JP5616925B2 - 鋼製ダブルキャンバーおよびこれを用いた免震荷重受替え方法 - Google Patents

Description

本発明は、高層建造物を地震等の被害から守るため、激しい地震動を建造物に伝えない免震装置を設置するための免震荷重受替え方法に関するもので、特にそこに用いられる鋼製ダブルキャンバーに関するものである。

高層建造物を新たに構築するに当っては、地中に多数の基礎杭を打ち込み、その先端が岩盤等の支持層に達して固定されると、これら各基礎杭を結んでその上面位置に耐圧盤となるコンクリートを打ち、この耐圧盤上に免震装置を取り付けて建造し、建造物の重量が免震装置を介して耐圧盤により受け止められた状態に構築されていた。このような状態で地震動が発生したときに、耐圧盤は揺れても、耐圧盤上に設置された免震装置に地震動が吸収され、建造物の地震動による揺れを可及的に迅速かつその大部分を減衰させることが行われている。
また、既設の高層建造物に対しても、高層建造物の荷重のかかる基礎杭の周辺の所定位置にそれぞれの荷重に応じて免震装置を敷設することのできる免震荷重受替え方法も既に本出願人が特許出願し、特許されている（特許文献１参照）。

〈特許文献１記載の免震荷重受替え方法〉
この免震荷重受替え方法は、既設建造物の基礎杭の周辺の所定位置に複数本の補助杭を打ち込み、該補助杭のそれぞれの上辺に第１のサポートジャッキを取り付けて建造物を支持させ、基礎杭と建造物とを切り離して建造物の下方に耐圧盤を敷設し、所要数の第２のサポートジャッキおよびオイルジャッキを耐圧盤上に載置し、一方免震装置と建物の底面との間に形成する上部コンクリート支承部を介して第２のサポートジャッキおよびオイルジャッキにより免震装置を建造物に密接させ、次いでオイルジャッキを除去した後、第２のサポートジャッキを下部コンクリート支承部により耐圧盤に固着させるものである。

〈従来の免震荷重受替え方法の長所と短所〉
《長所》
特許文献１記載の免震荷重受替え方法によれば、既設建造物を何等損なうことなく基礎杭または基礎面の所定位置に免震装置を設置することが可能となり、既設建造物は免震装置上に構築された新建造物と同様に安全管理を保つことができ、また、免震装置の取付後オイルジャッキの除去に際して、免震装置への荷重導入時の荷重及び変位量の管理が容易となる、という長所があった。
《短所》
しかしながら、免震装置を水平に敷設するために複数の第２のサポートジャッキをそれぞれ独立に操作して水平性を出すことが要求されるので熟練技術を要するので取り扱いが難しく、また設置するのに時間がかかるという問題があった、
また、建造物を第２のサポートジャッキで支えるため、第２のサポートジャッキは強固で高価で精密なものを複数台を必要とし、しかもこれらのジャッキは埋め殺しにされるのでコスト高になる、という欠点があった。

〈特許文献２記載のくさび〉
また、建造物をジャッキの代わりにくさびで支持することも知られている（特許文献２参照）。特許文献２記載のくさびは上くさびと下くさびとから成り、それぞれの上くさびと下くさびがそれぞれ２個のくさび部材から構成されている。
そして、２個の上くさび部材を左右から下くさびの上に打ち込むことで、構造物を支持している。
《短所》
しかしながら、２個の上くさび部材をそれぞれ打ち込むのは力仕事であり、しかも左右の２個の上くさび部材をそれぞれ中央に向けて均等に打ち込むには熟練技術を要するので、取り扱いが難しく、また設置するのに時間がかかるという特許文献１の場合と同じような問題があった、

特許第３７１５４０２号公報 特開２０１２−２６１６１号公報

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、格別に熟練技術を要しなく、免震荷重受替え時間がそれほどかからず、安価で堅固な部材だけを残して高価な油圧ジャッキはすべて回収して、従来方法と比べて大幅にコストダウンできる免震荷重受替え方法を提供することを目的としている。

