JP2009228235A - 免震建物構造 - Google Patents

Abstract

【課題】風揺れを防止できながら、地震時には、免震装置の正常な機能を発揮させることができるようにする。
【解決手段】免震装置Ｂ２を介して上下に一体連設してある支持建物部Ｂ１と被支持建物部Ｂ２との間に、地震に伴って液状化をおこす液状化対象物２を、容器３に入れた状態に介在させてあると共に、被支持建物部Ｂ２における液状化対象物２への接当部４と、液状化対象物２の被接当部５とは、液状化対象物２が非液状化状態において、支持建物部Ｂ１と被支持建物部Ｂ３との相対的な横移動に抵抗する状態に接当させてある免震建物構造において、容器３は、支持建物部Ｂ１に一体に取り付けてあり、接当部４と被接当部５とは、液状化対象物２の液状化の発生に伴い、被接当部５の沈降によって離間して、縁切状態となるように設けてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、免震装置を介して上下に一体連設してある支持建物部と被支持建物部との間に、地震に伴って液状化をおこす液状化対象物を、容器に入れた状態に介在させてあると共に、前記被支持建物部における前記液状化対象物への接当部と、前記液状化対象物の被接当部とは、前記液状化対象物が非液状化状態において、前記支持建物部と被支持建物部との相対的な横移動に抵抗する状態に接当させてある免震建物構造に関する。

従来、この種の免震建物構造としては、図６に示すように、支持建物部Ｂ１と被支持建物部Ｂ３とにわたって免震装置Ｂ２を介在させてある免震層Ｍにおいて、支持建物部Ｂ１上に、水で飽和した状態の土砂（液状化対象物に相当）２が充填された容器３を固着してある一方、被支持建物部Ｂ３には、前記容器３内の土砂部（被接当部に相当）２０に下端部が貫入する状態に筒部材（接当部に相当）２１が固着してあるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
そして、例えば、風荷重のように、比較的小さな横荷重が被支持建物部Ｂ３に作用する場合には、前記容器３内の土砂２が前記筒部材２１を保持することで、不用意に免震装置Ｂ２に荷重が流れるのを阻止して、免震装置Ｂ２が変形することによって生じる被支持建物部Ｂ３の風揺れを防止していた。
一方、地震のように、大きな横荷重が建物Ｂに作用する場合には、容器３内の土砂２が液状化を発生することで前記筒部材２１に対する土砂２の保持力が低下し、免震装置Ｂ２にその外力の大半を流すことで免震作用を発揮できるように構成されている。

特開平０２−１６３５３６号公報（図１〜３）

上述した従来の免震建物構造によれば、前記容器内に筒部材が貫入したままの状態であるから、土砂が液状化を発生している地震時においても、土砂による筒部材の保持力が０にまで低下させることは困難であり、その抵抗が、免震装置の挙動に障害を与え易い問題があった。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、地震の生じていないときは風揺れを防止できながら、地震時には水平抵抗力を失い、免震装置の正常な機能を発揮させることができる免震建物構造を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、免震装置を介して上下に一体連設してある支持建物部と被支持建物部との間に、地震に伴って液状化をおこす液状化対象物を、容器に入れた状態に介在させてあると共に、前記被支持建物部における前記液状化対象物への接当部と、前記液状化対象物の被接当部とは、前記液状化対象物が非液状化状態において、前記支持建物部と被支持建物部との相対的な横移動に抵抗する状態に接当させてある免震建物構造において、前記容器は、前記支持建物部に一体に取り付けてあり、前記接当部と前記被接当部とは、前記液状化対象物の液状化の発生に伴い、前記被接当部の沈降によって離間して、縁切状態となるように設けてあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、被支持建物部における前記液状化対象物への接当部と、前記液状化対象物の被接当部とは、前記液状化対象物が非液状化状態において、前記支持建物部と被支持建物部との相対的な横移動に抵抗する状態に接当させてあるから、例えば、風荷重が被支持建物部に作用した場合（液状化対象物が被液状化状態のままである場合）、前記両接当部どうしは、支持建物部と被支持建物部との相対的な横移動に抵抗するから、免震装置を変形させない状態で風荷重を支持建物部で受け止めることが可能となる。従って、被支持建物部の風揺れを防止して、建物としての居住性の向上を図ることができる。
そして、前記容器は、前記支持建物部に一体に取り付けてあり、前記接当部と前記被接当部とは、前記液状化対象物の液状化の発生に伴い、前記被接当部の沈降によって離間して、縁切状態となるように設けてあるから、地震の発生に伴う振動が、支持建物部から容器内の液状化対象物に直接に加わり、それに伴って液状化を発生し、両接当部どうしが縁切状態となる。
その結果、地震時には、免震装置に外力が総て流れ、予め設定されている免震装置の性能をそのまま発揮することが可能となる。

