JP2013119710A

JP2013119710A - 建物の基礎構造

Info

Publication number: JP2013119710A
Application number: JP2011266848A
Authority: JP
Inventors: Masanao Owaki; 雅直大脇
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2013-06-17

Abstract

【課題】地盤を介して伝達される振動を安価な構造で減衰できる建物の基礎構造を提供する。
【解決手段】複数の弾性体（棒状ゴム体１２）が地盤面３の上に間欠的に配置されて形成された弾性部１０と、弾性部１０の上に設置された型枠１１と、型枠１１の上にコンクリートが打設されて形成された耐圧盤５と、耐圧盤５及び耐圧盤５の上に構築される建物の荷重を地盤に支持させる杭７とを備えた。また、弾性部１０は、６３Ｈｚ帯域の振動及び１２５Ｈｚ帯域の振動に対して１０ｄＢ以上の振動減衰量を得ることができる固有振動数に設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動減衰効果に優れた建物の基礎構造に関するものである。

地下鉄、電車の軌道敷近傍では、地下鉄、電車の軌道敷で発生した振動が地盤を介して建物に入り込み、その入力された振動自体、あるいはその振動によって建物の内装材から放射される固体伝搬音が居住者に影響を与えるため、地盤を介して伝達される振動を低減する必要がある。
従来、地盤と建築物との間にコンクリート板と３０倍〜４０倍に発泡させた緩衝材としてのポリスチレンフォームを介在させて地盤からの振動を建築物に伝えにくくする地下緩衝構造（特許文献１等参照）や、建物の耐圧盤の下面全体と接触するように地盤面に敷設されたゴム板と当該ゴム板の上にコンクリートが打設されて形成された耐圧盤とを備えた建物の基礎構造も知られている。

特開２００１−１９３２０９号公報

しかしながら、上記構造における緩衝材は、バネ定数が高く、防振効果が十分ではない。また、上記構造におけるゴムは、建物の耐圧盤の下面全体と接触しているため、バネ定数が高く、防振効果が十分ではないとともに、ゴム使用量が多くなるため、コスト高となる問題点があった。
本発明は、地盤を介して伝達される振動を安価な構造で減衰できる建物の基礎構造を提供するものである。

本発明に係る建物の基礎構造は、複数の弾性体が地盤面の上に間欠的に配置されて形成された弾性部と、弾性部の上に設置された型枠と、型枠の上にコンクリートが打設されて形成された耐圧盤と、耐圧盤及び耐圧盤の上に構築される建物の荷重を地盤に支持させる杭とを備えたので、地盤を介して伝達される振動を減衰できる弾性部を安価に形成できる。
弾性部は、６３Ｈｚ帯域の振動及び１２５Ｈｚ帯域の振動に対して１０ｄＢ以上の振動減衰量を得ることができる固有振動数に設定されたので、地下鉄や電車の軌道敷から発生する６３Ｈｚ帯域及び１２５Ｈｚ帯域の振動が伝わりにくい建物を構築できる。

（ａ）は実施形態１の建物の基礎構造を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。実施形態１の建物の基礎構造の構築方法を示す図。実施形態の弾性部をシミュレートした場合の減衰性能を示す図。従来の弾性部をシミュレートした場合の減衰性能を示す図。

図１に示すように、建物の基礎構造１は、地下鉄の近傍や電車の軌道敷の近傍の建設予定地を掘削して形成した根切部２の地盤面３と、根切部２の地盤４に設けられて後述する耐圧盤５及び耐圧盤５の上に構築される建物６（図２（ｃ）参照）の荷重を地盤４に支持させる複数の杭７と、杭７の杭頭面に設けられた基礎フーチング８と、根切部２の地盤面３の上に形成された弾性部１０と、弾性部１０の上に設置された型枠１１と、型枠１１及び基礎フーチング８の上に打設されたコンクリートが固化して形成された耐圧盤５と、耐圧盤５の周端面の全面に取付けられたゴム板９とを備える。

弾性部１０は、例えば弾性体の一例である断面矩形の棒状に形成された複数の棒状ゴム体１２が根切部２の地盤面３の上に間欠的に配置されて構成される。複数の棒状ゴム体１２は、例えば、図１（ａ）に示すように、棒の中心軸が地盤面３に沿って同一方向に延長するように配置され、互いに隣り合う棒状ゴム体１２同士が互いに接触しないように所定間隔を隔てて隣り合うように並べて配置される。

