JP2010275802A - Base-isolated structure and building - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液状化誘発土を用いた免震構造物及び当該免震構造物を有する建物に関する。 The present invention relates to a base isolation structure using liquefaction-induced soil and a building having the base isolation structure.
中低層で最新の耐震基準に従って建てられた建物は、比較的硬質な地盤に建てられた場合の方がいわゆる軟弱地盤に建てられた場合より地震動の卓越周期と建物の固有周期が近く、共振して振動被害を受ける傾向がある。一方、その地域が東海・東南海地震の震源断層付近のように極めて地震ハサ゛ート゛が高い場合、むしろ液状化が起こった方が振動被害を軽減できる。 Buildings built according to the latest seismic standards in the middle and lower floors resonate when built on relatively hard ground, closer to the dominant period of seismic motion and the natural period of the building than when built on so-called soft ground. Tend to be damaged by vibration. On the other hand, if the area has an extremely high earthquake hazard such as the vicinity of the fault of the Tokai / Tonankai earthquake, vibration damage can be reduced if liquefaction occurs.
特許文献1には、液状化現象を利用した免震建物が提案されている。すなわち、特許文献1には、一定以上の強度の地震動が作用した時に液状化が発生するように地盤改良仕様を調整し、強い地震動作用時には、液状化により建物への地震入力を低減する地盤改良構法が記載されている。液状化が発生することで建物の振動被害(構造体の損傷や2次部材、設備の被害)を軽減することが可能であるが、特許文献1では液状化に伴って建物が不同沈下して上部構造の被害が誘発されることを防ぐことは難しい。 Patent Document 1 proposes a seismic isolation building using a liquefaction phenomenon. That is, in Patent Document 1, the ground improvement specification is adjusted so that liquefaction occurs when seismic motion of a certain level or more acts, and the ground improvement that reduces earthquake input to the building by liquefaction during strong earthquake operation. The construction method is described. It is possible to reduce vibration damage (damage of structures, damage to secondary members, equipment) due to the occurrence of liquefaction. However, in Patent Document 1, the building is subsided with liquefaction. It is difficult to prevent superstructure damage from being induced.
そこで、特許文献2では、地下水を汲み上げて区画された液状化層を構成し、建物を杭で支持することが提案されている。しかしながら、この場合、液状化の条件が地盤の地下水の状態に依存する。すなわち、特許文献2における地下水供給は、地震時の地盤歪による間隙水圧の上昇を利用したものであり、間隙水圧が上昇しない地盤では液状化が起こらない可能性がある。よって、特許文献2の技術では、地盤によって免震を実施できない場合がある。
Therefore, in
また、特許文献2では、内部通路のある杭を地中深く貫入する必要があり、免震のための構造が複雑かつ大型化し、また施工が困難になる。
Moreover, in
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、液状化現象を利用した免震を、地盤の質にかかわらず確実に行うことができ、なおかつより簡単な構造で行うことができる免震構造物及び建物を提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is capable of performing seismic isolation utilizing the liquefaction phenomenon reliably regardless of the quality of the ground and yet having a simpler structure. Its purpose is to provide structures and buildings.
上記目的を達成するための本発明は、地表面が掘削された掘込みに形成され、水を貯留可能な土槽と、該土槽の底面上に設けられ、構築物の水平移動を許容し且つ構築物の鉛直荷重を支える水平移動装置と、前記土槽内に充填され、前記土槽内の液状化を誘発して構築物の水平振動を減衰させる液状化誘発土と、前記土槽内の液状化誘発土に水を供給する水供給装置と、を有し、前記水平移動装置は、前記構築物の鉛直荷重を支え転動可能な複数の球体と、当該複数の球体を収容し囲む枠体と、を有することを特徴とする免震構造である。 In order to achieve the above object, the present invention provides a soil basin formed on an excavation where the ground surface is excavated and capable of storing water, and provided on the bottom surface of the soil basin, allowing horizontal movement of the structure and A horizontal movement device that supports the vertical load of the structure, a liquefaction-induced soil that fills the earth tub and induces liquefaction in the earth tub to attenuate horizontal vibration of the structure, and liquefaction in the earth tub A water supply device that supplies water to the induced soil, and the horizontal movement device supports a vertical load of the structure and can roll, and a frame that houses and surrounds the plurality of spheres, It is a seismic isolation structure characterized by having.
