(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の柱を支持面上にギャップを確保して浮かせた状態で設け、該柱の柱脚部に隣接せしめて支持構造体を設けるとともに該支持構造体と前記柱脚部とを支持部材により連結し、該支持部材は柱に作用する長期荷重を支持可能であるとともにそれを越える荷重を受けた際には降伏して前記柱の下方変位を許容せしめて該荷重を前記支持面に伝達可能であることを特徴とする柱脚部の支持構造。
【請求項２】
前記支持部材は極軟鋼からなる鋼材ダンパーであることを特徴とする請求項１記載の柱脚部の支持構造。
【請求項３】
前記柱脚部および前記支持構造体には、前記柱に引き抜き荷重が作用して柱脚部が上方に変位した際に係合して引き抜きを拘束するストッパ機構を設けてなることを特徴とする請求項１または２記載の柱脚部の支持構造。
【請求項４】
請求項１，２または３記載の支持構造によって柱脚部を支持してなる柱を建物の隅部に配置してなることを特徴とする耐震建物。
【請求項５】
請求項１，２または３記載の支持構造によって柱脚部を支持してなる柱を千鳥配置してなることを特徴とする耐震建物。
【請求項６】
請求項１，２または３記載の支持構造によって柱脚部を支持してなる柱を連層耐震壁の下層に配置して該柱により前記連層耐震壁を支持せしめるとともに、該柱と対をなして前記連層耐震壁を支持する他の柱として相対的に高靭性の柱を採用し、かつ、前記連層耐震壁を２組設けてそれら連層耐震壁どうしを鋼材ダンパーとして機能するつなぎ梁により各層で連結してなることを特徴とする耐震建物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物における柱脚部の支持構造およびその構造を採用した耐震建物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中高層ないし超高層の建物に地震力が作用した場合、図１０に示すような転倒モーメントにより柱に大きな軸力が生じる。その軸力は内周部に位置する柱よりも外周部に位置する柱において大きく、特に、二方向の地震力を受ける形態の建物では建物の隅部に位置する隅柱１に過大な軸力が作用し、したがって杭の反力も過大になり、それら隅柱１や杭の設計が困難になる場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑み、本発明は地震時に柱に作用する軸力や杭の反力を低減せしめることの可能な柱脚部の支持構造と、その構造の採用により優れた耐震性能を有する耐震建物を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の柱脚部の支持構造は、建物の柱を支持面上にギャップを確保して浮かせた状態で設け、該柱の柱脚部に隣接せしめて支持構造体を設けるとともに該支持構造体と前記柱脚部とを支持部材により連結し、該支持部材は柱に作用する長期荷重を支持可能であるとともにそれを越える荷重を受けた際には降伏して前記柱の下方変位を許容せしめて該荷重を前記支持面に伝達可能としたものである。
【０００５】
請求項２の発明の柱脚部の支持構造は、前記支持部材として極軟鋼からなる鋼材ダンパーを採用したものである。
【０００６】
請求項３の発明の柱脚部の支持構造は、前記柱脚部および前記支持構造体には、前記柱に引き抜き荷重が作用して柱脚部が上方に変位した際に係合して引き抜きを防止するストッパ機構を設けてなるものである。
【０００７】
請求項４の発明の耐震建物は、前記支持構造によって柱脚部を支持してなる柱を建物の隅部に配置してなるものである。
【０００８】
請求項５の発明の耐震建物は、前記支持構造によって柱脚部を支持してなる柱を千鳥配置してなるものである。
【０００９】
請求項６の発明の耐震建物は、前記支持構造によって柱脚部を支持してなる柱を連層耐震壁の下層に配置して該柱により前記連層耐震壁を支持せしめるとともに、該柱と対をなして前記連層耐震壁を支持する他の柱として相対的に高靭性の柱を採用し、かつ、前記連層耐震壁を２組設けてそれら連層耐震壁どうしを鋼材ダンパーとして機能するつなぎ梁により各層で連結してなるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１〜図３を参照して説明する。本第１実施形態は、図１に示すように、建物の隅部に位置する隅柱１を支持面上に若干のギャップ（間隙）２を確保して浮かせた状態で設け、その隅柱１の柱脚部に隣接せしめて設けた支持構造体３と柱脚部とを支持部材４により連結したものである。符号５は中間部に位置する通常の柱、６は梁、７は基礎であり、その基礎７はフーチング８、杭９、地中梁１０から構成されている。
【００１１】
