JP2007113377A - 建物の免震工法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コスト及び簡単に施工によって横方向及び上下の揺れを緩衝することができ、地震に対して極めて弱い構造である木造家屋や土台がコンクリートの家屋の耐震性を向上させることができる建物の免震装置を提供する。
【解決手段】 建物のコンクリート基礎１と土台４の間に形成した隙間９の間で立柱７の下部位置に、鋼球を備え、基礎１に対して移動可能となる滑りスリッパ８を挿入し、前記基礎１に土台４を貫通するよう固定したアンカー２の周囲で基礎１の上部位置に、上端が大径の逆円錐形となる発泡スチロール等のコンクリート型材３を埋設し、このコンクリート型材３の下部でアンカー２が容易に長く穏やかに曲がるようにし、前記アンカー２の上端側に土台４を押し下げるスプリング１６を縮設する。
【選択図】図１

Description

この発明は、建物の基礎と土台の間に設けた隙間に滑りスリッパを介在させると共に、基礎凹部を通って出たアンカーの曲がりを利用して基礎と土台を相対的な移動が可能となるよう結合することにより、地震発生時の前後と横方向及び上下の揺れを緩衝して建物に伝わらないよう逃がすことができるようにした免震工法と装置に関する。

一般的に木造家屋やプレハブ住宅は、地中に構築したコンクリートの基礎上に土台を直接に固定設置して配置し、土台の上に柱を主体とする軸組構造を組み立て、柱間の中間や上端間に梁を設けて周囲に壁部を構築すると共に、柱間の上端に屋根組みを設けて建物本体とした構造になっている。

このような従来家屋に対して、地震発生時の地盤の揺れは、基礎と土台が一体となって建物本体に伝わり、建物本体は地震による横揺れや上下の揺れを受けると、それぞれの木組みの部分に家具等の重量が加わり、異なる固有慣性でバラバラに揺れ、柱と梁等の結合部が上下左右に抜けたり損傷し、加えて、筋交いの不備や建物に散在している偏荷重等により柱に折れが生じ、また、縦ゆれにより柱が土台から抜けるなど建物の下部が脚払いを食らい、特に、木組みにホゾのある一階と二階の接合部の柱は強度的に弱く、損傷して折れやすく、この部分からの建物全体の座屈や損傷にいたることになることは、先の阪神大震災による木造家屋の倒壊例からも明らかである。

しかし、建物の免震装置は、大型構造物や高層マンション用として近年開発がなされているが、地震に対して極めて弱い構造である木造家屋は、基礎と土台が一体に結ばれ、地震の揺れは建物上体が直接受け、半倒壊に至るのが現状であり、一般木造家屋やプレハブ住宅に対して採用できる低コストで効果のある免震装置は皆無に等しい。

そこで、この発明の課題は、木造新築家屋の、基礎と土台を分離してその間に、上部荷重のある立柱下部の土台の底に、縦横左右の全方向に転がりのよい装置を挿入し、一方、基礎の凹部をアンカーの曲がり基点として、土台上部のアンカースプリングにて基礎と土台との揺れのギャップをアンカーの大きな曲がりと共に、家屋の前後左右の横方向及び上下の揺れを緩衝することができ、地震に対して極めて弱い構造である木造家屋やプレハブ住宅の耐震性を向上させることができる建物の免震工法と装置を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、請求項１の発明は、木造建築の新築時において、基礎をコンクリートで打設するとき、埋設するアンカーの途中に成形型となる発泡スチロールの逆円錐形のような型枠になるが線圧縮に弱いコンクリート型材を取付けておき、コンクリート型材の大径上端が上面に露出するようコンクリートを打設して、コンクリート型材の下部の凹部を基点にアンカーの長くて大きい曲がりを許容する基礎を構築し、前記基礎の上に建物を土台と共に一体化して木組し、この建物の土台と基礎の間に鋼球を備えた全方向への滑りスリッパを挿入し、前記土台に基礎の上面から突出するアンカーを貫通させ、このアンカーの上端と土台の上面の間に土台を押し下げる振動吸収用のスプリングを縮設する構成を採用したものである。

