JP2018111970A - 免震構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、地震時に、張出し部から柱部材に作用する曲げモーメントを低減しつつ、柱部材の施工性を向上することを目的とする。【解決手段】免震構造物１０は、平地面６０Ａに設けられる基礎１２と、基礎１２に設けられる積層ゴム支承１４と、積層ゴム支承１４を介して基礎１２に支持される構造物本体１６と、構造物本体１６から、平地面６０Ａよりも高い位置にある傾斜地面７０Ａ上へ張り出す張出し部２０と、傾斜地面７０Ａ上に設けられる柱部材３０と、柱部材３０の柱頭部３０Ｕに設けられ、張出し部２０を支持する滑り支承４０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、免震構造物に関する。

基礎免震と、中間層免震とが併用された免震構造物が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、下部構造体の柱の柱頭部に、滑り支承を介して上部構造体が支持される免震構造物が知られている（例えば、特許文献２参照）。この滑り支承では、滑り板が上部構造体に設けられ、滑り材が柱の柱頭部に設けられている。

特開２００４−３１６２８５号公報 特開２００８−２８０７１８号公報

ところで、平地に建てられる免震構造物本体と、免震構造物本体から上り傾斜地側へ張り出す張出し部とを備える免震構造物において、張出し部を免震装置を介して柱部材に支持させることが考えられる。

しかしながら、この場合、地震時に、張出し部から柱部材に作用する曲げモーメントが大きくなる可能性がある。

この対策として、例えば、上り傾斜地を掘削し、免震構造物本体用の基礎と柱部材用の基礎とを基礎梁等で接続し、柱部材用の基礎の耐力等を高めることが考えられる。

しかしながら、傾斜地の掘削や基礎梁等の施工には、手間がかかる。

本発明は、上記の事実を考慮し、地震時に、張出し部から柱部材に作用する曲げモーメントを低減しつつ、柱部材の施工性を向上することを目的とする。

請求項１に記載の免震構造物は、第一地面に設けられる基礎と、前記基礎に設けられる積層ゴム支承と、前記積層ゴム支承を介して前記基礎に支持される構造物本体と、前記構造物本体から、前記第一地面よりも高い位置にある第二地面上へ張り出す張出し部と、前記第二地面上に設けられる柱部材と、前記柱部材の柱頭部に設けられ、前記張出し部を支持する滑り支承と、を備える。

請求項１に係る免震構造物によれば、第一地面には、基礎が設けられる。この基礎には、積層ゴム支承を介して構造物本体が支持される。また、構造物本体には、張出し部が設けられる。張出し部は、構造物本体から、第一地面よりも高い位置にある第二地面上へ張り出す。第二地面には、柱部材が設けられている。この柱部材の柱頭部に設けられた滑り支承によって、張出し部が支持される。

ここで、張出し部が積層ゴム支承を介して柱部材に支持される場合は、張出し部と柱部材とが積層ゴム支承を介して連結される。そのため、地震時に、張出し部から積層ゴム支承を介して柱部材に伝達される曲げモーメントが大きくなり易い。

これに対して本発明の張出し部は、滑り支承を介して柱部材の柱頭部に支持される。これにより、地震時に、柱部材の柱頭部に対して張出し部がスライドするため、張出し部から滑り支承を介して柱部材に伝達される曲げモーメントが小さくなる。

したがって、本発明では、張出し部が積層ゴム支承を介して柱部材に支持される場合と比較して、地震時に、張出し部から柱部材に作用する曲げモーメントが低減される。この結果、本発明では、第二地面を掘削し、構造物本体用の基礎と柱部材用の基礎とを基礎梁等で接続する必要がない。したがって、柱部材の施工性が向上する。

