(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動特性の異なる部位（地中壁を除く）同士の接続部分の壁部材に設けられる免震ジョイントであって、
アスファルト乳剤、硬化材および高吸水性材料を含む混合組成物の硬化層を上記壁部材の間隙に介在させてなり、
上記接続部分は、地下構造物（地中壁を除く）と高層建築物の地下埋設部分あるいは地下構造物（地中壁を除く）との接続部であり、かつ、
上記混合組成物の硬化層よりも上記地下構造物の内壁側には、伸縮性の止水板を設けることを特徴とする免震ジョイント。
【請求項２】
前記混合組成物の硬化層を支持する側壁を有し、
前記接続部分に過剰な圧縮力が加わると、当該側壁は、前記混合組成物の硬化層の外側に開放されることを特徴とする請求項１に記載の免震ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造物同士の接続部分に設けられる免震ジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震の際には、軟質部分と硬質部分の境界は、振動特性が異なるために、極めて大きな変位で伸縮を繰り返すことがわかっている。また、地下構造物としての地下通路とそこに隣接するビルの地下部との間も、人工的に作られた軟質部分と硬質部分の境界である。なぜなら、高層建築物の地下部は、極めて剛性が高いので地中部においては地盤を拘束するが、地下通路は、大量の土砂を取り除いて形成されているので質量および剛性が共に小さいためである。
【０００３】
一方、これまでの地下構造物は、硬質のアスファルト材を地下構造物の周囲に配置することにより、強度を向上させて耐震対策としてきた。しかし、硬質材料のみで地下構造物を構成すると、地震等において大きな変位の伸縮に追随できずに地下構造物が破壊に至る可能性が高い。特に、軟質部分と硬質部分の境界は、極めて大きな変位で伸縮を繰り返すために、破壊されやすい。また、壁面の破壊により、地下水等が地下構造物の内部に入り込むという問題がある。
【０００４】
そこで、従来、地震により最も破壊されやすい部分には、止水板を備えるジョイント５０を設けている。図１２には、従来のジョイント５０の構成を示す。従来のジョイント５０は、地下構造物のコンクリート壁６０の内壁側に地下構造物への浸水を防ぐための伸縮可能な止水板５１を設ける。そして、通常、伸縮目地として用いられるエラスタイト５２にて土砂７０の側を充填することにより、ジョイント５０を構成している。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９７９２７号公報（段落番号０００２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述のジョイントには以下のような問題がある。まず、エラスタイトは、高周波数の伸縮および大きな伸縮には対応できずに破壊に至るという問題である。特に、大きな引張変位には対応できないため、地震による伸縮で地下構造物に亀裂が生じ、最悪の場合には地下構造物が破壊に至るのを防止できない。さらに、軟質部分と硬質部分の境界においては、地震による伸縮が大きいために、大きな変位にも耐えうる高価な伸縮可撓性の止水板を設ける必要がある。
【０００７】
そこで、本発明者らは鋭意検討の末、アスファルト系乳剤、硬化材および高吸水性材料を含む混合組成物の硬化層が、高周波数の圧縮および引張による変位に耐えうることを見い出し、当該混合組成物の硬化層をジョイントに採用することを提案し、本発明の完成に至った。
【０００８】
本発明は、振動特性が大きく異なる部位において、大きな圧縮および引張変位を許容できる安価な免震ジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するため、振動特性の異なる部位（地中壁を除く）同士の接続部分の壁部材に設けられる免震ジョイントであって、アスファルト乳剤、硬化材および高吸水性材料を含む混合組成物の硬化層を壁部材の間隙に介在させてなる免震ジョイントとしている。
【００１０】
