JP2014062400A - 構造物の免震構造及び構造物の免震工法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な砂の層を用いつつ簡易な構成で地震の振動を吸収する免震構造を提供する。
【解決手段】免震構造１０を、地盤Ｇを屈削して形成された凹部２０内に、底壁部と、側壁部とを有して、上方が開放した箱状の隔壁３０を配設して、隔壁３０内に、砂の層４０を配設して、砂の層４０に構造物の基礎６０が乗せられる構成とする。底壁部に、水抜き穴３１ａが形成し、防水性を有した合成樹脂で形成されたシート層５０を、砂の層４０の上面を覆うように配設して、シート層５０の一部を構造物の基礎６０との間に配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震の振動に対応可能な構造物の免震構造及び構造物の免震工法に関する。

砂の層を用いた構造物の不同沈下対策基礎構造として、特許文献１に記載されるものがある。これによれば、地盤に掘削された基礎埋め込み凹部内にＵ字状断面のコンクリートの底盤を設け、底板内に砂の層を設け、砂の層に布基礎等の基礎を一部埋め込み状態に設けられていた。

不同沈下が生じた場合、沈下の少ない基礎部分の周辺の砂をバイブレータで攪拌して流動化させることにより、その基礎部分を人為的に沈下させて建物全体の基礎レベルを均一に戻していた。

また、特許文献２に記載される木造建築物の免震構造では、建築現場の掘削地面に敷設した栗石、切込み砕石上に捨てコンクリート部を打設し、周縁の犬走り土間コンクリート部を介して地面に緊結していた。捨てコンクリート部上に区画形成されて、犬走り土間コンクリート部にて枠組状に嵌合支持される鉄筋コンクリート構造のベタ基礎との間には、捨てコンクリート部上でベタ基礎の水平方向のスライド微動を許容するための防湿ポリフィルムと滑り部材（砂、粉砕滑石等）とを積層させた少なくとも一層以上のスライド中間積層部と、その最上部に一つ又は複数の外壁材層部を介設配装して構成されていた。

特開平０８−２０９７２０号公報 特開平０９−２４２３８３号公報

しかし、特許文献１の構造物の不同沈下対策基礎構造では、砂の層による地震の振動に対する免震に関しては、何ら開示されていない。仮に免震構造として適用しようとすると、布基礎は、平面視において、構造物の躯体の外周部及び重力のかかる部分の下を繋いて枠状に形成され、Ｕ字状断面のコンクリートの底盤はその周辺のみに配設されている。そして、基礎が砂の層に一部埋め込み状態にあるので、地震の振動で基礎が沈み込むと底盤の底面と接触して地震の振動を直接構造物に伝えてしまうおそれがあった。

また、特許文献２の木造建築物の免震構造は、掘削地面からベタ基礎までの間に捨てコンクリート部、スライド中間積層部、外壁材層部を設けなければならず、より簡易な構成とすることが望まれていた。

本発明は、安価な砂の層を用いつつ簡易な構成で地震の振動を吸収する免震構造及び構造物の免震工法を提供するものである。

本発明では、地盤を屈削して形成された凹部内に、上方が開放した箱状の隔壁を配設して、隔壁内に、砂の層を配設して、構造物の基礎を砂の層に乗せるとともに隔壁と接しないように配置して、構造物の基礎の砂の層に臨む部分を平板状に形成している。

これにより、地震の振動により、砂の摩擦による結合が離れて砂の粒がずれ落ちて砂の粒間の隙間が埋まり、隙間にあった空気が抜けることで、地震力を吸収するので、安価な砂の層を用いつつ簡易な構成で地震の振動を吸収する免震構造を提供することができる。

また、構造物の基礎を隔壁と接しないクリアランスを設け、特に、構造物の基礎の砂の層に臨む部分を平板状に形成し、砂の層に乗せることにより、地震の振動によって、構造物の基礎が沈みこんだときでも隔壁と接することを防止し、地震の振動を隔壁から受けることを防止することができる。

さらに、箱状の隔壁内に砂の層が配設されているので、砂の移動が隔壁内に制限され、砂の流出等により砂の量が部分的に少なくなるのを防止するので、構造物の基礎が傾斜することを抑制することができる。