請求項２の発明は、建物の基礎と土台の間に形成した隙間の間で立柱の下部位置に、鋼球を備えた滑りスリッパを挿入し、一方、前記基礎に土台を貫通するよう固定したアンカーの途中で基礎の上部位置に、発泡スチロールなどの逆円錐形コンクリート型材を取付け、これをコンクリート基礎に埋設することで、コンクリート型材の下部凹部の深孔の位置でアンカーの曲がりを許容するようにし、前記基礎と土台の間で上部荷重のある立柱の部分に滑りスリッパを挿入し、前記アンカーの上端側に土台を押し下げるスプリングを縮設した構成を採用したものである。

請求項３の発明は、上記土台にアンカーが貫通するよう設けた縦孔内において、アンカーが地震の揺れを受けて曲がれるよう円筒ゴムを組み込んだ構成を採用したものであり、これにより、平常時基礎と土台の中心が得られることになる。

請求項４の発明は、上記アンカーが、靭性のあるスプリング鋼を用いて形成されている構成を採用したものである。

請求項５の発明は、上記滑りスリッパが、土台の下面に重ねて配置する滑りプレートの下部に、この滑りプレートで全方向に回転可能に保持されて基礎上に載る複数の鋼球を設けて形成されている構成を採用したものである。

この発明によると、地震の発生による横揺れに対して、全方向の滑りスリッパと同じく全方向のアンカーの大きな曲がりとにより、基礎と土台の相対的で少ない移動の許容により、静止慣性のある建物本体の土台に対して基礎の移動があっても、地震の横揺れが土台に伝わるのを確実に逃がすことができ、また、地震の発生による縦揺れに対しては、アンカーの上端に設けたスプリングの収縮で緩慢にして吸収するので、スリッパとアンカー及びスプリングの三者の機能によって、地震の横揺れと縦揺れの両方を確実に、建物の軸組みを傷めることなく緩衝する事ができる。

また、建物の基礎と土台の間に鋼球を備えた滑りスリッパを挿入し、前記基礎に土台を貫通するよう固定したアンカーの周囲で基礎の上部位置に設けた深孔をアンカーの曲がりを許容する逆円錐形の発泡スチロールなどのコンクリート型材で埋め、前記アンカーの上端側に土台を押し下げるスプリングを縮設するだけで、アンカーの大きな曲がりで縦と横の揺れを緩衝し、縦揺れの突き上げや横揺れ時のアンカーの曲がりで緩やかにすることができる。

また、構造が簡単で特別な工法を要せず施工が容易であるだけでなく、基礎と土台の間に２０ｍｍ程度の隙間を確保する程度でよいので、低重心の免震構造となり、建物本体の安定状態を維持することができ、その隙間は床下の通風スリットとなり、床下の乾燥と防虫効果が得られる。

更に、建物の基礎と土台の間に形成した隙間の間で立柱の下部位置に鋼球を備えた滑りスリッパを挿入することにより、建物本体の鉛直荷重を分担して有効に支持することができ、建物軸組の強度を低下させることがないと共に、滑りスリッパは安価である。

以下、この発明の実施の形態を図示例に基づいて説明する。

図１乃至図３は、この発明の免震装置を示し、木造建築の新築時において、基礎１をコンクリートで打設するとき、基礎１の長さ方向へ所定の間隔でアンカー２を埋設すると共に、各アンカー２の途中で基礎１の上部に該当する位置に、上端が大径の逆円錐形となる発泡スチロール等のコンクリート型材３を取付けておき、コンクリート型材３の大径上端が基礎１の上面に露出するようにコンクリートを打設して基礎１を構築し、前記コンクリート型材３がその外径で基礎１に深孔を形成し、このコンクリート型材３の下部がアンカー２の曲がりを許容する曲がり基点となり、アンカー２は前記曲がり基点から上が基点を支点にして前後左右の全方向へ曲がることができるようにしている。