このような免震ジョイントとすることにより、大きな圧縮および引張変位に対応できる安価な免震ジョイントとすることができる。それは、アスファルト乳剤、硬化材および高吸水性材料を含む混合組成物は、幅方向の圧縮力あるいは引張力に対して、それぞれ約０．５倍〜１．５倍程度の幅に変形でき、かつ、高周波数の変位移動に追随できる特異な物性を有するためである。また、当該混合組成物自体が吸水性を有し、防水性にも優れているため、地下構造物内への漏水の防止効果も得ることができる。さらに、当該混合組成物は、アスファルト乳剤を含むものであるため、アスファルト等との界面における密着性も良好であり、施工が簡単である。
【００１１】
また、上述した発明においては更に、接続部位は、地下構造物（地中壁を除く）と高層建築物の地下埋設部分あるいは地下構造物（地中壁を除く）との接続部であるものとしている。
【００１２】
このような部位に免震ジョイントを用いることにより、効果的に耐震性能を付与することができる。高層建築物の地下部は、極めて剛性が高いので地中部においては地盤を拘束するが、一方、地下通路は、大量の地盤質量を取り除いて形成されているので質量および剛性が共に小さいことから振動幅が大きくなる。したがって、高層建築物と地下通路との接続部では、地震による伸縮が最も大きく、大きなゆがみが集中する部位となることが、本発明者らにより解析された。このような伸縮幅の最も大きい箇所にて振動を吸収できる免震ジョイントを用いることにより、他の部分の被害を最小にできる。
【００１３】
また、上述した発明においては更に、混合組成物の硬化層よりも地下構造物の内壁側には、伸縮性の止水板を設けるものとしている。
【００１４】
このような免震ジョイントとすることにより、たとえ予想される地震等よりも大きな変位量により免震ジョイントが耐えられない事態においても、少なくとも地下構造物内への漏水を防止できる。
【００１５】
また、別の発明では、上述の発明に加えて、混合組成物の硬化層を支持する側壁を有し、接続部分に過剰な圧縮力が加わると、側壁は、混合組成物の硬化層の外側に開放される免震ジョイントとしている。
【００１６】
このような免震ジョイントとすることにより、地下の土圧により免震ジョイントが変形するのを防ぐことができるが、地震などの異常な応力による変位には対応できる免震ジョイントとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、振動特性の大きく異なる部位において、大きな圧縮および引張変位を許容できる安価な免震ジョイントを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の免震ジョイントについて、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る免震ジョイントが用いられる地下構造物を上空から見た際の部分透過図である。図２は、図１のＡ−Ａ線を含む紙面に垂直な平面にて切断した場合における断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線を含む紙面に垂直な平面にて切断した場合における断面図である。
【００２０】
本実施の形態において、地下構造物は、地下鉄経路３と、地下鉄経路３をコの字型に囲むように形成されている地下歩道１と、地下歩道１から地下歩道１の両脇に連立する高層ビル１０の地下部に接続される連絡通路２を含む。
【００２１】
本実施の形態においては、地下歩道１の幅は、例えば２０ｍ程度とすることができ、連絡通路２は、地下歩道１から約５〜６ｍの長さで設けられて、高層ビル１０の地下部分と連接されている。地下歩道１を取り囲む地盤が均一かつ良好である場合には、地下歩道１の内部に大きな振動特性の違いはない。ここで、振動特性の違いとは、振幅の違いおよび振動周期の違いを含む。
【００２２】
高層ビル１０の地下部分、地下通路１および連絡通路２は、その剛性および質量の違いより振動特性が大きく異なる。このため、地震の際には、高層ビル１０の地下部分と連絡通路２、および地下通路１と連絡通路２は、それぞれ互いに接近し、あるいは離れる方向に変位する。したがって、免震ジョイント４は、地下歩道１と連絡通路２との間、および連絡通路２と高層ビル１０との間の各接続部分に設ける必要がある。
【００２３】
