JP6870910B2 - 免震装置及び免震工法 - Google Patents

Description

本発明は、建物などの構造物を地震による地盤振動から隔絶する免震装置及び免震工法に関する。

従来、ビルなどの構造物を地震による地盤振動から隔絶する免震装置として、積層ゴムなどの免震層を建物の基礎の間に複数箇所に渡って設けた装置が、よく知られている。
積層ゴムは鋼板で挟んだゴムを複数層に渡って積み重ねることで構成され、地震による地盤の水平振動に対してはこのゴム層が内部でずれを起こし、応答加速度レベルを低減することで、上部構造物の振動を防止ないし抑制する。
しかしながら、この免震装置の場合、地震時にはゴムが大変形を起こして免震層間にずれを生じるため、地震の後に免震層は原型に完全には復帰しないといった問題があった。
一方、特許文献１には、上部構造物の下部に固定される凸型の上支承部と、基礎杭の頭部に固定される凹型の下支承部との間にゴム弾性体を備えて上部構造物を支え、上支承部の凸部外周面と、下支承部の凹部内周面との間に側受けゴムを配置して水平力を吸収するようにした杭頭構造が開示されている。
これによれば、側受けゴムが地震時に作用する水平力を吸収するので、上述したゴムの大変形を抑止できるものである。

特開２００３−２１３７００号公報

しかしながら、積層ゴムが高価であるうえ、凸型の上支承部、凹型の下支承部の加工、製作に費用が嵩む。また杭頭への設置に養生などの手間を要すという問題がある。
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであって、構造が簡素で設置が容易、かつ安価な免震装置及びそれを用いた免震工法を実現することを課題とする。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、基礎に形成された凹部に構造物の支柱を挿入してなる構造物の支持構造において前記凹部に設けられる免震装置であって、
前記支柱の底面に配置される底板と、
前記凹部と前記支柱及び前記底板との間に配置される弾性体と、を備え、
前記支柱の側面に前記弾性体を定着するための複数個の定着部材が、互いに間隔を空けて前記支柱の側面に固設され、
前記定着部材は、前記支柱の側面から前記支柱の径方向外方に延出した板状の形状であり、
前記弾性体と前記定着部材とが、互いに固定され、
前記弾性体は、前記支柱の側面と前記凹部の内側面との間に配置される部分を有し、
地震時には前記支柱の底面と前記底板の上面とを滑動させつつ前記弾性体で水平振動を吸収する免震装置である。

請求項２に記載の発明は、前記弾性体は、前記底板の下面と前記凹部の底面との間に配置される部分を有する請求項１に記載の免震装置である。

請求項３に記載の発明は、前記弾性体は、前記定着部材に対する支柱半径方向外方の範囲から構成部分を排除した構造を有する請求項１又は請求項２に記載の免震装置である。
請求項４記載の発明は、前記定着部材は、前記支柱の側面に内接する環状の形状であり、前記支柱の軸方向に互いに間隔を空けて前記支柱の側面に固設されている請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の免震装置である。
請求項５記載の発明は、前記定着部材は、前記支柱の軸方向に延在する板状の形状であり、前記支柱の周方向に互いに間隔を空けて前記支柱の側面に固設されている請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の免震装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のうち何れかに記載の免震装置を、所定の間隔で複数配置された基礎と構造物との間に配置する免震工法である。

本発明によれば、支柱の底面に底板を配置し、基礎に形成された凹部と支柱及び底板との間に弾性体を配置するだけで、地震時には支柱の底面と底板の上面とを滑動させつつ弾性体で水平振動を吸収する免震装置が構成されるため、構造が簡素で設置が容易、かつ安価な免震装置及びそれを用いた免震工法を実現することができる。

