JP5348945B2 - 建築物の免震構造 - Google Patents

Description

本発明は、建築物の基礎構造において免震を行う、免震構造に関する。特に、建築物を球体で支持することにより、地震等における揺れを建築物に伝えにくいようにした、建築物の免震構造に関する。

わが国は地震大国と言われる程に、地震は頻繁に発生している。特にひとたび大規模の地震が発生した場合には、多くの家屋が倒壊するなど、いたましい事故が発生してしまう。

また大規模に至らないまでも一定以上の震度を有する地震が発生すると、屋内における置物が落下したり、家具が倒伏するなど、居住者にとって少なからず危険な状況が発生する。

更に建築物についてみれば、地震等による振動は、柱や梁、或いは壁面などの結合状態に対して悪影響を与え、当該結合が緩んだり、或いは変形してしまう恐れもある。

よって従来から、地震等により地盤が揺れた場合であっても、当該揺れを建築物に伝えない工夫が種々提案されている。

特に球体を利用するものとして、特許文献１（特開２００１−２０９９９号公報）が提案されている。この文献には、複数の球体を上下金属位置の間に横方向に並置して配した免震素子が提案されている。

そして、かかる特許文献１で提案されている免震素子は、構造が複雑であり、かつ地震時の水平と垂直の応力を充分吸収することができないとして、特許文献２（特開２００７−１６９９９０号公報）が提案されている。

この特許文献２で提案されている免震装置は、コンクリート基礎と、建築物土台との間にＨ型鋼等よりなる土台受け台を介してその下部に設置される免震装置であって、互いに対向する上下の凹盤の結合からなる箱体よりなり、各凹盤は夫々内部に上下対向して仕切体が設けられて箱体内部を複数の区画に区分けしていると共に、上下凹盤の各区画の凹底部内面側には弾性材が嵌着されて鉄製球体が該上下の弾性材に挟持されて転動自在に収設されている構成となっている。

また特許文献３（特開２００７−１１３３７７号公報）には、横方向及び上下の揺れを緩衝することができ、地震に対して極めて弱い構造である木造家屋や土台がコンクリートの家屋における耐震性を向上させるべく、建物のコンクリート基礎と土台の間に形成した隙間の間で立柱の下部位置に、鋼球を備え、基礎に対して移動可能となる滑りスリッパを挿入することが提案されている。

そして特許文献４（特開２００５−２６４５８０号公報）には、全方位の横揺れを吸収でき、さらに上下方向の震動に対して吸収可能である免震装置と、この免震装置を配した免震家屋構造として、基礎に固定されると共に、上面に凹状に形成された基礎側球体収容部を有する基礎側プレートと、家屋を支持する土台に固定されると共に、前記基礎側球体収容部に対峙して配される凹状に形成された土台側球体収容部を有する土台側プレートと、前記基礎側球体収容部及び前記土台側球体収容部によって挟持され、前記土台側プレートを前記基礎側プレート上に支持する鋼球体と、弾性部材からなり、前記鋼球体を前記基礎側球体収容部及び前記土台側球体収容部の略中央に保持する球体保持部、前記基礎側プレート及び前記土台側プレートによって挟持されるフランジ部、及び前記基礎側プレート及び前記土台側プレートの外周面に囲設される筒状本体部によって少なくとも構成される弾性保持体とを具備する免震装置が提案されている。
特開２００１−０２０９９９号公報 特開２００７−１６９９９０号公報 特開２００７−１１３３７７号公報 特開２００５−２６４５８０号公報

前記特許文献１〜４で提案されてる免震構造は、何れも球体などを使用する物であるが、その構造が複雑であり、専用の金物の製造が必要不可欠である上、施工が未だ困難である。

更に、従前における球体を用いた免震構造は、球体は土台と基礎との接触点となっているが、当該球体は、所定の間隔で、1つ又は数個配設されているだけであることから、当該球体における基礎又は土台との接点には多大な負荷が作用することになる。即ち、免震構造を採用するが故に、基礎と土台の係合が脆弱になるおそれもある。

そこで本発明は、基礎と土台の係合の確実性を担保しながらも、地震などにより地盤が揺れている場合には、建築物に対する振動の伝播を軽減することのできる建築物の免震構造を提供することを第一の課題とする。

さらに、従来から提供されている免震構造は、その構造が複雑であり施工に際して困難を伴うことが多い。

また従前における建築構造物は、コンクリートなどで形成された基礎に対する土台の固定はアンカーなどの金具が用いられているが、アンカー金具の突起部分と土台における貫通孔の形成箇所が一致しない場合には、両者の係合が困難になる。

