JP4452372B2 - 鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法及び免震構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地震時にロッキング振動に伴う浮き上がりを生じさせて地震力を低減する建物の鉄筋コンクリート造（以下、ＲＣ造という場合がある。）柱の柱脚部の免震構法及び免震構造の技術分野に属し、更に云えば、前記ロッキング振動に伴う浮き上がり許容構造をＲＣ造柱の柱脚部で実施する免震構法及び免震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アスペクト比が大きく、地震時のロッキング振動に伴う浮き上がり現象を発生する建物に作用する地震入力を低減させる免震構法及び免震構造の技術としては、例えば、実公平６−１８９９６号公報、特許第２６３１４８６号公報（平成９年７月１６日発行）等に種々開示されて公知である。
【０００３】
前記公報に開示された従来技術はいずれも、図４Ａに示したように、建物ａが水平方向に大きく変位することを許容する技術思想に立脚しており、上下方向にはできるだけ変位を生じさせないため、建物ａとこれを支持する基礎ｂとの接点を上下方向に緊結した構造を基本としている。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アスペクト比が大きい建物の場合、地震時の建物の動きは、図４Ｂに示したように、上下方向の変位を基本とするロッキング振動が支配的となり、免震装置ｃに大きな引張り軸力が作用する。そのため前記従来技術のように建物ａと基礎ｂとを緊結した構造の場合には、前記引張り軸力に耐える免震装置ｃ及び基礎ｂが必要となり、多数の棒状部材で結合したり、或いは転倒防止用の積層ゴム体を併用するほかない。その上、建物ａの柱にも同様な引張り軸力が作用するから当該柱もそれなりに高強度な構造に構築する必要がある。
【０００５】
また、都市部の建物のように隣接する建物との間隔が少ない場合には、免震層が大変形を起こすと地表部分において隣接する建物へ衝突し二次災害を起こす危険性もある。
【０００６】
ところで、近年、本出願人は、特願平１１−４２７５９号（平成１１年２月２２日付け出願）に開示しているように、アスペクト比が大きい建物とこれを支持する支持版との接点を上下方向に緊結せず、上下方向の変位を基本とするロッキング振動に伴う浮き上がり許容構造を実施する免震構法と免震構造を開発した。この原理思想は、出願明細書の段落[0017]〜[0021]と図面の図４に記載したとおりである。
【０００７】
しかしながら、前記ロッキング振動に伴う浮き上がり許容構造をＲＣ造柱で実施した技術は、未だ開発されていない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、特にアスペクト比が大きい建物を対象とし、地震時のロッキング振動に伴う浮き上がり許容構造をＲＣ造柱で実施することができる鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法及び免震構造を提供することである。
【０００９】
本発明の次の目的は、建物と基礎とを緊結しないで、建物への地震入力に対して建物の浮き上がりを許容して地震力の低減化を図る技術、そして、積層ゴム等の免震装置を使用する必要がなく、地震が終了したときには残留変位がない、鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法及び免震構造を提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、建物のＲＣ造柱に引張り軸力が発生しないため、その設計を簡略に行え、ひいては既存建物の建て替えに際して、基礎部の設計、施工の大幅な合理化を図れる、鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法及び免震構造を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明にかかる鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法は、
地震時にロッキング振動に伴う浮き上がりを生じさせて地震力を低減する建物の鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法であって、
