JP2009293328A - Base-isolated building - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層ゴム免震装置とその他種類の免震装置を、免震装置設置階の柱に適宜配置して、免震装置設置階の直上階の一部の梁をなくすことにより、免震装置設置階における床面から梁下までの高さの確保が容易となる免震建物に関する。 The present invention eliminates some of the beams on the upper floor of the seismic isolation device installation by appropriately placing laminated rubber seismic isolation devices and other types of seismic isolation devices on the pillars of the seismic isolation device installation floor. The present invention relates to a base-isolated building that facilitates securing the height from the floor to the bottom of the beam on the seismic equipment installation floor.
通常の建物では、桁行き方向(建物の長辺方向)の柱間スパンは比較的短いが、梁間方向(建物の短辺方向)の柱間スパンは比較的長くなり、梁間方向の梁背が大きくなる。この場合でも、集合住宅においては、梁間方向に戸境壁として耐震壁が設けられるため、梁間方向の梁背は小さくすることが可能である。一方、事務所や商業施設の建物では、広い空間が必要とされることから耐震壁の設置が制限され、梁間方向の梁背は大きくなる。このため、床面から梁下までの高さを確保することが難しくなる。梁背を小さくするためには、建物を免震化して構造体に作用する地震力を軽減することが考えられる。建物の免震化の1つの方法として、柱に免震装置を挿入した免震装置設置階(免震階)を建物に設ける中間階免震が行われる。 In ordinary buildings, the span between columns in the girder direction (long side of the building) is relatively short, but the span between columns in the beam direction (short side of the building) is relatively long, and the beam back in the beam direction is growing. Even in this case, since the earthquake-resistant wall is provided as a boundary wall in the inter-beam direction in the apartment house, the beam back in the inter-beam direction can be reduced. On the other hand, in buildings such as offices and commercial facilities, the installation of seismic walls is restricted because a large space is required, and the beam back in the inter-beam direction becomes large. For this reason, it becomes difficult to ensure the height from the floor to the bottom of the beam. In order to reduce the beam back, it is possible to reduce the seismic force acting on the structure by isolating the building. As one method of making a building seismic isolation, there is an intermediate floor seismic isolation in which a seismic isolation device installation floor (seismic isolation floor) in which a seismic isolation device is inserted into a pillar is provided in the building.
中間階免震において、柱に挿入する免震装置としては、建物を元の位置に復元させる復元機能や、地震による振動エネルギーを吸収する減衰機構を備えた積層ゴム免震支承が、コンパクトで機能的であることから多用されている。免震装置に積層ゴム免震支承を使用した場合には、地震時の水平力が免震装置を介して建物に伝達することから、地震時に免震装置より上方および下方の建物部分(以下、「構造体」という)には曲げモーメントが発生し、これら構造体の剛性と耐力を確保する必要が有る。一方、免震装置としては地震時の水平力を建物に伝達しない、或いは極めて小さな水平力しか伝達させない、滑り免震支承やローラー免震支承又はベアリング型免震支承があり、これらの免震装置を計画的に配置して、構造体に、発生する上記曲げモーメントを調整することも行われている。その技術の一つとして特許文献1が知られている。特許文献1における建物の四隅の基礎杭には復元支承手段として積層ゴム型の免震支手段が設けられているので、地震時には杭頭には曲げ応力(モーメント)がかかる。このため、四隅の基礎杭には剛性を有する地中梁が設けられている。一方、建物の中央の基礎杭には、杭頭へ曲げ応力のかからない回転機構付きすべり支承手段が設けられているため、この曲げ応力を受けるための梁は設けられていない(低剛性基礎とされている)。
特許文献1の免震構造は、建物の長辺方向の中央部では、基礎を低剛性基礎として建物と基礎との間に回転機構付きすべり免震支承手段を設けるため、地震時には、回転機構付きすべり免震支承手段上部の、建物の最下段の床の梁に横方向負荷がかかる。そこで免震支承手段より上部の構造体、すなわち最下段の床に、通常の免震支承手段(例えば積層ゴム型の免震支承手段)を用いた場合の最下段の床の梁の剛性よりも高い剛性を有する梁を設けることにより、建物全体の剛性を確保している。このため、免震支承手段より上方に位置する梁の形状が大きくなり、免震装置設置階における床面から梁下までの高さが低くなり、その階に大きな室内空間を確保しにくいという課題を有していた。 The seismic isolation structure of Patent Document 1 is equipped with a rotating mechanism in the center of the long side of the building because the foundation is a low-rigidity foundation and a sliding isolation system with a rotating mechanism is provided between the building and the foundation. A lateral load is applied to the beam on the bottom floor of the building above the slip-isolated bearing means. Therefore, the structure of the upper part of the base isolation support means, that is, the rigidity of the beam on the bottom floor when the normal base isolation support means (for example, laminated rubber type base isolation support means) is used for the bottom floor. By providing beams with high rigidity, the rigidity of the entire building is secured. For this reason, the shape of the beam located above the seismic isolation support means becomes large, the height from the floor surface to the bottom of the beam on the seismic isolation device installation floor is low, and it is difficult to secure a large indoor space on that floor Had.