本願第１発明は、免震荷重受替え方法に使用する鋼製ダブルキャンバー関するもので、上部荷重受けくさびと下部荷重受けくさびと前記上部荷重受けくさびと前記下部荷重受けくさびとの間に介在される締め付けくさびとから成る鋼製ダブルキャンバーであって、前記上部荷重受けくさびと前記下部荷重受けくさびとがそれぞれの中央部から両端に向けて互いの間隔が狭まる方向のテーパがつけられており、前記締め付けくさびは２個から成り、それぞれ一端から反対側他端に向けてテーパがつけられている鋼製ダブルキャンバーにおいて、前記上部荷重受けくさびおよび前記下部荷重受けくさびと、前記締め付けくさびには、互いに対向するテーパ面に、一方に突部バーまたは前記突部バーを収容する突部バー収容溝が形成され、他方に突部バー収容溝または前記突部バー収容溝に収容される突部バーが形成されていることを特徴としている。

本願第２発明は、免震荷重受替え方法に関するもので、既設建造物に免震装置を設置する次の（１）〜（７）のステップから成る免震荷重受替え方法において、
（１）既設建造物を支える基礎杭の周辺の所定位置に複数本のジャッキ支柱を打ち込むステップ。
（２）前記ジャッキ支柱のそれぞれの上辺に第１のジャッキを取り付けるステップ。
（３）前記第１のジャッキをジャッキアップするステップ。
（４）前記基礎杭の一部を除去して前記基礎杭と前記建造物とを切り離すステップ。
（５）除去後に残った前記基礎杭の上部に免震装置を載置するステップ。
（６）前記免震装置の上部または下部に持ち上げ機を載置するステップ。
（７）前記持ち上げ機を上昇させて前記建造物を前記免震装置側に支持させるステップ。
次の（ａ）〜（ｄ）のステップを特徴としている。
（ａ）前記持ち上げ機として、第１発明の鋼製ダブルキャンバーを用い、前記下部荷重受けくさびと前記上部荷重受けくさび間に第２のジャッキを垂直に介在させ、かつ、前記鋼製ダブルキャンバーの２個の前記締め付けくさびの間に第３のジャッキを水平に介在させるステップ。
（ｂ）前記第２のジャッキをジャッキアップさせるステップ。
（ｃ）前記第３のジャッキをジャッキアップさせるステップ。
（ｄ）前記ジャッキ支柱と前記第１〜第３のジャッキを撤去するステップ。

本願第３発明は、第２発明の免震荷重受替え方法において、前記（ｄ）の後に、前記免震装置の上部をコンクリート打設することで前記鋼製ダブルキャンバーを埋め殺しにすることを特徴としている。

上記発明により鋼製ダブルキャンバーを用いることで、第２のジャッキをジャッキアップさせ、次いで第３のジャッキをジャッキアップさせることで、締め付けくさびが水平方向に移動して、上部荷重受けくさびと下部荷重受けくさびの隙間にくい込むため、格別に熟練技術を要しなく、免震荷重受替え時間がそれほどかからず、安価で堅固な鋼製ダブルキャンバーを残して高価な油圧ジャッキはすべて回収するので、従来方法と比べて大幅にコストダウンできる。

本発明に係る免震荷重受替え方法のステップ１〜３を示す説明図である。 図１のステップ３に続くステップ４〜６を示す説明図である。 本発明に係る免震荷重受替え方法に用いられる本発明に係る持ち上げ装置の分解斜視図である。 図２のステップ６に続くステップ７を示す説明図である。 図４のステップ７に続くステップ８〜９を示す説明図である。 図５のステップ９に続くステップ１０を示す説明図である。 図６のステップ１０に続くステップ１１を示す説明図である。

以下、本発明に係る既存建物における基礎杭や柱への免震荷重受替え方法について、図１〜図７を用いて説明する。
図１は本発明に係る免震荷重受替え方法のステップ１〜３を示す説明図である。

