JP6224973B2 - 中間層免震構造物 - Google Patents

Description

本発明は、中間層免震構造物に関する。

複数層からなる構造物の中間階に免震装置を設けた中間層免震構造物が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２４１３９８号公報

ところで、免震装置は、その上に構築される構造体から面圧を受ける。この面圧が不足すると、例えば、積層ゴム支承では水平剛性が高くなるため、地震時に積層ゴム支承の水平変形量が減少して免震性能が低下する可能性がある。特に、中間層にある免震装置は、その上に構築される上部構造体のみを支持するため、構造体全体を支持する基礎の免震装置と比較して、面圧を確保することが難しい。

本発明は、上記の事実を考慮し、免震装置に作用する面圧を増加させることができる中間層免震構造物を得ることを目的とする。

第１態様に係る中間層免震構造物は、複数の下階柱と、前記複数の下階柱に免震装置を介して支持され、上階を形成する上階躯体と、前記上階躯体に吊り下げられ、前記上階の下に下階室を形成する吊下げ部と、を備えている。

第１態様に係る中間層免震構造物によれば、複数の下階柱には、上階を形成する上階躯体が免震装置を介して支持されている。この上階躯体には、上階の下に下階室を形成する吊下げ部が吊り下げられている。つまり、吊下げ部は、上階躯体を介して免震装置に支持されている。そのため、上階躯体だけでなく吊下げ部の重量も免震装置に鉛直荷重として作用する。したがって、吊下げ部を備えない構成と比較して、免震装置に作用する面圧を増加させることができる。

第２態様に係る中間層免震構造物は、第１態様に係る中間層免震構造物において、前記吊下げ部には、前記下階室と前記上階との移動経路が設けられている。

第２態様に係る中間層免震構造物によれば、吊下げ部は、上階躯体を介して免震装置及び下階柱に支持されている。そのため、地震時には、下階柱に対して上階躯体及び吊下げ部が水平方向に変位する。

ここで、従来の中間層免震構造物では、地震時に下階に対し、免震装置に支持された上階が水平方向に変位するため、下階と上階との移動経路にずれが生じる。したがって、地震時に、下階と上階との間の移動が困難となる。

これに対して本発明では、地震時に下階柱に対し、上階躯体と一体に水平方向に変位する吊下げ部に、下階室と上階との移動経路が設けられている。そのため、下階室と上階との移動経路にずれが生じない。したがって、地震時における下階室と上階との間の移動が容易となる。なお、ここでいう「移動経路」とは、例えば、階段やエレベータ等を意味する。

第３態様に係る中間層免震構造物は、第１態様または第２態様に係る中間層免震構造物において、前記上階躯体が、前記免震装置上で互いに交差し、平面架構を形成する複数の大梁と、対向する前記大梁にそれぞれ架設され、前記平面架構の内側で互いに交差する複数の連結梁と、前記連結梁の交差部に立てられた上階柱と、を有し、前記吊下げ部の外周柱が、前記連結梁の前記交差部から下方へ延出している。

第３態様に係る中間層免震構造物によれば、複数の大梁は、免震装置上で互いに交差し、平面架構を形成している。また、対向する大梁には、複数の連結梁がそれぞれ架設されている。複数の連結梁は、大梁によって形成された平面架構の内側で互いに交差している。これらの連結梁の交差部に、上階柱が立てられている。つまり、上階柱は、下階柱からずれた位置に立てられており、上階と下階とでは柱割が異なっている。このように連結梁の交差部に上階柱を立てることにより、上階柱と下階柱との柱割を用途に応じて変更することができる。

また、連結梁の交差部からは、吊下げ部の外周柱が下方へ延出している。このように吊下げ部の外周柱の位置を上階柱の位置に合わせることにより、吊下げ部の支持性能を向上させることができる。

第４態様に係る中間層免震構造物は、第３態様に係る中間層免震構造物において、前記大梁の交差部から外側へ跳ね出す跳出し梁を備えている。

第４態様に係る中間層免震構造物によれば、大梁の交差部から跳出し梁を外側へ跳ね出したことにより、上階及び下階のスペースを広げつつ、免震装置の面圧をさらに増加させることができる。

以上説明したように、本発明に係る中間層免震構造物によれば、免震装置に作用する面圧を増加させることができる。

本発明の一実施形態に係る中間層免震構造物を示す図３の１−１線断面図である。 本発明の一実施形態に係る中間層免震構造物を示す図３の２−２線断面図である。 本発明の一実施形態に係る中間層免震構造物の２階を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る中間層免震構造物の変形例を示す図３に対応する平面図である。 本発明の一実施形態に係る中間層免震構造物の変形例を示す図３に対応する簡略平面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る中間層免震構造物について説明する。