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、積層ゴム支承免震装置に、滑り支承免震装置または転がり支承免震装置を組み合わせることにより、免震装置設置階上部に位置する直上階の梁の一部を無くすことで、階高を抑えつつ、床面から梁下までの高さが確保しやすくなる免震装置設置階を有する免震建物を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of the above-described conventional problems, and is located on the upper floor of the seismic isolation device by combining a laminated rubber bearing isolation device with a sliding bearing isolation device or a rolling bearing isolation device. The purpose is to provide a base-isolated building with a base-isolation device installation floor that makes it easy to secure the height from the floor surface to the bottom of the beam, while eliminating some of the beams on the upper floor To do.
本発明にかかる免震建物は、柱と該柱間の梁によるラーメン架構で各階スラブを支持して構築され、平面形状が長方形に形成され、長辺方向に並ぶ柱のスパンが短辺方向に並ぶ柱のスパンより短く設定されるとともに、積層ゴム支承免震装置が挿入された柱および滑り支承免震装置が挿入された柱で上記柱が構成された免震装置設置階を有する免震建物であって、該免震装置設置階の長辺方向の中間部に短辺方向で並ぶ上記柱を、上記滑り支承免震装置が挿入された柱により構成するとともに、該滑り支承免震装置が挿入された柱に接続される短辺方向の上記梁をなくしたことを特徴とする。 The seismic isolation building according to the present invention is constructed by supporting each floor slab with a ramen frame composed of columns and beams between the columns, the planar shape is formed in a rectangle, and the span of columns arranged in the long side direction is in the short side direction. A base-isolated building that is set to be shorter than the span of the lined columns and has a floor with a base-isolated device in which the above-mentioned pillar is composed of a column into which a laminated rubber base isolator is inserted and a column into which a sliding base base isolator is inserted The pillars arranged in the short side direction in the middle part of the seismic isolation device installation floor in the short side direction are constituted by the columns into which the sliding bearing seismic isolation device is inserted, and the sliding bearing seismic isolation device is The beam in the short side direction connected to the inserted column is eliminated.
前記免震装置設置階の直上階の前記スラブを、中空スラブにより構成することを特徴とする。 The slab immediately above the seismic isolation device installation floor is constituted by a hollow slab.
前記免震装置設置階の長辺方向の両端部に短辺方向で並ぶ前記柱を、前記積層ゴム支承免震装置が挿入された柱により構成するとともに、該積層ゴム支承免震装置が挿入された柱間に、短辺方向で耐震架構を設けたことを特徴とする。 The pillars arranged in the short side direction at both ends in the long side direction of the seismic isolation device installation floor are constituted by the pillars into which the laminated rubber bearing isolation device is inserted, and the laminated rubber bearing isolation device is inserted. It is characterized in that a seismic frame is installed in the short side direction between the columns.
前記積層ゴム支承免震装置が挿入された柱に接続される、前記免震装置設置階の直上階の柱間に、短辺方向で耐震架構を設けたことを特徴とする。 A seismic frame is provided in the short side direction between the columns on the floor immediately above the seismic isolation device installation floor, which is connected to the column into which the laminated rubber bearing seismic isolation device is inserted.
前記滑り支承免震装置に代えて、転がり支承免震装置を設けたことを特徴とする。 Instead of the sliding bearing isolation device, a rolling bearing isolation device is provided.
本発明にかかる免震建物にあっては、種類の異なる免震装置を適宜配置することにより、直上階の一部の梁をなくして、階高を抑えつつ、床面から梁下までの高さが確保しやすい免震装置設置階を免震建物に構築できる。 In the seismic isolation building according to the present invention, by arranging different types of seismic isolation devices as appropriate, some of the beams on the upper floors are eliminated, and the height from the floor to the bottom of the beams is reduced while suppressing the floor height. A seismic isolation device installation floor that is easy to secure can be constructed in the seismic isolation building.