〈ステップ１〉
図１（１）の免震荷重受替え方法のステップ１において、１は基礎杭、２は基礎杭１の上に打ち込んだコンクリートによる耐圧盤、３は建造物を支持する基礎、４は基礎３に立設された柱である。耐圧盤２と基礎３の間の空間に、本発明に係る方法により以下のステップで免震装置が敷設される。

〈ステップ２〉
図１（２）において、免震装置が敷設される部位近傍の所定位置において耐圧盤２にジャッキ支柱２０を複数本設置する。

〈ステップ３〉
図１（３）において、複数本のジャッキ支柱２０のそれぞれの上辺に第１のジャッキ３０を取り付け、第１のジャッキ３０をジャッキアップする。
これにより、ジャッキ支柱２０および第１のジャッキ３０が基礎３を支持するようになる。

〈ステップ４〉
図２（４）において、耐圧盤２の上のジャッキ支柱２０、２０の間にコンクリートで免震装置下部基礎１０を形成する。

〈ステップ５〉
図２（５）において、免震装置下部基礎１０の上部に免震装置４０を載置する。免震装置４０は次のような市販品のものが用いられる。
《免震装置４０》
上部円板４０Ａと下部円板４０Ｂとの間で各円板の中央部に円柱状の鉛プラグ４０Ｎを設け、この鉛プラグ４０Ｎの周囲に内部鋼板４０Ｋとゴム板４０Ｇと積層し、その上下を連結鋼板４０Ｒ、４０Ｒで挟んだ部材を円柱状に形成したものを用いている。上部円板４０Ａと下部円板４０Ｂにはそれぞれ矩形状をした上部アンカープレート４０Ｐと下部アンカープレート４０Ｑが結合される。
高荷重の場合には鉛プラグ４０Ｎの大きさを調整するようになっている。
この免震装置４０は、その下部円板４０Ｂが免震装置下部基礎１０の上に固定され、その上部円板４０Ａは免震装置上部基礎８０（図７（１１）を参照。）に固定される。
免震装置４０にはこの他にも多くの種類があり、建造物の重量や形状等に応じて適宜選択し使用することができる。

〈ステップ６〉
図２（６）において、免震装置４０の上部に持ち上げ機５０を載置する。
ここで用いる持ち上げ機５０としては、従来は特許文献１記載のようなサポートジャッキを用いていたが、本発明では以下に説明する鋼製ダブルキャンバーを用いているのが特徴である。

〈本発明に係る鋼製ダブルキャンバー５０〉
図３は本発明に係る鋼製ダブルキャンバーの分解斜視図である。
本発明に係る鋼製ダブルキャンバー５０は、下部荷重受けくさび５１と、上部荷重受けくさび５２と、下部荷重受けくさび５１と上部荷重受けくさび５２との間に挟まれる締め付けくさび５３の三点から構成されている。

《下部荷重受けくさび５１》
下部荷重受けくさび５１は、免震装置４０の上に載置される鋼製部材で、平面視で長方形の１つの長辺の中央部から他の長辺の中央部まで延びる谷底となる平坦部５１Ｈと平坦部５１Ｈの谷底から両端に向けて徐々に肉厚となっていく斜面部５１Ｓ、５１Ｓとを有し、さらにその斜面部５１Ｓ、５１Ｓの中央に谷底から上部に向けて延びる突部バー５１Ｔ、５１Ｔをそれぞれ備えている。突部バー５１Ｔ、５１Ｔは後述の締め付けくさび５３に形成された突部バー収容溝５３Ｔ、５３Ｔに収容される。

《上部荷重受けくさび５２》
上部荷重受けくさび５２は、建造物の下に置かれる鋼製部材で、建造物の反対側（下部側）から視た底面視で長方形の１つの長辺の中央部から他の長辺の中央部まで延びる平坦部５２Ｈと平坦部５２Ｈから両端に向けて徐々に肉厚となっていく斜面部５２Ｐ、５２Ｐとを有し、さらにその斜面部５２Ｐ、５２Ｐの中央に平坦部５２Ｈから端部に向けて延びる突部バー収容溝５２Ｋ、５２Ｋをそれぞれ備えている。突部バー収容溝５２Ｋ、５２Ｋには後述の締め付けくさび５３に形成された突部バー５３Ｋ、５３Ｋが収容される。
したがって、下部荷重受けくさび５１と上部荷重受けくさび５２を対向配置すると、下部荷重受けくさび５１と上部荷重受けくさび５２との間の間隔は、それぞれの中央部に形成された平坦部５１Ｈ、５２Ｈから両端に向けて互いの間隔が狭まるようになる。

