転動レールを延長させる必要が生じる。

上記をまとめるべく本発明に係る免震改修工法のフローを図７（ｂ）に示す。

第一の工程は、フーチングレベルおよび基礎梁下の掘削工程である（Ｂ２）。

続いて第二の工程は、基礎梁下仮受け治具を設置することとなる。この仮受けは第一回の仮受けに相当するものである（Ｂ４）。

第三の工程は、フーチング直下の掘削を行なうと共に一次耐圧板が打設されるものである（Ｂ６）。

第四の工程は移動装置を兼ねる免震装置を配置するものである（Ｂ８）。

このために２次耐圧板の打設は不要となり、第五の工程は、建屋の移動が行なえる（Ｂ１０）。

さらにまた、新たに仮受けは不要であり、移動装置の撤去も新たな免震装置の配設も不要であり、仮受け治具を撤去すればよいこととなる（Ｂ１２）。

すなわち、図７（ａ）と比較して、４つの工程が不要となるものであり、資材並びに時間における高速化とコストの削減による著しい効果を得ることができるものである。

次に本発明に係る免震改修工法を実現する免震装置である第二の転がり支承を図８に示す。第二の転がり支承は、図８（ａ）に示すように複数個の球状の転動体７８を使用した場合の転がり支承を示すが、この場合、各プレート７６は開口７５を有し、その開口７５内に転動体７８が配置され、さらにこの転動体７８の上下に鋼板８０、８２が配置されて、この鋼板８０、８２は互いに任意の方向に移動可能である。この鋼板も移動量が何れの方向にも同程度であれば正方形に構成される。一方向の移動距離が他方と比較して著しく大きい場合は図８（ｂ）に示すように、相対する２辺が他方の２辺より長い長方形に構成される。従来の鋼板８０、８２に対して移動距離に要する長さだけ長く連設される。第２の転がり支承を用いることで、工費の削減を図ることができる。

さらに、本発明に係る免震改修工法を実現する免震装置である滑り支承９４は、下部鋼板９２上に鉛とゴムが交互に積層された積層ゴム９８と、その積層ゴム９８上には滑り板１００が配置され、その周囲円形にはストッパ９６が配置される。さらに、その上に上部鋼板９０が配置される。この鋼板９０と９２は互いに任意の方向に移動可能である。滑り支承９４を用いることで低コストに本発明を実施することが可能である。

本発明に係る免震改修工法により、耐震基準の改正により、基準を満足しなくなった建築物でかつ、免震構造を適用する場合に曳家作業が発生するものに対して、現状の建築物の形状を保持したまま、低価格で工期を伸張させること無く、安全に作業可能な耐震改修が実施可能である。

本発明に係る免震改修工法の概念図である。本発明に係る免震改修工法の施工手順であって（ａ）が第一の工程であり、（ｂ）は第二の工程である。本発明に係る免震改修工法の施工手順であって（ａ）が第三の工程を示し、（ｂ）が第四の工程を示す。本発明に係る免震改修工法を実現する免震装置である第一の転がり支承の構成図を示す。本発明に係る免震改修工法を実現する免震装置である第一の転がり支承のその他の実施例の構成図であり（ａ）が下部転動レールが２本の場合を示し、（ｂ）は上部、下部とも転動レールが２本の場合を示す。本発明に係る免震改修工法を実現する免震装置である第一の転がり支承であって、（ａ）は上部、下部とも転動レールが同一長である場合を示し、（ｂ）は上部転動レールが下部転動レールより長い場合を示す。従来の免震改修工法と本発明の免震改修工法のフローチャートであって、（ａ）は従来の免震改修工法のフローチャートを示し、（ｂ）は本発明の免震改修工法のフローチャートを示す。本発明に係る免震改修工法を実現する免震装置である第二の転がり支承であって、（ａ）は鋼板が正方形である場合を示し、（ｂ）は鋼板が長方形である場合を示す。本発明に係る免震改修工法を実現する免震装置である滑り支承の構成図である。従来の免震変形と敷地の関係図を示し、（ａ）が移動前を示し、（ｂ）が移動後を示す。従来の免震改修工法の概念図を示す。従来の免震改修工法の施工手順であって（ａ）が第一の工程を示し、（ｂ）が第二の工程を示す。従来の免震改修工法の施工手順であって（ａ）が第三の工程を示し、（ｂ）が第四の工程を示す。従来の曳家工法の施工手順であって、第五の工程を示す。

符号の説明

４基礎構造体
８、１０免震装置
６上部構造体
１２地盤
１６ａ，１６ｂ上柱部
１８ａ，１８ｂ上部基礎
２２仮受梁
２４オイルジャッキ
２６サンドル
３４ａ下部耐圧板
３５，３７長手方向溝
３６，４２転動レール
３６ａ下部転動レール
３８，４０ブロック体
３８ａ下部ブロック体
３９緩衝体
３９ａ緩衝体
４０ａ上部ブロック体
４１転動子
４２ａ上部転動レール
４６ａ上部耐圧板
６０，６２転動レール
６４転動レール
６６，６８，７０，７２転動レール
７４移動量
７５開口
７６プレート
７８転動体
８０，８２鋼板
８４，８６延長長さ
９０上部鋼板
９２下部鋼板
９４滑り支承
９６ストッパ
９８積層ゴム
１００滑り板
１０２建築物
１０４敷地
１０６構造物
１１６一次耐圧板
１１４コロ棒
１１２移動装置
１２０二次耐圧板
１２４積層ゴム体
１２６床

Claims

建築構造物の基礎部と地盤との間に建築構造物の所定の移動方向と逆方向に予め所定の値だけ変位させた状態の免震手段を挿入し、免震手段と建築構造物の基礎部とを固定するとともに地盤と免震手段とを固定し、その後に建築構造物とその基礎部と免震手段を所定の値だけ移動させて前記免震手段の変位を所定の値から零とすることで、前記建築構造物を所定の移動方向へ移動させる曳家と、建築構造物への免震手段の挿入とを同時に行なう免震改修工法。
前記免震手段は、転がり支承から構成されることを特徴とする請求項１記載の免震改修工法。
前記転がり支承は、基礎に対し固定された少なくとも１つの第１の転動レールと、
構造物に対し固定され前記第１の転動レールとは異なる方向に延在する少なくとも１つの第２の転動レールと、
前記第１および第２の転動レールに摺動可能に連結した転動部材とからなり、
前記転動部材は、前記第１の転動レールに摺動可能に連結した第１のブロック体と、前記第２の転動レールに摺動可能に連結した第２のブロック体と、前記第１および第２のブロック体間に介装された絶縁手段としての緩衝体とからなることを特徴とする請求項２記載の免震改修工法。
前記転がり支承は、第１の転動レール並びに第２の転動レールを曳家の移動距離に応じた長さに設定されることを特徴とする請求項３記載の免震改修工法。
前記転がり支承は、二枚のプレートの間に第三のプレートを挿入し前記第三のプレートに複数の穴部を開口して各穴部には球状の転動体が摺動可能に挿入されて前記各転動体が各穴部に規制されて相対的な位置を維持しながら前記二枚のプレートを支承する請求項２記載の免震改修工法。
前記転がり支承は、各プレートの相対する２辺の長さを曳家の移動距離に応じ応じた長さに設定されることを特徴とする請求項５記載の免震改修工法。
前記免震手段は、滑り支承から構成されることを特徴とする請求項１記載の免震改修工法。
前記滑り支承は、二枚のプレートの間に環状のストッパが配置されてその中央に金属板とゴムとが積層された可動子と、可動子上に摺動材が配置される請求項７記載の免震改修工法。