そこで本発明は、このような基礎と土台の係合を簡易に行うことのできる建築物の免震構造を提供することを第二の課題とする。

上記課題の少なくとも何れかを解決するべく、本発明では建築物を球体で支持するようにした建築物の免震構造を提供するものである。

即ち、本発明では、建築物の基礎構造において免震を行う、免震構造であって、鉛直方向の高さを有して建築物を支持するベース部材と、当該ベース部材の下端を内包する溝状のレール部材と、当該溝部材内に収容されて、前記ベース部材の下面を支持する複数の球体部材とからなる、建築物の免震構造を提供する。

上記ベース部材とは、建築物の土台として当該建築物を支持するものであり、従来の軸組工法における土台を支持するものとして、或いは土台自体として使用することができる。

かかるベース部材の下端は水平面を有するものとして形成されており、当該下端は、地盤上に形成された溝状のレール部材内に収容されている。

そして、このレール部材の底面と、ベース部材下端の水平面との間には複数の球体を存在させる。この球体は、建築物を支持するものとして機能することから、金属球など、一定の強度を有するものとして形成される必要がある。かかる球体は、レール部材の幅やベース部材下端の水平面の大きさにもよるが、通常であれば、直径１〜５センチ程度の金属球を使用することが望ましい。

また、前記ベース部材の下端には、レール部材の幅方向に広がる水平部が形成されており、前記溝状のレール部材の開口側には、当該水平部を覆うようにして、レール部材の内側に曲折させたカバー部が形成されていることが望ましい。即ち、ベース部材を、建築物の基礎に結合するボルト部分と、このボルト部分の下端に設けられた水平方向に広がる水平部とで構成する。またレール部材は、その横方向断面形状が、矩形の上面の中央部分を欠いた形状に形成する。このように、レール部材の側面の上端側を幅方向中央側に曲折させたようなカバー部を形成し、このカバー部でベース部材の下端に設けられた水平部を覆うことにより、当該水平部がレール部材から抜け出ることは無くなる。よって、仮に過度に大きな縦揺れが発生した場合であっても、建築物の土台が持ち上がり倒伏するといった事態を回避することができる。

更に上記したベース部材とレール部材との組み合わせによれば、建築物の基礎に対して固定したベース部材は、地盤に固定されているレール部材に対しては厳格な位置決めが不要であるから、両者（即ち、基礎と土台）の位置決めおよび係合を容易に行うことができる。

また本発明にかかる免震構造において、前記ベース部材には、前記レール部材又はレール部材が敷設された構造体に固定されたアンカーケーブルが連架されている事が望ましい。このアンカーケーブルは、建築物を地盤に固定するためのものであり、地盤が揺れていない状態において、当該建築物がレール内を移動すると言った不都合を無くすものである。

そしてこのアンカーケーブルは、常には建築物を地盤に固定する第一の長さであり、振動によって建築物が移動した場合には、当該第一の長さよりも長い第二の長さに変更される様に形成される事が望ましい。このようなアンカーケーブルとしては、例えば一定の張力により延伸する構造、あるいは一定の長さにアンカーケーブルを折り畳み、一定の張力を受けて、当該折り畳んだ部分を固定する締結具が壊れて延伸するように形成することができる。

上記アンカーケーブルとしては、一定の張力耐性が要求され、更に耐候性が優れていることが望ましいことから、ワイヤーケーブルを用いることが望ましい。

また、前記レール部材の底面は、幅方向の中央部が窪んでおり、前記ベース部材の下面は、当該レール部材の底面の窪みに正対する形状に突出していることが望ましい。レール部材の底面が窪んでいることにより、その上に敷設される複数の球体も、全体的にレール部材の幅方向中央が下がるようになり、その上に設けられるベース部材の下面も、付加されている建築物の荷重によって、レール部材の幅方向中央に寄ることになる。よって、このような効果を期待する上では、当該レール部材の底面の窪みは、当該レール部材の幅方向中央寄りに湾曲して窪んでいることが望ましい。

また前記ベース部材は、更にレール部材の幅方向に広がる水平部上に建築部の土台を弾性支持する緩衝部材を含んで構成されていることが望ましい。

このような弾性部材としては、バネやゴムが考えられる。このようなバネやゴムからなる弾性部材を介して建築物の土台をベース部材に固定することにより、仮に縦方向の揺れが生じた場合でも、当該振動を吸収し、建築物における揺れを軽減させることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明にかかる免震構造を基礎部分に採用した建築物１の概要を示す略図であり、図２〜 はこの免震構造を示す要部拡大図である。