《締め付けくさび５３》
締め付けくさび５３は、下部荷重受けくさび５１の斜面部５１Ｓ、５１Ｓと上部荷重受けくさび５２の斜面部５２Ｐ、５２Ｐの間にそれぞれサンドイッチ状に挟まれる２個の鋼製部材で、垂直面に対して互いに面対称となる形状に作られている。
締め付けくさび５３、５３はそれぞれ下部荷重受けくさび５１の斜面部５１Ｓ、５１Ｓの上に接する斜面載置部５３Ｓ、５３Ｓと、下部荷重受けくさび５１の平坦部５１Ｈ側の丈の高い垂直壁５３Ｊ、５３Ｊと、下部荷重受けくさび５１の端部側の丈の低い垂直壁５３Ｖ、５３Ｖと、上部荷重受けくさび５２の斜面部５２Ｐ、５２Ｐに接する斜面載置部５３Ｐ、５３Ｐとで六面を画成される中実部材であり、かつ、下部荷重受けくさび５１の前記突部バー５１Ｔ、５１Ｔを収容する突部バー収容溝５３Ｔ、５３Ｔが斜面載置部５３Ｓ、５３Ｓに形成され、さらに、上部荷重受けくさび５２の前記突部バー収容溝５２Ｋ、５２Ｋに収容される突部バー５３Ｋ、５３Ｋが斜面載置部５３Ｐ、５３Ｐに形成されている。
《他の変形例》
もちろん、突部バーと突部バー収容溝の形成はこれに限定されるものではなく、逆に、下部荷重受けくさび５１に突部バー収容溝があり、締め付けくさび５３に突部バーがあってもよいし、上部荷重受けくさび５２に突部バーがあり、締め付けくさび５３に突部バー収容溝があってもよい。
《締め付けくさび５３の移動と下部・上部荷重受けくさび５１・５２の間隔》
下部荷重受けくさび５１と上部荷重受けくさび５２との間に２個の締め付けくさび５３を介在させる。このとき、２個の締め付けくさび５３が互いに接近しているときは中央部に近いので下部荷重受けくさび５１と上部荷重受けくさび５２との間の間隔は狭まいが、２個の締め付けくさび５３が互いに離間していくと、２個の締め付けくさび５３はそれぞれ中央部から遠ざかって端部に向かうので、下部荷重受けくさび５１と上部荷重受けくさび５２との間の間隔は広がる（言い換えれば、上部荷重受けくさび５２は下部荷重受けくさび５１から持ち上げられる。）。

〈ステップ７〉
以上のような構成の締め付けくさび５３を２個、下部荷重受けくさび５１と上部荷重受けくさび５２との間にそれぞれサンドイッチ状に挟んだ鋼製ダブルキャンバー５０を、ステップ６において免震装置４０の上部に載置し、さらにステップ７では、次のようにして第２および第３のジャッキを用いる。
図４は免震荷重受替え方法のステップ７を説明する図で、図４（Ａ）は免震荷重受替え方法のステップ７を説明する正面図、図４（Ｂ）はステップ７を説明する平面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）の４Ｃ−４Ｃ矢視図である。図４からは、図１〜図３で図示した基礎杭１と柱４は図示を省略して、耐圧盤２と基礎３の間の説明に特化している。
２個の締め付けくさび５３、５３のそれぞれの丈の高い垂直壁５３Ｊ、５３Ｊ間の中央に第３のジャッキ６０を水平に介在させる。
一方、下部荷重受けくさび５１と上部荷重受けくさび５２の各平坦部５１Ｈ、５２Ｈ間に第３のジャッキ６０を挟んで２台の第２のジャッキ７０、７０を垂直に介在させる。

