JP3670421B2 - 建造物除震構造およびその構築方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重構造物やビルなどの建造物に作用する地震の振動・揺れ等の影響を軽減するのに好適な建造物除震構造およびその構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高層ビルや重構造物などの建造物は、建造物の自重、あるいは地震などの外力により、建造物が沈下したり、あるいは傾斜する等の不都合を回避するため、岩盤等の充分に堅い地質からなる支持層上に建造される。
【０００３】
この場合、建造物の建設予定地において、その支持層が地表から比較的浅い位置に存在するときには、その支持層の上層に堆積している土壌等を取り除いて、建造物の最下部を構成する基礎部分が、直接にその支持層に当接されて建造され、このような構造を有する基礎は、「直接基礎」と呼ばれている（図５参照）。
【０００４】
一方、その支持層が、地表から相当深い位置に存在するときには、適宜な長さを有する基礎杭が、地表から支持層内に到達するまで打ち込まれ、その基礎杭の上部位置に基礎部分が建造され、基礎部分が基礎杭を介して支持層に支持される構造が採用され、このような構造の基礎は、「杭基礎」と呼ばれている（図１参照）。
【０００５】
また、これらの建造物においては、地震の際に作用する振動・揺れなどの影響をできるだけ減少させ、建造物の崩壊、あるいはそれに伴う災害等を極力回避することが重要な課題となる。
この場合、単に支持層上に建造物を建造するだけではなく、地震の影響を減少させるための手段を別途備える必要がある。
そして、その手段としては、以下に示された（a)、（b)、（c)、および項目（d)に挙げられた手段が一般的に知られている。
【０００６】
（a)建造物本体の構造自体が、地震に対して耐久力のある強固で頑丈な構造となっている。
（b)建造物の最下部を支える基礎部分の構造が地震に対して耐久力のある強固で頑丈な構造になっている。
（c)建造物本体の構造が、いわゆる柔構造とされ、地震の際に作用する外力に対して建造物本体が逆らわずに追従して動く（逃げる）構造になっている。
（d)建造物と基礎部分との間に、地震から受ける外力を吸収可能な装置を介在させ、その装置は免震装置あるいは制震装置といわれる特殊な装置である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（a ）および（b ）に示された手段では、建造物の構造自体の強度および耐久性を向上させる設計が必要であるとともに、場合によっては、構造物を構成する材料自体も耐久性のあるものを選択する必要があるので、従来の建造物に比べて、その建造コストがかなりの割合で高くなるという問題がある。
【０００８】
また、前記（c ）に示された手段では、建造物本体が特殊な設計となるため、設計費用が高くなり、また特殊な構造であるため、建造作業に手間が掛かるなど、建造コストの割高は回避しえないという問題がある。
【０００９】
さらに、前記（d ）に示された手段では、免震装置や制震装置といった特殊な装置の設置が必要となるとともに、これらの免震装置や制震装置を介在させるために、建造物自体や基礎部分の設計変更を行う必要が生ずる場合があり、建造コストが高くなるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記のような問題点を排除した建造物除震構造およびその構築方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、支持層面に対して直接または基礎杭を介して当接される耐圧板状コンクリート部材と、突出部を有する所要数の基礎基部と、前記基礎基部を収容するための前記耐圧板状コンクリート部材に形成された有底穴と、前記有底穴に挿入・載置された前記基礎基部を前記有底穴内に保持するストッパーと、壁部に形成された有底穴に達する空室内に収容されたオイルジャッキと、前記有底穴と前記基礎基部とが対向する間隙内に配置され、前記基礎基部を水平方向へ滑動させることのできる材料で形成された滑動用部材とからなることを特徴とする建造物除震構造によって達成される。