このように本発明では、地震時に、張出し部から柱部材に作用する曲げモーメントを低減しつつ、柱部材の施工性を向上することができる。

また、前述したように、構造物本体は、積層ゴム支承を介して基礎に支持される。一方、張出し部は、滑り支承を介して柱部材の柱頭部に支持される。そのため、張出し部に作用する地震力は、主として、構造物本体から積層ゴム支承を介して基礎に伝達される。したがって、張出し部から柱部材に作用する曲げモーメントを低減しつつ、張出し部の耐震性能を高めることができる。

さらに、第二地面に柱部材を設けることにより、第一地面に柱部材を設ける場合と比較して、柱部材の高さ（材軸長さ）が低くなる。したがって、柱部材の曲げ耐力を高めることができる。

請求項２に記載の免震構造物は、請求項１に記載の免震構造物において、前記第二地面は、前記第一地面に対して上り勾配となる傾斜地面とされ、前記柱部材は、前記傾斜地面に設けられ、前記基礎と別体とされた柱部材用基礎に支持される。

請求項２に係る免震構造物によれば、第二地面は、第一地面に対して上り勾配となる傾斜地面とされる。この傾斜地面には、柱部材用基礎が設けられており、この柱部材用基礎によって柱部材が支持される。

このように傾斜地面に、柱部材及び柱部材用基礎を設けることにより、第一地面に柱部材及び柱部材用基礎を設ける場合と比較して、柱部材の高さを容易に低くすることができる。したがって、柱部材の曲げ耐力を容易に高めることができる。

請求項３に記載の免震構造物は、請求項１又は請求項２に記載の免震構造物において、前記滑り支承は、前記張出し部に設けられる滑り板と、前記柱部材の前記柱頭部に設けられ、前記滑り板をスライド可能に支持する滑り材と、を有する。

請求項３に係る免震構造物によれば、張出し部を支持する滑り支承は、滑り板及び滑り材を有する。滑り板は、張出し部に設けられる。一方、滑り材は、柱部材の柱頭部に設けられ、滑り板をスライド可能に支持する。

ここで、本発明とは逆に、滑り板が柱部材の柱頭部に設けられ、滑り材が張出し部に設けられる場合、地震時に滑り板に対して滑り材がスライドすると、滑り材から滑り板を介して柱部材の柱頭部に入力される張出し部の鉛直荷重の入力位置が変化する。これにより、地震時に、張出し部から柱部材に作用する曲げモーメントが大きくなる可能性がある。

これに対して本発明では、滑り板が張出し部に設けられ、滑り材が柱部材の柱頭部に設けられる。そのため、地震時に滑り材に対して滑り板がスライドしても、滑り板から滑り材を介して柱部材の柱頭部に入力される張出し部の鉛直荷重の入力位置が変化し難くなる。したがって、本発明では、滑り板が柱部材の柱頭部に設けられ、滑り材が張出し部に設けられる場合と比較して、地震時に、張出し部から柱部材に作用する曲げモーメントを低減することができる。

以上説明したように、本発明に係る免震構造物によれば、地震時に、張出し部から柱部材に作用する曲げモーメントを低減しつつ、柱部材の施工性を向上することができる。

一実施形態に係る免震構造物を示す立面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、滑り支承を示す図１の一部拡大立面図である。 比較例に係る滑り支承を示す図２に相当する一部拡大立面図である。 一実施形態に係る免震構造物の変形例を示す図１に相当する立面図である。 一実施形態に係る免震構造物の変形例を示す図２（Ａ）に相当する一部拡大立面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る免震構造物について説明する。

（免震構造物）
図１には、本実施形態に係る免震構造物１０が示されている。免震構造物１０は、地盤Ｇの平地６０と傾斜地７０とに亘って設けられている。この免震構造物１０は、基礎１２と、複数の積層ゴム支承１４と、構造物本体１６とを備えている。

（基礎）
基礎１２は、例えば、鉄筋コンクリート造の耐圧盤とされる。この基礎１２は、平地６０を掘削（根切り）して形成した平地面（根切り底）６０Ａ上に設けられている。

