(57)【要約】【課題】堅牢な基礎本体が得られることから、地震時に生活者の安全性と、財産保全を確保しうる建物の免震構造を提供する。【解決手段】地盤上に構築されて建物本体を支持する基礎本体、及びこの基礎本体と地盤との間に介装されるとともに一定以上の地震力を受けて基礎本体の地盤に対する滑りを生じさせる滑り手段を具えた建物の免震構造であって、前記基礎本体は、少なくとも外周部に連続して形成される鉄筋コンクリート基礎梁と、この鉄筋コンクリート基礎梁の上面と略同一高さに配置されるとともに、鉄筋コンクリート基礎梁の内側に架け渡される鋼製基礎小梁とを含んで構成され、この基礎本体の水平剛性を高める剛性補強手段を設けたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤上に構築されて建物本体を支持する基礎本体、及びこの基礎本体と地盤との間に介装されるとともに一定以上の地震力を受けて基礎本体の地盤に対する滑りを生じさせる滑り手段を具えた建物の免震構造であって、
前記基礎本体は、少なくとも外周部に連続して形成される鉄筋コンクリート基礎梁と、この鉄筋コンクリート基礎梁の上面と略同一高さに配置されるとともに、鉄筋コンクリート基礎梁の内側に架け渡される鋼製基礎小梁とを含んで構成され、
この基礎本体の水平剛性を高める剛性補強手段を設けたことを特徴とする建物の免震構造。
【請求項２】
前記剛性補強手段は、基礎本体の略上面高さに配されることを特徴とする請求項１記載の建物の免震構造。
【請求項３】
前記剛性補強手段は、前記基礎本体において、鉄筋コンクリート基礎梁、又は鋼製基礎小梁によって囲まれた矩形状の基礎区画の内側に配され、かつ基礎区画の対角方向に一対が配されるブレースによって形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の建物の免震構造。
【請求項４】
前記剛性補強手段は、高い面剛性を有し、前記基礎本体に対して一体に固着されて床面を構築する床パネルによって形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の建物の免震構造。
【請求項５】
地盤と基礎本体との間に基礎スラブを更に設け、この基礎スラブと基礎本体との間に滑り手段を介装す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免震構造。
【請求項６】
前記滑り手段は、前記基礎スラブに載置固着される受け板と、この受け板に重ねられるとともに鉄筋コンクリート基礎梁の下面に固着される移動板とを有することを特徴とする請求項５記載の建物の免震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時に建物に伝わる揺れを抑制して、その損傷を最小限に留めることのできる建物の免震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震時に生じる地盤の振動エネルギーを、建物に伝わりにくくすることにより、建物の構造負荷となる地震力を減じる所謂免震構造が多く提案されている。例えば、図８に示すように、住宅を構築する地盤ａを掘削して、その底部に水平かつ平滑な上表面を有するコンクリート盤ｂを形成し、その上に、硬質で摩擦係数の小さな摺接材ｄを備えた布基礎ｅを構築するとともに、この布基礎ｅによって住宅本体ｆを支持した免震装置が示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような免震装置を用いると、地震発生時、住宅本体ｆに慣性力が働くため、コンクリート盤ｂと摺接材ｄとの間で滑りを生じることから地盤ａの振動エネルギーを逃がして住宅本体ｆの揺れを抑制できる。