JP4898207B2 - 建物の免震構造 - Google Patents
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Description
さらに、積層ゴム型の免震支承手段に比べて、厚さ(高さ)が薄いという利点もある。
ただし、これらの文献2、3においては、一つの建物において同じ種類の免震支承手段を配置しているものである。また、建物の基礎上に、どのように免震手段を配置するかについては言及されていない。
積層ゴム型の場合、上述のように、隣接する杭頭を繋ぐ地中梁が必要になる。このような地中梁を設けるには、一般的には地盤を深く掘削する必要があり、掘削工事にコストと時間を要してしまう。さらに、免震支承手段の厚さが比較的厚い(高さが高い)ため、基礎杭の杭頭に免震支承手段を設けて、建物の1階をほぼグラウンドレベルに位置させるためには、免震支承手段の分だけ掘削深さを深くする必要がある。一方、免震支承手段をグラウンドレベルに位置させると掘削深さは比較的浅くなるが、1階の高さが、免震支承手段の厚さと床構造の厚さの分だけ高くなってしまう。この高さは、一例でグラウンドレベルから最低2000mm程度となってしまい、建物の利用上支障が生じる。
なお、基礎フーチングと地中梁とが明確に区別されず、基礎フーチングと地中梁が一体となって基礎杭間に延びているような場合もあり得る。
地盤が堅固であれば、基礎杭の替わりに、直接基礎であるコンクリート打設体を配置してもよい。この場合、基礎杭を打つ必要がないので基礎を構成する作業を簡略化できる。
建物の長辺方向の中央部においては、基礎を低剛性基礎として建物と基礎との間に回転機構付き免震支承手段を設けるため、地震時には、建物の最下段の床の梁に横方向負荷がかかる。そこで、最下段の床に、通常の免震支承手段(例えば積層ゴム型の免震支承手段)を用いた場合の最下段の床の梁の剛性よりも高い剛性を有する梁を設けることにより、建物全体の剛性を確保することができる。この点については、図7を参照しつつ具体的に後述する。
免震支承手段をほぼグラウンドレベルに配置するので、同手段を地中に埋設する必要がなく、地盤掘削量を低減できる。また、免震支承手段の点検や交換を比較的楽に行うことができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る建物の免震構造を説明する図であり、図1(A)は、免震手段の配置状態や基礎構造を示す平面図、図1(B)は、基礎構造及び建物の1階部分の断面図である。
図2は、免震支承手段である復元支承手段の構造の一例を説明する図である。
図3は、免震支承手段である回転機構付きすべり支承手段の構造の一例を説明する図である。
図1(A)に示すように、建物の基礎構造10は平面図で横長の略方形である。図1(B)に示すように、建物1は、免震支承手段20、30を介して基礎構造10上に支持されている。また、基礎構造10の周囲は、外周壁70(図1(B)参照)で覆われている。
復元支承20は、建物1の四隅に設けられた基礎杭11aの杭頭(基礎フーチング12、詳細後述)に配置される。一方、回転機構付きすべり支承30は、建物1の中央部(四隅の間の部分)に設けられた基礎杭11bの杭頭に配置される。さらに、詳しくは後述するように、全免震支承手段20、30は、ほぼグラウンドレベル(GL)に設けられている。
図2に示す復元支承20は、水平方向の力が加わると該方向に変形し、この力が解除されると元の形に戻る性質を有する。同支承20は、上下の取り付け板21、22と、それらの間に挟まれた、ゴム板等の弾性体24とスチールプレート等の剛性体25とを交互に積層した積層ゴム体27からなる積層ゴム型のものが使用される。上取り付け板21は、建物の柱2の下端に設けられた台座3の下面に固定され、下取り付け板22は、基礎杭11aの杭頭に設けられた基礎フーチング12の上端面に固定される。
なお、復元支承20としては、図2に示すものの他、同様の性能を有するものであればどのようなものを用いてもよい。
比較的厚さの薄い回転機構付きすべり支承30は、全体がグラウンドレベルGL上に配置されている。つまり、これらの回転機構付きすべり支承30が設けられる基礎杭11bは、上端が土間スラブ15(グラウンドレベルGL)からやや上方に突出している。そして、その上端面に回転機構付きすべり支承30が設置されている。
なお、建物の四隅の基礎杭11aの周辺においては、土間スラブ15がグラウンドレベルGLからやや掘り下げられて、免震ピット61が形成されている。
図7は、地震時に作用するモーメントを説明するための図であり、図7(A)は通常の免震支承手段(積層ゴム型)を使用した場合、図7(B)は回転機構付きすべり支承を使用した場合、図7(C)は両者のモーメント図である。
地震の際に、地面即ち基礎杭P側から建物ST側に揺れが伝わると、大質量の建物STは、慣性で元の位置に残る。すると、建物STと基礎杭Pとの間に偏心荷重が生じ、この間にモーメントがかかる。
詳しく説明すると、地中階梁BGにかかるモーメントM1は、W1(建物STから受ける荷重)とL(変位、図7(B)の下側の図参照)の積の1/2と、W2(免震支承手段Q1に生じる水平方向の力)とH2(地中梁BGの断面芯から免震支承手段Q1の断面芯までの高さ)の積の合計で表される。一方、1階梁B1にかかるモーメントM2は、W1(建物STから受ける荷重)とL(変位、図7(B)の下側の図参照)の積の1/2と、W2(免震支承手段Q1にかかる水平方向の力)とH1(免震支承手段Q1の断面芯から1階梁B1の断面芯までの高さ)の積の合計で表される。
