JP4456726B2 - 免震構造架構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地震時に発生する建物の浮き上がりを許容して、建物の転倒、落下衝撃に対する安全性を確保しながら、建物に作用する地震入力を低減させる免震構造架構の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般の免震構造架構は、建物と地盤側基礎との間の免震層において、建物を免震支承（アイソレータ）で支持させ、地震入力を低減させる構成である。しかし、特にアスペクト比の大きな建物では、地震時に生ずるロッキング振動によって、免震支承（アイソレータ）に多大な引張力が作用することが問題となり、構造設計を困難としている。
【０００３】
そこで、建物と基礎杭等の地盤側基礎との間の縁を切り、前記したロッキング振動に伴う建物の浮き上がりを積極的に許容する免震構造架構の技術も提案されている。例えば、
【０００４】
（１） 特開平１０−３３１１７３号公報に開示された免震構造架構は、建物下部を基礎杭の杭頭部に対して浮き上がり可能に縁切りし、建物側基礎（基礎梁）に形成した下向きの凹部に基礎杭の杭頭部を衝撃吸収用の緩衝材を介して嵌め込んだ構成である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術（１）の免震構造架構は、建物の浮き上がりによる落下衝撃力の吸収、及び建物と基礎杭との間の剪断力の伝達の双方について工夫している。しかしながら、同技術の建物側基礎（基礎梁）の下向きの凹部に基礎杭を嵌め込む構成では、前記凹部と基礎杭の杭頭部を両者共に高精度な寸法に構築することが困難であり、その結果、構造設計段階で設定したように建物の剪断力及び軸力を効率的に基礎杭へ伝達させることができず、期待した通りに、建物の転倒、落下衝撃に対する安全性を確保しながら、建物に作用する地震入力を低減させることができない。
【０００６】
また、前記建物側基礎（基礎梁）は、その下向きの凹部へ基礎杭の杭頭部が嵌め込まれるため、通常の断面構造では下端鉄筋が前記凹部を形成するのに邪魔になり施工できないので、下方の断面厚を割増して施工しなければならず、不経済な仕様となる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、建物に用いられる鉄骨柱下端部の既存の高精度な寸法を利用すると共に、基礎杭の杭頭部構造を工夫して、地震時に、建物の浮き上がりを許容する構成とし、構造設計段階で設定した如く建物の剪断力及び軸力を効率的に基礎杭へ伝達でき、期待した通りに、建物の転倒、落下衝撃に対する安全性を確保しながら、建物に作用する地震入力を低減させることができる、免震構造架構を提供することである。
【０００８】
本発明の次の目的は、基礎梁を通常の断面厚で施工でき、経済的に実施できる、免震構造架構を提供することである。
【０００９】
【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に記載した発明に係る免震構造架構は、
建物下部の基礎梁及び鉄骨柱の下端部が基礎杭の杭頭部に対して浮き上がり可能に縁切りされており、前記基礎杭の杭頭部に凹部が形成され、前記鉄骨柱の下端部が前記凹部内へ差し入れられ、当該鉄骨柱の下端面と凹部の底面とが面接触とされていると共に、基礎梁の底面も基礎杭の上端面に面接触する構成とされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した免震構造架構において、
鉄骨柱の下端面と基礎杭の凹部底面との間に、衝撃吸収用の緩衝材が介在されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した免震構造架構において、
基礎杭の上端面に敷設された分離シートにより、当該基礎杭に対して基礎梁が浮き上がり可能に縁切りされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した免震構造架構において、
基礎杭の凹部の内周面及び底面を形成する箱形の鋼板が設置され、前記鋼板の上端は基礎杭の上端面よりも上方へ立ち上げられていると共に、少なくとも前記鋼板の前記立ち上がり部の内外面を被覆するシール材が敷設されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した免震構造架構において、
基礎杭の凹部の内周面と、当該凹部に差し込まれた鉄骨柱の外側面との間に滑り材が介在されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載した免震構造架構において、