その結果建物の倒壊を防止できることは勿論、布基礎ｅの上に構築される住宅本体ｆの破損を最小限に抑えて、地震補修工事の費用を低減でき、震度６を超える大地震が発生しても、人命の安全を確保できるとともに財産の棄損を小さく抑制することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３６１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、布基礎ｅは、大重量の住宅本体ｆを載置した状態で、例えば２５０〜４００ガル程度（震度６）の加速度で振動する地盤ａとの間で相対運動することから、大きな負荷が掛かって、相当大きな剛性が必要となる。この剛性が不足する場合、布基礎ｅ自体に割れ、クラッシュなどの破損を生じて、住宅本体ｆを支持する強度が不足する結果を招き、地震振動自体では破損しない建物が傾いたり、最悪倒壊することもある。
【０００６】
またその対策案として、布基礎ｅの鉄筋量を増加するとともに、断面を大きくして補強することも考えられるが、布基礎ｅの断面補強には限界があるとともに、基礎重量が過大となることから、地盤ａとの滑らかな相対運動のバランスが崩れて免震効果を低下させる恐れがあり、更には建築コストが過大となる課題も生じる。
【０００７】
本発明は、基礎本体の水平剛性を高める剛性補強手段を設けたことを基本とし、堅牢な基礎本体が得られることから、地震時に生活者の安全性と、財産保全を確保しうる建物の免震構造の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、地盤上に構築されて建物本体を支持する基礎本体、及びこの基礎本体と地盤との間に介装されるとともに一定以上の地震力を受けて基礎本体の地盤に対する滑りを生じさせる滑り手段を具えた建物の免震構造であって、前記基礎本体は、少なくとも外周部に連続して形成される鉄筋コンクリート基礎梁と、この鉄筋コンクリート基礎梁の上面と略同一高さに配置されるとともに、鉄筋コンクリート基礎梁の内側に架け渡される鋼製基礎小梁とを含んで構成され、この基礎本体の水平剛性を高める剛性補強手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明において、前記剛性補強手段は、基礎本体の略上面高さに配され、請求項３に係る発明において、前記剛性補強手段は、前記基礎本体において、鉄筋コンクリート基礎梁、又は鋼製基礎小梁によって囲まれた矩形状の基礎区画の内側に配され、かつ基礎区画の対角方向に一対が配されるブレースによって形成され、更に請求項４に係る発明において、前記剛性補強手段は、高い面剛性を有し、前記基礎本体に対して一体に固着されて床面を構築する床パネルによって形成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明では、地盤と基礎本体との間に基礎スラブを更に設け、この基礎スラブと基礎本体との間に滑り手段を介装し、請求項６に係る発明において、前記滑り手段は、前記基礎スラブに載置固着される受け板と、この受け板に重ねられるとともに鉄筋コンクリート基礎梁の下面に固着される移動板とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明においては、剛性補強手段を設けたため、鉄筋コンクリート基礎梁と、鋼製基礎小梁とを含んで構成される基礎本体の水平剛性が向上して堅牢な基礎の構造体が構成される。従って、例えば４００ガルを超える加速度の地震が発生しても、基礎本体には欠け割れ、或いはクラシュなどの破損を生じることなく、滑り手段の上で地盤に対して安定した滑りを生じることができる。その結果、地盤の振動エネルギーを逃がして、建物本体の揺れを抑制して、倒壊は勿論のこと、部分的な破損も最小限に抑えることができて、生活者の安全性と、財産保全を図ることができる。また、基礎本体は、少なくとも外周部に連続して形成される鉄筋コンクリート基礎梁と、この鉄筋コンクリート基礎梁の上面と略同一高さに配置されて鉄筋コンクリート基礎梁の内側に架け渡される鋼製基礎小梁とを含んだハイブリッド構造体により構成されるため、コンクリートと鉄骨の各々の持つ特性を活かして、比較的軽量でかつ堅牢な基礎本体が得られる。
