JP5592288B2 - 免震建物 - Google Patents

Description

本発明は、免震建物に関する。

建物内において、柱の無い、広い居住空間を確保することを目的として、建物の中心部に耐震壁やブレース等の耐震要素を集中して配置してなるコアウォールを形成するとともに、建物の外周に柱を形成し、このコアウォールと柱とを床スラブにより接続したコア壁構造が知られている。

一般的に建物には、高層になるにつれて地震時等に生じる大きな曲げやねじれが作用する。そのため、このようなねじれ変形等を防ぐことを目的として、できるだけ外部に近い位置にブレースや耐震壁等の構造体をバランスよく配置する必要があった。

また、特許文献１には、建物の基礎部分に免震構造を構築することで地震に伴なう水平力を低減し、建物の中心部にはコアウォール、建物の外縁部にはチューブ状の高剛性のラーメン架構をそれぞれ形成することで、建物のねじれ変形を抑制する建物構造が開示されている。

特許第４０９２６２４号公報

ところが、ブレースや耐震壁等を外部に沿って形成する作業は、工期の短縮化の妨げになるとともに、工事費の低減化の妨げになっていた。
また、特許文献１の建物構造は、建物の外縁部にチューブ状のラーメン架構を形成する必要があるので、工期の短縮化および工事費の低減化に限界があった。

本発明は、簡易かつ安価に構築することが可能な、十分な剛性と大空間を備えた免震建物を提案することを課題とする。

このような課題を解決するために本発明の免震建物は、建物本体と基礎との間に免震層が設けられた免震建物であって、前記建物本体の構造体が、耐震壁により囲まれた耐震部と、前記建物本体の外縁部に立設された複数本の柱と、前記耐震壁と前記柱との間に横架された梁とにより構成されていて、前記耐震部が前記建物本体の二つの外側面が交わる角部に面して形成されており、前記複数本の柱は前記二つの外側面に対向する他の外側面に沿って並設されていて、前記二つの外側面に沿って前記耐震部から延設された袖壁が形成されていることを特徴としている。

かかる免震建物によれば、耐震部から離れた位置の構造体を柱により形成することで、耐震部から離れた位置の重量を軽くして、建物本体の重心を耐震部に近づけているため、地震時等生じる建物のねじれ変形を抑えることができる。その結果、ブレース、耐震壁、高剛性のラーメン架構等を建物本体の外周部に形成する必要がなく、経済的かつ施工性に優れている。
また、耐震部により十分な剛性を確保しつつ、柱の無い広い空間を形成することが可能となり、居住空間の自由度が増す。

前記免震建物において、前記梁の端部が、前記耐震壁または前記柱にピン接合されていれば、建物のねじれ変形を抑制することができる。

また、前記免震建物は、前記耐震部が、前記建物本体の二つの外側面が交わる角部に面して形成されており、前記複数本の柱は、前記二つの外側面に対向する他の外側面に沿って並設されているため、居住空間の利用計画の自由度がより大きくなる。

さらに、前記建物本体の二つの外側面に沿って、前記耐震部から延設された袖壁が形成されているため、耐震部と袖壁により、より高い剛性を確保することができる。

本発明によれば、十分な剛性を確保しつつ室内に柱型のない大空間を備えた免震建物を簡易かつ安価に構築することができる。

本発明の実施の形態に係る免震建物の概要を示す立面図である。 図１に示す免震建物の平断面図である。 同免震建物の一部を示す斜視図である。 梁を示す断面図である。 （ａ）は図４のＸ１−Ｘ１断面図、（ｂ）は図４のＸ２−Ｘ２断面図、（ｃ）は図４のＸ３−Ｘ３断面図である。 （ａ）は図４のＸ４−Ｘ４断面図、（ｂ）は（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図である。

本実施形態では、図１に示すように、多層階構造の建物本体２と、建物本体２の下方に設けられた基礎３と、建物本体２と基礎３との間に設けられた免震層４と、を備える免震建物１について説明する。
なお、免震建物１の規模や形状等は限定されるものではない。

