JP4196476B2 - 免震建築物における柱壁間の可動機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間階免震による免震建物等において、地震発生時に相対変位する柱と壁との間に介装されて地震前後における防火区画を維持する免震建築物における柱壁間の可動機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の建築物において、当該建築物の基礎部分や中間階層等に、積層ゴム支承やすべり支承系等による免震装置を介装することにより、地震等によって地盤から構造物に伝播しようとする振動を減衰させて、構造物の躯体に生じる応力や変形を少なくする様々な免震構造が開発されている。
【０００３】
ところで、このような免震建築物のうち、中間階の柱の中間部に上記免震装置を介装した建築物においては、地震発生時に、上記免震装置の弾性変形等によって当該免震装置の下部側の躯体と上部側の躯体とが異なった変位動をする。
このため、上記柱と壁とが交差する場合に、この壁を一枚板によって形成し、免震装置を間に挟む上下部の柱と接合すると、上記変位動によって壁や、この壁と柱との接合部にクラックが発生して、当該壁が損傷を被ることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、従来この種の中間階免震による免震建築物の免震装置設置柱と壁との取合いは、例えば壁を、免震装置の設置位置を境として水平方向にスリットを形成することにより上下に２分割し、床側に固定された下部壁を同一の挙動をする柱下部に接合し、天井側に固定された上部壁を同一挙動する柱上部に接合することにより、地震時に免震装置の変形によって生じる上下階の変位差を上記スリットで吸収し、かつ上下部壁が互いに干渉しないようにした壁構造が採用されている。
【０００５】
しかしながら、上記従来の免震建築物における壁構造にあっては、壁の中間部にこれを分断する水平方向のスリットが形成されているために、当該壁の仕上げに連続性が損なわれて外観に劣るという欠点が有る。このため、上記スリットを覆う仕上げ材を設けて意匠性を確保しようとすると、地震時における上下部の相対変位によって、当該仕上げ材が破損して、別途その補修に手間を要するという問題点がある。また、特に上記壁の面外方向の変位が生じた場合には、壁が、近傍に設置された他の設備や家具等に衝突するという欠点もある。
【０００６】
そこで、このような問題点を解決するために、図９に示すように、上下部柱１ａ、１ｂ間に介装された免震装置２によって相対的に変位する上部柱１ａと壁３との取合い部の構造として、壁３を、床４およびこれと一体化された下部柱１ｂの補強用鋼管５ｂに固定し、かつ天井６に対して相対変位自在に設けるとともに、壁３の上部を切り欠いて上部柱１ａの補強用鋼管５ａとの間に空間部７を形成し、この壁３の切り欠き縁部に、下端部が下部の補強用鋼管５ｂと一体化され、かつ上端部が天井６に対して相対変位自在とされた固定カバー８を一体的に接合したものが提案されている。
【０００７】
上記構成からなる柱と壁との取合い部構造によれば、地震が発生した際に、壁３および固定カバー８は、これが固定されている床４および下部側の鋼管５ｂと一体的に挙動し、他方免震装置２の上方に位置する上部柱１ａの補強用鋼管５ａおよび天井６は、壁３と異なった挙動を生じた場合においても、壁３と天井６とが相対変位し、かつ免震装置２の上部側の補強用鋼管５ａが、これを囲繞する固定カバー８の空間部７内において相対変位することにより、床４から天井６へ至るまでの壁３の連続性を確保した上で、地震時に生じる上下部躯体の相対変位を吸収して、壁３の損傷を防止することができるという利点がある。
【０００８】