【００１２】
請求項２に係る発明のように、剛性補強手段を、鋼製基礎小梁と略同高さの基礎本体の略上面高さに配置すると、剛性補強手段と鋼製基礎小梁とが有効に協働して、基礎本体の剛性を効率的に向上できる。また請求項３に係る発明のように、鉄筋コンクリート基礎梁、又は鋼製基礎小梁によって囲まれた矩形状の基礎区画の内側において、基礎区画の対角方向に配された一対のブレースによって剛性補強手段を構成すると、重量をあまり増加させることなく、しかも基礎本体全体に亘り平均してバランス良く剛性を高めることができる。更には請求項４に係る発明のように、基礎本体に対して一体に固着されて床面を構築する床パネルによって剛性補強手段を構成すると、新たな部材を追加することなく、床パネルの高い面剛性を利用して基礎本体の水平剛性を高めることができるため、合理的な構造となり、施工性に優れるとともに、コストを低減しうる。
【００１３】
請求項５に係る発明のように、滑り手段を基礎スラブと基礎本体との間に介装すると、地震発生時に隆起、亀裂発生などの部分的な変位を伴って激しく揺れる地盤の挙動が、基礎スラブを通して平均化されることから、滑り手段の免震作用が効果的に機能できるため、優れた免震効果が得られる。また請求項６に係る発明のように、基礎スラブ上の受け板と、この受け板の上に重ねて鉄筋コンクリート基礎梁の下面に固着される移動板とを含み滑り手段が構成されるため、滑り作用が発生し始める地震力が一定レベルに標準化されることから、安定した免震効果が発揮されて、免震構造としての高い信頼性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１に示すように、建物の免震構造１は、地盤２に構築されるとともに建物本体３を支持する基礎本体４と、滑り手段５と、前記基礎本体４の水平剛性を高める剛性補強手段８とを具え、更に本形態では、基礎スラブ１２を有する。
【００１５】
前記建物本体３としては、住宅、ケアーハウス或いはグループホームなどの福祉施設、ホテル或いは旅館など宿泊施設、事務所オフィス或いは店舗など商業施設、学校、図書館或いは公民館など公共施設、その他が含まれる。またその構造としては、木造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造等があり、平屋建ての他、二階建て以上の多階層建築物も含まれる。
【００１６】
前記基礎本体４は、鉄筋コンクリート基礎梁６と、鋼製基礎小梁７とを含んで構成される。前記鉄筋コンクリート基礎梁６は、縦断面が縦長矩形状をなし、均一断面で水平方向に直線状にのびて形成される。内部には水平にのびる上下の主筋が配筋されるとともに、これら上下の主筋をリング状につなぐあばら筋が一定ピッチで配筋されている。
【００１７】
このように構成された鉄筋コンクリート基礎梁６は、少なくとも基礎本体４の外周部に該当する外壁通りに連続して配置される。本形態の鉄筋コンクリート基礎梁６は、これに加えて間仕切り壁通りにも縦横方向に配置される。その結果鉄筋コンクリート基礎梁６は、全体として平面視略格子状に配置される。さらに、縦横の鉄筋コンクリート基礎梁６が交差し、かつ柱脚部が固着される交差部には、内側へ膨出することにより大断面に形成された柱支持部２１が設けられ、柱を安定的に支持しうるよう構成される。なお鉄筋コンクリート基礎梁６の上部には、図５に示すように、所定位置にアンカーボルト２３が埋設され、その頭部の螺子部が、鉄筋コンクリート基礎梁６の上面から垂直に立設している。
【００１８】
前記鋼製基礎小梁７は、鋼製梁材を用いて構成され、本形態ではＩ型鋼を用いている。このほか、溝形鋼、軽量Ｈ型鋼等を用いることもできる。鋼製基礎小梁７の両端部には、鉄筋コンクリート基礎梁６の上端部に係合固着される取付部２２が設けられる。本形態の取付部２２は、鋼製基礎小梁７の端部プレート２２Ａ及びこの端部プレート２２Ａの上端部から外向きにのびる水平片２２ＢからなるＬ字鋼材を、鋼製基礎小梁７の両端部に溶接して形成される。