建物本体２は、図１および図２に示すように、構造体として、耐震部１０と、複数本の柱２０，２０，…と、梁３０，３０，…と、袖壁４０，４０とを備えている。

建物本体２は、平面視矩形状を呈している。なお、建物本体２の形状は限定されるものではない。また、建物本体１０の階層数も限定されるものではない。

建物本体２の下端には、図１に示すように、耐震部１０および柱２０の下端部をつなぐ下端スラブ５０が形成されている。下端スラブ５０は、免震層４に面していて、免震層４の免震装置４１に上載されている。
本実施形態では、下端スラブ５０を地表面よりも掘り下げた位置に形成している。

耐震部１０は、図２に示すように、耐震壁１１，１２により囲まれた部分である。本実施形態では、建物本体２の二つの外側面が交わる角部に面して耐震部１０が形成されている。

耐震部１０は、建物本体２の外側面に面して形成された耐震壁１１，１１と、建物本体２の内部に形成された耐震壁１２，１２とにより囲まれており、平面視が矩形状を呈している。なお、耐震部１０の形状は限定されない。

耐震壁１１，１２は、鉄筋コンクリートにより構成されており、建物本体２に必要な剛性を確保している。耐震壁１１，１２の壁厚等は、建物本体２の規模や必要が剛性に応じて適宜設計すればよい。

建物本体２の外側面に面して形成されている耐震壁１１は、建物本体２の二つの外側面を形成するように、建物本体２の角部から隣の角部まで延設されている。つまり、耐震壁１１は、耐震部１０の一部を形成するとともに、耐震部１０から張り出す袖壁４０を形成している。

袖壁４０は、図２に示すように、耐震部１０から延設されていて、耐震部１０が面する建物本体２の二つの側面に沿って形成されている。つまり袖壁４０は、耐震部１０を構成する耐震壁１１，１１を延設させることにより形成されたものである。

なお、袖壁４０には、梁３０がピン接合されている。袖壁４０への梁３０の接合方法は、後記する耐震部１０（耐震壁１２）への梁３０の接合方法と同様のため、詳細な説明は省略する。

建物本体２の内部に配置された耐震壁１２は、図２に示すように、両端が他の耐震壁１１，１２に一体に接合されている。また、耐震壁１２には、梁３０がピン接合されている。

耐震壁１２には、図４に示すように、梁３０の取付板３５の位置に対応して、拡幅部１３が形成されている。
拡幅部１３では、取付板３５の埋設部分の形状に応じて、耐震壁１２の壁厚が大きく形成されている。なお、拡幅部１３は、必要に応じて形成すればよく、省略してもよい。

柱２０，２０，…は、図２に示すように、建物本体２の外縁部に立設されている。
本実施形態では、柱２０，２０，…は、耐震部１０および袖壁４０が面する二つの外側面に対向する他の外側面に沿って並設されている。

なお、柱２０には、図３に示すように、梁３０が接続されるタイプ（以下、「支持柱２１」という）と、２本の支持柱２１の間に配設されるタイプ（以下、「間柱２２」という）とがある。なお、本実施形態では、間柱２２に、支持柱２１と同じプレキャスト部材を採用するが、間柱２２の構成はこれに限定されるものではない。

支持柱２１は、図４に示すように、プレキャスト製の柱部材２３，２３，…を上下に連続して配置することにより形成する。支持柱２１は、建物本体２の全ての階を通して配設されている。

支持柱２１は、図５（ａ）に示すように、断面矩形状であって、断面視で対向する長辺にそれぞれ凹部２４，２４が形成されている。凹部２４には、図示しない外壁等が取り付けられる。