本発明の第２の特徴構成は、前記容器は、上端側と下端側とが相対的に横移動自在な構造に形成してあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、前記容器は、上端側と下端側とが相対的に横移動自在な構造に形成してあるから、支持建物部から容器に地震振動が作用するに伴って、容器の上端側と下端側とが相対的に横移動することができ、その容器の動きによって、内容物である液状化対象物への振動の増幅を図ることが可能となる。
その結果、地震の初期の段階からでも前記液状化対象物の液状化を促進することが可能となり、地震に対する感度をより向上させることができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記容器は、下端部に比べて上端部を重く形成してあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、本発明の第１又は２の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、前記容器は、下端部に比べて上端部を重く形成してあるから、支持建物部から容器に地震振動が作用するに伴って、容器の上端部が重い分、地震の振動による容器の揺れをより大きく作用させることができ、内容物である液状化対象物への振動の増幅を図ることが可能となる。
その結果、地震の初期の段階からでも前記液状化対象物の液状化を促進することが可能となり、地震に対する感度をより向上させることができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。

図１は、本発明の免震建物構造を採用した建物の一実施形態を示すもので、当該建物Ｂは、建物基礎と一体に形成してある支持建物部Ｂ１上に、複数の免震装置Ｂ２を介して上屋となる被支持建物部Ｂ３が一体に形成してある免震建物である。
また、前記免震装置Ｂ２とは別の位置に、前記支持建物部Ｂ１から被支持建物部Ｂ３にわたる状態に、風揺れ防止手段Ｋが設けてある。

前記免震装置Ｂ２は、図２に示すように、免震ゴム支承装置１によって構成してあり、円形の上部フランジ１Ａと、円形の下部フランジ１Ｂとを設けると共に、両フランジ間に、ゴム等からなる弾性層１Ｃａと鋼板等からなる剛性層１Ｃｂとを交互に多数積層して構成した変形部１Ｃを一体的に設けて構成してあり、剛性層１Ｃｂどうしが水平方向に相対変位するに伴う弾性層１Ｃａの変形で、地震時の建物の振動周期を長周期化することが可能となる。
しかしながら、免震ゴム支承装置１は、地震動による外力に限らず、例えば、風等の外力が作用するだけでも弾性変形するから、上述のような風揺れ防止手段Ｋを設けてない場合には、被支持建物部Ｂ３が緩やかに横揺れし、居住する人に乗り物酔いと同様の不快感を与える危険性がある。
従って、当該実施形態の建物Ｂのように前記風揺れ防止手段Ｋを設けてあれば、風揺れを防止することができる。但し、この風揺れ防止手段Ｋは、風のように比較的周期が長い（又は、作用する外力が比較的小さい）振動に対して揺れの防止を図るが、地震のように比較的周期が短い（又は、作用する外力が比較的大きい）振動に対しては、揺れ抑止を行わないように構成されている。

前記風揺れ防止手段Ｋの構成は、図１に示すように、前記支持建物部Ｂ１上に固着してあって、且つ、内部に、地震による振動を受けて液状化をおこす液状化対象物２を収容してある容器３を設けると共に、前記被支持建物部Ｂ３から下方に突出する状態に一体化されて前記液状化対象物２の上面に接当する柱状体（接当部に相当）４とを設けて構成されている。尚、柱状体４が接当する液状化対象物２の表面部分には、鉄板（被接当部に相当）５が設けてあり、柱状体４と鉄板５と液状化対象物２との間に作用する摩擦抵抗力が、風揺れ抑止力として作用する。また、摩擦抵抗力に関しては、図には示さないが、当該風揺れ防止手段Ｋの何れかの部分にジャッキ等を介在させて、鉛直方向の軸力を増加、又は、減少させることで所定値に設定調整することができる。

前記液状化対象物２は、当該実施形態においては、水で飽和させた状態の土砂で構成されており、地震による振動が、支持建物部Ｂ１から容器３を通してこの液状化対象物２に伝達されると液状化を生じ、図１（ｂ）に示すように、鉛直方向の抗力が低下することで前記鉄板５を支持できなくなる。土粒子と共に、容器３の下方に前記鉄板５も沈降することで、柱状体４と鉄板５とが縁切状態となり、被支持建物部Ｂ３からの荷重は、総て免震装置Ｂ２を経由することになる。従って、免震装置Ｂ２の免震機能を発揮する上で、当該風揺れ防止手段Ｋは何ら関与することが無くなるから、設計通り、免震装置の性能を発揮することが可能となる。