しかしながら、上記従来の取合い部構造にあっては、管状の固定カバー８が、柱１ａの補強用鋼管５ａからさらに外方に突出することになるため、意匠性に劣るとともに、柱周りのスペースの活用に制約が生じという欠点があり、特に大地震を想定した設計を行なった場合には、対応して固定カバー８の径も大きくなるために、上記短所が顕著になるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の免震建築物における壁構造が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、意匠性に優れるとともに、柱面を直線状に形成して柱周りのスペースの有効活用が可能となり、かつ地震発生時に壁の破壊を防ぐことが可能となるとともに、さらに大地震の前後においても防火区画性能等を維持することができる免震建築物における柱壁間の可動機構を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る免震建築物における柱壁間の可動機構は、柱に介装された免震装置によって、相対的に変位する上記柱と壁との間に介装される可動機構であって、一端部が上記柱に回動自在に連結され、他端部が上記壁に回動自在に連結された伸縮自在な形状保持部材と、この形状保持部材に沿って設けられ、柱と壁との間を伸縮自在に塞ぐ耐火帯とを備えてなり、かつ、上記耐火帯は、可撓性を有する複数のＵ字状耐火材が開口部を上記形状保持部材に向けて直列的に配設され、これらＵ字状耐火材の隣接する開口端部同士が互いに連結されるとともに、両端部に位置する上記Ｕ字状耐火材が上記柱および壁または上記形状保持部材の両端部にそれぞれ取付けられることにより、形状保持部材と一体的に伸縮するとともに、上記耐火帯の少なくとも片面に、一端部が上記柱にヒンジを介して回動自在に連結され、他端部が上記壁の側面に当接して上記耐火帯を覆う可動パネルが設けられ、かつ上記可動パネルを上記壁側に向けて付勢する付勢手段が設けられ、上記可動パネルには、上記付勢手段の付勢力に抗して、所定の角度以上に上記可動パネルが回動することを阻止する係止手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、相対的に変位する上記耐火帯と床または天井との間には、耐火性を有する防火ガスケットが介装されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１または２に記載の発明にあっては、地震時に発生する壁の面内方向における柱の壁との相対変位に対して、形状保持部材が伸縮するとともに、これに付設された耐火帯も伸縮することにより当該変位が吸収される。また、壁の面外方向における柱と壁との相対変位に対しては、上記形状保持部材が柱および壁に対して回動し、かつ上記変位に対応して伸縮するとともに、上記耐火帯もこれに追従することにより、当該変位が吸収される。
そして、地震後に壁がほぼ元位置まで復元した際にも、上記形状保持部材および耐火帯がこれに応じて伸縮および回動することにより、同様にほぼ元位置まで復元する。
【００１４】
以上により、請求項１または２に記載の発明によれば、地震時に相対変位する柱壁間に上記可動機構を介装することにより、壁の中間部等に当該壁を分断するスリットを形成する必要が無く、しかも上記可動機構を壁と連続した平面内に収める事により、柱面を直線状に形成することが可能になるために、意匠性に優れるとともに、柱周りのスペースの有効活用が可能となる。
加えて、上記可動機構が、地震時に発生する柱壁間の相対変位に対応して、伸縮および回動することにより、柱壁間に生じる全方向の相対変位差を吸収することができるために、壁の破壊を確実に防止することができる。さらに、上記耐火帯が柱と壁との間を覆っているために、万一、大地震時に柱壁に残留歪みが生じて元位置に復帰しなかった場合においても、大地震直後の防火区画性能および遮音性能を地震前の状態に維持することができる。
【００１５】
また、耐火帯の少なくとも片面に、当該耐火帯を覆う可動パネルを、柱に回動自在に設けているので、地震発生時に柱と壁とが相対変位すると、形状保持部材および耐火帯が、可動パネル内において伸縮するとともに、上記形状保持部材および耐火帯の回動に追従して、可動パネルも回動する。そして、地震後においては、形状保持部材および耐火帯の元位置復元に伴って、可動パネルも付勢手段によって元位置に復帰する。この結果、上記可動パネルによって、意匠性を高めることができるとともに、可動パネルと耐火帯との協働によって、防火区画性能も向上させることが可能になる。
【００１６】