先ず、図１および２に基づいてこの実施の形態にかかる建築物１を説明すると、当該建築物１の土台２は、以下の図面に示す免震構造物の上に連結されている。

本実施の形態において、建築物１の土台２には、アンカーボルトに変わるベース部材２０が固定されている。このベース部材２０は、土台２を貫通して上端をナット２５で締め付けて固定したボルト部分２１と、当該ボルト部分２１の下端に設けられて、水平方向に延在する水平部分２２とで形成されている。この水平部分２２は、建築物１の土台２の下方に敷設されたレール部材３０のなかに収容されている。

このレール部材３０は、先端部を内側に曲折させた断面「コ」字状に形成されており、レール部材３０の底面であって、前記ベース部材２０の水平部材との間には、複数の球体４０が敷設されている。

この様な構成において、仮に地震などで地盤３が揺れた場合でも、その揺れはレール部材３０とベース部材２０との間に存在する球体４０によって緩衝され、建築物１に直接揺れが伝わることはなくなる。

特に、この実施の形態において、レール部材３０は、地盤３に設置された別部材として形成されているが、例えばコンクリートなどで形成された基礎を掘削して、このベース部材２０が有するような溝を形成することもできる。但し、溝内に蓄積したゴミの除去や、交換可能なことを考慮すれば、本実施の形態に示すように別部材として敷設することが望ましい。

また、建築物１に固定されるベース部材２０には、地盤３に固定されたアンカーワイヤー５０が架設されており、これにより通常時における揺れを防止している。この実施の形態では、当該アンカーワイヤー５０として、ワイヤーが使用されている。なお、この実施の形態における図面ではワイヤーの柔軟性を強調する意味で、湾曲した状態を示しているが、実際の施工に際して、当該アンカーワイヤー５０は張った状態で設けられ、当該建築物１における揺れを阻止することができる。このアンカーワイヤー５０は、振動によって地盤３が揺れた際、当然に当該建築物１（具体的にはベース部材２０）との連結が解除され、当該建築物１と地盤３とは、球体４０を介してのみ係合することができる。

このような作用を図３に基づいて説明すると、仮に地震などにより地盤３の揺れが発生した場合には、地盤３と建築物１との相対的な移動により、アンカーワイヤー５０がベース部材２０から切り離される。そして、地盤３が揺れても、建築物１自体は自己の質量により慣性力が働いてその場に保持されることから、地盤３と建築物１との間には相対的ない移動量のずれが生じる。このズレは、図３に示すように、レール部材３０内を転がる球体４０の転がりにより吸収・緩衝され、両者間の相対移動が可能になる。

これにより、地盤３が揺れた場合でもその揺れが建築物１に伝わることなく逃がされる、即ち免震構造が実現する。

一方、地震の発生によって生じる揺れは、必ずしも横方向の揺れに限らない。即ち、縦揺れも発生することから、確実な免震を行う為には、この縦揺れを吸収する事も必要である。

そこで本実施の形態では、建築物１とレール部材３０との係合部分、具体的にはベース部材２０の水平部分２２上における、建築物１の土台２を固定する部分には、弾性部材２３としてのバネを介在させ、地盤３における縦揺れを建築物１に直接作用させることを阻止している。特にこの実施の形態では、土台２の下に横向き「Ｈ」状の金属部材を存在させ、その下端とベース部材２０の水平部との間に弾性部材２３を存在させている。

この様に構成された結果、仮に縦揺れが発生したとしても、当該縦揺れは図４および５に示すように当該弾性部材２３により吸収される。特に図４は、地盤３と建築物１の土台２が近づいた状態を示しており、一方で図５は地盤３と建築物１の土台２が離れた状態を示している。特に、この実施の形態では、土台２の下に設けた横向き「Ｈ」字状の金属部材２６は、レール部材３０における上端側３２（カバー部）の開口を挟むようにして上下端の水平面が展開していることから、縦揺れは、この金属部材２６における長さ分に規制されている。このように縦方向の揺れ幅を規制しておくことで、例えば縦揺れが予想以上に大きい場合でも、建築物１が倒壊することを阻止することができる。なぜならば、ある一定幅の縦揺れまでは当該免震構造で緩衝し、それ以上に強い縦揺れが発生した場合でも、上下する縦揺れの衝撃は、当該弾性部材２３の弾性力によって緩衝され、その結果、当該縦揺れが減衰されて、揺れ幅の増大が阻止される為である。