前記容器３は、金属製の箱形状に構成してあり、底部分を、前記支持建物部Ｂ１に固着してある。平面形状は、例えば、円形や矩形が考えられる。

前記柱状体４は、鉄筋コンクリート構造で前記被支持建物部Ｂ３から下方に延出する状態に形成してある。平面視での断面形状は、例えば、円形や矩形が考えられる。
また、下端面は、前記鉄板５との間の摩擦抵抗力を確保できる程度に平坦に仕上げてある。

前記鉄板５は、前記柱状体４の外形寸法より一回り大きく形成してあり、液状化を生じていない状態の液状化対象物２に対して、下面全体で鉛直方向の力を伝達できるように構成されている。

本実施形態の免震建物構造によれば、地震がくる前の通常の状態においては、被支持建物部Ｂ３に風荷重が作用しても、前記風揺れ防止手段Ｋにおけるセン断抵抗によって、免震装置Ｂ２が横方向に弾性変形するのを阻止し、風揺れを防止することが可能となる（図１（ａ）参照）。一方、地震による振動が支持建物部Ｂ１に作用する場合には、前記液状化対象物２の液状化によって風揺れ防止手段Ｋを縁切状態として、免震装置Ｂ２のみによる荷重支持状態で所定の免震効果を発揮することが可能となる。
しかも、装置その物は、駆動装置や制御装置を設ける必要もなく、極めて単純な構造に構成できるから、形成手間やメンテナンス手間の軽減をはじめ、建物全体としたローコスト化を図ることが可能となる（図１（ｂ）参照）。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 前記液状化対象物２は、先の実施形態で説明した水で飽和させた土砂に限るものではなく、例えば、水に替えてオイルを用いたり、土砂に替えて鋼球を用いたり、又は、オイルと土砂と鋼球とを混合したものであってもよい。また、液体と粒状体とは、共に比重の差が少ない方が、液状化現象を発生し易い。
〈２〉 前記容器３は、先の実施形態で説明したものに限るものではなく、例えば、素材に関しては、金属に替えて、木材や合成樹脂等で構成してあってもよい。
また、図３に示すように、容器周壁部分を上下に複数分割して、互が横方向に相対移動できるように構成し、容器３の上端側と下端側とが相対的に横移動自在な構造に形成してあってもよい。この場合、地震による振動が容器３に伝わることで、容器そのものの横揺れが助長され、内空部の液状化対象物２への振動を、より増加させることができ、液状化を起こし易くすることが可能となる。
また、容器周壁部分を上下複数分割に構成することに替えて、図４に示すように、上下一体の可撓性材料で構成してあっても、同様の効果を期待することができる。
また、図５に示すように、容器３は、容器周壁部分の上端部に錘６を設け、下端部に比べて上端部を重く形成してあってもよく、この場合も、液状化対象物２に加わる地震振動を、より大きくすることが可能となる。
〈３〉 前記風揺れ防止手段Ｋは、先の実施形態で説明したものに限るものではなく、例えば、鉄板５を設けずに、柱状体４を液状化対象物２の表面に直に接当させるように構成してあってもよい。この場合、柱状体が前記接当部であるのに対して、液状化の発生の前段階である液状化対象物２の表面部が前記被接当部となり、液状化対象物２の液状化が発生すると、液状化対象物２の粒子分が容器３内で沈降し、容器３内の表層部分には水分が浮上した状態となる。従って、接当部と被接当部とは、離間して縁切状態となる。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

実施形態で説明してある免震建物の正面視による要部断面図 免震装置を示す正面視説明図 別実施形態の風揺れ防止手段を示す正面視説明図 別実施形態の風揺れ防止手段を示す正面視説明図 別実施形態の風揺れ防止手段を示す正面視説明図 従来の別実施形態の風揺れ防止手段を示す正面視説明図

符号の説明

２ 液状化対象物
３ 容器
４ 柱状体（接当部に相当）
５ 鉄板（被接当部に相当）
Ｂ１ 支持建物部
Ｂ２ 免震装置
Ｂ３ 被支持建物部

Claims (3)

1. 免震装置を介して上下に一体連設してある支持建物部と被支持建物部との間に、地震に伴って液状化をおこす液状化対象物を、容器に入れた状態に介在させてあると共に、前記被支持建物部における前記液状化対象物への接当部と、前記液状化対象物の被接当部とは、前記液状化対象物が非液状化状態において、前記支持建物部と被支持建物部との相対的な横移動に抵抗する状態に接当させてある免震建物構造であって、
   前記容器は、前記支持建物部に一体に取り付けてあり、前記接当部と前記被接当部とは、前記液状化対象物の液状化の発生に伴い、前記被接当部の沈降によって離間して、縁切状態となるように設けてある免震建物構造。
2. 前記容器は、上端側と下端側とが相対的に横移動自在な構造に形成してある請求項１に記載の免震建物構造。
3. 前記容器は、下端部に比べて上端部を重く形成してある請求項１又は２に記載の免震建物構造。

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