JP2008285952A - 免震建物構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 現場作業を少なくして短期間で効率良く上部躯体と免震装置の接合ができるとともに、免震装置の免震性能が充分に発揮できる免震建物構造を提供することである。
【解決手段】 上部躯体２と下部躯体３との間に免震装置４が設置された免震建物構造１であり、下部躯体３に設置された免震装置４の上面に上部躯体２の最下階のプレキャストコンクリートの梁５が現場打ち鉄筋コンクリートの連結部６を介して一体接合されるとともに、プレストレス導入用の緊張材３５によって緊結されたことである。
【選択図】図１

Description

本願発明は免震建物構造に関するものである。

従来の免震建物構造として特開昭６４−１４４４５号公報の発明が知られている。この免震建物構造は、上部躯体と下部躯体との間に免震装置が適宜間隔ごとに設置され、これらの免震装置が地震時における震動を吸収して地震エネルギーが上部躯体に伝わらないようにするものである。しかし、この免震建物構造は上部躯体と免震装置とが現場打ち鉄筋コンクリートの梁で接合されているため、これらの接合においては型枠施工、配筋工事およびコンクリート打設などの現場作業が多くて工期が長く、しかも梁のスパンを長くできずに、ひび割れも発生し易いという問題があった。そこで、これらの問題を解決するために、特開２０００−２２０２１０号公報の発明がされた。これはプレキャストコンクリート製の連結ブロックに、免震装置とプレキャストプレストレストコンクリート梁とを接合して、免震装置と上部躯体とを一体接合するものである。
特開昭６４−１４４４５号公報 特開２０００−２２０２１０号公報

しかし、上記の免震建物構造においては従来の問題は解消されたが、プレキャスト部材同士が鉄筋で繋げないために、ＰＣ鋼線の配線量を多くしなければならなかった。このＰＣ鋼線の配線量が多くなると、図１２に示すように、プレストレス導入力による軸変形量が多くなって免震装置５１が免震機能を発揮する前に変形してしまい（建物構造物の外側の免震装置が大きく変形する）、地震時に免震装置５１の免震性能を充分に発揮することができないという恐れがあった。

本願発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、現場作業を少なくして短期間で効率良く上部躯体と免震装置の接合ができるとともに、免震装置の免震性能が充分に発揮できる免震建物構造を提供することである。

以上の課題を解決するための免震建物構造は、上部躯体と下部躯体との間に免震装置が設置された免震建物構造であり、下部躯体に設置された免震装置の上面に上部躯体の最下階のプレキャストコンクリートの梁が現場打ち鉄筋コンクリートの連結部を介して一体接合されるとともに、プレストレス導入用の緊張材によって緊結されたことを特徴とする。また上部躯体の柱および最下階以外の梁はプレキャストコンクリートであり、これらの柱と梁とが現場打ち鉄筋コンクリートの柱梁接合部を介して一体接合され、梁がプレストレス導入用の緊張材によって緊結されたことを含む。また上部躯体の柱および最下階以外の梁はプレキャストコンクリートであり、これらの柱と梁にはプレストレスト導入用の緊張材が配線され、この緊張材によってプレストレスを導入することによって柱と梁とが圧着接合されたことを含む。また上部躯体の梁は、予め埋設された緊張材によって一次プレストレスが付与されたプレストレストコンクリートであることを含む。また免震装置は、免震装置本体と上面側の載置プレートと下面側の固定プレートとから構成され、該固定プレートには下部躯体に固定するアンカー材が設けられ、載置プレートには梁の端部を載置する載置部が設けられたことを含むものである。

