JP7040718B2

JP7040718B2 - 免震建物の構築方法

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Publication number: JP7040718B2
Application number: JP2017221910A
Authority: JP
Inventors: 崇興金田; 和博岩間; 智輝丸川
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: JP2019094615A

Description

本発明は、免震建物の構築方法に関する。

下記特許文献１には、免震層を備えた既存建物と間隔を空けて、免震層を備えた増築建物を構築する増築方法が記載されている。この増築方法においては、増築建物を構築した後、既存建物と増築建物とを剛性部材で連結している。

特開２０１４－２２７７７７号公報

上記特許文献１の増築方法では、既存建物と増築建物との間隔が狭い場合、既存建物と増築建物とを剛性部材で連結する前に地震が発生すると、既存建物と増築建物とが衝突する可能性がある。

本発明は上記事実を考慮して、隣接した２つの棟を免震装置を働かせた状態で構築しても、互いに衝突し難い免震建物の構築方法を提供することを目的とする。

請求項１の免震建物の構築方法は、第１免震装置に支持された第１棟を、前記第１免震装置を働かせた状態で構築する工程と、前記第１棟と隣接して第２免震装置に支持された第２棟を、前記第２免震装置を働かせた状態で構築する工程と、前記第２棟の構築前又は構築中に、前記第１棟の前記第２棟側への変位又は前記第２棟の前記第１棟側への変位を抑制する変位抑制手段を設置する工程と、前記第１棟と前記第２棟とを連結し、前記変位抑制手段を撤去する工程と、を備える。

請求項１の免震建物の構築方法では、地震が発生すると第１棟及び第２棟が互いに近づく方向へ変位する場合がある。しかし、変位抑制手段により第１棟が第２棟側へ変位すること、又は、第２棟が第１棟側へ変位することが抑制される。このため、免震装置を働かせた状態で第１棟及び第２棟を構築しても、第１棟と第２棟とが衝突し難い。

また、第１棟と第２棟とを連結した後、変位抑制手段を撤去する。これにより、第１棟と第２棟とを連結して形成された建物は変位が抑制されず、免震装置による免震効果を十分に発揮できる。

請求項２の免震建物の構築方法は、前記変位抑制手段は、第２棟の下方に配置され、前記第１免震装置及び前記第２免震装置が設置された基礎部に固定されたストッパーであり、前記第２棟の下部に設けられた接触部からの離隔距離が前記第１免震装置及び前記第２免震装置の許容変位未満とされている。

請求項２の免震建物の構築方法では、第２棟が変位すると、免震装置の許容変位に達する前に、接触部が基礎部に固定されたストッパーと当接して変位が抑制される。このため、第１棟と第２棟を近接して構築することができる。

請求項３の免震建物の構築方法は、前記ストッパーは複数のＨ型鋼を用いて形成され、前記Ｈ型鋼のフランジが前記第２棟の前記接触部と対向している。

請求項３の免震建物の構築方法では、第２棟が変位すると、第２棟の接触部が、複数のＨ型鋼のフランジと面接触する。このため、第２棟がストッパーから受ける押圧力が分散される。これにより第２棟が損傷し難い。
請求項４の免震建物の構築方法は、前記接触部は、前記第２棟の壁面である。
請求項５の免震建物の構築方法は、前記変位抑制手段は、前記第１免震装置及び前記第２免震装置が設置された前記基礎部および前記第２棟に設けられたストッパーとされ、前記ストッパーは、底辺が前記基礎部に固定された台形状の第一枠状部と、底辺が前記第２棟に固定された台形状の第二枠状部と、を備え、前記第一枠状部の脚と、前記第二枠状部の脚と、が互いに対向して配置されている。

