(57)【要約】【課題】アイソレータ（又はアイソレータと鉛ダンパーを併用）を採用してなる免震構造において、軽量建造物の高さが地面から一定距離に制限規定されている土地に軽量建造物を構築する際に、従来法では前記高さ制限をクリアできない場合でも、それを可能とする。また、部屋の天井を高くでき又は床下を高くできあるいは押し入れや棚の高さを増大して収納容積を大きくすることができる免震軽量建造物を提供する。【解決手段】構造物支持底板又は構造物支持梁と、その下方の地中に設けられた基礎構造板との間に、アイソレータ（又はアイソレータ及びダンパー）が介設されてなる軽量建造物の免震基礎構造において、構造物支持底板を比重２．６〜４．２の重量コンクリート製のもので構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物支持底板又は構造物支持梁と、その下方の地中に設けられた基礎構造板との間に、アイソレータが介設されてなる軽量建造物の免震基礎構造において、構造物支持底板を重量コンクリート製のもので構成してなることを特徴とする軽量建造物の免震基礎構造。
【請求項２】
構造物支持梁及び構造物支持底板と、その下方の地中に設けられた基礎構造板との間に、アイソレータが介設されてなる軽量建造物の免震基礎構造において、構造物支持梁及び構造物支持底板を重量コンクリート製のもので構成してなることを特徴とする軽量建造物の免震基礎構造。
【請求項３】
免震基礎構造が、構造物支持底板とその下方の地中に設けられた基礎構造板との間に、又は構造物支持梁及び構造物支持底板とその下方の地中に設けられた基礎構造板との間に、アイソレータ及びダンパーが介設されてなるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の軽量建造物の免震基礎構造。
【請求項４】
重量コンクリートが、比重が２．６〜４．２であって、構造物支持底板の厚さが普通コンクリート製の場合の０．９〜０．６倍であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軽量建造物の免震基礎構造。
【請求項５】
重量コンクリートが、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が０．３〜１．０のセメントペースト１００重量部に対して、酸化鉄系鉄鉱石細粒を含む細骨材１００〜９００重量部と酸化鉄系鉄鉱石粗粒を含む粗骨材８００重量部以下とを加配・混合し、硬化してなる比重２．６〜４．２のものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軽量建造物の免震基礎構造。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載された免震基礎構造の上に軽量建造物が構築されてなることを特徴とする免震軽量建造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量建造物の免震構造に関し、特にアイソレータ単独を用いてなる又はアイソレータと鉛ダンパーを併用してなる免震構造において、改善された軽量建造物の免震基礎構造の提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地震による震害が大きくならないために、建造物に耐震対策がなされている。耐震対策の主なものとして、地震の際、地盤より受ける建造物の揺れを低減するために、建造物と地盤との間に免震層を設ける方法が挙げられる。前記免震層には、アイソレータ及びダンパーが設けられる。前記アイソレータは、建造物荷重の支持能力、水平変形能力、復元性能、耐久性を具備した積層ゴムで構成されるものであり、前記ダンパーは、免震層の最大変形を制御し、振動の早期収束のために用いられる弾塑性型の鉛や鋼材により構成されるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
建物を免震にする免震基礎構造としては、上層基礎（構造物支持底板又は／及び構造物支持梁）と下層基礎（基礎構造板又は基礎構造梁）との間に、前述のように免震層（好ましくは積層ゴムとダンパーを併用）を設ける構造がある。
一般に建造物の地盤から受ける震動は、建造物の質量と剛性から決まる特定の周期をもって震動する。固有周期は、建造物の自由度と同じ数だけ存在し、最も長い固有周期は１次固有周期と呼ばれる。しかるに、建造物の固有周期と外力の周期が近似となると共振が起きることになる。非減衰ばね質量系において、水平方向の１次固有周期Ｔｆは、建造物全体の質量と、免震部材の水平剛性により決まり、下記数式１で示される。
【０００４】
【数１】
