JP2014114655A - 免震装置設置工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉛直変形角を所定範囲内に抑えられ、従来工法より経済的負担が少ない免震装置設置工法を提案する。
【解決手段】 既存建造物の基礎柱に免震装置を設置する免震装置設置工法であって、基礎柱の周囲に仮受け手段を配置して建造物の荷重を仮受けし、仮受け状態で基礎柱の一部を上部と下部を残して切除し、切除により生じた基礎柱下部と基礎柱上部との間のスペースに免震装置を配置し、免震装置と基礎柱上部との間、又は免震装置と基礎柱下部との間にプレ圧縮用ジャッキを配置し、プレ圧縮用ジャッキによって免震装置をプレ圧縮して仮受け手段にかかる荷重を免震装置に移行させ、プレ圧縮した免震装置の上面側又は下面側であってプレ圧縮用ジャッキの周囲に支持体を配置し、プレ圧縮用ジャッキを撤去して既設建造物の荷重を支持体及び免震装置に移行させてから仮受け手段を撤去する方法である。
【選択図】図３

Description

本発明は免震装置の設置工法に関し、特に、既存建造物の基礎下部に免震装置を設置するのに適した免震装置設置工法に関する。

地震による建造物の振動を低減するための装置として免震装置がある。免震装置は地震時の振動（揺れ）を吸収して、振動による建造物の損壊を防止するものであり、地震が多発する昨今では、免震装置を用いて既設建造物を免震化する免震装置設置工事が各地で行われている。既設建造物に免震装置を設置する方法として、建造物の基礎（柱）を部分的に切除し、切除跡に免震装置（ゴム支承）を設置する方法（特許文献１）が知られている。

特開平１０−２４６００４号公報

免震装置を設置するにあたっては、既設建造物の躯体の傾きやひび割れなどを回避する観点から、図８に示すように、既設建造物の隣接する柱（隣接柱）との鉛直方向の差分である鉛直変位差δを隣接柱との距離（スパン）Ｌで割った角度である鉛直変形角αを１／2000以下とするのが望ましい。このため、特許文献１記載の工法を含めた従来の工法では、パソコン制御の計測器などを用いて鉛直変位差を計測、監視し、柱間の鉛直変形角が前記数値以下となるように調整しなければならず、作業性が悪かった。また、特許文献１記載の工法は、最終的にサポートジャッキをコンクリート内に固着（埋設）する工法であるため、経済的な負担も大きかった。

本発明の解決課題は、前記鉛直変形角（鉛直変位差／スパン）を所定範囲内に抑えることができ、従来工法に比して経済的負担が小さい免震装置設置工法を提案することにある。

本発明の免震装置設置工法は、既存建造物の基礎柱に免震装置を設置する免震装置設置工法であって、前記基礎柱の周囲に仮受け手段を配置して建造物の荷重を仮受けし、前記仮受け状態で、前記基礎柱の一部をその上部（基礎柱上部）と下部（基礎柱下部）を残して切除し、前記切除により生じた基礎柱下部と基礎柱上部との間のスペースに免震装置を配置し、前記免震装置と基礎柱上部との間、又は免震装置と基礎柱下部との間にプレ圧縮用ジャッキを配置し、前記プレ圧縮用ジャッキによって免震装置をプレ圧縮して前記仮受け手段にかかる荷重を免震装置に移行させ、前記プレ圧縮した免震装置の上面側又は下面側であってプレ圧縮用ジャッキの周囲に支持体を配置し、前記プレ圧縮用ジャッキを撤去して既設建造物の荷重を前記支持体及び免震装置に移行させてから前記仮受け手段を撤去する方法である。ここで、免震装置にあらかじめ設計反力を与えることで予変形（圧縮）させることにより反力移行時での免震装置の変形を防ぐことをプレ圧縮とする。

前記免震装置設置工法において、支持体には、ピース（間詰め材）とグラウト（詰め物）の組合せ、又は、ピース（間詰め材）と楔（詰め物）の組合せ、又は、ピース（間詰め材）とライナープレート（詰め物）の組合せのいずれか一又は二以上を用いることができる。

