JP5096878B2 - 免震建物 - Google Patents

Description

本発明は、建物下部構造部と建物上部構造部との間に、複数の免震装置を備えて構成された免震層が設けてあり、前記建物上部構造部の浮き上がりを防止する浮き上がり防止手段が設けてある免震建物に関する。

従来、特にアスペクト比の大きい建物においては、地震時にその横揺れ方向での一端側（又は他端側）に大きな浮き上がり力が作用することが知られており、免震装置を建物下部構造部と建物上部構造部との間に設置してある免震建物においては、この浮き上がり力が、免震装置に引抜力として作用することになる。
しかしながら、免震装置は一般的には引張抵抗力が小さいから、建物上部構造部の浮き上がりを防止し、免震装置に大きな引抜力が作用しないようにすることが必要となる。
そこで、この種の免震建物形成技術としては、図９、図１０に示すように、建物下部構造部Ｂａから免震層Ｂｃの上層階空間まで立ち上がる状態に支柱２０を設け、支柱２０の上端部には、建物上部構造部Ｂｂの最下段梁２１の上方位置まで突出する片持ち梁部２２を設け、この片持ち梁部２２と、その下方の建物上部構造部Ｂｂの最下段梁２１との間に引抜力の発生に伴って圧縮力を受ける状態に浮き上がり防止用免震装置２３を設け、これら支柱２０と片持ち梁部２２と前記最下段梁２１と浮き上がり防止用免震装置２３とによって、浮き上がり防止手段Ｈを構成してあるものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−０９０１４５号公報（図１，２）

上述した従来の免震建物によれば、建物の免震のための免震装置に加えて、上述の浮き上がり防止用免震装置が必要となるが、免震装置そのものは高価であるから、免震建物全体としたコストが高くつき易い。
また、前記浮き上がり防止手段は、免震層、及び、その上層階の空間まで達する複数の強度部材で構成されているから、この上層階空間を大きく占用することとなり、建物としての実質的な床面積が少なくなる問題点がある。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、建物としての実質的な床面積を減少させずに、且つ、経済的に、建物上部構造部の浮き上がり防止を図ることができる免震建物を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、建物下部構造部と建物上部構造部との間に、複数の免震装置を備えて構成された免震層が設けてあり、前記建物上部構造部の浮き上がりを防止する浮き上がり防止手段が設けてある免震建物において、前記浮き上がり防止手段は、横方向への相対的な近接移動に伴って係合して、互いの上下方向への離間移動を拘束する一対の係合構造部で構成してあり、前記両係合構造部は、前記建物下部構造部と建物上部構造部とに振り分けて設けてあり、前記両係合構造部の内の少なくとも一方の係合接当面は、他方の係合構造部を係合が深まる方向に誘導することで前記建物下部構造部と建物上部構造部とを上下方向に近接させる傾斜面として構成してあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、前記浮き上がり防止手段は、横方向への相対的な近接移動に伴って係合して、互いの上下方向への離間移動を拘束する一対の係合構造部で構成してあり、前記両係合構造部を、前記建物下部構造部と建物上部構造部とに振り分けて設けてあるから、例えば、地震に伴う横揺れが発生した場合、建物下部構造部と建物上部構造部との相対的な横移動に伴って、前記一対の係合構造部どうしも横方向へ相対的に近接移動して係合することによって、互いの上下方向への離間移動を拘束することができる。その結果、建物下部構造部と建物上部構造部との上下方向への離間移動を拘束でき、免震装置に作用する引抜力の緩和を図ることが可能となる。
また、従来のように、高価な浮き上がり防止用免震装置を設置せずに、鉄筋コンクリート造や鉄骨造による一般的な構造部材を使用して浮き上がり防止手段を構成することができるから、建物コストの低減化を図ることが可能となる。
更には、浮き上がり防止手段そのものは、建物下部構造部と建物上部構造部との間に配置しやすいから、従来のように、免震層の上層階空間を浮き上がり防止手段によって占用して実質的な床面積が減少することを防止でき、より広く建物を使用することが可能となる。
また、建物下部構造部と建物上部構造部との相対的な横揺れが大きいほど、建物下部構造部と建物上部構造部との上下離間移動に対する拘束力の増加を図ることができ、横揺れの度合いに応じた建物上部構造部の浮き上がり防止を図ることが可能となる。
即ち、両係合構造部は、前記建物下部構造部と建物上部構造部とに振り分けて設けてあるから、例えば、地震等の発生に伴って建物下部構造部と建物上部構造部とが相対的に横揺れした場合、両係合構造部そのものも、相対的に横揺れすることになる。そして、その横方向への相対的な近接移動に伴って、一対の係合構造部が係合して、互いの上下方向への離間移動を拘束する。その一対の係合構造部が係合する際には、互いの係合が深まるに連れて前記建物下部構造部と建物上部構造部とを近接させる方向に傾斜した傾斜面として係合接当面を構成してあるから、その傾斜面に誘導されながら係合が深まるにつれて、前記建物下部構造部と建物上部構造部とを上下方向に近接させることができる。その結果、横方向への移動が大きいほど、上下方向への近接力も大きくなり、横揺れの度合いに応じた建物上部構造部の浮き上がり防止を図ることが可能となる。
また、前記係合接当面を上述のような傾斜面としてあることによって、両係合構造部どうしの係合が始まる位置での係合開先部の開口寸法を大きく確保することができ、例えば、横揺れに伴って両係合構造部どうしの係合が始まる前に、前記建物下部構造部と建物上部構造部との上下方向の多少の離間が発生していても、両係合構造部どうしの係合を可能とすることが可能となる。即ち、免震装置に対する引抜緩和をより確実に叶えることが可能となる。