【００１２】
そして、前記請求項１に記載の建造物除震構造の実施の形態としては、前記基礎基部の周側面と前記有底穴の側壁とが対向する間隙に、発泡材料からなるクッション部材を介在させる構成が好適である。
【００１３】
また、前記目的は、突出部を有する基礎基部を挿入可能に開口された有底穴が形成された耐圧板状コンクリート部材を支持層面に対して直接または基礎杭を介して当接形成し、壁部に形成された有底穴の底面に達する空室内にオイルジャッキを収容する第１工程と、前記有底穴と前記基礎基部とが対向する間隙内に、該基礎基部を水平方向へ滑動させることのできる材料で形成された滑動用部材を介在させて、前記基礎基部を前記有底穴内に挿入し、オイルジャッキにより基礎基部を所定位置に滑動させ、ストッパーにより保持する第２工程とからなることを特徴とする建造物除震構造の構築方法によって達成される。
【００１４】
そして、前記請求項３に記載の建造物除震構造の構築方法の実施の形態としては、前記有底穴の内側壁と前記基礎基部の外周側面と対向する間隙に、発泡材料で形成からなるクッション部材を配設させる構成が好適である。
【００１５】
前記請求項１に記載の建造物除震構造では、前記有底穴の側壁と、前記基礎基部の側面とが、互いに所望間隔の間隙で設置されているとともに、前記有底穴の底面と前記基礎基部とが対向当接する間隙に前記滑動用部材を介在させている。
【００１６】
従って、地震等の外力が建造物に加わった場合、その外力が前記基礎突出部を介して前記基礎基部に伝達されると、該基礎基部は前記有底穴内で水平方向へ滑動可能となる結果、その外力を前記基礎基部の滑動動作に対応する割合で除去することができる。
【００１７】
そして、上記請求項２に記載の建造物除震構造では、前記基礎基部が前記有底穴内で水平方向へ滑動することが可能となるとともに、前記クッション部材により、前記有底穴の側壁と、前記基礎基部の側面とが、直接衝突することがなく、かつ前記基礎基部は緩やかな速度で前記側壁方向へ滑動することが可能となるので、その外力を前記基礎基部の滑動動作に対応する割合で除去することが一層適確に行われる。
【００１８】
また、上記請求項３に記載の建造物除震構造の構築方法では、前記有底穴の側壁と、前記基礎基部の側面とが、互いに所望間隔の間隙を介して対向されているとともに、前記有底穴の内定面と前記基礎基部とが対向する間隙に前記滑動用部材介在されている。
【００１９】
従って、地震等の外力が建造物に加わった場合、その外力が前記基礎突出部を介して前記基礎基部に伝達されると、該基礎基部は前記有底穴内で水平方向へ滑動する結果、その外力を前記基礎基部の滑動動作に対応する割合で除去することができる。
【００２０】
そして、上記請求項４に記載の建造物除震構造の構築方法では、前記基礎基部が前記有底穴内で水平方向へ滑動することが可能となるとともに、前記クッション部材により、前記有底穴の側壁と前記基礎基部の側面とが、互いに直接衝突することがなく、かつ前記基礎基部は緩やかな速度で前記内側壁方向へ滑動することが可能となるので、その外力を前記基礎基部の滑動動作に対応する割合で除去することが一層的確に行われる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る建造物除震構造およびその構築方法の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
そこで、まず、本発明に係る建造物除震構造について説明すると、図１からわかるように、この実施形態における建造物除震構造１では、複数の基礎杭３が比較的軟質の土壌層１０を貫通する長さに設定されて土中に打ち込まれている。
【００２２】
また、各々の基礎杭３の最下部位置部分は、建造物２０を支えるのに充分な堅さを有する岩盤等の支持層３０内に打ち込まれて固定されている。そして、基礎杭３の最上部分には、耐圧板状コンクリート部材５が設けられているとともに、このコンクリート部材５上に建造物２０の基礎部材７が設けられており、この構成により建造物除震構造１は、いわゆる杭基礎構造で構築されている。図１では、耐圧板状コンクリート部材５が全部の基礎杭３の上に設置されているが、基礎杭を幾つかのブロックに区分して、各区分毎に耐圧板状コンクリート部材を設けてもよい。
