JP2008202316A - 免震構造建築物 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、耐震性能を維持しながらも、建築物の階層毎の用途区分に適したスパンが設定出来、効率的、経済的な免震構造建築物、また大きな応力が柱に作用することがなく経済的な免震構造建築物を提供することを目的とする。
【解決手段】 鉄筋コンクリート造の下部構造２と、鉄骨造の上部構造３とからなり、該下部構造２の上端部に梁２ｃを設置し、該梁２ｃの上端面2c1と上部構造３との間に少なくとも上部構造３の荷重支持機能を有する免震装置４を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、中間階に免震装置を備えた免震構造建築物に関する。

従来より、滑り支承、転がり支承、積層ゴム支承等を用いて地震時の地盤の震動を緩和し、建築物に生じる応力や変形を抑えた免震構造を有する建築物においては、基礎構造と地上構造との間に免震ピットを備え、該免震ピットに免震装置を配するのが一般的であった。しかし、免震ピットの築造には多大なコストを要するとともに、施工期間が長期化することが多い。そのため、基礎構造と地上構造との間ではなく地上構造部の中間階に免震装置を設けた、いわゆる中間階免震構造が提案されている（特許文献１〜３）。

これら中間階免震構造の従来技術においては、免震装置を設けた階或いはその階層よりも下部の構造体（以下、「下部構造」という）の柱頭部に免震装置を設置し、該免震装置の上部に上部の構造体（以下、「上部構造」という）の柱を配置したり、或いは所定の階層における柱の中間部に免震装置を介在させたりしていた。換言すれば、下部構造の柱位置と上部構造の柱位置とを平面的に一致させその連結部に免震装置を配置していた。

これにより中間階に免震装置を設置することによって免震ピットが不要となり、免震ピットの築造によるコストの増加と施工期間の長期化を抑制することが出来、免震装置の保守点検も行い易いというメリットもあった。

特開２００４−０６０２８１号公報 特開２００４−１３７６９２号公報 特開２００５−１５５１３１号公報

上記のとおり、従来の中間階免震構造では、上部構造のスパンを下部構造のスパンに合わせることが必須となるが、この条件が下記のように問題となることがある。例えば、最下階を駐車場や店舗として使用して上層階を住居として使用する場合、駐車場や店舗は柱等の断面が大きくなったとしてもスパンを大きく設定したほうが車や商品の陳列棚の収容効率上好ましいのに対し、住居の場合は間仕切りの壁が比較的小さな間隔で配置されるので柱等の断面を小さく設定して壁位置に合わせて構造体を配置するのが経済的である。しかし、従来の中間階免震構造では下層階と上層階とで柱位置を必ず一致させなければならず、夫々の階層の用途に応じてスパンを設定し、収容効率や経済性を向上させることが困難であった。

また、下部構造の柱が柱脚を固定した片持ち状態となり、場合によっては上部構造の柱も柱頭部を固定した片持ち状態となり、柱に大きな曲げモーメントが作用するので、柱の断面を大きくせざるを得ないという問題もあった。

本発明は、上記従来技術の課題を解決し、耐震性能を維持しながらも、建築物の階層毎の用途区分に適したスパンが設定出来効率的、経済的な免震構造建築物、また大きな応力が柱に作用することがなく経済的な免震構造建築物を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る免震構造建築物の第１の構成は、鉄筋コンクリート造の下部構造と鉄骨造の上部構造とからなり、前記下部構造の上端部に梁またはスラブを設置し、該梁またはスラブの上端面と前記上部構造との間に少なくとも該上部構造の荷重支持機能を有する免震装置を設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る免震構造建築物の第２の構成は、前記第１の構成において、前記下部構造は柱の上端面と梁の上端面とが一致したラーメン構造であり、前記上部構造は同一構面において隣接する柱の下端部同士を梁にて連結したことを特徴とする。

また、本発明に係る免震構造建築物の第３の構成は、前記第１、第２の構成において、前記免震装置を支持する梁またはスラブの断面形状を略Ｔ字状に形成したことを特徴とする。

本発明に係る免震構造建築物の第１の構成によれば、下部構造の上端部に梁またはスラブを設け、該梁またはスラブの上端面と上部構造との間に少なくとも上部構造の荷重支持機能を有する免震装置を設け、該免震装置を介して下部構造の梁で上部構造の荷重を支持するようにしたので、免震装置の配置の下部構造と上部構造の柱位置を揃える必要がなく、下部構造、上部構造夫々の用途に適した柱配置とすることが出来、合理的、経済的な免震構造建築物とすることが出来る。

また、本発明に係る免震構造建築物の第２の構成によれば、下部構造の免震装置載置部は上端面のレベルが揃っており突出していない、即ち片持ち状態ではないので下部構造に作用する応力を小さく抑えることが出来、また上部構造についても柱の下端部が梁によって拘束されるので作用する応力を小さく抑えることが出来、経済的な免震構造建築物とすることが出来る。

