JPH0988089A - 減震基礎構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地震入力を直接的に減らせることが出来、既
存の建物に追加的に設けることが出来る減震構造を提供
する。 【構成】 水道水９にかかる供給圧は、容器８の内部か
ら外部へ向けて常時安定的に作用し、筐体６の開口部を
介して割栗石２に伝えられている。従って、複数の各水
圧ジャッキ５から布基礎部には、建物の重量に抗する力
が与えられている。このため、布基礎部と基礎地盤１と
の間に生じる最大摩擦力は、従来構造に比較して低下し
ている。すなわち、建物は従来よりも低い地震強度で横
滑りし、基礎地盤１の横揺れは従来よりも建物に伝わり
にくくなっている。また、水圧ジャッキ５が収納固定さ
れる各溝４は、布基礎部側部の基礎地盤１から布基礎部
下方に向かう横穴を掘ることにより、建物が建っている
状態で容易に形成することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地震等によって建物に
加わる揺れを低減する建物の減震基礎構造に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の減震基礎構造としては種
々の構造が提案されている。例えば、特開平７−１３９
２１９号公報には、地盤と構造物との間に特殊構造のダ
ンパーが設けられた構造が開示されている。この免震構
造では、特殊構造のダンパーによって構造物の揺れの周
期が地震の揺れの周期に対して長期化され、また、ダン
パーが塑性変形することにより、構造物の揺れが減衰さ
れる。また、特開平７−１３９２１７号公報には、木造
建物の基礎上面と土台との間に免震部材が介装された構
造が開示されている。この免震部材は耐荷重用ゴムから
なる長尺板状のブロック体からなり、この免震部材によ
って木造建物への地震伝播が緩衝吸収される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のいずれの減震構造においても、基礎地盤と建物との
間にダンパーや免震部材が介装され、地震による建物の
揺れはこれら介装物によって間接的に減衰される構造に
なっている。このため、上記従来のいずれの減震構造
も、建物の新築時に減震設備を設ける必要があり、既設
の建物に追加的に減震設備を設置することは出来ない。
また、地震の揺れを吸収するダンパーや免震部材は一般
的に構造が複雑であり、しかも、施工に手間がかかる。
従って、従来の減震構造によって建物に免震機能を持た
すには、一般的に高額な費用が必要とされる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、基礎地盤上に設けら
れた建物基礎部と、この建物基礎部下部の所定箇所の基
礎地盤に掘られた複数の溝と、これら各溝内で基礎地盤
に固定して設けられ、建物の重量に抗する力を建物基礎
部に与える、建物基礎部との接触摩擦抵抗が十分に低減
された複数のジャッキとを備え、減震基礎構造を構成し
た。

【０００５】また、上記ジャッキを、溝内で基礎地盤に
固定して設けられた、開口部を有する筐体と、満たされ
た水道水にかかる供給圧によってこの開口部を介して建
物基礎部に上記力を与える、筐体に収納された弾性部材
からなる容器とで構成した。

【０００６】

【作用】建物の重量に抗する力がジャッキから建物基礎
部に与えられているため、建物基礎部から基礎地盤に加
わる接地圧は低下する。従って、建物基礎部と基礎地盤
との間に生じる最大摩擦力は、建物の重量に抗する力が
建物基礎部に全く与えられていない従来構造に比較して
低下する。

【０００７】地震が生じて基礎地盤に横揺れが生じた場
合、この横揺れは建物基礎部と基礎地盤との間の摩擦力
によって建物基礎部へ伝えられ、建物は基礎地盤に伴っ
て横揺れする。この横揺れによって建物には水平方向に
振動する慣性力が加わる。地震の強度が大きくなると、
この慣性力は上記の最大摩擦力と拮抗し、さらに慣性力
がこの最大摩擦力を越えると、建物は最大摩擦力に抗し
て動き出す。本構造の下では最大摩擦力は上記のように
従来構造に比較して小さいため、慣性力が最大摩擦力に
打ち勝つ地震の強度は、従来構造に比較して小さくな
る。すなわち、建物は従来よりも低い地震強度で横滑り
し、基礎地盤の横揺れは従来よりも建物に伝わりにくく
なる。