したがって、この1階梁B1(図1の符号7)の剛性を、通常の免震支承手段(例えば積層ゴム型の免震支承手段)を用いる場合に比べて高くする(一例で断面係数2倍程度)ことにより、建物全体の剛性を確保することができる。
地震時には、建物の四隅の基礎杭11aにのみ、水平方向による曲げモーメントが杭頭にかかり、中央部の基礎杭11bには、水平力による曲げモーメントが杭頭にかからないような構造となっている。例えば、全ての免震支承手段として、上述の回転機構付きすべり支承30を使用した場合、同手段のみでは、建物1の横方向へのスライド動作を制限し、かつ、元の位置に復元させるような働きがない。そこで、建物1の四隅には、復元力を有する積層ゴムタイプの免震支承手段20を配置することで、元位置への復元力を持たせるようにした。
図4〜図6は、本発明の免震構造を備えた建物の例を説明する図である。
図4に示す建物は、グラウンドレベルGLと1階の床との間の空間をメンテナンススペースとして利用している。
この建物においては、外周壁70の適宜な位置にメンテナンススペースへの出入り口71を設けて、点検者が簡単にメンテナンススペースへ出入りできるようにしている。この場合、各免震支承手段20、30はほぼグラウンドレベルGLにあるため、免震支承手段20、30の点検や交換を行いやすくなる。また、このメンテナンススペースに配管設備Pを集約しておけば、これらの配管設備Pの点検やメンテナンスを効率的に行うことができる。
この建物においては、1階床5の一段下に床面を形成して、この床面と1階床5との間の空間80を床下空間とする。この床下空間80は、例えば、居室や収納空間として利用できる。この場合、同空間80の床面はグラウンドレベルGLの上方とできるため、建物全体の床下の風通し等を妨げることがない。
この建物においては、グラウンドレベルGLを1階、最下段の床5を2階とし、1階を駐車場として使用している。ここで、最下段の床5の高さを1800mm程度とすることにより、1階での車の出し入れを容易にできる。さらには、日影規制により建物の高さが制限される地域において、1階を駐車場スペースとして、4階建ての建物としても、建物全体の高さを10m以下に抑えることができる。
この例では、建物の基礎構造として、建物1の四隅と四隅間の地面に、図1等に示す基礎杭11ではなく、直接基礎90が打たれている。
建物が設置される地盤が堅固である場合は、基礎杭11を地中深くまで打つ必要は無く、このような直接基礎を設ければよい。
図10は、図9の建物の短辺を示す側面図である。
図11は、図9の建物の短辺の杭頭の配筋図である。
図12は、図9の建物中央部の短手方向の側面断面図である。
図13は、図9の建物の長手方向中央部の杭頭の配筋図である。
図14は、図9の建物の長手方向を示す側面図である。
図15は、図14の一部拡大図である。
なお、図1の建物と同様の作用・構成を有する部位には、図1と同様の符号を付し、説明を省略する。
図11に示すように、地中梁13A(図10参照、図15の地中梁13Bも同様の構造を有する)を短手方向(Y方向)に延びる上下の鉄筋(径16mm)131、132は、各基礎フーチング12を貫通している。このような構造とすることにより、厚さは比較的薄いながら、基礎フーチング12から隣接する基礎フーチング12へ、又は、基礎フーチング12から基礎杭11aへの曲げモーメントなどの力をスムーズに伝達する機能を有する地中梁としての特性が地中梁13Aに与えられる。
さらに、基礎フーチング12の復元支承設置面12aには、π字状の鉄筋(径16mm)133が配筋されている。
図に示すように、土間コンクリート15のY方向に延びる鉄筋141、142は杭頭を貫通しておらず、杭頭に達する前で止まっている。なお、杭頭の中心回りに、鉄筋143(径13mm、長さ700mm)が20°ピッチで放射状に配筋されている。これらの鉄筋143は、杭頭から土間コンクリート15まで延びており、ひび割れ防止の機能を有する。土間コンクリート15はこのような構造のため、杭頭部分に生じた曲げモーメントなどの力を伝達するという地中梁の特性は有していない。
3 台座 5 床
7a、7b 梁 7A、7B 逆梁
10、110 基礎構造 11a、11b 基礎杭
12 基礎フーチング 13A、13B 地中梁
15 土間スラブ(土間コンクリート)
20 復元支承 21 上取り付け板
22 下取り付け板 24 弾性体
25 剛性体 27 積層ゴム体
30 回転機構付きすべり支承 31 すべり受け材
32 すべり板 33 裏板
34 アンカーボルト 41 スライダー
42 凹部材 43 凸部材
44 すべり板 45 充填材
61 免震ピット 70 外周壁
80 床下空間
90 コンクリート打設体 91 捨てコンクリート
93 割栗石
131、132、133、141、142、143 鉄筋
Claims (1)
- 基礎上に分散配置された複数の免震支承手段を介して建物を支える免震構造であって、
前記各免震支承手段がほぼグラウンドレベルに配置されており、
前記建物の最下段の床の一段下に別の床面を形成し、該別の床面がグラウンドレベル上にあり、
前記別の床面と前記最下段の床との間の空間を、居室や収納空間として利用可能な床下空間としており、
前記床下空間が前記最下段の床の梁の間に設けられていることを特徴とする建物の免震構造。
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