また、本発明に係る免震構造建築物の第３の構成によれば、免震装置を支持する梁の断面がＴ字状であるので、梁成を十分とることが出来、上部構造の荷重を支えるための剛性と強度を有する梁とすることが出来る。

図１〜図４において、建築物１は、鉄筋コンクリート造ラーメン構造の下部構造２と鉄骨造ラーメン構造の上部構造３とにより構成されている。建築物１の１階の用途は駐車場であり、建築物１の２階、３階の用途は住居である。

下部構造２は、断面正方形の柱２ａと、該柱２ａの下端を連結する断面長方形の基礎梁２ｂと、柱２ａの上端を連結する断面略Ｔ字状の梁２ｃとからなるラーメン構造である。下部構造２の柱２ａの上端面2a2と梁２ｃの上端面2c1とは同一のレベルに一致して設定されている。下部構造２は、図１に示すように、間口方向Ｘは１スパン、奥行方向Ｙは２スパンで構成されている。

建築物１の２階以上の部分となる上部構造３は柱３ａと、該柱３ａの下端部を連結する２階大梁3b1と、中間部を連結する３階大梁3b2と、上端部を連結するＲ階大梁3b3によって架構が構成されている。このように、上部構造３は同一構面において隣接する柱３ａの下端部同士を２階大梁3b1、３階大梁3b2、Ｒ階大梁3b3等の各梁にて連結される。

また、外側の柱３ａの外側に各階の２階大梁3b1、３階大梁3b2、Ｒ階大梁3b3の各梁レベルに合わせて片持ち梁3c1，3c2，3c3が取り付けられ、その先端部に鼻先梁となる外周部梁3d1，3d2，3d3が取り付けられている。２階からＲ階までの各階の床３ｆは各大梁3b1，3b2，3b3の間に架設された小梁３ｅの上フランジ面にＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）パネルを架け渡して構成されており、外壁３ｇはＡＬＣパネルを外周部梁3d1，3d2，3d3に対して公知の技術にて固定して構成されている。上部構造３は、図１に示すように、間口方向Ｘが２スパン、奥行方向Ｙが３スパンで構成されている。

上部構造３の柱３ａの下端部同士を２階大梁3b1で連結しているので、地震時に柱３ａに作用する曲げモーメントは小さく、柱３ａの断面寸法や肉厚を小さく抑えることが出来る。

上部構造３の４隅に位置する出隅柱3a1は下部構造２の４隅に位置する出隅柱2a1と位置が一致するように配置されており、４隅以外の上部構造３の柱３ａの位置は、下部構造２の柱２ａの位置にはなく下部構造２の梁２ｃの上に位置している。

下部構造２の上端部に断面形状が略Ｔ字状に形成される梁２ｃまたは図示しないスラブを設置し、該梁２ｃまたはスラブの上端面2c1と上部構造３との間に該上部構造３の荷重支持機能を有する免震装置４が設けられている。

免震装置４はその機能に応じて２種類が混在する。一つは震動を緩和しつつも上部構造３の荷重を支持する機能を有する支持機能部４ａ、もう一つは、上部構造３と下部構造２との相対的な変位を収束させ、元の位置に復元する機能を有する復元機能部４ｂである。

支持機能部４ａは上部構造３の柱３ａの直下に配置されている。従って、支持機能部４ａは下部構造２の柱２ａの上端面2a2に配置されるものと、梁２ｃの上端面2c1に配置されるものが混在している。

免震装置４を支持する梁２ｃまたは図示しないスラブは断面形状が略Ｔ字状で、梁成が十分確保され、上部構造３の荷重を支えるための剛性と強度を有している。このような構成とすることで、梁２ｃまたは図示しないスラブの上部であれば任意の位置に免震装置４を設けることが可能となり、必要に応じて、下部構造２の柱２ａとは無関係に上部構造３の柱３ａを配置することが出来る。

支持機能部４ａは、上部構造３の柱３ａの下端面から突出した筒状部4a1の下端部に設けられた摺動子が下部構造２の梁２ｃの上端面2c1に設けられた受板２ｅ上に滑動自在に載置され、これにより上部構造３の荷重を支持すると共に該上部構造３を滑らせることが出来る。

下部構造２上の支持機能部４ａが載置される部分である支持機能部載置面２ｄは平滑な金属板からなる受板２ｅが敷設され、支持機能部載置面２ｄの周辺には支持機能部４ａ或いは該支持機能部４ａの接合部が破断した場合に該支持機能部４ａと干渉し上部構造３が脱落するのを防止する突出部２ｆが下部構造２と一体的に設けられている。尚、上部構造３の変位を制限するストッパーを備えている場合には突出部２ｆは不要である。

免震装置４を支持する梁２ｃまたは図示しないスラブの断面形状が略Ｔ字状で上端面2c1が幅広なので梁２ｃ上であっても支持機能部載置面２ｄ及び突出部２ｆを形成することが出来、上部構造３の十分な振幅代が確保されている。