本発明に係る免震建物の構築方法によると、隣接した２つの棟を免震装置を働かせた状態で構築しても、２つの棟が互いに衝突し難い。

本発明の第１実施形態に係る免震建物の構築方法によって構築された建物において、ストッパーの撤去前の状態を示す立面図である。本発明の第１実施形態に係る免震建物の構築方法に用いられるストッパーを示す立面図である。本発明の第２実施形態に係る免震建物の構築方法に用いられるストッパーを示す立面図である。本発明の第３実施形態に係る免震建物の構築方法に用いられるストッパーを示す平面図である。

［第１実施形態］
（免震建物）
本発明の第１実施形態に係る免震建物の構築方法は、図１に示すように、工期を分けて構築される免震建物１０に適用される。免震建物１０の第１棟１２は、第２棟１４に先行して構築される。また、第１棟１２と第２棟１４の構築後に、第１棟１２と第２棟１４とが連結部１６で連結される。

免震建物１０は、高低差を有する敷地Ｇに形成された鉄筋コンクリート製の基礎床版２０の上方に、免震装置３０を介して構築される。基礎床版２０は、敷地Ｇの高低差に応じて形成された上段部２２と下段部２４とを備えている。上段部２２と下段部２４との間には、上段部２２と下段部２４とを連結する擁壁２６が構築されており、また、上段部２２及び下段部２４の周縁部には土圧に抵抗する擁壁２８が構築され、免震ピットが形成されている。

第１棟１２は、鉄筋コンクリート製の構造物であり、基礎床版２０の上段部２２に設置された免震装置３０の上部に構築される。また、第１棟１２は、擁壁２８との間に免震クリアランスとして距離Ａを空けて構築される。この距離Ａは、免震装置３０の許容変位（変位σ、図２参照）以上とされている（距離Ａ≧変位σ）。つまり、地震時に第１棟１２が揺れた際、揺れの振幅が免震装置３０の許容変位より小さければ、第１棟１２と擁壁２８とが接触することはない。

第２棟１４は、鉄筋コンクリート製の構造物であり、基礎床版２０の上段部２２に設置された免震装置３０及び下段部２４に設置された免震装置３０の上部に構築される。すなわち、第２棟１４は、上段部２２及び下段部２４の高さに応じた下端面１４Ａ及び下端面１４Ｂを備えている。下端面１４Ａと下端面１４Ｂとの間には、下端面１４Ａと下端面１４Ｂとを連結する段差部１４Ｃが構築されている。

段差部１４Ｃは、本発明における接触部の一例であり、上下方向及び図１の紙面前後方向に平行に形成されたコンクリート壁面である。

第２棟１４は、第１棟１２と同様に、擁壁２８との間に距離Ａを空けて構築される。このため、地震時に第２棟１４が揺れた際、揺れの振幅が免震装置３０の許容変位より小さければ、第２棟１４と擁壁２８とが接触することはない。

連結部１６は、第１棟１２と第２棟１４とを連結する部分であり、第１棟１２と第２棟１４とを構造的に一体化する。連結部１６の幅、すなわち第１棟１２と第２棟１４との離隔距離は距離Ｂとされている。第１棟１２と第２棟１４とは、連結部１６によって連結されることにより、地震時には同一方向に一体的に揺れる。換言すると、第１棟１２と第２棟１４とは、連結部１６によって連結される前は、それぞれが別々に揺れる。このため、第１棟１２と第２棟１４とは、同一の方向へ揺れる場合や、互いに離れる方向へ揺れる場合、互いに近づく方向へ揺れる場合がある。

なお、本実施形態において第１棟１２及び第２棟１４は、鉄筋コンクリート製の構造物としているが、本発明の実施形態はこれに限らない。たとえば第１棟１２及び第２棟１４は、鉄骨造の構造物としてもよい。あるいは、柱を鉄筋コンクリートで形成し梁を鉄骨で形成した構造物としてもよい。

（ストッパー）
第２棟１４の段差部１４Ｃと基礎床版２０の擁壁２６との間には、本発明における変位抑制手段の一例としてのストッパー４０が設置されている。なお、図１においてストッパー４０は簡略化して示されているが、図１における一点鎖線で囲んだ範囲を拡大した図２に示すように、ストッパー４０は、支柱４２と、コマ材４４と、緩衝材４６と、ストッパーレール４８と、を備えている。

