(57)【要約】【課題】簡易な構成であると共に大きな変形に対しても減衰力を付与可能な、免震装置を有する建物の減衰構造を提供することである。【解決手段】上部構造体が免震装置を介して下部構造体に支持されている建物の減衰構造であって、前記上部構造体の下部に設けられた突出部と、前記免震装置の可動範囲内で前記突出部と接触する抵抗要素と、を備え、前記抵抗要素は、弾性体と繊維状部材とを含む改良地盤体である。【選択図】図２
2016003534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造体が免震装置を介して下部構造体に支持されている建物の減衰構造であって、
前記上部構造体の下部に設けられた突出部と、
前記免震装置の可動範囲内で前記突出部と接触する抵抗要素と、を備え、
前記抵抗要素は、弾性体と繊維状部材とを含む改良地盤体であることを特徴とする、建物の減衰構造。
【請求項２】
前記突出部は、中空部に無収縮グラウト材が充填された円筒状の鋼管であることを特徴とする、請求項１に記載の建物の減衰構造。
【請求項３】
前記改良地盤体は、前記下部構造体に形成された枠部が区画する空間に充填されており、
前記枠部の内壁には、前記空間側に突出し、少なくとも一部が前記改良地盤体に埋め込まれる突起部が形成されていることを特徴する、請求項１又は２に記載の建物の減衰構造。
【請求項４】
前記突出部は、前記免震装置が非動作状態において、前記改良地盤体と接触するように、前記改良地盤体に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の建物の減衰構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の減衰構造に関し、特に、免震装置を有する建物の減衰構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、免震装置（アイソレータ）を有する免震建物において、地震時等の水平方向の変位を抑制する方策として、粘性減衰や摩擦減衰などの減衰力を付与することが行われてきた。このような減衰力は、一般的に、オイルダンパー、摩擦ダンパーなどの減衰装置や、鉛直支持装置としても機能するすべり支承の摩擦力等により付与されるが、減衰力を付与するためのより簡易な方法として、発泡樹脂、又は砂等の地盤材料を抵抗要素として用いる方法がある。
【０００３】
特許文献１には、地盤材料から構成される地盤自体を、減衰力を付与するための抵抗要素として用いた構成が開示されている。具体的に、特許文献１には、直接基礎の基礎フーチング上に、すべり型免震支承を配置して構造物重量を支持し、構造物の底面に、地盤中に突出して地盤と接触するストッパー用突起物を設けた構成が開示されている。また、特許文献１には、この突起物の周囲の表層地盤を、セメント系固化材を混合撹拌する方法や、固化剤等の薬液を地盤内に注入する方法などにより地盤改良し、地盤のせん断力を高めることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、地盤材料は、変形が大きくなると脆性的な特性を示す傾向があるため、特許文献１に開示された地盤や改良地盤では、変形が大きくなると減衰力を得るための抵抗要素としての性能が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、簡易な構成であると共に大きな変形に対しても減衰力を付与可能な、免震装置を有する建物の減衰構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様としての建物の減衰構造は、上部構造体が免震装置を介して下部構造体に支持されている建物の減衰構造であって、前記上部構造体の下部に設けられた突出部と、前記免震装置の可動範囲内で前記突出部と接触する抵抗要素と、を備え、前記抵抗要素は、弾性体と繊維状部材とを含む改良地盤体であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の１つの実施形態として、前記突出部は、中空部に無収縮グラウト材が充填された円筒状の鋼管であることが好ましい。
【０００９】