前記免震装置設置工法において、基礎柱下部と基礎柱上部の間に配置された免震装置へのプレ圧縮力は、仮受け手段が受けている建造物の荷重をプレ圧縮させていない免震装置に移行させた場合に当該免震装置に生ずる圧縮量と同じ又は略同じ程度の圧縮力とすることができる。この場合、免震装置へのプレ圧縮力を、隣接する基礎柱間の鉛直変形角（鉛直変位差／スパン）が１／2000以下となる圧縮力とすることが好ましいが、これら数値に限られるものではない。

前記免震装置設置工法において、切除後の基礎柱下部の上に免震装置を配置し、その上にプレ圧縮用ジャッキを配置する場合は、少なくとも基礎柱下部の上に下部躯体を構築し、免震装置の下部を前記下部躯体に設けられる下部免震プレートに固定することもできる。また、プレ圧縮用ジャッキの撤去後、基礎柱上部の少なくとも下に上部躯体を構築し、免震装置の上部を前記上部躯体に設けられる上部免震プレートに固定することもできる。この免震装置設置工法において、切除後の基礎柱下部の上にプレ圧縮用ジャッキを配置し、その上に免震装置を配置する場合は、少なくとも基礎柱下部の上に下部躯体を、基礎柱上部の下に上部躯体を構築し、下部躯体の上にプレ圧縮用ジャッキを配置し、その上に受け材（例えば、プレート）を設置し、その受け材の上に免震装置を配置して当該免震装置を前記受け材に仮止めすることができる。

前記免震装置には、例えば、上下のフランジ間にゴム板と鋼板とを積層した積層材が設けられたゴム支承（ゴム沓）を用いることができる。

本発明の免震装置設置工法には、次のような効果がある。
（１）免震装置をプレ圧縮するので、建造物の荷重が仮受け体から免震装置に移行しても免震装置が圧縮されず（変形せず）、仮受しているジャッキの調整なしでも隣接する柱との鉛直変形角をほぼ１／2000以下に抑えることができ、免震装置設置作業を容易、迅速に行うことができる。
（２）ジャッキを埋め殺しにしないので、資材コストが低減し、経済的負担が軽減できる。

本発明の免震装置設置工法の作業工程説明図であって、（ａ）は仮受け手段を設置した状態を示すもの、（ｂ）は基礎柱の切断部分を示すもの。 本発明の免震装置設置工法の作業工程説明図であって、（ａ）は切除後の基礎柱下部に下部躯体を設けた状態を示すもの、（ｂ）は下部躯体の上に免震装置を設置し、その免震装置上に設置したプレ圧縮用ジャッキで免震装置をプレ圧縮した状態を示すもの。 本発明の免震装置設置工法の作業工程説明図であって、（ａ）はプレ圧縮後の免震装置上に間詰め材をセットした状態を示すもの、（ｂ）は基礎柱上部と間詰め材の間に詰め物を設置した状態を示すもの。 本発明の免震装置設置工法の作業工程説明図であって、（ａ）は支持体に荷重を移行し、免震装置上からプレ圧縮用ジャッキを取り除き、基礎柱上部及びその周囲に上部躯体を設けた状態を示すもの、（ｂ）は仮受け手段を撤去して免震装置設置工法を完了させた状態を示すもの。 （ａ）〜（ｄ）は、間詰め材とプレ圧縮用ジャッキの配置関係の例を示す平面図。 支持体の他例を示すものであって、間詰め材（コンクリートピース）の上に配置する詰め物として楔を用いる場合の一例を示すもの。 免震装置の一例を示す一部切り欠きの斜視図。 免震装置が実際に荷重を受けて変形する鉛直変形角および鉛直変位差の説明図。