本発明の第２の特徴構成は、前記建物下部構造部と前記建物上部構造部との相対的な横揺れにダンパー効果を発揮自在なダンパーが、前記建物上部構造部に設けられているダンパー固定部に一端部を取り付けてあり、前記建物下部構造部に設けられている前記係合構造部に他端部を取り付けてあるところにある。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。

図１、図２は、本発明の免震建物Ｂの一実施形態を示すもので、前記免震建物Ｂは、建物下部構造部Ｂａと建物上部構造部Ｂｂとの間に、複数の免震装置Ｍを備えて構成された免震層Ｂｃを備えて構成されている。
また、当該免震建物Ｂは、平面形状が扁平な矩形形状で、且つ、短辺方向の建物幅寸法に比べて、高さ寸法が極めて大きな設計となっており、アスペクト比が大きいから、地震等の横揺れに伴って転倒モーメントが作用し易い構造となっている。従って、転倒モーメントの作用によって建物上部構造部Ｂｂの一方が浮き上がろうとするのを防止し、前記免震装置Ｍに発生する引抜力の緩和を図る浮き上がり防止手段Ｈが設けられている。但し、当該実施形態においては、建物平面での短辺方向の揺れに伴って、特に大きな引抜力が免震装置Ｍに作用することが懸念され、前記浮き上がり防止手段Ｈは、特に大きな引抜力が作用する平面短辺方向での一端部側に位置する各免震装置Ｍを対象として、引抜力の緩和を図るように構成されている。

前記建物下部構造部Ｂａは、当該実施形態においては、図に示すように、複数の支持杭１や、基礎梁や基礎スラブや地下外壁等からなる免震ピット構造部２で構成されている。
そして、免震ピット構造部２における支持杭１の直上部分には、前記免震装置Ｍがそれぞれ設置されている。

前記建物上部構造部Ｂｂは、複数階層からなる建物本体部分であり、梁や柱やスラブや外壁等を備えて構成されている。
そして、その最下端部分は、前記複数の免震装置Ｍによって支持されており、地震等の横揺れに対しては、地盤からの振動を前記免震装置Ｍによって長周期化して建物上部構造部Ｂｂに伝達することによる免震効果を発揮できるように構成されている。

前記免震層Ｂｃは、上述のように、前記建物下部構造部Ｂａの支持杭１の直上部分と、建物上部構造部Ｂｂの柱の直下部分とにわたって設置された免震装置Ｍを備えて構成されている。また、この免震層Ｂｃには、前記浮き上がり防止手段Ｈも配置されている。

前記免震装置Ｍは、図４に示すように、免震ゴム支承装置６によって構成してあり、円形の上部フランジ６Ａと、円形の下部フランジ６Ｂとを設けると共に、両フランジ間に、ゴム等からなる弾性層６Ｃａと鋼板等からなる剛性層６Ｃｂとを交互に多数積層して構成した変形部６Ｃを一体的に設けて構成してあり、剛性層６Ｃｂどうしが水平方向に相対変位するに伴う弾性層６Ｃａの変形で、地震時の建物の振動周期を長周期にできる。