鉄骨柱の下端部の外側面に設けられたスタッドボルトが基礎梁に埋め込まれ、鉄骨柱と基礎梁とが一体化されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一に記載した免震構造架構において、
基礎杭の杭頭部外周面に鋼板等のケーシングが巻き付けられていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施形態及び実施例】
図１〜図３に示した、請求項１〜７に記載した発明に係る免震構造架構の実施形態を説明する。
【００１７】
本発明の免震構造架構は、図１、図２に示したように、建物下部の基礎梁１及び鉄骨柱２の下端部が基礎杭３の杭頭部に対して浮き上がり可能に縁切りされている。前記基礎杭３の杭頭部に上向きの凹部４が形成され、前記鉄骨柱２の下端部が前記凹部４内へ差し入れられている。そして、前記鉄骨柱２の下端面と凹部４の底面とが衝撃吸収用の緩衝材５を介して面接触とされている（請求項２記載の発明）と共に、前記基礎梁１の底面も基礎杭３の上端面に面接触する構成とされている。
【００１８】
本発明の免震構造架構では、建物に用いられる鉄骨柱２の下端部は製造段階で既に高精度な寸法を有しており、さらに基礎杭３の杭頭部に後述する箱形の鋼板７により高精度な寸法の凹部４を形成するので、地震時には、構造設計段階で設定した如く、建物の軸力は、面接触した鉄骨柱２の下端面及び基礎梁１の底面から基礎杭３の上端面及び凹部４の底面へ効率的に伝達でき、建物の剪断力は、鉄骨柱２の下端部の外側面から基礎杭３の凹部４の内周面（鉛直面）へ効率的に伝達できる。また、建物の浮き上がりによる落下衝撃力を緩衝材５が鉄骨柱２の下端面で吸収する。よって、期待した通りに、建物の転倒、落下衝撃に対する安全性を確保しながら、建物に作用する地震入力を低減させることができる。但し、想定される地震の程度によっては、前記緩衝材５を省略して実施してもよい（請求項１記載の発明）。
【００１９】
なお、前記鉄骨柱２として角形鋼管を使用しているが、円形鋼管又はＨ形鋼その他を使用して実施することもできる。
【００２０】
本実施形態では、図３にその詳細を示したように、基礎杭３の上端面に敷設された分離シート６により、当該基礎杭３に対して、後続してコンクリート打設し構築される基礎梁１が浮き上がり可能に縁切りされている（請求項３記載の発明）。前記分離シート６は、基礎杭３の上端面を防水してその健全性を確保する機能も果たす。
【００２１】
また、前記基礎杭３の凹部４の内周面及び底面を形成する箱形の鋼板７が設置されている。さらに、前記鋼板７の上端は基礎杭３の上端面よりも上方へ立ち上げられた立ち上がり部７ａが設けられていると共に、当該立ち上がり部７ａの内外面を被覆するように基礎梁１の底面から鉄骨柱２の下端部にかけてシール材８が敷設されている。よって、基礎杭３の凹部４内へ雨水が浸入して鉄骨柱２の下端部、緩衝材５、及び後述する滑り材９等を変質させないように水密性が確保される（請求項４記載の発明）。
【００２２】
前記基礎杭３の凹部４の内周面と、当該凹部４に差し込まれた前記鉄骨柱２の外側面との間に滑り材９が介在されている。これにより、地震時に、建物を構成する基礎梁１及び鉄骨柱２は、図２に示したように、ロッキング振動に伴って浮き上がりを生じ、前記凹部４内で上下方向へスムーズに相対変位する（請求項５記載の発明）。前記滑り材９は必要に応じて省略してもよい。
【００２３】
本実施形態では、鉄骨柱２の下端部の外側面に設けられたスタッドボルト１０…が基礎梁１内に埋め込まれ、鉄骨柱２と基礎梁１とが一体化されており、建物の軸力をより効率的に基礎杭３へ伝達する構成とされている（請求項６記載の発明）。
【００２４】
なお、本発明に係る免震構造架構は、このように建物の軸力を鉄骨柱２の下端面と基礎梁１の底面から基礎杭３へ効率的に伝達でき、建物の剪断力は上記したように鉄骨柱２の下端部の外側面から基礎杭３へ効率的に伝達できる構成であるので、基礎梁１を通常の断面厚で施工でき、経済的に実施することができる。
【００２５】
さらに、基礎杭３の杭頭部の外周面に鋼板（ケーシング）１１が巻き付けられており、その拘束効果で当該基礎杭３の杭頭部への鉄骨柱２からの建物剪断力及び落下衝撃力の伝達を確実なものとすると共に、その断面欠損の防止が図られている（請求項７記載の発明）。
【００２６】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜７に記載した発明に係る免震構造架構は、上述したように、建物に用いられる鉄骨柱下端部の既存の高精度な寸法を利用し、基礎杭の杭頭部に箱形の鋼板により高精度な寸法の凹部を形成し、鉄骨柱の下端面を緩衝材を介して面接触させ、基礎梁の底面も基礎杭の上面に面接触させて、地震時に、建物の浮き上がりを許容する構成なので、構造設計段階で設定した如く建物の剪断力及び軸力を効率的に基礎杭へ伝達でき、期待した通りに、建物の転倒、落下衝撃に対する安全性を確保しながら、建物に作用する地震入力を低減させることができる。