支持柱２１には、支持柱２１の軸方向に沿って配筋された主筋２３ａ，２３ａ，…と、凹部２４を挟んで両側にそれぞれ配設された口字状の帯筋２３ｂ，２３ｂと、帯筋２３ｂの角部において軸方向に沿って配筋された補助筋２３ｃ，２３ｃ，…と、一方の帯筋２３ｂの内側領域から他方の帯筋２３ｂの内側領域に至るように水平方向に沿って配筋されたせん断補強筋２３ｄ，２３ｄと、を備えている。なお、支持柱２１の構成はこれに限定されるものではない。

支持柱２１には、図４および図５（ｂ）に示すように、予めアンカー２５が埋め込まれている。アンカー２５は、梁３０の先端を固定する部材であって、梁３０の取り付け位置に応じて配設されている。アンカー２５は、一方の帯筋２３ｂの内側領域を貫通し、他方の帯筋２３ｂの内側領域まで達している。

アンカー２５の支持柱２１に埋設された先端部には、フック状の定着部が形成されている。一方、アンカー２５の後端部は、ナットの螺着が可能となるように、ネジ加工が施されているとともに、支持柱２１の側面から突出している。

支持柱２１には、図４に示すように、梁３０の取付位置に対応して梁受け部２６が形成されている。本実施形態では、アンカー２５の下に梁受け部２６が形成されている。
梁受け部２６は、図４および図５（ｄ）に示すように、梁３０の端部の上載が可能となるように、支持柱２１の側面に形成された突出部分である。

梁受け部２６には、図４に示すように、コ字状の鉄筋（以下、「コ字筋２６ａ」という）が配筋されている。コ字筋２６ａの脚部は、支持柱２１の本体部分に挿入されている。コ字筋２６ａの両端にはフック状の定着部が形成されている。本実施形態では、図５（ｃ）に示すように、４本のコ字筋２６ａ，２６ａ，…が配筋されており、それぞれ一方の帯筋２３ｂの内側領域を貫通し、他方の帯筋２３ｂの内側領域まで達している。
また、梁受け部２６には、コ字筋２６ａ，２６ａ，…を覆うように配力筋２６ｂが配筋されている。
なお、梁受け部２６の構成はこれに限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

支持柱２１には、貫通孔が形成されている。この貫通孔には、スラブ５２の端部に配筋された取付筋５３が挿通される。

柱部材２３の頭部には、図４に示すように、機械継手２７が埋め込まれていて、上下の柱部材２３，２３の主筋２３ａ同士は機械継手２７を介して連結されている。
つまり、機械継手２７は、主筋２３ａが内挿されているとともに、上面が開口した状態で柱部材２３の上面に面して配設されている。そして、上載される柱部材２３の主筋２３ａの下端は、上面の開口から機械継手２７の内部に挿入される。

柱部材２３同士は、機械継手２７を介して主筋２３ａを連続させるとともに、突合せ面にグラウト等の充填材６０を充填することにより一体に連結されている。

間柱２２の構成は、アンカー２５および梁受け部２６を除いて、支持柱２１と同様なため、詳細な説明は省略する。

図３に示すように、隣り合う支持柱２１と間柱２２との間には、各プレキャスト部材の頭部において、頭繋ぎ部材５１が介設されている。

頭繋ぎ部材５１は、比較的小断面の鋼材を、柱２０，２０間に簡易に設置することにより構成されている。頭繋ぎ部材５１は、柱２０の施工時（柱部材２３の設置時）における柱２０同士の間隔を保持するとともに、スラブ５２打設時の型枠（コンクリート止め）として機能する。
つまり、頭繋ぎ部材５１は、隣り合う柱２０同士の間で力を伝達する梁ではなく、設計上、構造材として算入しない。

耐震部１０が形成された角部の対角の角部には、他の柱２１，２２よりも大断面の角柱２５が形成されている。なお、角柱２８の構成はこれに限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
角柱２８は、支持柱２１と同様に、柱部材を鉛直方向に連結することにより構成されている。