【００２３】
そのコンクリート部材５には、図１、および図１におけるI-I 線断面図を示す図２からわかるように、各々の基礎部材７が位置決めされる有底穴９が複数設けられている。この場合、基礎部材７は四角柱状の基礎基部１１を有し、その基礎基部１１の側面は任意の多角形、例えば正方形である。
また、基礎基部１１には建造物２０を支持する突出部１３が設けられており、この突出部１３の突出端部に建造物２０の最下面が当接している。
なお、突出部１３の断面形状は、正四角形状、円形状等、耐久力などに対応させて、適宜選択することができる。
【００２４】
そして、有底穴９は、コンクリート部材５に４つの壁部１５、１５、１５、１５を立設することにより形成されいる。従って、この実施の形態では、壁部１５の内側壁が有底穴９の内側壁を構成している。
【００２５】
また、壁部１５の内側壁と基礎基部１１の外周側面との対向部分には、所望間隔（例えば、約５０〜１００ｍｍ）の間隙１７が形成されるように、内側壁の周縁部の大きさは外周側面の周縁部の大きさりも大きく設定されている。さらに、後述する滑動用部材２３を配設するために、すなわち有底穴９の深さは基礎基部１１の厚さよりも大きい値に設定されている。
【００２６】
なお、この実施形態では、有底穴９の底面は、その高さ位置が、コンクリート部材５の上面位置となるように設定されているが、底面がコンクリート部材５の上面の高さ位置よりも高くなる位置、あるいは低くなる位置に設定されることも可能である。
【００２７】
そして、図２、および図２におけるIII-III 線断面図を示す図３からわかるように、各壁部１５には、有底穴９の底面に達する４つの空室１９、１９、１９、１９が形成されており、これらの空室内には、それぞれオイルジャッキ４０、４０、４０、４０が収容されている。
【００２８】
そして、オイルジャッキ４０の可動部40A の突出端部は、基礎基部１１の側面と当接して、基礎基部１１を有底穴９内で滑動させることができるように、ジャッキブース４０が位置決めされて空室１９内に収容されている。
【００２９】
この、オイルジャッキ４０は、基礎基部１１を有底孔９内に位置決めする場合に使用される。例えば、建造物２０の建造作業の際に有底孔９内の所定位置に基礎基部１１を滑動させる場合、あるいは、地震等の外力で基礎基部１１が滑動して所定位置から外れて移動した際に基礎基部１１を元の位置に戻す場合等に使用される。
【００３０】
ここで、図１、図２、および図１におけるＡ部拡大図を示す図４からわかるように、基礎基部１１の下面と有底穴９の底面とが対向する部分には滑動用部材２３が介在されている。
この滑動用部材２３は、例えばテフロン等の摩擦係数の低い材料から形成された板状体であり、
基礎基部１１が有底穴９内で滑動するときに、その滑動動作をスムーズに行なわせるために配設されている。
【００３１】
所望により、基礎基部１１の上面には、滑動用部材２３と同様な材料で形成され、かつ滑動用部材２３と同様の機能を有する滑動用部材を介在させて、基礎基部が地震時に上昇するのを防止するためのストッパー（アップリフト止め）２７を当接させることができる。
【００３２】
一方、側壁１５には、コンクリート部材５の内部には、Ｕ字状先端部を有するアンカーボルト３１が埋設されており、このアンカーボルト３１の突出部分はストッパー２７に形成された固定孔に挿通されている。
また、アンカーボルト３１の挿通突出部分にナット部材３３を螺合することにより、ストッパー２７が側壁１５に固定される。その結果、地震等の外力が作用しない状態においては、基礎部材７が所定位置に位置決めされた状態で保持される。
【００３３】
さらに、この実施形態では、壁部１５の内側面15A と基礎基部１１との間隙１７には、発泡材料からなるクッション部材３５が配設されているが、このクッション部材３５が配設されない構成も可能である。
【００３４】