なお、基礎１２は、耐圧盤に限らず、その構造は適宜変更可能である。また、平地面６０Ａは、第一地面の一例である。

（積層ゴム支承）
複数の積層ゴム支承１４は、基礎１２の上面１２Ｕに設置されている。また、複数の積層ゴム支承１４は、水平二方向に配列されている。これらの積層ゴム支承１４によって、構造物本体１６が支持されている。

なお、基礎１２と構造物本体１６との間には、複数の積層ゴム支承１４が設置される免震層１８が形成されている。また、積層ゴム支承１４は、免震装置の一例である。

（構造物本体）
構造物本体１６は、複数階（複数層）を有している。この構造物本体１６は、複数の積層ゴム支承１４によって、基礎１２に対して水平方向に変位可能に支持されている。この構造物本体１６の一方側の側面１６Ｓには、張出し部２０が設けられている。

（張出し部）
張出し部２０は、例えば、柱及び梁によって形成される架構を内部に有している。この張出し部２０は、構造物本体１６の所定階（例えば二階以上）から、傾斜地７０の傾斜地面７０Ａ上へ張り出している。

傾斜地面７０Ａは、平地面６０Ａに対して上り勾配とされており、平地面６０Ａよりも高い位置に存在している。そのため、張出し部２０は、傾斜地面７０Ａを避けるように、構造物本体１６の上部から傾斜地面７０Ａ側へ張り出している。この張出し部２０は、複数の柱部材３０によって支持されている。なお、傾斜地面７０Ａは、第二地面の一例である。

（柱部材）
柱部材３０は、張出し部２０の張出し方向（矢印Ｈ方向）の先端部２０Ｔ側の下側に配置されている。なお、図示を省略するが、柱部材３０は、図１の紙面奥行方向に複数設けられている。各柱部材３０は、傾斜地７０に設けられた柱部材用基礎３２上に立てられ、当該柱部材用基礎３２に支持されている。

なお、張出し部２０は、少なくとも１本の柱部材３０によって支持することができる。また、柱部材３０の配置は、適宜変更可能である。

（柱部材用基礎）
柱部材用基礎３２は、基礎１２から離れた位置に設けられており、当該基礎１２とは別体とされている。なお、柱部材用基礎３２は、例えば、柱部材３０ごとに設けられる独立基礎であっても良いし、複数の柱部材３０に亘る連続基礎（布基礎）等であっても良い。

（滑り支承）
柱部材３０の柱頭部３０Ｕには、滑り支承４０が設けられている。つまり、免震構造物１０では、積層ゴム支承１４及び滑り支承４０が併用されている。また、柱部材３０には、柱頭免震構造が適用されている。この滑り支承４０によって、張出し部２０の先端部２０Ｔ側が支持されている。換言すると、張出し部２０は、滑り支承４０を介して柱部材３０の柱頭部３０Ｕに支持されている。これにより、張出し部２０は、柱部材３０に対して水平方向に変位可能とされている。

（滑り板）
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、滑り支承４０は、滑り板４２及び滑り材４４を有している。滑り板４２は、張出し部２０に設けられている。具体的には、張出し部２０を構成する柱２４の柱脚部には、ベースプレート２６が設けられている。ベースプレート２６は、複数の補強リブ２８によって適宜補強されている。このベースプレート２６の下面に、滑り板４２が設けられている。なお、張出し部２０の柱２４には、梁２９が接合されている。

滑り板４２は、板状に形成されており、ベースプレート２６の下面に重ねられた状態で接合されている。また、滑り板４２の下面は、後述する滑り材４４がスライドする滑り面４２Ｌとされている。さらに、滑り面４２Ｌは、滑り材４４の支持面４４Ｕよりも広くされている。この滑り面４２Ｌは、ステンレスやテフロン（登録商標）等の低摩擦材料で形成される。