以下に、本発明にかかる免震建物の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる免震建物は基本的には、図1から図4に示すように、柱2と柱2、2間の梁3によるラーメン架構で各階スラブ4を支持して構築され、平面形状が長方形に形成され、長辺方向(図1におけるX方向)に並ぶ柱2のスパンLxが短辺方向(図1におけるY方向)に並ぶ柱2のスパンLyより短く設定されるとともに、積層ゴム支承免震装置5が挿入された柱25および滑り支承免震装置6が挿入された柱26で柱2が構成された免震装置設置階Aを有している。図1は、免震装置設置階Aの見上げ図である。免震装置設置階Aの長辺方向の中間部に短辺方向で並ぶ柱2は、滑り支承免震装置6が挿入された柱26により構成されるとともに、滑り支承免震装置6が挿入された柱26に接続される短辺方向の梁はなくされている。柱25及び柱26は、室内空間を確保し有効利用する目的から、それらの中間部で切断され、その切断箇所に積層ゴム支承免震装置5及び滑り支承免震装置6が挿入されている。免震装置設置階Aの直上階Bのスラブ4は、中空スラブにより構成されている。免震装置設置階Aの積層ゴム支承免震装置5が挿入された柱25、25間には、短辺方向に耐震架構7が設けられている。本実施形態では、免震装置設置階Aに耐震架構7が設けられているが、当該階の柱25上に接続される、免震装置設置階Aの直上階Bの柱35,35の間に、短辺方向で耐震架構70を設けてもよく、また、耐震架構7および耐震架構70の両方を設けてもよい。両方を設けた場合、耐震架構をいずれか一方に設ける場合に比べて、構造体の剛性及び耐力は、さらに十分に確保できる。
Hereinafter, a preferred embodiment of a base-isolated building according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As shown in FIGS. 1 to 4, the seismic isolation building according to the present embodiment is basically constructed by supporting each
本実施形態における免震建物は、複数階で構成されるRC造のラーメン構造建物であり、直接基礎で地盤に支持されている。免震建物は、新築でも、既存建物を免震化したものであっても良い。免震装置設置階Aは地盤面GLより下方に設けられ、免震装置設置階Aの直上階Bは、免震建物の一階に設定されている。免震装置設置階Aは居室を有する階である必要はなく、床と、免震装置5、6を挿入できる柱25,26を有する階であればよい。また、免震装置設置階Aは、地盤面GLより下の階に限定されるものではなく、建物のいずれの階に設定してもよい。
The seismic isolation building in this embodiment is an RC-structured ramen structure building composed of a plurality of floors, and is directly supported by the ground. The seismic isolation building may be a new construction or a seismic isolation of an existing building. The seismic isolation device installation floor A is provided below the ground surface GL, and the directly upper floor B of the seismic isolation device installation floor A is set as the first floor of the seismic isolation building. The seismic isolation device installation floor A need not be a floor having a living room, and may be a floor having a floor and
本実施形態における免震装置設置階Aの平面形状は、横長(図1におけるX方向に長い)の長方形に形成されている。免震装置設置階Aには、免震装置設置階Aの長辺方向に並ぶ柱2が二列、短辺方向に並ぶ柱2が四列配置されている。本実施形態における長辺方向の各柱2、2間の各スパンLxは、いずれも等しく設定され、短辺方向の柱のスパンLyの1/2程度の寸法に設定されている。ただし、長辺方向の各柱2、2間の各スパンLxは、全てが同一寸法である必要はなく、スパンLxで異なる寸法に設定してもよい。さらに、スパンLxはスパンLyより短ければ、スパンLyの1/2以上又はそれ未満でも良い。
The planar shape of the seismic isolation device installation floor A in the present embodiment is formed in a horizontally long (long in the X direction in FIG. 1) rectangle. On the seismic isolation device installation floor A, two
免震装置設置階Aの四隅に位置する柱25は、積層ゴム支承免震装置5が挿入されるもので、既存建物を免震建物とする場合には、既存の柱を切断し積層ゴム支承免震装置5を挿入して柱25を構築する。
The
