(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の荷重を基礎を介して地盤に伝える杭群のうち、建物の外周隅部に位置する杭のさらに外側に、地震時の軸力を負担する軸力負担杭を配置し、前記外周隅部の杭の頭部と軸力負担杭の頭部とを、自身が変形することで地震エネルギを吸収する履歴減衰型の基礎梁で連結したことを特徴とする建物の制振構造。
【請求項２】
前記杭群が縦横多列に配列され、前記軸力負担杭が前記外周隅部の各杭に対して２本ずつ、前記杭群の縦列の延長上と横列の延長上に配置され、２本の軸力負担杭の頭部と外周隅部の杭の頭部が前記基礎梁で連結されていることを特徴とする請求項１記載の建物の制振構造。
【請求項３】
前記基礎梁が、Ｘ形配筋を備えた鉄筋コンクリートで構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の建物の制振構造。
【請求項４】
前記建物の基礎として前記杭群の上部に配された基礎スラブを、前記軸力負担杭の上部を覆う位置まで拡大して設け、該基礎スラブに軸力負担杭の頭部を連結したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の建物の制振構造。
【請求項５】
前記軸力負担杭が、建物の施工時は建物の基礎に対し上下方向に絶縁され、施工完了時に基礎に対して連結されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の建物の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基礎梁の履歴減衰作用（自身の変形により外部エネルギを吸収する作用）で地震エネルギを吸収することにより、地震に対する上部建物の応答性を低減するようにした建物の制振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地震対策を講じた建築構造物として、建物全体を基礎から切り離して浮かせた状態にし、建物の下端と基礎の間に免震体を介挿するとともに、建物の下端の外側壁と基礎との間にダンパを設けて、建物およびその支持部からなる振動系の固有振動数を小さくした構造が知られている。
【０００３】
この構造によれば、免震体の介挿によって建物の固有周期が地震波の卓越周期よりも長くなるので、上部建物に作用する地震力を低減させることができるとともに、ダンパによって振動エネルギを吸収することで建物の安全性を確保することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の構造は、地震による微小な水平方向の振動には効果があるが、大地震時の高層建築物における転倒モーメントの影響までは考慮しておらず、一層の応答性低減が望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記事情を考慮し、大地震時に建物に入力するエネルギを有効に減少させることができ、地震に対する応答性の低減を図ることのできる建物の制振構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、建物の荷重を基礎を介して地盤に伝える杭群のうち、建物の外周隅部に位置する杭のさらに外側に、地震時の軸力を負担する軸力負担杭を配置し、前記外周隅部の杭の頭部と軸力負担杭の頭部とを、自身が変形することで地震エネルギを吸収する履歴減衰型の基礎梁で連結したことを特徴とする。
【０００７】
この構造では、外周隅部の杭の外側に配した軸力負担杭が地震時の軸力を負担するので、それだけ他の杭、特に外周隅部の杭の地震時の負担を減らすことができる。また、軸力負担杭が地盤に拘束されるので、建物に転倒モーメントが作用した場合、基礎梁には曲げモーメントがかかり、過大な転倒モーメントが建物に作用した場合には、基礎梁が降伏することで、その履歴減衰作用により地震エネルギを吸収する。従って、上部建物の地震に対する応答性を低減することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記杭群が縦横多列に配列され、前記軸力負担杭が前記外周隅部の各杭に対して２本ずつ、前記杭群の縦列の延長上と横列の延長上に配置され、２本の軸力負担杭の頭部と外周隅部の杭の頭部が前記基礎梁で連結されていることを特徴とする。