〈ステップ８〉
図５は免震荷重受替え方法のステップ８を説明する図で、図５（Ａ）は免震荷重受替え方法のステップ８を説明する正面図、図５（Ｂ）はステップ８を説明する平面図である。
ステップ８において、垂直に設置された第２のジャッキ７０、７０をジャッキアップさせると、下部荷重受けくさび５１と上部荷重受けくさび５２にそれぞれ矢印Ｆ１方向（垂直方向）の力が働き、上部荷重受けくさび５２が下部荷重受けくさび５１に対して持ち上げられ、これにより、第２のジャッキ７０、７０および免震装置４０が既設建造物の基礎３を支持するようになる。

〈ステップ９〉
図５は免震荷重受替え方法のステップ９を説明する図で、図５（Ａ）は免震荷重受替え方法のステップ９を説明する正面図、図５（Ｂ）はステップ９を説明する平面図である。
ステップ９において、第２のジャッキ７０、７０および免震装置４０が既設建造物の基礎３を支持している状態では第２のジャッキ７０、７０のジャッキアップにより下部荷重受けくさび５１と上部荷重受けくさび５２の間に隙間が生じているので、水平配置された第３のジャッキ６０をジャッキアップさせると、２個の締め付けくさび５３、５３にそれぞれ矢印Ｆ２方向（水平方向）の力が働いて、両者が互いに遠ざかる方向に移動するので、これにより上記隙間が埋められ、これにより、上部荷重受けくさび５２、締め付けくさび５３、５３、下部荷重受けくさび５１、および免震装置４０が既設建造物の基礎３を支持するようになる。

〈ステップ１０〉
図６は免震荷重受替え方法のステップ１０を説明する図で、図６（Ａ）は免震荷重受替え方法のステップ１０を説明する正面図、図６（Ｂ）はステップ１０を説明する平面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）の６Ｃ−６Ｃ矢視図である。
ステップ１０において、免震装置４０の外側周辺の所定位置に設置された複数本のジャッキ支柱２０、２０およびその上辺の高価な油圧ジャッキである第１のジャッキ３０、３０を撤去し、および、鋼製ダブルキャンバー５０の中で使用した同じく高価な油圧ジャッキである第２のジャッキ７０、７０および第３のジャッキ６０を鋼製ダブルキャンバー５０から撤去する。図６では撤去されたジャッキ支柱２０、第１のジャッキ３０、第２のジャッキ７０および第３のジャッキ６０を点線で示している。

〈ステップ１１〉
図７は免震荷重受替え方法のステップ１１を説明する図で、図７（Ａ）は免震荷重受替え方法のステップ１１を説明する正面図、図７（Ｂ）はステップ１１を説明する平面図である。
ステップ１１において、免震装置４０の上部に免震装置４０と建造物の基礎３との間にコンクリートを打設して、免震装置上部基礎８０を形成する。
このようにして、本発明によれば、安価で頑丈な鋼製ダブルキャンバー５０だけを埋め殺しとして、本免震荷重受替え方法は完了する。
建造物の基礎３は免震装置上部基礎８０と免震装置４０と免震装置下部基礎１０により支持されることになり、例えば、基礎杭１（図１）側に地震動が伝達されても、免震装置４０の鉛プラグ４０Ｎと積層された内部鋼板４０Ｋとゴム板４０Ｇとによって消去され、建造物の基礎３側には震動が伝わらないようになる。

〈まとめ〉
以上のように、本発明に係る鋼製ダブルキャンバーを用いることで、第２のジャッキをジャッキアップさせ、次いで第３のジャッキをジャッキアップさせるだけで、締め付けくさびが水平方向に移動して、上部荷重受けくさびと下部荷重受けくさびの隙間にくい込むため、格別に熟練技術を要しなく、免震荷重受替え時間がそれほどかからず、安価で堅固な鋼製ダブルキャンバーを残して高価な油圧ジャッキはすべて回収するので、従来方法と比べて大幅にコストダウンできる。

