JP7009726B2 - 免震構造 - Google Patents

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本発明は、建物に設けられた部屋を免震化する免震構造に関する。
病院の手術室等の建物に設けられた部屋を免震化する免震構造がある。例えば、特許文献1には、病院の手術室を構成する天井材と床材とを、別々の滑り免震機構により免震支持することにより、この手術室を免震化した免震構造が開示されている。
しかし、このように、部屋を構成する天井部と床部とを別々の免震機構によって免震支持した場合、天井部と床部とが異なって挙動する(揺れる)ので、天井部と床部の間に介在する柱や壁に不具合を生じてしまう。これにより、例えば、部屋の壁に取り付けられた機器や設備等が正常に使用できなくなってしまうことが懸念される。
特開2016-3471号公報
本発明は係る事実を考慮し、建物の部屋全体の免震化を図ることを課題とする。
第1態様の発明は、建物の構造躯体と、前記構造躯体の上部に設けられた免震支承装置と、床部、柱部材、壁部材及び天井部を備え、前記柱部材、前記壁部材及び前記天井部が一体となって前記免震支承装置に支持されるとともに前記構造躯体の中へ吊り下げられて前記床部と一体に揺れる部屋と、を有する免震構造である。
第1態様の発明では、柱部材、壁部材及び天井部が一体となって免震支承装置に支持されるとともに構造躯体の中へ吊り下げられて床部と一体に揺れることにより、地震時に構造躯体に発生する振動の部屋への伝達を抑制することができる。また、床部、柱部材、壁部材及び天井部を備えた部屋を一体となって挙動させる(揺らす)ことができる。これらにより、部屋全体の免震化を図ることができる。例えば、部屋を手術室として利用する場合、地震時においても医療活動を継続して行うことができる。
第2態様の発明は、第1態様の免震構造において、前記免震支承装置は、球面滑り支承である。
第2態様の発明では、球面滑り支承により、減衰機能及び復元機能を発揮させることができる。これにより、減衰機能や復元機能を有する装置を別途設けなくてもよくなる。
第3態様の発明は、第1又は第2態様の免震構造において、前記構造躯体の上部に備えられた複数の水平架構に複数の前記免震支承装置がそれぞれ設けられ、前記複数の水平架構の下方に1つの前記部屋が吊り下げられている。
第3態様の発明では、複数の水平架構の下方に1つの部屋を設けることにより、免震支持する部屋の大きさの自由度を高くすることができる。
本発明は上記構成としたので、建物の部屋全体の免震化を図ることができる。
本発明の実施形態に係る免震構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る部屋を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る球面滑り支承を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る天井部支持部材を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る球面滑り支承を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る部屋の下部を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る部屋の下部のバリエーションを示す正面図である。 図8(a)及び図8(b)は、本発明の実施形態に係る部屋の下部のバリエーションを示す正面図である。
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る免震構造について説明する。
図1の斜視図に示すように、本実施形態の免震構造10は、建物12の構造躯体14と、免震支承装置としての球面滑り支承16と、手術室としての部屋18と、を有して構成されている。なお、説明の都合上、梁部材22の上に配置される床スラブや、構造躯体14の外周に配置される外壁は、省略して図示していない。
構造躯体14は、複数の柱部材20と、複数の梁部材22と、を有して構成されており、構造躯体14の上部には、複数の水平架構(本例では、4つの水平架構24A、24B、24C、24D)が備えられている。そして、この複数の水平架構24A、24B、24C、24Dの下方に1つの部屋18が吊り下げられている。柱部材20び梁部材22は、鉄筋コンクリートによって形成されている。水平架構24A、24B、24C、24Dは、四角形状に配置された4つの梁部材22によって構成されている。