（実施形態）
本発明の免震装置設置工法の実施形態について、図面を参照して説明する。この免震装置設置工法は、図１〜図４に示すように、免震装置を既設建造物（建物に限らず、タワー、高速道路、橋梁等の既設構造物を含む：明細書及び特許請求の範囲において同じ）の基礎柱６の一部に設置する方法であり、免震装置１には、例えば、図７に示すような汎用のゴム支承（ゴム沓）を用いることができる。このゴム支承は、二枚の円盤状のフランジ２（下側フランジ２ａ、上側フランジ２ｂ）間の中心部に円柱状の鉛プラグ３が配置され、その鉛プラグ３の外周にゴム板４ａと鋼板４ｂ等の積層材４が積層されたものである。積層材４の外周は、被覆ゴム８でカバーされている。本発明の免震装置設置工法では、これ以外の免震装置、例えば、新たに開発される形状、構造のものを用いることもできる。

図１〜図４は本発明の免震装置設置工法の作業工程を示す概略図であり、いずれも建造物５の基礎柱６の周囲の土壌（基礎部分）を事前に掘削して必要な作業スペースを確保した状態を示している。基礎部分の掘削は既存の方法で行うことができる。以下、本発明の設置工法の具体的な手順の一例について説明する。

図１（ａ）に示すように、基礎柱６の周囲に仮受け手段７を配置し、その仮受け手段７で建造物５の荷重を仮受けする（建造物５の荷重を仮受け手段７に移行する）。仮受け手段７としては、例えば、仮支柱７ａの上に仮受け用のジャッキ７ｂを載せたものを用いることができる。仮支柱７ａには、例えばＨ形鋼、その他の形状の鋼材を用いることができる。仮受け用のジャッキ７ｂには、油圧式、エア式、手動式といった各種のものを用いることができる。

建造物５の荷重を仮受け手段７によって仮受けして無応力化した基礎柱６の一部を、図１（ｂ）に示すように、基礎柱下部６ａと基礎柱上部６ｂを残して切除し、基礎柱下部６ａと基礎柱上部６ｂの間に前記免震装置１を配置可能なスペースを形成する。基礎柱６の切除には、例えばワイヤーソーを用いることができる。

基礎柱６の切除後、図２（ａ）に示すように、基礎柱下部６ａの周囲に下部躯体９を構築する。下部躯体９の構築は既存の方法で行うことができる。具体的には、基礎柱下部６ａの周囲に型枠を配置して下部躯体９の構築範囲を確定し、その型枠内に配筋してからその型枠内にコンクリートやモルタルなどの躯体材料を打設する。躯体材料の打設にあたっては、空気の混入を除去するのが望ましい。空気を除去するには、打設したコンクリートやモルタル等をバイブレータなどの既存機器で攪拌したり、振動させたりして行うことができる。下部躯体９の表面側（上面側）には下部免震プレートＸ₁を設けて、免震装置１の下側フランジ２ａを例えばボルト、ナット等の既存の固定手段で固定できるようにする。下部免震プレートＸ₁の底面側には、袋ナットやスタッドボルト等が取付けられている。

基礎柱６の一部を切除した後、図２（ｂ）に示すように、基礎柱下部６ａと基礎柱上部６ｂの間に生じたスペースに免震装置１を配置し、その免震装置１の上側フランジ２ｂ上にプレ圧縮用ジャッキ１１を配置する。プレ圧縮用ジャッキ１１をジャッキアップさせて免震装置１をプレ圧縮する。プレ圧縮の目的は免震装置１をあらかじめ圧縮しておくことによって、建造物５の荷重が仮受け手段７から免震装置１に移行した際の免震装置１の圧縮量が少なくなる（殆ど０の場合もある）ようにするとともに、仮受け手段７が受けている建造物５の荷重をプレ圧縮用ジャッキ１１及び免震装置１に移行させること、更には、後記するようにプレ圧縮用ジャッキ１１を取外して仮受け手段７が受けている建造物５の荷重が免震装置１に移行することにより免震装置１が圧縮して発生する鉛直変形角が生じにくくなる（鉛直変形角がほぼ１／2000以下になる）ようにすることにある。このため、プレ圧縮用ジャッキ１１で免震装置１にかけるプレ圧縮力は、建造物５の荷重が仮受け手段７からプレ圧縮されていない免震装置１に移行することにより免震装置１に生じる圧縮量と同じ（略同じを含む。）程度になる圧縮力であり、且つ、仮受け手段７に作用している荷重が仮受け手段７に残らない程度の圧縮力が好ましい。