【００１９】
前記鋼製基礎小梁７は、並行する鉄筋コンクリート基礎梁６、６の間に配置され、取付部２２の水平片２２Ｂを、各々鉄筋コンクリート基礎梁６の上部に載置するとともに、前記アンカーボルト２３に挿通し、ナットが螺着される。このようにして、鋼製基礎小梁７は鉄筋コンクリート基礎梁６に緊結されることにより、鉄筋コンクリート基礎梁６の上面と略同一高さで鉄筋コンクリート基礎梁６の内側に架け渡され、その結果、鉄筋コンクリート基礎梁６と、鋼製基礎小梁７とが一体化されて基礎本体４が構成される。
【００２０】
本形態の基礎本体４は、前記の如く、少なくとも外周部に連続する鉄筋コンクリート基礎梁６と、この鉄筋コンクリート基礎梁６の上面と略同一レベルに配置されるとともに、鉄筋コンクリート基礎梁６の内側に架け渡される鋼製基礎小梁７とを含むハイブリッド構造体により構成されることから、圧縮強度に優れたコンクリートと引張強度及び曲げ強度に優れた鉄骨が有する各々特性を上手くミックスして、軽量かつ堅牢な基礎本体４が得られる点で好ましい。
【００２１】
前記基礎スラブ１２は、図２、３に示すように、地盤２と基礎本体４の間で盤状に形成される鉄筋コンクリート製の構造体である。この基礎スラブ１２は、例えば、地盤２の建物配置領域を数十センチの均一深さに掘削した凹部に栗石地形を施工するとともに格子状に配筋し、セメントコンクリートを打設養生することにより、表面が平滑なスラブとして形成される。
【００２２】
前記滑り手段５は、基礎本体４と地盤２との間に介装され、一定以上の地震力発生時に、基礎本体４に地盤２に対する滑りを発生させるものである。本形態では、図２、３に示すように、前記基礎スラブ１２に載置固着される受け板１３と、この受け板１３の上に重ねられて水平方向に摺動するとともに、鉄筋コンクリート基礎梁６の下面に固着される移動板１４とを含み構成されたものが例示される。そして前記受け板１３の上面及び移動板１４の下面は、良好な滑り性を有し、適切な摩擦係数に調整された滑り面に仕上げされている。
【００２３】
地震時に双方の板が相対移動する際、移動板１４の受け板１３からの食み出しを防止するため、前記受け板１３は、移動板１４よりも大きな面積に形成することが好ましい。例えば、受け板１３を、１辺６０〜１２０ｃｍ程度の正方形に形成し、移動板１４は、これよりも１辺寸法が１０〜３０ｃｍ程度小さな正方形とすることができる。
【００２４】
本形態では、受け板１３及び移動板１４として、表面にセラミックコーティング膜を形成したセメント系硬化板を用いたものが例示される。受け板１３、移動板１４は、これ以外にも、鋼板、セラミック板、ＦＲＰ板などを用い、更にその表面にフッ素樹脂など摩擦係数の小さな塗膜を形成したもの、或いはこれら板材の表面を研磨するなどの表面加工を施して、摩擦係数を調整して用いることができる。或いは、受け板１３、移動板１４として、前記の中から異なる材質を選択組み合わせて使用することもできる。また受け板１３の上面及び移動板１４の下面の間の摩擦係数は、０．０５〜０．１５程度に設定すると、良好な免震効果が得られる。
【００２５】
前記受け板１３を設ける際には、前記基礎スラブ１２にセメントモルタル２４を盛り上げて、その上から受け板１３を下向きに押圧して養生すると、セメントモルタルの接着性により、受け板１３が基礎スラブ１２と一体に固着される。この際、基礎スラブ１２に穿設された孔に螺入した複数本の支持ボルト２５が、所定長さで立設していることから、受け板１３が所定高さで水平に支持される。また内向きに折れ曲がるＬ字状の止め具２６を基礎スラブ１２に固着し、受け板１３の対角に向き合うコーナーを位置決めすると、受け板１３を正確に配置できるとともに、地震時に受け板１３をずれ防止できる点で好ましい。
【００２６】