本発明によれば、水供給装置により土槽内の液状化誘発土に水を供給できるので、液状化現象を利用した免震を地盤の質にかかわらず確実に行うことができる。また、構築物を、土槽の底面上の複数の球体を用いて支承するので、簡単な構造で免震を行うことができる。また、球体を用いることにより、免震に必要な構築物の水平方向の移動性を十分に確保できる。 According to the present invention, water can be supplied to the liquefaction-induced soil in the soil tank by the water supply device, so that the seismic isolation utilizing the liquefaction phenomenon can be reliably performed regardless of the ground quality. In addition, since the structure is supported using a plurality of spheres on the bottom surface of the earth tub, seismic isolation can be performed with a simple structure. In addition, by using a sphere, the horizontal mobility of the structure required for seismic isolation can be sufficiently secured.
前記枠体は、格子状に形成され、当該格子状の各方形枠内に球体が収容されていてもよい。かかる場合、球体同士の位置関係や、球体と構築物との位置関係が変動しないので、構築物の総ての方向の水平移動を確実に安定して確保できる。 The frame may be formed in a lattice shape, and a sphere may be accommodated in each square frame of the lattice shape. In such a case, since the positional relationship between the spheres and the positional relationship between the sphere and the structure do not change, it is possible to reliably and stably ensure horizontal movement in all directions of the structure.
前記複数の球体と前記構築物の間には、板状体が介在されていてもよい。かかる場合、構築物から複数の球体にかかる荷重を均等化できる。また、板状体は、構築物の基礎コンクリート打設時の型枠の役割を果たすことができる。 A plate-like body may be interposed between the plurality of spheres and the structure. In such a case, the load applied to the plurality of spheres from the structure can be equalized. Moreover, a plate-shaped object can play the role of the formwork at the time of foundation concrete placement of a structure.
上記免震構造物は、前記土槽の内側壁に設けられ、前記構築物の接触に対し弾性力を生じさせる弾性装置、または前記構築物の外側壁に設けられ、前記土槽の内側壁の接触に対し弾性力を生じさせる弾性装置をさらに有していてもよい。かかる場合、地震による構築物の横ずれに対し構築物を元の位置に戻す方向に押すことができるので、地震による構築物の位置ずれを低減できる。 The seismic isolation structure is provided on the inner wall of the earth tub, and is provided on an outer wall of the structure or an elastic device that generates elastic force against the contact of the structure. It may further have an elastic device that generates an elastic force. In such a case, the structure can be pushed back in the direction of returning to the original position against the lateral displacement of the structure due to the earthquake, so that the displacement of the structure due to the earthquake can be reduced.
前記弾性装置は、発泡ゴムで構成されていてもよい。 The elastic device may be made of foamed rubber.
前記土槽は、上面が開放された鉄筋コンクリートの箱型形状を有していてもよい。 The clay tank may have a box shape of reinforced concrete with an open top surface.
前記土槽は、前記掘込みの表面に遮水シートを敷設して形成されていてもよい。また、前記土槽の遮水シート上に底版が設置され、当該底版上に前記水平移動装置が設けられていてもよい。 The soil tank may be formed by laying a water shielding sheet on the surface of the dug. Moreover, a bottom plate may be installed on the water-impervious sheet of the earth tub, and the horizontal movement device may be provided on the bottom plate.
前記水供給装置は、前記土槽内に水を供給する管路と、当該管路を開閉する開閉弁と、前記土槽内の水位を検出するセンサと、当該センサによる水位の検出結果に基づいて、水位が所定の高さ以上になるように前記開閉弁を開閉する制御部とを有していてもよい。かかる場合、土槽内の水量を確実に維持して、液状化現象による免震を確実に行うことができる。 The water supply device is based on a pipe that supplies water into the earth tub, an on-off valve that opens and closes the pipe, a sensor that detects a water level in the earth tub, and a detection result of the water level by the sensor. And a controller that opens and closes the on-off valve so that the water level is equal to or higher than a predetermined height. In such a case, it is possible to reliably maintain the amount of water in the soil tank and to perform seismic isolation due to the liquefaction phenomenon.
