(57)【要約】【課題】より簡単な構造の免震構造物を提供する。【解決手段】免震構造物１は、地表面が掘削された掘込みＡに形成され、液体を貯留可能な土槽１０と、土槽１０の底面１０ａ上に設けられ、構築物Ｂの水平移動を許容し且つ構築物Ｂの鉛直荷重を支える水平移動装置１１と、土槽１０内に充填され、粘性により構築物Ｂの水平振動を減衰させる粘性液体１２とを有している。水平移動装置１１は、構築物Ｂの鉛直荷重を支え転動可能な複数の球体２０と、複数の球体２０を収容し囲む枠体２１を有している。【選択図】図１
2010275803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表面が掘削された掘込みに形成され、液体を貯留可能な土槽と、
該土槽の底面上に設けられ、構築物の水平移動を許容し且つ構築物の鉛直荷重を支える水平移動装置と、
前記土槽内に充填され、粘性により前記構築物の水平振動を減衰させる粘性液体と、を有し、
前記水平移動装置は、前記構築物の鉛直荷重を支え転動可能な複数の球体と、当該複数の球体を収容し囲む枠体と、を有することを特徴とする、免震構造物。
【請求項２】
前記枠体は、格子状に形成され、当該格子状の各方形枠内に球体が収容されていることを特徴とする、請求項１に記載の免震構造物。
【請求項３】
前記複数の球体と前記構築物の間には、板状体が介在されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の免震構造物。
【請求項４】
前記土槽の内側壁には、前記構築物の接触に対し弾性力を生じさせる弾性装置が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の免震構造物。
【請求項５】
前記構築物の外側壁には、前記土槽の内側壁の接触に対し弾性力を生じさせる弾性装置が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の免震構造物。
【請求項６】
前記土槽は、上面が開放された鉄筋コンクリートの箱型形状を有していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の免震構造物。
【請求項７】
前記土槽は、前記掘込みの表面に遮水シートを敷設して形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の免震構造物。
【請求項８】
前記土槽の遮水シート上に底版が設置され、当該底版上に前記水平移動装置が設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の免震構造物。
【請求項９】
前記粘性液体は、ベントナイト液であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の免震構造物。
【請求項１０】
前記土槽内に水を供給する水供給装置をさらに有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の免震構造物。
【請求項１１】
前記水供給装置は、前記土槽内に水を供給する管路と、当該管路を開閉する開閉弁と、  前記土槽内の水位を検出するセンサと、当該センサによる水位の検出結果に基づいて、前記土槽内の水位が所定の高さ以上になるように前記開閉弁を開閉する制御部とを有することを特徴とする、請求項１０に記載の免震構造物。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の免震構造物を有する建物。
【請求項１３】
前記土槽内の粘性液体の上面を覆う外部床を有することを特徴とする、請求項１２に記載の建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震構造物及び当該免震構造物を有する建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、免震機能を備えた建物が一般的になっている。建物の免震装置として、特許文献１には、液体で満たされたプール内に建物を浮かべ、建物とプール側壁との内に設けられた入れ子構造により建物の振動を減衰させる技術が開示されている。この免震装置では、建物下面とプール床面との間にロッキングを防止するリンク機構が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１５３１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記技術では、入れ子構造やリンク機構が多数配置されるため、免震装置が複雑で大型化している。これにより、建物の施工が難しく時間がかかり、また高価になる。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、より簡単な構造の免震構造物及びその免震構造物を有する建物を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、地表面が掘削された掘込みに形成され、液体を貯留可能な土槽と、該土槽の底面上に設けられ、構築物の水平移動を許容し且つ構築物の鉛直荷重を支える水平移動装置と、前記土槽内に充填され、粘性により前記構築物の水平振動を減衰させる粘性液体と、を有し、前記水平移動装置は、前記構築物の鉛直荷重を支え転動可能な複数の球体と、当該複数の球体を収容し囲む枠体と、を有することを特徴とする免震構造物である。