以上のように構成された建造物除震構造１では、建造物２０に地震等の外力が作用すると、その建造物２０を支えている基礎部材７の基礎基部１１が、有底孔９内で水平方向へ滑動する。従って、外力が建造物２０に与える影響が、基礎基部１１の滑動動作に対応する割合で除去されるので、これにより、建造物２０に対して除震をすることができる。
【００３５】
以上説明したように、この実施形態では、有底穴９の内側壁となる壁部１５の側壁と、基礎基部１１の側面とが、所望間隔の間隙１７を介して対向されている。また、有底穴９の底面と基礎基部１１の下面とが対向する間隙に滑動用部材２３が配設されるとともに、固定部材２７と基礎基部１１とが対向する間隙にも滑動用部材２５が介在されている。
【００３６】
従って、地震等の外力が建造物２０に加わった場合、その外力が基礎突出部１３を介して基礎基部１１に伝達されると、基礎基部１１は有底穴９内で水平方向へ滑動する結果、その外力が基礎基部１１の滑動動作に対応する割合で除去される。
すなわち、従来の基礎構造の一部を設計変更するだけで除震が行えるので、建造物２０全体の建造コストを下げることが可能となる。
【００３７】
また、クッション部材３５により、有底穴９の側壁と、基礎基部１１の側面とが、互いに直接衝突することがなく、かつ基礎基部１１はクッション材３５を圧縮しつつ緩やかな速度で側壁方向へ滑動可能となる。
従って、基礎基部１１の滑動距離が間隙１７の間隔を越えるような地震が到来した場合等においても、有底穴９の側壁と基礎基部１１とが早い速度で衝突することによる不都合を回避して、地震等の外力をより的確に除去することが可能となり、除震効果をさらに向上させることができるという利点がある。
【００３８】
なお、本発明に係る建造物除震構造は、上記実施の形態における「杭基礎」構造とされた基礎構造の他、図５に示された「直接基礎」構造の建造物２０に対しても適用することができる。
この場合、基礎杭３が打ち込まれず、支持層３０の上層にある土壌１０が取り除かれて、コンクリート部材５は、その支持層３０上に直接形成されるが、その他の構成は、図１に示された「杭基礎」構造の場合と同様である。
【００３９】
従って、図５中、図１中と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
そして、その「直接基礎」構造の場合においても、上記実施形態と同様、建造物２０の建造コストを下げることが可能となるとともに、クッション部材３５が配設される構成を採用することにより、除震効果がさらに向上されるという利点をも有する。
【００４０】
次に、本発明に係る建造物除震構造の構築方法の好適な実施形態を、図１、図２、図３、および図４を参照して説明する。
この実施形態では、図１に示された建造物除震構造１が構築される。まず、基礎杭３が軟質土壌１０を貫いて岩盤等の支持層３０内まで打ち込まれる。また、基礎部材７は予め工場等で製造されて作業現場に準備される。
【００４１】
第１工程では、図３および図４からわかるように、底面と側壁とを有する有底穴９を形成するため、コンクリート部材５に壁部１５およびオイルジャッキ４０を収容するための空室１９が形成される。
【００４２】
コンクリート部材５を形成する際に、固定部材２７を固定させるためのアンカーボルト３１は、そのＵ字状先端部分から適宜な範囲にわたってコンクリート部材５中に埋設固定される。そして、コンクリート部材５と壁部１５とが一体に形成される場合、アンカーボルト３１は壁部１５から適宜長さ突出させた状態で、コンクリート部材５および壁部１５内に固定される。
【００４３】
次に、有底穴９の底面に上に滑動用部材２３を配設するとともに、有底穴９の側壁と基礎基部１１の側面とにより形成される間隙１７内にクッション材３５を配設する。なお、クッション部材３５を使用しない構成も可能である。
【００４４】
第２工程では、有底穴９の底面上に滑動用部材２３を配設し、基礎基部１１が有底穴９内に位置決めされて載置される。
この場合、図２からわかるように、有底穴９内に基礎基部１１を載置した後、オイルジャッキ４０により基礎基部１１を所定位置に滑動させ、所定位置に基礎基部１１を保持する。