免震ジョイント４は、振動特性の異なる地下構造物間の接続部分（コンクリート壁２０）に、コンクリート壁２０と同じ厚さで、例えば幅１０ｃｍにて環状に設けられる。また、免震ジョイント４は、地下構造物の内壁側（以後、内壁側という。）から順に、シーリング材層８、止水板７、混合組成物の硬化層６、側壁９から構成されている。
【００２４】
シーリング材層８は、シーリング材にて構成される。シーリング材は、各種部材間の接合部や隙間（目地）に充填または装着して、気密性を付与する。シーリング材としては、接合、接着、断熱、防音、防振若しくは電気絶縁などの機能を付与する市販のシーリング材を用いることができる。さらに、地下構造物の内壁の美観のために、シーリング材の内壁側の面は、壁紙、タイルあるいは装飾板等により装飾されていても良い。また、シーリング材層８の厚さは、用いるシーリング材の用途あるいは種類に応じて当業者が判断することが好ましい。
【００２５】
止水板７は、市販のゴム製止水板から好適に構成される。市販のゴム製止水板は、たとえば、断面が細長状であり、板状部に定着リブ部が設けられ、かつ中央に中空の六角形状のバルブ部が設けられた帯状構造である。伸縮自在な可撓性の止水板と比較して、５倍以上安価であり、かつ、定着リブ部をコンクリート内に埋め込むだけで設置できるため、設置が容易である。
【００２６】
混合組成物の硬化層６は、アスファルト乳剤、硬化材および高吸水性材料を主に含む混合組成物からなる。また、その混合組成物の硬化層６は、伸縮率５０〜１５０％の範囲で伸縮自在である。免震ジョイント４は、この実施の形態において、幅１０ｃｍにて環状に設けられているため、混合組成物の硬化層６を挟持する両方の地下構造物に引張応力が加わった際に、免震ジョイント４は、１５ｃｍまで伸びることができる。
【００２７】
混合組成物に含まれるアスファルト乳剤は、蒸発原油精製時の最終段階において、重油を減圧蒸留して得られるストレートアスファルト、特殊乳化剤および安定剤を含む水溶液中に粒子径が数μｍとなるように乳化分散させた水中油滴型エマルジョンである。アスファルト乳剤としては、市販のものを用いることができるが、例えば、ノニオンタイプのアスファルト乳剤は、セメント、フィラーおよび各種混和剤等と均一混合が可能できるため、好適に用いられる。
【００２８】
混合組成物に含まれる硬化材としては、市販されているセメント、石膏を用いることができる。具体的には、普通ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメントあるいはフライアッシュセメント等を用いることができる。その中でも、早強ポルトランドセメントは、初期に高強度を発現できるために、好適に用いられる。硬化材は、混合組成物の強度を向上させるために用いられ、アスファルト乳剤１００重量％に対し、２０〜４０重量％混練されることが好ましい。
【００２９】
混合組成物に含まれる高吸水性材料としては、市販されているエチルセルロース系あるいはヒドロキシエチルセルロース系等のセルロース系粉末、アクリル系粉末、植物性繊維、若しくはポリアクリル酸ナトリウム等の高吸収性ポリマーを用いることができる。その中でも、高吸水性ポリマーを好適に用いることができる。
【００３０】
また、高吸水性ポリマーとしては、粉末状のものを用いると、混合組成物がゲル化するまでに時間がかかると共に、柔らかくなりすぎるため、液状の高吸水性ポリマーを用いることが好ましい。具体的には、油中に数ミクロンの球状等の高吸水性ポリマーを分散させたエマルジョン（油中水滴型エマルジョン）を好適に用いることができる。このようなエマルジョンが水中に分散されると、油と吸水性ポリマーとの間で相転換を生じ、吸水性ポリマーは、速やかに水を吸収できる。また、油中水滴型エマルジョンを用いることにより、吸水性ポリマーを水中に均一に分散できる。したがって、アスファルト乳剤と硬化材との混合物中に、油中水滴型エマルジョンを分散させると、高吸水性ポリマーがアスファルト乳剤中の水を吸水するため、混合組成物を増粘し、ゲル化させることができる。なお、高吸水性材料は、必要な粘度および物性に応じて、アスファルト乳剤１００重量％に対し、３〜１０重量％混練されることが好ましい。
【００３１】
