JP4971714B2 - エネルギー吸収作用を行う柱脚部の構造 - Google Patents

Description

本発明は、エネルギー吸収作用を行う柱脚部の構造に関する。

例えば木造建物において、図４（イ）（ロ）に示すように、コンクリート布基礎５１の上に、弾力性を有する樹脂製のピース状をした基礎パッキン５２…を介して長物からなる木製土台５３を設置し、該土台５３の上に木製柱５４…を立設した柱脚部の構造は、従来より知られている。
特開２００３−１４７９９２号公報

しかしながら、この構造では、地震等により水平力が作用すると、柱脚部に引抜き力と圧縮力とが交互に作用し、引抜き力の作用で土台５３に上に凸の曲げ変形を生じたり、また、圧縮力の作用で図４（ロ）に示すように柱下の基礎パッキン５２が圧潰変形をして土台５３に下に凸の曲げ変形を生じたりして、それが、建物の層間変形を増大させてしまう要因になるという問題がある。

一方、柱下の基礎パッキン５２として、エネルギー吸収作用を行う制振基礎パッキンを用いたものもあるが（特開２００３−１４７９９２号公報）、この基礎パッキンは、水平方向の振動に対してせん断変形をしてエネルギーを吸収するものであり、上下方向の動きに対しては、せん断変形をすることができず、エネルギーの有効的な吸収を期待できず、そのため、このような基礎パッキンを用いても、建物の層間変形の増大を抑制することは難しい。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、建物の層間変形の増大を効果的に抑制することができる柱脚部の構造を提供することを課題とする。

上記の課題は、基礎の上に、ピース状の基礎パッキンを介して長物からなる土台が設置され、該土台の上に柱が立設された柱脚部の構造において、
前記柱下の土台部に、外筒体と該外筒体の内部に突出する軸体とのいずれか一方が上下方向に向けられて土台と一体化されて備えられると共に、もう一方が基礎と一体化されて備えられ、かつ、前記外筒体の内周部と軸体の外周部との間の環状空間部に粘弾性体が設置され、外筒体と軸体との上下方向の相対変位により前記粘弾性体がせん断変形をしてエネルギーを吸収するようになされていることを特徴とする柱脚部の構造（第１発明）によって解決される。

この構造では、地震等により水平力が作用して柱脚部に引抜き力と圧縮力とが交互に作用し、引抜き力によって土台に上に凸の曲げ変形を生じようとすると、粘弾性体がせん断変形をしてエネルギーを吸収し、建物の層間変形の増大を効果的に抑制することができる。

また、柱下の土台部の下に弾力性を有する基礎パッキンが備えられていたり、あるいは、柱下の土台の下が空隙部であったりして、圧縮力によって土台に下に凸の曲げ変形を生じようとする場合には、粘弾性体がせん断変形をしてエネルギーを吸収し、建物の層間変形の増大を効果的に抑制することができる。

第１発明において、前記軸体と外筒体のいずれか一方に、柱と土台を連結する連結手段が備えられ、該連結手段によって土台と柱とを連結することにより、該一方が土台と一体化される構造になっているのもよい（第２発明）。

この構造では、土台に対する軸体と外筒体のいずれか一方の一体化を、連結手段により土台と柱とを連結するだけで実現することができ、土台に対する該一方の一体化と、土台と柱の連結とを、施工能率良く行うことができる。

第１、第２発明において、前記基礎パッキンが、弾力性のない硬質材からなり、柱直下の土台部と基礎との間に介設されているのもよい（第３発明）。

この場合は、地震等により水平力が作用して柱脚部に引抜き力と圧縮力とが交互に作用し、圧縮力によって土台に下に凸の曲げ変形を生じようとすると、それを基礎パッキンが阻止するように働き、それによって、建物の層間変形の増大を効果的に抑制することができる。もちろん、引抜き力によって土台に上に凸の曲げ変形を生じようとすると、粘弾性体がせん断変形をしてエネルギーを吸収し、建物の層間変形の増大を効果的に抑制することができる。