【００４５】
さらに、ストッパー２７を、滑動用部材２５をを介して基礎基部１１に当接するとともに、アンカーボルト３１の突出部分をストッパー２７の固定孔に挿通させて突出したアンカーボルト３１に、ナット部材３３が螺合・締結されることにより、基礎基部１１を位置決めされた状態で有底穴９内に固定する。
【００４６】
以上説明したように、この実施形態では、有底穴９の壁部１５の側壁と、基礎基部１１の側面とが所望間隔の間隙１７を介して対向している。また、有底穴９の底面と基礎基部１１の下面とが対向する間隙内に滑動用部材２３を配設するとともに、ストッパー２７と基礎基部１１とが対向する間隙にも滑動用部材２５を介在させることができる。
【００４７】
従って、地震等の外力が建造物２０に加わった場合、その外力が基礎突出部１３を介して基礎基部１１に伝達されると、基礎基部１１は有底穴９内で水平方向へ滑動する結果、その外力が基礎基部１１の滑動動作に対応する割合で除去される。
すなわち、従来の基礎構造の一部を設計変更するだけで除震が行えるので、建造物２０全体の建造コストを下げることが可能となる。
【００４８】
また、クッション部材３５により、有底穴９側壁と、基礎基部１１の側面とが直接衝突することがなく、かつ基礎基部１１はクッション材３５を圧縮しつつ、緩やかな速度で側壁方向へ滑動することができる。
【００４９】
従って、基礎基部１１の滑動距離が間隙１７の間隔を越えるような地震が到来した場合等においても、有底穴９の側壁と基礎基部１１とが早い速度で衝突することによる不都合を回避して、地震等の外力をより的確に除去することが可能となり、除震効果をさらに向上させることができるという利点がある。
【００５０】
なお、本発明に係る建造物除震構造の構築方法は、上記実施形態における「杭基礎」構造とされた基礎構造の他、図５に示された「直接基礎」構造の建造物２０に対しても適用することができる。
この場合、基礎杭３が打ち込まれず、支持層３０の上層にある土壌１０が取り除かれて、コンクリート部材５はその支持層３０上に直接形成される他は、図１に示された「杭基礎」構造の場合と同様の工程で行われる。
【００５１】
そして、その「直接基礎」構造の場合においても、建造物除震構造の構築方法の上記実施の形態と同様に、建造物２０の建造コストを下げることが可能となるとともに、クッション部材３５が配設される構成を採用することにより、除震効果がさらに向上されるという利点をも有する。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、前記請求項１に記載の建造物除震構造では、有底穴の側壁と、基礎基部の側面とが、所望間隔の間隙を介して対向しているとともに、有底穴の底面と基礎基部とが対向する間隙、および所望により固定部材と基礎基部とが対向する間隙に各々前記滑動用部材介在させることができる。
【００５３】
従って、地震等の外力が建造物に加わった場合、その外力が基礎突出部を介して基礎基部に伝達されると、該基礎基部は有底穴内で水平方向に滑動する結果、その外力が基礎基部の滑動動作に対応する割合で除去される。 すなわち、従来の基礎構造の一部を設計変更するだけで除震が行えるので、建造物全体の建造コストを下げることが可能となる。
【００５４】
そして、上記請求項２に記載の建造物除震構造では、基礎基部が有底穴内で水平方向に滑動することが可能となり、従来の基礎構造の一部を設計変更するだけで除震が行えるので、建造物全体の建造コストを下げることが可能となる。
【００５５】
さらに、クッション部材により、有底穴の側壁と基礎基部の側面とが直接衝突することがなく、かつ基礎基部は緩やかな速度で側壁方向へ滑動可能となるので、前記外力をより的確に除去することが可能となり、除震効果をさらに向上させることができるという効果をも有する。
【００５６】
また、上記請求項３に記載の建造物除震構造の構築方法では、有底穴の側壁と基礎基部の側面とが、所望間隔の間隙を介して対向されているとともに、有底穴の底面と基礎基部とが対向する間隙、および固定部材と基礎基部とが対向する間隙に滑動用部材が介在されている。