別の観点による本発明によれば、上記免震構造物を有する建物が提供される。 According to this invention from another viewpoint, the building which has the said seismic isolation structure is provided.
本発明によれば、液状化現象を利用した免震を、地盤の質にかかわらず確実に行うことができ、なおかつ簡単な構造で行うことができる。 According to the present invention, the seismic isolation using the liquefaction phenomenon can be reliably performed regardless of the quality of the ground, and can be performed with a simple structure.
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態に係る免震構造物1を有する建物2の構成の概略を示す説明図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Drawing 1 is an explanatory view showing the outline of the composition of
免震構造物1は、例えば地表面が掘削された掘込みAに形成され、水を貯留可能な土槽10と、土槽10の底面10a上に設けられ、構築物Bの水平移動を許容し且つ構築物Bの鉛直荷重を支える水平移動装置11と、土槽10内に充填され、土槽10内の液状化を誘発して構築物Bの水平振動を減衰させる液状化誘発土12と、土槽10内の液状化誘発土12に水を供給する水供給装置13を有している。
The seismic isolation structure 1 is formed in, for example, a dug A where the ground surface is excavated, and is provided on a
土槽10は、例えば上面が開放された鉄筋コンクリートの箱型形状を有している。水平移動装置11は、例えば構築物Bの鉛直荷重を支え転動可能な複数の球体20と、複数の球体20を収容し囲む枠体21を有している。球体20には、例えば工業用ガラス球、工業用磁器球、コンクリート球などが用いられる。枠体21は、例えば図2(a)に示すように方形の格子状に形成され、当該格子状の各方形枠21a内に球体20が収容されている。球体20は、後述するように地震発生時には方形枠21a内で転動でき、球体20と枠体21はいっしょに底面10a上を水平移動する(枠体21は土槽10の底版に固定されていない)。また枠体21は、図2(b)に示すように上下方向の寸法(枠体21が土槽10の底面10aから突出する高さ)が球体20の径よりも短く(低く)形成され、球体20を収容した際に、球体20の上側が枠体21よりも突出するようになっている。これにより、球体20は、上面で後述する板状体22を支持できる。また、底面10aに対する球体20及び枠体21の敷設範囲は、構築物Bの底面とほぼ同じ面積を有している。
The
図1に示すように複数の球体20上には、板状体22が載置され、その上に構築物Bが支承されている。板状体22は、構築物Bの底面全体を覆う大きさを有し、球体20に対し水平移動できる。なお、板状体22は、樹脂板、鋼板等を用いることができる。
As shown in FIG. 1, a plate-
図3に示すように土槽10の内側壁10bには、例えば構築物Bの接触に対し弾性力を生じさせる弾性装置30が設けられている。弾性装置30は、例えば発泡ゴムで構成されている。弾性装置30は、例えば土槽10の内側壁10bから内側に突出し先細の側方から見て台形の形状を有している。また、弾性装置30は、図4に示すように土槽10の内側壁10bに沿って水平方向に長く形成されている。弾性装置30は、例えば箱型形状の土槽10の各辺(平面視)の内側壁10bにそれぞれ形成されている。また、弾性装置30は、構築物Bの大きさ(奥行や幅)に応じて等間隔に複数設けてもよい。この弾性装置30により、図5に示すように構築物Bが地震により水平方向に移動した際に弾性装置30と接触し弾性力を生じさせて、構築物Bを元の位置に戻す方向に押すことができる。
As shown in FIG. 3, the
水供給装置13は、例えば図1に示すように土槽10内に水を供給する管路40と、管路40を開閉する開閉弁41と、土槽10内の液状化誘発土12の水位を検出するセンサ42と、当該センサ42による水位の検出結果に基づいて、水位が所定の高さ以上になるように開閉弁41を開閉する制御部43を有している。管路40は、水道などの水の供給源44に接続されている。開閉弁41には、例えば電磁弁が用いられ、センサ42には、例えば水圧計が用いられる。制御部43としては、例えばCPU、メモリなどを有するコンピュータが用いられる。
For example, as shown in FIG. 1, the