【００２７】
本発明に係る免震構造架構はまた、建物の軸力を鉄骨柱の下端面と基礎梁の底面から基礎杭へ効率的に伝達できると共に、建物の剪断力は鉄骨柱の下端部の外側面から基礎杭へ効率的に伝達できる構成であるので、基礎梁を通常の断面厚で施工でき、経済的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る免震構造架構の要部を示した断面図である。
【図２】図１の免震構造架構における建物の浮き上がり時の状態を示した図である。
【図３】図１の詳細部を示した拡大図である。
【符号の説明】
１ 基礎梁
２ 鉄骨柱
３ 基礎杭
４ 凹部
５ 緩衝材
６ 分離シート
７ 鋼板
７ａ 鋼板の立ち上がり部
８ シール材
９ 滑り材
１０ スタッドボルト
１１ ケーシング（鋼板）
【発明の属する技術分野】
この発明は、地震時に発生する建物の浮き上がりを許容して、建物の転倒、落下衝撃に対する安全性を確保しながら、建物に作用する地震入力を低減させる免震構造架構の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般の免震構造架構は、建物と地盤側基礎との間の免震層において、建物を免震支承（アイソレータ）で支持させ、地震入力を低減させる構成である。しかし、特にアスペクト比の大きな建物では、地震時に生ずるロッキング振動によって、免震支承（アイソレータ）に多大な引張力が作用することが問題となり、構造設計を困難としている。
【０００３】
そこで、建物と基礎杭等の地盤側基礎との間の縁を切り、前記したロッキング振動に伴う建物の浮き上がりを積極的に許容する免震構造架構の技術も提案されている。例えば、
【０００４】
（１） 特開平１０−３３１１７３号公報に開示された免震構造架構は、建物下部を基礎杭の杭頭部に対して浮き上がり可能に縁切りし、建物側基礎（基礎梁）に形成した下向きの凹部に基礎杭の杭頭部を衝撃吸収用の緩衝材を介して嵌め込んだ構成である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術（１）の免震構造架構は、建物の浮き上がりによる落下衝撃力の吸収、及び建物と基礎杭との間の剪断力の伝達の双方について工夫している。しかしながら、同技術の建物側基礎（基礎梁）の下向きの凹部に基礎杭を嵌め込む構成では、前記凹部と基礎杭の杭頭部を両者共に高精度な寸法に構築することが困難であり、その結果、構造設計段階で設定したように建物の剪断力及び軸力を効率的に基礎杭へ伝達させることができず、期待した通りに、建物の転倒、落下衝撃に対する安全性を確保しながら、建物に作用する地震入力を低減させることができない。
【０００６】
また、前記建物側基礎（基礎梁）は、その下向きの凹部へ基礎杭の杭頭部が嵌め込まれるため、通常の断面構造では下端鉄筋が前記凹部を形成するのに邪魔になり施工できないので、下方の断面厚を割増して施工しなければならず、不経済な仕様となる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、建物に用いられる鉄骨柱下端部の既存の高精度な寸法を利用すると共に、基礎杭の杭頭部構造を工夫して、地震時に、建物の浮き上がりを許容する構成とし、構造設計段階で設定した如く建物の剪断力及び軸力を効率的に基礎杭へ伝達でき、期待した通りに、建物の転倒、落下衝撃に対する安全性を確保しながら、建物に作用する地震入力を低減させることができる、免震構造架構を提供することである。
【０００８】
本発明の次の目的は、基礎梁を通常の断面厚で施工でき、経済的に実施できる、免震構造架構を提供することである。
【０００９】
【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に記載した発明に係る免震構造架構は、
建物下部の基礎梁及び鉄骨柱の下端部が基礎杭の杭頭部に対して浮き上がり可能に縁切りされており、前記基礎杭の杭頭部に凹部が形成され、前記鉄骨柱の下端部が前記凹部内へ差し入れられ、当該鉄骨柱の下端面と凹部の底面とが面接触とされていると共に、基礎梁の底面も基礎杭の上端面に面接触する構成とされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した免震構造架構において、
鉄骨柱の下端面と基礎杭の凹部底面との間に、衝撃吸収用の緩衝材が介在されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した免震構造架構において、