【０００７】
本発明によれば、複数の球体を用いた水平移動装置により構築物を水平振動させ、粘性液体により構築物の水平振動を減衰させることができるので、免震を極めて簡単な構造で行うことができる。この結果、建物の施工が容易で安価になる。
【０００８】
前記枠体は、格子状に形成され、当該格子状の各方形枠内に球体が収容されていてもよい。かかる場合、球体同士の位置関係や、球体と構築物との位置関係が変動しないので、構築物の総ての方向の水平移動を確実に安定して行うことができる。
【０００９】
前記複数の球体と前記構築物の間には、板状体が介在されていてもよい。かかる場合、構築物から複数の球体にかかる荷重を均等化できる。また、板状体は、構築物の基礎コンクリート打設時の型枠の役割を果たすことができる。
【００１０】
前記土槽の内側壁には、前記構築物の接触に対し弾性力を生じさせる弾性装置が設けられていてもよい。また、前記構築物の外側壁に、前記土槽の内側壁の接触に対し弾性力を生じさせる弾性装置が設けられていてもよい。かかる場合、地震による構築物の横ずれに対し構築物を元の位置に戻す方向に押すことができるので、地震による構築物の位置ずれを低減できる。
【００１１】
前記土槽は、上面が開放された鉄筋コンクリートの箱型形状を有していてもよい。
【００１２】
前記土槽は、前記掘込みの表面に遮水シートを敷設して形成されていてもよい。前記土槽の遮水シート上に底版が設置され、当該底版上に前記水平移動装置が設けられていてもよい。
【００１３】
前記粘性液体は、ベントナイト液であってもよい。
【００１４】
上記免震構造物は、前記土槽内に水を供給する水供給装置をさらに有していてもよい。また、前記水供給装置は、前記土槽内に水を供給する管路と、当該管路を開閉する開閉弁と、前記土槽内の水位を検出するセンサと、当該センサによる水位の検出結果に基づいて、前記土槽内の水位が所定の高さ以上になるように前記開閉弁を開閉する制御部とを有していてもよい。かかる場合、例えば揮発した水分を補充できるので、土槽内の粘性液体の粘性状態を維持できる。
【００１５】
別の観点による本発明によれば、上記免震構造物を有する建物が提供される。
【００１６】
前記建物は、前記土槽内の粘性液体の上面を覆う外部床を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単な構造の免震構造物を実現できるので、施工が容易で安価になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態にかかる免震構造物を有する建物の構成の概略を示す説明図であ      る。
【図２】（ａ）は、水平移動装置の構成の概略を示す平面図である。（ｂ）は、水平移      動装置の縦断面図である。
【図３】弾性装置を上方から見た説明図である。
【図４】構築物が接触した状態の弾性装置を示す説明図である。
【図５】構築物側に弾性装置が設けられている場合の説明図である。
【図６】水供給装置を有する場合の免震構造物の構成を示す説明図である。
【図７】遮水シートの土槽を有する免震構造物の構成を示す説明図である。
【図８】施工時に水平移動装置を設置した状態を示す説明図である。
【図９】施工時に粘性液体により球体を埋めた状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る免震構造物１を有する建物２の構成の概略を示す説明図である。
【００２０】
免震構造物１は、例えば地表面が掘削された掘込みＡに形成され、水を貯留可能な土槽１０と、土槽１０の底面１０ａ上に設けられ、構築物Ｂの水平移動を許容し且つ構築物Ｂの鉛直荷重を支える水平移動装置１１と、土槽１０内に充填され、粘性により構築物Ｂの水平振動を減衰させる粘性液体１２を有している。
【００２１】
土槽１０は、例えば上面が開放された鉄筋コンクリートの箱型形状を有している。水平移動装置１１は、例えば構築物Ｂの鉛直荷重を支え転動可能な複数の球体２０と、複数の球体２０を収容し囲む枠体２１を有している。球体２０には、例えば工業用ガラス球、工業用磁器球、コンクリート球などが用いられる。枠体２１は、例えば図２（ａ）に示すように方形の格子状に形成され、当該格子状の各方形枠２１ａ内に球体２０が収容されている。球体２０は、後述するように地震発生時には方形枠２１ａ内で転動でき球体２０と枠体２１はいっしょに底面１０ａ上を水平移動する（枠体２１は土槽１０の底版に固定されていない）。また枠体２１は、図２（ｂ）に示すように上下方向の寸法（枠体２１が土槽１０の底面１０ａから突出する高さ）が球体２０の径よりも短く（低く）形成され、球体２０を収容した際に、球体２０の上側が枠体２１よりも突出するようになっている。これにより、球体２０は、上面で後述する板状体２２を支持できる。また、底面１０ａに対する球体２０及び枠体２１の敷設範囲は、構築物Ｂの底面とほぼ同じ面積を有している。