【０００８】また、ジャッキが収納固定される各溝は、
所定箇所の建物基礎部側部の基礎地盤から建物基礎部下
方に向かう横穴を掘ることにより、建物が建っている状
態で容易に形成することが出来る。

【０００９】また、このジャッキは、水道水を満たした
容器と、この容器を収納する筐体とで簡単に構成するこ
とが出来る。

【００１０】

【実施例】次に、本発明による減震基礎構造を小規模建
築物に適用した一実施例について説明する。

【００１１】図１（ａ）は本実施例が適用された小規模
建築物の基礎部分を示す断面図である。

【００１２】基礎地盤１の表面には割栗石２が敷設さ
れ、捨コンクリートが注入されて地業処理が施されてい
る。この割栗石２上には鉄筋コンクリ−トからなる基礎
梁３が設けられており、建物はこの基礎梁３上に建てら
れる。同図（ｂ）はこの基礎梁３の横断面を示してい
る。ここで、割栗石２と基礎梁３とは建物の布基礎部を
構成している。この布基礎部下部の基礎地盤１には複数
の溝４が掘られている。この溝４は、図２の布基礎部平
面図に示すように、線状に図示される基礎梁３の丸印で
示す所定箇所に設けられている。これら各溝４の内部に
は水圧ジャッキ５が基礎地盤１に固定して設けられてい
る。この水圧ジャッキ５は、筒状の筐体６と、この筐体
６の内部に収納された容器８とで構成されている。筐体
６は塩ビパイプまたは筒状鋼管の底面が封止された構造
をしており、上面には開口部が形成されている。この筐
体６の底部は、溝４の内部の基礎地盤１に設けられた割
栗石７上に固定されている。また、容器８は風船状のゴ
ム部材からなり、弾性を備えている。この容器８と割栗
石２との間の接触摩擦抵抗は、基礎地盤１と割栗石２と
の間の接触摩擦抵抗に比べて十分低減されている。この
接触摩擦抵抗の低減は、例えば、容器８と割栗石２との
間に図示しない２枚の鉄板を設け、これら鉄板間にオイ
ルを張ることによって実現されるが、その手段はこれに
限定されるものではない。

【００１３】容器８の内部には水道水９が満たされてお
り、この水道水９には、同図（ｃ）に示す管１０を介し
て約２Ｋｇ／ｃｍ2 の水道水供給圧が常時安定的に加わ
っている。また、容器８に満たされた水道水９は、管１
１に設けられたバルブ１２の開閉により、適宜排出され
る。なお、同図（ａ）には示していないが、同図（ｃ）
に示すように、割栗石２と容器８との間にゴム部材等か
らなる緩衝蓋１３を設け、割栗石２と容器８との接触に
馴染みを持たせる構造としても良い。ただし、この場合
においても緩衝蓋１３と割栗石２との間の接触摩擦抵抗
は、上述の手段や、緩衝蓋１３自体の材質を選択するこ
と等によって十分低減されている必要がある。

【００１４】このような本実施例による減震構造におい
て、水道水９にかかる供給圧は、図に矢示するように容
器８の内部から外部へ向けて常時安定的に作用し、筐体
６の開口部を介して割栗石２に伝えられている。従っ
て、複数の各水圧ジャッキ５から布基礎部には、建物の
重量に抗する力が与えられている。このため、水圧ジャ
ッキ５は、建物の荷重によって布基礎部にかかる力を基
礎地盤１と分担し合い、建物の布基礎部から基礎地盤１
に加わる接地圧は低下している。

