JP2004257120A

JP2004257120A - Connection structure used for foundation of building

Info

Publication number: JP2004257120A
Application number: JP2003049291A
Authority: JP
Inventors: Taro Nakagawa; 太郎中川; Katsumi Kobayashi; 勝巳小林; Hideaki Yamamoto; 秀明山本; Tsugio Torii; 次夫鳥居
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively and sufficiently decrease a response of the building at the time of an earthquake by an easily installed, compact connection structure when the building restores its original posture after a superstructure part of the foundation of the building from a substructure part of the foundation of the building is made to float by an action of an overturning moment due to an earthquake. <P>SOLUTION: The connection structure connecting a pile head of a pile 12 in a pile foundation to a footing 14 is equipped with an outside steel pipe 22 extended in the vertical direction fixed to the pile 12 and an inside steel pipe 24 extending the inside of the outside steel pipe 22 fixed to the footing 14 in the vertical direction, and a gap between the inside of the outside steel pipe 22 and the outside of the inside steel pipe 24 is filled with a damper body 28. An upward projected section of the outside steel pipe 22 is stored in an outside steel pipe storing recess section formed in the footing 14. The footing 14 is made to float from the pipe head of the pile 12 by the overturning moment due to the earthquake, and when it restores its original posture, shear deformations of damper bodies 26 demonstrate a damping function, and the response of the building is thereby decreased in the case of earthquake. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の基礎に用いる接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地震発生時に建物の基礎に水平方向の加速度が加わると、建物に転倒モーメントが作用し、建物の一側が浮き上がろうとする。この傾向は、建物のアスペクト比（幅に対する高さの比）が大きいほど強く出現する。例えば杭基礎を使用している建物では、建物の浮き上がり側では杭に引張荷重が作用し、その反対側では杭に加わっている圧縮荷重が増大する。杭頭と建物本体とを連結している部材をこれら荷重に耐えられるようにするには、その部材の断面積を大きくする必要があり、そのことが、材料費、施工費のコストアップをもたらしていた。
【０００３】
そこで、杭頭と、杭頭で支持されるフーチング等の上部構造部分とを縁切りして、地震によって大きな転倒モーメントが作用したときには、上部構造部分が杭頭から浮き上がり可能であるように構成した建物の基礎構造が提案されている。杭頭と上部構造部分とを縁切りする構造としては、例えば特許文献１、特許文献２などに開示されている構造がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３３１１７３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２４０３１５号公報
【０００５】
これら特許文献に開示されている構造によれば、浮き上がった上部構造部分が復位する際に杭頭に衝突するため、その衝撃力を緩和するための緩衝材が設けられている。しかしながら、それら構造に使用されている緩衝材は、十分な緩衝性能を提供するものではなく、実際に上部構造部分が浮き上がって復位する際には過大な衝撃力が建物の基礎に作用するという不都合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、地盤に対して固定した下部構造部分とこの下部構造部分の上に支持された上部構造部分とを備えた建物の基礎に用いる接続構造において、地震による転倒モーメントの作用を受けて上部構造部分が下部構造部分から浮き上がり、復位する際の、その建物の地震時応答を効果的に低減する十分な緩衝性能を提供し、しかも、施工が容易でコンパクトな構成の接続構造によってそれを可能にすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明にかかる建物の基礎に用いる接続構造は、地盤に対して固定した下部構造部分と該下部構造部分の上に支持された上部構造部分とを備えた建物の基礎に用いる、前記下部構造部分と前記上部構造部分とを接続する接続構造であって、前記下部構造部分と前記上部構造部分との一方である第１構造部分に固定され鉛直方向に延在する外側鋼管と、前記下部構造部分と前記上部構造部分との他方である第２構造部分に固定され前記外側鋼管の内部を鉛直方向に延在する内側鋼管と、前記外側鋼管の内面と前記内側鋼管の外面との間に充填され剪断変形することでダンピング機能を発揮するダンパ体とを備え、前記外側鋼管が、前記第２構造部分に形成された鉛直方向に延在する外側鋼管収容凹部に収容されていて、前記第２構造部分に対して相対的に、水平方向には実質的に変位せず、鉛直方向には変位可能とされており、それによって、前記上側構造部分が、前記下側構造部分に対して相対的に水平方向には実質的に変位せず、鉛直方向には変位可能とされており、前記建物に地震による所定の大きさ以上の転倒モーメントが作用したならば前記上部構造部分が前記下部構造部分から浮き上がることで、前記建物が地盤から浮き上がり可能にしてあり、前記上部構造部分が前記下部構造部分から浮き上がり、復位する際に、前記ダンパ体が剪断変形することによって前記建物の地震時応答が低減されるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明にかかる建物の基礎に用いる接続構造によれば、建物の基礎の上部構造部分が浮き上がり、復位する際に、外側鋼管と内側鋼管との間に充填したダンパ体が剪断変形することにより、建物の地震時応答が低減される。