積層ゴム支承免震装置5は、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体の荷重を支持する支承機能と、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体と下方の構造体を別振動系とする絶縁機能と、地震時に変位した建物を元の位置に復原させる復原機能を有する免震装置であり、薄いゴムと金属板を交互に重ね合わせて接着した積層ゴムにより構成されている。本実施形態における、積層ゴム支承免震装置5は高減衰積層ゴム支承で構成され、地震による振動エネルギーを吸収する減衰機能も有している。なお、地震による振動エネルギーを吸収する機能を有しない積層ゴム支承免震装置を用いる場合は、振動エネルギーを吸収する機能を有するダンパを別途設ける必要がある。地震時に積層ゴム支承免震装置5が水平方向に変形した際、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体および下方の構造体に曲げモーメントが発生する。ここで発生する「曲げモーメント」は、図5(a)に示すように、上記減衰力と上記復原力によるせん断力Qから生じる「水平力(せん断力)による曲げモーメント(Q・h1:h1は、免震装置5の高さ方向中央から梁3の梁芯までの距離)」と、図5(b)に示すように、積層ゴム支承免震装置5上方の柱芯位置と下方の柱芯位置がずれること(図中、δ1)により発生する「軸力による曲げモーメント(P・δ1/2:Pは軸力)」が合わされたものである。なお、本実施形態における、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体は、積層ゴム支承免震装置5上方の柱25の部分と、それに接続される梁3およびスラブ4である。また、本実施形態における免震装置設置階Aが免震建物の最下階に設定され、免震建物の基礎は杭を有しない直接基礎であるため、積層ゴム支承免震装置5下方の構造体は、積層ゴム支承免震装置5下方の柱25の部分と、それに接続されるフーチング10やフーチング10、10間に必要に応じて設けられるつなぎ梁11、および土間スラブ12である。免震建物の基礎が杭を有する構造である場合、積層ゴム支承免震装置5下方の構造体には杭も含まれる。なお、免震装置設置階Aが免震建物の最下階より上階に設定される場合の積層ゴム支承免震装置5下方の構造体は、積層ゴム支承免震装置5下方の柱25の部分と、それに接続される梁3およびスラブ4で構成される。
The laminated rubber bearing
積層ゴム支承免震装置5には、鉛プラグ入り積層ゴムで構成された積層ゴム支承免震装置5を用いても良い。その場合は、「水平力(せん断力)による曲げモーメント」は、積層ゴムを弾性変形させ、鉛プラグを塑性変形させる際の曲げモーメントとなる。鉛プラグの塑性変形により地震時のエネルギー吸収が行われ、免震装置としての減衰機能が発揮される。
The laminated rubber bearing
免震装置設置階Aの長辺方向の中間部、すなわち長辺方向の両端部以外の長辺方向中央部に短辺方向で並ぶ柱2は、滑り支承免震装置6が挿入された柱26により構成されている。言い換えれば、本実施形態の免震装置設置階Aにおいては、柱25以外の他の柱2が全て柱26で構成されている。既存建物を免震建物とする場合には、既存の柱2を切断して滑り支承免震装置6を挿入して柱26を構築する。滑り支承免震装置6は、それより上方の構造体の荷重を支持する支承機能と、それより上方の構造体と下方の構造体を別振動系とする絶縁機能を有する免震装置であり、本実施形態においては復原機能および減衰機能をほとんど有していない。
The
図9に本実施形態における滑り支承免震装置6の断面を示す。本実施形態における滑り支承免震装置6は、柱26の中間部分に挿入されている。滑り支承免震装置6が挿入される部分の柱26の両端面には鋼板64が取り付けられている。滑り支承免震装置6は、その平面上の中心位置を、柱26の柱芯位置に一致させて挿入されている。滑り支承免震装置6は鋼板64、64間に取り付けられる。滑り支承免震装置6は、その上部分を構成する積層ゴム部分6aとその下部分の滑り板60で構成される。積層ゴム部分6aは、積層ゴム62と、その上面に設けられ、鋼板64に接続される取付用フランジ鋼板61と、積層ゴム62の下面に設けられ、滑り板60に接する滑り材63とから構成される。積層ゴム部分6aの積層ゴム62は、積層ゴム支承免震装置5の積層ゴムより薄く形成されている。滑り支承免震装置6の滑動開始時において滑り支承を緩やかに始動することが出来る。滑り材63は鋼板で形成され、滑り板60と接する面にはフッ素樹脂コーティングが施されている。積層ゴム部分6aは、滑り支承免震装置6上方の柱26部分の鋼板64に、積層ゴム部分6aの平面上の中心位置を柱芯に一致させ、滑り材63を下に向けて取り付けられる。滑り板60は、滑り支承免震装置6下方の柱26部分の鋼板64に、滑り板60の平面上の中心位置を柱芯に一致させて取り付けられる。滑り板60はステンレス製鋼板で形成され、その上面に積層ゴム部分6aの滑り材63が接する。滑り板60の上面には、フッ素樹脂コーティングが施されている。滑り支承免震装置6は、積層ゴム部分6aの滑り材63と滑り板60が接触して、滑り支承免震装置6上方の構造体の鉛直荷重を滑り支承免震装置6下方の構造体へ伝達しつつ、滑り材63が滑り板60上を滑動可能に柱26に取り付けられる。滑り材63と滑り板60の接触部分にはフッ素樹脂コーティングが施されているため、静止時および滑動時の摩擦抵抗が低減されている。
FIG. 9 shows a cross section of the sliding bearing
滑り支承免震装置6は、地震時の水平力が滑り材63と滑り板60間の静止摩擦抵抗より小さい段階では、積層ゴム部分6aの積層ゴム62が横方向で変形し、静止摩擦抵抗より水平力が大きくなった段階で積層ゴム部分6aが滑り板60上を滑動する。この際、積層ゴム62の変形量は、積層ゴム支承免震装置5に比べて極めて微少であり、滑り始めると動摩擦抵抗も小さいことから積層ゴム62の変形量はさらに小さくなる。
In the sliding