本発明の１つの実施形態として、前記改良地盤体は、前記下部構造体に形成された枠部が区画する空間に充填されており、前記枠部の内壁には、前記空間側に突出し、少なくとも一部が前記改良地盤体に埋め込まれる突起部が形成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明の１つの実施形態として、前記突出部は、前記免震装置が非動作状態において、前記改良地盤体と接触するように、前記改良地盤体に埋め込まれていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な構成であると共に大きな変形に対しても減衰力を付与可能な、免震装置を有する建物の減衰構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態としての減衰構造を適用した建物の全体構成を示す図である。
【図２】図１の建物の免震装置及び減衰装置の詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る建物の減衰構造の１つの実施形態として、上部構造体Ａと、下部構造体Ｂとの間に免震装置Ｃが介在する建物１の減衰構造について、図１、図２を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
【００１４】
図１は、建物１の全体構成を示す図である。図１に示すように、建物１は、上部構造体Ａと、下部構造体Ｂと、すべり支承型の免震装置（アイソレータ）Ｃと、減衰装置Ｄと、を備えている。また、図２は、免震装置Ｃと減衰装置Ｄの詳細を示す図である。なお、図１では、建物１の全体構成が容易に理解できるように、便宜上、上部構造体Ａ、下部構造体Ｂ、免震装置Ｃ及び減衰装置Ｄそれぞれを模式的に示している。
【００１５】
上部構造体Ａは、免震装置Ｃを介して下部構造体Ｂに支持されている。上部構造体Ａと下部構造体Ｂとの間に免震装置Ｃを介在させることにより、例えば地震時に、地盤Ｇから下部構造体Ｂを通じて上部構造体Ａに入力される地震エネルギーを低減することができる。また、建物１は、免震装置Ｃに加えて減衰装置Ｄを有するため、地震時等において、上部構造体Ａの応答（応答変位など）をも抑制することができる。
【００１６】
まず、建物１の全体構成について、図１、図２を参照して説明する。建物１は、２層構造の住宅であり、第１層及び第２層には、居住者が生活する居間、食堂、台所、寝室、水まわり等の諸室が形成されている（不図示）。また、構造種別としては、柱１１、大梁１２、片持ち梁１３、鼻先梁１４、小梁（不図示）等から構成される上部構造体Ａが鉄骨造であり、基礎２１等から構成される下部構造体Ｂが鉄筋コンクリート造である。そして、上部構造体Ａと下部構造体Ｂとの間に、すべり支承型の免震装置Ｃと、減衰装置Ｄとが設けられている。
【００１７】
上部構造体Ａの柱１１は、シームレス（水平断面内で継目を持たない）角形鋼管で構成されている。柱１１の側面の所定位置にはボルト孔が穿設されており、後述する大梁１２が接合される梁接合部１１ａが形成されている。また、柱１１の下端部には、後述する免震装置Ｃを構成するすべり支承３１（図２参照）が、柱１１と一体で形成されている。
【００１８】
隣接する柱１１同士を連結する大梁１２はＨ形鋼からなり、Ｈ形鋼の両端には、柱１１の梁接合部１１ａに形成されたボルト孔に対応する位置にボルト孔が穿設された接合プレート１２ａが溶接されている。そして、梁接合部１１ａと接合プレート１２ａ（図２参照）とが高力ボルトにより剛接合されることにより、柱１１と大梁１２とが接合されている。
【００１９】
柱１１の梁接合部１１ａのうち、大梁１２が接合されていない建物１０の外側方向の側面には、上述した大梁１２と同様の接合方法により接合された片持ち梁１３が配置されている。具体的に、片持ち梁１３はＨ形鋼からなり、その一端には、柱１１の梁接合部１１ａに形成されたボルト孔に対応する位置にボルト孔が穿設された接合プレート１３ａ（図２参照）が溶接されている。そして、片持ち梁１３は、梁接合部１１ａと接合プレート１３ａとが高力ボルトにより剛接合されることにより、柱１１により支持されている。
【００２０】
片持ち梁１３の先端側には、隣接する片持ち梁１３の先端同士を連結する、Ｈ形鋼からなる鼻先梁１４が取り付けられている。鼻先梁１４のフランジには外壁パネルの支持と位置決めのための受け金物（不図示）が取り付けられ、この受け金物によってＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）パネルからなる外壁パネル１６ａが固定されて外壁１６が構成されている。
【００２１】
対向する大梁１２間には小梁（不図示）が適宜架け渡されており、ＡＬＣパネルからなる床パネル１７ａが、大梁１２及び小梁に支持されて床１７が構成されている（図２参照）。
【００２２】
片持ち梁１３、鼻先梁１４及び小梁は、全て大梁１２と同一梁成かつ同一幅のＨ形鋼からなり、ウェブ及びフランジには、モジュールに基づくピッチで、他の梁のジョイント金物、柱、外壁パネルの受け金物等を取り付けるためのボルト孔が穿設されている。
