(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量建造物基盤の設置にあたり、周囲に矢板を打ち込み、
地下階層の必要な深さまで土層を掘り下げ、
低下した地面の底部に建造物の重量を支持するパイルを複数本打ち込み、
浅層の土層が若干沈降してもパイルで支える構造にし、
土層には固化剤を打ち込んで土壌が固まるのを助長し、
この掘削土層底を鎮圧して均平にならし、
その上に栗石を全面に敷き詰め鎮圧し、
矢板内の周囲にコンクリートの升構造体を作り、
縦方向の免震はパイル頂部にクッションを内蔵するパイルキャップを設置し、
パイルキャップ上に免震パネルを懸架して設置し、その上にゴムクッションを配して、
ゴムクッション上に重量建造物基盤を設置して各パイル毎に独立懸架させる地震の縦揺れ方向の免震を行う手段と、
横方向の免震は、重量建造物基盤上に建造物の重量を面で支える地面側の移動を受ける鋼盤プレートと建造物移動底盤プレートに設ける移動の鋼盤プレートの２枚の上下に接する鋼盤プレートを設置し、上下プレート間に油圧による間隙の発生で免震するシステムの横揺れ油膜スライダーを形成し、油圧による給油孔を建造物移動底盤プレートに設置することにより、上下プレート間の間隙の薄い油膜で建造物の支持を図り、薄い油膜による滑走性のスライダーによって地震の横揺れを吸収する手段と、
建造物移動底盤プレートと升構造体の側壁との間にダンパークッションを設置し、
油圧で建造物移動底盤プレート下及び重量建造物基盤上の２枚の鋼盤の間に形成される油膜のスライダーによる滑りを、
升構造体と建造物移動底盤プレートとの間のダンパークッションが両者と連結して建造物移動の停止制御の役割を担い、
スライダーに結着したダンパークッションによる横揺れ衝撃を吸収する手段によって、
免震構造とすることを特徴とする重量建造物の油膜スライダー免震方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、油膜スライダー免震方法と油膜スライダー免震基盤構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】  超高層ビルでは地震の揺れや風圧にある程度建物の柔軟性に任せる「柔構造」の建築がほとんどである。さらに、昨今建設される超高層ビルでは、基礎部分に油圧装置（油圧ダンパー）を取り付ける、柱の中に低降伏点鋼を挟む（制震柱）、建物の上部にダンパーと呼ばれる錘（おもり）を取りつけたりして揺れを軽減する、などの方法（いずれも制震構造）を採用している。
また、基礎と上部建築物を切り離し、構造物の間に積層ゴムやベアリングを媒介して、横揺れそのものを逃す方法（免震構造）も開発されている。
しかし、振れの幅が広く５０ｃｍ以上の移動が起こる長周期の巨大地震に対しては揺れを免れないものも少なくない。また、免震構造そのものが複雑で、設置コストも極めて高価である。
さらに長期的には、免震装置自体の錆防止など、メンテナンスにも問題があるのが現状である。
鋼製球体の転がりによる滑り機能を活用した免震構造の提案には、先に本発明者が「免震スライドボックス」として出願し、特許第５０１３２９５号として認定されている。【０００３】  特許文献１の免震構造は、自在な方向へ移動する多数の鋼製の球体を纏めるプレートによる多方向可動スライダーを上下２枚の鋼盤で挟み、球体が平面上を地震波の変位距離以上に移動することを可能とする構造で、堅固なボックス内に免震部を収め、免震ボックスの移動によって地震振動を吸収し、建物を静止させる装置である。欠点は鋼製球体一個に懸かる重量には限界があり、コンクリートの高層建造物には使用上に重量支持の限界があることである
本件出願では、横揺れの免震構造を二枚のプレートの間へ潤滑油を油圧で侵入させ、潤滑油膜で極めて僅か建物を浮かせ、潤滑油の滑り機能を発揮させて、上面プレートと下面プレート間にスライダーを形成する方法で面と面で重量を支え、スライドさせることを提案している。【０００４】