【０００９】
この構造では、杭群の縦列と横列の各延長上に軸力負担杭を設けたので、任意の方向の転倒モーメントに対して（例えば縦方向の転倒モーメントに対しても、横方向の転倒モーメントに対しても）、基礎梁が減衰作用を発揮することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記基礎梁が、Ｘ形配筋を備えた鉄筋コンクリートで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
この構造では、せん断耐力を向上させるＸ形配筋を基礎梁内に埋設したので、基礎梁の降伏時のエネルギ吸収能力が高まる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記建物の基礎として前記杭群の上部に配された基礎スラブを、前記軸力負担杭の上部を覆う位置まで拡大して設け、該基礎スラブに軸力負担杭の頭部を連結したことを特徴とする。
【００１３】
この構造では、軸力負担杭を、外側に拡張した基礎スラブに連結したので、杭群の受け持つ水平力の負担を、軸力負担杭にも分担させることができる。特に、外周隅部の杭は、建物から加わる水平力を一番多く負担するが、その負担を軽減することができるので、建物の荷重を支持する杭群の損害を最小限に止めることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記軸力負担杭が、建物の施工時は建物の基礎に対し上下方向に絶縁され、施工完了時に基礎に対して連結されたものであることを特徴とする。
【００１５】
この構造では、軸力負担杭が、建物の重量を負担しないように施工されているので、建物から加わる水平力と地震時の付加軸力を最も多く負担することができる。そして、軸力負担杭が建物の重量自体は負担していないので、大地震時に基礎梁や軸力負担杭が破損した場合でも、上部建物の支持性能には影響がほとんど出ない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は実施形態の構造における杭の配置を示す平面図、図２（ａ）は図１のＩＩａ−ＩＩａ矢視断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩｂ部の配筋内容を示す断面図である。
【００１７】
この制振構造では、矩形平面の建物１（図１では建物の位置を符号１で示す）の重量が、矩形版状の基礎スラブ２を介して、縦横多列（３×４列）に配置した１２本の杭３の群により支持されている。杭３群は、建物１の直下に位置している。また、四隅の杭３ａのさらに外側には、地震時の軸力を負担する軸力負担杭４が配されている。そして、外周隅部の杭３ａの頭部と軸力負担杭４の頭部とが基礎梁７によって連結されている。
【００１８】
この場合の基礎梁７は、自身が変形することで地震エネルギを吸収する履歴減衰作用をなすものであり、図２（ｂ）に示すように、Ｘ形配筋１０を備えた鉄筋コンクリートで構成されている。なお、軸力負担杭４は、外周隅部の各杭３ａに対して２本ずつ、杭３群の縦列の延長上と横列の延長上に配置されており、２本の軸力負担杭４の頭部と、１本の外周隅部の杭３ａの頭部が基礎梁７で連結されている。
【００１９】
また、この実施形態では、基礎スラブ２が軸力負担杭４の上部を覆う位置まで拡張されており、基礎スラブ２に軸力負担杭４の頭部が連結されている。なお、拡張した基礎スラブ２は、軸力負担杭４の頭部を含む外周部では厚く形成され、それより内周部では、下面に周回溝６を形成することで薄く形成されている。それにより、基礎スラブ２の薄い部分では、基礎梁７が主として軸力負担杭４と外周隅部の杭３ａとの間の力を伝達する。
【００２０】
また、この場合の軸力負担杭４は、図３（ａ）に示すように、施行時には上下方向の付着を絶縁するべく、杭頭部の鉄筋４ａが基礎スラブ２（あるいは基礎梁７）の開口１６内にただ単に挿入されており、建物完成直前（施工完了時）に、図３（ｂ）に示すように、開口１６内にコンクリート１７を充填することで、基礎スラブ２と一体に結合されたものである。従って、この軸力負担杭４は、建物１の重量は負担せず、主として地震時の軸力及び水平力のみを負担できるようになっている。
【００２１】
次に作用を説明する。
