JP2011106103A - 免震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 下部構造に水平方向の剛性が強い箇所と弱い箇所があっても、下部構造の一部に地震の揺れの荷重が集中しない免震構造を提供する
【解決手段】 一体の上部構造１０と、上部構造１０に対して水平方向に相対変位可能に設けられた下部構造２０、３０と、上部構造１０と下部構造２０、３０との間に介在する第一免震部４１及び第二免震部４２とを有する免震構造１であって、下部構造２０、３０は、水平方向における剛性が互いに異なり、かつ、互いに分離された第一下部構造２０及び第二下部構造３０であって、上部構造１０との間に第一免震部４１が介在する第一下部構造２０及び上部構造１０との間に第二免震部４２が介在する第二下部構造３０を、備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、免震構造に関する。

従来より、免震部を介在させることにより上部構造に対して水平方向に相対変位可能であり、上部構造を支持する下部構造を備える免震構造にかかる技術がある（例えば、特許文献１）。

この技術によれば、免震部を備えることにより、上部構造に伝わる地震の揺れを小さくすることができた。

特開２００１−２６２８３９号公報

ところで、下部構造に水平方向の剛性が大きい部分と小さい部分がある場合には、剛性が大きい部分に地震の揺れの荷重が集中してしまうという課題がある。

本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、下部構造に水平方向の剛性が大きい部分と小さい部分があっても、下部構造の一部に地震の揺れの荷重が集中しない免震構造を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために第１の発明は、
一体の上部構造と、該上部構造に対して水平方向に相対変位可能に設けられた下部構造と、前記上部構造と前記下部構造との間に介在する第一免震部及び第二免震部とを有する免震構造であって、
前記下部構造は、
前記水平方向における剛性が互いに異なり、かつ、互いに分離された第一下部構造及び第二下部構造であって、前記上部構造との間に前記第一免震部が介在する第一下部構造及び前記上部構造との間に前記第二免震部が介在する第二下部構造を、
備えることを特徴とする免震構造である。
この発明によれば、下部構造に水平方向の剛性が強い箇所と弱い箇所があっても、下部構造の一部に地震の揺れの荷重が集中しない免震構造を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明に記載の免震構造であって、
前記第一下部構造は、
支持地盤に固定された杭と、
前記杭に支持され、前記第一免震部を支持する第一建物基礎と、備え、
前記第二下部構造は、
前記支持地盤に固定され、前記第二免震部を支持する第二建物基礎を備える、
ことを特徴とする免震構造である。
この発明によれば、免震構造が杭を介在せずに直接支持地盤に固定される下部構造と杭を介在して支持地盤に固定される下部構造とを有しても、杭を介在せずに直接支持地盤に固定される下部構造に地震の揺れの荷重が集中しない免震構造を提供することができる。

第３の発明は、第１の発明に記載の免震構造であって、
前記第一下部構造は、
支持地盤に固定された第一杭と、
前記第一杭に支持され、前記第一免震部を支持する第一建物基礎と、を備え、
前記第二下部構造は、
支持地盤に固定された第二杭と、
前記第二杭に支持され、前記第二免震部を支持する第二建物基礎と、を備え、
前記第一杭と前記第二杭とは、長さと断面積と断面形状と材質とのうち少なくとも何れか一つが異なることを特徴とする免震構造である。
この発明によれば、免震構造が長さと断面積と断面形状と材質とのうち少なくとも何れか一つが異なることによって水平方向の剛性が異なる２種類の杭を有しても、水平方向の剛性が強い杭に、地震の揺れの荷重が集中しない免震構造を提供することができる。

