(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層の一部に室部が形成された複数層の免震建物であって、
基礎と該基礎から突出した円柱とを含み地震時に地盤の動きに追従する鉄筋コンクリート造の下部構造体と、
第１層の室部の構造体と上層の構造体とからなり地震時に前記下部構造体と相対的に変位する鉄骨造の上部構造体と、
前記下部構造体と前記上部構造体との間に介在する免震装置と、からなり、
前記第１層の室部が前記円柱で囲まれた領域内で変位するように最大変位を設定するとともに、
前記免震装置の支承部を前記円柱上端部と前記上層の構造体の柱の下端部との間に介在させ、
前記第１層の室部の構造体を、前記下部構造体とは非接触状態で、前記上層の構造体から懸架し、前記第１層の室部の構造体の底部と前記下部構造体との隙間に、前記免震装置のうち復元機能を有する復元ゴムと減衰機能を有するオイルダンパーまたは減衰ゴムとを介在させたことを特徴とする免震建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地震時の建物の応答を抑制する機構を有する免震建物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建物の下層構造物を鉄筋コンクリート造、上層建築物を鉄骨造とし、下層構造物と上層建築物との間に免震装置を介在させる免震構造が提案されている。（特許文献１）このように構成することにより、免震ピットを構築する必要がないので、免震建物を構築する際に生ずるコストの上昇、工期の長大化等の課題を抑制することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４‐６０２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の免震構造では地震時に下層構造物と上層建築物とが相対的に変位する為、下層構造物と上層建築物との間を建物の使用者が通過する際や通行人が建物の付近を通行する際の安全性を考えた場合、地震時に変位する部位と変位しない部位との境界部の位置やその構成をどのようにすべきかということが重要な課題であった。しかし、特許文献１では構造体の基本構成のみの記載にとどまっており、この課題に関しての開示がなかった。
【０００５】
本発明は、特許文献に開示のない地震時に変位する部位と変位しない部位の境界部の好ましい構成について開示し、安全性の高い免震建物を提供する事を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１層の一部に室部が形成された複数層の免震建物であって、基礎と該基礎から突出した円柱とを含み地震時に地盤の動きに追従する鉄筋コンクリート造の下部構造体と、第１層の室部の構造体と上層の構造体とからなり地震時に前記下部構造体と相対的に変位する鉄骨造の上部構造体と、前記下部構造体と前記上部構造体との間に介在する免震装置と、からなり、前記第１層の室部が前記円柱で囲まれた領域内で変位するように最大変位を設定するとともに、前記免震装置の支承部を前記円柱上端部と前記上層の構造体の柱の下端部との間に介在させ、前記第１層の室部の構造体を、前記下部構造体とは非接触状態で、前記上層の構造体から懸架し、前記第１層の室部の構造体の底部と前記下部構造体との隙間に、前記免震装置のうち復元機能を有する復元ゴムと減衰機能を有するオイルダンパーまたは減衰ゴムとを介在させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る免震建物の第１の構成によれば、第１層の室部は第１層の柱で囲まれた領域内で変位するように構成したので免震建物付近を通行する通行人や車両が第１層の室部に接触することがなく、安全性を高めることができ、また、第１層の室部の構造体を下部構造物を非接触状態で上層の構造体から懸架するように構成したので、第１層を含めた室部が全て免震領域となって室内空間に変位する部分と変位しない部分との境界部が形成されず、安全な室内空間を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る免震建物の好ましい実施形態について図を用いて説明する。図１（ａ）は本発明に係る免震建物Ａの立面図、図１（ｂ）は免震建物Ａの第１層の平面図、図２は免震建物Ａの構造体の全体構成を示す斜視図、図３（ａ）、（ｂ）は主に下部構造体Ｂ及び第１層の構造体Ｃ１の断面図、図４は第１層の室部の構造体Ｃ２の部分詳細図、図５（ａ）は免震装置Ｄの設置状態を示す平面詳細図、図５（ｂ）は支承３１及び復元ゴム３４の設置状態を示す断面詳細図、図５（ｃ）は支承３１及びオイルダンパー３５の設置状態を示す断面詳細図、図６、図７は免震装置を下部構造体Ｂと第1層の室部の構造体Ｃ２との間に介挿した状態を示す詳細図である。