【００２２】
図１に示すように複数の球体２０上には、板状体２２が載置され、その上に構築物Ｂが支承されている。板状体２２は、複数の球体２０全体を覆う大きさを有し、球体２０に対し水平移動できる。なお、板状体２２は、樹脂板、鋼板等を用いることができる。
【００２３】
土槽１０の内側壁１０ｂには、例えば構築物Ｂの接触に対し弾性力を生じさせる弾性装置３０が設けられている。弾性装置３０は、例えば発泡ゴムで構成されている。弾性装置３０は、例えば土槽１０の内側壁１０ｂから内側に突出し先細の側方から見て台形の形状を有している。また、弾性装置３０は、図３に示すように土槽１０の内側壁１０ｂに沿って水平方向に長く形成されている。弾性装置３０は、例えば箱型形状の土槽１０の各辺（平面視）の内側壁１０ｂにそれぞれ形成されている。また、弾性装置３０は、構築物Ｂの大きさ（奥行や幅）に応じて等間隔に複数設けてもよい。この弾性装置３０により、図４に示すように構築物Ｂが地震により水平方向に移動した際に弾性装置３０と接触し弾性力を生じさせて、構築物Ｂを元の位置に戻す方向に押すことができる。
【００２４】
粘性液体１２は、水や水以上の粘性を有するものであり、本実施の形態において、粘性液体１２には、コロイド状の液体、例えばベントナイト液が用いられる。なお、その他粘性液体１２として不揮発性の鉱物オイルなどを用いてもよい。
【００２５】
図１に示すように構築物Ｂの外壁面には、土槽１０の粘性液体１２の上面を覆う片持構造の外部床Ｂ１が設けられている。これにより、粘性液体１２内に人や物が転落することを防止できる。
【００２６】
地震発生時には、球体２０自身は、底面１０ａ上を枠体２１（土槽１０の底版に固定していない）とともに水平振動し、球状２０上の板状体２２に載置された構築物Ｂは、球状２０の転動により板状体２２上で容易に水平振動する。このとき、球体２０及び枠体２１の水平移動の幅は、構築物Ｂの水平移動の幅より小さいので構造物Ｂが片持支持状態になる場合がある（図４参照）。
そして、構築物Ｂが水平移動して弾性装置３０に接触すると、弾性装置３０が縮んで反発力を生じさせ、構築物Ｂを土槽１０の中央側に押し戻す。さらに構築物Ｂは、土槽１０の中央を通過して水平移動し、反対側の内側壁１０ｂの弾性装置３０に接触すると、弾性装置３０が縮んで反発力を生じさせ、構築物Ｂを土槽１０の中央側に押し戻す。このような繰り返しにより、地震後の構築物Ｂの位置ずれ（水平振動の変位（振幅））が復元される。その一方で粘性液体１２の粘性により構築物Ｂの水平振動の加速度を減衰させる。これにより、構築物Ｂが免震される。
なお、複数の球体２０は、枠体２１が整列されているので、水平振動によって構造物Ｂの下面から散らばることがなく、構造物Ｂの支持状態は維持される。
【００２７】
以上の実施の形態によれば、複数の球体２０を用いた水平移動装置１１により、構築物Ｂを水平振動させ、粘性液体１２により構築物Ｂの水平振動を減衰させることができるので、免震を極めて簡単な構造で行うことができる。この結果、建物２の施工が容易で安価になる。
【００２８】
枠体２１は、格子状に形成され、各方形枠２１ａ内に球体２０が収容されるので、球体２０同士の位置関係は不変となり、これらの球体２０上の構築物Ｂの総ての方向の水平移動を確実に安定的に確保できる。
【００２９】
複数の球体２０と構築物Ｂの間には、板状体２２が介在されているので、構築物Ｂから複数の球体２０にかかる荷重を均等化できる。また、板状体は、構築物Ｂの基礎コンクリート打設時の型枠の役割を果たすことができる。
【００３０】
土槽１０の内側壁１０ｂには、構築物Ｂの接触に対し弾性力を生じさせる弾性装置３０が設けられているので、地震による構築物Ｂの位置ずれ（水平振動による変位（振幅））を復元できる。
【００３１】
土槽１０は、上面が開放された鉄筋コンクリートの箱型形状を有しているので、免震のための粘性液体１２の保水を適正に行うことができる。
【００３２】
粘性液体１２として、例えばベントナイト液が用いられるので、粘性液体１２による構築物Ｂの水平振動の加速度の減衰を適正かつ安価に行うことができる。
【００３３】
構築物Ｂの外壁面に、土槽１０内の粘性液体１２の上面を覆う片持構造の外部床Ｂ１が設けられているので、粘性液体１２内に人や物が転落することを防止できる。
【００３４】
