JP7325364B2 - 建物本体の支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、建物本体の支持構造に関する。

建物は、地盤上に設けられた基礎梁と、基礎梁から立設された柱、梁などを含む建物本体とで構成され、従来、地盤に打設された杭によって建物を支持する構造として、上端に上方に開放された空間部を有する杭と、基礎梁の下面に取着されその下部が空間部にはめ込まれる截頭円錐形の杭頭キャップとを備え、杭頭キャップの下部に抜け止め部材を垂下させたものが提案されている（特許文献１参照）。
上記構造では、地震発生時に建物および杭頭キャップが杭に対して傾動することで杭頭に作用するモーメントが低減される。

特許第４８６３９８２号公報

しかしながら、上記従来技術では、地震により水平方向の力が建物本体に作用して建物本体が浮き上がるロッキングと呼ばれる現象が生じた場合、建物本体の浮き上がり量が過大となり建物本体が損傷することが懸念され、また、建物本体の浮き上がり後の降下により、杭頭キャップが杭の上部に勢いよくぶつかることで発生した衝撃力が建物本体に加わり建物本体が損傷することが懸念される。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、地震時の建物の柱の過大な浮き上がりや損傷を抑制し、かつ、浮き上がった建物本体が降下する際の衝撃を緩和する上で有利な建物本体の支持構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、基礎梁から立設された柱を含む建物本体の前記基礎梁上での支持構造であって、前記柱の柱脚と前記基礎梁とにわたって抵抗機構が設けられ、前記柱脚に下方に開放された柱脚部が形成され、前記抵抗機構は、前記基礎梁から上方に突設され前記柱脚部に挿入されるロッドと、前記柱脚部の内周面に取着され前記ロッドが上下方向に挿通されたロッド挿通孔とこのロッド挿通孔の周囲に設けられた流体室とを有し、前記流体室への流体の給排により膨張縮小可能で膨張することで前記ロッドに圧接する摩擦部材と、前記流体室への前記流体の充填および前記流体室からの前記流体の排出を行なう流体給排部と、地震を検知する地震検知部と、前記地震検知部による地震の検知に基づいて前記流体給排部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記ロッドは単一で、前記ロッド挿通孔は、前記摩擦部材の中心に設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記ロッドは互いに間隔をおいて複数設けられ、前記ロッド挿通孔は、単一で前記摩擦部材の中央部に前記複数のロッドが挿通される大きさで形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記地震検知部は、地震の初期微動であるＰ波を検出するＰ波検出器を備え、前記制御部による前記流体給排部の制御は、前記Ｐ波検出器で検出された前記Ｐ波の加速度が予め定められた充填開始しきい値を上回ったならば、前記流体給排部による前記流体室への前記流体の充填を行なうことでなされることを特徴とする。
また、本発明は、前記制御部による前記流体給排部の制御は、前記Ｐ波検出器によって検出される前記Ｐ波の加速度が大きいほど、前記流体給排部によって前記流体室へ充填される前記流体の量を増加させるようになされることを特徴とする。
また、本発明は、前記地震検知部は、前記Ｐ波に遅れて到達する地震の主要動であるＳ波を検出するＳ波検出器をさらに備え、前記制御部による前記流体給排部の制御は、前記流体室への前記流体の充填後、前記Ｓ波検出器によって検出される前記Ｓ波の加速度が予め定められた充填解除しきい値を下回った状態が予め定められた解除判定時間以上継続したならば、前記流体給排部による前記流体の前記流体室への充填を停止し前記流体室から前記流体の排出を行なうようになされることを特徴とする。
また、本発明は、前記基礎梁と前記柱脚との間に、前記基礎梁に対して前記柱脚の上方への変位を許容しつつ前記柱脚の水平方向の位置決めを行なう位置決め部が設けられ、前記抵抗機構は、前記位置決め部の内側に設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記位置決め部は、前記基礎梁の上面に取着され、その上部が前記柱脚部にはめ込まれ前記基礎梁の上面から上方に離れるにつれて断面積が次第に小さくなる中空状の柱脚キャップを含んで構成され、前記抵抗機構は、前記柱脚キャップの内側を通って設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記基礎梁と前記柱脚との間に、前記基礎梁に対して前記柱脚の上方への変位を許容しつつ前記柱脚の水平方向の位置決めを行なう位置決め部が設けられ、前記抵抗機構は、前記位置決め部と前記柱脚部とにわたって設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記位置決め部は、前記基礎梁の上面に取着されその上部が前記柱脚部にはめ込まれ前記基礎梁の上面から上方に離れるにつれて断面積が次第に小さくなる中実状の柱脚キャップを含んで構成され、前記抵抗機構は、前記柱脚キャップの上面と前記柱脚部とにわたって設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、地震が発生すると、地震検知部が地震を検知し地震動が建物本体の直下の地盤に到達する前に流体給排部により流体室に流体を充填し、摩擦部材を膨張させる。