また、上記の課題は、基礎の上に、ピース状の基礎パッキンを介して長物からなる土台が設置され、該土台の上に柱が立設された柱脚部の構造において、
上下方向に相対変位に対してエネルギーを有効的に吸収するエネルギー吸収手段が備えられ、該エネルギー吸収手段の一方の継ぎ手が前記柱下の土台部と一体化されて備えられると共に、もう一方の継ぎ手が基礎と一体化されていることを特徴とする柱脚部の構造（第４発明）によっても、同様に解決される。

即ち、上下方向エネルギー吸収手段は、軸体と外筒体と粘弾性体とからなるものに限られるものではなく、縦向きに備えさせたシリンダー型などの粘性体ダンパーであってもよいし、摩擦式のダンパーであってもよいし、上下方向に相対変位に対してエネルギーを有効的に吸収することができる各種エネルギー吸収手段が用いられてよい。

なお、第４発明において、エネルギー吸収手段の継ぎ手のいずれか一方に、柱と土台を連結する連結手段が備えられ、該連結手段によって土台と柱とを連結することにより、該一方が土台と一体化される構造になっている場合（第５発明）は、土台に対する前記一方の一体化を、連結手段により土台と柱とを連結するだけで実現することができ、土台に対する該一方の一体化と、土台と柱の連結とを、施工能率良く行うことができる。

また、第４、第５発明において、前記基礎パッキンが、弾力性のない硬質材からなり、柱直下の土台部と基礎との間に介設されている場合（第６発明）は、地震等により水平力が作用して柱脚部に引抜き力と圧縮力とが交互に作用した場合に、土台に下に凸の曲げ変形を生じさせようとするのを基礎パッキンが阻止するように働き、それによって、建物の層間変形の増大を効果的に抑制することができる。もちろん、引抜き力によって土台に上に凸の曲げ変形を生じようとすると、エネルギー吸収手段がエネルギーを吸収し、建物の層間変形の増大を効果的に抑制することができる。

本発明は、以上のとおりのものであるから、建物の層間変形の増大を効果的に抑制することができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１に示す第１実施形態の柱脚部の構造において、１はコンクリート布基礎、２はピース状の基礎パッキン、３は長物からなる木製土台、４は木製柱、５は上下方向エネルギー吸収手段である。

基礎パッキン２は、弾力性のない硬質材、例えば鉄系金属材などからなっていて、柱４の直下位置において土台３と基礎１との間に介設されている。

上下方向エネルギー吸収手段５は、軸体６と外筒体７とを備え、軸体６は外筒体７の内部に同軸状に配置され、軸体６の外周部と外筒体７の内周部との間の環状空間部に粘弾性体８が環状に設置されて、外筒体７と軸体６とが軸線方向に相対変位をすると、粘弾性体８がせん断変形をしてエネルギーの吸収を行うようになされたものからなっている。

本実施形態では、軸体６はエネルギー吸収手段５の一方の継ぎ手を構成するものとして、上下方向に向けられ、基礎１側に、基礎コンクリートの打設時に埋込み状態にされることなどで一体化されている。

また、外筒体７は、同じく上下方向に向けられて、土台３と一体化されるが、そのための手段として、次のような構造が採用されている。即ち、外筒体７は、上端を閉じられた有天の筒体からなっており、天部中心部には、外筒体の外周サイズよりも外周サイズの小さい、連結手段としてのホゾパイプ９が、エネルギー吸収手段のもう一方の継ぎ手を構成するものとして一体的に備えられており、該ホゾパイプ９には、土台３を連結する第１ドリフトピン通孔１１と、柱４を連結する第２ドリフトピン通孔１２とが、高さ位置を互いに異ならせて備えられている。