基礎杭の上端面に敷設された分離シートにより、当該基礎杭に対して基礎梁が浮き上がり可能に縁切りされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した免震構造架構において、
基礎杭の凹部の内周面及び底面を形成する箱形の鋼板が設置され、前記鋼板の上端は基礎杭の上端面よりも上方へ立ち上げられていると共に、少なくとも前記鋼板の前記立ち上がり部の内外面を被覆するシール材が敷設されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した免震構造架構において、
基礎杭の凹部の内周面と、当該凹部に差し込まれた鉄骨柱の外側面との間に滑り材が介在されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載した免震構造架構において、
鉄骨柱の下端部の外側面に設けられたスタッドボルトが基礎梁に埋め込まれ、鉄骨柱と基礎梁とが一体化されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一に記載した免震構造架構において、
基礎杭の杭頭部外周面に鋼板等のケーシングが巻き付けられていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施形態及び実施例】
図１〜図３に示した、請求項１〜７に記載した発明に係る免震構造架構の実施形態を説明する。
【００１７】
本発明の免震構造架構は、図１、図２に示したように、建物下部の基礎梁１及び鉄骨柱２の下端部が基礎杭３の杭頭部に対して浮き上がり可能に縁切りされている。前記基礎杭３の杭頭部に上向きの凹部４が形成され、前記鉄骨柱２の下端部が前記凹部４内へ差し入れられている。そして、前記鉄骨柱２の下端面と凹部４の底面とが衝撃吸収用の緩衝材５を介して面接触とされている（請求項２記載の発明）と共に、前記基礎梁１の底面も基礎杭３の上端面に面接触する構成とされている。
【００１８】
本発明の免震構造架構では、建物に用いられる鉄骨柱２の下端部は製造段階で既に高精度な寸法を有しており、さらに基礎杭３の杭頭部に後述する箱形の鋼板７により高精度な寸法の凹部４を形成するので、地震時には、構造設計段階で設定した如く、建物の軸力は、面接触した鉄骨柱２の下端面及び基礎梁１の底面から基礎杭３の上端面及び凹部４の底面へ効率的に伝達でき、建物の剪断力は、鉄骨柱２の下端部の外側面から基礎杭３の凹部４の内周面（鉛直面）へ効率的に伝達できる。また、建物の浮き上がりによる落下衝撃力を緩衝材５が鉄骨柱２の下端面で吸収する。よって、期待した通りに、建物の転倒、落下衝撃に対する安全性を確保しながら、建物に作用する地震入力を低減させることができる。但し、想定される地震の程度によっては、前記緩衝材５を省略して実施してもよい（請求項１記載の発明）。
【００１９】
なお、前記鉄骨柱２として角形鋼管を使用しているが、円形鋼管又はＨ形鋼その他を使用して実施することもできる。
【００２０】
本実施形態では、図３にその詳細を示したように、基礎杭３の上端面に敷設された分離シート６により、当該基礎杭３に対して、後続してコンクリート打設し構築される基礎梁１が浮き上がり可能に縁切りされている（請求項３記載の発明）。前記分離シート６は、基礎杭３の上端面を防水してその健全性を確保する機能も果たす。
【００２１】
また、前記基礎杭３の凹部４の内周面及び底面を形成する箱形の鋼板７が設置されている。さらに、前記鋼板７の上端は基礎杭３の上端面よりも上方へ立ち上げられた立ち上がり部７ａが設けられていると共に、当該立ち上がり部７ａの内外面を被覆するように基礎梁１の底面から鉄骨柱２の下端部にかけてシール材８が敷設されている。よって、基礎杭３の凹部４内へ雨水が浸入して鉄骨柱２の下端部、緩衝材５、及び後述する滑り材９等を変質させないように水密性が確保される（請求項４記載の発明）。
【００２２】
前記基礎杭３の凹部４の内周面と、当該凹部４に差し込まれた前記鉄骨柱２の外側面との間に滑り材９が介在されている。これにより、地震時に、建物を構成する基礎梁１及び鉄骨柱２は、図２に示したように、ロッキング振動に伴って浮き上がりを生じ、前記凹部４内で上下方向へスムーズに相対変位する（請求項５記載の発明）。前記滑り材９は必要に応じて省略してもよい。
【００２３】
本実施形態では、鉄骨柱２の下端部の外側面に設けられたスタッドボルト１０…が基礎梁１内に埋め込まれ、鉄骨柱２と基礎梁１とが一体化されており、建物の軸力をより効率的に基礎杭３へ伝達する構成とされている（請求項６記載の発明）。
【００２４】