やがて地震動が建物本体の直下の地盤に到達すると、建物本体に大きな水平力が作用し、そのモーメントにより建物本体が傾動し、建物本体の一側が浮き上がる方向に変位しようとする。
この場合、膨張した摩擦部材とロッドとの間に摩擦抵抗が生じ、建物本体の上方への変位に対しての抵抗を生じる。
したがって、建物本体の浮き上がりを許容しつつ抵抗を生じ、建物本体の過大な浮き上がりを抑制し、建物本体の損傷を抑制する上で有利となる。
また、建物本体の浮き上がり後の降下時には、膨張した摩擦部材による摩擦抵抗が生じ、建物本体の下方への変位に対しての抵抗を生じる。
したがって、建物本体の浮き上がり後の降下時に降下に対して降下を許容しつつ抵抗を生じ、建物本体の衝撃を抑制する上で有利となり、建物本体の損傷を抑制する上で有利となる。
また、ロッドを単一とし、ロッド挿通孔を摩擦部材の中心に設けると、ロッドが一本で済むとともに、摩擦部材の構成を簡素化できるため、コストダウンを図る上で有利となる。
また、ロッドを互いに間隔をおいて複数設け、ロッド挿通孔を単一とし、ロッド挿通孔を摩擦部材の中央部に複数のロッドが挿通される大きさで形成すると、ロッドを単一とした場合に比較してロッド間に摩擦部材が侵入する隙間を形成することができるので、流体室に流体を充填して摩擦部材を膨張させた際に、ロッドと摩擦部材との接触面積を大きく確保し、大きな摩擦力を得ることで、建物本体の損傷を抑制する上で有利となる。
また、Ｐ波検出器で検出された地震の初期微動であるＰ波の加速度が予め定められた充填開始しきい値を上回ったならば、流体給排部による流体室への流体の充填を行なうようにすると、建物本体の直下の地盤に地震の主要動であるＳ波が到達する前に摩擦部材を膨張させるので、建物本体の損傷を抑制する上でより有利となる。
また、Ｐ波の加速度が大きくなるほど、流体室に充填する流体の量を増加させると、Ｐ波の加速度が小さく地震によって生じる建物本体の上方への僅かな変位に対しては、摩擦部材による摩擦抵抗が抑制されるため、建物本体の浮き上がりを許容しつつ低めの摩擦抵抗を生じ、建物本体の損傷を抑制する上で有利となる。また、Ｐ波の加速度が大きく、地震によって生じる建物本体の上方への大きな変位に対しては、摩擦部材による摩擦抵抗が大きくなるため、建物本体の浮き上がりを許容しつつ高めの摩擦抵抗を生じ、建物本体の損傷を抑制する上で有利となり、また、ロッドの柱脚からの抜落を阻止する上で有利となる。
また、Ｓ波検出器によって検出されるＳ波の加速度が予め定められた充填解除しきい値を下回った状態が予め定められた解除判定時間以上継続したならば、流体給排部による流体の流体室への充填を停止し流体室から流体の排出を行なうようにすると、地震が収束した段階で摩擦部材を収縮させるので、摩擦部材を膨張させている時間を最小限に短縮できるため、流体給排部の無駄な動作を抑制できると共に、摩擦部材の耐久性の向上を図る上で有利となる。
また、基礎梁と柱脚との間に、基礎梁に対して建物本体の上方への変位を許容しつつ建物本体の水平方向の位置決めを行なう位置決め部を設け、抵抗機構を位置決め部の内側に設けると、地震時、建物本体に過大な水平力が加わることで一時的に建物本体の浮き上がりや水平方向へのずれが生じても、位置決め部により建物本体の水平方向の位置が元の位置に戻るため、地震の収束後に建物本体を水平に支持する上で有利となる。
また、位置決め部を、基礎梁の上面に取着され、その上部が柱脚部にはめ込まれ前記基礎梁の上面から上方に離れるにつれて断面積が次第に小さくなる柱脚キャップを含んで構成し、抵抗機構を、柱脚キャップの内側を通って設けると、柱脚が柱脚キャップに対してあらゆる方向に傾動可能となるため、仮に基礎梁が傾斜していても建物本体を水平に支持する上で有利となる。
また、基礎梁と柱脚との間に、基礎梁に対して建物本体の上方への変位を許容しつつ建物本体の水平方向の位置決めを行なう位置決め部を設け、抵抗機構を位置決め部と柱脚部とにわたって設けると、地震時、建物本体に過大な水平力が加わることで一時的に建物本体の浮き上がりや水平方向へのずれが生じても、位置決め部により建物本体の水平方向の位置が元の位置に戻るため、地震の収束後に建物本体を水平に支持する上で有利となる。
また、位置決め部を、基礎梁の上面に取着されその上部が柱脚部にはめ込まれ前記基礎梁の上面から上方に離れるにつれて断面積が次第に小さくなる柱脚キャップを含んで構成し、抵抗機構を、柱脚キャップの上面と柱脚部とにわたって設けると、柱脚が柱脚キャップに対してあらゆる方向に傾動可能となるため、仮に基礎梁が傾斜していても建物本体を水平に支持する上で有利となる。

