JP6509017B2 - 免震構造および既存建物の免震改修方法 - Google Patents

Description

本発明は、設計時の想定を超える巨大地震に対しても建物の安全性の確保することができる免震構造および既存建物の免震改修方法に関するものである。

従来から、建物の上下部構造の柱間に積層ゴム支承等を介装して免震層を形成し、地震時における上記建物の上部構造の揺れを低減させる免震構造が知られている。

このような免震構造においては、地震時に上部構造が水平方向に変位するために、当該免震建物を設計する際に、上部構造と周囲の擁壁等の構造物との間に地震時における両者の衝突を防止するための免震クリアランスが設定されており、一般的にこの免震クリアランスは、想定される地震動レベル（一般的にはレベル２相当）の地震動に基づいて計算されている。

一方、近年、先の東北地方太平洋沖地震の発生を受けて、南海トラフ沿いの海溝型巨大地震の想定震源域が見直され、また内陸直下地震の発生確率の上昇が警告されている。そして、上記構成からなる既存の免震建物においては、想定以上の地震力が作用すると、免震層の変形が急激に大きくなるという特徴があるため、上述した巨大地震のような設計当初の想定を大きく超える地震動が作用すると、建物が擁壁等に衝突したり、あるいは免震装置が損傷するなどの被害を生じる虞がある。

そこで、このような免震層の過大変形に起因する被害を抑制するために、免震層にダンパーを増設して減衰力を高める方法が提案されているが、逆に中小地震や設計当初の地震動レベル（レベル２相当）時における建物の応答加速度が増加して免震性能が低下するという問題点がある。

また、上記巨大地震時に建物が擁壁に衝突することを前提にして、例えば防舷材やショックアブソーバ等を介装して衝撃力を緩和する試みもあるものの、上記防舷材等の厚み分だけ免震クリアランスを狭めてしまうことになり、免震性能の低下を招く可能性がある。これを解決するために、防舷材等の厚さ寸法を小さくすると、衝突時に十分なエネルギー吸収ができなくなる可能性がある。

さらに、下記特許文献１においては、擁壁の張出し部下面と地上構造物の免震層近傍部に斜面を形成して、免震層に想定以上の水平移動が生じたとき地上構造物の免震層近傍部が擁壁の上へ互いに接触しながら乗り上げるように構成することにより、想定以上の地震力が働いた場合、免震層での水平移動量が増すほど摩擦による制動力を増加させて過大な水平移動を阻止し、擁壁との衝突による衝撃および地上構造物の過大変形を抑制するようにした過大変形制御装置が提案されている。

特開２００６−２８３２８８号公報

しかしながら、既存の免震建物を上記特許文献１の構成のように改修しようとすると、既存躯体に大きな断面欠損が発生するために、設計当初の地震力に対しても応答が変わってしまう可能性があり、再度詳細な検討が必要になるという問題点がある・

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、設計当初の免震クリアランスを維持した上で、上部構造に免震クリアランス以上の水平変位が生じた場合にも、上部構造と擁壁との衝突を緩和し、かつエネルギー吸収も行うことができる免震構造および既存建物の免震改修方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、基礎と建物との間に形成された免震層と、水平方向において前記建物の周囲に位置する周囲部材とを備える免震構造であって、前記建物又は前記周囲部材の外周部には、水平方向において前記建物と前記周囲部材とが対向する部分に凹部が形成され、前記凹部において、前記建物に水平変位が生じた場合に前記建物と前記周囲部材との衝突を緩和する減衰材と、鉛直方向に延びる前記凹部の内壁面全体に配置されて前記減衰材に当接する補強部材とが設置されることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、前記減衰材の外表面は、前記周囲部材の表面と同一平面上に位置することを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、前記周囲部材が擁壁又は台座であることを特徴とするものである。

請求項１−３に記載の免震構造によれば、擁壁およびこれと対向する躯体の一方に形成した凹部あるいは設計当初の免震クリアランスよりも離間した位置に設置した台座部に減衰材を配置しているために、設計当初の免震クリアランスを維持した上で、上部構造に免震クリアランス以上の水平変位が生じた場合に、上部構造と擁壁との衝突を緩和し、かつエネルギー吸収も行うことができる。

本発明の第１の実施形態を示す要部の縦断面図である。 図１の平面図である。 本発明の第２の実施形態を示す要部の縦断面図である。 図３の平面図である。 本発明の第３の実施形態を示す要部の縦断面図である。 本発明の第４の実施形態を示す要部の縦断面図である。

（第１の実施形態）
図１および図２は、本発明に係る免震構造の第１の実施形態を示すもので、基礎１と建物２との間に免震装置３が介装されることにより免震層４が形成された免震建物の周囲に、擁壁５が構築されている。