【実施例１】
【００１６】
先ず、免震建物Ａの全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。免震建物Ａは第１層と第２層との間に免震装置Ｄを備えた３層（室部が３層構成という意味であり、床面としては屋根も含めて４層構成である。）の住宅である。第１層には履物を履いた状態で使用する玄関ａ、履物を脱いで使用するホールｂ並びに階段室ｃからなる室部が形成され、これ以外はカーポート等として使用されるピロティとなっている。そして、第２層及び第３層には居住者が生活をする居間、食堂、台所、寝室、水まわり等の諸室が形成されている（不図示）。また、構造種別としては、基礎１及び円柱（第１層の柱）２等からなる下部構造体Ｂが鉄筋コンクリート造であり、柱１１、大梁１２ａ〜１２ｃ、小梁１５ａ等の上層の構造体Ｃ１と、大梁１２ａ、小梁１５ａから懸架した懸架柱２１、懸架梁２２等の第１層の室部の構造体Ｃ２とからなる上部構造体Ｃが鉄骨造である。そして妻方向が１スパン、桁行き方向が２スパンで構成されている。
【００１７】
次に、下部構造体Ｂの構成について、図２及び図３を参照して説明する。下部構造体Ｂは、ベタ基礎形式の基礎１を有し、基礎１から第１層の柱である円柱２が立ち上がっている。円柱２の柱脚部２ｂは基礎梁１ａと耐圧盤１ｂにより剛に固定されているが、柱頭部２ａは梁で連結されておらず、円柱２は片持ち状態で突出している。円柱２の直径は上部構造体Ｃから作用する荷重に基づき設定されている。３はピロティの床を構成する土間コンクリートであり、上部構造体Ｃを構成する第１層の室部の構造体Ｃ２の下方は土間コンクリート３が打設されず凹状のピット４が形成されている。また、土間コンクリート３の上部には玄関ポーチ５が形成されている。そして、地震時には上記下部構造体Ｂが地盤の動きに追従して一体となって動く。
【００１８】
次に、上部構造体Ｃのうち、上層の構造体Ｃ１の構成について図２〜図４を参照して説明する。上部構造体Ｃにおいて、柱１１はシームレス（水平断面内に継目を持たない）角形鋼管で構成されており、平面的に円柱２と同じ位置（静止時の中心位置が一致するように）に配置されている。柱１１の側面の所定の位置にはボルト孔が穿設され後述する大梁１２ａ〜１２ｃが接合される梁接合部１１ａが形成されており、柱１１の下端部には後述する滑り支承３１が柱１１と一体で形成されている。
【００１９】
隣接する柱１１どうしを連結する大梁１２ａ〜１２ｃ（１２ａは第２層の床レベル、１２ｂは第３層の床レベル、１２ｃは第４層の床レベルに配置される大梁であり、簡略化して第２層の大梁１２ａ等と表現する。また、後述する全ての梁に添えられるａ、ｂ、ｃの符号は同様の意味で付与している。）はＨ形鋼からなる。Ｈ形鋼の両端には柱１１の梁接合部１１ａに形成されたボルト孔に対応する位置にボルト孔が穿設された接合プレート１２ａ１〜１２ｃ１が溶接されている。そして、梁接合部１１ａにメタルタッチされ高力ボルトによって剛接合されている。
【００２０】
柱１１の梁接合部１１ａのうち、大梁１２ａ〜１２ｃが接合されていない建物の外側方向の梁接合部１１ａには、片持ち梁１３ａ〜１３ｃが配置され、これらの片持ち梁１３ａ〜１３ｃの一端に大梁１２ａ〜１２ｃの接合プレート１２ａ１〜１２ｃ１と同様に構成された接合プレート１３ａ１〜１３ｃ１が溶接されている。そして、梁接合部１１ａにメタルタッチされ高力ボルトによって剛接合されている。
【００２１】
片持ち梁１３ａ〜１３ｃの先端側には鼻先梁１４ａ〜１４ｃが取り付けられており、鼻先梁１４ａ〜１４ｃのフランジには外壁パネルの支持と位置決めの為の受け金物（不図示）が取り付けられ、該金物によってＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）パネルからなる外壁パネル１６ａが固定されて外壁１６が構成されている。
【００２２】
対向する大梁１２ａ〜１２ｃの間には小梁１５ａが適宜架け渡され、ＡＬＣパネルからなる床パネル１７ａが前記各種梁に支持されて床１７が構成されている。
【００２３】
片持ち梁１３ａ〜１３ｃや鼻先梁１４ａ〜１４ｃによって上部構造体Ｃの床１７は柱１１よりもせり出した状態となり、後述する免震プレート３２や免震装置Ｄは床面の領域内に配置される。
【００２４】
片持ち梁１３ａ〜１３ｃ、鼻先梁１４ａ〜１４ｃ及び小梁１４ａ〜１４ｃは、全て大梁１２ａ〜１２ｃと同一梁成かつ同一幅のＨ形鋼からなり、ウェブ及び上下フランジにはモジュールに基づくピッチで他の梁のジョイント金物、柱、外壁パネル受け金物等を取り付ける為のボルト孔が穿設されている。
【００２５】