【特許文献１】特許公開２０１０−２７０５８１（特許第５０１３２９５号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  近年、中国四川省の地震、スマトラ沖地震、トルコの地震、東日本大震災に見られるように、地震に伴う建造物の崩壊が凄まじいこと、倒壊しないまでも建造物の亀裂で使用が不可能になるという経済的損失が大きいことを経験している。
さらに、今後も東海、東南海、南海地震の災害が高い確率で起こることも予測されており、いかに低コストで確実な重量建造物の免震施設の普及を急ぐのかが現状の課題である。
免震装置が最大に機能するのは、建物の倒壊を起こし易い巨大地震の横揺れに対する免震である。阪神淡路大震災では、直下型地震による規模はマグニチュード７．３、震度７、横揺れの変位の距離は片側２７ｃｍ、往復５４ｃｍであった。
東日本大震災による規模は、震源地でマグニチュード９．０、震度７以上、変位の距離は片側１ｍ、往復２ｍであったが、陸地では最も揺れた宮城県栗原市築館町で最大震度７、変位は片側１１．８ｃｍ、往復２３．６ｃｍであった。即ち、巨大地震に対応するには瞬間的に地面が移動する距離が片側最低５０ｃｍ、往復１ｍと考えられ、片側５０ｃｍまでは建物が静止状態でこれ以上になったら、ダンパー、クッションによる制震作用が必要と判断する必要がある。これに対する免震装置はまだ存在していない。
従って、本発明ではこれに対応するに当たって、以上の条件を満たし、且つ今後の重量建造物の建設に際し、極めてシンプルで、且つ堅牢で故障がなく、低コストで工事現場での作業がし易く、建造後もメンテナンスのし易い免震構造の提供を行うことが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  重量建造物の建設時の免震装置の設置は、基盤の水平性、建造物重量と地盤強度の均平性を基礎に、建造物の底面全体で重量を支え、重量の偏重、地盤強度の偏向を克服して、建造物を垂直に保ち、上下前後左右の地震による地盤の揺れに対しても柔軟に対応できるシステムでなければならない。
縦揺れに対しては、地盤の強度に合わせ、打ち込むパイルの数と、パイルのキャップに設置するスプリングでキャップ上の免震パネルをパイル毎に独立懸架する。パイルのキャップに設置する鋼製のスプリングはゴム質中に埋め込まれており、スプリングは空気と触れることが無いので永続的に酸化されない。
横揺れは、上下二枚の研磨した鏡面を有する鋼盤プレートを全面又は一部に、鏡面を合わせて重ね配置し、下側の移動受け面鋼盤は上側の鋼盤より前後左右に１ｍ以上広くなるように設置する。
鋼板と鋼板の間に油圧で潤滑油を浸潤させ、油圧により２枚の鉄板をエキスパンドさせて微細な間隙をつくり、この間隙の薄い油膜で建造物の支持を図り、薄い油膜による滑走性のスライダーにより、地震の横揺れを吸収するメカニズムを採用している。【０００８】  重量建造物の免震方法は、建物の底部全面に鋼板の擦り合わせ部を設け、底部全体の面で重量を支え、底部側から潤滑油を加圧注入して僅かな油膜を形成して、スライダー機能を創出して免震を行う。
重量建造物の重量を支える地盤は、パイルを打ち込み、地盤の固化資材を注入して強固な地耐力を造成し、その上にスライダー構造を形成する。
建造物を支持する免震基盤はこのスライダーの上に設置し、周囲を建造物の側面を支持する升構造体と建物の距離を約２ｍ離し、ダンパークッションを介して配置し、建造物と地面の間にスライダーを配置して建造物と地面の直接の接続を断っている。
建造物の周辺には、鋼製スプリングを内蔵したゴム製のダンパークッションで包囲し、地面の横揺れを５０ｃｍ〜１ｍ程度滑らせてスライダーで吸収すると共に、これ以上の横揺れはダンパークッションで建造物の側面を支持する升構造体と免震基盤の衝突破損の防止を行う。（通常、直下型巨大地震の場合の変位は東日本大震災の場合で約１ｍである。
縦揺れは、地震震動が浪状にうねって建造物の局部毎に巨大な偏圧を懸けるので、建造物を支える地盤に、パイルを打ち込み、パイル１本１本に懸る重圧を各パイル毎に独立懸架させ、パイル頂部に鋼製のスプリングを内蔵したゴム製のクッションを有するパイルキャップを被せ、パイルキャップ上に地震震動でパイルが左右に傾斜してもパイルや基盤の破損を防止する首振り構造の免震パネルを装着して、震動によるコンクリートの破損を防止する。