上記アンカー２は、曲がりに対して強度が保てるよう靭性のある普通鋼又はスプリング鋼を用いて形成され、上端部に雄ねじが加工されていると共に、アンカー２は後述する土台４の上部と基礎１の上面より下に位置するコンクリート型材３の凹部の下端の間で大きな曲がりとなり、過度な折れ曲がりや折損の発生を防ぐことになる。

上記基礎１上に配置する木製の土台４は、各アンカー２と対応する位置に、アンカー２が貫通する縦孔５が設けられ、この縦孔５内にアンカー２が貫通する円筒ゴム６が組み込まれている。

上記基礎１と土台４の上下間で立柱７の下部位置に、複数の鋼球を備えた滑りスリッパ８を挿入し、基礎１と土台４の上下間に滑りスリッパ８の厚みに等しい隙間９を形成し、また、必ずしも必要でないが、各アンカー２の部分にも中央にアンカーの通る孔がある滑りスリッパ８を挿入し、基礎１と土台５の隙間９を一定に保つようにしている。

上記した鋼球を備えた滑りスリッパ８には、下部に鋼球１０より少し大径の下面で開放する複数の平底孔１１を設け、この各平底孔１１に遊嵌した鋼球１０を滑りスリッパ８の下面から突出させ、滑りスリッパ８の下面に重ねた抜止板１２で、縦揺れのとき土台４が基礎１から上がっても鋼球１０を抜止状とし、基礎１上に全方向への移動が可能となるよう配置される。

滑りスリッパ８は、基礎１と土台４の隙間９に一致する厚みに形成され、アンカー用の滑りスリッパ８には中央にアンカー２の貫通する孔１３が設けられている。

この鋼球１０を備えた滑りスリッパ８は、ねじ２１にて土台に定着され、或いは側縁に設けたフランジを釘やねじなどで土台４に固定する。

なお、基礎１の上面には、防錆鋼板のような滑りプレート１４を敷設し、鋼球１０を備えた滑りスリッパ８の基礎１に対する移動性を向上させるようにし、かつ、鋼球を介してその上部荷重の応力を分散し、基礎の傷みを防ぐようにしている。

上記土台４を貫通したアンカー２の土台４上に突出する上端部には、雄ねじに螺合したナット１５と土台４の上面との間にスプリング１６が縮設され、アンカー２を反力として土台４を押し下げることにより、上下方向の揺れをこのスプリング１６で緩衝すると共に、アンカー２の曲がり発生を許容するようになっている。

上記土台４のアンカー用縦孔５を設けた部分の両側面には、補強プレート１７を固定すると共に、図３のように、土台４のコーナ部分の外側にコーナ補強プレート１８を固定し、基礎１のコーナ外側に補強プレート１８と適宜間隔で対面するよう固定金具１９を固定し、この固定金具１９とコーナ補強プレート１８の間に元位置復帰用のスプリング２０を縮設し、また、図示省略したが、補強プレート１８と固定金具１９を揺れ止めねじで結合することにより、台風等の強風時における建物本体の揺れ発生を防止するようになっている。

この発明の免震装置は上記のような構成であり、通常時は図１の右側と図２の破線で示したように、基礎１に埋設したアンカー２は直立し、土台４において垂直荷重がかかる立柱７の下部等の位置を、基礎１の上に配置した滑りスリッパ８で支持し、各アンカー２の部分でも同様に基礎１の上に配置した滑りスリッパ８が土台４を支持し、基礎１上に土台４が所定の隙間９を形成した状態で配置されている。

この状態で地震が発生し、基礎１が横揺れした場合、静止慣性のある建物本体の土台４は定位置に残ろうとし、鋼球１０を備えた滑りスリッパ８の作用により、基礎１のみが移動して土台４に横揺れが多く伝わるのを緩やかに防ぐことになる。

また、地震の揺れは衝撃的であるだけに、滑りスリッパの大径の孔と平底孔にある鋼球の負荷は上下と側部の３点でささえられているので、上下にはねて空回りをなすので、土台への揺幅は小さくなり、一段と緩衝される。