実施の形態の建物本体の支持構造の構成の一部を破断して示す説明図である。 実施の形態の建物本体の支持構造において上部構造物の浮き上がりが発生した場合の説明図である。 実施の形態の建物本体の支持構造の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態の建物本体の支持構造１０は、水平方向に延在する基礎梁１２から立設された複数の柱１４を含む建物本体１６を基礎梁１２上で支持するものであり、抵抗機構２０を含んでいる。
すなわち、建物１８は、建物本体１６と基礎梁１２とを含んで構成され、建物１８は、体育館、倉庫、鉄塔などの構造物であり、建物本体１６は、基礎梁１２から立設された複数の柱１４、それら柱１４間に架け渡された複数の梁などを含んで構成されている。
基礎梁１２として、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）、鉄骨造（Ｓ造）など従来公知の様々なものが使用可能である。
なお、図中符号２２は基礎梁１２上に設けられた床スラブを示し、符号２２０２は、後述する柱脚キャップ３０を基礎梁１２の上面１２０２に取着するための開口を示す。

柱１４は、柱本体２４と、柱本体２４の下部を構成する柱脚２４０２と、柱脚部２６とを含んで構成されている。
なお、本実施の形態において、柱１４は、鋼管柱である。
柱本体２４は、基礎梁１２の上面１２０２から立設され、柱脚２４０２の下面は基礎梁１２の上面１２０２に対向している。
柱脚部２６は、柱脚２４０２の下方に開放状に形成されている。
本実施の形態では、柱本体２４は鋼管柱であるため、円柱状の空間部が柱本体２４の内部で柱本体２４の全長にわたって形成されている。
また、図中符号２５は、柱脚部２６の下部の外周面の全周に沿って設けられた補強用のリングであり、リング２５は溶接によって柱脚部２６に接合されている。

更に本実施の形態では、位置決め部２８が設けられている。
位置決め部２８は、基礎梁１２と柱脚２４０２との間に設けられ、基礎梁１２に対して柱脚２４０２の上方への変位を許容しつつ柱脚２４０２の水平方向の位置決めを行なうものである。
本実施の形態では、位置決め部２８は柱脚キャップ３０と柱脚２４０２を含んで構成されている。
柱脚キャップ３０は、鋼製であり、キャップ本体３００２と、蓋板部３００４とを備えている。
キャップ本体３００２は、基礎梁１２の上面１２０２から上方に離れるにつれて断面積が次第に小さくなる中空状を呈し、本実施の形態では、截頭円錐形の中空の枠状を呈し、キャップ本体３００２の上部は柱脚部２６にはめ込まれ、言い換えると柱脚２４０２の下端にはめ込まれている。
蓋板部３００４は、キャップ本体３００２の下縁よりも大きな輪郭を有する正方形の鋼板で構成され、蓋板部３００４の中心には、後述するロッド３２のフランジ３２０２を収容する孔部３００５が形成されている。
蓋板部３００４は、キャップ本体３００２の軸心と蓋板部３００４の中心とを合致させた状態でキャップ本体３００２の下縁と蓋板部３００４の上面とが溶接で接合されている。
蓋板部３００４は、基礎梁１２の上面１２０２にボルトＢ１とナットＮ１を介して締結されている。
キャップ本体３００２の上部が柱脚部２６にはめ込まれた状態でキャップ本体３００２の上部は柱脚２４０２の内周面２４０４の下縁２４０６に摩擦接触している。
なお、本明細書において、截頭円錐形は部分球形状、球面形状などの形状を広く含む。
本発明において柱脚キャップ３０は省略可能であるが、柱脚キャップ３０を用いることにより以下の効果が奏される。
１）柱脚２４０２の柱脚部２６にキャップ本体３００２をはめ込むことで、柱脚２４０２がキャップ本体３００２に対してあらゆる方向に傾動可能となるため、柱脚部２６の損傷が避けられる。
２）地震時、建物本体１６に過大な水平力が加わることで一時的に建物本体１６の浮き上がりや水平方向へのずれが生じても、キャップ本体３００２が柱脚２４０２の柱脚部２６にはめ込まれることで建物本体１６の水平方向の位置が元の位置に戻るため、地震の収束後に建物本体１６を水平に支持する上で有利となる。
なお、位置決め部２８は柱脚キャップ３０に限定されず、従来公知の様々な構造が適用可能であるが、柱脚キャップ３０を用いると上述の効果を奏する点で有利となる。
また、本実施の形態では、柱２４が断面形状が円形の鋼管柱で構成されている場合について説明したが、柱は角柱であってもよく、その場合、柱脚キャップは、基礎梁１２の上面１２０２から上方に離れるにつれて断面積が次第に小さくなる中空状、あるいは、中実状を呈していればよく、具体的には截頭角錐形となる。