この際に、可動パネルに係止手段を設けているので、付勢手段の付勢力によって可動パネルが所定の角度以上に回動することがなく、よって地震時に壁が柱に対して相対変位動を行なう際に、当該壁と可動パネルとが干渉することが無い。
さらに、請求項２に記載の発明によれば、相対的に変位する耐火帯と床または天井との間に、耐火性を有する防火ガスケットを介装しているので、地震前後における防火区画性能および遮音性能をより一層高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図８は、本発明に係る可動機構の一実施形態を示すものである。
図１〜図３に示すように、この免震建築物は、中間階の柱１０の中間部に積層ゴム支承による免震装置１１が介装されることにより、免震化が図られている。ここで、免震装置１１が配設されている階層の柱１０の周囲には、補強用の鋼管１２ａ、１２ｂが設けられており、さらに免震装置１１の外周には耐火被覆１３ａ、１３ｂが施されている。そして、これら上下の耐火被覆１３ａ、１３ｂ間に、全周にわたってスリット１４が形成されている。
また、図中右方に隣接する柱（図示を略す）にも、同様の免震装置が介装されており、これら柱１０間に、防火区画を画成する壁１５が設けられている。
【００１８】
この壁１５は、外周面に所望の耐火性能（例えば、２時間耐火性能）を有する耐火材１６が添設されたもので、床１７側に一体的に立設されるとともに、その両側端部１５ａの下部が、免震装置１１よりも下部側の柱１０の鋼管１２ｂおよび耐火被覆１３ｂに接合されている。これにより、壁１５は、免震装置１１の下部側の躯体と一体化されている。また、この壁１５は、その上端と天井１８との間にセラミックファイバ１９ａの表面に、熱膨張性セラミックファイバ１９ｂが一体化された防火ガスケット１９が介装されることにより、上部側の躯体に対して相対変位自在とされている。そして、上記壁１５は、その側端部１５ａの上部が所定の長さ寸法切り欠かれている。
【００１９】
他方、図２に示すように、この切欠き部に対向する柱１０の外周には、角パイプからなる取付部材２１が接合されており、さらにこの取付部材２１の両側面には、耐火ボード２２を挟むようにＬ字状の取付板２３ａ、２３ｂが、それぞれボルト２４によって取付けられている。そして、柱１０と壁１５との間の上記切欠き部との間に、可動機構３０が設けられている。
【００２０】
この可動機構３０は、形状保持部材３１と、耐火帯３２と、可動パネル３３とから概略構成されたものである。上記形状保持部材３１は、図８に示すように、複数枚のステンレス等の金属製帯板３４を傾斜した格子状に組み合わせ、交差部をボルト３５によって連結することにより、伸縮自在のパンタグラフ状に組み立てられたもので、図３に示すように、上記切欠き部内の上下２個所に互いに平行に配設されている。そして、これら形状保持部材３１は、その一端部が、取付板２３ａにヒンジ３６を介して水平方向に回動自在に取付けられ、他端部が、壁１５の切欠き部にヒンジ３７を介して水平方向に回動自在に取付けられている。
【００２１】
また、耐火帯３２は、例えばセラミックファイバ等の耐火材をアルミニウム薄板で覆うことにより構成された、壁１５の耐火材１６とほぼ同程度の耐火性能を有し、かつ可撓性を有する複数（図では３つ）のＵ字状耐火材３８によって構成されている。そして、これらＵ字状耐火材３８は、それぞれの開口部を形状保持部材３１側に向けて直列的に配設され、かつこれらＵ字状耐火材３８の隣接する開口端部３８ａ同士がボルト３９によって互いに連結されて一体化されており、この結果耐火帯２３は、全体として上記切欠き部を覆う寸法の波板状に形成されている。そして、この耐火帯３２は、一端部に位置するＵ字状耐火材３８が、ボルト４０によって取付板２３ａに取付けられ、他端部に位置するＵ字状耐火材３８が、ボルト４１によって壁１５の切欠き部端面に取付けられている。さらに、この耐火帯３２は、隣接するＵ字状耐火材３８間に介装されたＬ字状の支持板４２を介して、形状保持部材３１におけるパンタグラフの交差部に支承されている。これにより、耐火帯３２は、柱１０と壁１５とが相対変位して形状保持部材３１が伸縮すると、これと一体的に伸縮するようになっている。
【００２２】