前記プレ圧縮後、図３（ａ）に示すように、免震装置１の上側フランジ２ｂの上に間詰め材１２を複数個（本）配置する。複数本の間詰め材１２は、例えば図５（ａ）〜（ｄ）に示すようにプレ圧縮用ジャッキ１１の周りに間隔をあけて配置することができる。この場合、間詰め材１２の数や配置箇所は、建造物５の荷重などに応じて設計することができる。間詰め材１２は上部躯体１４の配筋があたらない位置に設けるのが好ましい。間詰め材１２には、例えば、円柱状に成型したコンクリートピース、棒状或いはパイプ状の鋼材のほか、ＦＲＰ等の各種材質製のものを用いることができる。

図３（ｂ）に示すように、間詰め材１２として円柱状に成型したコンクリートピースを用いる場合、夫々のコンクリートピースの上面と基礎柱上部６ｂの下面との間に生じる空隙に詰め物１３を設ける。図３（ｂ）に示したものは、詰め物１３としてグラウトを用いる場合の例である。グラウトは間隙に隙間なく充填することができるので、間詰め材１２や基礎柱上部６ｂに凹凸、窪み等の不陸があっても基礎柱上部６ｂを確実に支持することができる。グラウトにはコンクリート、モルタルなどを用いることができる。グラウトは間詰め材１２と異なるものでもよいが、同一材料の方が好ましい。また、この場合のグラウトには硬練りのモルタルも含まれる。

詰め物１３はグラウト以外であってもよく、例えば、図６に示すような楔を用いることもできる。詰め物１３として楔を用いる場合、楔を差し込むだけでよく、養生期間が不要であるので作業性や作業スピードの向上が期待できる。いずれの場合も、詰め物１３は、間詰め材１２の上面と基礎柱上部６ｂの下面間に生じる空隙が完全に埋まるように充填或いは配置するのが好ましい。間詰め材１２としてターンバックルを用いる場合など、不要な場合には詰め物１３は設けなくてもよい。なお、楔の代わりにライナープレートを用いてもよい。楔は鋼製やＦＲＰ製を用いることができる。またライナープレートは鋼製やモルタル製、ＦＲＰ製による薄板状のものである。

前述した実施形態では、免震装置１と基礎柱上部６ｂの間の支持体１５として、コンクリートピースとグラウトの組合せ、コンクリートピースと楔の組合せ、コンクリートピースとライナープレートの組合せの三パターンを例示しているが、支持体１５はこれら以外のものであってもよい。

支持体１５を設けた後（詰め物１３にグラウトを用いた場合はグラウトの養生後、詰め物１３に楔を用いた場合は楔の打ち込み後、詰め物１３にライナープレートを用いた場合はライナープレートの投入後）、プレ圧縮用ジャッキ１１を撤去し、図４（ａ）に示すように、免震装置１の上部に上部躯体１４を構築する。上部躯体１４は間詰め材１２や詰め物１３が上部躯体１４に埋設されるように構築する。具体的には、基礎柱上部６ｂと免震装置１の上側フランジ２ｂの外周に型枠を配置して上部躯体１４の構築範囲を確定し、型枠内に間詰め材１２をかわして（当たらないようにして）配筋し、配筋後、型枠内にコンクリートやモルタルなどの躯体材料を打設して上部躯体１４を形成する。躯体材料の打設にあたっては、下部躯体９の構築時と同様に、混入空気の除去を行う。上部躯体１４の表面側（底面側）には上部免震プレートＸ₂が設けられ、免震装置１の上側フランジ２ｂを例えばボルトとナット等の固定手段で固定できるようにしてある。上部免震プレートＸ₂の上面側には袋ナットやスタッド等が取付けられている。