上記の制振構造では、外周隅部の杭３ａの外側に配した軸力負担杭４が、地震時の軸力を負担するので、それだけ他の杭３、特に外周隅部の杭３ａの地震時の負担を減らすことができる。また、建物１の外側に位置する軸力負担杭４が地盤に拘束され、基礎梁７により建物１直下の杭３ａと連結されているので、図４に示すように、建物１に転倒モーメントＭ１が作用した場合、基礎梁７に曲げモーメントＭ２（一方は引き抜きによる曲げモーメントで、他方は押し込みによる曲げモーメント）が作用することになる。そして、過大な転倒モーメントＭ１が建物１に作用した場合には、曲げモーメントＭ２により基礎梁７が降伏に至り、その過程で履歴減衰作用により地震エネルギを吸収する。従って、上部建物１に対する地震入力を低減することができる。
【００２２】
特に、実施形態の構造の場合、杭３群の縦列と横列の各延長上に軸力負担杭４を設けているので、縦方向及び横方向を含む任意の方向の転倒モーメントに対して、基礎梁７の減衰作用を有効に発揮させることができる。また、せん断耐力を向上させるためのＸ形配筋１０を基礎梁７内に埋設しているので、基礎梁７の降伏時のエネルギ吸収能力が高まり、有効な制振効果を発揮することができる。
【００２３】
さらに、軸力負担杭４に対し基礎スラブ２を拡張した上で連結しているので、建物１直下の杭３群の受け持つ水平力の負担を、軸力負担杭４に分担させることができ、特に水平力を一番負担する外周隅部の杭３ａの負担を軽減することができ、建物１の荷重を支持する杭群の損害を最小限に止めることができる。
【００２４】
また、軸力負担杭４は建物１の重量を負担しないように施工されているので、建物１から加わる水平力と地震時の付加軸力を最も多く負担することができる。そして、軸力負担杭４が建物１の重量を負担していないので、大地震時に基礎梁７や軸力負担杭４が破損した場合でも、上部建物１の支持性能には影響がほとんど出ないようにすることができる。
【００２５】
なお、基礎スラブ２は必ずしも軸力負担杭４の上まで拡張しなくてもよい。その場合は、基礎梁７だけで軸力負担杭４と外周隅部の杭３ａとが連結された形となる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、建物の外周隅部に位置する杭のさらに外側に軸力負担杭を配置し、外周隅部の杭の頭部と軸力負担杭の頭部とを履歴減衰型の基礎梁で連結したので、建物に過大な転倒モーメントが作用した場合には、基礎梁が降伏することで、地震エネルギを吸収することができ、その結果、上部建物の地震に対する応答性を低減することができる。
【００２７】
請求項２の発明によれば、建物の荷重を支持する杭群の縦列と横列の各延長上に軸力負担杭を設けたので、任意の方向の転倒モーメントに対して基礎梁の減衰作用を発揮させることができる。
【００２８】
請求項３の発明によれば、Ｘ形配筋を基礎梁内に埋設したので、基礎梁の降伏時のエネルギ吸収能力を高めることができ、より高い制振効果を発揮させることができる。
【００２９】
請求項４の発明によれば、軸力負担杭を、外側に拡張した基礎スラブに連結したので、杭群の受け持つ水平力の負担を軸力負担杭に分担させることができ、特に外周隅部の杭の負担の軽減により地震被害を最小限に止めることができる。
【００３０】
請求項５の発明によれば、軸力負担杭が建物の重量を負担しないので、地震時の水平力と軸力を最も多く負担することができ、大地震時に基礎梁や軸力負担杭が破損した場合でも上部建物の支持性能に影響を出さずにすむ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における杭の配置を示す平面図である。
【図２】（ａ）は図１のＩＩａ−ＩＩａ矢視断面図、（ｂ）は（ａ）図のＩＩｂ部の配筋内容を示す図である。
【図３】同実施形態における軸力負担杭と基礎スラブの結合のタイミングについて説明するための図であり、（ａ）は施工時の状態、（ｂ）は施工完了時の状態を示す断面図である。
【図４】実施形態の構造の制振メカニズムの説明図である。
【符号の説明】
１  建物
２  基礎スラブ
３  杭
３ａ  四隅の杭（外周隅部の杭）
４  軸力負担杭
７  基礎梁
１０  Ｘ形配筋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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