（滑り材）
滑り材４４は、柱部材３０の柱頭部３０Ｕに設けられている。滑り材４４は、滑り板４２の滑り面４２Ｌを支持する支持面４４Ｕを有している。この支持面４４Ｕは、例えば、ステンレスやテフロン（登録商標）等の低摩擦材料によって形成される。これにより、滑り材４４の支持面４４Ｕ上を、滑り板４２の滑り面４２Ｌがスライド可能とされている。

なお、滑り支承４０では、滑り板４２の滑り面４２Ｌ及び滑り材４４の支持面４４Ｕの少なくとも一方を低摩擦材料によって形成することができる。また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示される符号Ｃは、柱部材３０の中心軸（材軸）を示している。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る免震構造物１０によれば、地盤Ｇの平地面６０Ａには、基礎１２が設けられている。この基礎１２には、複数の積層ゴム支承１４を介して構造物本体１６が支持されている。また、構造物本体１６には、張出し部２０が設けられている。張出し部２０は、構造物本体１６から傾斜地面７０Ａ上に張り出している。傾斜地面７０Ａには、柱部材３０が設けられている。この柱部材３０の柱頭部３０Ｕに設けられた滑り支承４０によって、張出し部２０が支持されている。

ここで、張出し部２０は、傾斜地面７０Ａを避けるように、構造物本体１６の上部から傾斜地面７０Ａ上へ張り出している。これにより、傾斜地面７０Ａを掘削する必要がないため、施工コストを圧縮することができる。

また、構造物本体１６は、複数の積層ゴム支承１４を介して基礎１２に支持されている。一方、張出し部２０は、滑り支承４０を介して柱部材３０の柱頭部３０Ｕに支持されている。これにより、地震時には、構造物本体１６が基礎１２に対して水平方向に変位するとともに、張出し部２０が柱部材３０に対して水平方向に変位する。したがって、地震時に、構造物本体１６及び張出し部２０に作用する地震力Ｑ１，Ｑ２が低減される。

ここで、比較例として、例えば、張出し部２０が滑り支承４０ではなく、積層ゴム支承を介して柱部材３０の柱頭部３０Ｕに支持される場合は、張出し部２０と柱部材３０とが積層ゴム支承を介して連結される。そのため、地震時に、張出し部２０から積層ゴム支承を介して柱部材３０に伝達される曲げモーメントが大きくなり易い。そして、張出し部２０から柱部材３０に伝達される曲げモーメントが大きくなると、柱部材３０の必要断面積が大きくなったり、柱部材３０に対する補強が増加したりする。

また、張出し部２０から柱部材３０に伝達される曲げモーメントが大きくなると、柱部材３０を支持する柱部材用基礎３２の必要耐力等が大きくなる。この場合、例えば、図１に二点鎖線で示されるように、傾斜地７０を掘削し、柱部材用基礎３２と構造物本体１６用の基礎１２とを基礎梁等で接続することにより、柱部材用基礎３２の必要耐力等を高めることが考えられる。しかしながら、傾斜地７０の掘削や、基礎梁等の施工には、手間がかかる。

これに対して本実施形態の張出し部２０は、前述したように、滑り支承４０を介して柱部材３０の柱頭部３０Ｕに支持されている。これにより、地震時に、張出し部２０が柱部材３０の柱頭部３０Ｕに対してスライドするため、張出し部２０から滑り支承４０を介して柱部材３０の柱頭部３０Ｕに伝達される曲げモーメントが小さくなる。

したがって、本実施形態では、張出し部２０が積層ゴム支承を介して柱部材３０の柱頭部３０Ｕに支持される場合と比較して、地震時に、張出し部２０から柱部材３０に作用する曲げモーメントを低減することができる。