プレキャストコンクリートの梁の上端筋をトップコンクリートに配置し、梁の下端筋を端部から突出させて現場打ち鉄筋コンクリートの連結部内に定着し、他の梁の端部から突出した下端筋と鉄筋継手で接続することができるので、例えば、梁の端部においては、曲げ耐力が梁主筋と緊張材（ＰＣ鋼線）とで半分ずつ負担するとすれば、緊張材量（ＰＣ鋼線量）を半分に減らすことができ、せん断力についてもコンクリート全断面が負担することによって緊張材量を大幅に減らすことができるので、プレストレス導入力による軸変形量も半分に減って、プレストレス導入力を支障のない程度に抑えることができる。また上部躯体の強度や剛性を高く確保するとともに、現場における配筋工事、型枠工事およびコンクリート打設工事を大幅に省略してコストを削減することにより、短い工期で免震装置の免震性能を効率よく発揮させることができる安価な免震建物構造を提供することができる。また柱と梁とが現場打ち鉄筋コンクリートの柱梁接合部を介して一体接合され、梁がプレストレス導入用の緊張材によって緊結されたことにより、柱と梁が一体接合されて上部躯体の強度や剛性を高めて、緊張材量（ＰＣ鋼線量）を減らすことができる。また柱および梁がプレキャストコンクリートであるため、現場におけるコンクリート打設工事をすることなく柱に梁を取り付けることが可能になり、上部躯体の構築作業を効率良く行うことができるとともに、工場生産による品質の高い部材とすることができる。また免震装置による地震力吸収性能を充分に発揮させるため、上部躯体の梁部材断面を大きくせずに全体の剛性と強度を高めることができる。また上部躯体の梁は、予め埋設された緊張材によって一次プレストレスが付与されたプレストレストコンクリートであることにより、脱型時、運搬時および架設時において、自重や床板やトップコンクリートの打設荷重および施工荷重によるひび割れの発生を抑えることができる。また設計時において、梁スパンの中央断面では設計荷重による断面応力を一次ＰＣ鋼材に負担させ、二次ＰＣ鋼材が主に端部断面の応力を負担し、二次ＰＣ鋼材量を低減することができる。また、梁にプレストレスが付与されたことによって、スパンを２０〜３０ｍ以上も伸ばすことが可能となって建物内の平面使用計画に自由に対応することができるとともに、免震装置および杭本数を減らして経済性を著しく向上させることができる。また免震装置は、免震装置本体と、下面側の固定プレートおよび上面側の載置プレートから構成されたことによれば、免震装置を設置する際に、所定位置の確認、調整と水平レベル合わせを行って設置することによって、下部躯体の施工誤差を簡単に吸収して施工精度を高めることができる。また載置プレートには載置部を設けてあり、梁の所定位置に袋ナットを装着したことにより、梁を所定位置に簡単に設置することができる。また上記の袋ナットに載置プレートからボルトを挿入して梁を仮固定することによって連結部と一体化されるまでの仮設においては、中小地震時や強風時の揺れ止めと倒落防止とをすることができる。また位置確認と水平レベル合わせを行うことによって、下部躯体の施工誤差を簡単に吸収して施工精度を大幅に向上させることができ、免震装置の免震性能をより効率良く発揮することができる。また免震建物構造の完成後、免震装置本体のメンテナンスや取り替えなどを実施する際に、固定ボルトを取り外すだけで免震装置本体を取り外すことができる。

以下、本願発明の免震建物構造の実施の形態について説明する。各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成にのみ異なった符号を付して説明する。

図１〜図７は第１の実施の形態の免震建物構造１である。この免震建物構造１は、上部躯体２と下部躯体３との間に免震装置４が設置され、この免震装置４の上面に設置された上部躯体の梁（大梁）５が現場打ち鉄筋コンクリートの連結部６で一体接合されて構成されている。すなわち、この免震装置４は、図２に示すように、上部躯体２の最下階における梁５と柱１６との接合部に設置されている。なお、この上部躯体２は、図３に示すように、梁間に小梁５ａが架設された構成であってもよく、小梁５ａがＰＣ鋼線３５によってプレストレスを付与されて梁５に接合されている。

ここで上部躯体２とは免震装置４の上方に構築された躯体をいい、下部躯体３とは免震装置４の下方に構築された躯体をいう。したがって、例えば、中層階に免震装置４を設置する建物においては、免震装置４より下方の各階層部が下部躯体３になり、図１においては、免震装置４の下方に構築された杭基礎７と基礎スラブ２５とが下部躯体３になる。

この免震装置４は、図４に示すように、円形の薄鋼板９とゴム板１０とを交互に積層して一体化し、これらの中央部に鉛製ダンパー４ａが貫通して設置され、これらの上下に上部プレート１１と下部プレート１３とを備えて構成された免震装置本体８と、この免震装置本体８の上部プレート１１に固定ボルト２７で設置された載置プレート１２と、免震装置本体８の下部プレート１３に固定ボルト２７で設置された固定プレート１４とから構成されている。この固定プレート１４はアンカー材２９で杭基礎７の上面に固定され、載置プレート１２がスタットボルト３０で現場打ち鉄筋コンクリートの連結部６に固定されている。