抵抗機構２０は、柱脚２４０２と基礎梁１２とにわたって設けられている。
抵抗機構２０は、建物本体１６の浮き上がりに対して浮き上がりを許容しつつ抵抗を生じ、かつ、建物本体１６の浮き上がり後の降下時に降下に対して降下を許容しつつ抵抗を生じるものである。
抵抗機構２０は、ロッド３２と、摩擦部材３４と、流体給排部３６と、地震検知部３８と、制御部４０とを含んで構成されている。
ロッド３２は単一で、建物本体１６の基礎梁１２の上面１２０２から柱脚キャップ３０の内側を通り柱脚キャップ３０の上方に突設され、柱脚部２６に挿入されている。
ロッド３２は、その下端フランジ３２０２が基礎梁１２の上面１２０２にボルトＢ２、ナットＮ２を介して締結されることで配設されている。
したがって、抵抗機構２０は、柱脚キャップ３０の内側を通って設けられ、言い換えると、抵抗機構２０は、位置決め部２８の内側に設けられている。
なお、柱脚キャップ３０が中実の截頭円錐形を呈している場合には、柱脚キャップ３０の上面は、基礎梁１２の上面１２０２を構成するため、ロッド３２は柱脚キャップ３０の上面から突設されることになる。
その場合、抵抗機構２０は、柱脚キャップ３０の下面と柱脚２４（柱脚部２６）とにわたって設けられ、言い換えると、抵抗機構２０は、位置決め部２８と柱脚２４（柱脚部２６）とにわたって設けられることになる。

摩擦部材３４は、柱脚２４（柱脚部２６）の内周面２２０４に取着されている。
本実施の形態では、摩擦部材３４は、弾性変形可能なゴム材料で中空の円板状に形成され、円形の上端面３４０２と下端面３４０４と、それら上端面３４０２と下端面３４０４を接続する外周面３４０６とを備えている。
摩擦部材３４は、その外周面３４０６が柱脚２４０２の内周面２４０４の全周にわたって接着剤により、あるいは、ボルト、ナットなどにより取着されており、摩擦部材３４は柱脚２４０２に対して上下方向に（柱１４の軸方向に）移動不能となっている。
摩擦部材３４は、ロッド３２が上下方向に挿通されたロッド挿通孔３４１０を有し、ロッド挿通孔３４１０は、摩擦部材３４の中心に設けられている。
摩擦部材３４の内部に流体室４２が形成されており、流体室４２はロッド挿通孔３４１０の周囲全周にわたって形成されており、環状を呈している。
摩擦部材３４は、流体室４２への流体（空気）の給排により膨張縮小可能で膨張することでロッド挿通孔３４１０を構成する内周面３４１２がロッド３２の外周面３２０４に圧接する。

流体給排部３６は、流体室４２への流体の給排、すなわち、流体室４２への流体の充填、および、流体室４２からの流体の排出を行なうものである。
本実施の形態では、流体として空気を用いるが、流体として油や水などの液体、あるいは、炭酸ガスなどの気体を用いることができる。
なお、流体として液体を用いる場合は、流体室４２と流路を介して連通する液体タンクを設け、この液体タンクに液体を蓄えておく必要がある。また、流体として炭酸ガスなど空気とは異なる気体を用いる場合は、流体室４２と流路を介して連通する気体タンクを設け、この気体タンクに気体を蓄えておく必要がある。
これに対して、本実施の形態のように流体として空気を用いると、大気中の空気を用いればよいため、液体タンクや気体タンクなどの専用の部材が不要となり、構成の簡素化を図りコストダウンを図る上で有利となる。