他方、上記切欠き部の上部には、天井１８と壁１５との間に設けられた防火ガスケット１９が柱１０まで延長して設けられており、他方当該切欠き部を形成する壁１５の水平縁部には、同様のセラミックファイバ４３ａの表面に、熱膨張性セラミックファイバ４３ｂが一体化された防火ガスケット４３が固定されている。そして、これら防火ガスケット１９、４３と摺動する耐火帯３２の上下縁部には、熱膨張性セラミックファイバ４４が取付けられている。
【００２３】
そして、上記形状保持部材３１および耐火帯３２の両面側に、上記可動パネル３３が配設されている。この可動パネル３３は、スチール、ステンレスあるいはアルミニウム等の金属からなる枠材３３ａの表面に、スチール板３３ｂが張設されたパネル材であり、それぞれの柱側端部が取付板２３ａ、２３ｂにヒンジ４６を介して回動自在に連結されている。これら可動パネル３３は、その高さ寸法が壁１５の切欠き部に対応した寸法に設定され、かつその長さ寸法は、平常時の形状保持部材３１および耐火帯３２の長さ寸法よりも、想定される大地震時における柱１０と壁１５との最大相対変位量以上長くなるように設定されている。これにより、壁１５の切欠き縁部は、可動パネル３３間に挿入された状態になっている。
【００２４】
ここで、可動パネル３３の壁側端部に臨む壁１５の側面には、スチール等の金属板からなる係止部材４７が取付けられている。この係止部材４７には、壁１５の端面側から内方に向けて漸次高さ寸法が増加する傾斜面４７ａと、この傾斜面４７ａの頂部に位置する平坦面４７ｂとが形成されており、この平坦面４７ｂに緩衝用のゴム材４８が貼設されている。そして、このゴム材４８に、上記可動パネル３３の壁側端部が当接するようになっている。
【００２５】
また、可動パネル３３の柱側端部には、上下方向４個所に当該可動パネル３３を壁１５側に向けて付勢する復元スプリング（付勢手段）４９が設けられている。さらに、柱１０の固定部材２１に固定された取付板２３ａ、２３ｂには、可動パネル３３が壁１５側へ一定量回動した際に、パネル３３の内方屈曲段部３３ｃに内方折り曲げ部５０ａが当接して、それ以上の回動を阻止する係止板（係止手段）５０が取付けられている。そして、これら可動パネル３３の内面には、珪酸カルシウム板や石膏ボード等からなる耐火板４５が貼設されている。
なお、図中符号２５は、上記取付板２３ａ、２３ｂと耐火被覆１３ａおよび可動パネル３３との間を塞ぐセラミックファイバ等の耐火材、符号２６は耐火シリコン等からなるシール材、符号５１は熱膨張性セラミックファイバ等からなるシール材である。
【００２６】
次に、図４〜図７に基づいて、以上の構成からなる可動機構の作用について説明する。
先ず、図４および図５に示すように、地震時に発生する壁１５の面内方向における柱１０の壁１５との相対変位に対しては、可動パネル３３間においてパンタグラフ状の形状保持部材３１が伸縮するとともに、これに付設された耐火帯３２も伸縮することにより当該変位が吸収される。この際に、可動パネル３３は、上記復元スプリング４９によって壁１５側に付勢されているために、図４に示すように、壁１５側面の係止部材４７に当接した状態で、当該可動パネル３３間を壁１５が進退することになる。ところが、図５に示すように、万一壁１５が所定の変位量以上柱１０から離間する方向に変位した場合には、可動パネル３３が壁１５の係止部材４７から外れることになる。
【００２７】
この結果、可動パネル３３は、復元スプリング４９の付勢力によってヒンジ４６回りを互い接近する方向に回動しようとするが、可動パネル３３の内方屈曲段部３３ｃが係止板５０の内方折り曲げ部５０ａに当接することにより、所定の角度以上の回動が阻止される。これにより、柱１０と壁１５との相対変位量が大きな大地震時においても、壁１５は、可動パネル３３に干渉すること無く可動パネル３３間を相対変位するとともに、再び壁１５が柱１０に接近する方向に変位した際には、係止部材４７の傾斜面４７ａが可動パネル３３の先端部の案内板として機能する。
【００２８】