この上部および下部プレート１１、１３の固定ボルト２７はボルト挿入用の複数の大径の孔１５に取り付けられ、この孔１５で免震装置本体８の設置位置の確認と調整、および水平レベルの調整を行う。そのため固定プレート１４に免震装置本体８の下部プレート１３を固定するときに、免震装置本体８の設置位置の確認と調整、および水平レベルの調整を行い、さらに上部プレート１１に載置プレート１２を固定する際に、上記と同じ調整を行って下部躯体３の施工誤差を吸収する。

また免震装置本体８のメンテナンスや取り替えなどを実施する際には、上部躯体２をジャッキなどの仮受手段で支持して固定ボルト２７を取り外すことにより、ジャッキアップするだけで免震装置本体８を取り外すことができるので、上部躯体２や下部躯体３の一部を取り壊すことがなく効率的に取り替えができる。

一方、現場打ち鉄筋コンクリートの連結部６は載置プレート１２上面に形成され、これに設置されたプレキャストコンクリートの梁（上部躯体の最下階における梁）５の端部から突出した下端筋３１を定着し、これが鉄筋継手３２で他の梁の下端筋３１と接続され、梁の上端筋３４がトップコンクリート３３に配置されたことにより梁５同士が一体接合されている。この連結部６には載置プレート１２からのスタッドボルト３０も配置されて載置プレート１２を一体接合するとともに、柱１６を接合するためのＰＣ鋼棒３６も配設されている。

したがって、この現場打ち鉄筋コンクリートの連結部６によって各梁５同士が一体接合されるとともに、免震装置４も一体接合される。また上記のＰＣ鋼棒３６はカプラー２８で柱内のＰＣ鋼材３９に接合され、このＰＣ鋼材３９を緊張することによって柱１６が連結部６に一体接合されている。この柱１６は柱脚ブロック３７を介して連結部６に立設され、この柱脚ブロック３７の高さを変えることによって建て方の精度を確保する。

この梁５にはプレストレスト導入用のＰＣ鋼線（緊張材）３５が、梁の端部１７から連結部６を貫通して長さ方向に沿って配線され、所定の緊張力で緊張されることによって、梁５同士が連結部６を介して一体接合されている。

この梁５同士は、上記のように連結部６に定着した梁主筋３１、３４で接合されているため、梁の端部１７においては曲げ耐力を梁主筋３１、３４に一部負担させることができ、せん断力についてもコンクリート全断面で負担することによって、ＰＣ鋼線量（緊張材量）を大幅に減らすことができるので、例えば、曲げ耐力を梁主筋３１、３４とＰＣ鋼線３５とで半分ずつ負担するとすれば、ＰＣ鋼線量を半分に減らすことができ、プレストレス導入力による軸変形量も半分に減って、プレストレス導入力を支障のない程度に抑えることができる。

また図示は省略するが、上記のプレキャストコンクリートの梁の端部１７より梁内部に所定長さ（定着長）まで、予め内蔵された鉄骨を梁端部から突出させて連結部内に定着し、他の梁の端部１７から突出した鉄骨と鉄骨ジョイントで接続することによって、同様な効果を奏することができる。

さらに、これらの梁５は連結部６の他に、現場打ちコンクリートスラブまたは合成スラブのトップコンクリート３３によっても一体接合されて水平剛性が無限大となるため、図５に示すように、二階以上の梁５へのプレストレス導入による軸変形量が多くなったとしても、免震装置４には影響がなく変形もしない。

また梁の端部１７は、図４および図６に示すように、平面方形の載置プレート１２の載置部２４に設置され、インサート金物（袋ナット）１８にねじ込まれたボルト１９で固定され、各梁の端部間の間隙部２０が閉塞板２１で塞がれている。このインサート金物１８に載置プレート１２からボルト１９を挿入して梁５を固定することによって連結部６と一体化されるまでの仮設においては、中小地震時や強風時の揺れ止めと倒落防止とをすることができる。また、これは梁の端部１７を止めることが可能ならば、ボルト１９に限定されない。

この閉塞板２１は、図７に示すように、間隙部２０を塞ぐ塞ぎ板２２と梁側面に添える側板２３とからなり、この側板２３が梁の側面に沿うように載置プレート１２の四隅に設置され、隣接した閉塞板２１の側板２３同士で載置部２４を形成する。このように側板２３が梁の端部１７を設置するためのガイドになるとともに、側板２３の幅が梁の端部１７の設置深さの基準となるため、側板２３の幅に合わせて梁の端部１７を設置すると載置プレート１２のボルト孔とインサート金物１８とが合致して、これらの位置合わせをせずにボルト１９をねじ込むことができる。なお、この閉塞板２１は、上記のように４箇所に限らず、３箇所または２箇所に設置することもできる。これらの位置合わせは側板２３の幅に限らず、載置プレート１２に予め基準線（図示せず）を引くことによってもすることができる。