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【０００５】
図３は過去の地震の周期と絶対加速度の関係を示すグラフ図（絶対加速度応答スペクトル（応答スペクトルともいう））図であり、ある固有周期（Ｔｆ）と減衰定数を持つ構造物がその地震動に対してどのような応答加速度になるかが予測できる。
図３から見て、免震層がもつ固有周期によりその建物の応答は、周期が２秒間以上になると過去の大地震においても相当に応答値が下がり４秒間の長さとなると、地震加速度が大幅に低下する。そこで、従来、免震装置によって固有周期を長くすることで建造物へ加わる加速度を低減している。
しかるに、住宅用建物などの軽量建造物は、一般に木造、軽量鉄骨等を用いたきわめて軽量の耐震建造物である。
したがって図２（ｂ）に示すごとく、構造物支持底板又は構造物支持梁（コンクリート製の上部基礎コンクリート）１’の厚さｈ’を大きくして重量を稼がなければならない。しかしながら、そうすると、Ｉ）構造物支持底板は鉄筋コンクリート製でほぼ比重２．４でありその厚さｈ’を上方へ大きくすると、地域高度制限規定に抵触し、計画のような建物が建設不可能となるおそれが生じる。
また、図２（ｃ）に示すごとく、地盤を一層掘り下げて基礎構造板２の地上からの深さを従来の深さｄ（図２（ｂ））より一層深い深さｄ’として、構造物支持底板又は構造物支持梁１’の厚さｈ’を下方に大きくすると、
ａ）基礎構造板２面に溜まった水と生活排水を既存排水本管へ直接接続することが不可能となる。したがって既存本管へのポンプアップを余儀なくされる。
ｂ）掘り下げによる掘削量とそれに伴う発生残土が多くなり、建設費が嵩む。という問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前記問題の解決を目的とするものであって、下記構成の軽量建造物の免震基礎構造及び同免震基礎構造上に構築された免震軽量建造物である。
（１）構造物支持底板又は構造物支持梁と、その下方の地中に設けられた基礎構造板との間に、アイソレータが介設されてなる軽量建造物の免震基礎構造において、構造物支持底板を重量コンクリート製のもので構成してなることを特徴とする軽量建造物の免震基礎構造。
（２）構造物支持梁及び構造物支持底板と、その下方の地中に設けられた基礎構造板との間に、アイソレータが介設されてなる軽量建造物の免震基礎構造において、構造物支持梁及び構造物支持底板を重量コンクリート製のもので構成してなることを特徴とする軽量建造物の免震基礎構造。
（３）免震基礎構造が、構造物支持底板とその下方の地中に設けられた基礎構造板との間に、又は構造物支持梁及び構造物支持底板とその下方の地中に設けられた基礎構造板との間に、アイソレータ及びダンパーが介設されてなるものであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の軽量建造物の免震基礎構造。
（４）重量コンクリートが、比重が２．６〜４．２であって、構造物支持底板の厚さが普通コンクリート製の場合の０．９〜０．６倍であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の軽量建造物の免震基礎構造。
（５）重量コンクリートが、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が０．３〜１．０のセメントペースト１００重量部に対して、酸化鉄系鉄鉱石細粒を含む細骨材１００〜９００重量部と酸化鉄系鉄鉱石粗粒を含む粗骨材８００重量部以下とを加配・混合し、硬化してなる比重２．６〜４．２のものであることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の軽量建造物の免震基礎構造。
（６）前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載された免震基礎構造の上に軽量建造物が構築されてなることを特徴とする免震軽量建造物。
【発明の効果】
【０００７】
上記のとおり、本発明の免震基礎構造によれば、簡単な構成により下記の優れた効果が発揮される。
（１）軽量建造物の高さが地面から一定距離に制限規定されている土地に軽量建造物を構築する際に、構造物支持底板の厚さを低減できるため、従来法では前記高さ制限をクリアできない場合でも、本発明の基礎構造によれば制限規定内でおさめることが可能となる。
（２）従来法では、高さ制限をクリアするため、地盤を掘り下げて基礎構造板を設けなければならなかったのを、その必要をなくすことができる。
（３）従来法の場合に比して、軽量建造物の高さを増大しても高さ制限に触れないため、例えば部屋の天井を高くでき又は床下を高くできあるいは押し入れや棚の高さを増大して収納容積を大きくすることが可能となる。