図１及び図２には、一例として、本実施形態に係る中間層免震構造物（以下、単に「構造物」という）１０が示されている。この構造物１０は二階建てとされており、二階Ｆ２が免震装置１８によって免震化されている。この構造物１０では、例えば、一階Ｆ１が駐車スペース１６（図２参照）等に用いられるピロティーとされ、二階Ｆ２にはサーバ室等の機能室（重要機能室）４８が設けられている。さらに、一階Ｆ１には、エントランスホール５２が設けされている。このエントランスホール５２は、二階Ｆ２から吊り下げられた吊下げ部５０によって形成されている。以下、各部の構成について詳説する。

下階としての一階Ｆ１には、４本の下階柱１２が水平二方向に間隔を空けて立てられている。各下階柱１２は、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）で断面略矩形に形成されており、地盤１４上に立てられている。この地盤１４の上面１４Ａは、駐車スペース１６（図２参照）の床を形成している。また、地盤１４の上面１４Ａには、吊下げ部５０の下端部が配置される凹状の免震ピット１４Ｂが形成されている。

各下階柱１２の柱頭部には、積層ゴム支承等の免震装置１８が設置されている。免震装置１８の下部フランジは、図示しないアンカー等によって下階柱１２の柱頭部に固定されている。なお、本実施形態では、既製品の免震装置１８が採用されている。この免震装置１８の上には、二階Ｆ２を形成する上階躯体２０が構築されている。つまり、上階躯体２０は、免震装置１８を介して複数の下階柱１２に支持されている。これにより、地震時に、下階柱１２に対して上階躯体２０が水平方向に変位可能になっている。

図１及び図３に示されるように、上階躯体２０は、免震装置１８に支持される複数の大梁２２及び跳出し大梁２８と、二階Ｆ２の架構を構成する複数の内柱３４、外周柱３６、下梁３２、３８、上梁４２，４４とを有して構成されている。また、上階躯体２０の外周部には、下階柱１２よりも外側へ張り出す張出し部４０が設けられている。

複数の大梁２２は、鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）で断面略矩形に形成されている。これらの大梁２２は、図３に示されるように、免震装置１８上で互いに交差（本実施形態では直交）し、平面架構２４を形成している。より具体的には、隣接する大梁２２は、免震装置１８上で仕口部２６を介して互いに接合されている。仕口部２６は、免震装置１８上に構築されており、図示しないアンカー等によって免震装置１８の上部フランジに固定されている。

また、対向する２組の大梁２２の両端部（端部付近）には、連結梁としての下梁３２がそれぞれ架設されている。各下梁３２は、Ｈ形鋼で形成されている。これらの下梁３２は、複数の大梁２２によって形成された平面架構２４の内側で互いに交差（本実施形態では直交）し、平面視にて井の字状に接合されている。

下梁３２の交差部（仕口部）には、上階柱としての内柱３４が立てられている。つまり、二階Ｆ２の内柱３４は、平面視にて下階柱１２からずれた位置に立てられており、一階Ｆ１と二階Ｆ２とでは柱割が異なっている。本実施形態では、一例として、一階Ｆ１が４本の下階柱１２により１×１スパンとされており、二階Ｆ２が合計１６本の内柱３４及び外周柱（外柱）３６により３×３スパンとされている。なお、内柱３４は、角形鋼管で形成されている。

二階Ｆ２の張出し部４０は、構造物１０の外周部に全周に亘って設けられている。この張出し部４０は、跳出し大梁２８、下梁３８、下外周梁３０等を有して構成されている。跳出し梁としての跳出し大梁２８は、大梁２２の仕口部２６から外側（構造物１０の外周側）へ跳ね出している。各跳出し大梁２８は、大梁２２と同様に、ＳＲＣ造で断面略矩形に形成されており、仕口部２６に片持ちで支持されている。この跳出し大梁２８の先端部は、構造物１０の外周に沿って配置された下外周梁３０によって連結されている。

下梁３８は、大梁２２と下外周梁３０とに架設されている。下梁３８は、Ｈ形鋼で形成されており、下梁３２と連続するように大梁２２の両端部に接合されている。この下梁３８と下外周梁３０との交差部（仕口部）に、二階Ｆ２の外周柱３６が立てられている。外周柱３６は、角形鋼管で形成されている。また、外周柱３６は、内柱３４よりも部材断面積が小さくなっている。

なお、図１及び図２に示されるように、隣接する内柱３４には、上梁４２が架設されており、内柱３４と外周柱３６とには上梁４４が架設されている。これらの上梁４２，４４及び上外周梁４６は、Ｈ形鋼で形成されている。