【００２３】
下部構造体Ｂの基礎２１は、べた基礎であって、耐圧盤２１ａと、耐圧盤２１ａから鉛直方向上方に立ち上がり、その上面に後述する免震装置Ｃが固定される免震装置固定部２１ｂと、耐圧盤２１ａから鉛直方向上方に立ち上がり、後述する減衰装置Ｄの改良地盤体４２が充填される空間を区画する枠部２１ｃと、で構成されている。下部構造体Ｂは、地盤Ｇ上に設けられており、基礎２１を含む下部構造体Ｂは、地震時に、地盤Ｇの動きに追従して一体となって動く。
【００２４】
本実施形態の枠部２１ｃの内壁には、枠部２１ｃが区画する空間側に突出し、その少なくとも一部が後述する改良地盤体４２内に埋め込まれる突起部２２（図２参照）が形成されている。突起部２２は、例えば、枠部２１ｃに一端側が埋め込まれる等して固定された、ボルトなどの棒状鋼材とすることができる。本実施形態では、Ｍ１２（ＪＩＳ規格）のボルトを１００ｍｍピッチで複数配置することにより、複数の突起部２２を形成している。
【００２５】
免震装置Ｃはすべり支承型であり、上部構造体Ａの柱１１の下端部に一体で形成されたすべり支承３１と、下部構造体Ｂの基礎２１の免震装置固定部２１ｂに固定された受け板３２と、を備えている。受け板３２は、すべり支承３１の摺動面（下面）をすべらせる面であり、すべり支承３１の摺動面は、上部構造体Ａが最大限変位した際にも受け板３２からはみ出さないように構成されている。なお、すべり支承３１の摺動面及び受け板３２の摺動面（上面）には、地震時に滑らかに変位するように、フッ素樹脂コーティングが施されている。
【００２６】
減衰装置Ｄは、上部構造体Ａの下部に設けられた突出部４１と、免震装置Ｃの可動範囲内で突出部４１と接触する抵抗要素とを備えており、この抵抗要素は、弾性体と繊維状部材とを含む改良地盤体４２から構成されている。なお、本実施形態における「免震装置の可動範囲」とは、免震装置（アイソレータ）が、上部構造体の鉛直荷重を支持しつつ、水平方向に変位又は変形可能な範囲を意味し、本実施形態では、水平方向において、すべり支承３１が受け板３２上において摺動しながら移動し得る範囲を言う。
【００２７】
本実施形態の突出部４１は、中空部にセメント系の無収縮グラウト材４３が充填された円筒状の鋼管で構成されており、上部構造体Ａの第１層の床レベルに配置された大梁１２の下側フランジにボルト接合されている。なお、大梁１２に代えて又は加えて、上部構造体Ａの第１層の床レベルに配置された小梁等の別の梁の下側フランジに突出部４１を接合するようにしてもよい。
【００２８】
抵抗要素としての改良地盤体４２は、泥土及びセメントに、弾性体としてのゴムチップと靱性を有する樹脂製の繊維状部材とを混ぜ合わせた複合材料である。ゴムチップを混ぜることにより減衰性能及び復元性能を高めることができる。また、繊維状部材を混ぜることにより、複合材料全体としての靱性を高めることができるため、大きな変形量に対しても脆性破壊し難く、変形追随性を高めることができる。また、脆性破壊し難くなることにより、例えば複数回の地震など、突出部４１と改良地盤体４２とが繰り返し衝突（接触）するような場合であっても、抵抗要素としての機能が低下し難いため、耐久性のある抵抗要素を実現することができる。
【００２９】
改良地盤体４２は、基礎２１の枠部２１ｃが区画する空間内に充填されており、上述した突出部４１の少なくとも先端部が、凹部２１ｃ内の改良地盤体４２中に埋没した状態となっている。換言すれば、本実施形態の改良地盤体４２は、免震装置Ｃが非動作状態において突出部４１と接触した状態となるように、枠部２１ｃの空間に充填されている。従って、例えば地震時に、すべり支承３１と受け板３２との間で滑りが発生し、上部構造体Ａが下部構造体Ｂに対して水平方向に移動した場合には、移動開始と同時に、上部構造体Ａに固定された突出部４１は、下部構造体Ｂで保持された改良地盤体４２を変形させるように押圧する。この際に、改良地盤体４２は突出部４１の抵抗要素となるため、上部構造体Ａの水平方向の変位を低減することができる。
【００３０】
ここで、枠部２１ｃの内壁には上述した突起部２２が設けられているため、突出部４１が改良地盤体４２に対して押圧した際に、突起部２２を有さない構成と比較して、改良地盤体４２の枠部２１ｃの空間内での形状を保持すると共に、改良地盤体４２の抵抗要素としての機能を高めることができる。具体的に、突起部２２は、改良地盤体４２内に埋没しているため、改良地盤体４２内の繊維状部材を介して、改良地盤体４２全体の一体性をより高めることができ、改良地盤体４２の復元機能及び減衰機能を向上させることができる。
【００３１】