【００５７】
従って、地震等の外力が建造物に加わった場合、その外力が基礎突出部を介して基礎基部に伝達されると、該基礎基部は有底穴内で水平方向に滑動することが可能となり、その外力が基礎基部の滑動動作に対応する割合で除去される。
すなわち、従来の基礎構造の一部を設計変更するだけで除震が行えるので、建造物全体の建造コストを下げることが可能となる。
【００５８】
そして、上記請求項４に記載の建造物除震構造の構築方法では、基礎基部が有底穴内で水平方向へ滑動することが可能となり、従来の基礎構造の一部を設計変更するだけで除震が行えるので、建造物全体の建造コストを下げることが可能となる。
【００５９】
さらに、クッション部材により、有底穴の側壁と基礎基部の側面とが直接衝突することがなく、かつ基礎基部は緩やかな速度で内側壁方向へ滑動可能となるので、外力の除去をより的確に除去することが可能となり、除震効果をさらに向上させることができるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建造物除震構造の好適な実施の形態における建造物除震構造等を示す全体構成概略図である。
【図２】建造物除震構造を構成する有底穴等の構成を示す説明図である。
【図３】図２におけるIII-III 線断面図であって、オイルジャッキの配設構造等を示す説明図である。
【図４】図１におけるＡ部拡大図であって、建造物除震構造の要部を示す構成説明図である。
【図５】本発明に係る建造物除震構造が、「直接基礎」構造に適用された場合の全体構成概略図である。
【符号の説明】
１ 建造物除震構造
３ 基礎杭
５ 耐圧板状コンクリート部材
７ 基礎部材
９ 有底穴
１０ 軟質土壌層
１１ 基礎基部
１３ 基部突出部
１５ 壁部
１７ 間隙
２０ 建造物
２３ 滑動用部材
１９ 間隙
３０ 支持層
２７ ストッパー
３１ アンカーボルト
３３ ナット部材
３５ クッション部材
４０ オイルジャッキ

Claims (4)

1. 支持層（３０）に対して直接または基礎杭（３）を介して当接される耐圧板状コンクリート部材（５）と、突出部（１３）を有する所要数の基礎基部（１１）と、前記基礎基部（１１）を収容するための前記耐圧板状コンクリート部材（５）に形成された有底穴（９）と、前記有底穴（９）内に挿入・載置された前記基礎基部（１１）を前記有底穴（９）内に保持するストッパー（２７）と、壁部（１５）に形成された有底穴（９）に達する空室内に収容されたオイルジャッキ（４０）と、前記有底穴（９）と前記基礎基部（１１）とが対向する間隙内に配置され、前記基礎基部（１１）を水平方向へ滑動させることのできる材料で形成された滑動用部材（２３）とからなることを特徴とする建造物除震構造（１）。
2. 前記基礎基部（１１）の側面と前記有底穴（９）の側壁とが対向する間隙（１７）に、発泡材料からなるクッション部材（３５）を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の建造物除震構造（１）。
3. 突出部（１３）を有する基礎基部（１１）を挿入可能に開口された有底穴（９）が形成された耐圧板状コンクリート部材（５）を支持層（３０）に対して直接または基礎杭（３）を介して当接形成し、壁部（１５）に形成された有底穴（９）の底面に達する空室内にオイルジャッキ（４０）を収容する第１工程と、前記有底穴（９）と前記基礎基部（１１）とが対向する間隙内に、該基礎基部（１１）を水平方向へ滑動させることのできる材料で形成された滑動用部材（２３）を介在させて、前記基礎基部（１１）を前記有底穴（９）内に挿入し、オイルジャッキ（４０）により基礎基部（１１）を所定位置に滑動させ、ストッパー（２７）により保持する第２工程とからなることを特徴とする建造物除震構造の構築方法。
4. 前記有底穴（９）の側壁と前記基礎基部（１１）の側面とが対向する間隙（１７）に、発泡材料からなるクッション部材（３５）を配設させることを特徴とする請求項３に記載の建造物除震構造の構築方法。

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