本願発明によれば、下部構造に水平方向の剛性が強い箇所と弱い箇所があっても、下部構造の一部に地震の揺れの荷重が集中しない免震構造を提供することができる。

免震構造１を模式的に示す断面図である。 免震構造２を模式的に示す断面図である。 第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる別の免震構造１を示す断面図である。 第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる別の免震構造１を示す断面図である。 第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる別の免震構造１を示す断面図である。 第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる免震構造１を示す断面図である。 第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる別の免震構造１を示す断面図である。 第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる別の免震構造１を示す断面図である。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜免震構造の構成＞
図１は、本実施形態にかかる免震構造１を模式的に示す断面図である。同図に示すように、免震構造１は、上部構造１０、第一下部構造２０、第二下部構造３０、第一免震部４１、第二免震部４２、エキスパンションジョイント５０を備える。

上部構造１０は、入居者が生活や仕事に利用する空間を提供する部分であって、地震があっても揺れが小さくなるように設計された部分である。

第一下部構造２０は、第一建物基礎２１と第一杭２２とを備える。第一建物基礎２１は、第一免震部４１を間に介在させて、上部構造１０を支持することにより、第一建物基礎２１を支持する支持杭である。第一杭２２は、例えばコンクリート製杭である。第一杭２２は、図１に示すように、下端が支持地盤１００に固定され、上端において第一建物基礎２１に固定的に連結する。

第一免震部４１は、例えば積層ゴムである。第一免震部４１は、上部構造１０と第一下部構造２０との間に複数設けられ、上部構造１０と第一下部構造２０とを水平方向に相対変位可能としつつ、上部構造１０を支持する。また、第一免震部４１は、上部構造１０と第一下部構造２０とを水平方向に相対変位可能としつつ、上部構造１０と第一下部構造２０とに減衰力を作用させてそれらの相対移動を減衰させる。

第二下部構造３０は、第二建物基礎３１と第二杭３２とを備え、第一下部構造２０よりも水平方向の剛性が大きい。第二建物基礎３１は、第二免震部４２を間に介在させて上部構造１０を支持する。第二杭３２は、下端が支持地盤１００に固定され、上端において第二建物基礎３１に固定的に連結することにより、第二建物基礎３１を支持する支持杭である。第二杭３２は、例えばコンクリート杭である。図１に示すように、支持地盤が、第二杭３２の位置においては第一杭２２の位置よりも浅いところにあるので、第二杭３２は第一杭２２よりも短くてよく、したがって、第二杭３２は第一杭２２よりも水平方向の剛性が大きい。

なお、ここでいう水平方向の剛性とは、水平方向に所定の力を加えたときの変形程度を表す。具体的には、同一の振幅で同一の波長の振動を支持地盤１００から各下部構造が受けたときに、各下部構造の振幅が大きければ剛性が小さく、振幅が小さければ剛性が大きい。

第二免震部４２は、第一免震部４１と同様、例えば積層ゴムである。第二免震部４２は、上部構造１０と第二下部構造３０との間に複数設けられ、上部構造１０を支持する。また、第二免震部４２は、上部構造１０と第二下部構造３０とを水平方向に相対変位可能としつつ、上部構造１０と第二下部構造３０とに減衰力を作用させてそれらの相対移動を減衰させる。

エキスパンションジョイント５０は、人が第一建物基礎２１上と第二建物基礎３１上とを往来可能なように接続する。また、エキスパンションジョイント５０は、地震時に第一建物基礎２１と第二建物基礎３１とが異なる動きができるように、第一建物基礎２１と第二建物基礎３１とを相対移動可能に接続する。第一建物基礎２１と第二建物基礎３１とのクリアランスは、第一建物基礎２１及び第二建物基礎３１の震度７の地震による各振幅の合計値よりも大きい。

＜地震時の免震構造の動き＞
地震が発生すると支持地盤１００を介して免震構造１に揺れが伝播する。支持地盤１００の揺れは、まず、第一杭２２と第二杭３２とに伝播し、第一杭２２と第二杭３２とはそれぞれ揺れる。第一杭２２は第二杭３２よりも長く、水平方向の剛性が弱いので、第一杭２２は第二杭３２よりも大きく揺れる。