なお、枠部２１ｃの内壁に形成された突起部２２は、上部構造体Ａが最大限変位した際にも突出部４１と接触することが無いように配置されている。また、突起部２２は、枠部２１ｃの内壁に加えて又は代えて、耐圧盤２０ａの上面に形成するようにしてもよい。更に、突起部２２は、上部構造体Ａが水平方向の任意の方向に移動することを考慮し、改良地盤体４２の水平方向周囲を囲むように、枠部２１ｃの内壁に所定のピッチで複数設けられていることが好ましい。また更に、本実施形態の突起部２２は、枠部２１ｃの内壁から突出するボルトなどの棒状鋼材により構成しているが、この構成に限られるものではなく、例えば、枠部２１ｃの内壁自体や耐圧盤２０ａの上面自体に凹凸形状を設けることにより突起部２２を形成してもよい。
【００３２】
また、本実施形態の突出部４１は、上述したように、免震装置Ｃが非動作状態（免震装置Ｃが定常位置にある状態）において、改良地盤体４２と接触するように改良地盤体４２に埋め込まれているが、このような構成に限られるものではない。例えば、免震装置が非動作状態では、突出部と改良地盤体との間に間隙が形成され非接触の状態となっており、免震装置の動作開始後、すなわち上部構造体の移動後に、両者がはじめて接触する構成としてもよい。但し、本実施形態のように、突出部４１と改良地盤体４２とが免震装置Ｃの非動作状態において既に接触している構成とすれば、例えば地盤Ｇからの微動振動などに対しても、突出部４１及び改良地盤体４２を減衰装置Ｄとして機能させることができる。
【００３３】
また、本実施形態の突出部４１は、中空部に無収縮グラウト材４３が充填された、下側に底板を有する円筒状の鋼管で構成されているが、上部構造体Ａが下部構造体Ｂに対して水平方向に移動する際に改良地盤体４２を変形させる程度の剛性を有するものであればよく、上記構成に限られるものではない。そのため、例えば、中実円柱状の鋼材で突出部を形成することも可能である。但し、本実施形態のように、中空部に無収縮グラウト材４３が充填された円筒状の鋼管により突出部４１を構成すれば、中実円柱状の鋼材で突出部を構成する場合と比較して、改良地盤体４２を変形させる程度の強度を維持しつつ、低重量化及び低コスト化を実現することができる。
【００３４】
本実施形態の上部構造体Ａは、上述したように、柱１１、大梁１２等から構成される鉄骨造であるが、これに限られるものではなく、例えば、木造や鉄筋コンクリート造としてもよい。また、ラーメン構造に限られるものでもなく、例えば、比較的断面が小さく軽量な柱と梁をピン接合し、躯体の所要箇所に耐震壁やブレースを配置して地震時等に作用する水平方向の外力に対抗する、ピンブレース構造などであってもよい。更に、本実施形態の上部構造体Ａの下部は、柱１１の下端部と、第１層の床レベルに配置された大梁１２等の梁により構成されているが、これらの下側に、鉄骨造や鉄筋コンクリート造の基礎部を更に設ける構成としてもよい。なお、このような構成の場合には、免震装置Ｃの支承や減衰装置Ｄの突出部は、基礎部の基礎梁に固定するようにすればよい。
【００３５】
また、本実施形態では、下部構造体Ｂの枠部２１ｃを基礎２１に一体で形成しているが、鉄筋コンクリート造の基礎２１に対して、鉄骨又は鉄筋コンクリートで構成された別体の環状枠体を埋め込むことにより、下部構造体Ｂの枠部を形成するようにしてもよい。
【００３６】
本実施形態の免震装置Ｃは、すべり支承型であるが、これに限られるものではなく、例えば、ボールベアリング等を使用した転がり支承型とすることも可能である。また、免震装置Ｃの復元機能を高めるために、復元ゴム等を併用することも可能である。
【００３７】
本実施形態の減衰装置Ｄは、突出部４１及びその抵抗要素としての改良地盤体４２を備える構成であるが、これに加えて、オイルダンパー等を設け、減衰性能を更に高めることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、建物の減衰構造に関し、特に、免震装置を有する建物の減衰構造に関する。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ：上部構造体
Ｂ：下部構造体
Ｃ：免震装置（アイソレータ）
Ｄ：減衰装置
Ｇ：地盤
１：建物
１１：柱
１１ａ：梁接合部
１２：大梁
１２ａ：接合プレート
１３：片持ち梁
１３ａ：接合プレート
１４：鼻先梁
１６：外壁
１６ａ：外壁パネル
１７：床
１７ａ：床パネル
２１：基礎
２１ａ：耐圧盤
２１ｂ：免震装置固定部
２１ｃ：枠部
２２：突起部
３１：すべり支承
３２：受け板
４１：突出部
４２：改良地盤体（抵抗要素）
４３：グラウト材
【図１】
2016003534.tif 000003
【図２】
2016003534.tif 000004