ここで、免震装置３は、その上下フランジ３ａ、３ｂが各々基礎１上および建物２の柱６の下部に一体に構築された台座７、８に取り付けられている。そして、図２に示す平面視において、台座８が建物２の梁９から外方に突出して形成されており、この台座（外周部）８と擁壁５との間に、レベル２以下の地震動に対して建物２が水平変位しても台座８が擁壁５に衝突しない間隔の免震クリアランスＣが形成されている。

そしてさらに、擁壁５の台座８と対向する部分には、当該擁壁５が取り除かれた凹部１０が形成されている。この凹部１０は、鉛直方向および水平方向に台座８よりも高さ寸法および水平方向の寸法が大きく形成されており、その内壁面には土圧を支持するための鋼板等からなる補強板１１がアンカー１２によって擁壁５に固定されている。

そして、この凹部１０内に減衰材１３が貼り付けられている。この減衰材１３は、巨大地震時に建物２が大きく水平変位して台座８が擁壁５に衝突した際にそのエネルギーを吸収可能な材料、例えば減衰ゴム、防舷材、発泡スチロール等によって方形板状に形成されたもので、その外表面が擁壁５の表面と略同一平面上に位置する厚さ寸法に形成されている。

次に、図１および図２に基づいて、基礎１と建物２の間に免震層４が形成されるとともに、周囲に擁壁５が構築された既存の免震建物を、上記構成からなる免震構造に改修するための本発明に係る既存建物の免震改修方法の一実施形態について説明する。

まず、擁壁５の台座８と対向する部分を解体して撤去することにより凹部１０を形成する。次いで、この凹部１０内に土圧を支持するための鋼板等からなる補強板１１を配置し、少なくとも擁壁５と接する３辺をアンカー１２によって固定した後に、その内部に減衰ゴム等からなる方形板状の減衰材１３を挿入して補強板１１の表面に貼着する。

以上の構成からなる免震構造および既存建物の免震改修方法によれば、免震装置３の台座８と対向する擁壁５に凹部１０を形成し、この凹部１０内に減衰材１３をその外表面が擁壁５の表面と略面一になるように配置しているために、設計当初の免震クリアランスＣを維持した上で、建物２に免震クリアランスＣ以上の水平変位が生じた場合に、建物２から外方に突出する台座８と擁壁５との衝突を緩和し、かつエネルギー吸収も行うことができる。

（第２の実施形態）
図３および図４は、本発明に係る免震構造の第２の実施形態を示すもので、図１および図２に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
この免震構造においては、擁壁５に形成した凹部１０内にエアバッグ（減衰材）１４が配置されている。

このエアバッグ１４は、ゴム等の可撓性を有する素材によって形成された袋体１４ａ内に形状保持と衝突時のエネルギー吸収用のスプリング１５が配置されたもので、袋体１４ａの外表面には、衝突時に内部の空気を徐々に排出する空気穴１６が穿設されている。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態を示すもので、この免震構造は、擁壁５と対向する建物２の台座８に凹部１７を形成し、この凹部１７内に第１の実施形態に示したものと同様の減衰材１３を設けたものである。

（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態を示すもので、この免震構造においては、基礎１上に台座部１８が構築され、この台座部１８の上記免震装置３の上側の台座８と対向する位置に凹部１９が形成されるとともに、この凹部１９内に上記減衰材１３が設けられている。

ここで、台座部１８は、設計当初の台座８と擁壁５との間の免震クリアランスＣ以下の水平変位によっては台座８が減衰材１３に衝突せず、かつ上記水平変位を超える水平変位が生じた際に台座８が減衰材１３に衝突する位置に構築されている。より具体的には、巨大地震によって台座８に想定を超える水平変位が生じた際に、当該台座８が擁壁５に衝突する直前に減衰材１３に衝突する位置に設置されている。

これら第２〜第４の実施形態によっても、第１の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができる。特に、第４の実施形態に示した免震構造においては、既存建物を免震改修するに際して、擁壁５や台座８への凹部１０、１７を施工することが困難な場合においても、容易に対応することが可能になる。

１ 基礎
２ 建物
４ 免震層
５ 擁壁
８ 台座（外周部）
１０、１７、１９ 凹部
１３ 減衰材
１４ エアバッグ（減衰材）
１８ 台座部
Ｃ 免震クリアランス

Claims (3)

1. 基礎と建物との間に形成された免震層と、
   水平方向において前記建物の周囲に位置する周囲部材とを備える免震構造であって、
   前記建物又は前記周囲部材の外周部には、水平方向において前記建物と前記周囲部材とが対向する部分に凹部が形成され、
   前記凹部において、
   前記建物に水平変位が生じた場合に前記建物と前記周囲部材との衝突を緩和する減衰材と、
   鉛直方向に延びる前記凹部の内壁面全体に配置されて前記減衰材に当接する補強部材とが設置されることを特徴とする免震構造。
2. 前記減衰材の外表面は、前記周囲部材の表面と同一平面上に位置することを特徴とする請求項１に記載の免震構造。
3. 前記周囲部材は、擁壁又は台座であることを特徴とする請求項１又は２に記載の免震構造。

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