型枠１１は、図２（ａ）に示すように型枠底板部１５と型枠側板部１６とを備える。型枠底板部１５は、地盤面３の上に間欠的に配置された複数の棒状ゴム体１２の上に載置される。型枠側板部１６は、型枠底板部１５の外周部から立ち上がるように設置される。
型枠底板部１５は、複数の棒状ゴム体１２の上に載置された図外の複数の矩形板状の型枠板により構成される。当該複数の型枠板は、互いに隣り合う型枠板を形成する矩形板の周端面同士が突き合わされ、基礎フーチング８の横に配置される型枠板の端面と基礎フーチング８の側面とが突き合わされるように敷設されることによって、基礎フーチング８の上面及び型枠底板部１５の上面に打設されるコンクリートが型枠底板部１５の下に配置された棒状ゴム体１２と棒状ゴム体１２との間に流入するのを防止し、かつ、基礎フーチング８及び型枠底板部１５の上に打設されるコンクリートが固化するまで当該コンクリートの荷重を支える型枠底板部１５を形成するものである。
型枠側板部１６は、型枠底板部１５の外周を取り囲むように設置された複数の型枠板により構成される。
型枠１１を形成する型枠板の材質や形状等は特に限定されない。尚、型枠底板部１５を形成する型枠板としては板面が凹凸面に形成された例えばキーストンプレートを用いることによって、型枠底板部１５の対荷重強度を上げることができる。

実施形態の基礎の形成方法を説明する。
まず、建物建設予定地を根切りした根切部２の地盤面３から地盤４に延長する場所打ち杭、既製杭等の杭７を形成する。杭７の杭頭面の上に基礎フーチング８を形成する。杭７の杭頭面と基礎フーチング８との接合は、ピン接合に近い所謂半剛接合により接合することが好ましいが、剛接合により接合してもよい。複数の棒状ゴム体１２を互いに接触しないように地盤面３上に間欠的に配置して弾性部１０を形成する。地盤面３に配置された互いに隣り合う棒状ゴム体１２と棒状ゴム体１２との間にコンクリートが流れ込まないように弾性部１０の上に耐圧盤５を形成するための型枠１１を構築する（以上、図２（ａ）参照）。型枠１１の型枠底板部１５の上に鉄筋を配筋した後に型枠底板部１５及び基礎フーチング８の上に型枠側板部１６の高さより低い位置までコンクリートを打設してコンクリートを固化させることで所定厚さの耐圧盤５を形成する。耐圧盤５が形成された後、型枠１１の型枠側板部１６を撤去し、型枠側板部１６を撤去することにより露出した型枠底板部１５の周端面の全面及び耐圧盤５の周端面の全面にゴム板９を取り付ける（以上、図２（ｂ）参照）。そして、耐圧盤５の上に建物６を構築していく（図２（ｃ）参照）。
尚、コンクリートが固化して耐圧盤５が形成された後は、当該耐圧盤５及び耐圧盤５の上に構築される建物６の荷重は複数の杭７を介して地盤４に支持されることになる。この場合、杭７は、例えば、下端部が硬質地盤まで延長して硬質地盤に荷重を支持させる支持杭、又は、周辺地盤との摩擦により荷重を支持させる摩擦杭である。
また、根切部２の地盤面３がコンクリートの荷重に耐えられないような地盤面である場合には、当該地盤面３に捨てコンクリートを打設して平坦面を形成してから当該平坦面上に複数の棒状ゴム体１２を間欠的に設置して弾性部１０を形成すればよい。

実施形態の弾性部Ａの構成による振動減衰量と従来の弾性部Ｂの構成による振動減衰量とを以下の条件に基づいて計算した。
・耐圧盤の条件
所定寸法の矩形面で所定寸法の厚さの耐圧盤は、盤面となる矩形面の一方の辺の長さが１２００ｍｍ、他方の辺の長さが１０００ｍｍで、厚さ（高さ）が５００ｍｍの矩形板状で、重量１５００ｋｇｆの耐圧盤を想定した。
・実施形態の弾性部Ａの条件
断面矩形の棒状に形成された弾性体としての棒状ゴム体は、棒の長さが１０００ｍｍ、断面矩形の一方の辺長さ（高さ）が５０ｍｍ、他方の辺の長さ（幅）が１３０ｍｍで、静的ばね定数１７００ｋｇｆ／ｃｍ、許容荷重１２００ｋｇｆのものを用い、上記耐圧盤の下に当該棒状ゴム体を３個互いに離して配置して静的ばね定数５１００ｋｇｆ／ｃｍ、許容荷重３６００ｋｇｆである弾性部Ａを想定した。
・従来の弾性部Ｂの条件
矩形面の一方の辺の長さが１２００ｍｍ、他方の辺の長さが１０００ｍｍで、厚さ（高さ）が５０ｍｍの矩形板状で、静的ばね定数３０００００ｋｇｆ／ｃｍ、許容荷重１５００００ｋｇｆである矩形板状ゴムを用い、上記耐圧盤の矩形面の下面全面に耐圧盤の矩形面と同じ寸法のゴム矩形面を全面接触させて形成される弾性部Ｂを想定した。

