JP5938454B2 - 建設物における免震構造 - Google Patents
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
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Description
このような建設物における免震構造は、アイソレータとダンパーを使用したものが一般的である。即ち、基礎と構築物の間にアイソレータを設け、アイソレータによって構築物を支えた構造とされる。アイソレータには積層ゴムや滑り支承構造が採用されていて振動を伝えない(免震)構造となっており、ダンパーによって揺れが吸収されるようになっている。このような構造の一例が、特許文献1に開示されている。また、特許文献2には、施工コストを安価にするため、アイソレータと発泡樹脂ブロックを組み合わせた構造とする技術が開示されている。
この出願の発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、小規模の建設物に適した安価に施工できる免震構造を提供することを目的としている。
地盤と基礎の間には、水平又は地表面の方向に並べられた複数の樹脂ブロックで形成された樹脂ブロック層が設けられており、各樹脂ブロックは、基礎の下側に免震用空間を形成しつつ基礎及び構築物を支える樹脂(発泡樹脂を除く)製の骨格部材であり、
各樹脂ブロックは、前記水平又は地表面の方向ではお互いに連結されていないものであり、
樹脂ブロック層は、透水シートで覆われた部分を有していて、大雨により地中水位が上昇した際に地中の水が浸入し得る構造であり、
樹脂ブロック層は、5cm以上20cm以下の厚さであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項2記載の発明は、前記請求項1の構成において、前記各樹脂ブロックの材料は、高密度ポリエチレンとポリプロピレンの混合材料であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項3記載の発明は、前記請求項2の構成において、前記混合材料は、全体に対するポリプロピレンの混合比が重量比で30%以上50%以下の材料であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項4記載の発明は、前記請求項1、2又は3の構成において、前記樹脂ブロック層と前記基礎との間にはボードである緩衝層が設けられており、前記樹脂ブロック層は前記基礎に対して連結されていないという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項5記載の発明は、前記請求項1乃至4いずれかの構成において、前記樹脂ブロック層は、前記基礎の施工領域以上の領域を占めているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項6記載の発明は、前記請求項1乃至3いずれかの構成において、前記地盤内には柱状改良杭が施工されており、前記樹脂ブロック層が柱状改良杭と基礎との間に設けられており、
前記樹脂ブロック層と前記基礎との間にはボードである緩衝層が設けられており、前記樹脂ブロック層は前記基礎に対して連結されていないという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項7記載の発明は、前記請求項6の構成において、前記柱状改良杭と前記樹脂ブロック層との間にはボードである緩衝層が設けられており、前記柱状改良杭は前記樹脂ブロック層に対して連結されていないという構成を有する。
さらに、上記効果に加え、樹脂ブロック層の厚さが5cm以上であるので、免震効果が確実に得られ、また樹脂ブロック層が20cm以下であるので、無益に大きくなく、コスト対効果の観点で望ましい。
また、請求項2又は3記載の発明によれば、上記効果に加え、樹脂ブロックが高密度ポリエチレンとポリプロピレンの混合材料で形成されているので、十分な強度と適度な弾性を有するものとなり、より免震効果が高く得られる。また、再生材料を入手することも容易であるので、環境面やコスト面でも好ましいものとなる。
また、請求項4記載の発明によれば、上記効果に加え、樹脂ブロック層が基礎に対して連結されていないので、滑り効果が期待でき、特に横揺れに対して大きな免震効果が発揮される。
また、請求項5記載の発明によれば、上記効果に加え、樹脂ブロック層が基礎の施工領域以上の領域を占めているので、この点で免震効果がより高く得られる。
また、請求項6又は7記載の発明によれば、上記効果に加え、柱状改良により地盤改良を行った際、柱状改良杭と地盤との間に樹脂ブロック層が介在されるので、振動が伝わり易い柱状改良杭の欠点が解消される。
図1は、第一の実施形態の免震構造が実現された建設物の概略図である。図1に示す建設物は、敷地1の地盤10の上に施工された基礎2と、基礎2の上に施工された構築物3とから成っている。
実施形態の免震構造の大きな特徴点は、振動が地盤10から構築物3に伝わらないようにするため、基礎2の下側に比較的大きな空間(空洞)Sを形成することである。以下、この空間Sを免震用空間という。