積層ゴム62が横方向に変形することにより、図6(b)に示すように、滑り支承免震装置6上方の柱芯位置と滑り材63の平面上の中心との間に多少のずれ(δ1)が生じるが、そのずれは積層ゴム支承免震装置5のずれに比べて極めて小さいため、滑り支承免震装置6上方の構造体に対する「軸力よる曲げモーメントP・δ1/2」も、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体に対する「軸力による曲げモーメントP・δ1/2」に比べて極めて小さい(図5(b)および図6(b)参照)。従って、滑り支承免震装置6上方の柱26部分から直上階Bのスラブ4を支持するための梁をなくすことができる。一方、滑り支承免震装置6下方の構造体では、積層ゴム部分6aが弾性変形しつつ滑り板60上を滑動するため、軸力Pが作用する位置が滑り板60の中心から大きくずれ、「軸力による曲げモーメントP・δ1/2」が、滑り支承免震装置6上方の構造体に作用する「軸力よる曲げモーメントP・δ1/2」より大きくなる。このため、滑り支承免震装置6下方の柱26部分及びそれを支持する下部構造については、その剛性や耐力を増強する必要がある。なお、図6(a)に示すように、滑り支承免震装置6では、せん断力Qから生じる「水平力(せん断力)による曲げモーメント(Q・h1)」は極めて小さい。
When the
そして、本実施形態のように積層ゴム支承免震装置5及び滑り支承免震装置6を組み合わせた免震装置で構成される免震建物では、地震時の水平力により、免震建物に作用する減衰力と復元力の大部分は積層ゴム支承免震装置5が挿入された柱25を介して伝達されることとなる。
And in the seismic isolation building comprised from the seismic isolation device which combined the laminated rubber bearing
上記のように滑り支承免震装置6で支持された柱26の上方部分では軸力による曲げモーメントが極めて小さくなることから、本実施形態においては、滑り支承免震装置6が挿入された柱26については、直上階Bのスラブ4を支持する短辺方向の梁を省略した構造としている。つまり、免震装置設置階Aの柱2(25、26)の間には、直上階Bの梁3が架設され、柱2(25,26)及び梁3とで直上階Bのスラブ4を支持しているが、滑り支承免震装置6が挿入された柱26,26間の短辺方向には直上階Bのスラブ4を支持する梁は架設されず、直上階Bの梁3は、滑り支承免震装置6が挿入された柱26に接続される長辺方向の梁3と、柱25に接続される梁3で構成されている。
Since the bending moment due to the axial force is extremely small in the upper part of the
本実施形態における梁3は、免震装置設置階Aを囲むように、その外周部に架設されている。免震装置設置階Aの長辺方向の柱2(25、26)のスパンLxは、短辺方向の柱2(25、26)のスパンLyより短く設定されているため、それらに架設される直上階Bの長辺方向の梁3(以下「長辺方向梁3x」という)の梁背は、直上階Bの短辺方向の梁3(以下「短辺方向梁3y」という)の梁背以下に設定することが可能である。長辺方向梁3xは、免震装置設置階Aの短辺方向両端部に設けられている。長辺方向梁3xは、長辺方向の一方の端部に位置する柱25から他方の端部に位置する柱25までの柱25、26間および柱26、26間に設けられている。本実施形態における短辺方向梁3yは、免震装置設置階Aの長辺方向両端部に位置する柱25、25間に架設されている。
The
一方、免震装置設置階Aの長辺方向の中間部、すなわち免震装置設置階Aの長辺方向中央部に短辺方向で並ぶ、滑り支承免震装置6が挿入された柱26に接続される短辺方向には、直上階Bのスラブ4を支持する梁を設けないことから、免震装置設置階Aの内部において、階高を抑えつつ、床面から上階のスラブ4下までの高さが確保しやすい免震装置設置階Aを免震建物に備えることができる。
On the other hand, it is connected to the
直上階Bのスラブ4は中空スラブで構成されている。本実施形態のスラブ4では、円形断面の筒状ボイドチューブが埋設されている。スラブ4を中空スラブとすることにより、スラブ4の重量を増加させることなくその厚さを大きくでき、免震装置設置階Aの短辺方向の梁を設けなくとも、スラブ4の剛性と耐力を確保できる。スラブ4は必要な剛性と耐力を確保できるものであれば、中空スラブの構造形式は問わない。例えば、スラブ4の中空部は、その断面形状が矩形でも良く、またチューブ状でなくても良い。
The
積層ゴム支承免震装置5が挿入された柱25、25間には、短辺方向で耐震架構7が設けられている。本実施形態の耐震架構7は、免震装置設置階Aの長辺方向端部に短辺方向で並ぶ柱25、25間に設けられている。耐震架構7は短辺方向梁3yの下方に、短辺方向梁3yと一体に構築された耐震壁的な構造を有するRC造の壁で構成される。耐震架構7は、その左右端面を、積層ゴム支承免震装置5上方の柱25の部分と一体に剛接合し、下端面は開放状態で形成される。
Between the
また、本実施形態においては、積層ゴム支承免震装置5が挿入された柱25に接続される直上階Bの柱35、35の間に、短辺方向で耐震架構70が設けられている。本実施形態における耐震架構70は、上下の短辺方向梁3y,30yと一体に構築されたRC造の耐震壁で構成される。耐震架構70の左右端部、上下端部はそれぞれ、柱35、柱35および上下の短辺方向梁3y,30yと一体に接合されている。本実施形態における、耐震架構7と耐震架構70は一体に構築されて全体で一つの耐震架構を形成している。なお、30xは直上階Bの長辺方向梁、36は直上階Bの滑り支承免震装置6上の柱である。
Moreover, in this embodiment, the earthquake-
耐震架構7、70は、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体に生じる地震時の「曲げモーメント」を負担する。すなわち、免震装置設置階Aの短辺方向の梁を一部なくしたことに対して、地震時に積層ゴム支承免震装置5上方の構造体に作用する「曲げモーメント」に対する剛性と耐力を確保する機能を有している。耐震架構7、または耐震架構70の一方で、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体の剛性と耐力を確保できる場合は、いずれか一方だけを設ければよい。なお耐震架構7、70は、積層ゴム支承免震装置5上部の構造体に発生する「曲げモーメント」に対する剛性と耐力を有するものであればよく、RC造の耐震壁に限定されず、鉄骨製の耐震ブレース等でも良い。また、耐震架構7を設けることにより、その上部の短辺方向梁3yを省略しても良い。なお、耐震架構7、70は「滑り支承免震装置6上方の構造体」の一部である。