また載置プレート１２に設置する梁５が大型で載置部２４を補強する必要がある場合は、図４に示すように、基礎スラブ２５に設置したサポート材２６で梁５を支持することもできる。

図８は第２の実施の形態の免震建物構造３８である。この免震建物構造３８は柱１６と梁５とがプレキャストコンクリートであり、これらの柱１６と梁５とが現場打ち鉄筋コンクリートの柱梁接合部４０を介して一体接合された以外は第１の実施の形態の免震建物構造１と同じ構成である。

この柱１６は連結部６に柱脚ブロック３７を介して建て込まれ、連結部６からのＰＣ鋼棒３６がカプラー２８で柱１６のＰＣ鋼材３９に接合され、このＰＣ鋼材３９が所定の緊張力で緊張されてプレストレスが付与されている。

この柱１６の頭部における載置用突部４１には梁の端部１７が設置され、この梁の上端筋３４をトップコンクリート３３に配置し、梁の端部１７から突出した下端筋３１が現場打ち鉄筋コンクリートの柱梁接合部４０に定着され、他の梁の端部１７から突出した下端筋３１と鉄筋継手３２で接合されている。

この梁５にはプレストレスト導入用のＰＣ鋼線（緊張材）３５が、梁の端部１７から柱梁接合部４０を貫通して長さ方向に沿って配線され、所定の緊張力で緊張されることによって、柱梁接合部４０を介して柱１６と梁５とが一体接合されている。

また、これらの梁５同士も、上記と同じように、柱梁接合部４０に定着した梁主筋３１、３４で接合されているため、梁の端部１７においてＰＣ鋼線量を減らすことができる。

また図９は第３の実施の形態の免震建物構造４２である。この免震建物構造４２の柱１６と梁５とがプレキャストコンクリートであり、これらの柱１６と梁５とがプレストレスト導入用のＰＣ鋼線（緊張材）３５によって圧着接合された以外は第１の実施の形態の免震建物構造１と同じ構成である。

この柱１６も上記と同じように、連結部６に柱脚ブロック３７を介して建て込まれ、連結部６からのＰＣ鋼棒３６がカプラー２８で柱１６のＰＣ鋼材３９に接合され、このＰＣ鋼材３９が所定の緊張力で緊張されてプレストレスが付与されている。

これらの柱１６の載置用顎４３には梁の端部１７が設置され、この梁５にはプレストレスト導入用のＰＣ鋼線（緊張材）３５が、梁の端部１７から載置用顎４３を貫通して長さ方向に沿って配線され、所定の緊張力で緊張されることによって、柱１６と梁５とが圧着接合されている。

また図１０は第４の実施の形態の免震建物構造４４である。この免震建物構造４４は梁５が接合ケーブル４５によって接合されたものであり、これ以外は第１の実施の形態の免震建物構造１と同じ構成である。これは連結部６に定着された梁の下端筋３１に代わって、接合ケーブル４５が連結部６から梁の端部１７に配線されて梁５同士を接合するものであり、梁の下端筋３１と同じ働きをする。この接合ケーブル４５は、グラウト４８が充填されたシース管４７にＰＣ鋼線３５が挿入されて構成され、一方の梁上面から連結部６を貫通して他方の梁上面に配設されたシース管４７内に、ＰＣ鋼線３５が緊張力を付与されない状態、すなわち緊張されない状態で配線されて、鉄筋代わりになっている。なお、梁の上端筋３４は、上記と同じように、トップコンクリート３３に配筋されている。

また図１１は第５の実施の形態の免震建物構造４９である。この免震建物構造４９は梁５がフルプレキャストコンクリートであり、梁の下端筋３１および上端筋３４に代わって接合ケーブル４５、４６が連結部６に配筋され、梁上面には不陸調整用モルタル５０が打設されている。これは梁の下端筋３１に代わる下側の接合ケーブル４５と、梁の上端筋３４に代わる上側の接合ケーブル４６とが連結部６から梁の端部１７に配線されて、梁５同士を一体接合したものである。これ以外は、上記の第１の実施の形態の免震建物構造１と同じ構成である。また、この接合ケーブル４５、４６も上記と同じ構成であり、グラウト４８が充填されたシース管４７と緊張されないＰＣ鋼線３５とからなっている。