縦揺れ震動の吸収は、パイルキャップと免震パネル下に装置したスプリングを内蔵したゴム製のクッションで行う。【０００９】＜重量構造物の免震構技術＞
請求項１及び請求項２に対応して、図１及び図２に免震装置の免震の原理とその構造を示した。
横方向の免震の基本構造は、図１及び図２に示す通り、下側の鋼板プレート上に、上側の鋼板プレート２を載せ、上側の鋼板プレート２に設置している油圧供給口４から、下側の鋼板プレート１と上側の鋼板プレート２の間に常時潤滑油を加圧注入し、両板間を潤滑油で満たし、油膜によって両板間を押し開いて極めて微細な離層空間を生じさせ、滑走面３上に滑走し易い条件を創出する。
すなわち、免震の原理は、鏡面を有する上下２枚の鋼板の間に高圧注入した潤滑油が、２枚の鋼板を押し広げて侵入し、僅かに浸潤した薄い油膜６をスライダーとして、地震の横揺れエネルギーを逃がす方法である。【００１０】  図１を説明すれば、下側の鋼板プレート１上に、上側の鋼板プレート２を積載し、上側のスライド板２（鋼板）の上に重量建造物を構築する構造である。潤滑油は、油圧供給孔４から加圧供給される。地震波による横揺れは、滑走面３で下側の鋼板プレート１と上側の鋼板プレート２の間に滑り面６、７が形成され、建物と地面は滑り面で切り離され、図２に示す地震振動方向１８の動きと同様、地面に連なる下側の鋼板プレート１は地面と共に移動するが、上側の鋼板プレート２とこれに連なる建造物は静止した状態を保つことを目標としている。免震部分は、下側の鋼板プレート１の面と上側の鋼板プレート２の面で分離し、面と面によって重量を建物底面全体で支持する構造である。【００１１】  図２を説明すれば、重量構造物を支える場合は、下側の鋼板プレート１を建造物基盤全面に、多数の下側の鋼板プレート群を敷き詰めて設置し、プレート群周縁のサイズは、建物底及び上側の鋼板プレート２群の面積より周縁を約１ｍ以上広くして、下側の鋼板プレート１群を連結し設置する。
上側のスライド板（鋼板）群は下側の鋼板プレート１群の上に鋼板プレート２同士を連結して、上側のプレート群を作り、下側の鋼板プレート１群より周縁両端を約１ｍ以上狭くして設置する。
スライダーの形成は、上側の鋼板プレート２上に建造する構造物２８床面内に張り巡らせるスライダーオイル供給パイプ９を通して、潤滑油加圧注入器１１から潤滑油加圧装置１２を作動させて、スライダーオイル加圧注入４へ送り、スライダーオイル加圧吐出孔５から、潤滑油を加圧浸潤させ、下側の鋼板プレート１と上側の鋼板プレート２の間に浸潤滑り油膜６を形成して、スライダーの機能を発揮する。
上側の鋼板プレート２の末端エッジは丸みのあるカーブ７を形成し、鋼板同士の引っ掛かりによるトラブルを防止している。【００１２】  図３上部Ａには、施工に当たって使用する下側の鋼板プレート１を示した。
鋼板は、重量建造物基盤の上に、これと固定して設置する部材でもあり、建造物底面全体へ連結して施設する。そのため下側の鋼板プレート１の部位の２辺は上側に張り出し１３、あとの部位２辺は下側に張り出す１４構造をとっている。
図３下部Ｂには、下側の鋼板プレート１の隣接プレートとの接合部を示した。鋼板プレート１の連結は、上側の張り出し１３と下側に張り出し１４の各位置に整合するネジ穴上側１５、下側１６を設け、ネジ１７で固定する。
下側の鋼板プレート１枚の大きさは、縦２ｍ、横２ｍ程度が施工上扱い易いと考えられる。
下側の鋼板プレートは重量建造物基板上に固定される。【００１３】  図４上部Ｃには、施工に当たって使用する上側の鋼板プレート２を示した。
鋼板は、上部に建造物移動底盤プレート２２を載せ、これと固定して設置する部材でもあり、建造物底全体へ連結して施設する。
上側の鋼板プレート２は、プレートにスライダーオイル供給パイプと接続する加圧注入パイプ４を設け、下面に加圧注入口５を設ける。
図４下部Ｄには、上側の鋼板プレート２の隣接プレートとの接合部を示した。上側の鋼板プレート２の連結は、上をコンクリートの建造物移動底盤プレート２２で固めるので、周縁をボックス型に立て板で底部と接続し、連結側壁１８を設ける。