また、砂の層と、構造物の基礎との間に、防水性を有したシート層を配設して、隔壁の底壁部に、水抜き穴を形成することで、シート層で砂の層に雨水等が浸入するのを抑制するとともに、仮に砂の層に雨水等が浸入したとしても水抜き穴から雨水等を逃がして、地震発生時の液状化現象を防止することができる。

また、構造物の免震工法では、地盤を屈削して形成した凹部内に、上方が開放した箱状の隔壁を配設して、隔壁内に、砂の層を配設して、砂の層に臨む部分が平板状に形成された構造物の基礎を、砂の層に乗せるとともに隔壁と接しないように配置することとしている。

本発明における一実施形態の免震構造の断面図である。 本発明における一実施形態の免震構造の慨略平面図である。

本発明における免震構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明において、図１紙面における上下を上下方向とする。

免震構造１０は、慨略的には、地盤Ｇを屈削して形成された凹部２０内に、上方が開放した箱状の隔壁３０を配設して、隔壁３０内に、砂の層４０を配設して、砂の層４０に構造物の基礎６０が乗せられる構造となっている。

凹部２０は、平面視において、構造物の基礎６０の外形形状より大きく地盤Ｇを屈削して形成されている。本実施形態では、基準面ＧＬから４２０ｍｍ掘り下げている。

隔壁３０は、張力鋼で形成された鉄筋を埋め込んだコンクリートからなり、底壁部３１と、底壁部３１の外周縁から上方に延びる側壁部３２を有して、上方が開放した箱状に形成されている。底壁部３１には、水抜き穴３１ａが形成されている。

本実施形態では、水抜き穴３１ａは、直径５０ｍｍで３平方メートルにつき一か所設けられている。底壁部３１及び側壁部３２の厚さは１２０ｍｍに設定されている。側壁部３２の上端から底壁部３１の上面３１ｂまでは３００ｍｍに設定されている。

水抜き穴３１ａを上側から覆うように、蓋部材３３が配設されている。蓋部材３３は通水性を有するとともに水抜き穴３１ａから砂が流出するのを防止可能な強度を持った不織布が用いられている。

砂の層４０は、川砂が用いられ、本実施形態では、底壁部３１の上面３１ｂから１５０ｍｍの位置まで充填されている。

本実施形態において川砂は、粒子径２〜１ｍｍの極粗粒砂、粒子径１〜２分の１ｍｍの粗粒砂、粒子径２分の１ｍｍ〜４分の１ｍｍの中粒砂、粒子径４分の１ｍｍ〜８分の１ｍｍの細粒砂、粒子径８分の１ｍｍ〜１６分の１ｍｍの極細粒砂、が混合した混合物とされている。

シート層５０は、防水性を有した合成樹脂が用いられ、砂の層４０の上面を覆うように配設され、一部が構造物の基礎６０との間に挟み込まれるように配設されている。本実施形態では、塩化ビニル製のシートが用いられている。

構造物の基礎６０は、張力鋼で形成された鉄筋を埋め込んだコンクリートからなり、本実施形態では、ベタ基礎が用いられ、下壁部６０ａ（特許請求の範囲の砂の層に臨む部分）を平板状に形成されている。構造物の基礎６０の下壁部６０ａが、シート層５０を介して砂の層４０の上面に乗せられるとともに隔壁３０と接しないように配置されている。

砕石層７０は、縦断面視において構造物の基礎６０と、隔壁３０と、シート層５０で囲まれる部分に、砂より粒子径の大きい石が敷きつめられて形成されている。本実施形態では、直径２５ｍｍ程度の砕石が用いられている。

免震構造１０の施工方法について説明する。まず、平面視において、構造物の外形形状より大きく地盤Ｇを屈削して凹部２０を形成する。凹部２０内に、張力鋼で形成された鉄筋を埋め込んだコンクリートからなる隔壁３０を、底壁部３１と側壁部３２を有して上方が開放した箱状に敷設する。隔壁３０の底壁部３１に、水抜き穴３１ａを３平方メートルにつき一か所設ける。水抜き穴３１ａを上側から覆うように蓋部材３３を配設する。隔壁３０に川砂を投入して砂の層４０を形成する。砂の層４０の上側に防水性を有した合成樹脂を配設して、シート層５０を形成する。シート層５０の上側に構造物の基礎６０を下壁部６０ａにのせるとともに隔壁３０と接しないように配置して、縦断面視において構造物の基礎６０と、隔壁３０と、シート層５０で囲まれる部分に、砂より粒子径の大きい石を敷きつめて砕石層７０を形成して、免震構造１０が完成する。