また第１〜第５の実施の形態において上部躯体２の梁５は、一次緊張材によってプレテンションまたはポストテンション方式でプレストレスが付与された梁を使用することもできる。

また第１〜第５の実施の形態において上部躯体の柱１６も上記のものに限定されず、例えば、現場打ちコンクリート柱、鋼管コンクリート柱等であっても良い。また免震装置本体８も上記のものに限定されず、オイルダンパーや金属製ダンパーと支承を組み合わせる形式のものであっても良く、これらを総称して免震装置本体８という。また免震装置本体（載置プレート１２と固定プレート１４とを撤去したもの）８の単体によっても免震装置４を構成するものであっても良い。さらに下部躯体３も上記のものに限定されるものではなく、その他の基礎構造であっても良く、例えば、杭頭にフーチングを設けた構成のもの、または独立基礎や布基礎などであっても良い。

なお、上記の実施の形態における各構成については、本願発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、その構成を限定するものではない。

第１の実施の形態の免震建物構造の断面図である。 上部躯体の平面図である。 （１）は上部躯体の平面図、（２）は（１）の断面図である。 梁と免震装置の接合部の断面図である。 上部躯体が軸変形した免震建物構造の断面図である。 （１）は載置プレートの断面図、（２）は同平面図、（３）は免震装置本体の断面図、（４）は閉塞板の正面図である。 （１）は載置プレートに梁の端部を載せる斜視図、（２）は載置プレートの斜視図である。 第２の実施の形態の免震建物構造の断面図である。 第３の実施の形態の免震建物構造の断面図である。 第４の実施の形態の免震建物構造の断面図である。 第５の実施の形態の免震建物構造の断面図である。 従来の免震建物構造の概念図である。

符号の説明

１、３８、４２、４４、４９ 免震建物構造
２ 上部躯体
３ 下部躯体
４、５１ 免震装置
４ａ 鉛製ダンパー
５ 梁
５ａ 小梁
６ 連結部
７ 杭基礎
８ 免震装置本体
９ 薄鋼板
１０ ゴム板
１１ 上部プレート
１２ 載置プレート
１３ 下部プレート
１４ 固定プレート
１５ 孔
１６ 柱
１７ 梁の端部
１８ インサート金物
１９ ボルト
２０ 間隙部
２１ 閉塞板
２２ 塞ぎ板
２３ 側板
２４ 載置部
２５ 基礎スラブ
２６ サポート材
２７ 固定ボルト
２８ カプラー
２９ アンカー材
３０ スタッドボルト
３１ 下端筋
３２ 鉄筋継手
３３ トップコンクリート
３４ 上端筋
３５ ＰＣ鋼線
３６ ＰＣ鋼棒
３７ 柱脚ブロック
３９ ＰＣ鋼材
４０ 柱梁接合部
４１ 載置用突部
４３ 載置用顎
４５、４６ 接合ケーブル
４７ シース管
４８ グラウト
５０ 不陸調整用モルタル

Claims (5)

1. 上部躯体と下部躯体との間に免震装置が設置された免震建物構造であり、下部躯体に設置された免震装置の上面に上部躯体の最下階のプレキャストコンクリートの梁が現場打ち鉄筋コンクリートの連結部を介して一体接合されるとともに、プレストレスト導入用の緊張材によって緊結されたことを特徴とする免震建物構造。
2. 上部躯体の柱および最下階以外の梁はプレキャストコンクリートであり、これらの柱と梁とが現場打ち鉄筋コンクリートの柱梁接合部を介して一体接合されるとともに、梁がプレストレスト導入用の緊張材によって緊結されたことを特徴とする請求項１に記載の免震建物構造。
3. 上部躯体の柱および最下階以外の梁はプレキャストコンクリートであり、これらの柱と梁にはプレストレスト導入用の緊張材が配線され、この緊張材によってプレストレスを導入することによって柱と梁とが圧着接合されたことを特徴とする請求項１に記載の免震建物構造。
4. 上部躯体の梁は、予め埋設された緊張材によって一次プレストレスが付与されたプレストレストコンクリートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の免震建物構造。
5. 免震装置は、免震装置本体と上面側の載置プレートと、下面側の固定プレートとから構成され、該固定プレートには下部躯体に固定するアンカー材が設けられ、載置プレートには梁の端部を載置する載置部が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の免震建物構造。

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