支柱４２は、Ｈ型鋼を用いて形成され、下端部がベースプレートを介して基礎床版２０の下段部２４にアンカーボルトで固定されている。支柱４２は、強軸方向（ウェブの延設方向）が段差部１４Ｃと擁壁２６とが対向する方向に沿うように配置される。

コマ材４４は、Ｈ型鋼を用いて形成され、支柱４２にボルト固定されている。コマ材４４は、支柱４２における擁壁２６と対向する側面に、上下方向に複数設置されている。コマ材４４は擁壁２６にアンカーボルトで固定されるが、固定作業の際、コマ材４４と擁壁２６の間にはゴム製の緩衝材４６が挟まれる。

支柱４２は、コマ材４４が接合された状態で擁壁２６に沿って（図２における紙面の前後方向へ）複数立設される。この複数の支柱間には、ストッパーレール４８が架け渡される。

ストッパーレール４８はＨ型鋼を用いて形成され、軸方向が横方向に沿うように、上下方向に複数並べて配設される。また、ストッパーレール４８は、一方のフランジが支柱４２に固定され、他方のフランジが第２棟１４の段差部１４Ｃと距離αを空けて対向して配置される。

距離αは、上述した距離Ａ（図１参照）より小さい。すなわち、第２棟１４とストッパーレール４８との離隔距離（距離α）は、第２棟１４と擁壁２８との離隔距離（距離Ａ）より小さい（距離α＜距離Ａ）。また、距離αは、免震装置３０の許容変位（変位σ）より小さい（距離α＜変位σ）。

（免震建物の構築方法）
図１に示す免震建物１０を構築するためには、まず、敷地Ｇに基礎床版２０を形成し、免震装置３０を設置する。次に、免震装置３０の上部に第１棟１２を構築する。第１棟１２の構築中及び構築後、免震装置３０は動作可能な状態で設置しておく。

次に、免震装置３０の上部に第２棟１４を構築する。なお、第２棟１４を支持する免震装置３０は、第１棟１２を支持する免震装置３０と同じタイミングで設置してもよいが、管理手間を削減するため、第１棟１２の構築後で第２棟１４を構築する前に構築することが好ましい。

第２棟１４を構築中又は第２棟１４を構築するまでの任意のタイミングで、ストッパー４０を設置する。ストッパー４０を第２棟１４の構築中に設置する場合は、ストッパー４０の設置が完了するまでは、第２棟１４が大きく変位することを抑制するため、第２棟１４を支持する免震装置３０が作動しないようにロックしておくことが好ましい（ストッパー４０設置後、ロックを外す）。又は、第２棟１４における第１棟１２と隣接する部分を施工し始める前に、ストッパー４０の設置を完了することが好ましい。

第２棟１４を構築後、第１棟１２と第２棟１４とを連結する連結部１６を構築する。連結部１６は、第１棟１２と第２棟１４との間で水平力を伝達できる程度に十分な剛性を備えた構造躯体、例えば第１棟１２の柱と第２棟１４の柱との間に架け渡される梁などで構成される。また、第１棟１２と第２棟１４との間を往来可能なように、第１棟１２と第２棟１４とを連通する連通空間を備える。

最後に、ストッパー４０を撤去する。

（作用・効果）
第１実施形態に係る免震建物の構築方法によると、図２に示すように、第２棟１４の段差部１４Ｃと基礎床版２０の擁壁２６との間に、ストッパー４０が設置される。このストッパー４０におけるストッパーレール４８は、第２棟１４の段差部１４Ｃと距離αを空けて対向して配置される。

これにより、第２棟１４が第１棟１２に近づく方向（図２に示す矢印Ｌ方向）へ変位した際、距離αだけ変位した時点で、第２棟１４の段差部１４Ｃとストッパーレール４８とが接触する。つまり、第２棟１４が、距離αより大きな振幅で揺れようとした場合においても、第１棟１２に近づく方向への振幅は距離α以下となる。