The earthquake-
本実施形態における、免震装置設置階Aは地下1階に設定されているため、滑り支承免震装置6下方の柱26部分と積層ゴム支承免震装置5下方の柱25部分は、ともに免震建物の基礎と一体的に構築され剛性と耐力が確保されている。すなわち本実施形態における免震装置5、6より柱25、26の下方部分が、免震建物の基礎であるフーチング10に接続され、そのフーチング10、10間に必要に応じて設けられるつなぎ梁11、および土間スラブ12と一体に構築され、積層ゴム支承免震装置5および滑り支承免震装置6よりも下方の構造体としての剛性と耐力が確保されている。なお、免震建物の基礎が杭を有する構造の場合、フーチング10が杭と一体に構築され、免震装置5、6より下方の構造体に杭も含まれて剛性と耐力が確保される。
Since the seismic isolation device installation floor A in this embodiment is set to the first basement floor, both the
以上説明した本実施形態にかかる免震建物の作用について説明する。免震建物に地震による水平力が作用すると、各免震装置5、6より上方の構造体と下方の構造体が水平方向に相対的に変位する。この際、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体には、積層ゴム支承免震装置5からの水平力(減衰力と復原力)と、軸力の作用位置のずれによる「曲げモーメント」が発生する。一方、滑り支承免震装置6上方の構造体には、滑り支承免震装置6の摩擦抵抗と弾性変形による水平力と、軸力の作用位置のずれによる「曲げモーメント」が発生するが、その「曲げモーメント」は積層ゴム支承免震装置5上方の構造体に発生する「曲げモーメント」に比べ微少なものとなる。
The effect | action of the seismic isolation building concerning this embodiment demonstrated above is demonstrated. When a horizontal force due to an earthquake acts on the seismic isolation building, the structures above and below the
地震時の短辺方向(Y方向)の水平力による滑り支承免震装置6上方の構造体への「曲げモーメント」は、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体への「曲げモーメント」に比べ微少であるため、スラブ4を中空スラブとして剛性と耐力を高めることで対応することができる。このため滑り支承免震装置6が挿入された柱26に接続される短辺方向の梁をなくすことができる。
The “bending moment” to the structure above the sliding
一方、積層ゴム支承免震装置5は、地震時の短辺方向の水平力により、免震建物に要求される減衰力と復原力の大部分を発生するため、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体への「曲げモーメント」は、滑り支承免震装置6上方の構造体への「曲げモーメント」より大きくなる。この積層ゴム支承免震装置5上方の構造体への「曲げモーメント」に対して、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体の剛性と耐力が、耐震架構7、70により確保されている。本実施形態において、耐震架構7と耐震架構70は一体の耐震架構となって「曲げモーメント」に対応する。耐震架構7は免震装置設置階Aの外壁部に短辺方向梁3yと一体的に構築されている。このため、短辺方向梁3yの梁背を大きくすることなく、耐震架構7とともに「曲げモーメント」に対応でき、免震装置設置階Aの床面から梁下までの高さを高く確保することができる。短辺方向梁3yは扁平梁としてもよい。また、耐震架構70は直上階Bに設けられるため、免震装置設置階Aの床面から梁下までの高さに影響を与えることはない。
On the other hand, the laminated rubber bearing
つまり、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体に生じる「曲げモーメント」に対して、短辺方向梁3yのみで対応するのではその断面が大きくなり、免震装置設置階Aの床面から梁下までの高さが確保できない場合でも、耐震架構7、70を設けることにより、免震装置設置階Aの床面から梁下までの高さを確保しつつ、「曲げモーメント」にも十分に対応出来る。さらに、耐震架構7だけでは、「曲げモーメント」に対する積層ゴム支承免震装置5上方の構造体の剛性と耐力が十分に確保できない場合でも、直上階Bに耐震架構70を構築することで対応できる。このため、免震装置5、6を設置する必要のある居室を有する階を、免震装置設置階Aに設定しやすくなる。
In other words, if the “bending moment” generated in the structure above the laminated rubber bearing