樹脂ブロック5は、樹脂(発泡スチロールを除く)製の骨格部材である。骨格部材とは、柱として機能する部分(以下、柱状部)や梁として機能する部分(以下、梁状部)を含み、基礎2や構築物3を支えるのに必要な強度を有する部材という程度の意味である。柱状部や梁状部は、棒状の部位の場合の他、板状の部位の場合もあり得る。
脚部52は、正方形のベース部51の各対角線上に合計4つ設けられている。脚部52の位置は、各角の縁から少し内側の位置であり、各角の縁からの距離はすべて同じである。
各脚部52の高さは皆同じである。各脚部52の上端面には、嵌め込み用の突起(以下、嵌め込み突起)53が形成されている。嵌め込み突起53は、上側に位置させる別の部材との組み合わせのための部位である。
また、各脚部52の上端面には、嵌め込み用の孔(以下、嵌め込み孔)54が形成されている。嵌め込み孔54も、各上端面に二つずつ設けられている。嵌め込み孔54は、平面視で見た場合、斜め右上から斜め左下の方向の対角線上に設けられている。即ち、各脚部52の上端面において、各嵌め込み孔54は各嵌め込み突起53と線対称に配置されている。
まず、形状については、面状の部位が連なる形状よりも上記のように多くの開口50を有する部材の方が好ましい。例えば、開口の無い(又は少ない)箱状の部材を並べて樹脂ブロック層4とすることもあり得る。しかしながら、このような構造であると、層全体の剛性が高くなり強度は増すが、振動が伝わり易くなる。実施形態では、この点を考慮し、図2に示すように多くの開口50を有する樹脂ブロック5を採用している。図2に示す樹脂ブロック5は、雨水貯留槽の形成用に使用されたり、軟弱地盤の改良用(地盤置換用)に使用されたりするものであるが、発明者の検討によると、適度の強度と柔軟性(弾性)を有し、免震用空間Sの形成用に非常に適していることが判明した。
尚、高密度ポリエチレンは、樹脂の中でも比較的強度が高く、建築資材の材料としても用いられることがある。反面、柔軟性(弾性)に欠けるため、高密度ポリエチレンのみで樹脂ブロックを形成してしまうと、振動が伝わり易くなってしまう。この点を考慮し、ポリプロピレンを混合し、柔軟性を高めている。
また、図1に示すように、最も外側に位置する樹脂ブロック5の外側面には、壁材プレート41が設けられている。壁材プレート41の詳細構造の図示は省略するが、壁材は、同様に樹脂製の板状部材であり、通水用の開口を多数有している。凹凸が嵌り合う構造により、壁材プレート41は樹脂ブロック5及びカバー材6に連結されている。尚、壁材プレート41は、より強度を高めるため、各樹脂ブロック5の各側部に設けられる場合もある。
この実施形態では、樹脂ブロック層4と基礎2との間には、緩衝層7が設けられている。緩衝層7としては、例えばリプラボード(再生プラスチックボード)やEPS(発泡スチロール)ボードが使用される。
まず、図3(1)に示すように、敷地1の地盤10を掘り下げ、底面を平らにする。そして、掘り下げて形成した凹部の底面及び側面を覆うようにして透水シート81を被せる。その後、底面に砕石82を敷き詰める。尚、凹部の斜面は、図では地表面に対して垂直となっているが、崩れ防止等のため、必要に応じて斜めに掘り下げる。
次に、図3(2)に示すように、砕石82の上に別の透水シート41を敷き、その上に樹脂ブロック5を並べていく。そして、並べた各樹脂ブロック5の上側にカバー材6を取り付けて樹脂ブロック層4を形成し、樹脂ブロック層4全体を透水シート41で覆う。透水シート41の端は、必要に応じて粘着テープ等で貼り合わせる。
そして、図3(4)に示すように、緩衝層7の上に基礎2を施工し、基礎2の上に構築物3を施工する。基礎2や構築物3の施工法は、特に制限されるものではなく、適宜の工法を用いることができる。尚、緩衝層7の上に捨てコンクリートをしてから基礎2を施工する場合もある(基礎2の施工の一部ともいえる)。また、基礎2を施工した後、樹脂ブロック層4の上側に空間では、基礎2の周囲を含めて埋め戻しがされ、適宜の高さの地表面とされる。このため、基礎2の一部や樹脂ブロック層4は、地中に埋設された状態となる。
この例の樹脂ブロック5は、ほぼ方形の平板状のものとなっている。樹脂ブロック5は、概略的には皿状に凹んだ凹部内に格子状に補強用のリブ55を形成した構造となっている。また、図2に示す樹脂ブロック5と同様、通水用の開口50を多数有している。
図5〜図7は、実施形態の免震構造の効果を確認するために行った実験について示した正面断面概略図である。この実験では、免震構造のプロトタイプとして図5〜図7に示すような構造を製作し、実際に振動台の上に載せて振動させ、振動実験を行った。図5が従来構造のプロトタイプを示し、図6及び図7が実施形態の構造のプロトタイプを示す。
構造プロトタイプとしては、厚さ200mmの発砲樹脂プレートを3枚重ねて600mmの高さの発砲樹脂プレート層94とし、その上に400mm程度の厚さで砕石層95を設けた。発泡樹脂プレート層94+砕石層95が、実際の地盤10をシミュレートした層である。
尚、実際の施工では基礎2の一部は地中に埋設された状態となるため、PC層96の下面は砕石層95の上面より少し下側になるように、砕石層95の上面に凹部を形成し、その中にPC層96が入り込んだ状態とした。