【００１５】つまり、従来の基礎構造においては、図３
（ａ）に示すように、建物２１の布基礎部２１ａから基
礎地盤１に建物２１の重量Ｍそのものがかかっており、
建物２１の底面積をＳとすれば、単位面積当たりの接地
圧ｐ１はＭ／Ｓであった（ｐ１＝Ｍ／Ｓ）。よって、従
来構造において、布基礎部２１ａと基礎地盤１との間に
生じる最大摩擦力Ｆ１は、布基礎部２１ａと基礎地盤１
との間の静止摩擦係数をμとすれば、単位面積当たりμ
・ｐ１であった（Ｆ１＝μ・ｐ１）。しかし、本実施例
では、同図（ｂ）に示すように、水圧ジャッキ５から布
基礎部２１ａに力Ｐが加わるため、単位面積当りの接地
圧ｐ２は（Ｍ−Ｐ）／Ｓとなる（ｐ２＝（Ｍ−Ｐ）／
Ｓ）。よって、本実施例において布基礎部２１ａと基礎
地盤１との間に生じる最大摩擦力Ｆ２は、単位面積当り
μ・ｐ２となる（Ｆ２＝μ・ｐ２）。接地圧ｐ２は接地
圧ｐ１よりも小さいため（ｐ２＜ｐ１）、本実施例にお
ける最大摩擦力Ｆ２は従来構造における最大摩擦力Ｆ１
よりも小さくなっている（Ｆ２＜Ｆ１）。また、水圧ジ
ャッキ５と布基礎部２１ａとの間の静止摩擦係数μ´
は、前述のように、布基礎部２１ａと基礎地盤１との間
の静止摩擦係数μに比べて十分に低減されている。この
ように本実施例の減震構造における最大摩擦力Ｆ２は、
建物２１の重量Ｍに抗する力が建物基礎部２１ａに全く
与えられていない従来構造における最大摩擦力Ｆ１に比
較して低下している。

【００１６】具体的には、建物２１から基礎地盤１に加
わる接地圧は小規模建築物の場合１ｍ2 当たり平均８０
０Ｋｇであり、本実施例では水圧ジャッキ５から布基礎
部２１ａへ与える力を設計上１ｍ2 当たり４００Ｋｇ程
度としている。従って、水圧ジャッキ５の直径φを１６
ｃｍとし、水圧ジャッキ５と布基礎部２１ａとが接する
面積を約２００ｃｍ2 に設定し、１ｍ2 当たり１個のこ
の水圧ジャッキ５を設けることにすれば、２Ｋｇ／ｃｍ
2 の供給圧を持つ水道水９により、１ｍ2 当たり４００
Ｋｇの力を布基礎部２１ａに作用させることができる。
このため、布基礎部２１ａの底面積Ｓを平均８０ｍ2 と
考えれば、１個の建物２１に必要とされる水圧ジャッキ
５の総個数は８０個となる。また、水圧ジャッキ５の直
径φを３６ｃｍとし、水圧ジャッキ５と布基礎部２１ａ
との間の接地面積を５倍の約１０００ｃｍ2 に設定すれ
ば、水圧ジャッキ５から出力される力は５倍になる。こ
のため、５ｍ2 当たりに１個の水圧ジャッキ５を設けれ
ば、１ｍ2 当たり４００Ｋｇの荷重を分担することが可
能となる。従って、布基礎部２１ａの底面積Ｓを同じく
平均８０ｍ2 と考えた場合、１個の建物２１に必要とさ
れる水圧ジャッキ５の総個数は１６個となり、ジャッキ
数を低減することができる。

【００１７】地震が生じて基礎地盤１に横揺れが生じた
場合、この横揺れは布基礎部２１ａと基礎地盤１との間
に生じる摩擦力によって布基礎部２１ａへ伝えられ、建
物２１は基礎地盤１に伴って横揺れする。この横揺れに
よって建物２１には水平方向に振動する慣性力が加わ
る。地震の強度が大きくなると、この慣性力は最大摩擦
力と拮抗し、さらに慣性力がこの最大摩擦力を越える
と、建物２１は最大摩擦力に抗して動き出す。本実施例
の構造の下における最大摩擦力Ｆ２は上記のように従来
構造における最大摩擦力Ｆ１に比較して小さいため、慣
性力が最大摩擦力Ｆ２に打ち勝つ地震の強度は、従来構
造に比較して小さくなっている。すなわち、建物２１は
従来構造よりも低い地震強度で横滑りし、基礎地盤１の
横揺れは従来構造よりも建物２１に伝わりにくくなって
いる。