上部躯体１４の養生後、仮受け手段７を撤去し、免震装置設置工事を完了する（図４（ｂ））。なお、前記実施形態では一本の基礎柱６についてのみ説明しているが、他の基礎柱６についても同じ方法で施工できることは言うまでもない。

（その他の実施形態）
前記実施形態では、プレ圧縮用ジャッキ１１を免震装置１の上に配置する場合を一例として説明しているが、プレ圧縮用ジャッキ１１は免震装置１の下に配置することもできる。この場合は、免震装置設置工法において、切除後の基礎柱下部の上にプレ圧縮用ジャッキを配置し、その上に免震装置を配置する場合は、少なくとも基礎柱下部の上に下部躯体を、基礎柱上部の下に上部躯体を構築し、下部躯体の上にプレ圧縮用ジャッキを配置し、その上に受け材（例えば、プレート）を設置し、その受け材の上に免震装置を配置して当該免震装置を前記受け材に仮止めすることができる。

本発明の免震装置設置工法は、特に既存建造物に免震装置（ゴム支承）を配置するのに適する工法であるが、新設建造物に免震装置を配置する場合にも用いることができる。また、必要に応じて、道路工事や橋梁工事などの工事現場や建築工事現場などでも用いることができる工法である。

１ 免震装置
２ フランジ
２ａ 下側フランジ
２ｂ 上側フランジ
３ 鉛プラグ
４ 積層材
４ａ ゴム板
４ｂ 鋼板
５ 建造物
６ 基礎柱
６ａ 基礎柱下部
６ｂ 基礎柱上部
７ 仮受け手段
７ａ 仮支柱
７ｂ 仮受け用のジャッキ
８ 被覆ゴム
９ 下部躯体
１１ プレ圧縮用ジャッキ
１２ 間詰め材
１３ 詰め物
１４ 上部躯体
１５ 支持体
Ｘ₁ 下部免震プレート
Ｘ₂ 上部免震プレート

Claims (4)

1. 既存建造物の基礎柱に免震装置を設置する免震装置設置工法であって、
   前記基礎柱の周囲に仮受け手段を配置して建造物の荷重を仮受けし、
   前記仮受け状態で、前記基礎柱の一部をその上部と下部を残して切除し、
   前記切除により生じた基礎柱下部と基礎柱上部との間のスペースに免震装置を配置し、
   前記免震装置と基礎柱上部との間又は免震装置と基礎柱下部との間にプレ圧縮用ジャッキを配置し、
   前記プレ圧縮用ジャッキによって免震装置をプレ圧縮して前記仮受け手段にかかる荷重を免震装置に移行させ、
   前記プレ圧縮した免震装置の上面側又は下面側であってプレ圧縮用ジャッキの周囲に支持体を配置し、
   前記プレ圧縮用ジャッキを撤去して既設建造物の荷重を前記支持体及び免震装置に移行させてから前記仮受け手段を撤去する、
   ことを特徴とする免震装置設置工法。
2. 請求項１記載の免震装置設置工法において、
   支持体が、ピースとグラウトの組合せ、又は、ピースと楔の組合せ、又は、ピースとライナープレートの組合せのいずれか一又は二以上である、
   ことを特徴とする免震装置設置工法。
3. 請求項１又は請求項２記載の免震装置設置工法において、
   免震装置へのプレ圧縮力が、仮受け手段が受けている建造物の荷重をプレ圧縮させていない免震装置に移行させた場合に当該免震装置に生ずる圧縮量と同じ又は略同じ程度の圧縮力である、
   ことを特徴とする免震装置設置工法。
4. 請求項３記載の免震装置設置工法において、
   免震装置へのプレ圧縮力が、隣接する基礎柱間の鉛直変形角がほぼ１／2000以下となる圧縮力である、
   ことを特徴とする免震装置設置工法。

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