本実施の形態では、流体給排部３６は、流路３６０２と、空気ポンプ（流体ポンプ）３６０４と、電磁弁３６０６とを備えている。
空気ポンプ３６０４は、大気中の空気を流体室４２に接続された流路３６０２を介して流体室４２に圧送するものであり、制御部４０によって運転の開始、停止が制御される。
このような空気ポンプ（流体ポンプ）３６０４として従来公知の様々な構成のポンプが使用可能である。
また、流体室４２と空気ポンプ３６０４とを連通する流路３６０２は、流体室４２が摩擦部材３４とともに上下方向に（柱１４の軸方向に）移動できるように、伸縮する構造となっている。
電磁弁３６０６は、その一端が流体室４２に連通し、他端が大気中に開放され、制御部４０によって開弁、閉弁が制御される。電磁弁３６０６は、摩擦部材３４に不図示の取付具を介して支持されている。

地震検知部３８は地震を検知するものであり、本実施の形態では、地震の初期微動（Ｐ波）を検出するＰ波検出器３８０２と、Ｐ波から時間的に遅れて到達する主要動（Ｓ波）を検出するＳ波検出器３８０４とを含んで構成されている。
Ｐ波検出器３８０２およびＳ波検出器３８０４は、建物本体１６の直下の地盤、言い換えると、建物本体１６の近傍の地盤に設置され、Ｐ波検出器３８０２およびＳ波検出器３８０４は、地盤の加速度からＰ波、Ｓ波の加速度を検出する。
なお、Ｐ波検出器３８０２およびＳ波検出器３８０４はＰ波、Ｓ波を検出できればよく、Ｐ波検出器３８０２およびＳ波検出器３８０４の設置場所は、建物本体１６の直下の地盤から離れた地盤の箇所であっても、あるいは、建物本体１６の箇所であっても、あるいは、基礎梁１２の箇所であってもよい。

制御部４０は、地震検知部３８による地震の検知に基づいて流体給排部３６を制御するものである。
本実施の形態では、制御部４０は、Ｐ波検出器３８０２で検出されたＰ波の加速度Ａｐが、予め定められた充填開始しきい値Ａ１を上回ったならば、直ちに空気ポンプ３６０４を作動させ、図２に示すように、流体室４２に空気を充填させることで摩擦部材３４を膨張させ摩擦部材３４のロッド挿通孔３４１０を構成する内周面３４１２をロッド３２の外周面３２０４に圧接させる圧接制御を実施する。
また、制御部４０による圧接制御は、充填開始しきい値Ａ１を超えたＰ波の加速度Ａｐが大きくなるほど、空気ポンプ３６０４により流体室４２に充填する空気量を増加させ、摩擦部材３４の膨張量を高めロッド３２への圧接力を高めるようになされる。
また、制御部４０は、Ｓ波検出器３８０４で検出されるＳ波の加速度Ａｓが、予め定められた充填解除しきい値Ａ２を下回った状態が予め定められた解除判定時間Ｔｒ以上継続したならば、空気ポンプ３６０４を停止させて空気の流体室４２への充填を停止すると共に、電磁弁３６０６を開弁して流体室４２から空気を排出させ、摩擦部材３４を収縮させ摩擦部材３４のロッド挿通孔３４１０を構成する内周面３４１２のロッド３２への圧接を解除し電磁弁３６０６を閉弁する圧接解除制御を実施する。

次に本実施の形態の建物本体の支持構造１０の動作について図３のフローチャートを参照して説明する。
予め電磁弁３６０６は閉弁されているものとする。
制御部４０は、Ｐ波検出器３８０２でＰ波を検出したか否かを判定する（ステップＳ１０）。
ステップＳ１０が否定ならばステップＳ１０を繰り返す。
ステップＳ１０が肯定ならば、制御部４０は、Ｐ波検出器３８０２で検出されたＰ波の加速度Ａｐが予め定められた充填開始しきい値Ａ１を上回ったか否かを判定する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２が肯定ならば、制御部４０は圧接制御を実施する（ステップＳ１４）。すなわち、制御部４０は、直ちに空気ポンプ３６０４を作動させ、図２に示すように、流体室４２に空気を充填させることで摩擦部材３４を膨張させ摩擦部材３４の内周面３４１２をロッド３２の外周面３２０４に圧接させる。これにより、摩擦部材３４とロッド３２の外周面３２０４との摩擦抵抗が発生する。さらに、制御部４０は、充填開始しきい値Ａ１を超えたＰ波の加速度Ａｐが大きくなるほど、空気ポンプ３６０４により流体室４２に充填する空気量を増加させ、摩擦部材３４の膨張量を高めロッド３２の外周面３２０４への圧接力を高める。
また、制御部４０は、Ｓ波検出器３８０４がＰ波から時間的に遅れて到達するＳ波を検出したか否かを判定する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６が否定ならばステップＳ１６に戻る。
ステップＳ１６が肯定ならば、制御部４０は、Ｓ波検出器３８０４で検出されたＳ波の加速度Ａｓが予め定められた充填解除しきい値Ａ２を下回ったか否かを判定する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８が否定ならばステップＳ１８に戻る。
ステップＳ１８が肯定ならば、制御部４０は、Ｓ波の加速度Ａｓが充填解除しきい値Ａ２を下回った状態が解除判定時間Ｔｒ以上継続したか否かを判定する（ステップＳ２０）。
ステップＳ２０が否定ならばステップＳ１８に戻る。
ステップＳ２０が肯定ならば、制御部４０は、圧接解除制御を実施する（ステップＳ２２）。すなわち、制御部４０は、空気ポンプ３６０４の停止させると共に、電磁弁３６０６を開弁して流体室４２から空気を排出させ、摩擦部材３４を収縮させ摩擦部材３４の内周面３４１２のロッド３２の外周面３２０４への圧接を解除し電磁弁３６０６を閉弁する。
これにより、摩擦部材３４が縮小し摩擦部材３４の内周面３４１２のロッド３２の外周面３２０４への圧接が解除され、摩擦部材３４の内周面３４１２とロッド３２の外周面３２０４との摩擦抵抗が予め設定された値に低下する。
以上で地震の発生から収束に至るまでの一連の制御が終了する。