前記鉄筋コンクリート造柱を支持し、前記鉄筋コンクリート造柱の水平方向の変位を拘束するに足る立ち上がり部を設けた底型枠兼用鋼板を、当該鉄筋コンクリート造柱に作用する水平方向のせん断力と上下方向の圧縮力を伝達できるように基礎コンクリートへ定着させ、前記底型枠兼用鋼板における鉄筋コンクリート造柱との当接面に縁切り処置を施し、前記底型枠兼用鋼板をベースに柱の型枠を設置すると共に配筋を行い、コンクリートを打設してロッキング振動に伴う浮き上がりを生じる鉄筋コンクリート造柱を構築することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法において、底型枠兼用鋼板は、基礎コンクリートへ、スタッド等の定着用治具により緊結することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法において、底型枠兼用鋼板における鉄筋コンクリート造柱との当接面に、剥離用のシート張り付け、剥離剤の塗布などの縁切り処置を施すことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法において、底型枠兼用鋼板の上面に、衝撃緩衝用シートなどの衝撃緩衝材を設置することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載した発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法において、底型枠兼用鋼板の立ち上がり部の天端に衝撃緩衝材を設置し、その上に埋殺し型枠を組み立てて鉄筋コンクリート造柱を構築することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載した発明にかかる鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構造は、地震時にロッキング振動に伴う浮き上がりを生じさせて地震力を低減する建物の鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構造であって、
前記鉄筋コンクリート造柱を支持し、前記鉄筋コンクリート造柱の水平方向の変位を拘束するに足る立ち上がり部を設けた底型枠兼用鋼板が、当該鉄筋コンクリート造柱に作用する水平方向のせん断力と上下方向の圧縮力を伝達できるように基礎コンクリートへ定着されていること、前記鉄筋コンクリート造柱は、前記底型枠兼用鋼板へ浮き上がり可能に縁切りして設置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載した発明は、請求項６に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構造において、底型枠兼用鋼板は、基礎コンクリートへ、スタッド等の定着用治具により緊結されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載した発明は、請求項６又は７に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構造において、底型枠兼用鋼板における鉄筋コンクリート造柱との当接面に、剥離用のシート張り付け、剥離剤の塗布などの縁切り処置が施されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載した発明は、請求項６〜８のいずれか１項に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構造において、鉄筋コンクリート造柱と底型枠兼用鋼板との間隙中に衝撃緩衝用シートなどの衝撃緩衝材が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態及び実施例】
図１Ａ，Ｂは、請求項１記載の発明にかかる鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法の実施形態を示している。この鉄筋コンクリート造柱１の柱脚部の免震構法は、地震時にロッキング振動に伴う浮き上がりを生じさせて地震力を低減する建物を構築するために実施される。
【００２１】
先ず、前記鉄筋コンクリート造柱１を支持し、前記鉄筋コンクリート造柱１の水平方向の変位を拘束するに足る立ち上がり部２ａを設けた底型枠兼用鋼板２を、当該鉄筋コンクリート造柱１に作用する水平方向のせん断力と上下方向の圧縮力を伝達できるように基礎コンクリート３へ定着させる。次に、前記底型枠兼用鋼板２における鉄筋コンクリート造柱１との当接面に縁切り処置を施し、前記底型枠兼用鋼板２をベースに柱の型枠１２を設置すると共に柱主筋４と帯筋５で配筋を行い、コンクリートを打設してロッキング振動に伴う浮き上がりを生じる鉄筋コンクリート造柱１を構築することにより行う（請求項１記載の発明）。
【００２２】
よって、前記ＲＣ造柱１とこれを支持する底型枠兼用鋼板２とは完全に分離されており、両者は上下方向には一切緊結しない構造とされている。また、隣合うＲＣ造柱１との間隔は、設計浮き上がりが発生する地震の大きさに応じて調整する。
【００２３】