連結側壁１８には、隣接する上側の鋼板プレート２と整合する連結ネジ穴１９を設け、ネジ穴１９同士をボルト２０とナット２１で固定する。（図４下側図参照）
上側の鋼板プレート２の大きさも、下側の鋼板プレート１の大きさに合わせ、縦２ｍ、横２ｍ程度が施工上扱い易いと考えられる。また、加圧注入パイプ４の設置数も多い程効果的であるが、９本ないし１６本の縦横同数の設置が望ましいと考えられる。【００１４】  図５には、重量建造物底面のスライダーと免震制御装置の平面図を示した。
スライダーは上側の鋼板プレートと連結している建造物移動底盤プレート２２である。
建造物移動底盤プレート２２の周囲は、周囲を巨大地震振動による移動が起こっても衝突しない空間をもって、ストッパーとなる堅牢な升構造体２４で囲っている。
升構造体２４と建造物移動底盤プレート２２の間には、強力な鋼製のスプリングを内蔵するゴムまたは積層ゴムのダンパークッション２５により升構造体２４と建造物移動底盤プレート２２の両者に連結する。
コンクリート升構造体２４と重量建造物支持基盤２２の間の空間は、ダンパークッション２５の伸び縮みに必要な広さ、約２ｍが必要である。
また、コンクリート升構造体２４と建造物移動底盤プレート２２の間には、地震振動によって移動した、位置の修正を行う油圧装置２６が設置されている。【００１５】  図６には、重量建造物底面のスライダーと免震制御装置の横断面図を示した。
基本構造は、四方を堅牢なコンクリートの升構造体２４で囲み、その内側に重量建造物を支える堅牢な重量建造物基盤２３を設置する。横方向の免震装置は重量建造物基盤２３の上に建造物を支える建造物移動底盤プレート２２との間に設置する。
設置方法は、重量建造物基盤２３の設置にあたり、周囲に矢板を打ち込み、地下階層の必要な深さまで土層を掘り下げ、低下した地面の底部に建造物の重量を支持するパイルを複数本打ち込み、浅層の土層が若干沈降してもパイルで支える構造にし、土層には固化剤を打ち込んで土壌が固まるのを助長し、この掘削土層底を鎮圧して均平にならし、その上に栗石を全面に敷き詰め鎮圧する。
縦方向の免震装置は、パイル３５の上に、周縁にゴムクッション３２を有し、内部に強力な鋼製スプリング３１を有するパイルキャップ２９を載せる。
パイルキャップ周縁のゴムクッション３２の高さに、栗石３４上へ鉄筋コンクリートのベタ打ちによりコンクリート基礎３３で周囲を埋める。（コンクリート埋設）
パイルキャップ周縁にゴムクッション３０設置し、パイルキャップ頂部２９の高さよりやや高くする。
高くする理由は、浅層の土層が若干沈降してもコンクリート基礎３３とパイルキャップ２９で協力して建造物全重を支えるクッション機能を発揮させるためである。
パイルキャップ頂部２９の上に免震パネル２８を懸架して設置する。免震パネルは地震の縦揺れが波状にうねりを打つので、力が一カ所に集中しないように独立懸架方式で、パイル毎に架かる上下の力変動に対応し、パイルキャップ２９と免震パネル２８及びゴムクッション３０及び免震パネル上のゴムクッション２７でエネルギーを吸収する目的である。
パイルキャップ頂部２９が半球形で免震パネル２８の接合部が半球形の窪孔になっているのは、地震の横揺れによって、パイル３５が若干斜めになって擦れても、頂部２９の半球形部分で力を逃し、接合部の破損を防止するためである。
免震パネル２８の上は、破損防止の免震パネル上のゴムクッション２７を被せ、上に重量建造物基盤２３を設置する。建造物の全重量は重量建造物基盤２３上で均平化され、局部への重量の偏重を防止する。
重量建造物基盤２３上に下側の鋼板プレート１を設置する。次に、下側の鋼板プレート１上に上側の鋼板プレート２を設置する。
さらに、上側の鋼板プレート２上に建造物移動底盤プレート２２を設置する。（免震スライダー）
重量建造物支持基盤２２と四方を囲む堅牢なコンクリート升構造体２４とをダンパークッション２５で連結し、巨大地震によるコンクリート升構造体２４に懸かる前後左右の過剰移動に伴う動きのエネルギーを吸収させて建造物移動底盤プレート２２との衝突を防止する。