本実施の形態によれば、地震が発生した場合、地震検知部３８により地震が検出されると、流体室４２に空気を充填させることで摩擦部材３４を膨張させ、摩擦部材３４の内周面３４１２をロッド３２の外周面３２０４に圧接させる圧接制御を実施する。
そして、地震動が建物本体１６の直下の地盤に到達すると、建物本体１６に大きな水平力が作用し、そのモーメントにより建物本体１６が傾動し、図２に示すように、建物本体１６の一側が浮き上がる方向に変位しようとする。
この場合、膨張した摩擦部材３４の内周面３４１２とロッド３２の外周面３２０４との間に摩擦抵抗が生じ、建物本体１６の上方への変位に対しての抵抗を生じる。
したがって、建物本体１６の浮き上がりを許容しつつ抵抗を生じ、建物本体１６の損傷を抑制する上で有利となり、建物本体１６に所在する人の不快感を軽減させる上で有利となる。
また、建物本体１６の浮き上がり後の降下時には、膨張した摩擦部材３４の内周面３４１２とロッド３２の外周面３２０４との間に摩擦抵抗が生じ、建物本体１６の下方への変位に対しての抵抗を生じる。
したがって、建物本体１６の浮き上がり後の降下時に降下に対して降下を許容しつつ抵抗を生じ、建物本体１６の衝撃を抑制する上で有利となる。
そのため、建物本体１６の損傷を抑制する上で有利となり、建物本体１６に所在する人の不快感を軽減させる上で有利となる。

また、本実施の形態では、ロッド３２が単一で、ロッド挿通孔３４１０が摩擦部材３４の中心に設けられているので、ロッド３２が一本で済むとともに、摩擦部材３４の構成を簡素化できるため、コストダウンを図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、Ｐ波検出器３８０２で検出された地震の初期微動であるＰ波の加速度Ａｐが予め定められた充填開始しきい値Ａ１を上回ったならば、流体給排部３６による流体室４２への空気の充填を行なうようにした。
したがって、建物本体１６の直下の地盤Ｇに地震の主要動（Ｓ波）が到達する前に、摩擦部材３４を膨張させ摩擦部材３４の内周面３４１２をロッド３２の外周面３２０４に圧接させる圧接制御を実施するので、建物本体１６の損傷を抑制する上でより有利となり、建物本体１６に所在する人の不快感を軽減させる上でより有利となる。

また、本実施の形態では、制御部４０は、充填開始しきい値Ａ１を超えたＰ波の加速度Ａｐが大きくなるほど、空気ポンプ３６０４により流体室４２に充填する空気量を増加させ、摩擦部材３４の膨張量を高めロッド３２の外周面３２０４への圧接力を高めるようにした。
したがって、Ｐ波の加速度Ａｐが小さく、したがって、比較的弱い地震によって生じる建物本体１６の上方への僅かな変位に対しては、摩擦部材３４のロッド３２の外周面３２０４への圧接力が低めとなり摩擦部材３４とロッド３２の外周面３２０４との摩擦抵抗が抑制されるので、建物本体１６の浮き上がりを許容しつつ低めの摩擦抵抗を生じ、建物本体１６の損傷を抑制する上で有利となり、建物本体１６に所在する人の不快感を軽減させる上で有利となる。
また、比較的弱い地震時には、建物本体１６の浮き上がり後の降下時には、低めの摩擦抵抗が生じ、建物本体１６の下方へ僅かな変位に対しての低めの抵抗を生じることから、建物本体１６の浮き上がり後の降下時に降下に対して降下を許容しつつ低めの抵抗を生じ、建物本体１６の衝撃を抑制する上で有利となり、建物本体１６に所在する人の不快感を軽減させる上で有利となる。