上記の支持構造体３は基礎７上に設置された高剛性のフレームである。また、上記の支持部材４は隅柱１に作用する長期荷重を支持構造体３とともに支持可能なものであり、かつ、地震時に隅柱１が短期荷重を受けた際には降伏して隅柱１の下方変位を許容し、以て隅柱１の下端面を支持面に当接せしめて短期荷重を直接的に基礎７に対して伝達するものである。支持部材４としては極軟鋼が用いられ、降伏した際には塑性変形により振動エネルギーを吸収する鋼材ダンパーとしても機能するものとされている。また、柱脚部に設けた鍔部１１と支持構造体３の上部とは若干のギャップ（間隙）１２を介して係合可能とされてそれらはストッパ機構１３を構成しており、引き抜き荷重による隅柱１の過大な上方変位がそのストッパ機構１３によって拘束されるようになっている。図１における１４は衝撃緩衝用のゴム部材である。
【００１２】
上記の構造により支持されている隅柱１は図２に示すような挙動を呈する。すなわち、この隅柱１は通常時は支持部材４および支持構造体３を介して長期荷重を支障なく支持しているが、地震時に想定値以上の短期圧縮軸力が作用した場合には支持部材４が降伏して隅柱１の下方変位が許容され、隅柱１の下端面が支持面に当接して初めて短期荷重が基礎７に伝達され、それ以降は十分な軸圧縮耐力を発揮する。また、想定値以上の引き抜き荷重が作用した際には支持部材４が降伏して隅柱１の上方変位が許容され、ストッパ機構１３が係合して初めて引き抜き荷重が基礎７に伝達され、それ以降は優れた軸引張耐力を発揮する。したがって、上記構造によれば従来のように隅柱１やそれを支持する杭９に対して直ちに過大な軸力が作用することがなく、図３に示すように隅柱１やそれを支持する杭９の軸力を他の柱５と同等程度にまで低減することができ、その結果、従来に比較して隅柱１やその杭９の設計が容易となり、コストダウンを図ることができる。また、支持部材４が鋼材ダンパーとしても機能するので、そのエネルギー吸収による応答低減も可能である。
【００１３】
なお、上記のような隅柱１の施工は、仮設のサポート部材により隅柱１を浮かせた状態で仮支持しつつ支持構造体３および支持部材４を施工し、最終的にサポート部材を撤去することで何等支障なく行うことができる。その際、長期荷重による沈下も考慮する。また、地震後に残留変形が生じた場合には、ジャッキで隅柱１の高さを調整して支持部材４を交換すれば良い。
【００１４】
図４〜図５は本発明の第２実施形態を示す（図５は図４におけるＶ部の立面図である）。本第２実施形態は、図５に示すように、柱脚部を支持部材２０を介して支持構造体２１によりギャップ（間隙）２２を確保して浮かせた状態で支持してなる柱２３を、図４に示すような平面形状の建物において千鳥配置したものである。符号２４は通常の形態で支持されている通常の柱であり、これは結果的に上記の柱２３と交互に千鳥配置されることになる。符号２５はそれら柱２３，２４間に架設されている梁である。本第２実施形態における支持構造体２１も第１実施形態における支持構造体３と同様の高剛性のフレームであるが、本第２実施形態では引き抜き拘束用のストッパ機構１３は省略している。本第２実施形態における支持部材２０も第１実施形態の場合と同様に極軟鋼からなるもので、長期荷重を支持可能であるとともに地震時には降伏して柱２３の下方変位を許容し短期荷重を基礎７へ伝達するものであり、かつその際に鋼材ダンパーとしても機能するものである。
【００１５】
この建物では、地震時には支持部材２０によるエネルギー吸収効果が得られるのみならず、上記の柱２３と通常の柱２４とが千鳥配置されていることから地震時にはそれら柱２３，２４が異なる変形挙動を呈することになり、したがってそれら柱２３，２４間に架設されている梁２５にも変形が生じ、その非線形化によるエネルギー吸収効果も期待できる。その結果、建物全体に大きな減衰が付加されて応答が低減するので、柱２３，２４および杭９の設計が容易となり、コストダウンを図ることができる。
【００１６】
図６〜図９は本発明の第３実施形態を示す（図７は図６におけるVII部の拡大図である）。これは、第２層から上の各層に設けた耐震壁３０による一連の連層耐震壁３１を第１層において対の柱３２，３３により支持し、かつ、それら連層耐震壁３１を２組設けてそれらを各層においてつなぎ梁３４により連結してなる構造の建物に適用したものであり、各連層耐震壁３１を支持する対の柱３２，３３のうち、柱３２を第２実施形態と同様にギャップ３５を確保して浮かせた状態で支持部材３６を介して支持構造体３７により支持し、かつ、他方の柱３３をより高靭性の柱としたものである。
【００１７】
本第３実施形態における支持構造体３７および支持部材３６は第２実施形態と同様のものである。また、上記の高靭性の柱３３としてはたとえば鋼管内にコンクリートを充填してなる充填鋼管コンクリート柱が好適に採用可能である。また、各層のつなぎ梁３４は極軟鋼からなるもので、地震時の変形により振動エネルギーを吸収する鋼材ダンパーとして機能するものである。
【００１８】