本発明の第１実施形態に係る免震装置の施工状態を示す軸方向断面図である。 本発明の第１実施形態に係る免震装置の施工手順の一例を示す軸方向断面図である。 本発明の第１実施形態に係る免震装置の弾性体を軸方向部と側方部とに分離して構成した場合の軸方向断面図である。 本発明の第２実施形態に係る免震装置の施工状態を示す軸方向断面図である。 本発明の第３実施形態に係る免震装置の施工状態を示す軸方向断面図である。 本発明の第４実施形態に係る免震装置の軸方向断面図(a)及び水平断面図 (b)である。 本発明の第４実施形態に係る免震装置の弾性体の他の構造例を示す軸方向断面図である。 本発明の第５実施形態に係る免震装置の軸方向断面図(a)及び水平断面図(b)である。 本発明の第５実施形態に係る免震装置の弾性体の他の構造例を示す水平断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る免震装置及び免震工法の実施形態について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態につき図１〜図３を参照して説明する。
図１，図２に示すように地盤１に埋設された鋼管杭２を上部構造物３の基礎とする構造物の支持構造に、本実施形態の免震装置が適用される。詳しくは、鋼管杭２の杭頭付近に上部構造物３を支持する仕切り板４を固設することで凹部５を形成し、凹部５に上部構造物３の支柱６を挿入してなる構造物の支持構造において、凹部５に本実施形態の免震装置が設けられる。
本実施形態の免震装置は、支柱６の底面に配置される底板７と、凹部５と支柱６及び底板７との間に配置される弾性体８とを備える簡素な構造である。弾性体８は、底板７の下面と凹部５の底面との間に配置される部分を含む軸方向部８ａと、支柱６の側面と凹部５の内側面との間に配置される部分を含む側方部８ｂとを有する。軸方向部８ａと側方部８ｂとは、一体に成形されたものでもよいし、図３に示すように分離したものであってもよい。側方部８ｂは、底板７の側部と凹部５の内側面との間に配置される部分を含む。

支柱６は、断面が円形や角形の鋼管のほか、Ｈ形鋼などの形鋼が適用される。
底板７は、例えばステンレス板などの低摩擦材が好ましく、上面を平滑な面としておく。地震振動に伴って水平方向に移動する支柱６が底板７上をすべることで水平力を吸収する。したがって、軸方向部８ａの損耗を抑止することができる。また、側方部８ｂのうち支柱６の周囲の弾性体は、上記水平力を吸収するとともに、すべりによって生じた変位を元の位置に戻すように機能する。

また支柱６の底面に、底板７との間に平滑化プレートを固設するようにしてもよい。

弾性体８は、支柱６の下端部及び底板７を受容し、外面は凹部５のサイズに併せて円筒状等に予め成形しておく。
凹部５は、支柱６に対して十分に広い内空水平断面を有している。凹部５の水平断面形状は、凹部５の開設が容易なことから円形が好ましいが、これに限定されるものではなく、矩形や多角形でもよい。
本実施形態では、鋼管杭２を基礎とし、仕切り板４を固設した。鋼管杭２の杭頭端部は、外周に環状板等を固設して補強しておくとよい。

なお、仕切り板４に代えて、図示する仕切り板４の高さまで鋼管杭２内にコンクリートなどを充填して仕切り板４の上面に代わる支持面を形成してもよい。また、鋼管杭２内に土砂などを締固めながら充填して仕切り板４の上面に代わる支持面を形成してもよい。
本実施形態では、図２に示すように支柱６に底板７及び弾性体８を一体的に取り付け、凹部５に挿入することで施工可能である。しかし、これに限定されるものではなく、凹部５に予め成形された弾性体と底板を投入し、次いで支柱を挿入するようにしてもよい。

免震工法としては、以上の免震装置を、地盤１上に所定の間隔で複数配置された基礎（凹部５）と上部構造物３との間に配置し、免震装置を介して上部構造物３を支持する。これにより、上部構造物３を免震、すなわち、上部構造物３への地盤１の振動の伝達を抑制する。

〔第２実施形態〕
図４に第２実施形態を示す。
本実施形態では図４に示すように、基礎は杭頭が露出した場所打ち杭９であり、その杭頭に弾性体８と同等、または少し小さめに孔を穿って凹部５を形成する。必要に応じて、孔壁を覆うように鋼板（例えば鋼管）などを設置して凹部５を補強しておくとよい。その他は、第１実施形態と同様に実施するものであり、対応するものに同符号を付して説明を省略する。

〔第３実施形態〕
図５に第３実施形態を示す。
本実施形態では図５のように、基礎は杭頭が埋設された場所打ち杭１０であり、その杭頭に筒状体（例えば鋼管）１１を固設することで、凹部５を形成する。その他は、第１実施形態と同様に実施するものであり、対応するものに同符号を付して説明を省略する。

〔第４実施形態〕
図６，図７に第４実施形態を示す。第４実施形態は、支柱６の側面に、弾性体８を定着するための複数個の定着部材１２，１２・・・を適用した実施形態であり、基礎構造の図示を省略する。上記第１〜第３実施形態やその他の凹部が形成された基礎構造に適用できる。
図６，図７に示すように、支柱６の側面への弾性体８の定着を容易にするために、支柱６の側面に複数の定着部材１２，１２・・・を固設した。詳しくは、支柱６の側面に内接する環状の定着部材１２，１２・・・が、支柱６の軸方向に互いに間隔を空けて固設された構造である。弾性体８と定着部材１２とが、螺子や接着剤などによって互いに固定される。以上により、支柱６が水平方向に変位するとき、弾性体８は圧縮を受けるので、弾性体８の潰れなどによる塑性変形を抑制できる。