液状化誘発土12には、例えば細粒度含有率が10%程度と低く、大多数の粒径が0.1mm〜1.0mmの間にある比較的均一の砂質土が用いられる。また、液状化誘発土12は、土砂以外であってもよく、例えば、均質な粒径を有する樹脂ビーズやガラスビーズなどの材料を用いることができる。
As the liquefaction-inducing
次に、以上の免震構造物1の施工方法について説明する。先ず地表面に掘込みAが掘削され、その掘込みAに土槽10が形成される。土槽10は、杭等により下から支持されてもよい。その後、図6に示すように土槽10の底面10a上に水平移動装置11の枠体21が設置され、枠体21の各方形枠21a内に球体20が収容される。さらに、土槽10には、水供給装置13や弾性装置30が設置される。
Next, the construction method of the above seismic isolation structure 1 is demonstrated. First, the excavation A is excavated on the ground surface, and the
次に、図7に示すように球体20が埋まるように液状化誘発土12が土槽10内に入れられる。その後、球体20上に板状体22が載置される。次に、図1に示すように板状体22上に構築物Bの基礎が構築され、土槽10内に地表面と同程度の高さになるように液状化誘発土12が入れられる。次に構築物Bが構築され、その後土槽10内の水位が所定の高さになるように水供給装置13により土槽10内に水が供給される。施工後は、センサ42により土槽10内の水位が監視され、所定の水位より下がると、制御部43により開閉弁41が開放され、管路40を通じて土槽10内に水が供給される。
Next, as shown in FIG. 7, the liquefaction-induced
地震発生時には、球体20自身は、底面10a上を枠体21(土槽10の底版に固定していない)とともに水平振動し、球状20上の板状体22に載置された構築物Bも容易に水平振動する。このとき、球体20及び枠体21の水平移動の幅は、構築物Bの水平移動の幅より小さいことから、構造物Bが片持支持状態になる場合がある(図5参照)。
そして、構築物Bが水平移動して弾性装置30に接触すると、弾性装置30が縮んで反発力を生じさせ、構築物Bを土槽10の中央側に押し戻す。さらに構築物Bは、土槽10の中央を通過して水平移動し、反対側の内側壁10bの弾性装置30に接触すると、弾性装置30が縮んで反発力を生じさせ、構築物Bを土槽10の中央側に押し戻す。このような繰り返しにより、地震後の構築物Bの位置ずれ(水平振動による変位(振幅))が復元される。その一方で液状化誘発土12が液状化し、粘性体となって構築物Bの水平振動を減衰させる。これにより、構築物Bが免震される。なお、複数の球体20は、枠体21が整列されているので、水平振動によって構造物Bの下面から散らばることがなく、構造物Bの支持状態は維持される。
When an earthquake occurs, the
When the structure B moves horizontally and contacts the
以上の実施の形態によれば、水供給装置13により液状化誘発土12に水を供給できるので、液状化現象を利用した免震を地盤の質にかかわらず確実に行うことができる。また、構築物Bを、土槽10の底面10a上の複数の球体20を用いて支承できるので、簡単な構造で免震を行うことができる。また、球体20を用いることにより、免震に必要な構築物Bの水平方向の移動性を十分に確保できる。
According to the above embodiment, since water can be supplied to the
枠体21は、格子状に形成され、各方形枠21a内に球体20が収容されるので、球体20同士の位置関係が不変になり、それらの球体20上の構築物Bの総ての方向の水平移動を確実に安定的に確保できる。
The
複数の球体20と構築物Bの間には、板状体22が介在されているので、構築物Bから複数の球体20にかかる荷重を均等化できる。また、板状体は、構築物Bの基礎コンクリート打設時の型枠の役割を果たしたすことができる。
Since the plate-
土槽10の内側壁10bには、構築物Bの接触に対し弾性力を生じさせる弾性装置30が設けられているので、地震による構築物Bの位置ずれ(水平振動による変位)を復元できる。なお、上記実施の形態では、弾性装置30が土槽10の内側壁10bに設けられていたが、構築物Bの外側壁に設けられていてもよい。かかる場合も、構築物Bが水平移動して土槽10が弾性装置30に接触すると、弾性装置30が縮んで反発力を生じさせ、構築物Bを土槽10の中央側に押し戻す。さらに構築物Bは、土槽10の中央を通過し、反対側の内側壁10bの弾性装置30に接触すると、弾性装置30が縮んで反発力を生じさせ、構築物Bを土槽10の中央側に押し戻す。このような繰り返しにより、地震後の構築物Bの位置ずれ(水平振動の変位(振幅))が復元される。
Since the