アスファルト乳剤、硬化材および高吸水性材料を主に含む混合組成物は、直射日光が当たらず、かつ地下水が存在する地下にて好適に用いられる。地上で用いる場合には、高吸水性材料として用いられるポリアクリル酸ナトリウムが、直射日光中の紫外線によりポリアクリル酸ソーダに分解されるため、混合組成物中に水分を保持できなくなる。また、混合組成物は、乾燥状態の場所にて用いられると、高吸水性材料中の水分が失われてしまうため、混合組成物が高硬度に硬化する傾向がある。
【００３２】
また、上述の混合組成物の硬化層６は、アスファルト乳剤、硬化材を主に含むため、コンクリート壁２０との間の密着性が高い。したがって、例えば弾性体や発泡材料などの衝撃吸収体を免震ジョイント４の一部に用いる場合に必要となるコンクリート壁２０への衝撃吸収体の取り付け作業が必要なくなる。したがって、作業効率を向上させることができる。また、混合組成物の硬化層６自体に防水性があるため、止水板がなくても止水機能が得られる。
【００３３】
図３に示す側壁９は、土圧に対して免震ジョイント４が不必要に変形することを防ぐために用いられる。しかし、混合組成物の硬化層６は、地震などにおいて変形することにより、生じた変位を許容する必要がある。したがって、地震等により過剰な衝撃が免震ジョイント４に加えられると、側壁９が免震ジョイント４の土砂２００側（すなわち、環状に形成される免震ジョイント４の外側）に開くように、蝶番（不図示）を取り付けてある。側壁９としては、例えば、ベニヤ板に蝶番を取り付けたものを用いることができる。
【００３４】
以上のような構成を有する免震ジョイント４の施工方法について、以下に説明する。図５は、本実施の形態に係る免震ジョイント４の施工方法を説明するフローチャートである。
【００３５】
まず、地下構造物のコンクリート壁２０の部分に免震ジョイント４を設置するために設けられた空隙部の内壁側に、止水板７を設置する（ステップＳ１０１）。具体的には、止水板７を配置し、止水板７のリブ部をコンクリート等により埋設し固定することにより、止水板７を設置できる。
【００３６】
次に、型枠を内壁側に、側壁９を土砂２００側に設置する（ステップＳ１０２）。型枠としては、ベニヤ板を好適に用いることができる。土砂と接する面に配置する側壁９には、蝶番を取り付けてあるベニヤ板を用いることができる。側壁９および型枠は、混合組成物がゲル化するまでの成形用の型としての役割を有する。また、混合組成物を注入する工程のために、少なくとも１箇所の注入口を設けておく。
【００３７】
次に、側壁９と地下構造物のコンクリート壁２０との間の空間に、混合組成物を注入する（ステップＳ１０３）。具体的には、アスファルト乳剤および硬化材を混合した液体と高吸水性材料とを混合した混合組成物を攪拌後で、かつそれらが完全にゲル化する前に、ポンプを用いて注入口より注入する。そして、混合組成物が完全にゲル化し、外部の水に溶解しない状態になるまで、約７日放置する（ステップＳ１０４）。
【００３８】
そして、混合組成物が完全にゲル化して混合組成物の硬化層６となった後に、型枠を取り外す（ステップＳ１０５）。その後、止水板７の内壁側を、シーリング材で埋めることにより、シーリング材層８を形成する（ステップＳ１０５）。
【００３９】
以上のようにして、免震ジョイント４が施工される。
【００４０】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、上述の形態に限定されることなく、種々変形した形態にて実施可能である。
【００４１】
例えば、上述の実施の形態では、土砂２００と接する面のみ側壁９を有し、一方、地下構造物の内壁側には側壁９を配置しないものとしているが、土砂２００側および地下構造物の内壁側の両方に側壁９を有する構造でも良い。しかし、内壁側の外観を良好にするためには、内壁側には側壁９を設けない方が良い。
【００４２】
また、上述の実施の形態では、混合組成物が完全にゲル化した後には、地下構造物の内壁側の型枠を取り外しているが、そのまま残しても良い。また、地下構造物の内壁側の側壁９には蝶番を設けずに、土砂２００側の側壁９のみに蝶番を設けても良い。
【００４３】
また、上述の実施の形態では、側壁９の形態は、パネル板に蝶番を設けた形態としているが、他の形態でも良い。例えば、側壁９として、ある一定以上の応力に対してのみ破損する膜等を用いてもよい。
【００４４】