図2の斜視図に示すように、部屋18は、床部26、柱部材28、壁部材30、及び天井部32を備えている。床部26は、H形鋼からなる梁部材34を格子状に配置して構成されている。柱部材28は、角形鋼管により構成されている。壁部材30は、ボード材からなり、柱部材28を下地材にして柱部材28に貼着することによって構成されている。天井部32は、H形鋼からなる梁部材36を格子状に配置して構成されている。壁部材30は、説明の都合上、一部分のみが示されているが、柱部材28に取り付けられて部屋18の外周面と内部に複数の壁部材30が設けられている。なお、梁部材34は、角形鋼管等の他の部材を用いてもよいし、柱部材28は、L形鋼等の他の部材を用いてもよい。また、床部26が、格子状に配置された梁部材34により構成されている例が示されているが、他の構成のものであってもよい。例えば、格子状に配置された梁部材34と、この梁部材34上に設けられた床材とを有して床部26を構成してもよい。
図3の斜視図に示すように、球面滑り支承16は、水平架構24A、24B、24C、24Dのそれぞれに複数設けられている。図3では、球面滑り支承16が、水平架構24A、24B、24C、24D内の四隅に配置されている。すなわち、水平架構24A、24B、24C、24Dに、4つの球面滑り支承16がそれぞれ設けられている。
球面滑り支承16は、平面視にて直交する梁部材22の一方から他方へ架け渡されたH形鋼からなる支承支持部材38上に設置されている。すなわち、球面滑り支承16は、構造躯体14の上部に設けられている。
図1、及び図4の平面図に示すように、複数の水平架構24A、24B、24C、24Dには、天井部支持部材40がそれぞれ設けられている。天井部支持部材40は、水平架構24A、24B、24C、24D内に配置され、球面滑り支承16に免震支持されている。天井部支持部材40は、H形鋼からなる梁部材42を格子状に配置して構成されている。なお、天井部支持部材40の直上に床スラブを有しない場合には、天井部支持部材40が、水平架構24A、24B、24C、24Dの上端面よりも上方に配置されても好適に実施できる。
図5の正面図に示すように、球面滑り支承16は、上面に滑り板44が取り付けられた下部プレート46と、上下面に滑り材48、50が取り付けられたスライド部材52と、下面に滑り板54が取り付けられた上部プレート56と、を有して構成されている。滑り板44の上面、及び滑り板54の下面は、凹球面状に形成され、滑り材50の下面、及び滑り材48の上面は、凸球面状に形成されている。滑り板44の上面、滑り板54の下面、滑り材50の下面、及び滑り材48の上面は、同じ曲率の球面状に形成されている。
球面滑り支承16では、下部プレート46の滑り板44の上面に、滑り材50を介してスライド部材52を載置するとともに、このスライド部材52の滑り材48の上面に、滑り板54を介して上部プレート56を載置することにより、地震時に部屋18が揺れて水平架構24A、24B、24C、24D(下部プレート46)に対して天井部支持部材40(上部プレート56)が横方向へ往復動したときに、スライド部材52が下部プレート46(滑り板44)と上部プレート56(滑り板54)との間で振り子のように往復動し、地震エネルギーを吸収することができる。また、地震がおさまった後には、上部プレート56が下部プレート46に対する元の位置に戻って、天井部支持部材40を水平架構24A、24B、24C、24D(下部プレート46)に対する元の位置に復元することができる。
すなわち、球面滑り支承16は、水平架構24A、24B、24C、24D上に天井部支持部材40を免震支持するとともに、水平架構24A、24B、24C、24Dに対する天井部支持部材40の揺れの減衰と、天井部支持部材40を水平架構24A、24B、24C、24Dに対する元の位置に戻す復元との機能を発揮する支承部材となっている。
図1及び図2に示すように、天井部支持部材40にH形鋼からなる吊り材58の上端部が接合されるとともに、この吊り材58の下端部に天井部32が接合されて、天井部支持部材40に天井部32が吊り支持されている。また、天井部32に、柱部材28の上端部が接合され、柱部材28に壁部材30が取り付けられている。さらに、柱部材28の下端部に床部26が接合されて、床部26が柱部材28に支持されている。また、図6の正面図に示すように、床部26は、柱部材28のみによって支持されている。すなわち、天井部支持部材40に部屋18が吊り支持されている。
天井部支持部材40、天井部32、柱部材28、壁部材30、及び床部26は、天井部支持部材40、天井部32、柱部材28、壁部材30、及び床部26が一体となって揺れる程度に一体化されて、部屋18を構成している。すなわち、天井部支持部材40、天井部32、柱部材28、壁部材30、及び床部26が一体となって球面滑り支承16に免震支持されて、部屋18が構造躯体14の中へ吊り下げられている。