図8は、図5〜図7に示された各構造プロトタイプについての振動実験の結果を示した図である。図8中の(1)は、図5に示す従来構造のプロトタイプにおける振動の伝播状況、(2)は図6に示す実施形態の構造プロトタイプにおける振動の伝播状況、(3)は図7に示す実施形態の構造プロトタイプにおける振動の伝播状況を示している。
図8中の(1)では、芳賀波の大きな振動波形が計測されているが、(2)や(3)では振動波形は非常に小さくなっている。即ち、実施形態の構造によれば、大きな免震効果が得られることがこの実験により確認された。
上記のような実施形態の構造における免震効果は、主として樹脂ブロック層4によりもたらされる。樹脂ブロック層4は、地盤10からの振動を遮断するものであるため、より好ましくは、基礎2の施工領域と同じ領域か、又は図9(1)に示すようにそれを超える領域を占めるよう施工されることが望ましい。図9(2)に示すように、基礎2の施工領域よりも小さい領域に樹脂ブロック層4が施工された場合でも効果はあるが、基礎2と地盤10とが直接接している周辺部から振動が伝わり易くなるため、効果が落ちる。
尚、図9の各例において、緩衝層7は基礎2の領域と一致した領域をカバーするよう設けられたが、各樹脂ブロック層4の領域に一致した領域をカバーするよう設けられる場合もある。
図10は、第二の実施形態の免震構造の概略図である。この実施形態では、建設物が軟弱地盤10に施工されることを前提としており、且ついわゆる柱状改良を地盤改良として行うことを前提としている。
柱状改良は、軟弱地盤の改良技術としてしばしば採用されるものであり、地盤10を垂直に細長く掘り下げて柱状の空間し、そこに杭(以下、柱状改良杭という)100を形成する技術である。柱状改良には、地盤10の土にセメント系の固化材を混ぜて固めたものを柱状改良杭100とする場合(以下、セメント系工法という)と、砕石により柱状改良杭100を形成する場合(以下、砕石系工法という)とがある。図10では、砕石系工法の場合が描かれている。砕石系工法には、砕石にセメント系の固化剤を混ぜて固める工法の他、砕石だけで柱状改良杭100を形成する工法とがある。セメント系工法、砕石系工法のいずれにおいても、柱状改良杭100の長さは、通常、安定層11に達する長さとされ、これにより不同沈下等を防止する効果が得られる。
また、上記各実施形態において、樹脂ブロック層4は水平方向に延びるものであったが、建設物が斜面に建設される場合、斜面に沿って斜めに延びる場合もあり得る。斜めに延びる場合、各樹脂ブロック5が階段状に並べられる場合もあり得る。いずれの場合も、地表面が延びる方向に沿って並べられると言い得る。尚、地表面に沿って複数の樹脂ブロック4が並べられる場合、前述したのと同様の理由から、その並びの方向(地表面の方向)では各樹脂ブロック4は相互に連結されない。
10 地盤
2 基礎
3 建物
4 樹脂ブロック層
41 透水シート
5 樹脂ブロック
50 開口
51 ベース部
52 脚部
53 嵌め込み突起
54 嵌め込み孔
6 カバー材
7 緩衝層
81 透水シート
82 砕石
100 柱状改良杭
S 免震用空間
Claims (7)
- 敷地の地盤の上に施工された基礎と、基礎の上に施工された構築物とから成る建設物において振動が地盤から構築物に伝わらないようにする免震構造であって、
地盤と基礎の間には、水平又は地表面の方向に並べられた複数の樹脂ブロックで形成された樹脂ブロック層が設けられており、各樹脂ブロックは、基礎の下側に免震用空間を形成しつつ基礎及び構築物を支える樹脂(発泡樹脂を除く)製の骨格部材であり、
各樹脂ブロックは、前記水平又は地表面の方向ではお互いに連結されていないものであり、
樹脂ブロック層は、透水シートで覆われた部分を有していて、大雨により地中水位が上昇した際に地中の水が浸入し得る構造であり、
樹脂ブロック層は、5cm以上20cm以下の厚さであることを特徴とする建設物における免震構造。 - 前記各樹脂ブロックの材料は、高密度ポリエチレンとポリプロピレンの混合材料であることを特徴とする請求項1記載の建設物における免震構造。
- 前記混合材料は、全体に対するポリプロピレンの混合比が重量比で30%以上50%以下の材料であることを特徴とする請求項2記載の建設物における免震構造。
- 前記樹脂ブロック層と前記基礎との間にはボードである緩衝層が設けられており、前記樹脂ブロック層は前記基礎に対して連結されていないことを特徴とする前記請求項1、2又は3記載の建設物における免震構造。
- 前記樹脂ブロック層は、前記基礎の施工領域以上の領域を占めていることを特徴とする前記請求項1乃至4いずれかに記載の建設物における免震構造。
- 前記地盤内には柱状改良杭が施工されており、前記樹脂ブロック層が柱状改良杭と基礎との間に設けられており、
前記樹脂ブロック層と前記基礎との間にはボードである緩衝層が設けられており、前記樹脂ブロック層は前記基礎に対して連結されていないことを特徴とする前記請求項1乃至3いずれかに記載の建設物における免震構造。 - 前記柱状改良杭と前記樹脂ブロック層との間にはボードである緩衝層が設けられており、前記柱状改良杭は前記樹脂ブロック層に対して連結されていないことを特徴とする請求項6記載の建設物における免震構造。
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