また、上述の実施の形態では、側壁９の土砂２００側の地盤は柔らかいものと仮定しているので、地震等の応力に対して側壁９は、土砂２００側へ開くことができる。しかし、地盤が固い部位に免震ジョイント４を用いる場合には、例えば、側壁９の土砂２００側に、変形可能な弾性体等を配置したり、あるいは空間を設けてもよい。
【００４５】
また、上述の実施の形態では、地下歩道１を取り囲む地盤は均一かつ良好であるため、地震により最も大きな伸縮が生じると想定される場所は連絡通路２と高層ビル１０との接続部分である。しかし、地下歩道１を取り囲む地盤が均一でない場所において、例えば、軟質地盤と硬質地盤との境界に地下構造物を建築する場合には、連絡通路２と高層ビル１０との接続部分以外に、地盤急変部にも本発明の免震ジョイントを設けることができる。
【実施例】
【００４６】
次に、免震ジョイントを地下通路と高層建築物の地下埋設部分との接続部に設けた際の効果を、有限要素法（ＦＥＭ）モデルを用いて、建設予定の札幌市地下通路について解析を行った結果について説明する。
【００４７】
（１）想定地および想定地震動
本解析では、建設予定の札幌地下通路を解析対称とした。また、想定地震動として、鉄道局が定めている、内陸直下型地震を想定した「Ｇ１スペクトルＩＩ適合波」（以下、Ｇ１−Ｌ２波と言う。）にて検討した。図６には時間に対する加速度、図７には時間に対する速度、図８にはフーリエスペクトル、そして、図９には擬似速度応答スペクトルを、それぞれ示す。
【００４８】
（２）２次元ＦＥＭモデル化条件
本実施例では、地下通路と隣接建物との接続部に生じる変形量を調べるために、地下道の軸垂直方向を解析対象とした。
【００４９】
また、隣接建物からの反射波、解析モデルの側面および底面が、境界であると認識されての反射が発生しないようなＦＥＭモデルとしている。具体的には、隣接建物からの反射波が十分に減衰する程度の距離を確保した。また、解析モデルの側面にはエネルギー伝達面を設ける一方で、解析モデルの底面には粘性境界を設けることにより、解析モデルの側面および底面からの反射波の影響が生じないようにした。さらに、周波数領域における複素応答法を採用し、本来は非線形である地盤を等価線形性であるようにした。
【００５０】
隣接建物としては、平面形状を縦５０ｍ×横５０ｍ程度とし、地上２１階の鉄骨造ビルを想定し、基礎部分の並進（スウェイ）および回転（ロッキング）を考慮した２質点３自由度の解析モデルであって、ひずみレベルに応じた等価な線形モデルとした。線形モデルは、非線形復元力特性を設定し、直接積分法による非線形解析を別途実施し、その結果より設定した。２質点３自由度モデルのスウェイバネおよびロッキングばねは、別途実施するインピーダンス解析の結果により、各値を設定した。また、２質点３自由度モデルの入力動は、建物の埋め込みを考慮した有効入力動と別途算定して設定した。
【００５１】
表１には、入力した地盤物性値を示す。地盤物性値は、札幌市地下通路の建設予定地で実施されたＰＳ検層を元にして設定した。ＰＳ検層は、地層の弾性波（Ｐ波およびＳ波）の速度を測定する方法であり、震源を地表に設置し、孔井内の孔壁に密着させた受震器でその波動を記録するダウンホール式のＰＳ検層で測定した。各深度で得られた初動到達時間を縦に深度軸、横に時間軸とする図にプロットして走時曲線図を作成し、補正を加えて地層の弾性波の速度を算出した結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
0005196633.tif 000002
【００５３】
図１０に地下通路の片側にビルが連立している場合における解析モデルを示す。また、図８には、ＧＩ−Ｌ２波により図７の地下通路に生じる最大変位分布を示す。図１１より、連絡通路とビルとの接続点で最大歪みが発生することがわかる。
【００５４】
図１０の解析モデルにてＧＩ−Ｌ２波により地下連絡通路と隣接建物の間に生じる最大変位量を、本発明にかかる免震ジョイントを導入した場合および導入しなかった場合についてそれぞれ実施例１および比較例１として表２に示す。
【００５５】
【表２】
0005196633.tif 000003
【００５６】