前記移動板１４を設ける際は、先ず前記鉄筋コンクリート基礎梁６の交差部に設けられる大断面の柱支持部２１の大きさに合せて形成した底型板２７の下面に、予め移動板１４を取り付ける。具体的には、底型板２７の下面に螺着された４個のアングル片３４によって、移動板１４の４辺を挟着することにより、移動板１４を強固に取り付ける。そして、この移動板１４を前記受け板１３の上面に載せた状態で、底型板２７の上に鉄筋コンクリート基礎梁６を構築するための型板を載置するとともに、この型板内に前記上下の主筋、あばら筋などを配筋し、型枠内にセメントコンクリートを打設養生する。養生後形成された鉄筋コンクリート基礎梁６の底面に、前記底型板２７が接着一体化することから、鉄筋コンクリート基礎梁６は、底型板２７の下面に取り付けられた移動板１４を介して、受け板１３上に載置して支持される。
【００２７】
而して、受け板１３と、この受け板１３の上に重なるとともに鉄筋コンクリート基礎梁６の下面に固着される移動板１４とで滑り手段５が構成されるため、受け板１３と移動板１４間の摩擦係数の調整によって、地震発生時に滑り作用が発生し始める地震力を一定レベルに設定できる。そのため安定した免震効果が発揮されて、免震構造としての高い信頼性を得ることができる。しかも本形態では、前記滑り手段５が基礎スラブ１２と基礎本体４との間に介装されることから、地震時に地盤２に隆起、亀裂発生など部分的な変位が発生しても、この地盤２の激しく動く挙動が、基礎スラブ１２を通して平均化されるため、滑り手段５が効果的な免震作用を発揮でき、その結果優れた免震効果が得られる。
【００２８】
図１、４に示すように、本形態では、一の鋼製基礎小梁７の中間部２８と、鉄筋コンクリート基礎梁６との間にＴ字状に他の鋼製基礎小梁７が取り付けられる基礎本体４が開示される。そして、前記中間部２８と、基礎スラブ１２との間に短柱状の弾性復元装置２９が取り付けられる。この弾性復元装置２９は、基礎スラブ１２に固定される基板２９Ａと、この基板２９Ａ上に立ち上がる弾性復元部２９Ｂと、この弾性復元部２９Ｂの上部に一体に設けられて、前記鋼製基礎小梁７の中間部２８に固着される上取付板２９Ｄとからなる。前記弾性復元部２９Ｂは、例えばクロロプレンゴム( ＣＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）を含むゴム、スチレン系・オレフィン系・ウレタン系・ポリエステル系その他の熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの弾性材が用いられる。このような弾性復元装置２９を基礎スラブ１２と鋼製基礎小梁７との間に設けると、地震時における地盤２と基礎本体４との相対運動の幅が適正に制限され、かつ地震力を吸収して振動を減衰することができる点で好ましい。なお前記弾性復元装置２９は、一つの建物に対し略中央の一箇所に設置される他、複数個を分散して配置することもよい。
【００２９】
前記剛性補強手段８は、鉄筋コンクリート基礎梁６と鋼製基礎小梁７とのハイブリッドで構成される基礎本体４の水平剛性を高めるために設けられ、本形態では、基礎本体４の略上面高さに配されるブレース１０によって形成される。図１に示すように、前記ブレース１０は、鉄筋コンクリート基礎梁６及び鋼製基礎小梁７により囲まれて形成された矩形状の基礎区画９の内側に、一対がＸ字状に配される。前記ブレース１０は、図４、５に示すように、丸棒鋼をターンバックル３０を介して接続するとともに、両端部に羽子板状の取付板３１を溶接して形成される。そして取付板３１を鉄筋コンクリート基礎梁６のアンカーボルト２３に螺着するとともに、ターンバックル３０を回転させて所定の引張力を付与することにより、剛性補強手段８として有効に機能する。
【００３０】
前記の如く、基礎本体４にブレース１０からなる剛性補強手段８を設けているため、鉄筋コンクリート基礎梁６と、鋼製基礎小梁７とで構成される基礎本体４は、水平剛性が向上し、堅牢な構造体として構成される。その結果、例えば４００ガルを超える加速度の地震が発生しても、基礎本体４に欠け割れ、或いはクラシュなどの破損を生じることないことから、滑り手段５の上で地盤２に対して安定した滑り移動を生じる。従って、地盤２の振動エネルギーを上手く逃がして、建物本体３の揺れを抑制でき、建物本体３の倒壊を防止できることは勿論のこと、部分的な破損も最小限に抑えることができ、生活者の安全性と、財産保全を図ることができる。