また図２は、この免震構造を拡大して示している。特にこの免震構造におけるレール部材３０の底面は、中央に向けて湾曲して窪んでおり、これに追従するように、球体４０の上面も湾曲している。そして、前記ベース部材２０の水平部下面は、当該湾曲形状に沿うように下方に膨出しており、その結果、常には当該ベース部材２０はレール部材３０の中央に立設できるようになっている。

更に、このレール部材３０は、図２の左側に突出して示された固定部分により、ボルトなどで地盤３に固定されている。特に、この様に固定することで、地盤３が下がった場合には、例えば図６に示すように、当該レール部材３０と地盤３との間に詰物５１を挿入することにより、当該建築物１の傾きを補正することができる。よって、このレール部材３０を固定するボルト５２は、ある程度長く、望ましくは２０〜５０ｃｍ程度に形成されている事が望ましい。

図７は上記レール部材３０を地盤３上に敷設した状態を示す平面図である。この図に示すように、当該レール部材３０は、建築物１における土台２の下であって、当該建築物１を包囲する様に形成されることが望ましい。この様に形成した建築物１においては、横揺れが発生した場合には、当該レール部材３０における上端面の空隙の幅だけ水平方向に移動することができる。

更に図８は、上記した免震構造を横方向から見た状態を示す透視断面図である。この図に示すように、各ベース部材２０は土台２を貫通して固定されおり、その下端には水平部が設けられている。特に、この図８（Ａ）に示す態様では、各水平部が一体状となっており、地盤３に設けられたレール部材３０内に収容されている。この様に形成したベース部材２０は、ボルト部分２１と水平部分２２とを設置時に連結するように形成する事が望ましい。なぜならば、従前におけるアンカーワイヤー５０と同じように、土台２に設けられるベース部材２０に関し、土台２との関係において位置決めが不要になる為である。そして図８（Ｂ）に示した態様では、各水平部分２２をそれぞれのボルト部分２１毎に独立させている、この様に形成すれば、土台２に対するベース部材２０の位置決めが不要になり、建築物１の施工を容易に行うことはできる。

尚、本発明にかかる免震構造は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

建築物の設置状態を示す略図 免震構造を示す略図 免震構造の作用を示す要部拡大断面図 免震構造の作用を示す要部拡大断面図 免震構造の他の作用を示す要部拡大断面図 建築物における傾斜補正構造を示す略図 レール部材の敷設状態を示す略図 免震構造を示す側面透視略図

符号の説明

１ 建築物
２ 土台
３ 地盤
２０ ベース部材
２１ ボルト部分
２２ 水平部分
２３ 弾性部材
２６ 金属部材
３０ レール部材
４０ 球体
５０ アンカーワイヤー
５１ 詰物
５２ ボルト

Claims (5)

1. 建築物の基礎構造において免震を行う、免震構造であって、
   鉛直方向の高さを有して建築物を支持するベース部材と、
   当該ベース部材の下端を内包する溝部を有するレール部材と、
   当該溝部材内に収容されて、前記ベース部材の下面を支持する複数の球体部材とからなり、
   前記ベース部材の下端には、レール部材の幅方向に広がる水平部が形成されると共に、前記溝状のレール部材の開口側には、当該水平部を覆うようにして、レール部材の内側に曲折させたカバー部が形成されており、
   建築物の土台の下に、横向きＨ字状の金属部材を、レール部材におけるカバー部の開口を挟むようにして上下端の水平面が展開するように存在させ、
   当該横向きＨ字状の金属部材の下端とベース部材の水平部との間に、建築部の土台を弾性支持する弾性部材を設けていることを特徴とする、建築物の免震構造。
   
2. 前記レール部材は側方に突出する固定部分により、ボルトで地盤に固定されており、当該レール部材を固定するボルトは、２０〜５０ｃｍに
   形成されている、請求項１に記載の建築物の免震構造。
   
3. 前記ベース部材には、前記レール部材又はレール部材が敷設された構造体に固定されたアンカーケーブルが連架されている、請求項１又は２に記載の建築物の免震構造。
   
4. 前記レール部材の底面は、幅方向の中央部が窪んでおり、前記ベース部材の下面は、当該レール部材の底面の窪みに正対する形状に突出している請求項１、２又は３に記載の建築物の免震構造。
   
   
5. 建築物における土台と基礎との間に免震構造が形成された建築物であって、当該免震構造が請求項１〜４の何れか一項に記載の免震構造である建築物。