以上の実施の形態では、弾性装置３０が土槽１０の内側壁１０ａに設けられていたが、図５に示すように構築物Ｂの外側壁に設けられていてもよい。かかる場合も、構築物Ｂが水平移動して土槽１０が弾性装置３０に接触すると、弾性装置３０が縮んで反発力を生じさせ、構築物Ｂを土槽１０の中央側に押し戻す。さらに構築物Ｂは、土槽１０の中央を通過し、反対側の内側壁１０ｂの弾性装置３０に接触すると、弾性装置３０が縮んで反発力を生じさせ、構築物Ｂを土槽１０の中央側に押し戻す。このような繰り返しにより、地震後の構築物Ｂの位置ずれ（水平振動による変位（振幅））が復元される。
【００３５】
また、以上の実施の形態において、免震構造物１は、水溶液や水コロイド液を用いる場合の水の蒸発に対応するために、例えば図６に示すように土槽１０内に水を供給する水供給装置５０をさらに有していてもよい。
【００３６】
水供給装置５０は、例えば土槽１０内に水を供給する管路６０と、管路６０を開閉する開閉弁６１と、土槽１０内の水位を検出するセンサ６２と、当該センサ６２による水位の検出結果に基づいて、水位が所定の高さ以上になるように開閉弁６１を開閉する制御部６３を有している。管路６０は、水道などの水の供給源６４に接続されている。開閉弁６１には、例えば電磁弁が用いられ、センサ６２には、例えば水圧計が用いられる。制御部６３としては、例えばＣＰＵ、メモリなどを有するコンピュータが用いられる。
【００３７】
かかる免震構造物１では、センサ６２により土槽１０内の水位が監視され、所定の水位より下がると、制御部６３により開閉弁６１が開放され、管路６０を通じて土槽１０内に水が供給される。これにより、粘性液体１２が干上がることがなく、土槽１０内のベントナイト液などの粘性液体１２の粘性状態を維持できる。
【００３８】
以上の実施の形態では、鉄筋コンクリートの土槽１０であったが、図７に示すように掘込みＡの表面に遮水シート７０を敷設して形成された土槽７１であってもよい。かかる場合、土槽７１の遮水シート７０の底面７０ａ上に、例えば鉄筋コンクリート製の底版７２が設置され、その底版７２上に水平移動装置１１の球体２０、枠体２１が設けられてもよい。また、この場合、弾性装置３０は、構築物Ｂの外壁面に設けられ、反力壁用に鉄筋コンクリート製の底版７２の周囲に立ち上げて反発するように構成されていてもよい。また、弾性装置３０をバネとして、反力壁と構築物Ｂを連結しておくこともできる。この例によれば、より簡単な構造で安価な免震構造物１を実現できる。
【００３９】
ここで、以上の免震構造物１の施工方法について説明する。先ず地表面に掘込みＡが掘削され、その掘込みＡに土槽１０が形成される。土槽１０は、杭等により下から支持されてもよい。その後、図８に示すように土槽１０の底面１０ａ上に水平移動装置１１の枠体２１が設置され、枠体２１の各方形枠２１ａ内に球体２０が収容される。枠体２１は、土槽１０のコンクリート底盤に埋め込まれて一体化されることにより、球体２０が構築物Ｂに対して不動となるように設けられる。さらに、土槽１０には、水供給装置５０や弾性装置３０が設置される。
【００４０】
次に、図９に示すように球体２０が埋まるように  粘性液体１２が土槽１０内に入れられる。その後、球体２０上に板状体２２が載置される。次に、図１に示すように板状体２２上に構築物Ｂの基礎が構築され、土槽１０内に地表面と同程度の高さになるように粘性液体１２が入れられる。次に構築物Ｂが構築され、その後例えば土槽１０内の水位が所定の高さになるように水供給装置５０により土槽１０内に水が供給される。施工後は、センサ６２により土槽１０内の水位が監視され、所定の水位より下がると、制御部６３により開閉弁６１が開放され、管路６０を通じて土槽１０内に水が供給される。
【００４１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４２】
例えば以上の実施の形態では、底面１０ａに対する球体２０及び枠体２１の敷設範囲は、構築物Ｂの底面とほぼ同じ大きさに合わせて設けられていたが、構築物Ｂの底面より広い面積とし余裕をもって敷設してもよい。構築物Ｂが敷設範囲から大きくはみ出して構造物Ｂが傾いてしまうことを防止するためである（図４参照）。
また、他の水平移動装置の構成として、枠体２１を板状体２２側に固定して、球体２０を収容した際に球体２０の下側が枠体２１よりも突出するようにして土槽１０の底面１０ａ上を転動するようにしてもよい。
また、弾性装置３０が発泡ゴムであったが、弾性力を生じさせるものであれば、高減衰ゴムなどの他のゴムであってもよいし、またバネや、バネを用いたバネ機構等であってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  免震構造物
２  建物
１０  土槽
１１  水平移動装置
１２  粘性液体
２０  球体
２１  枠体
Ａ  掘込み
Ｂ  構築物
【図１】
2010275803.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010275803.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010275803.tif 000011