【００３１】
しかもブレース１０を用いた剛性補強手段８を設けると、全体重量をあまり増加させることなく、基礎本体４全体に亘って平均してバランス良く剛性を高めることができる点で好ましい。また本形態のブレース１０は、基礎本体４と略上面高さに取り付けられて、前記鋼製基礎小梁７と略同高さに配されることから、鋼製基礎小梁７と有効に協働して、基礎本体４の剛性を効率的に向上しうる点で好ましい。
【００３２】
図６、７は他の実施形態を例示している。以下異なる内容について説明し、それ以外は図中に表れた主要構成に同じ符号を付すだけとする。本形態の剛性補強手段８は、前記基礎本体４に固着されて床面を構築する床パネル１１によって形成される。この床パネル１１は、長辺枠材３２Ｌと、短辺枠材３２Ｓとを矩形状に枠組みした外周枠３２Ｇの内側に、短辺枠材３２Ｓと平行な補強桟３２Ｈを複数本架け渡して形成した鋼製パネルフレーム３２と、この鋼製パネルフレーム３２の上面に貼着した矩形状の床パネル面材３３とで構成される。前記長辺枠材３２Ｌ、短辺枠材３２Ｓ及び補強桟３２Ｈは、溝形鋼、Ｌ型鋼、Ｈ型鋼などを用いるとともに、溶接、カシメなどにより相互に固着して、鋼製パネルフレーム３２が形成される。また前記床パネル面材３３は、構造用合板、パーティクルボード、インシュレーションボード、ＭＤＦ（中密度繊維板）などの木質加工板材、ハニカムコアを芯材とした補強鋼製パネル、ＡＬＣなどの軽量気泡コンクリートパネル、或いはセメント、水、油性物質である樹脂成分、乳化剤及び補強繊維を含むＷ／Ｏ型エマルジョンの組成物の板状成形物など高剛性の板材を用いる。
【００３３】
前記床パネル１１は、前記アンカーボルト２３に固着されたアングル状の床パネル取付金具３５に緊結されて、基礎本体４と一体化した構造体が形成される。而して床パネル１１によって剛性補強手段８を構成すると、別途部材を追加することなく、床パネル１１自体の高い面剛性をそのまま利用して基礎本体４の水平剛性を高めることができることから、トータルとして合理的な構造が構成されて、施工性に優れるとともに、コストを低減しう点で好ましい。
【００３４】
尚、叙上の説明は本発明の実施の形態を例示したものである。従って本発明の技術的範囲はこれに何ら限定されるものではなく、前記した実施の形態の他にも、各種の変形例が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態を例示する斜視図である。
【図２】その要部拡大縦断面図である。
【図３】その要部分解斜視図である。
【図４】他の要部の分解斜視図である。
【図５】更に他の要部の分解斜視図である。
【図６】他の実施形態を例示する一部分解斜視図である。
【図７】その縦断面図である。
【図８】従来例を例示する縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      建物の免震構造
２      地盤
３      建物本体
４      基礎本体
５      滑り手段
６      鉄筋コンクリート基礎梁
７      鋼製基礎小梁
８      剛性補強手段
９      基礎区画
１０      ブレース
１１      床パネル
１２      基礎スラブ
１３      受け板
１４      移動板
【図１】
2007327304.tif 000003
【図２】
2007327304.tif 000004
【図３】
2007327304.tif 000005
【図４】
2007327304.tif 000006
【図５】
2007327304.tif 000007
【図６】
2007327304.tif 000008
【図７】
2007327304.tif 000009
【図８】
2007327304.tif 000010