前記浮き上がり防止手段Ｈは、図２に示すように、前記建物下部構造部Ｂａと建物上部構造部Ｂｂとに振り分けて設けてある一対の係合構造部３で構成してある。これら一対の係合構造部３は、横方向（建物平面短辺方向）への相対的な近接移動に伴って係合して、互いの上下方向への離間移動を拘束するように構成されている。
更に詳しく説明すると、前記係合構造部３は、前記建物下部構造部Ｂａに対して一体に形成されている第１係合構造部３ａと、前記建物上部構造部Ｂｂに対して一体に形成されている第２係合構造部３ｂとで構成されている。これら両係合構造部３は、建物平面短辺方向に沿って間隔をあけて配置されており、互いに係合自在なフック形状に形成してある。従って、通常時には、図２に示すように、両者は離間した位置に存在しているものの、地震等による横揺れで建物下部構造部Ｂａと建物上部構造部Ｂｂとが近接するに伴って、図５、図６に示すように係合する。この両者が係合することによって、両係合構造部３どうしの上下方向への離間をロックすることができる。

前記第１係合構造部３ａは、図２に示すように、当該実施形態においては、建物下部構造部Ｂａと同様の鉄筋コンクリート造で形成してあり、前記建物下部構造部Ｂａから上方に突出する第１突出部４と、この第１突出部４から側方（第２係合構造部３ｂ側の側方）に突出する第１フック部４ａとを備えて構成されている。
そして、前記第１フック部４ａの下面は、第２係合構造部３ｂとの係合接当面４ｂとなるものであり、第１フック部４ａの基端部より先端側ほど上方に位置する傾斜平面として構成されている。この係合接当面４ｂには、硬質ポリスチレン製の緩衝ボードＰを貼設してあり、両係合構造部どうしが接当する際の衝撃を緩和できるように構成されている。
更には、第１フック部４ａと建物下部構造部Ｂａとの離間寸法（以後、開口寸法という）は、後述する第２係合構造部３ｂの第２フック部５ａが、上下に余裕を持って係入できるように寸法設定されている。

前記第２係合構造部３ｂは、当該実施形態においては、建物上部構造部Ｂｂに着脱自在な鉄骨造で形成してあり、前記建物上部構造部Ｂｂから下方に突出する第２突出部５と、この第２突出部５から側方（第１係合構造部３ａ側の側方）に突出する第２フック部５ａとを備えて構成されている。
そして、前記第２フック部５ａの上面は、第１係合構造部３ａとの係合接当面５ｂとなるものであり、第２フック部５ａの基端部より先端側ほど下方に位置する傾斜平面として構成されている。更には、第２フック部５ａと建物上部構造部Ｂｂとの離間寸法（以後、開口寸法という）は、前記第１係合構造部３ａの第１フック部４ａが、上下に余裕を持って係入できるように寸法設定されている。
尚、第１係合構造部３ａと建物上部構造部Ｂｂとの間のクリアランス、及び、第２係合構造部３ｂと建物下部構造部Ｂａとの間のクリアランスは、前記免震装置Ｍのクリープ変形をも加味して設定されている。即ち、免震装置Ｍのクリープ変形によって高さが減少しても、第２係合構造部３ｂ（又は、第１係合構造部３ａ）と建物下部構造部Ｂａ（又は、建物上部構造部Ｂｂ）とが接触しないようにしてあり、地震等による横揺れ時に、前記免震装置による免震機能の発揮を阻害しないように考慮されている。

また、前記両係合構造部どうしの水平離間寸法は、想定される地震時に生じる免震装置Ｍの上下面の相対的な層間変位（横ズレ）寸法を考慮して設定されている。即ち、前記両係合構造部３どうしは、免震装置Ｍに作用する引抜力が問題とならない程度の小さな地震においては、互いの係合接当面は接当しない位置関係にあり、それ以外の大きな地震においては、免震装置Ｍの免震機能を維持させながら、大きな転倒モーメントが作用した瞬間には、互いが係合して転倒を防止すると共に、免震装置Ｍに有害となる引抜力が集中して作用するのを防止できる位置関係にあるように設定されている。
尚、前記係合接当面が、上述のように傾斜平面として形成してあるから、フック部先端での前記開口寸法が、その開口に進入してくるフック部の縦厚み寸法より大きくなり、建物下部構造部Ｂａに対して建物上部構造部Ｂｂが多少浮き上がったにしても、両係合構造部どうしの係合代を確保でき、両者をより確実に係合させることが可能となる（図６参照）。
更には、両係合接当面どうしが接当してから更に横揺れによって係合が深まる方向に移動すると、係合接当面の傾斜によって、前記建物下部構造部Ｂａと建物上部構造部Ｂｂとを近接させる方向のベクトルが生まれ、より強力に建物の転倒モーメントを抑制することが可能となる。
また、当該実施形態においては、図３に示すように、第１係合構造部３ａにおける建物平面長辺方向の幅寸法は、第２係合構造部３ｂの幅寸法より大きく形成してあり、地震等による横揺れの平面方向が、建物平面短辺方向のみならず、他の方向に沿ったものであっても、双方が係合できるように考慮されている。