（４）従来法では、高さ制限をクリアできないためにアイソレータを使用できず免震構造にできない場合でも、アイソレータを使用できて免震軽量建造物を構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次ぎに、本願発明の実施の形態を、図面及び実施例に基づいて説明する。
図１は本発明の免震基礎構造と軽量建造物の説明図、図２は軽量建造物の免震基礎構造の要部説明図、図３は過去の地震の周期と絶対加速度の関係を示すグラフ図である。
図中、１、１’は構造物支持底板又は支持梁、２は基礎構造板又は基礎構造梁、３はアイソレーター、４は鉛ダンパー、５はぐり石であり、Ｂ、Ｂ’は軽量建造物、Ｈ、Ｈ’は軽量建造物の地上からの高さ、ｈ、ｈ’は構造物支持底板又は支持梁の厚さ、ｄ、ｄ’は基礎構造板又は基礎構造梁の深さである。
【０００９】
本発明の軽量建造物の免震基礎構造は、図１に示すように、上部基礎である構造物支持底板１（さらに構造物支持梁を含んでもよい）とその下方の地中に設けられた下部基礎である基礎構造板又は基礎構造梁２との間に、アイソレータ３（又はアイソレータ３及び鉛ダンパー４）が介設されて構成されている。
また、本発明においては、従来例のごとく基礎構造板２が、前記構造物支持底板１の下方の地中にぐり石５を介して設けられている。
ここで、構造物支持底板１は、軽量建造物Ｂの構造物を直接支持する基礎のことである。
【００１０】
本発明では、特に上部基礎の構造物支持底板１（又は構造物支持梁と構造物支持底板）が重量コンクリート製のもので構成されている。
重量コンクリートは、例えば〈１〉水セメント比（Ｗ／Ｃ）が０．３〜１．０のセメントペースト１００重量部に対して、〈２〉砂及び粒径５．０〜０．０５ｍｍの酸化鉄系鉄鉱石細粒で、かつ前記酸化鉄系鉄鉱石細粒の比重が２．９〜５．２であり、そして前記砂が０〜９５重量％と酸化鉄系鉄鉱石細粒が１００〜５重量％とからなる細骨材１００〜９００重量部と、〈３〉砂利が１００〜０重量％と酸化鉄系鉄鉱石が０〜１００重量％からなる粗骨材８００重量部以下、及び〈４〉比重分離防止剤としての、例えば粒径３０μｍアンダーの分級されたフライアッシュ粉粒体、シリカヒューム又は高炉スラグ等３．０〜４０．０重量部とを加配混合してなる混合物を板状に打設した後、養生硬化することによって製造される。該打設され、養生・硬化された重量コンクリート製構造物支持底板１は、その比重が２．６〜４．２のものが好ましく、同底板１を使用すれば、従来のコンクリート製構造物支持底板１’の場合の厚さの０．９〜０．６倍に低減することができる。
その結果、上記従来技術の問題点、すなわちＩ）基礎構造は鉄筋コンクリートにてほぼ比重２．４でありその厚さｈ’を上方へ大きくすると、地域高度制限規定に抵触し、計画のような建物が建設不可能となる懼れが生じること、ＩＩ）構造物支持底板１の厚さｈを下方に大きくすると、ａ）既存排水本管への接続不能となり、したがって既存本管へのポンプアップを余儀なくされること、ｂ）掘り下げによる掘削量とそれに伴う発生残土が多くなり、建設費が嵩むこと等の問題点、を解消することができる。
【００１１】
本発明は、図１（ａ）（本発明例）及び（ｂ）（従来技術）に示すごとく、構造物支持底板１が重量コンクリート製であるため、従来技術の普通コンクリート製の底板１’に比べて、その厚さｈが従来技術の厚さｈ’に比してが１０〜４０％薄いものとすることができ、したがって軽量建造物の地上からの高さＨを、従来技術の地上からの高さＨ’より低くすることができる。
その結果、以下のような効果が発揮される。
（１）軽量建造物の高さが地面から一定距離に制限規定されている土地に軽量建造物を構築する際に、構造物支持底板の厚さを低減できるため、従来法では前記高さ制限をクリアできない場合でも、本発明の免震基礎構造によれば制限規定内でおさめることが可能となる。
（２）従来法では、高さ制限をクリアするため、地盤を掘り下げて基礎構造板を設けなければならなかったのを、その必要をなくすことができる。
（３）従来法の場合に比して、軽量建造物の高さを増大しても高さ制限に触れないため、例えば部屋の天井を高くでき又は床下を高くでき、あるいは押し入れや棚の高さを増大して収納容積を大きくすることが可能となる。
（４）従来法では、高さ制限をクリアできないためにアイソレータを使用できず免震構造にできない場合でも、アイソレータを使用して免震軽量建造物を構築することが可能となる。
【００１２】
次に本発明例と従来例による免震基礎構造の比較・検討をする。
（１）建築面積：７．２８ｍ×５．４６ｍ＝３９．４５ｍ2×２階
床面積：９３．４５ｍ2×２
（２）家屋総重量（家屋重量＋上部基礎）：
〈１〉家屋重量＝４６ｔ