このような構成により、免震構造10では、柱部材28、壁部材30、及び天井部32が、一体となって球面滑り支承16に支持されるとともに、構造躯体14の中へ吊り下げられて床部26と一体に揺れる(横方向へ移動する)。
次に、本発明の実施形態に係る免震構造の作用と効果について説明する。
本実施形態の免震構造10では、図1及び図2に示すように、床部26、柱部材28、壁部材30、及び天井部32を備えた部屋18が、球面滑り支承16に免震支持されて吊り下げられているので、地震時に構造躯体14に発生する振動の部屋18への伝達を抑制することができる。また、部屋18(床部26、柱部材28、壁部材30、及び天井部32)を一体となって挙動させる(揺らす)ことができる。これらにより、部屋18全体の免震化を図ることができ、地震時及び地震後において部屋18の機能継続性を確保できる。例えば、部屋18を手術室として利用する場合、地震時及び地震後において、部屋18内(床部26、柱部材28、壁部材30、又は天井部32)に設置した医療機器等を正常に機能させて医療活動を継続して行うことができる。
また、本実施形態の免震構造10では、図5に示すように、球面滑り支承16によって、部屋18の揺れ(水平架構24A、24B、24C、24Dに対する天井部支持部材40の揺れ)を低減する減衰機能、及び部屋18の揺れが収まった後に部屋18を元の位置に戻す(水平架構24A、24B、24C、24Dに対する元の位置に天井部支持部材40を戻す)復元機能を発揮させることができる。すなわち、1つの装置で、免震支持、復元、減衰の機能を発揮させることができる。これにより、減衰機能や復元機能を有する装置を、支承装置に別途設けなくてもよくなる。
さらに、本実施形態の免震構造10では、図1に示すように、複数の水平架構(本例では、水平架構24A、24B、24C、24D)の下方に1つの部屋18を設けることにより、免震支持する部屋18の大きさの自由度を高くすることができる。
また、本実施形態の免震構造10では、図5に示すように、部屋18の揺れの固有周期は、部屋18の重量や積載荷重等に拘らず、滑り板44、54の曲率(球面半径)により設定することができる。例えば、部屋18内に設備を増設して積載荷重が大きくなった場合においても、部屋18の固有周期は変わらないので、球面滑り支承16の仕様を変更する必要がない。
さらに、本実施形態の免震構造10では、図6に示すように、部屋18の床部26の下方に設けられた免震装置によって床部26を支持していないので、低い位置に床部26を配置することができる。これにより、部屋18の部屋空間を広くすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、本実施形態の免震構造10では、図5に示すように、免震支承装置を球面滑り支承16とした例を示したが、免震支承装置は、構造躯体14の上部に設けられて天井部支持部材40を免震支持できるものであればよい。例えば、免震支承装置を、高減衰積層ゴム支承、鉛プラグ入り積層ゴム支承、滑り支承、転がり支承としてもよい。免震支承装置を、免震支持機能と減衰機能を有するものとした場合には、バネ等の復元機能を有する装置を別途設けるようにする。また、免震支承装置を、免震支持機能のみを有するものとした場合には、バネ等の復元機能を有する装置と、ダンパー等の減衰機能を有する装置とを別途設けるようにする。
また、本実施形態の免震構造10では、図1に示すように、4つの水平架構24A、24B、24C、24Dの下方に1つの部屋18が吊り下げられている例を示したが、下方に1つの部屋18を吊り下げる水平架構の数は幾つでもよい。例えば、1つの水平架構の下方に1つの部屋18を吊り下げるようにしてもよいし、2つの水平架構の下方に1つの部屋18を吊り下げるようにしてもよいし、3つの水平架構の下方に1つの部屋18を吊り下げるようにしてもよいし、5つ以上の水平架構の下方に1つの部屋18を吊り下げるようにしてもよい。
さらに、本実施形態の免震構造10では、図6に示すように、柱部材28のみによって床部26を支持した例を示したが、図7の正面図に示すように、免震装置60によって補助的に床部26を支持するようにしてもよい。図7には、梁部材22上に設けられた床スラブ62上に設置された滑り免震支承からなる免震装置60によって、補助的に床部26が支持されている。このようにすれば、柱部材28の断面積を小さくする等の部材の軽量化を図ることができる。免震装置60は、部屋18の揺れに対して抵抗の少ない滑り支承や転がり支承等にするのが好ましい。
また、本実施形態の免震構造10は、新築の部屋に適用してもよいし、改修される部屋に適用してもよい。
さらに、本実施形態の免震構造10では、図1に示すように、部屋18を手術室とした例を示したが、本実施形態の免震構造10は、免震化が必要なさまざまな用途の部屋に適用することが可能であり、手術室、クリーンルーム、美術品や宝飾品等の展示室などの高い免震化を必要とする部屋への適用が特に有効となる。