尚、当該実施形態においては、図２に示すように、建物平面における前記第１係合構造部３ａの前記第２係合構造部３ｂとは反対側に、ダンパーＤが設置されている。
このダンパーＤは、一端側は、前記第１係合構造部３ａに取り付けてあり、他端側は、建物上部構造部Ｂｂから下方に突出する状態に形成されたダンパー固定部７に取り付けられている。従って、地震等による建物の横揺れに対して、このダンパーＤによるダンパー効果を期待することができる。

当該実施形態の免震建物形成技術によれば、地震等による転倒モーメントが建物に作用した場合に、免震装置Ｍへの引張負荷を軽減でき、「引張力に弱い」免震装置の弱点をカバーしながら、建物の免震作用を叶えることが可能となる。そして、係合構造部どうしの係合接当面が傾斜面としてあることで、横揺れが大きいほど、上下方向への近接力が大きくなり、横揺れの度合いに応じた引抜緩和を図ることが可能となる。
また、浮き上がり防止手段Ｈとしては、鉄筋コンクリート造や鉄骨造による係合構造部で構成することができるから、特に高価なものを使用せずに、経済的に引抜力の緩和を図ることが可能となる。
更には、浮き上がり防止手段Ｈそのものは、免震ピット内に設置してあるから、他の階層の床面積を制限することが無く、より広く建物を使用することが可能となる。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 前記係合構造部３は、先の実施形態で説明した素材や構造や形状に限るものではなく、各種変更が可能である。
例えば、素材に関しては、第１係合構造部３ａが鉄筋コンクリート造で、第２係合構造部３ｂが鉄骨造に限るものではなく、何れもが、鉄筋コンクリート造であったり、又は、鉄骨造であってもよい。
また、構造に関しては、前記フック部に関して、第１・第２の両係合構造部とも、係合接当面を傾斜面として構成すること以外に、図７（ａ）に示すように、何れも傾斜しない面で構成したり、図７（ｂ）に示すように、何れか一方のみ傾斜面で構成するものであってもよい。
また、左右方向の内の一方向の転倒モーメントにのみ対抗するように係合構造部３を形成することに限らず、例えば、図８に示すように、第１・第２係合構造部の一方が、左右方向の両方向の転倒モーメントに対抗できるように兼用化するものであってもよい。この場合、更に、省スペース化を推進することが可能となる。
〈２〉 前記免震建物Ｂは、先に説明した構造や形状に限るものではなく、適宜変更が可能である。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

免震建物を示す（平面短辺側の立面図）側面図 免震層を示す説明図 係合構造部を示す平面配置図 免震装置を示す説明図 浮き上がり防止手段の作用を示す説明図 浮き上がり防止手段の作用を示す説明図 別実施形態の係合構造部を示す説明図 別実施形態の係合構造部を示す説明図 従来の浮き上がり防止手段を示す側面図 従来の浮き上がり防止手段を示す平面図

符号の説明

３ 係合構造部
Ｂａ 建物下部構造部
Ｂｂ 建物上部構造部
Ｂｃ 免震層
Ｈ 浮き上がり防止手段
Ｍ 免震装置

Claims (2)

1. 建物下部構造部と建物上部構造部との間に、複数の免震装置を備えて構成された免震層が設けてあり、前記建物上部構造部の浮き上がりを防止する浮き上がり防止手段が設けてある免震建物であって、
   前記浮き上がり防止手段は、横方向への相対的な近接移動に伴って係合して、互いの上下方向への離間移動を拘束する一対の係合構造部で構成してあり、前記両係合構造部は、前記建物下部構造部と建物上部構造部とに設けてあり、前記両係合構造部の内の少なくとも一方の係合接当面は、他方の係合構造部を係合が深まる方向に誘導することで前記建物下部構造部と建物上部構造部とを上下方向に近接させる傾斜面として構成してある免震建物。
2. 前記建物下部構造部と前記建物上部構造部との相対的な横揺れにダンパー効果を発揮自在なダンパーが、前記建物上部構造部に設けられているダンパー固定部に一端部を取り付けてあり、前記建物下部構造部に設けられている前記係合構造部に他端部を取り付けてある請求項１に記載の免震建物。

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