地震時の長辺方向(X方向)の水平力による、滑り支承免震装置6上方の構造体への「曲げモーメント」も、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体への「曲げモーメント」に比べ微少であるため、長辺方向梁3xとスラブ4により対応することが出来る。一方、地震時の長辺方向の水平力による、積層ゴム支承免震装置5上方の構造体には、上記の短辺方向の水平力による「曲げモーメント」と同様の大きさの「曲げモーメント」が発生する。これに対してはスラブ4と柱25に接続される長辺方向梁3xで対応する。長辺方向梁3xは、長辺方向の柱スパンLxが短辺方向の柱スパンLyより小さいため、長辺方向梁3xに作用する、長期荷重による曲げモーメントが、短辺方向梁3yにおける長期荷重による曲げモーメントより小さくなっている。このため、柱25と接続される長辺方向梁3xに、地震時の長辺方向の水平力による「曲げモーメント」が加わっても、長辺方向梁3xの梁背を、短辺方向梁3yの梁背より大きくすることなく対応することが出来る。
“Bending moment” to the structure above the sliding
また、本実施形態における免震装置設置階Aは地盤面より下方に構築しているため、免震装置設置階Aの階高が低くなることで掘削深さを浅くでき、掘削工事を簡略化できる。 In addition, since the seismic isolation device installation floor A in this embodiment is constructed below the ground surface, the floor height of the seismic isolation device installation floor A can be lowered to reduce the excavation depth and simplify the excavation work. it can.
以上説明した本実施形態にかかる免震建物にあっては、柱2と柱2、2間の梁3によるラーメン架構で各階スラブ4を支持して構築され、平面形状が長方形に形成され、長辺方向に並ぶ柱2のスパンLxが短辺方向に並ぶ柱2のスパンLyより短く設定されるとともに、積層ゴム支承免震装置5が挿入された柱25および滑り支承免震装置6が挿入された柱26で柱2が構成された免震装置設置階Aを有し、免震装置設置階Aの長辺方向の中間部に短辺方向で並ぶ柱2を、滑り支承免震装置6が挿入された柱26により構成するとともに、滑り支承免震装置6が挿入された柱26に接続される短辺方向の梁をなくしたため、床面から上階スラブ4下までの高さが確保された免震装置設置階Aを免震建物に確保することができる。さらに、本実施形態における免震装置設置階Aは地盤面より下方に設けられているため、免震装置設置階Aの階高が低くなることにより、掘削深さを浅くすることが可能となり、経済的に免震建物を構築することができる。
The base-isolated building according to the present embodiment described above is constructed by supporting each
本実施形態における免震建物においては、免震装置設置階Aの直上階Bのスラブ4を中空スラブにより構成したため、短辺方向の梁をなくしてもスラブ4の剛性と耐力を確保することが出来る。したがって、スラブ4の剛性を確保しつつ、免震装置設置階Aの床面からスラブ4下までの高さを確保できる。
In the seismic isolation building according to the present embodiment, the
本実施形態の免震建物1は、免震装置設置階Aの長辺方向両端部に短辺方向で並ぶ柱2を、積層ゴム支承免震装置5が挿入された柱25により構成するとともに、積層ゴム支承免震装置5が挿入された柱25、25間に、短辺方向で耐震架構7を設けているため、地震時の短辺方向(Y方向)の水平力により、積層ゴム支承免震装置5から、それより上方の構造体へ作用する「曲げモーメント」に対し、短辺方向梁3yのみでこれに対応する場合に比べ、短辺方向梁3yの梁背を大きくすることなく対応でき、免震装置設置階Aの床面からスラブ4下までの高さが確保しやすい。すなわち、地震時に免震建物に必要とされる復原力と減衰力を、免震装置設置階Aの端部に配置した積層ゴム支承免震装置5に負担させることで、免震装置設置階Aの階高を抑えつつ、免震装置設置階Aの中央部では、従来柱のスパンが長く梁背が大きくなりやすかった短辺方向の梁がなくされ、床面からスラブ底までの高さで免震装置設置階Aの室内空間を確保できる。また、免震装置設置階Aの周囲の梁3x、3yの梁背を小さくできることで、免震装置設置階Aにおける床面から梁下までの高さを確保することができる。
The seismic isolation building 1 according to the present embodiment includes
本実施形態においては、積層ゴム支承免震装置5が挿入された柱25に接続される直上階Bの柱35、35の間に、短辺方向で耐震架構70が設けられているため、耐震架構7を十分なボリュームで構築できず、積層ゴム支承免震装置5より上方の構造体へ作用する「曲げモーメント」に対応できない場合でも、耐震架構70により対応することができる。
In this embodiment, since the earthquake-
本実施形態においては、耐震架構7と耐震架構70を一体にして併設したが、これらを併設する場合でも必ずしも一体に構築する必要はない。また、本実施形態における耐震架構7、70には短辺方向梁3yを組み込んだが、短辺方向梁3yとは別個に耐震架構7、70を構築してもよい。
In the present embodiment, the earthquake-
本実施形態では、滑り支承免震装置6を柱2に設置したが、滑り支承免震装置6に代えて、図7に示すように、ローラーやボールベアリングを用いた転がり支承による免震装置8(以下「転がり支承免震装置8」)を設置してもよい。この場合、地震時に転がり支承免震装置8より上方の構造体に作用する「曲げモーメント」は、積層ゴム支承免震装置5を用いた場合より小さくなる。すなわち、図7(b)に示すように、転がり支承免震装置8より上方の柱芯位置と下方の柱芯位置とのずれ(δ1)が微少であるため「軸力Pによる曲げモーメントP・δ1/2」はわずかしか発生しない。さらにせん断力Qも、転がり支承の初期転がり抵抗分しか発生せず、図7(a)に示すように「水平力(せん断力)による曲げモーメントQ・h1」も僅かである。このため、転がり支承免震装置8が滑り支承免震装置6とほぼ同様の機能を果たし、前述の実施形態と同様の効果を免震建物にもたらすことができる。