また、Ｐ波の加速度Ａｐが大きく、したがって、比較的強い地震によって生じる建物本体１６の上方への大きな変位に対しては、摩擦部材３４のロッド３２の外周面３２０４への圧接力が高めとなり摩擦部材３４とロッド３２の外周面３２０４との摩擦抵抗が大きくなるので、建物本体１６の浮き上がりを許容しつつ高めの摩擦抵抗を生じ、建物本体１６の損傷を抑制する上で有利となり、建物本体１６に所在する人の不快感を軽減させる上で有利となり、また、ロッド３２の柱脚２４０２からの抜落を阻止する上で有利となる。
また、比較的強い地震時には、建物本体１６の浮き上がり後の降下時には、高めの摩擦抵抗が生じ、建物本体１６の下方への大きな変位に対して高めの抵抗を生じることから、建物本体１６の浮き上がり後の降下時に降下に対して降下を許容しつつ高めの抵抗を生じ、建物本体１６の衝撃を抑制する上で有利となり、建物本体１６に所在する人の不快感を軽減させる上で有利となる。

なお、本実施の形態では、Ｐ波の加速度Ａｐが大きいほど摩擦部材３４のロッド３２の外周面３２０４への圧接力を高めるようにした場合について説明したが、Ｐ波の加速度Ａｐがしきい値を超えたならば、摩擦部材３４のロッド３２の外周面３２０４への圧接力を一定の値とするようにしてもよい。
しかしながら、本実施の形態のようにすると、Ｐ波の加速度Ａｐの大きさから予測される地震の大きさに応じて摩擦部材３４と内周面２４０４との摩擦抵抗を調整することで建物本体１６の損傷をより確実に抑制する上で有利となり、また、建物本体１６に所在する人の不快感を軽減させる上でより有利となる。

また、本実施の形態では、制御部４０は、流体室４２への空気の充填後、Ｓ波検出器３８０４によって検出されるＳ波の加速度Ａｓが予め定められた充填解除しきい値Ａ２を下回った状態が予め定められた解除判定時間Ｔｒ以上継続したならば、流体給排部３６による空気の流体室４２への充填を停止し流体室４２から空気の排出を行ない、摩擦部材３４を収縮させ摩擦部材３４の内周面３４１２のロッド３２の外周面３２０４への圧接を解除する圧接解除制御を実施するようにした。
したがって、地震が収束した段階で摩擦部材３４を収縮させるので、摩擦部材３４を膨張させている時間を最小限に短縮できるため、流体給排部３６の無駄な動作を抑制できると共に、摩擦部材３４の耐久性の向上を図る上で有利となる。

なお、本実施の形態では、ロッド３２を単一とし、ロッド挿通孔３４１０が摩擦部材３４の中心に設けられている場合について説明した。
しかしながら、ロッド３２を互いに間隔をおいて複数設け、ロッド挿通孔３４１０を単一とし、ロッド挿通孔３４１０を摩擦部材３４の中央部に複数のロッド３２が挿通される大きさで形成するようにしてもよい。
このようにすると、ロッド３２を単一とした場合に比較してロッド３２間に摩擦部材３４が侵入する隙間を形成することができるので、流体室４２に空気を充填して摩擦部材３４を膨張させた際に、ロッド３２と摩擦部材３４との接触面積を大きく確保し、大きな摩擦力を得ることで、建物本体１６の損傷を抑制する上で有利となり、建物本体１６に所在する人の不快感を軽減させる上で有利となる。

また、実施の形態では、Ｐ波検出器３８０２およびＳ波検出器３８０４がＰ波、Ｓ波の加速度Ａｐ、Ａｓを検出する場合について説明したが、加速度に代えてＰ波、Ｓ波の振幅あるいは速度などのパラメータを検出するようにしてもよく、その場合、充填開始しきい値、充填解除しきい値はそれぞれ振幅値あるいは速度値などの数値となる。