復元機能部４ｂは積層ゴムからなる復元材4b1と、２階大梁3b1の下フランジに取り付けられる上部連結部4b2と、下部構造２の梁２ｃの上面に設けられる台座２ｇに取り付けられる下部連結部4b3とからなる。復元機能部４ｂは上部構造３の２階大梁3b1の下フランジと下部構造２の梁２ｃの上面の台座２ｇとの間に、平面的には４隅の出隅柱3a1の近傍に間口方向Ｘ、奥行方向Ｙとも左右対称にバランス良く配置され、ボルトにて固定されている。

復元機能部４ｂは上部構造３の荷重を支持するものではないので、上部構造３の２階大梁3b1の下フランジと下部構造２の梁２ｃとの間には通常時は応力が作用せず、地震時や強風時には上部構造３の震動により剪断力が作用して変形し、復元材4b1の弾性によってこの変形状態から回復することで上部構造３を元の位置に戻す機能を有する。

上部構造３は、下部構造２よりも間口・奥行共に大きく、下部構造２の全体を覆うように構成されている。従って、支持機能部載置面２ｄに対して特に水切り、カバー等を別途設ける必要がなく、免震装置４の設置に伴う手間とコストの増加を抑えることが出来る。

また、上部構造３は地盤面６よりも通常の建築物の一層分高い位置にあるため、地震力によって上部構造３が変位しても、下部構造２に隣接して地盤面６に設置される設備機器や下部構造２付近の地盤面６上の人や車に接触する虞がない。従って、建築物や建築物に付属する設備機器等の損壊を防止することが出来、また、居住者や来訪者の安全性を高めることが出来る。

下部構造２の柱２ａの上端部は梁２ｃによって連結され、片持ち状態で大きな応力が作用するような構成にはなっていないので、合理的な断面寸法とすることが出来る。

上部構造３の下端部、即ち２階大梁3b1の下方には床３ｆを覆うように軒天井５が張られているが、支持機能部４ａや復元機能部４ｂの保守点検を要する部分は露出しているので、容易にメンテナンスを行うことが出来る。２階床３ｆ面に点検口を設けることで２方向からのメンテナンスも可能である。この場合、梁２ｃが幅広なので作業用の足場が充分に確保され安全にメンテナンス作業が行える。

上記の通り、免震装置４は下部構造２の柱２ａ及び梁２ｃの上部に設けられ、上部構造３の柱３ａは免震装置４の上部に設置される。従って、上部構造３の柱３ａ架構は下部構造２の柱２ａの位置によって制約を受けることがなく、用途と間取りに応じて自由に設計することが可能となる。同様に、下部構造２の柱２ａも上部構造３の用途や間取りから配置された柱３ａの位置に制限されることなく、下部構造２における最適な柱２ａの配置を設計することが出来る。

尚、上記実施形態では支持機能部４ａは上部構造３の柱３ａの直下となっているが、柱３ａの近傍であれば、必ずしも柱３ａの直下でなくとも良い。

また、上記実施形態では、免震装置４をその機能に応じて２種類用意したが、支持機能部４ａと、復元機能部４ｂとをまとめたタイプのものを用いても良い。

本発明の活用例として、中間階に免震装置を備えた免震構造建築物に適用することが出来る。

本発明に係る免震構造建築物の構成を示す分解斜視図である。 本発明に係る免震構造建築物の構成を示す断面説明図である。 免震装置の周辺構造を説明する図である。 本発明に係る免震構造建築物の軸組構造を説明する模式図である。

符号の説明

１…建築物
２…下部構造
２ａ…柱
2a1…出隅柱
2a2…上端面
２ｂ…基礎梁
２ｃ…梁
2c1…上端面
２ｄ…支持機能部載置面
２ｅ…受板
２ｆ…突出部
２ｇ…台座
３…上部構造
３ａ…柱
3a1…出隅柱
3b1…２階大梁
3b2…３階大梁
3b3…Ｒ階大梁
3c1，3c2，3c3…片持ち梁
3d1，3d2，3d3…外周部梁
３ｅ…小梁
３ｆ…床
３ｇ…外壁
４…免震装置
４ａ…支持機能部
4a1…筒状部
４ｂ…復元機能部
4b1…復元材
4b2…上部連結部
4b3…下部連結部
５…軒天井
６…地盤面

Claims (3)

1. 鉄筋コンクリート造の下部構造と鉄骨造の上部構造とからなり、前記下部構造の上端部に梁またはスラブを設置し、該梁またはスラブの上端面と前記上部構造との間に少なくとも該上部構造の荷重支持機能を有する免震装置を設けたことを特徴とする免震構造建築物。
2. 前記下部構造は柱の上端面と梁の上端面とが一致したラーメン構造であり、前記上部構造は同一構面において隣接する柱の下端部同士を梁にて連結したことを特徴とする請求項１に記載した免震構造建築物。
3. 前記免震装置を支持する梁またはスラブの断面形状を略Ｔ字状に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載した免震構造建築物。

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