比較例１では、ビル側の接続部分にて最大歪みが発生し、その相対変位量は約２２ｍｍである。これは、地下通路の壁を圧縮破壊もしくはせん断破壊させるのに十分な変位である。しかし、実施例１では、免震ジョイントを導入することにより、免震ジョイントを導入しない場合と比べて、最大相対変位量が約１割減少している。
【００５７】
なお、本発明に係る免震ジョイントの特有の機能は、より詳細には、図１３〜図２１に示すとおりである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係る免震ジョイントは、地下構造物等の建造物に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態に係る免震ジョイントが用いられる地下構造物を上空から見た際の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線を含む紙面に垂直な平面にて切断した場合における断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線を含む紙面に垂直な平面にて切断した場合における断面図である。
【図４】図２が示す免震ジョイントのうち、地下構造物床下側にある免震ジョイントを拡大した拡大断面図である。
【図５】本実施の形態に係る免震ジョイントを施工する工程を説明するフローチャートである。
【図６】実施例にて用いた想定地震動の加速度を示すグラフである。
【図７】実施例にて用いた想定地震動の速度を示すグラフである。
【図８】実施例にて用いた想定地震動のフーリエスペクトルを示すグラフである。
【図９】実施例にて用いた想定地震動の擬似速度応答を示すグラフである。
【図１０】地下通路の片側にビルが連立している場合における解析モデルを示す。
【図１１】地下通路の片側にビルが連立している場合における解析結果を示す。
【図１２】従来のジョイントの構成を示す断面図である。
【図１３】接続部分の設計と性能設定に関する検討結果をより詳細に述べたものである。
【図１４】接続部分の設計と性能設定に関する検討結果をより詳細に述べたものである。
【図１５】接続部分の設計と性能設定に関する検討結果をより詳細に述べたものである。
【図１６】接続部分の設計と性能設定に関する検討結果をより詳細に述べたものである。
【図１７】接続部分の設計と性能設定に関する検討結果をより詳細に述べたものである。
【図１８】接続部分の設計と性能設定に関する検討結果をより詳細に述べたものである。
【図１９】接続部分の設計と性能設定に関する検討結果をより詳細に述べたものである。
【図２０】接続部分の設計と性能設定に関する検討結果をより詳細に述べたものである。
【図２１】接続部分の設計と性能設定に関する検討結果をより詳細に述べたものである。
【符号の説明】
【００６０】
１…地下歩道（地下構造物）
２…連絡通路（地下構造物）
４…免震ジョイント
６…混合組成物の硬化層
７…止水板
８…シーリング材層
９…側壁
２０…コンクリート壁（接続部分の壁部材）
【図１】
0005196633.tif 000004
【図２】
0005196633.tif 000005
【図３】
0005196633.tif 000006
【図４】
0005196633.tif 000007
【図５】
0005196633.tif 000008
【図１２】
0005196633.tif 000009
【図１３】
0005196633.tif 000010
【図１４】
0005196633.tif 000011
【図１５】
0005196633.tif 000012
【図１６】
0005196633.tif 000013
【図１７】
0005196633.tif 000014
【図２０】
0005196633.tif 000015
【図２１】
0005196633.tif 000016
【図６】
0005196633.tif 000017
【図７】
0005196633.tif 000018
【図８】
0005196633.tif 000019
【図９】
0005196633.tif 000020
【図１０】
0005196633.tif 000021
【図１１】
0005196633.tif 000022
【図１８】
0005196633.tif 000023
【図１９】
0005196633.tif 000024