１０ 建物本体の支持構造
１２ 基礎梁
１２０２ 上面
１４ 柱
１６ 建物本体
１８ 建物
２０ 抵抗機構
２２ 床スラブ
２２０２ 開口
２４ 柱本体
２４０２ 柱脚
２４０４ 内周面
２６ 柱脚部
２８ 位置決め部
３０ 柱脚キャップ
３００２ キャップ本体
３００４ 蓋板部
３２ ロッド
３２０２ 下端フランジ
３２０４ 外周面
３４ 摩擦部材
３４０２ 上端面
３４０４ 下端面
３４０６ 外周面
３４１０ ロッド挿通孔
３４１２ 内周面
３６ 流体給排部
３６０２ 流路
３６０４ 空気ポンプ
３６０６ 電磁弁
３８ 地震検知部
３８０２ Ｐ波検出器
３８０４ Ｓ波検出器
４０ 制御部
４２ 流体室

Claims (10)

1. 基礎梁から立設された柱を含む建物本体の前記基礎梁上での支持構造であって、
   前記柱の柱脚と前記基礎梁とにわたって抵抗機構が設けられ、
   前記柱脚に下方に開放された柱脚部が形成され、
   前記抵抗機構は、
   前記基礎梁から上方に突設され前記柱脚部に挿入されるロッドと、
   前記柱脚部の内周面に取着され前記ロッドが上下方向に挿通されたロッド挿通孔とこのロッド挿通孔の周囲に設けられた流体室とを有し、前記流体室への流体の給排により膨張縮小可能で膨張することで前記ロッドに圧接する摩擦部材と、
   前記流体室への前記流体の充填および前記流体室からの前記流体の排出を行なう流体給排部と、
   地震を検知する地震検知部と、
   前記地震検知部による地震の検知に基づいて前記流体給排部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする建物本体の支持構造。
2. 前記ロッドは単一で、
   前記ロッド挿通孔は、前記摩擦部材の中心に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載の建物本体の支持構造。
3. 前記ロッドは互いに間隔をおいて複数設けられ、
   前記ロッド挿通孔は、単一で前記摩擦部材の中央部に前記複数のロッドが挿通される大きさで形成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の建物本体の支持構造。
4. 前記地震検知部は、地震の初期微動であるＰ波を検出するＰ波検出器を備え、
   前記制御部による前記流体給排部の制御は、前記Ｐ波検出器で検出された前記Ｐ波の加速度が予め定められた充填開始しきい値を上回ったならば、前記流体給排部による前記流体室への前記流体の充填を行なうことでなされる、
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の建物本体の支持構造。
5. 前記制御部による前記流体給排部の制御は、前記Ｐ波検出器によって検出される前記Ｐ波の加速度が大きいほど、前記流体給排部によって前記流体室へ充填される前記流体の量を増加させるようになされる、
   ことを特徴とする請求項４記載の建物本体の支持構造。
6. 前記地震検知部は、前記Ｐ波に遅れて到達する地震の主要動であるＳ波を検出するＳ波検出器をさらに備え、
   前記制御部による前記流体給排部の制御は、前記流体室への前記流体の充填後、前記Ｓ波検出器によって検出される前記Ｓ波の加速度が予め定められた充填解除しきい値を下回った状態が予め定められた解除判定時間以上継続したならば、前記流体給排部による前記流体の前記流体室への充填を停止し前記流体室から前記流体の排出を行なうようになされる、
   ことを特徴とする請求項４または５記載の建物本体の支持構造。
7. 前記基礎梁と前記柱脚との間に、前記基礎梁に対して前記柱脚の上方への変位を許容しつつ前記柱脚の水平方向の位置決めを行なう位置決め部が設けられ、
   前記抵抗機構は、前記位置決め部の内側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１から６の何れか1項記載の建物本体の支持構造。
8. 前記位置決め部は、前記基礎梁の上面に取着され、その上部が前記柱脚部にはめ込まれ前記基礎梁の上面から上方に離れるにつれて断面積が次第に小さくなる中空状の柱脚キャップを含んで構成され、
   前記抵抗機構は、前記柱脚キャップの内側を通って設けられている、
   ことを特徴とする請求項７記載の建物本体の支持構造。
9. 前記基礎梁と前記柱脚との間に、前記基礎梁に対して前記柱脚の上方への変位を許容しつつ前記柱脚の水平方向の位置決めを行なう位置決め部が設けられ、
   前記抵抗機構は、前記位置決め部と前記柱脚部とにわたって設けられている、
   ことを特徴とする請求項１から６の何れか1項記載の建物本体の支持構造。
10. 前記位置決め部は、前記基礎梁の上面に取着されその上部が前記柱脚部にはめ込まれ前記基礎梁の上面から上方に離れるにつれて断面積が次第に小さくなる中実状の柱脚キャップを含んで構成され、
    前記抵抗機構は、前記柱脚キャップの上面と前記柱脚部とにわたって設けられている、
    ことを特徴とする請求項９記載の建物本体の支持構造。

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