重量建造物基盤２３上の鋼盤には、前述の通り、建造物移動底盤プレート２２床面内に張り巡らせるスライダーオイル供給パイプ９を通して、潤滑油加圧注入器１１から潤滑油加圧装置１２を作動させて、スライダーオイル加圧注入４へ送り、スライダーオイル加圧吐出口５から、建造物移動底盤プレート２２下へ、潤滑油を加圧浸潤させ、下側の鋼板プレート２と上側の鋼板プレート１の間に浸潤滑り油膜６を形成して、建物を浮かせ、スライダー機能を発揮する。
以上説明したように、当油面免震スライダーと油圧免震基盤構造体は、堅牢な地下基盤上に、独立懸架方式による縦揺れの免震構造と、四方を堅牢なコンクリートの升構造体２４で囲み、その内側に重量建造物支持基盤２３との間に油圧免震スライダーと衝撃を和らげるダンパークッション２５を設置する免震構造で、瞬間的に地面が前後左右へ１ｍ以上移動しても、そのエネルギーを逸らし、建造物が揺れない重量建造物の免震機構を提供する。
【産業上利用の可能性】
【００２１】  本発明は、建造物全体が、往復５０ｃｍ以上の免震構造になっているので、巨大な長周期の地震の発生があっても、建物自体には震動が伝わらず、静止している。建物内にある調度品の倒壊や人身事故が起こらず、メンテナンスもし易いシステムである。
建設費用も相対的に低コストである。
従って、住宅、ホテル、商業施設、学校、病院、工場など何れの施設でも、確実な免震機能で安全性を一段と向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】  重量建造物の免震機能部俯瞰図
【図２】  重量建造物の免震機能部横断面図
【図３−Ａ】  重量建造物の油膜免震スライダー下部鋼盤俯瞰図
【図３−Ｂ】  重量建造物の油膜免震スライダー下部鋼盤連結接続部横断面図
【図４−Ｃ】  重量建造物の油膜免震スライダー上部鋼盤俯瞰図
【図４−Ｄ】  重量建造物の油膜免震スライダー上部鋼盤連結接続部横断面図
【図５】  重量建造物底面のスライダーと免震制御装置の平面図
【図６】  重量建造物底面のスライダーと免震制御装置の横断面図
【記号の説明】
１  免震スライダー下側の鋼板プレート
２  免震スライダー上側の鋼板プレート
３  免震スライダー滑走面
４  スライダーオイル加圧注入パイプと注入方向
５  スライダーオイルの加圧吐出孔
６  浸潤滑りオイル膜
７  上側の滑り鋼盤の末端エッジの丸みのあるカーブ
８  防錆スライダーオイル貯留室側壁
９  スライダーオイル供給パイプ
１０  防錆スライダーオイル貯留室
１１  潤滑油加圧注入器
１２  潤滑油加圧装置
１３  重量建造物スライダー下部鋼盤の連結上位張り出し部
１４  重量建造物スライダー下部鋼盤の連結下位張り出し部
１５  重量建造物スライダー下部鋼盤の連結上位張り出し部連結ネジ穴
１６  重量建造物スライダー下部鋼盤の連結下位張り出し部連結ネジ穴
１７  重量建造物スライダー下部鋼盤の連結ネジ
１８  重量建造物スライダー上部鋼盤の連結側壁
１９  重量建造物スライダー上部鋼盤の連結側壁の連結ネジ穴
２０  重量建造物スライダー上部鋼盤の連結側壁の連結ボルト
２１  重量建造物スライダー上部鋼盤の連結側壁の連結ナット
２２  建造物移動底盤プレート（建造物スライダー）
２３  重量建造物基盤
２４  升構造体
２５  ダンパークッション（鋼製スプリングを有する重量建造物横揺れクッション）
２６  建造物位置修正油圧装置
２７  免震パネル上のゴムクッション
２８  免震パネル
２９  パイルキャップ頂部（免震パネルの窪孔と接続し懸架する。）
３０  ゴムクッション
３１  パイルキャップ内臓のスプリングクッション
３２  パイルキャップ側面ゴムクッション
３３  コンクリート基礎
３４  栗石
３５  パイル
【図１】
0005834222.tif 000002
【図２】
0005834222.tif 000003
【図３】
0005834222.tif 000004
【図４】
0005834222.tif 000005
【図５】
0005834222.tif 000006
【図６】
0005834222.tif 000007