次に、上部構造体Ｃのうち第１層の室部の構造体Ｃ２及び第１層の室部の仕上げについて図１〜図４を参照して説明する。第１層の室部は平面視矩形であり、その構造体は主として室部の四隅に配置された角柱からなる懸架柱２１と、室部の外周上に配置されたＨ形鋼からなる懸架梁２２で構成されている。
【００２６】
懸架柱２１は、上端の接合面を上層の構造体である第２層の小梁１５ａの下フランジの下面に当接し両者をボルト接合することよって懸架されている。また、懸架柱２１には、接合の剛性を高める為に頬杖２３が付加されている。頬杖２３は、夫々の懸架柱２１について懸架梁２２に対応した位置に２本ずつ直交するように配置されて、下端が懸架柱２１の上部側面と、上端が第２層の小梁１５ａの下フランジと夫々ボルト接合されている。なお、このような構成とする為、第２層の小梁１５ａは懸架梁２２に対応した位置に（平面的に重なるように）配置されている。
【００２７】
第１層の室部の床２５は、第２層から第４層の上層と同様にＡＬＣパネルからなる床パネル２５ａ（あるいはデッキプレート上面にコンクリートを打設して形成した床スラブ）を懸架梁２２で支持し、玄関ａについてはタイルが、ホールｂについては断熱材及びフローリングが床パネル２５ａの上面に夫々敷設されて構成されている。階段室ｃの階段ｃ１は、床パネル２５ａ面に組み立て載置された鉄骨造の下地部材に対しフローリング材が貼着されて構成されている。第１層の室部の外壁２６は、ガラス製のパネルからなり、外壁２６の玄関ａに面する部分に外壁２６と同一デザインの玄関ドア２７が設置されている。
【００２８】
第１層の室部（第１層の室部の構造体Ｃ２）の位置は、後述する免震装置Ｄによって規定される最大変位を与えた際にでも円柱２で囲まれた領域を越えず、かつ円柱２に接触しないように設定されている。
【００２９】
次に、免震装置Ｄの構成について図５を参照して説明する。本実施例で使用される免震装置Ｄは滑り支承型であり、支持機能を有する滑り支承３１と受け板３３、復元機能を有する復元ゴム３４、減衰機能を有するオイルダンパー３５、で構成される。滑り支承３１は柱１１の下端部において柱１１と一体で形成されている。滑り支承３１の摺動面３１ａは、上部構造体Ｃが最大限変位した際にも円柱２の断面からはみ出さないように構成されており、上部構造体Ｃからの鉛直荷重によって後述する免震プレート３２に対し圧縮力のみが作用し、曲げが作用することがない。
【００３０】
免震装置Ｄは、円柱２の柱頭部２ａに固定された免震プレート３２に載置あるいは固定されている。免震プレート３２は鋼製であり、表面に防錆塗装が施されている。その形状は円盤状であり、上面には滑り支承３１の移動量（＝上部構造体Ｃの相対的な変位）を規制する環状の突起部３２ａが溶接されて突起部３２ａの内部の面が受け板載置部３２ｂとなっている。受け板載置部３２ｂの直径は、上部構造体Ｃに求められる免震効果から算定された最大変位に基づいて設定されている。また、復元ゴム３４、オイルダンパー３５は突起部３２ａよりも外側の周縁部３２ｃにボルト固定されている。
【００３１】
なお、免震プレート３２よりも若干下方のレベルには軒天井２８が２階の大梁１２ａから吊り下げられて設置されており、上層の構造体Ｃ１の下面を覆っている。軒天井２８は地震時に円柱２の側面と衝突して破損しないように円柱２との間にクリアランスを有しているが、免震プレート３２が円柱２よりもせり出して目隠しとして機能し、上層の構造体Ｃ１を下方から見上げても覗くことができないようになっている。
【００３２】
上記構成の免震建物Ａにおいて、地震時には上部構造体Ｃ（免震建物Ａの室部）が相対的に変位する。しかし、居住者や来訪者が通過する必要のある相対的な変位の境界部は玄関ａと玄関ポーチ５の接する部位のみであり、この部位は通常履物を履いた状態で通過する為、万が一地震時に、居住者や来訪者がこの境界部付近を移動中あるいは境界部上に立ち止まっていたとしても、履物を履いた状態である為、足元の安全を確保しやすい。
【００３３】
また、玄関ドア２７から玄関ａに入り、玄関ａにて履物を脱いだ後は相対的な変位の境界部を通過したり境界部付近で生活したりする必要がないので、履物を履いていない状態であっても安全な生活を送ることができる。
【００３４】
また、第１層の室部（第１層の室部の構造体Ｃ２）が最大限に変位したとしても円柱２で囲まれた領域を越えることはないので、免震建物Ａの付近を人や車両が通行中に地震が発生しても変位する室部が人や車両に接触することがなく、安全性を保つことができる。
【００３５】
また、第１層の室部の構造体Ｃ２は上層の構造体Ｃ１である第２層の小梁１５ａに対しボルト接合されて下部構造体Ｂとは非接触状態で懸架されており、更に第２層の大梁１２ａ、小梁１５ａの下フランジにはモジュールに基づくピッチでボルト孔が穿設されているので、第１層の室部の構造体Ｃ２の位置や形状の変更が比較的容易に行なえ、免震建物Ａの第１層の増改築工事にかかる手間やコストを抑えることができる。