また、土台３には、上下方向に貫通の下向き段１３ａ付きの孔１３が設けられ、該段付き孔１３は、段１３ａを挟む下側の径大孔部１３ｂを外筒体収容孔部とし、段１３ａを挟む上側の径小孔部１３ｃをホゾパイプ通孔部とし、段１３ａを外筒体当接部としたものからなっていて、ホゾパイプ９付きの外筒体７を下にし、上方から土台３を降ろしていくことで、ホゾパイプ９が段付き孔１３を貫通して土台３の上方に突出し、外筒体７が段付き孔１３の外筒体収容孔部１３ｂ内に収容され、外筒体７の上端部が段１３ａに当接して上下方向において位置決めされるようになされている。

また、柱４には、下面中央部に開口するホゾパイプ通孔１４が設けられ、上記のようにして土台３を貫通して上方に突出したホゾパイプ９の上方より、柱４を降ろしていくことで、ホゾパイプ９が柱４のホゾパイプ通孔１４に差し込まれて、柱４の下端部が土台３の上面に当接するようになされている。

そして、そのような組付け状態において、側方より、ホゾパイプ９の第１，第２の各ドリフトピン通孔１１，１２にドリフトピン１５…を打ち込むことによって、柱４と土台３とが連結され、それにより、同時に、外筒体７も土台３と一体化された構造になっている。

上記の柱脚部構造では、地震等により建物に水平力が作用して柱脚部に引抜き力と圧縮力とが交互に作用し、図２（イ）に示すように、引抜き力によって土台３に上に凸の曲げ変形を生じようとすると、粘弾性体８がせん断変形をしてエネルギーを吸収し、また、図２（ロ）に示すように、圧縮力によって土台３に下に凸の曲げ変形を生じようとすると、それを基礎パッキン２が阻止するように働き、それらによって、建物の層間変形の増大を効果的に抑制することができる。

しかも、上記の実施形態では、土台３に対する外筒体７の一体化を、柱４と土台３の連結のためのドリフトピン１５…の打込みによって同時に達成することができる構造になっているので、土台３に対する外筒体７の一体化と、柱４と土台３の連結とを、施工容易に遂行することができる。

図３（イ）に示す第２実施形態の柱脚部の構造は、基礎パッキン２が、弾力性を有する樹脂製等のものからなっている。その他は第１実施形態と同様である。この場合は、地震等により建物に水平力が作用して柱脚部に引抜き力と圧縮力とが交互に作用し、図３（ロ）に示すように、引抜き力によって土台３に上に凸の曲げ変形を生じようとすると、粘弾性体８がせん断変形をしてエネルギーを吸収し、また、図３（ハ）に示すように、圧縮力によって土台３に下に凸の曲げ変形を生じようとする場合も、粘弾性体８がせん断変形をしてエネルギーを吸収し、それによって、建物の層間変形の増大を効果的に抑制することができる。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、基礎パッキン２が、柱直下の土台部と基礎との間に介設されている場合を示したが、第１，第２，第４発明では、柱直下の土台部と基礎との間の基礎パッキンを省略してそこを空隙部とし、土台部と基礎との間のその他の部位に基礎パッキンが介設されている構造であってもよい。

また、上記の実施形態では、外筒体７を土台３と一体化させるために、外筒体７にホゾパイプ９を一体的に備えさせ、ホゾパイプ９とドリフトピン１５…で柱４と土台３とを連結することで同時に外筒体７を土台３と一体化させる構造を示したが、ホゾパイプ９以外の方法で、それを実現する構造が採用されてもよいし、また、柱４と土台３の連結、及び、土台３と外筒体７の一体化をそれぞれ個別に行うようになされた構造が採用されてもよい。また、柱４と土台３の連結の構造、及び、土台３と外筒体７の一体化の構造に制限はなく、各種構造が採用されてよい。更に、上記の実施形態では、外筒体７を土台３と一体化させ、軸体６を基礎１と一体化させた場合を示したが、外筒体７を基礎１の側と一体化させ、軸体６を土台３の側と一体化させた構造であってもよい。