前記底型枠兼用鋼板２は、ロッキング振動に伴う浮き上がり時に支持点となる場合でも、ＲＣ造柱１からの上載荷重に耐えられ、しかもＲＣ造柱１の落下衝撃力にも耐えられる強度とされる。また、前記底型枠兼用鋼板２は略床レベルで設置され、その形状は、ＲＣ造柱１に作用する水平方向のせん断力を基礎コンクリート３へ確実に伝達できるように、略中央部を、下に凸のテーパーがついた角錐台形状としている。
【００２４】
なお、前記底型枠兼用鋼板２の形状はこれに限定されず、ＲＣ造柱１に作用する水平方向のせん断力を基礎コンクリート３へ確実に伝達できる形状であれば良い。例えば、略中央部を、下に凸の円錐台、角柱、円柱、半球などの形状とする底型枠兼用鋼板２でも略同様に実施できる。また、図３に示したように、前記底型枠兼用鋼板２を基礎コンクリート３中に埋め込む態様で実施する場合は、従来一般の型枠でも略同様に実施できる。
【００２５】
前記底型枠兼用鋼板２における鉄筋コンクリート造柱１との当接面は、図示は省略するが、剥離剤を塗布することにより、前記鉄筋コンクリート造柱１と縁切り処置を施している（請求項３記載の発明）。よって、図２に示したように、ＲＣ造柱１は地震時のロッキング振動の際に、これを支持する底型枠兼用鋼板２と切り離して浮き上がり現象を生じさせることができる。なお、前記当接面に剥離用のシートを張り付けても略同様の作用効果を奏することができる。
【００２６】
前記底型枠兼用鋼板２は、基礎コンクリート３へ、スタッド６等の定着用治具により緊結している（請求項２記載の発明）。よって、前記底型枠兼用鋼板２を強固に基礎コンクリート３へ緊結することができ、図２に示したように、ロッキング振動に伴うＲＣ造柱１の浮き上がり時に、底型枠兼用鋼板２が上方にずり動くことは一切ない。
【００２７】
前記柱主筋４は、図１Ａに示したように、底型枠兼用鋼板２の立ち上がり部分２ａの内側面近傍位置に沿ってバランス良く計８本配設されているが、配置及び本数はもちろんこれに限定されない。前記帯筋５は、図１Ｂに示したように、構造設計上、ＲＣ造柱１の柱脚部分を密に配することが好ましい。
【００２８】
更に、本実施形態では、底型枠兼用鋼板２の上面に、ＲＣ造柱１における上下方向の落下衝撃力を緩和する衝撃緩衝用シート７などの衝撃緩衝材を設置している（請求項４記載の発明）。前記衝撃緩衝材には、厚さが数ｃｍ程度の積層ゴムシート、或いは鉛板などを使用する。
【００２９】
ところで、前記鉄筋コンクリート造柱１の柱部分を埋殺し型枠１２により構築する場合は、底型枠兼用鋼板２の立ち上がり部２ａの天端に衝撃緩衝材８を設置し、その上に埋殺し型枠１２を組み立てて鉄筋コンクリート造柱を構築する（請求項５記載の発明）。
【００３０】
上述した免震構法により構築した鉄筋コンクリート造柱１の柱脚部の免震構造は、鉄筋コンクリート造柱１を支持し、前記鉄筋コンクリート造柱１の水平方向の変位を拘束するに足る立ち上がり部２ａを設けた底型枠兼用鋼板２が、当該鉄筋コンクリート造柱１に作用する水平方向のせん断力と上下方向の圧縮力を伝達できるように基礎コンクリート３へ定着されている。前記鉄筋コンクリート造柱１は、前記底型枠兼用鋼板２へ浮き上がり可能に縁切りして設置されている（請求項６記載の発明）。
【００３１】
また、前記底型枠兼用鋼板２は、基礎コンクリート３へ、スタッド６により緊結されている（請求項７記載の発明）。底型枠兼用鋼板２における鉄筋コンクリート造柱１との当接面には剥離剤が塗布されている（請求項８記載の発明）。前記鉄筋コンクリート造柱１と底型枠兼用鋼板２との間隙中には衝撃緩衝用シート７が設けられている（請求項９記載の発明）。
【００３２】
よって、上記免震構造は、前記剥離剤の塗布により、図２、図３Ｃに示したように、ＲＣ造柱１は地震時のロッキング振動の際にこれを支持する底型枠兼用鋼板２と切り離して浮き上がり現象を生じさせることができる。
【００３３】
したがって、地震時にロッキング振動が生じると、前記ＲＣ造柱１が、これを支持する底型枠兼用鋼板２から切り離されて上下方向に変位し、それに伴い建物重心が上下に動き、もって地震により建物に入るエネルギーを消費させるのである。
【００３４】
以上要するに、上記免震構造は、前記ＲＣ造柱１に作用する上下方向の圧縮力を前記衝撃緩衝用シート７を介して基礎コンクリート３へ確実に伝達させ、水平方向のせん断力を前記底型枠兼用鋼板２を介して基礎コンクリート３へ確実に伝達させるが、上下方向の引張り力は基礎コンクリート３へ一切伝達させない構造とされている。
【００３５】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜９に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法及び免震構造によれば、従来技術のように免震ゴムなどの免震装置を使用しないで、アスペクト比が大きい建物の免震化を実現でき、そうした装置類の設置を前提とする免震層は殆ど零に近く縮小化でき、建物の有効利用度が高くなる。しかも地震が終了したときには残留変位が発生しない。
【００３６】