また、図６および図７に示すように、壁１５の面外方向における柱１０と壁１５との相対変位に対しては、形状保持部材３１が柱１０および壁１５に対してヒンジ３６、３７回りに回動し、かつ上記変位に対応して伸縮するとともに、これに連結された耐火帯３２も一体的に追従することにより、当該変位が吸収される。そして、これらの図に示すように、大地震時に、壁１５が大きく変位して可動パネル３３（図４中下方の可動パネル３３および図５中上方の可動パネル３３）が壁１５から離間した場合においても、これら可動パネル３３は、その内方屈曲段部３３ｃが係止板５０の内方折り曲げ部５０ａに係止されることにより、それ以上の回動が阻止され、復帰する壁１５との干渉が防止される。
【００２９】
そして、地震後に、壁１５が元位置まで復元すると、形状保持部材３１、耐火帯３２および可動パネル３３がこれに応じて伸縮および回動することにより、図２に示すように、同様に元位置まで復元する。ここで、大地震や巨大地震時のように、大きな地震力が躯体に作用した場合には、当該地震後に、躯体に生じた残留歪みによって壁１５が完全に元位置まで復元しなくなる。このような場合にも、復元した柱１０および壁１５の相対位置に応じて、これらの間に可動機構３０が収まり、かつ柱１０および壁１５間が耐火帯３２によって区画されているとともに、両者間にシール材５１が介装されているために、当該大地震直後の防火区画性能および遮音性能を地震前の状態に維持することができる。
【００３０】
このように、上記構成からなる免震建物における柱壁間の可動機構によれば、地震時に相対変位する柱１０と壁１５との間に上記可動機構３０を介装することにより、従来の構造のように壁１５の中間部等に当該壁を分断するスリットを形成する必要が無く、しかも可動機構３０を壁１５と連続した平面内に収める事により、柱面を直線状に形成することができるために、意匠性に優れるとともに、柱１０周りのスペースを有効に活用することがができる。
加えて、図４〜図７に示したように、可動機構３０の形状保持部材３１、耐火帯３２および可動パネル３３が、地震時に発生する柱１０と壁１５との間の相対変位に対応して、適宜伸縮および回動することにより、柱壁間に生じる面内外の全方向の相対変位差を吸収することができるために、壁１５の破壊を確実に防止することができる。
【００３１】
さらに、地震に起因する火災は、当該地震と同時に発生せずに地震後に発生するものであり、かつ上述したように大地震後においても、柱１０と壁１５との間は耐火帯３２および防火ガスケット１９、４３によって確実に覆われているために、さらに可動パネル３３の内面に耐火板４５を設けているので、大地震直後の防火区画性能を地震前の状態に維持することができ、かつ平常時においても高い遮音性能を得ることができる。
また、耐火帯３２の両面に、耐火帯３２を覆う可動パネル３３を設けているので、これら可動パネル３３によって、壁１５両面側における意匠性を高めることができるとともに、可動パネル３３と耐火帯３２との協働によって、防火区画性能も向上させることもできる。
【００３２】
さらに、上記可動機構３０においては、可動パネル３３の柱１０側端部に、内方屈曲段部３３ｃを形成し、かつ柱１０側に、上記内方屈曲段部３３ｃに臨む位置に内方折り曲げ部５０ａが形成された係止板５０を取付けているので、大地震発生時に、壁１５が所定の変位量以上柱１０から離間する方向に変位して、可動パネル３３が壁１５の係止部材４７から外れた場合においても、復元スプリング４９の付勢力によって可動パネル３３がヒンジ４６回りを回動して、その内方屈曲段部３３ｃが係止板５０の内方折り曲げ部５０ａに当接することにより、それ以上の回動が阻止されるため、壁１５が可動パネル３３の先端部に干渉することを確実に防止することができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態においては、耐火帯３２の両面に可動パネル３３を設けた場合についてのみ説明したが、これに限るものではなく、加熱側の片面側のみでもよい。
また、可動機構３０の上下部に位置する天井１８の下面および壁１５の切欠き部に、それぞれ防火ガスケット１９、４３を設けているが、これに限定されるものではなく、耐火性能上あるいは遮音性能上支障が無い場合には、これらの防火ガスケット１９、４３についても、省略することが可能である。