また、上記の実施形態では、上下方向エネルギー吸収手段として、軸体と外筒体と粘弾性体とからなるものを示したが、第４発明では、縦向きに備えさせたシリンダー型などの粘性体ダンパーであってもよいし、摩擦式のダンパーであってもよいし、上下方向に相対変位に対してエネルギーを有効的に吸収する各種エネルギー吸収手段が用いられてよいことは、上述したとおりである。

また、上記の実施形態では、土台や柱が木製である場合を示したが、それらが鋼製などの金属製である柱脚部の構造に用いることも可能であり、適用する建物は木造であってもよいし、軽量鉄骨造などであってもよい。

第１実施形態の柱脚部の構造を示すもので、図（イ）は一部断面正面図、図（ロ）は図（イ）のＩ−Ｉ線断面図、図（ハ）は図（イ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図（イ）及び図（ロ）はそれぞれ、同柱脚部における層間変形増大抑制作動状態を示す一部断面正面図である。 図（イ）は第２実施形態の柱脚部の構造を示す一部断面正面図、図（ロ）及び図（ハ）はそれぞれ、同柱脚部における層間変形増大抑制作動状態を示す一部断面正面図である。 図（イ）は従来の柱脚部の構造を示す正面図、図（ロ）は層間変形増大の作動状態を示す要部拡大正面図である。

符号の説明

１…基礎
２…基礎パッキン
３…土台
４…柱
５…上下方向エネルギー吸収手段
６…軸体
７…外筒体
８…粘弾性体
９…ホゾパイプ（連結手段）

Claims (2)

1. 基礎の上に、ピース状の基礎パッキンを介して長物からなる土台が設置され、該土台の上に柱が立設された柱脚部の構造において、
   上下方向エネルギー吸収手段が備えられ、該上下方向エネルギー吸収手段は、上下方向に向けられた軸体と外筒体とを備え、軸体は外筒体の内部に同軸状に配置され、軸体の外周部と外筒体の内周部との間の環状空間部に粘弾性体が環状に設置されており、
   前記軸体は、基礎コンクリートの打設時に埋込み状態にされることで基礎と一体化されており、
   前記外筒体は、上端を閉じられた有天の筒体からなっていて、天部中心部に外筒体の外周サイズよりも外周サイズの小さいホゾパイプが一体的に備えられ、該ホゾパイプには、土台を連結する第１ドリフトピン通孔と、柱を連結する第２ドリフトピン通孔とが、高さ位置を互いに異ならせて備えられ、
   土台には、上下方向に貫通すると共に深さ方向の中間部に下向きの段の付けられた孔が設けられ、該段付き孔は、段を挟む下側の径大孔部を外筒体収容孔部とし、段を挟む上側の径小孔部をホゾパイプ通孔部とし、段を外筒体当接部としたものからなっていて、ホゾパイプが段付き孔を貫通して土台の上方に突出し、外筒体が段付き孔の外筒体収容孔部内に収容され、外筒体の上端部が段に当接するようになされており、
   柱には、下面中央部に開口するホゾパイプ通孔が設けられ、土台を貫通して上方に突出した前記ホゾパイプが柱のホゾパイプ通孔に差し込まれて、柱の下端部が土台の上面に当接し、側方より、ホゾパイプの前記第１，第２の各ドリフトピン通孔にドリフトピンが打ち込まれて、柱と土台、及び、外筒体と土台が一体化され、
   柱に引抜き力が作用して土台に上に凸の曲げ変形を生じようとすると、外筒体と軸体とが上下方向に相対変位をし、前記粘弾性体がせん断変形をしてエネルギーを吸収するようになされていることを特徴とする柱脚部の構造。
2. 前記基礎パッキンが、弾力性のない硬質材からなり、柱直下の土台部と基礎との間に介設され、柱に圧縮力が作用して土台に下に凸の曲げ変形を生じようとすると、それを基礎パッキンが阻止するようになされている請求項１に記載の柱脚部の構造。

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