また、本実施形態の免震構造10では、柱部材28の下端部に床部26を接合して、天井部支持部材40、天井部32、柱部材28、壁部材30、及び床部26を一体とした例を示したが、図8(a)の正面図に示すように、柱部材28の下端部を連結機構64によって床部26に連結するようにしてもよい。
連結機構64は、床部26の梁部材34上に立設された固定部材66に取り付けられた滑り板材68と、柱部材28の下端部側面に取り付けられた滑り板材70とを有して構成されている。滑り板材68と滑り板材70とは、接触して又は隙間を有するようにして対向配置されており、図8(b)の正面図に示すように、梁部材34に対する柱部材28の横方向への移動に対しては、梁部材34と柱部材28とを一体に挙動させて揺らし(矢印72)、梁部材34に対する柱部材28の上方向への移動(矢印74)を許容する。床部26は、梁部材22上に設けられた床スラブ76上に設置された滑り免震支承78によって免震支持されている。
これにより、図8(a)及び図8(b)では、床部26、柱部材28、壁部材30、及び天井部32を備えた部屋18において、柱部材28、壁部材30、及び天井部32が一体となって、構造躯体14の上部に設けられた球面滑り支承16に免震支持されるとともに構造躯体14の中へ吊り下げられて床部26と一体に揺れる(横方向へ移動する)ようにしている。
このようにすれば、柱部材28、壁部材30、及び天井部32が一体となって球面滑り支承16に支持されるとともに構造躯体14の中へ吊り下げられて床部26と一体に揺れることにより、地震時に構造躯体14に発生する振動の部屋18への伝達を抑制することができる。また、床部26、柱部材28、壁部材30、及び天井部32を備えた部屋18を一体となって挙動させる(揺らす)ことができる。これらにより、部屋18全体の免震化を図ることができる。
さらに、本実施形態では、構造躯体14を鉄筋コンクリート造とした例を示したが、構造躯体14は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、CFT造(Concrete-Filled Steel Tube:充填形鋼管コンクリート構造)、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模のものであってもよい。
以上、本発明の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何等限定されるものでなく、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 免震構造
12 建物
14 構造躯体
16 球面滑り支承(免震支承装置)
18 部屋
24A、24B、24C、24D 水平架構
26 床部
28 柱部材
30 壁部材
32 天井部

Claims (5)

  1. 建物の構造躯体の躯体側柱部材に架設された梁部材で構成された水平架構と、
    前記水平架構の前記梁部材に架け渡された支承支持部材と、
    前記支承支持部材の上に設けられた免震支承装置と、
    前記免震支承装置の上に免震支持された天井部支持部材と、
    床部、部屋側柱部材、壁部材及び天井部を備え、前記部屋側柱部材、前記壁部材及び前記天井部が一体とされ、前記天井部支持部材に前記天井部が支持されるとともに前記構造躯体の中へ吊り下げられて前記床部と一体に揺れる部屋と、
    を有する免震構造。
  2. 前記免震支承装置は、球面滑り支承である請求項1に記載の免震構造。
  3. 前記構造躯体の上部に備えられた複数の前記水平架構に複数の前記免震支承装置がそれぞれ設けられ、前記複数の水平架構の下方に1つの前記部屋が設けられている、
    請求項1又は2に記載の免震構造。
  4. 前記部屋を構成する床部は、床スラブ上に設置された免震装置に支持されている、
    請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の免震構造。
  5. 前記部屋を構成する部屋側柱部材の下端部は、連結機構によって前記床部に連結され、
    前記連結機構は、
    前記床部に立設された固定部材に取り付けられた第一滑り板材と、
    前記部屋側柱部材の下端部側面に取り付けられ、前記第一滑り板材と対向配置され、前記部屋側柱部材の上方向の移動は許容し、前記部屋側柱部材の横方向の移動に対しては前記部屋側柱部材と一体移動する第二滑り板材と、
    を有して構成されている、
    請求項4に記載の免震構造。
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