ここで、上階躯体２０における外周側（図３の斜線領域）には、地震時に下階柱１２に対して上階躯体２０と一体に水平方向に変位する吊下げ部５０が吊り下げられている。図１に示されるように、吊下げ部５０は、側面視にて隣接する下階柱１２の間に配置されており、一階Ｆ１にエントランスホール５２を形成している。

吊下げ部５０は、複数の外周柱５４及び床梁５６を箱状に接合して形成されており、地震時に下階柱１２と接触しないように、当該下階柱１２と間隔を空けて配置されている。４本の外周柱５４は、平面視にて内柱３４または外周柱３６と略同じ位置に配置されており、下梁３２の交差部（仕口部）または下梁３８と下外周梁３０との交差部（仕口部）から下方へそれぞれ延出している。すなわち、吊下げ部５０の外周柱５４は、下梁３２の交差部または下梁３８と下外周梁３０との交差部に支持されている。これにより、吊下げ部５０の支持性能が向上されている。

吊下げ部５０の下端部は、地盤１４に形成された免震ピット１４Ｂ内に配置されており、地震時に地盤１４と干渉しないようになっている。また、吊下げ部５０と地盤１４の上面との間には、図示しないエキスパンジョイント等が掛け渡されており、吊下げ部５０に形成された図示しない出入口からエントランスホール５２内に人が出入り可能になっている。

エントランスホール５２内には、二階Ｆ２に通じる階段５８及び図示しないエレベータが設けられている。なお、階段５８及びエレベータは、移動経路の一例である。

次に、本実施形態の作用について説明する。

一階Ｆ１の下階柱１２には、免震装置１８を介して上階躯体２０が支持されている。この上階躯体２０には、一階Ｆ１にエントランスホール５２を形成する吊下げ部５０が吊り下げられている。つまり、吊下げ部５０は、上階躯体２０を介して免震装置１８に支持されている。そのため、上階躯体２０だけでなく吊下げ部５０の重量も免震装置１８に鉛直荷重（軸力）として作用する。これにより、吊下げ部５０を備えない構成と比較して、免震装置１８に作用する面圧を増加させることができる。したがって、免震装置１８に所定の変形性能を発揮させることができる。

また、一般に、既製品の免震装置は、大規模構造物用に設計されているため、その必要面圧が大きく、小規模構造物では採用が難しい。これに対して本実施形態では、前述した吊下げ部５０によって免震装置１８の必要面圧を確保することができるため、既製品の免震装置１８を採用することができる。したがって、コストを削減することができる。

さらに、本実施形態では、免震装置１８上に設置される大梁２２をＳＲＣ造として剛性及び強度を高めると共に、その重量を大きくしている。これにより、免震装置１８に作用する面圧を増加させつつ、大梁２２のロングスパン化を実現している。そのため、一階Ｆ１に、例えば、駐車スペース１６のような大空間を設けることができる。

上記に加え、本実施形態では、大梁２２の交差部から外側へ跳ね出す跳出し大梁２８等によって二階Ｆ２に張出し部４０を設けている。これにより、一階Ｆ１及び二階Ｆ２のスペースを広げつつ、免震装置１８の面圧をさらに増加させることができる。

その一方で、大梁２２及び跳出し大梁２８以外の二階Ｆ２の構造材（下梁３２や内柱３４等）はＳ造とされており、上階躯体２０の重量が必要最小限に抑えられている。これにより、二階Ｆ２に発生する地震力が低減されるため、耐震性能を向上させることができる。特に、本実施形態のように二階Ｆ２にサーバ室等の機能室４８がある場合は、サーバ室に設置するサーバ等の設置台数を増やすことができる。

また、本実施形態では、一階Ｆ１と二階Ｆ２の柱割が異なっている。具体的には、図３に示されるように、対向する２組の大梁２２の両端部に下梁３２がそれぞれ架設されており、これらの下梁３２の交差部に内柱３４が立てられている。このように下梁３２の交差部に内柱３４を立てることにより、上階躯体２０の荷重を免震装置１８へ効率的に伝達しつつ、一階Ｆ１と二階Ｆ２の柱割を変えることができる。したがって、用途やプランに応じて、一階Ｆ１及び二階Ｆ２の間取りを設定することができる。

また、内柱３４が立てられた下梁３２の交差部からは、吊下げ部５０の外周柱３６が下方へ延出している。このように吊下げ部５０の外周柱３６の位置を内柱３４の位置に合わせることにより、吊下げ部５０の支持性能を向上させることができる。

さらに、吊下げ部５０は、下梁３２及び大梁２２を介して免震装置１８に支持されている。これにより、地震時に、吊下げ部５０が下階柱１２に対して上階躯体２０と一体に水平方向に変位する。つまり、本実施形態では、一階Ｆ１の吊下げ部５０（エントランスホール５２）においても免震効果を得ることができる。さらに、地震時に、二階Ｆ２とエントランスホール５２との移動経路（階段５８等）にずれが生じないため、階段５８を利用してエントランスホール５２から外へ容易に避難することができる。階段５８を避難経路として利用することができる。