第一杭２２が揺れると、その上端に位置する第一建物基礎２１も揺れる。同様に、第二杭３２が揺れると、その上端に位置する第二建物基礎３１も揺れる。このとき、第一杭２２は第二杭３２よりも大きく揺れるので、第一建物基礎２１も第二建物基礎３１よりも大きく揺れる。エキスパンションジョイント５０は、第一建物基礎２１と第二建物基礎３１とを相対移動可能に接続しており、第一建物基礎２１と第二建物基礎３１とが異なる大きさで揺れることができる。

第一建物基礎２１の揺れは、第一免震部４１において吸収され、この揺れは上部構造１０にはほとんど伝播されない。同様に、第二建物基礎３１の揺れは、第二免震部４２において吸収され、この揺れは上部構造１０にはほとんど伝播されない。したがって、地震時においても上部構造１０はほとんど揺れない。

＜免震構造の有効性＞
本実施形態の免震構造１によれば、下部構造に水平方向の剛性が大きい部分と小さい部分があっても、下部構造の一部に地震の揺れの荷重が集中しない免震構造を提供することができる。

本実施形態の免震構造１の有効性を説明するため、従来技術による免震構造２を比較例として紹介する。図２は、免震構造２を模式的に示す断面図である。同図に示すように、免震構造２は、上部構造１１０と、免震部１４０と、一体形成された下部構造１２０とを備える。ここで、地震が発生すると、地震の振動が免震構造２を支持する支持地盤１００に伝達される。地震の揺れは、支持地盤１００から杭１２２ａ、１２２ｂを経て下部構造１２０全体に伝達される。ここで、杭１２２ａは杭１２２ｂよりも長いので水平方向の剛性は小さい。よって、杭１２２ａが接続する側の下部構造１２０ａは、杭１２２ｂが接続する側の下部構造１２０ｂよりも大きく揺れる。そうすると、下部構造１２０ａから下部構造１２０ｂに揺れが伝達されるが、下部構造１２０ｂはその揺れを抑制しようとするので、下部構造１２０ｂにより大きな荷重がかかることとなる。この結果、下部構造１２０ｂに亀裂などが入るおそれがある。

一方で、地震の揺れが一部に集中しないようにするために水平方向の剛性を下部構造全体で均一にしようとすると、下部構造の各部分を一番剛性の大きいもので揃えざるを得ず、コスト高になるという課題がある。

しかし、本実施形態の免震構造１によれば、下部構造は、第一下部構造２０と第二下部構造３０とが独立に構成されているので、第二杭３２の水平方向の剛性が第一杭２２よりも小さい場合であっても、第二杭３２により大きな荷重がかかることはない。また、下部構造の各部分を一番剛性の大きいもので揃えなくてもよいので、コスト高にもならない。

具体的には、地震の揺れは、支持地盤１００から第一杭２２を経て第一建物基礎２１に伝達されるとともに、支持地盤１００から第二杭３２を経て第二建物基礎３１に伝達される。このとき、第一杭２２は第二杭３２よりも長く水平方向の剛性が小さいので、第一杭２２が支持する第一建物基礎２１は、第二杭３２が支持する第二建物基礎３１よりも、水平方向に大きく揺れる。しかし、第一建物基礎２１と第二建物基礎３１とが独立に構成されているので、それぞれの揺れの大きさが異なっても一方から他方へ荷重が伝達されることはなく、したがって、第一下部構造２０又は第二下部構造３０に亀裂などが入るおそれはない。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。

例えば、第一杭２２及び第二杭３２は、コンクリート製杭としたが、鉄製杭であってもよい。

また、第一下部構造２０と第二下部構造３０とは、第一杭２２が第二杭３２よりも長いことから、第二下部構造３０の水平方向剛性が第一下部構造２０の水平方向剛性よりも大きくなったが、水平方向剛性が異なるような形態はこれに限られず、例えば、杭の断面積、断面形状若しくは材質、又は下部構造と支持地盤の固定手段が異なるなど、別の形態であっても本願発明の範囲である。具体的には、後述する図３〜図８に示す場合も本願発明の範囲に含まれる。