梁３０は、耐震壁１１，１２（袖壁４０，耐震部１０）と柱２０との間に横架されている。
本実施形態では、梁３０として、鉄骨梁を採用している。

梁３０には、図２に示すように、４種類の梁（第一梁３１、第二梁３２、第三梁３３、第四梁３４）がある。第一梁３１は一方の端部が柱２０に接合されて他方の端部が耐震壁１２に接合されており、第二梁３２は一方の端部が柱２０に接合されて他方の端部が他の梁に接合されている。第三梁３３は一方の端部が梁３０に接合されて他方の端部が袖壁４０に接合されており、第四梁３４は梁３０同士を接合している。
本実施形態では、第一梁３１、第二梁３２、第三梁３３および第四梁３４を組み合わせることにより、柱２０と耐震壁１１，１２とを接合している。

第一梁３１の一方の端部は、柱２０の梁受け部２６に上載された状態で、柱２０に接合されている。第一梁３１は、梁受け部２６に上載された上半部を柱２０に接合し、下半部は梁受け部２６の突端と隙間をあけて対向させる。
なお、第一梁３１の上半部の端面（柱２０への突合せ面）と柱２０の側面との間には、グラウト等の充填材６０を充填する。

梁３０の柱２０への接合は、梁３０の端面を柱２０の側面に突合せた状態で、柱２０の側面に突設されたアンカー２５に螺着することにより行われている。
このように梁３０は、アンカー２５のみを介して柱２０に接合されているので、設計上、両者の接合状態はピン接合と評価できる。

第一梁３１は、耐震壁１２の壁面の法線方向に延在しており、第一梁３１の他方の端部は、図４に示すように、梁３０の端部に固定された取付板３５を介して耐震壁１２に接合されている。つまり、耐震壁１２への梁３０の接合は、取付板３５の一部を耐震壁１２に埋設させることにより行う。

取付板３５は、梁３０のウェブに固定された板材であって、鉛直面に沿って配置されており、耐震壁１２への埋設部分には複数のスタッド３６，３６，…が突設されている。取付板３５は、耐震壁１２に埋設されることで、スタッド３６，３６，…を介して一体に固定される。

取付板３５は、梁３０のウェブの上部分（高さ方向中央よりも上の部分）にボルト３７，３７，…により締着する。
このようにすることで、梁３０の他方の端部は、耐震壁１２に設計上ピン接合された状態となる。

第二梁３２の一方の端部は、柱２０の梁受け部２６に上載された状態で、柱２０に接合されている。第二梁３２は、梁受け部２６に上載された上半部を柱２０に接合し、下半部は梁受け部２６の突端と隙間をあけて対向させる。なお、第二梁３２の柱２０への接合方法は、第一梁３１と同様なため詳細な説明は省略する。

第二梁３２の他方の端部は、他の梁３０（本実施形態では他の第二梁３２または第四梁３４）に一体に固定されている。第二梁３２の他の梁３０への固定方法は限定されるものではなく、例えば溶接接合や、ボルト接合等により行う。

第三梁３３の一方の端部は、他の梁３０（本実施形態では第一梁３１）に一体に固定されている。
また、第三梁３３の他方の端部は、耐震壁１１（袖壁４０）に取付版３５を介してピン接合されている。なお、取付板３５の耐震壁１１への接合構造は、耐震壁１２への接合構造と同様なため、詳細な説明は省略する。

第四梁３４の両端は、他の梁３０に一体に固定されている。
このように、本実施形態の梁３０，３０，…は、互いに力の伝達が可能に格子状に組み合わされているとともに、柱２０または耐震壁１１，１２（袖壁４０，耐震部１０）にはピン接合されている。なお、梁３０は、前記の構成に限定されるものではなく、例えば、全ての梁が柱２０と耐震壁１１，１２（袖壁４０，耐震部１０）との間に直接横架されていてもよい。

基礎３は、図１に示すように、建物本体２の下の地盤Ｇ内に形成されており、下端スラブ５０との間に隙間を有して形成されている。
基礎３は、基礎スラブ３ａと基礎杭３ｂとを備えている。なお、基礎３の構成は限定されるものではない。