図６に示す構造では、定着部材１２に対する支柱半径方向外方の範囲にも弾性体８の構成部分が配置されている。この構造の場合、定着部材１２は、支柱６とともに水平方向に変位すると、弾性体８を水平方向に潰してしまい、その潰れの繰り返しに伴い弾性体８の塑性変形が進行し、弾性復元性の劣化、従って支柱６を元の位置に復帰させる機能が低下するおそれがある。
これを防止するため図７に示すように、定着部材１２に対する支柱半径方向外方の範囲から弾性体８の構成部分を排除した構造とすることが有効である。具体的には、各定着部材１２の上面より上の部分と下面より下の部分とに弾性体８を分割した構造である。

〔第５実施形態〕
図８，図９に第５実施形態を示す。第５実施形態は、支柱６の側面に、弾性体８を定着するための複数個の定着部材１３，１３・・・を適用した実施形態であり、基礎構造の図示を省略する。上記第１〜第３実施形態やその他の凹部が形成された基礎構造に適用できる。
図８，図９に示すように、支柱６の側面への弾性体８の定着を容易にするために、支柱６の側面に複数の定着部材１３，１３・・・を固設した。詳しくは、支柱６の側面に、支柱６の軸方向に延在する板状の定着部材１３，１３・・・が、支柱６の周方向に互いに間隔を空けて固設された構造である。弾性体８と定着部材１３とが、螺子や接着剤などによって互いに固定される。以上により、支柱６が水平方向に変位するとき、弾性体８は圧縮を受けるので、弾性体８の潰れなどによる塑性変形を抑制できる。

図８に示す構造では、定着部材１３に対する支柱半径方向外方の範囲にも弾性体８の構成部分が配置されている。この構造の場合、定着部材１３は、支柱６とともに水平方向に変位すると、弾性体８を水平方向に潰してしまい、その潰れの繰り返しに伴い弾性体８の塑性変形が進行し、弾性復元性の劣化、従って支柱６を元の位置に復帰させる機能が低下するおそれがある。
これを防止するため図９に示すように、定着部材１３に対する支柱半径方向外方の範囲から弾性体８の構成部分を排除した構造とすることが有効である。具体的には、支柱６の周方向に沿って、隣り合う２枚の定着部材１３，１３の間の部分に弾性体８を分割した構造である。
以上では、定着部材１３として板状のものを適用したが、棒状のものを適用してもよい。いずれにしても、支柱６の軸方向に沿った長さを一定にして、支柱６の軸方向に沿った同じ範囲に固設することが好ましい。

１ 地盤
３ 上部構造物
５ 凹部
６ 支柱
７ 底板
８ 弾性体
８ａ 軸方向部
８ｂ 側方部
１２ 定着部材
１３ 定着部材

Claims (6)

1. 基礎に形成された凹部に構造物の支柱を挿入してなる構造物の支持構造において前記凹部に設けられる免震装置であって、
   前記支柱の底面に配置される底板と、
   前記凹部と前記支柱及び前記底板との間に配置される弾性体と、を備え、
   前記支柱の側面に前記弾性体を定着するための複数個の定着部材が、互いに間隔を空けて前記支柱の側面に固設され、
   前記定着部材は、前記支柱の側面から前記支柱の径方向外方に延出した板状の形状であり、
   前記弾性体と前記定着部材とが、互いに固定され、
   前記弾性体は、前記支柱の側面と前記凹部の内側面との間に配置される部分を有し、
   地震時には前記支柱の底面と前記底板の上面とを滑動させつつ前記弾性体で水平振動を吸収する免震装置。
2. 前記弾性体は、前記底板の下面と前記凹部の底面との間に配置される部分を有する請求項１に記載の免震装置。
3. 前記弾性体は、前記定着部材に対する支柱半径方向外方の範囲から構成部分を排除した構造を有する請求項１又は請求項２に記載の免震装置。
4. 前記定着部材は、前記支柱の側面に内接する環状の形状であり、前記支柱の軸方向に互いに間隔を空けて前記支柱の側面に固設されている請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の免震装置。
5. 前記定着部材は、前記支柱の軸方向に延在する板状の形状であり、前記支柱の周方向に互いに間隔を空けて前記支柱の側面に固設されている請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の免震装置。
6. 請求項１から請求項５のうち何れかに記載の免震装置を、所定の間隔で複数配置された基礎と構造物との間に配置する免震工法。

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