【００１８】また、水圧ジャッキ５が収納固定される各
溝４は、所定箇所における布基礎部２１ａの側部の基礎
地盤１から布基礎部２１ａの下方に向かう横穴を掘るこ
とにより、建物２１が建っている状態で容易に形成する
ことが出来る。このため、このような本実施例による減
震構造では、既存の建物に追加的に装備することが可能
であり、建物２１に入力される地震の力は直接的に有効
に軽減される。また、水圧ジャッキ５は、水道水９を満
たした容器８と、この容器８を収納する筐体６とで簡単
に構成することが出来る。このため、本実施例による減
震構造は単純な構造で実現することができ、従って、施
工も簡単であり、工事費が安く済み、安価に建物に免震
機能を付帯させることが可能である。

【００１９】なお、上記実施例においては建物基礎部を
布基礎部として説明したが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、基礎地盤上に平板状のコンクリ
ート板を敷き、このコンクリート板上に建物の土台を形
成するべた基礎構造の建物や、ブロック状の石に木材を
重ねて構成する束基礎構造の建物に本発明を適用するこ
とも可能であり、この場合においても上記実施例と同様
な効果が奏される。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、建
物の重量に抗する力がジャッキから建物基礎部に与えら
れているため、建物基礎部から基礎地盤に加わる接地圧
は低下する。従って、建物基礎部と基礎地盤との間に生
じる最大摩擦力は、建物の重量に抗する力が建物基礎部
に全く与えられていない従来構造に比較して低下する。
すなわち、建物は従来よりも低い地震強度で横滑りし、
基礎地盤の横揺れは従来よりも建物に伝わりにくくな
る。また、ジャッキが収納固定される各溝は、所定箇所
の建物基礎部側部の基礎地盤から建物基礎部下方に向か
う横穴を掘ることにより、建物が建っている状態で容易
に形成することが出来る。このため、地震入力を直接的
に減らせることが出来、既存の建物に追加的に設けるこ
との出来る減震構造が提供される。

【００２１】また、このジャッキは、水道水を満たした
容器とこの容器を収納する筐体とで簡単に構成すること
が出来るため、簡単な構造となり、施工も簡易に行える
ため、減震構造は安価に提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による建物の減震基礎構造を
示す断面図である。

【図２】本実施例による減震基礎構造を構成する水圧ジ
ャッキが配置される箇所の一例を示す布基礎部平面図で
ある。

【図３】本実施例の作用を説明するために用いられる建
物の模式的な構造を示す図である。

【符号の説明】

１…基礎地盤 ２，７…割栗石 ３…基礎梁 ４…溝 ５…水圧ジャッキ ６…筐体 ８…容器 ９…水道水 １０，１１…管 １２…バルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎地盤上に設けられた建物基礎部と、
   この建物基礎部下部の所定箇所の前記基礎地盤に掘られ
   た複数の溝と、これら各溝内で前記基礎地盤に固定して
   設けられ建物の重量に抗する力を前記建物基礎部に与え
   る前記建物基礎部との接触摩擦抵抗が十分に低減された
   複数のジャッキとを備えた減震基礎構造。
2. 【請求項２】 前記ジャッキは、前記溝内で前記基礎地
   盤に固定して設けられた開口部を有する筐体と、満たさ
   れた水道水にかかる供給圧によって前記開口部を介して
   前記建物基礎部に前記力を与える前記筐体に収納された
   弾性部材からなる容器とから構成されていることを特徴
   とする請求項１記載の減震基礎構造。