基礎スラブ３ａは、下端スラブ５０の下方に形成された版状部材であって、直下に形成された基礎杭３ｂの頭部が固定されている。
本実施形態では、地表面を掘り下げた位置に基礎スラブ３ａを形成している。

本実施形態では、建物本体２の平面形状に応じて、基礎スラブ３ａを平面視矩形状に形成している。なお、基礎スラブ３ａの形状は矩形状に限定されるものではなく、適宜形成すればよい。また、基礎スラブ３ａの厚み（高さ）は、免震建物１の規模に応じて適宜設定すればよい。

基礎杭３ｂは、図１に示すように、耐震部１０および柱２０の位置に対応して形成されている。つまり基礎杭３ｂは、耐震部１０の耐震壁１１，１２の端部または角部と、柱２０の中心軸の延長線上に形成されている。
なお、建物本体２と基礎杭３ｂとの位置関係は、これに限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、基礎杭３ｂは、先端が支持層に到達させた支持杭であってもよいし、周面摩擦力により支持する摩擦杭であってもよく、基礎杭３ｂの支持形式は限定されるものではない。

免震層４は、建物本体２と基礎３との間に形成された隙間に配設された免震装置４１を備えて構成されている。

免震装置４１は、基礎杭３ｂの軸線上において、建物本体２と基礎３との間に介設されている。
免震装置４１の構成は限定されるものではないが、本実施形態では積層ゴム支承を採用する。

以上、本実施形態の免震建物１によれば、免震層により地震力を低減するとともに、耐震部１０と袖壁４０により十分な剛性を確保することで、室内に柱型のない大空間を形成することが可能となった。そのため、居住空間の利便性が向上し、間取りの自由度も高まる。

免震建物１の耐震部１０および袖壁４０の反対側の面については、支持柱２１と間柱２２とを配置することで、柱２０同士の間隔を小さくして、免震建物１の周囲の柱２０同士に横架されるＲＣ梁を省略したため、免震建物１のねじれ中心から離れた位置の重量の軽量化が可能となった。

また、柱２０を高強度なプレキャスト製の柱部材を採用することで、柱２０の軽量化（小断面化）を実現し、免震建物１のねじれ中心から離れた位置のさらなる重量の軽量化が可能となった。
さらに、梁３０として、鉄骨梁を採用しているため、コンクリート梁と比較して軽量である。

このように、免震建物１は、地震時等に建物に生じるねじれの中心から離れた位置の重量を軽量にしているため、免震建物１の重心が耐震部１０に近づき、ねじれ変形の発生が抑制される。

免震建物１の耐震部１０および袖壁４０の反対側の面については、支持柱２１と間柱２２により構成して、柱２０同士を連結する梁や耐震壁またはブレース等を省略しているため、経済的である。

梁３０の端部が、耐震壁１１，１２（袖壁４０，耐震部１０）または柱２０にピン接合されているため、柱２０にねじれ変形が伝達されないため、免震建物１のねじれ変形が抑制される。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

間柱は、必要に応じて配置すればよく、省略してもよい。また、間柱は、必ずしも支持柱と交互に配置する必要はない。

１ 免震建物
２ 建物本体
３ 基礎
４ 免震層
１０ 耐震部
１１，１２ 耐震壁
２０ 柱
３０ 梁
４０ 袖壁

Claims (1)

1. 建物本体と基礎との間に免震層が設けられた免震建物であって、
   前記建物本体の構造体が、耐震壁により囲まれた耐震部と、前記建物本体の外縁部に立設された複数本の柱と、前記耐震壁と前記柱との間に横架された梁と、により構成されていて、
   前記耐震部が、前記建物本体の二つの外側面が交わる角部に面して形成されており、
   前記複数本の柱は、前記二つの外側面に対向する他の外側面に沿って並設されていて、
   前記二つの外側面に沿って、前記耐震部から延設された袖壁が形成されていることを特徴とする免震建物。

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