このため、図１に示すように、第１棟１２と第２棟１４との離隔距離（距離Ｂ）を、ストッパー４０を設けない場合と比較して小さくすることができる。すなわち、ストッパー４０を設けない場合は、第２棟１４の揺れは抑制されないため、第１棟１２と第２棟１４との離隔距離（距離Ｂ）を「距離Ａの２倍以上の距離」とすることが好ましい。これに対して、ストッパー４０を設けることで、第１棟１２と第２棟１４との離隔距離（距離Ｂ）を「距離Ａと距離αの和以上の距離」とすれば足りる。

このように、第１実施形態に係る免震建物の構築方法によると、隣接した２つの棟（第１棟１２及び第２棟１４）を免震装置３０を働かせた状態で構築しても、２つの棟が互いに衝突し難くなる。このため、第１棟１２と第２棟１４を近接して構築することができる。第１棟１２と第２棟１４を近接して構築することにより、第１棟１２と第２棟１４とを十分に離隔して構築する場合と比較して、狭い敷地で免震建物１０を構築できる。

また、第１実施形態に係る免震建物の構築方法では、第１棟１２と第２棟１４とを連結部１６で連結した後、ストッパー４０を撤去する。第１棟１２と第２棟１４とを連結部１６で連結することにより、第２棟１４は、第１棟１２と一体となって揺れる。また、ストッパー４０を撤去することにより、第２棟１４は、距離αより大きく揺れることができる。これにより、免震装置３０の免震機能を十分に発揮できる。

また、第１実施形態に係る免震建物の構築方法では、第２棟１４が変位すると、第２棟１４の段差部１４Ｃが、複数のストッパーレール４８のフランジと面接触する。このため、ストッパーレール４８が一本の場合と比較して、第２棟１４がストッパー４０から受ける押圧力が分散される。これにより第２棟１４が損傷し難い。

［第２実施形態］
（ストッパー）
第２実施形態に係る免震建物の構築方法は第１実施形態と同様であるが、ストッパーの構成が、以下の点で相違する。

図３に示すように、第２実施形態におけるストッパー５０は、支柱５２と、台座５４と、ブレース５５と、緩衝材５６と、ストッパーレール５８と、を備えている。

支柱５２は、Ｈ型鋼を用いて形成され、下端部がベースプレートを介して基礎床版２０の下段部２４にアンカーボルトで固定される。支柱５２は、強軸方向（ウェブの延設方向）を第２棟１４の段差部１４Ｃと擁壁２６とが対向する方向に沿って配置される。なお、図３に示すように、第２実施形態においては、段差部１４Ｃと擁壁２６との離隔距離が、第１実施形態と比較して大きい。

台座５４は、Ｈ型鋼を用いて構成され、フランジが基礎床版２０の下段部２４にアンカーボルトで固定される。また、台座５４の一方の端部は支柱５２の下端部に溶接で固定されている。

ブレース５５は、台座５４の他方の端部（支柱５２の下端部に溶接で固定された端部と反対側の端部）と支柱５２の上端部との間に架け渡されたブレース５５Ａと、台座５４の中央部と支柱５２の中央部との間に架け渡されたブレース５５Ｂと、で構成されている。ストッパー５０は、このブレース５５により、地震時にストッパーレール５８が第２棟１４から受ける水平力に抵抗できる。

ストッパーレール５８はＨ型鋼を用いて形成され、軸方向が横方向に沿うように、上下方向に複数並べて配設される。また、ストッパーレール５８は、一方のフランジが緩衝材５６を介して支柱５２に固定され、他方のフランジが第２棟１４の段差部１４Ｃと距離αを空けて対向して配置される。

（効果）
第２実施形態においては、段差部１４Ｃと擁壁２６との離隔距離が、第１実施形態と比較して大きい。このため、ここに図２に示す第１実施形態のストッパー４０を設置した場合、ストッパー４０（ストッパーレール４８）と段差部１４Ｃとの離隔距離が大きく、第２棟１４の変位を抑制することが難しい。