上記構造の建物によれば、地震時には、支持部材３６が降伏することにより柱３２の下方変位が許容され、かつ高靭性の柱３３の弾性的な変形が許容されることにより、図８に示すように２組の連層耐震壁３１が傾斜するように変形し、それによって各層のつなぎ梁３４が大きく変形し、それらつなぎ梁３４により各層において優れたエネルギー吸収効果が得られ、その結果、建物全体の応答が低減するものとなる。また、２組の連層耐震壁３１とつなぎ梁３４とで門形のフレームを構成しているので、つなぎ梁３４が破断するか、柱３３が破壊されない限りは建物が崩壊することはなく、極めて安全な架構となっている。
【００１９】
なお、この種の連層耐震壁３１を設ける場合、従来一般には図９に示すように第１層を含めて全ての層に耐震壁３０を設けることが一般的であった。しかし、そのようにした場合は第１層の耐震壁３０に応力が集中してしまってそれが圧壊してしまうことがあるし、また、上層部のつなぎ梁３４は大きく変形するが下層部のつなぎ梁３４はさほど変形しないので全体として有効なエネルギー吸収がなされるものではない。それに対し、本第３実施形態では、第１層においては耐震壁３０を省略して連層耐震壁３１を第１層において上記のような対の柱３２，３３により全体としての傾斜を許容する状態で支持することから、従来のような不具合を有効に解消させ得ている。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１の発明の柱脚部の支持構造は、建物の柱を支持面上にギャップを確保して浮かせた状態で設け、該柱の柱脚部に隣接せしめて支持構造体を設けるとともに該支持構造体と前記柱脚部とを支持部材により連結し、該支持部材は柱に作用する長期荷重を支持可能であるとともにそれを越える荷重を受けた際には降伏して前記柱の下方変位を許容せしめて該荷重を前記支持面に伝達可能としたものであるから、柱に過大な軸力が作用することを有効に回避することができて合理的な設計が可能である。
【００２１】
請求項２の発明の柱脚部の支持構造は、前記支持部材として極軟鋼からなる鋼材ダンパーを採用したので、その鋼材ダンパーにより地震時に振動エネルギーを有効に吸収して応答を低減させることができる。
【００２２】
請求項３の発明の柱脚部の支持構造は、前記柱脚部および前記支持構造体に柱脚部の過大な上方変位を拘束するストッパ機構を設けたから、柱の引き抜きも有効に拘束することができる。
【００２３】
請求項４の発明の耐震建物は、前記支持構造によって柱脚部を支持してなる柱を建物の隅部に配置したから、隅柱に過大な軸力が作用することを防止し得てその設計が容易となりコストダウンを図ることができる。
【００２４】
請求項５の発明の耐震建物は、前記支持構造によって柱脚部を支持してなる柱を千鳥配置したから、隣り合う柱が異なる挙動を呈するものとなって建物全体の振動減衰効果が得られる。
【００２５】
請求項６の発明の耐震建物は、前記支持構造によって柱脚部を支持してなる柱を連層耐震壁の下層に配置して該柱により前記連層耐震壁を支持せしめるとともに、該柱と対をなして前記連層耐震壁を支持する他の柱として相対的に高靭性の柱を採用し、かつ、前記連層耐震壁を２組設けてそれら連層耐震壁どうしを鋼材ダンパーとして機能するつなぎ梁により各層で連結したものであるから、２組の連層耐震壁が平行を維持したままで傾斜するような変形を生じ、したがって各層のつなぎ梁全体による優れた振動減衰効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態である柱脚部の支持構造とそれによる耐震建物を示す概要図である。
【図２】  同、地震時の挙動を示す図である。
【図３】  同、作用を説明するための図である。
【図４】  本発明の第２実施形態である耐震建物の概略平面図である。
【図５】  同、要部立面図である。
【図６】  本発明の第３実施形態である耐震建物の概略立面図である。
【図７】  同、要部立面図である。
【図８】  同、地震時の挙動を示す図である。
【図９】  従来一般の連層耐震壁を備えた建物の地震時の挙動を示す図である。
【図１０】  建物に地震力が入力した場合の挙動を示す概要図である。
【符号の説明】
１  隅柱（柱）
２  ギャップ
３  支持構造体
４  支持部材
７  基礎
９  杭
１３  ストッパ機構
２０  支持部材
２１  支持構造体
２２  ギャップ
２３  柱
３０  耐震壁
３１  連層耐震壁
３２  柱（高靭性柱）
３３  高靭性柱
３４  つなぎ梁
３５  ギャップ
３６  支持部材
３７  支持構造体
【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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【図８】
0003728650.tif 000009
【図９】
0003728650.tif 000010
【図１０】
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