また、基礎１と土台４を結合するアンカー２は、図１の左側と図２の実線に示したように、基礎１の移動によって発泡スチロール等のコンクリート型材３の下部を基点にして発泡スチロール等のコンクリート型材３を圧縮しながら曲がり、土台４から上の建物の横揺れ発生を緩やかに往復制振するダンパーとなる。

上記鋼球１０を備えた滑りスリッパ８は、基礎１に対して全方向への移動が可能であり、また、アンカー２は全方向へ曲がることができるので、地震の横揺れに対して建物本体の免震が全方向に対して得られることになり、横揺れが収まると、元位置復帰用のスプリング２０の作用により土台５は元の位置に戻り、アンカー２は直立姿勢に復帰する。

また、地震発生時の縦揺れに対して、基礎１と土台４は一体に上下動することになるが、土台４はアンカー２のスプリング１６によって押し下げられているので、土台４の上下の揺れをスプリング１６で吸収することができ、これにより、上下の振動が建物本体に伝わるのを緩衝することができる。

上記のように、地震発生時の横揺れ及び上下の揺れを効果的に緩衝する免震効果によって、地震による建物本体の倒壊発生を防ぐことができる。

木造建物に限らず型鋼を軸としたプレハブ等の住宅においても、土台の型鋼と基礎との間にも使用することができ、地震の揺れに対し免震により家具などの倒れ防止ができる。

（ａ）はこの発明に係る免震装置の実施の形態を示す要部の斜視図、（ｂ）は鋼球を備えた滑りスリッパの拡大した縦断面図 アンカーと土台の関係を示す拡大した縦断面図 （ａ）は基礎と土台のコーナ部分における元位置復帰のための構造を示す一部切り欠き斜視図、（ｂ）は同平面図

符号の説明

１ 基礎
２ アンカー
３ コンクリート型材
４ 土台
５ 縦孔
６ 円筒ゴム
７ 立柱
８ 滑りスリッパ
９ 隙間
１０ 鋼球
１１ 平底孔
１２ 抜止板
１３ 孔
１４ 滑りプレート
１５ ナット
１６ スプリング
１７ 補強プレート
１８ コーナ補強プレート
１９ 固定金具
２０ スプリング

Claims (5)

1. 木造建築の新築時において、基礎をコンクリートで打設するとき、埋設するアンカーの途中に逆円錐形の発泡スチロールのようなコンクリートの型になるが線圧縮に弱いコンクリート型材を取付けておき、コンクリート型材の大径上端が上面に露出するようコンクリートを打設して、コンクリート型材の下部を基点としてアンカーの前後左右の曲がりを許容する基礎を構築し、前記基礎の上に建物を土台と共に一体化して木組し、この建物の土台と基礎の間に鋼球を備えた滑りスリッパを挿入し、前記土台に基礎の上面に突出するアンカーを貫通させ、このアンカーの上端と土台の上面の間に土台を押し下げる振動吸収用のスプリングを縮設する建物の免震工法。
2. 建物の基礎と土台の間に形成した隙間の間で立柱の下部位置に、鋼球を備えた滑りスリッパを挿入し、前記基礎に土台を貫通するよう固定したアンカーの途中で基礎の上部位置に上端が大径の逆円錐形となった発泡スチロールのような型材を付けて打設し、この逆円錐形の下部位置のコンクリート基礎の深い凹部でアンカーの長くて大きなアールの曲がりを許容するコンクリート型材を埋設し、前記基礎と土台の間でアンカーの部分や立柱の下部に滑りスリッパを挿入し、前記アンカーの上端側に土台を押し下げるスプリングを縮設した建物の免震装置。
3. 上記土台にアンカーが貫通するよう設けた縦孔内において、アンカーが地震の揺れを受けて土台内にても曲がれるよう円筒ゴムを組み込んだ請求項２に記載の建物の免震装置。
4. 上記アンカーが、靭性のあるスプリング鋼を用いて形成されている請求項２又は３に記載の建物の免震装置。
5. 上記滑りスリッパが、土台の下面に重ねて配置する滑りプレートの下部に、この滑りプレートで回転可能に保持されて基礎上に載る複数の鋼球を設けて形成されている請求項２又は３に記載の建物の免震装置。

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