なお、本発明に係る免震構造架構は、このように建物の軸力を鉄骨柱２の下端面と基礎梁１の底面から基礎杭３へ効率的に伝達でき、建物の剪断力は上記したように鉄骨柱２の下端部の外側面から基礎杭３へ効率的に伝達できる構成であるので、基礎梁１を通常の断面厚で施工でき、経済的に実施することができる。
【００２５】
さらに、基礎杭３の杭頭部の外周面に鋼板（ケーシング）１１が巻き付けられており、その拘束効果で当該基礎杭３の杭頭部への鉄骨柱２からの建物剪断力及び落下衝撃力の伝達を確実なものとすると共に、その断面欠損の防止が図られている（請求項７記載の発明）。
【００２６】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜７に記載した発明に係る免震構造架構は、上述したように、建物に用いられる鉄骨柱下端部の既存の高精度な寸法を利用し、基礎杭の杭頭部に箱形の鋼板により高精度な寸法の凹部を形成し、鉄骨柱の下端面を緩衝材を介して面接触させ、基礎梁の底面も基礎杭の上面に面接触させて、地震時に、建物の浮き上がりを許容する構成なので、構造設計段階で設定した如く建物の剪断力及び軸力を効率的に基礎杭へ伝達でき、期待した通りに、建物の転倒、落下衝撃に対する安全性を確保しながら、建物に作用する地震入力を低減させることができる。
【００２７】
本発明に係る免震構造架構はまた、建物の軸力を鉄骨柱の下端面と基礎梁の底面から基礎杭へ効率的に伝達できると共に、建物の剪断力は鉄骨柱の下端部の外側面から基礎杭へ効率的に伝達できる構成であるので、基礎梁を通常の断面厚で施工でき、経済的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る免震構造架構の要部を示した断面図である。
【図２】図１の免震構造架構における建物の浮き上がり時の状態を示した図である。
【図３】図１の詳細部を示した拡大図である。
【符号の説明】
１ 基礎梁
２ 鉄骨柱
３ 基礎杭
４ 凹部
５ 緩衝材
６ 分離シート
７ 鋼板
７ａ 鋼板の立ち上がり部
８ シール材
９ 滑り材
１０ スタッドボルト
１１ ケーシング（鋼板）
Claims (7)
- 建物下部の基礎梁及び鉄骨柱の下端部が基礎杭の杭頭部に対して浮き上がり可能に縁切りされており、前記基礎杭の杭頭部に凹部が形成され、前記鉄骨柱の下端部が前記凹部内へ差し入れられ、当該鉄骨柱の下端面と凹部の底面とが面接触とされていると共に、基礎梁の底面も基礎杭の上端面に面接触する構成とされていることを特徴とする、免震構造架構。
- 鉄骨柱の下端面と基礎杭の凹部底面との間に、衝撃吸収用の緩衝材が介在されていることを特徴とする、請求項１に記載した免震構造架構。
- 基礎杭の上端面に敷設された分離シートにより、当該基礎杭に対して基礎梁が浮き上がり可能に縁切りされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した免震構造架構。
- 基礎杭の凹部の内周面及び底面を形成する箱形の鋼板が設置され、前記鋼板の上端は基礎杭の上端面よりも上方へ立ち上げられていると共に、少なくとも前記鋼板の前記立ち上がり部の内外面を被覆するシール材が敷設されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した免震構造架構。
- 基礎杭の凹部の内周面と、当該凹部に差し込まれた鉄骨柱の外側面との間に滑り材が介在されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載した免震構造架構。
- 鉄骨柱の下端部の外側面に設けられたスタッドボルトが基礎梁に埋め込まれ、鉄骨柱と基礎梁とが一体化されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載した免震構造架構。
- 基礎杭の杭頭部外周面に鋼板等のケーシングが巻き付けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載した免震構造架構。
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| Publication Number | Publication Date |
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2000
- 2000-05-26 JP JP2000157417A patent/JP4456726B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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