In this embodiment, the sliding bearing
本実施形態では、免震装置設置階Aの長辺方向に並ぶ柱2を二列設けたがこれに限定されるものではなく、三列以上設けてもよい。その際の耐震架構7は、免震装置設置階Aの長辺方向両端部に短辺方向で並ぶ各柱25、25間それぞれに設置する。
In this embodiment, two
また、本実施形態では、免震装置設置階Aの短辺方向に並ぶ柱2を四列配置したが、これらの列数に限定されるものはない。例えば図8に示すように、短辺方向に並ぶ柱2を七列、長辺方向に並ぶ柱2を三列としてもよい。この場合、長辺方向両端部側で短辺方向に並ぶ複数列の柱2に積層ゴム支承免震装置5を挿入して、柱25としても良い。その際の耐震架構7は、全ての柱25、25間に短辺方向で設けても、適宜選択した列の柱25間にのみ設けても良い。ただし端部に配置する耐震架構7の数(列数)は左右の端部で一致させることが望ましい。この形態においても前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。勿論、図8の柱2の配列の場合にも、前述の実施形態と同様に、左右方向の最も外側の一列の柱2のみに積層ゴム支承免震装置5を挿入してもよい。これらの場合において、耐震架構70は、短辺方向の「曲げモーメント」に有効に対応できるよう適宜配置すればよい。
In the present embodiment, four
2 柱
3 梁
4 スラブ
5 積層ゴム支承免震装置
6 滑り支承免震装置
7、70 耐震架構
25 積層ゴム支承免震装置が挿入された柱
26 滑り支承免震装置が挿入された柱
A 免震装置設置階
B 免震装置設置階の直上階
Lx 長辺方向に並ぶ柱のスパン
Ly 短辺方向に並ぶ柱のスパン
2
Claims (5)
該免震装置設置階の長辺方向の中間部に短辺方向で並ぶ上記柱を、上記滑り支承免震装置が挿入された柱により構成するとともに、
該滑り支承免震装置が挿入された柱に接続される短辺方向の上記梁をなくしたことを特徴とする免震建物。 It is constructed by supporting each floor slab with a ramen frame consisting of columns and beams between the columns, the plane shape is formed in a rectangle, and the span of columns arranged in the long side direction is set shorter than the span of columns arranged in the short side direction In addition, a seismic isolation building having a seismic isolation device installation floor in which the above pillar is configured with a column into which a laminated rubber bearing isolation device is inserted and a column into which a sliding bearing isolation device is inserted,
The column arranged in the short side direction in the middle part of the long side direction of the seismic isolation device installation floor is constituted by a column into which the sliding bearing seismic isolation device is inserted, and
A base-isolated building in which the beam in the short side direction connected to a column into which the sliding bearing base isolation device is inserted is eliminated.
該積層ゴム支承免震装置が挿入された柱間に、短辺方向で耐震架構を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の免震建物。 The column arranged in the short side direction at both ends of the long side direction of the seismic isolation device installation floor is constituted by a column in which the laminated rubber bearing seismic isolation device is inserted,
The seismic isolation building according to claim 1, wherein an earthquake resistant frame is provided in a short side direction between columns into which the laminated rubber bearing seismic isolation device is inserted.
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