【実施例２】
【００３６】
次に、鉛直荷重は負担せず水平方法の変位を制御する免震装置を下部構造体と第１層の構造体の底部との間隙に介挿した場合の構成例について図６を参照して説明する。図６は各種免震装置を、ピット３を構成する立ち上がり部６や耐圧盤１ｂ上に形成された鉄筋コンクリート造の免震装置固定部７と、上部構造体Ｃの第１層の構造体の底部に位置する懸架梁２２との間に設置したものであり、図６（ａ）は復元ゴム３４（又は減衰ゴム、減衰材）、図６（ｂ）はオイルダンパー３５の例である。復元ゴム３４は復元機能、オイルダンパー３５（又は減衰ゴム、減衰材）は減衰機能を有するものであり、上部構造体Ｃからの鉛直荷重を支持するものではない。
【００３７】
このような構成を、例えば、大スパンの構成により上部構造体の重量に比べて円柱２の本数が少なく柱頭部２ａに設置し得る免震装置Ｄの数に制約が発生する免震建物に採用することにより、免震装置の設置可能部位を増やすことができ、免震装置の選定やその配置等の免震設計の自由度を向上させることができる。
【実施例３】
【００３８】
更に、鉛直荷重は負担せず水平方法の変位を制御する免震装置を下部構造体と第１層の構造体の低部との間隙に介挿した場合の他の構成例について図７を参照して説明する。本実施例では、懸架梁２２の下フランジにボルト接合により突起２４を設けるとともに、ピット３内に突起２４が埋没するように抵抗要素としての砂３６を充填することによって減衰効果を発揮するように構成している。
【００３９】
このように構成することによって上部構造体Ｃが相対的に揺動した際に砂３６が揺動を減衰させることができる。また、砂３６の粒径や充填度合い突起２４の形状や数等を変化させることによって減衰の度合いを制御することができる。
【００４０】
ピット３内に充填する抵抗要素としては、他に合成樹脂製のチップやＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）の粉砕片などの粒状体、水や不凍液などの液体が考えられる。砂は安価であり、経年変化もなく、粒径の変化もない。そしてピット３に充填することによって第１層の構造体Ｃ２とピット３との間の間隙が閉塞され安全性を増すことができるので好ましい。また、水の場合は、火災や地震等の被災時に緊急用水として利用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る免震建物は、住宅以外の事務所、店舗等の建物にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る免震建物Ａの立面図及び第１層の平面図である。
【図２】免震建物Ａを構成する構造体の全体構成を示す斜視図である。
【図３】主に下部構造体Ｂ及び第１層の構造体Ｃ１の断面図である。
【図４】第１層の室部の構造体Ｃ２の部分詳細図である。
【図５】免震装置Ｄの設置状態を示す詳細図である。
【図６】免震装置を下部構造体Ｂと第１層の室部の構造体Ｃ２との間に介挿した状態を示す図である。
【図７】免震装置を下部構造体Ｂと第１層の室部の構造体Ｃ２との間に介挿した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ…免震建物
Ｂ…下部構造体
Ｃ…上部構造体
Ｃ１…上層の構造体
Ｃ２…第１層の室部の構造体
Ｄ…免震装置
ａ…玄関
ｂ…ホール
ｃ…階段室
ｃ１…階段
１…基礎
１ａ…基礎梁
１ｂ…耐圧盤
２…円柱（１階柱）
２ａ…柱頭部
２ｂ…柱脚部
３…土間コンクリート
４…ピット
５…玄関ポーチ
６…立ち上がり部
７…免震装置固定部
１１…柱
１１ａ…梁接合部
１２a〜１２ｃ…大梁
１２a１〜１２ｃ１…接合プレート
１３ａ〜１３ｃ…片持ち梁
１３ａ１〜１３ｃ１…接合プレート
１４ａ〜１４ｃ…鼻先梁
１５ａ…小梁
１６…外壁
１６ａ…外壁パネル
１７…床
１７ａ…床パネル
２１…懸架柱
２２…懸架梁
２３…頬杖
２４…突起
２５…床
２５ａ…床パネル
２６…外壁
２７…玄関ドア
２８…軒天井
３１…支承
３１ａ…摺動面
３２…免震プレート
３２ａ…突起部
３２ｂ…受け板載置部
３２ｃ…周縁部
３３…受け板
３４…復元ゴム
３５…オイルダンパー
３６…砂（抵抗要素）
【図１】
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【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】
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