地震の振動により、１〜３センチメートルの地盤沈下が発生しても、構造物の基礎６０が傾いて高くなった側の隔壁３０内の砂をバキュームポンプで抜きとることで、沈下修正することができる。

また地震の振動により、３センチメートル以上の地盤沈下が発生した場合には、一旦傾いて低くなった側の隔壁３０内の砂を抜き取り、エアジャッキでジャッキアップすることで沈下修正することが可能となる。

本出願人は、縮尺１０分の１にして免震構造１０を用いた構造物を、震度７、８００ガルの振動力を与えた倒壊実験を行なった、免震構造１０用いた構造物では、１８秒間振動力を与えても倒壊しなかった。比較例として、通常の構造物を縮尺１０分の１にしたものでは、８秒で振動力に耐えられず倒壊した。

免震構造１０では、地盤Ｇを屈削して形成された凹部２０内に、上方が開放した箱状の隔壁３０を配設して、隔壁３０内に、砂の層４０を配設して、構造物の基礎６０を砂の層４０に乗せるとともに隔壁３０と接しないように配置して、構造物の基礎６０の下壁部６０ａを平板状に形成している。

これにより、地震の振動により、砂の摩擦による結合が離れて砂の粒がずれ落ちて砂の粒間の隙間が埋まり、隙間にあった空気が抜けることで、地震力を吸収するので、安価な砂の層４０を用いつつ簡易な構成で地震の振動を吸収する免震構造を提供することができる。

また、構造物の基礎６０を隔壁３０と接しないクリアランスを設け、特に、構造物の基礎６０の砂の層４０に臨む部分を平板状に形成し、砂の層４０に乗せることにより、地震の振動によって、構造物の基礎６０が沈みこんだときでも隔壁３０と接することを防止し、地震の振動を隔壁３０から受けることを防止することができる。

さらに、箱状の隔壁３０内に砂の層４０が配設されているので、砂の移動が隔壁３０内に制限され、砂の流出等により砂の量が部分的に少なくなるのを防止するので、構造物の基礎６０が傾斜することを抑制することができる。

また、砂の層４０と、構造物の基礎６０との間に、防水性を有したシート層５０を配設して、隔壁３０の底壁部３１に、水抜き穴３１ａを形成することで、シート層５０で砂の層４０に雨水等が浸入するのを抑制するとともに、仮に砂の層４０に雨水等が浸入したとしても水抜き穴３１ａから雨水等を逃がして、地震発生時の液状化現象を防止することができる。

また、構造物の免震工法では、地盤Ｇを屈削して形成した凹部２０内に、上方が開放した箱状の隔壁３０を配設して、隔壁３０内に、砂の層４０を配設して、下壁部６０ａが平板状に形成された構造物の基礎６０を、砂の層４０に乗せるとともに隔壁３０と接しないように配置することとしている。

なお、隔壁３０の形状は、構造物の平面視における形状に対応させた、箱状に形成することができる。

また、砂の層４０は、海砂、山砂を用いることができる。

１０ 免震構造
２０ 凹部
３０ 隔壁
３１ 底壁部
３１ａ 水抜き穴
４０ 砂の層
５０ シート層
６０ 基礎
６０ａ 下壁部

Claims (3)

1. 地盤を屈削して形成された凹部内に、上方が開放した箱状の隔壁が配設され、
   前記隔壁内には、砂の層が配設され、
   構造物の基礎が前記砂の層に乗せられるとともに前記隔壁と接しないように配置され、
   前記構造物の基礎の前記砂の層に臨む部分が平板状に形成されていることを特徴とする構造物の免震構造。
2. 前記砂の層と、前記構造物の基礎との間には、防水性を有したシート層が配設され、
   前記隔壁の底壁部には、水抜き穴が形成されていることを特徴とする請求項１記載の構造物の免震構造。
3. 地盤を屈削して形成した凹部内に、上方が開放した箱状の隔壁を配設して、
   前記隔壁内に、砂の層を配設して、
   前記砂の層に臨む部分が平板状に形成された構造物の基礎を、前記砂の層に乗せるとともに前記隔壁と接しないように配置することを特徴とする構造物の免震工法。

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