この結果、柱部材３０の必要断面積を小さくしたり、柱部材３０に対する補強等を軽減したりすることができる。したがって、柱部材３０の施工コストを削減することができる。

また、張出し部２０から柱部材３０に作用する曲げモーメントを低減することにより、柱部材３０を支持する柱部材用基礎３２の必要耐力等を下げることができる。そのため、傾斜地面７０Ａを掘削し、柱部材用基礎３２と構造物本体１６用の基礎１２とを基礎梁等で接続する必要がない。つまり、本実施形態では、柱部材用基礎３２と構造物本体１６用の基礎１２とを別体にすることができる。したがって、傾斜地面７０Ａの掘削量が低減されるとともに、柱部材用基礎３２の施工の手間が低減される。

このように本実施形態では、地震時に、張出し部２０から柱部材３０に作用する曲げモーメントを低減しつつ、柱部材３０及び柱部材用基礎３２の施工性を向上することができる。

また、図１に示されるように、構造物本体１６は、複数の積層ゴム支承１４を介して基礎１２に支持されている。これにより、地震時に、構造物本体１６に作用する地震力Ｑ１は、主として、複数の積層ゴム支承１４を介して基礎１２に伝達される。

一方、構造物本体１６から張り出す張出し部２０は、滑り支承４０を介して柱部材３０の柱頭部３０Ｕに支持されている。そのため、地震時に、張出し部２０に作用する地震力Ｑ２は、主として、構造物本体１６から複数の積層ゴム支承１４を介して基礎１２に伝達される。したがって、地震時に、張出し部２０から柱部材３０に作用する曲げモーメントを低減しつつ、張出し部２０の耐震性能を高めることができる。

さらに、傾斜地面７０Ａに柱部材３０を設けることにより、平地面６０Ａに柱部材３０を設ける場合と比較して、柱部材３０の高さ（材軸長さ）を容易に低くすることができる。したがって、柱部材３０の曲げ耐力を容易に高めることができる。

また、図２（Ａ）に示されるように、本実施形態の滑り支承４０では、滑り板４２が張出し部２０に設けられ、滑り材４４が柱部材３０の柱頭部３０Ｕに設けられている。ここで、図３（Ａ）には、比較例に係る滑り支承１００が示されている。この滑り支承１００では、本実施形態とは逆に、滑り板４２が柱部材３０の柱頭部３０Ｕに設けられ、滑り材４４が張出し部２０に設けられている。

この場合、図３（Ｂ）に示されるように、地震時に滑り板４２に対して滑り材４４が水平方向にスライドすると、滑り材４４から滑り板４２を介して柱部材３０の柱頭部３０Ｕに入力される張出し部２０の鉛直荷重Ｎの入力位置が変化する。これにより、地震時に、張出し部２０から柱部材３０に作用する曲げモーメントＭが大きくなる可能性がある。

これに対して本実施形態では、図２（Ａ）に示されるように、滑り板４２が張出し部２０に設けられ、滑り材４４が柱部材３０の柱頭部３０Ｕに設けられている。これにより、図２（Ｂ）に示されるように、地震時に滑り材４４に対して滑り板４２が水平方向にスライドしても、滑り板４２から滑り材４４を介して柱部材３０の柱頭部３０Ｕに入力される張出し部２０の鉛直荷重Ｎの入力位置が変化し難くなる。

したがって、本実施形態では、比較例に係る滑り支承１００と比較して、地震時に、張出し部２０から柱部材３０に作用する曲げモーメントＭ（図３（ｂ）参照）を低減することができる。

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態の張出し部２０は、構造物本体１６から傾斜地面７０Ａ上へ張り出しているが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、図４に示されるように、張出し部２０は、構造物本体１６から平地９０の平地面９０Ａ上へ張り出しても良い。

具体的には、免震構造物８０の基礎１２は、地盤Ｇの平地６０を掘削して形成した地下空間８２の平地面（底面）８２Ａ上に設けられている。この基礎１２には、複数の積層ゴム支承１４を介して構造物本体１６が支持されている。なお、平地面８２Ａは、第一地面の一例である。

構造物本体１６は、地下に配置される地下階１６Ｌと、地上に配置される地上階１６Ｕとを有している。この構造物本体１６の地上階１６Ｕには、張出し部２０が設けられている。張出し部２０は、構造物本体１６の地上階１６Ｕから、地下空間８２の外側にある平地面９０Ａ上に張り出している。