〈２〉上部基礎（面積×厚さ×比重）
（Ａ）４９．４０×０．２９×２．４＝３４．４ｔ
（Ｂ）４９．４０×０．１８×３．９＝３４．７ｔ
上記において、（Ａ）は普通コンクリート製（比重２．４）、
（Ｂ）は重量コンクリート製（比重３．９）である。
上記より、Ａ：普通コンクリート使用家屋総重量８０．４ｔ
（普通コンクリート製構造物支持底板＝厚さ２９ｃｍ×比重２．４）
Ｂ：重量コンクリート使用家屋総重量８０．７ｔ
（重量コンクリート製構造物支持底板＝厚さ１８ｃｍ×比重３．９）
【００１３】
【数２】
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【００１４】
以上により、普通コンクリート製及び重量コンクリート製のいずれもが、固有周期２．０ｓｅｃ、を満足するが、重量コンクリート製の方がその厚さが薄く、これに対応する本発明に係る重量コンクリート製の構造物支持底板として、比重３．９の重量コンクリートを採用したところ、その厚さは１８ｃｍでよいことが解った。
本発明に係る重量コンクリート製の構造物支持底板はその厚さは１８ｃｍでよいことから地勢つまり環境に対応することができる。この場合の本発明に係る構造物支持底板の厚さは１８／２９≒０．６２倍で、従来技術のものに対する厚さの低減率は約３８％であった。
【００１５】
本発明において、構造物支持底板１と基礎構造板２との間に介設されるアイソレータ３は、地盤から軽量建造物Ｂを絶縁する装置や機構である。アイソレータ３は、軽量建造物Ｂの全重量を支持できる強度や剛性を有し、かつ水平方向には、十分柔らかな特性を有しているものが好ましく、特に、薄いゴムシートと中間鋼板が交互に積層され、その上下にフランジを有する積層ゴムアイソレータが望ましい。
また、積層ゴムアイソレータは、荷重支持能力、大変形性能及び、地震終了時に原位置に復帰する復元力性能などが、備えられており、天然ゴム系積層ゴム、高減衰型積層ゴム、鉛プラグ入り積層ゴムなどが挙げられる。
天然ゴム系積層ゴムは、引張強さや伸び、耐クリープ性に優れ、温度変化による物性変化の少ない天然ゴムを使用した積層ゴムである。荷重変形特性は、軸力の変動や変位履歴による依存性が殆どなく、微少変形から大変形まで安定したバネ特性を有しているのが特徴である。
また、高減衰型積層ゴムは、ゴム材料に特殊配合のゴムを使用することで、ゴム材料の粘性を高くして、それ自身でエネルギー吸収も行う積層ゴムである。
積層ゴムの形状は、天然ゴム系積層ゴムと同じであるが、ダンパー機能一体型であるため、省スペース型である。
また、鉛プラグ入り積層ゴムは、天然ゴム系積層ゴム中央部に設けた円柱状の中空孔に鉛を圧入したものである。積層ゴムの剪断変形時には、内部の鉛プラグの塑性変形により、エネルギーを吸収するダンパー内蔵の積層ゴムである。
本発明の軽量建造物の免震基礎構造において、使用されるアイソレータ３は、これらのどの積層ゴムアイソレータを用いてもよく、軽量建造物の重量、及び形状、立地条件に合わせて、適宜選択したものを用いることが可能である。
【００１６】
そして、本発明において、構造物支持底板１と基礎構造板２との間に介設されるダンパー４は、振動時のエネルギー消費によって、免震構造に減衰性能を付与し、地震時に生じる上部構造（構造物支持底板１及び軽量建造物Ｂ）と地盤との過大な相対変位を抑制する効果を有する。
ダンパーには、一般に鋼材ダンパー、摩擦ダンパー、鉛ダンパーなどが挙げられるが、本発明においては、純度の高い鉛が、大変形域で優れた繰り返し塑性変形能力を有する鉛ダンパーを使用している。
鉛は塑性変形により生じた結晶格子の欠陥が、常温での再結晶により解消されるという性質を持ち、最も延性に富んだ特性を有している。
もちろん、鉛ダンパーに変わり鋼材ダンパーや摩擦ダンパーを使用することも可能であるが、本発明の軽量建造物の免震基礎構造では、減衰性能を得られる鉛ダンパー又は鉛ダンパーと鋼製ダンパーの併用体が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の免震基礎構造と軽量建造物の説明図
【図２】軽量建造物の免震基礎構造の要部説明図
【図３】過去の地震の周期と絶対加速度の関係を示すグラフ図
【符号の説明】
【００１８】
１、１’ 構造物支持底板又は支持梁
２ 基礎構造板又は基礎構造梁
３ アイソレータ
４ 鉛ダンパー
５ ぐり石
Ｂ、Ｂ’：軽量建造物
Ｈ、Ｈ’：軽量建造物の地上からの高さ
ｈ、ｈ’：構造物支持底板又は支持梁の厚さ
ｄ、ｄ’：基礎構造板又は基礎構造梁の深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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