第２実施形態におけるストッパー５０は、第２棟１４と擁壁２６とが離れている場合でも、第２棟１４の変位を抑制できる。すなわち、ストッパー５０は、台座５４を基礎床版２０の下段部２４へ固定することにより地震時に第２棟１４から受ける水平力に対する抵抗力を確保できるため、擁壁２６を必要としない。

このため、ストッパー５０は、基礎床版２０の任意の場所へ設置できる。また、上段部２２及び下段部２４を備えない、平坦な基礎床版の上にも設置できる。ストッパー５０を任意の場所へ設置する場合、第２棟１４の下部に、ストッパー５０のストッパーレール５８と距離αだけ離隔した位置に、地震時にストッパーレール５８と接触可能な接触部を設ければよい。

また、ストッパー５０は、ブレース５５の剛性を調整することで、ストッパーとしての機能の他、地震エネルギーを吸収する機能を付加することができる。すなわち、ブレース５５の剛性を小さくすれば、所定値以上の地震力が入力された際に、ブレース５５を塑性変形させて、地震エネルギーを吸収できる。

［第３実施形態］
（ストッパー）
第３実施形態に係る免震建物の構築方法は第１実施形態と同様であるが、ストッパーの構成が、以下の点で相違する。

図４に示すように、第３実施形態におけるストッパー６０（ストッパー６０Ａ、６０Ｂ）は、擁壁２８と第２棟１４（壁面１４Ｄ）の双方に取り付けられる。ストッパー６０は、Ｈ型鋼を、それぞれのＨ型鋼が四角形の各辺を形成するように組合わせて形成された枠状部６２と、枠状部の対角線上に架け渡されて枠状部を補剛するブレース６４と、を備えている。擁壁２８は、図１に示す紙面奥側及び手前側の擁壁２８である。

ストッパー６０の枠状部６２は、平面視で台形状に形成されている。擁壁２８に固定されたストッパー６０Ａを例にとって説明すると、枠状部６２の辺６２Ａ（台形の下底）が、擁壁２８にボルト接合されている。この辺６２Ａと、辺６２Ａに対して平行に延設された辺６２Ｂ（台形の上底）とを連結する辺６２Ｃは、擁壁２８の壁面に対して傾斜して配置されている。

第２棟１４（壁面１４Ｄ）に固定されたストッパー６０Ｂも同様の構成とされており、ストッパー６０Ａの枠状部６２における辺６２Ｃと、ストッパー６０Ｂの枠状部６２における辺６２Ｃとが、互いに対向して配置される。

２つの辺６２Ｃの離隔距離は、擁壁２８と壁面１４Ｄとが対向する方向（図４に示すＸ方向、図１におけるＬ方向及びＲ方向と直交する方向）においては距離βとされ、擁壁２８及び壁面１４Ｄに沿う方向（図４に示すＸ方向と直交するＹ方向、図１におけるＬ方向及びＲ方向と平行な方向）においては距離αとされている。なお、辺６２Ｃが、擁壁２８又は壁面１４Ｄの壁面と成す角度を角度θとすると、角度θ＝tan^-1(β／α)である。

（効果）
第３実施形態においては、第２棟１４がＸ方向に距離βだけ変位すると、ストッパー６０Ａとストッパー６０Ｂとが接触し、距離βより大きな第２棟１４の変位が抑制される。同様に、第２棟１４がＹ方向に距離αだけ変位すると、ストッパー６０Ａとストッパー６０Ｂとが接触し、距離αより大きな第２棟１４の変位が抑制される。

このように、第３実施形態のストッパー６０を用いることで、第２棟１４がどの方向に変位しても、第２棟１４の変位を抑制できる。例えば、図１に示す第１棟１２と異なる方向、すなわち紙面前後方向に別棟が隣接しているような場合において、当該別棟との衝突を抑制できる。