平地面９０Ａは、地下空間８２の平地面８２Ａよりも高い位置に配置されている。また、平地面９０Ａには、柱部材３０、及び柱部材３０を支持する柱部材用基礎３２が設けられている。この柱部材３０の柱頭部３０Ｕに設けられた滑り支承４０によって、張出し部２０が支持されている。なお、平地面９０Ａは、第二地面の一例である。

このように張出し部２０は、地下空間８２の平地面８２Ａよりも高い位置にある平地面９０Ａ上に張り出すようにしても良い。この場合も、上記実施形態と同様に、地震時に、張出し部２０から柱部材３０に作用する曲げモーメントを低減しつつ、柱部材３０の施工性を向上することができる。

また、上記実施形態では、傾斜地面７０Ａが掘削されないが、傾斜地面７０Ａは、平地面６０Ａ以下にならない範囲内で掘削しても良い。この場合、掘削した傾斜地面７０Ａには、例えば、柱部材用基礎３２と構造物本体１６用の基礎１２とを接続する基礎梁等を設けても良い。

次に、滑り支承４０の取付構造は、上記したものに限らず、適宜変更可能である。例えば、図５に示されるように、張出し部２０に設けられた鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造のフーチング５０の下面に滑り板４２を設けても良い（固定しても良い）。また、滑り材４４を支持する柱部材３０の柱頭部３０Ｕには、張出し部３４を設けても良い。

なお、滑り支承４０上の梁２９には、ハンチを設けても良いし、設けなくても良い。

次に、上記実施形態の滑り支承４０では、滑り板４２が張出し部２０に設けられ、滑り材４４が柱部材３０の柱頭部３０Ｕに設けられるが、これとは逆に、滑り板を柱部材３０の柱頭部３０Ｕに設け、滑り材を張出し部２０に設けても良い。

また、柱部材３０は、鉄筋コンクリート造や、鉄骨鉄筋コンクリート造、Ｓ造、ＣＦＴ造等であっても良い。

また、上記実施形態では、構造物本体１６が複数の積層ゴム支承１４を介して基礎１２に支持されるが、上記実施形態はこれに限らない。構造物本体１６を支持する免震装置のうち、少なくとも一つの免震装置が積層ゴム支承であれば良く、他の免震装置は、滑り支承や、転がり支承等であっても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 免震構造物
１２ 基礎
１４ 積層ゴム支承
１６ 構造物本体
２０ 張出し部
３０ 柱部材
３０Ｕ 柱頭部
３２ 柱部材用基礎
４０ 滑り支承
４２ 滑り板
４４ 滑り材
６０Ａ 平地面（第一地面）
７０Ａ 傾斜地面（第二地面）
８０ 免震構造物
８２Ａ 平地面（第一地面）
９０Ａ 平地面（第二地面）

Claims (3)

1. 第一地面に設けられる基礎と、
   前記基礎に設けられる積層ゴム支承と、
   前記積層ゴム支承を介して前記基礎に支持される構造物本体と、
   前記構造物本体から、前記第一地面よりも高い位置にある第二地面上へ張り出す張出し部と、
   前記第二地面上に設けられる柱部材と、
   前記柱部材の柱頭部に設けられ、前記張出し部を支持する滑り支承と、
   を備える免震構造物。
2. 前記第二地面は、前記第一地面に対して上り勾配となる傾斜地面とされ、
   前記柱部材は、前記傾斜地面に設けられ、前記基礎と別体とされた柱部材用基礎に支持される、
   請求項１に記載の免震構造物。
3. 前記滑り支承は、
   前記張出し部に設けられる滑り板と、
   前記柱部材の前記柱頭部に設けられ、前記滑り板をスライド可能に支持する滑り材と、
   を有する、
   請求項１又は請求項２に記載の免震構造物。