１ 基礎杭
２ 耐圧盤
３ 基礎
４ 柱
１０ 免震装置下部基礎
２０ ジャッキ支柱
３０ 第１のジャッキ
４０ 免震装置
４０Ａ 上部円板
４０Ｂ 下部円板
４０Ｎ 鉛プラグ
４０Ｋ 内部鋼板
４０Ｇ ゴム板
４０Ｒ 連結鋼板
４０Ｐ 上部アンカープレート
４０Ｑ 下部アンカープレート
５０ 本発明に係る持ち上げ機（鋼製ダブルキャンバー）
５１ 下部荷重受けくさび
５１Ｈ 平坦部
５１Ｓ 斜面部
５１Ｔ 突部バー
５２ 上部荷重受けくさび
５２Ｈ 平坦部
５２Ｐ 斜面部
５２Ｋ 突部バー収容溝
５３ 締め付けくさび
５３１、５３２ 鋼製部材
５３Ｋ 突部バー
５３Ｓ 斜面載置部
５３Ｊ 高い垂直壁
５３Ｖ 低い垂直壁
５３Ｐ 斜面載置部
５３Ｔ 突部バー収容溝
６０ 第３のジャッキ
７０ 第２のジャッキ
８０ 免震装置上部基礎

Claims (3)

1. 上部荷重受けくさびと下部荷重受けくさびと前記上部荷重受けくさびと前記下部荷重受けくさびとの間に介在される締め付けくさびとから成る鋼製ダブルキャンバーであって、前記上部荷重受けくさびと前記下部荷重受けくさびとがそれぞれの中央部から両端に向けて互いの間隔が狭まる方向のテーパがつけられており、前記締め付けくさびは２個から成り、それぞれ一端から反対側他端に向けてテーパがつけられている鋼製ダブルキャンバーにおいて、
   前記上部荷重受けくさびおよび前記下部荷重受けくさびと、前記締め付けくさびには、互いに対向するテーパ面に、一方に突部バーまたは前記突部バーを収容する突部バー収容溝が形成され、他方に突部バー収容溝または前記突部バー収容溝に収容される突部バーが形成されていることを特徴とする鋼製ダブルキャンバー。
2. 既設建造物に免震装置を設置する次の（１）〜（７）のステップから成る免震荷重受替え方法において、
   （１）既設建造物を支える基礎杭の周辺の所定位置に複数本のジャッキ支柱を打ち込むステップ。
   （２）前記ジャッキ支柱のそれぞれの上辺に第１のジャッキを取り付けるステップ。
   （３）前記第１のジャッキをジャッキアップするステップ。
   （４）前記基礎杭の一部を除去して前記基礎杭と前記建造物とを切り離すステップ。
   （５）除去後に残った前記基礎杭の上部に免震装置を載置するステップ。
   （６）前記免震装置の上部または下部に持ち上げ機を載置するステップ。
   （７）前記持ち上げ機を上昇させて前記建造物を前記免震装置側に支持させるステップ。
   次の（ａ）〜（ｄ）のステップを特徴とする免震荷重受替え方法。
   （ａ）前記持ち上げ機として、請求項１記載の鋼製ダブルキャンバーを用い、前記下部荷重受けくさびと前記上部荷重受けくさび間に第２のジャッキを垂直に介在させ、かつ、前記鋼製ダブルキャンバーの２個の前記締め付けくさびの間に第３のジャッキを水平に介在させるステップ。
   （ｂ）前記第２のジャッキをジャッキアップさせるステップ。
   （ｃ）前記第３のジャッキをジャッキアップさせるステップ。
   （ｄ）前記ジャッキ支柱と前記第１〜第３のジャッキを撤去するステップ。
3. 前記（ｄ）の後に、前記免震装置の上部をコンクリート打設することで前記鋼製ダブルキャンバーを埋め殺しにすることを特徴とする請求項２記載の免震荷重受替え方法。

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