地震時に建物の浮き上がりが発生すると、同建物に作用する地震力はそれ以上に増加しない。従って、建物に作用する地震力の上限を定めることが可能となり、想定地震以上に大きい地震が作用した場合にも、建物の損傷を一定のレベル以下にできる。
【００３７】
建物の柱に引張り軸力が作用しないので、その検討の必要がなく、柱の設計を簡略化できる。
【００３８】
既存建物を建て替える場合には、既存の基礎及び下部躯体も残して、その上に接点を設けて新築建物を構築することにより、基礎部の設計や施工の大幅な合理化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明の実施形態を示した平面図であり、Ｂは同立面図である。
【図２】ＲＣ造柱の柱脚部に浮き上がり現象が発生した状態を示した立面図である。
【図３】Ａは本発明の異なる実施形態を示した平面図であり、Ｂは同立面図であり、Ｃは浮き上がり現象が発生した状態を示した立面図である。
【図４】Ａは従来の、Ｂは本発明による地震エネルギーの低減化原理の説明図である。
【符号の説明】
１ 鉄筋コンクリート造柱
２ 底型枠兼用鋼板
２ａ 立ち上がり部
３ 基礎コンクリート
４ 柱主筋
５ 帯筋
６ スタッド
７ 衝撃緩衝用シート
８ 衝撃緩衝材
１２ 型枠

Claims (9)

1. 地震時にロッキング振動に伴う浮き上がりを生じさせて地震力を低減する建物の鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法であって、
   前記鉄筋コンクリート造柱を支持し、前記鉄筋コンクリート造柱の水平方向の変位を拘束するに足る立ち上がり部を設けた底型枠兼用鋼板を、当該鉄筋コンクリート造柱に作用する水平方向のせん断力と上下方向の圧縮力を伝達できるように基礎コンクリートへ定着させ、前記底型枠兼用鋼板における鉄筋コンクリート造柱との当接面に縁切り処置を施し、前記底型枠兼用鋼板をベースに柱の型枠を設置すると共に配筋を行い、コンクリートを打設してロッキング振動に伴う浮き上がりを生じる鉄筋コンクリート造柱を構築することを特徴とする、鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法。
2. 底型枠兼用鋼板は、基礎コンクリートへ、スタッド等の定着用治具により緊結することを特徴とする、請求項１に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法。
3. 底型枠兼用鋼板における鉄筋コンクリート造柱との当接面に、剥離用のシート張り付け、剥離剤の塗布などの縁切り処置を施すことを特徴とする、請求項１又は２に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法。
4. 底型枠兼用鋼板の上面に、衝撃緩衝用シートなどの衝撃緩衝材を設置することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法。
5. 底型枠兼用鋼板の立ち上がり部の天端に衝撃緩衝材を設置し、その上に埋殺し型枠を組み立てて鉄筋コンクリート造柱を構築することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構法。
6. 地震時にロッキング振動に伴う浮き上がりを生じさせて地震力を低減する建物の鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構造であって、
   前記鉄筋コンクリート造柱を支持し、前記鉄筋コンクリート造柱の水平方向の変位を拘束するに足る立ち上がり部を設けた底型枠兼用鋼板が、当該鉄筋コンクリート造柱に作用する水平方向のせん断力と上下方向の圧縮力を伝達できるように基礎コンクリートへ定着されていること、前記鉄筋コンクリート造柱は、前記底型枠兼用鋼板へ浮き上がり可能に縁切りして設置されていることを特徴とする、鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構造。
7. 底型枠兼用鋼板は、基礎コンクリートへ、スタッド等の定着用治具により緊結されていることを特徴とする、請求項６に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構造。
8. 底型枠兼用鋼板における鉄筋コンクリート造柱との当接面に、剥離用のシート張り付け、剥離剤の塗布などの縁切り処置が施されていることを特徴とする、請求項６又は７に記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構造。
9. 鉄筋コンクリート造柱と底型枠兼用鋼板との間隙中に衝撃緩衝用シートなどの衝撃緩衝材が設けられていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項にに記載した鉄筋コンクリート造柱の柱脚部の免震構造。

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