さらに、柱１０の周囲に補強用の鋼管１２ａ、１２ｂを施工した場合に適用した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、上記鋼管１２ａ、１２ｂを施工しない場合には、直接柱１０に上記可動機構３０を接続することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または２に記載の免震建築物における柱壁間の可動機構によれば、地震時に相対変位する柱壁間に上記可動機構を介装することにより、壁の中間部等に当該壁を分断するスリットを形成する必要が無く、しかも上記可動機構を壁と連続した平面内に収める事により、柱面を直線状に形成することが可能になるために、意匠性に優れるとともに、柱周りのスペースの有効活用が可能となる。加えて、上記可動機構が、地震時に発生する柱壁間の相対変位に対応して、伸縮および回動することにより、柱壁間に生じる全方向の相対変位差を吸収することができるために、壁の破壊を確実に防止することができ、さらに耐火帯が柱と壁との間を覆っているために、大地震直後の防火区画性能および遮音性能を地震前の状態に維持することができる。
【００３５】
特に、可動パネルによって、意匠性を高めることができるとともに、可動パネルと耐火帯との協働によって、防火区画性能および遮音性も向上させることができ、また、付勢手段の付勢力によって可動パネルが所定の角度以上に回動することがなく、よって地震時に壁が柱に対して相対変位動を行なう際に、当該壁と可動パネルとが干渉することが無い。さらに、請求項２に記載の発明によれば、相対的に変位する耐火帯と床または天井との間に介装した耐火性を有する防火ガスケットによって、地震前後における防火区画性能および遮音性能をより一層高めることができるといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線視断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線視断面図である。
【図４】壁が柱側に変位した際の状態を示す図２相当図である。
【図５】壁が柱から離間する方向に変位した際の状態を示す図２相当図である。
【図６】壁がその面外の一方向に変位した際の状態を示す図２相当図である。
【図７】壁がその面外の他方向に変位した際の状態を示す図２相当図である。
【図８】図２の形状保持部材の構成を示す正面図である。
【図９】従来の可動機構を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 柱
１１ 免震装置
１５ 壁
１５ａ 壁の端部
１７ 床
１８ 天井
１９、４３ 防火ガスケット
３０ 可動機構
３１ 形状保持部材
３２ 耐火帯
３３ 可動パネル
３６、３７、４６ ヒンジ
３８ Ｕ字状耐火材
３８ａ Ｕ字状耐火材の上端部
４９ 復元スプリング（付勢手段）
５０ 係止板（係止手段）

Claims (2)

1. 柱に介装された免震装置によって、相対的に変位する上記柱と壁との間に介装される可動機構であって、
   一端部が上記柱に回動自在に連結され、他端部が上記壁に回動自在に連結された伸縮自在な形状保持部材と、この形状保持部材に沿って設けられ、上記柱と壁との間を伸縮自在に塞ぐ耐火帯とを備えてなり、
   かつ、上記耐火帯は、可撓性を有する複数のＵ字状耐火材が開口部を上記形状保持部材に向けて直列的に配設され、これらＵ字状耐火材の隣接する開口端部同士が互いに連結されるとともに、両端部に位置する上記Ｕ字状耐火材が上記柱および壁または上記形状保持部材の両端部にそれぞれ取付けられることにより、上記形状保持部材と一体的に伸縮するとともに、
   上記耐火帯の少なくとも片面に、一端部が上記柱にヒンジを介して回動自在に連結され、他端部が上記壁の側面に当接して上記耐火帯を覆う可動パネルが設けられ、かつ上記可動パネルを上記壁側に向けて付勢する付勢手段が設けられ、上記可動パネルには、上記付勢手段の付勢力に抗して、所定の角度以上に上記可動パネルが回動することを阻止する係止手段が設けられていることを特徴とする免震建築物における柱壁間の可動機構。
2. 相対的に変位する上記耐火帯と床または天井との間には、耐火性を有する防火ガスケットが介装されていることを特徴とする請求項１に記載の免震建築物における柱壁間の可動機構。

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