上記弾性部Ａの固有振動数ｆ_０、振動伝達率τ、振動減衰量Ｌを以下の各計算式に基づいて算出し、その結果を図３に示した。
上記弾性部Ｂの固有振動数ｆ_０、振動伝達率τ、振動減衰量Ｌを以下の各計算式に基づいて算出し、その結果を図４に示した。

図３からわかるように、弾性部Ａの場合、６３Ｈｚ帯域の振動に対して３１ｄＢの減衰量が得られ、１２５Ｈｚ帯域以上の振動に対して３５ｄＢ以上の減衰量が得られる。即ち、弾性部Ａの場合、地下鉄や電車の軌道敷から発生する６３Ｈｚ帯域及び１２５Ｈｚ帯域の振動に対して高い減衰効果が得られるのに対し、弾性部Ｂの場合、図４からわかるように、６３Ｈｚ帯域及び１２５Ｈｚ帯域の振動に対して減衰効果は得られない。

即ち、実施形態のように、隣り合う棒状ゴム体１２が互いに接触しないように複数個の棒状ゴム体１２を地盤面３に間隔を隔てて並べることで弾性部１０を形成すれば、ばね定数及び許容荷重の小さい棒状ゴム体１２を用いて当該棒状ゴム体１２の大きさや個数を調整することによって、棒状ゴム体１２を弾性域内で使用してばね定数を任意に設定できて、減衰対象とする周波数帯域の振動に対する振動減衰量の大きい固有振動数を自由に選定できるようになり、減衰対象とする周波数帯域の振動に対する減衰効果の高い弾性部１０を備えた基礎構造１を構築できるようになる。
また、棒状ゴム体１２を用いるので、ゴムの使用量を少なくでき、弾性部１０を安価に形成できる。
よって、地下鉄や電車の軌道敷から発生する６３Ｈｚ帯域及び１２５Ｈｚ帯域の振動に対して高い減衰効果が得られる弾性部１０を安価に形成でき、６３Ｈｚ帯域及び１２５Ｈｚ帯域の振動を弾性部１０で減衰させることができるので、地下鉄や電車の軌道敷から発生する６３Ｈｚ帯域及び１２５Ｈｚ帯域の振動が伝わりにくい建物を構築できる。

地下鉄や電車の軌道敷から発生する６３Ｈｚ帯域及び１２５Ｈｚ帯域の振動に対して少なくとも１０ｄＢ以上の減衰量が得られる弾性部１０を形成することが好ましい。１０ｄＢ以上の減衰量が得られる弾性部１０を形成する場合には、耐圧盤５が形成されるまでに弾性部１０に加わる荷重Ｗを考慮し、複数の弾性体を用いて、１０ｄＢ以上の減衰量が得られるばね定数及び固有振動数を備えた弾性部１０を形成すればよい。

弾性部１０は、根切部２の地盤面３の上に複数の弾性体が間欠的に配置されて形成されたものであれば良く、例えば弾性体の一例である断面矩形の棒状に形成された複数の棒状ゴム体１２が根切部２の地盤面３の上に格子桟状に配置されて形成された構成、複数のブロック状のゴム体が根切部２の地盤面３の上に点在して配置されて形成された構成等であってもよい。尚、複数の棒状ゴム体１２を格子桟状に配置する場合、格子の交差部においては棒状ゴム体１２同士を接触させてもよいし、離してもよい。

また、弾性体の一例としての複数のばねを根切部２の地盤面３の上に間欠的に配置して弾性部１０を形成してもよい。
型枠側板部１６の内面に予めゴム板９を仮止めしておいて、耐圧盤５が完成した後に型枠側板部１６を撤去することでゴム板９を耐圧盤５の周端面に付着させるようにしてもよい。

尚、建物と地盤の間に積層ゴム装置を設置する免震構造が知られているが、当該免震構造は、積層ゴム装置で建物荷重を支える構造であり、また、地震時の低い周波数帯（数Ｈｚ以下）の振動を減衰させる構造であるので、建物荷重を支えずに耐圧盤５と地盤面３との間に複数の弾性体を設置して形成された弾性部１０を備えた本発明の基礎構造は上記免震構造とは全く異なる技術である。

１基礎構造、３地盤面、４地盤、５耐圧盤、６建物、７杭、
１０弾性部、１１型枠、１２棒状ゴム体（弾性体）。

Claims

複数の弾性体が地盤面の上に間欠的に配置されて形成された弾性部と、弾性部の上に設置された型枠と、型枠の上にコンクリートが打設されて形成された耐圧盤と、耐圧盤及び耐圧盤の上に構築される建物の荷重を地盤に支持させる杭とを備えたことを特徴とする建物の基礎構造。
弾性部は、６３Ｈｚ帯域の振動及び１２５Ｈｚ帯域の振動に対して１０ｄＢ以上の振動減衰量を得ることができる固有振動数に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の建物の基礎構造。