図３は、第一杭２２と第二杭３２の長さが異なることによって、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる別の免震構造１を示す断面図である。同図に示すように、支持地盤１００の深さは一定であっても、上部構造１０が高い底面と低い底面を有することによって、第一杭２２と第二杭３２の長さが異なり、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる。

図４は、第一杭２２と第二杭３２の太さが異なることによって、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる別の免震構造１を示す断面図である。同図に示すように、上部構造１０の重量が大きい部分と小さい部分とを有する場合、重量が大きい部分を支えるために第二杭３２は、第一杭２２よりも太くする必要がある。その結果、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる。

図５は、第一杭２２と第二杭３２の材質が異なることによって、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる別の免震構造１を示す断面図である。同図に示すように、第一杭２２と第二杭３２の材質が異なることによって、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる。

図６は、支持地盤１００に固定される手段が異なることによって、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる免震構造１を示す断面図である。同図に示すように、支持地盤１００の深さは一定であっても、上部構造１０が高い底面と低い底面を有することによって支持地盤１００と下部構造とを固定する手段が異なり、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる。

図７は、支持地盤１００に固定される手段が異なることによって、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる別の免震構造１を示す断面図である。同図に示すように、支持地盤１００が傾斜しておりかつその一部が地上付近にある。よって、上部構造１０の底面が一定の高さであっても、第一下部構造２０は第一杭２２を介して支持地盤１００に固定されるが、第二下部構造３０は支持地盤１００に直接固定されることから、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる。

図８は、支持地盤１００に固定される手段が異なることによって、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる別の免震構造１を示す断面図である。同図に示すように、支持地盤１００が傾斜しておりかつその一部が地上付近にある。よって、上部構造１０の底面が一定の高さであっても、第一下部構造２０は第一杭２２を介して支持地盤１００に固定されるが、第二下部構造３０は支持地盤１００に直接固定されつつその一部は短い第二杭３２で固定されることから、第一下部構造２０と第二下部構造３０の水平方向剛性が異なる。

また、上記実施形態では、上部構造と下部構造とを水平方向に相対変位可能とした水平免震構造の例について説明したが、上部構造と下部構造とを水平方向及び上下方向に相対変位可能とした三次元免震構造に適用してもよい。

１ 免震構造
２ 免震構造（従来技術）
１０ 上部構造
２０ 第一下部構造
２１ 第一建物基礎
２２ 第一杭
３０ 第二下部構造
３１ 第二建物基礎
３２ 第二杭
４１ 第一免震部
４２ 第二免震部
５０ エキスパンションジョイント
１００ 支持地盤
１１０ 上部構造
１２０ 下部構造
１４０ 免震部

Claims (3)

1. 一体の上部構造と、該上部構造に対して水平方向に相対変位可能に設けられた下部構造と、前記上部構造と前記下部構造との間に介在する第一免震部及び第二免震部とを有する免震構造であって、
   前記下部構造は、
   前記水平方向における剛性が互いに異なり、かつ、互いに分離された第一下部構造及び第二下部構造であって、前記上部構造との間に前記第一免震部が介在する第一下部構造及び前記上部構造との間に前記第二免震部が介在する第二下部構造を、
   備えることを特徴とする免震構造。
2. 請求項１に記載の免震構造であって、
   前記第一下部構造は、
   支持地盤に固定された杭と、
   前記杭に支持され、前記第一免震部を支持する第一建物基礎と、備え、
   前記第二下部構造は、
   前記支持地盤に固定され、前記第二免震部を支持する第二建物基礎を備える、
   ことを特徴とする免震構造。
3. 請求項１に記載の免震構造であって、
   前記第一下部構造は、
   支持地盤に固定された第一杭と、
   前記第一杭に支持され、前記第一免震部を支持する第一建物基礎と、を備え、
   前記第二下部構造は、
   支持地盤に固定された第二杭と、
   前記第二杭に支持され、前記第二免震部を支持する第二建物基礎と、を備え、
   前記第一杭と前記第二杭とは、長さと断面積と断面形状と材質とのうち少なくとも何れか一つが異なることを特徴とする免震構造。

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