なお、第２棟１４がＸ方向及びＹ方向へ変位できる距離（距離β、α）やその比率は、ストッパー６０Ａ、６０Ｂの取り付け位置を調整することや、角度θを調整することで自由に設定できる。

また、ストッパー６０は、第２棟１４と擁壁２８とが対向する部分だけではなく、第２棟１４と、図１の紙面前後方向に形成された擁壁２６とが対向する部分に設けてもよい。このようにしても、第２棟１４のＸ方向及びＹ方向への変位を抑制できる。

以上の説明においては、擁壁２６にストッパー４０を設ける第１実施形態、基礎床版２０にストッパー５０を設ける第２実施形態、擁壁２８及び第２棟１４にストッパー６０を設ける第３実施形態について説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば第１実施形態におけるストッパー４０（図２参照）の上下左右を逆向きにして、第２棟１４に固定してもよい。このようにすることでも、第２棟１４が変位した際には、ストッパーレール４８と擁壁２６とが接触することにより、第２棟１４の変位を抑制することができる。

また、以上の実施形態においては、第１棟１２の後に構築する第２棟１４の変位を抑制するストッパーについて説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、第２実施形態のストッパー５０を第１棟１２の下方に設けることで、第１棟１２の変位を抑制してもよい。第１棟１２の下方の敷地に高低差がある場合は、基礎床版に段差部を設けて、第１実施形態のストッパー４０や第３実施形態のストッパー６０を適用することもできる。

さらに、ストッパーは、第１棟１２と、第２棟１４の双方の変位を抑制するように、第１棟１２及び第２棟１４の双方に対して設けてもよい。このようにすることで、第１棟１２と第２棟１４との離隔距離をさらに小さくできる。このように、本発明は様々な態様で実施することができる。

１０免震建物
１２第１棟
１４第２棟
１４Ｃ段差部（接触部）
２０基礎床版（基礎部）
２２上段部（基礎部）
２４下段部（基礎部）
２６擁壁（基礎部）
２８擁壁（基礎部）
３０免震装置
４０ストッパー（変位抑制手段）
４８ストッパーレール（Ｈ型鋼）
５０ストッパー（変位抑制手段）
５８ストッパーレール（Ｈ型鋼）
６０ストッパー（変位抑制手段）

Claims

第１免震装置に支持された第１棟を、前記第１免震装置を働かせた状態で構築する工程と、
前記第１棟と隣接して第２免震装置に支持された第２棟を、前記第２免震装置を働かせた状態で構築する工程と、
前記第２棟の構築前又は構築中に、前記第１棟の前記第２棟側への変位又は前記第２棟の前記第１棟側への変位を抑制する変位抑制手段を設置する工程と、
前記第１棟と前記第２棟とを連結し、前記変位抑制手段を撤去する工程と、
を備えた免震建物の構築方法。
前記変位抑制手段は、第２棟の下方に配置され、前記第１免震装置及び前記第２免震装置が設置された基礎部に固定されたストッパーであり、前記第２棟の下部に設けられた接触部からの離隔距離が前記第１免震装置及び前記第２免震装置の許容変位未満とされている、請求項１に記載の免震建物の構築方法。
前記ストッパーは複数のＨ型鋼を用いて形成され、前記Ｈ型鋼のフランジが前記第２棟の前記接触部と対向している、請求項２に記載の免震建物の構築方法。
前記接触部は、前記第２棟の壁面である、請求項３に記載の免震建物の構築方法。
前記変位抑制手段は、前記第１免震装置及び前記第２免震装置が設置された基礎部および前記第２棟に設けられたストッパーとされ、
前記ストッパーは、
底辺が前記基礎部に固定された台形状の第一枠状部と、底辺が前記第２棟に固定された台形状の第二枠状部と、を備え、
前記第一枠状部の脚と、前記第二枠状部の脚と、が互いに対向して配置されている、
請求項１に記載の免震建物の構築方法。