ここで、構造物１０を中間層免震構造ではなく、基礎免震構造にすることも考えられる。しかしながら、基礎免震構造では、免震ピットが大きくなるため、地下水位が高い建設地では施工コストがかかる。これに対して本実施形態では、吊下げ部５０用の免震ピット１４Ｂを設ければ良いため、免震ピット１４Ｂが小さくなる。したがって、施工コストを削減することができる。

さらに、免震装置１８は、下階柱１２の柱頭部に設置されるため、洪水等の水害の影響を受け難い。これと同様に、二階Ｆ２の機能室４８も水害の影響を受け難い。このように本実施形態では、水害対策上のメリットも得ることができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

吊下げ部５０の配置や大きさは、上記したものに限らない。例えば、図４に示されるように、下階柱１２と干渉しないように、平面視にて略十字形状の吊下げ部６０（図４の斜線領域）を設けても良いし、上階躯体２０の中央部にのみ吊下げ部を設けても良い。

また、上記実施形態では、吊下げ部５０の外周柱３６を下梁３２の交差部から下方へ延出させた例を示したが、これに限らない。吊下げ部５０の外周柱３６は、例えば、大梁２２から下方へ延出させても良い。

また、例えば、図５（Ａ）〜図５（Ｂ）に示されるように、内柱３４の位置（柱割）も適宜変更可能である。この場合、下梁３２，３８は、内柱３４の位置に応じて適宜設ければ良い。さらに、一階Ｆ１と二階Ｆ２の柱割を同じにしても良い。つまり、免震装置１８上に内柱３４を立てても良い。さらにまた、構造物１０の一階Ｆ１、二階Ｆ２、及び下階室の用途は、上記したものに限らず、適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、上階躯体２０の外周部に全周に亘って張出し部４０を設けた例を示したが、これに限らない。張出し部４０は、上階躯体２０の外周部に部分的に設けても良い。また、張出し部４０は、適宜省略可能である。また、下階柱１２や、上階躯体２０を構成する構造材（大梁２２、下梁３２等）には、例えば、ＲＣ造、ＳＲＣ造、及びＳ造等の種々の部材構造を採用することができる。また、Ｓ造としては、例えば、Ｈ形鋼、Ｃ形鋼、Ｔ形鋼等の形鋼や鋼管等を用いることができる。

また、上記実施形態では、免震装置１８として積層ゴム支承を用いた例を示したが、これに限らない。免震装置としては、例えば、滑り支承や、転がり支承等を用いても良い。

さらに、上記実施形態では、二階建ての構造物１０を例に説明したが、上記実施形態は、三階以上の構造物にも適用可能である。また、免震装置１８の設置階（設置層）も適宜変更可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、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。

１０ 中間層免震構造物
１２ 下階柱
１８ 免震装置
２０ 上階躯体
２２ 大梁
２４ 平面架構
２６ 仕口部（大梁の交差部）
２８ 跳出し大梁（跳出し梁）
３２ 下梁（連結梁）
３４ 内柱（上階柱）
５０ 吊下げ部
５２ エントランスホール（下階室）
５４ 外周柱
５８ 階段（移動経路）
６０ 吊下げ部
Ｆ１ 一階（上階）
Ｆ２ 二階（下階）

Claims (4)

1. 二階建て又は三階建ての中間層免震構造物において、
   複数の下階柱と、
   前記複数の下階柱に免震装置を介して支持され、上階を形成する上階躯体と、
   前記上階躯体に吊り下げられ、前記上階の下に下階室を形成する吊下げ部と、
   を備えた中間層免震構造物。
2. 前記吊下げ部には、前記下階室と前記上階との移動経路が設けられている、
   請求項１に記載の中間層免震構造物。
3. 複数の下階柱と、
   前記複数の下階柱に免震装置を介して支持され、上階を形成する上階躯体と、
   前記上階躯体に吊り下げられ、前記上階の下に下階室を形成する吊下げ部と、
   を備え、
   前記上階躯体が、
   前記免震装置上で互いに交差し、平面架構を形成する複数の大梁と、
   対向する前記大梁にそれぞれ架設され、前記平面架構の内側で互いに交差する複数の連結梁と、
   前記連結梁の交差部に立てられた上階柱と、
   を有し、
   前記吊下げ部の外周柱が、前記連結梁の前記交差部から下方へ延出している、
   中間層免震構造物。
4. 前記大梁の交差部から外側へ跳ね出す跳出し梁を備えた、
   請求項３に記載の中間層免震構造物。

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