また、上記実施の形態では、土槽10は、上面が開放された鉄筋コンクリートの箱型形状を有しているので、液状化のための保水を適正に行うことができる。
Moreover, in the said embodiment, since the
水供給装置13の制御部43により、センサ42による土槽10内の水位の検出結果に基づいて、水位が所定の高さ以上になるように開閉弁41が制御されるので、土槽10内の水量を確実に維持して、液状化現象による免震を確実に行うことができる。
The on / off
以上の実施の形態では、鉄筋コンクリートの土槽10であったが、図8に示すように掘込みAの表面に遮水シート50を敷設して形成された土槽51であってもよい。かかる場合、土槽10の遮水シート50上に、例えば鉄筋コンクリート製の底版52が設置され、その底版52上に水平移動装置11の球体20、枠体21が設けられてもよい。また、この場合、弾性装置30を構築物Bの外壁面に設け、反力壁用に鉄筋コンクリート製の底版52の外縁を立ち上げて、当該底版52の外縁部52aに弾性装置30を反発させるようにしてもよい。また、弾性装置30をバネとして、反力壁と構築物Bを連結しておくこともできる。かかる場合、より簡単な構造で安価な免震構造物1を実現できる。
In the above embodiment, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood.
例えば以上の実施の形態では、底面10aに対する球体20及び枠体21の敷設範囲は、構築物Bの底面とほぼ同じ面積に合わせて設けられていたが、構築物Bの底面より広い面積として余裕をもって敷設してもよい。構築物Bが敷設範囲から大きくはみ出しては、構造物Bが傾いてしまうことを防止するためである(図5参照)。
また、他の水平移動装置の構成として、枠体21を板状体22側に固定して、球体20を収容した際に球体20の下側が枠体21よりも突出するようにして土槽10の底面10a上を転動するようにしてもよい。
また、弾性装置30が発泡ゴムであったが、弾性力を生じさせるものであれば、高減衰ゴムなどの他のゴムであってもよいし、またバネや、バネを用いたバネ機構等であってもよい。
For example, in the above embodiment, the laying range of the
Further, as another configuration of the horizontal movement device, the
Further, although the
1 免震構造物
2 建物
10 土槽
11 水平移動装置
12 液状化誘発土
13 水供給装置
20 球体
21 枠体
A 掘込み
B 構築物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
該土槽の底面上に設けられ、構築物の水平移動を許容し且つ構築物の鉛直荷重を支える水平移動装置と、
前記土槽内に充填され、前記土槽内の液状化を誘発して構築物の水平振動を減衰させる液状化誘発土と、
前記土槽内の液状化誘発土に水を供給する水供給装置と、を有し、
前記水平移動装置は、前記構築物の鉛直荷重を支え転動可能な複数の球体と、当該複数の球体を収容し囲む枠体と、を有することを特徴とする、免震構造物。 A soil tank that is formed in an excavation where the ground surface is excavated and can store water;
A horizontal movement device that is provided on the bottom surface of the earth tub and allows horizontal movement of the structure and supports the vertical load of the structure;
Liquefaction-induced soil filled in the earth basin and inducing liquefaction in the earth basin to attenuate horizontal vibrations of the structure;
A water supply device for supplying water to the liquefaction-induced soil in the clay tank,
The horizontal movement device includes a plurality of spheres capable of supporting and rolling the vertical load of the structure, and a frame body that houses and surrounds the plurality of spheres.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20120807 |