即ち、浮き上がり量が小さく抑えられ、また、復位時の着座速度も低減される。ダンパ体の剪断変形によって緩衝作用を得ているため、浮き上がりつつある過程と、復位しつつある過程とで緩衝作用が得られ、建物の地震時応答を効果的に低減する十分な緩衝性能を提供することができる。本発明にかかる接続構造は、外側鋼管の内部に内側鋼管を配設したコンパクトな構成の二重鋼管構造である。また、外側鋼管、内側鋼管、及びダンパ体をユニット化したものを予め構成しておき、そのユニットを所定位置に配設して杭やフーチングを打設するという施工方法を採用することも可能であるため、施工も容易である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１のＡ及びＢは本発明の第１の実施の形態にかかる建物の基礎に用いる接続構造を立面図で示した一部断面図、図２は図１の２−２線に沿った断面平面図、図３は図１の実施の形態の第１の変更例を示した図２と同様の断面平面図、図４は図１の実施の形態の第２の変更例を示した図１と同様の一部断面図、図５は図１の実施の形態の第３の変更例を示した図１と同様の一部断面図、図６は図１の実施の形態の第４の変更例を示した図１と同様の一部断面図、図７は本発明の第２の実施の形態にかかる建物の基礎に用いる接続構造を示した図１と同様の一部断面図である。
【００１０】
図１のＡ及びＢは本発明の第１の実施の形態にかかる建物の基礎に用いる接続構造を立面図で示した一部断面図である。図示した建物の基礎は、鉄筋コンクリート製の杭１２を用いた杭基礎であり、杭１２の杭頭上に同じく鉄筋コンクリート製のフーチング（基礎梁）１４が支持されており、フーチング１４の上面に同じく鉄筋コンクリート製の柱１６の柱脚が連結されている。
杭１２の杭頭とフーチング１４とは剛接されておらず、本発明にかかる接続構造を介して接続されている。この接続構造によれば、地震による転倒モーメントが建物に作用した際に、その転倒モーメントが一定の大きさ以上であると、その転倒モーメントの方向に応じた建物の一方の側において、杭１２の杭頭からフーチング１４が浮き上がることができる。図１のＡは、フーチング１４が杭１２の杭頭から浮き上がっていないときの状態を示し、また、図１のＢは、フーチング１４が浮き上がったときの状態を示している。
従って図１に示した建物の基礎においては、杭１２の杭頭が、この建物の基礎のうちの、地盤に対して固定した下部構造部分となっており、また、フーチング１４が、この建物の基礎のうちの、下部構造部分の上に支持された上部構造部分となっている。
【００１１】
図１の接続構造は、下部構造部分である杭１２に固定され鉛直方向に延在する外側鋼管２２と、上部構造部分であるフーチング１４に固定され外側鋼管２２の内部を鉛直方向に延在する内側鋼管２４とを備えている。
外側鋼管２２及び内側鋼管２４は、各々の外面に複数のスタッドボルト２６が植設されている。そして、それらスタッドボルト２６が、杭１２ないしフーチング１４のコンクリート内に定着されることで、外側鋼管２２及び内側鋼管２４は杭１２ないしフーチング１４に固定されている。ただし、外側鋼管２２及び内側鋼管２４を固定する方法はこれに限られず、それら鋼管２２、２４を、杭１２ないしフーチング１４の鉄筋（不図示）に溶接するなどの方法を用いて固定してもよい。
【００１２】
図２に示したように、外側鋼管２２及び内側鋼管２４は共に円形鋼管であり、互いに同心的に配置されて、二重鋼管構造をなしている。そして、外側鋼管２２の内面と内側鋼管２４の外面との間に、ダンパ体２８が充填されている。ダンパ体２８は、変形させられたときに内部摩擦による熱を発生することで、ダンピング機能を発揮するものであり、粘弾性材料や内部摩擦の大きな弾性材料などが、このダンパ体２８として用いられる。
【００１３】
外側鋼管２２の上方部分は、杭１２の杭頭上面から上方へ延出しており、この外側鋼管２２の上方延出部は、フーチング１４に形成された、鉛直方向に延在する外側鋼管収容凹部に収容されている。このフーチング１４の外側鋼管収容凹部は、その内面が、弾性体スリーブ３２の内周面によって画成されている。
弾性体スリーブ３２は、ゴム材料製の厚肉のスリーブであり、外側鋼管２２の外周に密着するように嵌合している。ただし、互いに密着している外側鋼管２２の外周面と弾性体スリーブ３２の内周面とには潤滑剤が塗布されており、それによって、弾性体スリーブ３２は外側鋼管２２に対して摺動可能となっている。また、弾性体スリーブ３２の外周面は祖面にしてあり、それによって、弾性体スリーブ３２がフーチング１４のコンクリートに強固に付着するようにしている。
【００１４】
フーチング１４の外側鋼管収容凹部は、フーチング１４のコンクリートを打設する際に形成される。即ち、杭頭に外側鋼管２２を固定した杭１２の打設が完了し、内側鋼管２４及びダンパ体２８が所定位置に定位され、弾性体スリーブ３２が外側鋼管２２の外周に嵌合され、更に、フーチング１４を形成するための鉄筋及び型枠を組み上げた状態で、フーチング１４のコンクリートを打設することにより、外側鋼管収容部がフーチング１４に形成される。
内側鋼管２４の下端には、鋼板製の底板３４が取り付けられている。底板３４の機能は、外側鋼管２２、内側鋼管２４、及びダンパ体２８をユニット化したものを予め構成しておき、そのユニットを杭１２の鉄筋に対して所定位置に配設して、杭１２のコンクリートを打設するという施工方法を採用する場合に、そのコンクリートが内部鋼管２４の内部に侵入するのを防止するというものである。底板３４は更に、フーチング１４が一旦浮き上がってから杭１２の杭頭に着座する（復位する）際に作用する衝撃力によって、内側鋼管２４内のコンクリートが圧潰するのを防止する、破損保護材としての機能も果たしている。
【００１５】
以上のように形成したフーチング１４の外側鋼管収容凹部は、鉛直方向に延在しており、また、外側鋼管２２は、その外周面が、外側鋼管収容凹部の内面を画成している弾性体スリーブ３２の内周面に密着した状態で、この外側鋼管収容凹部に収容されているため、図１のＢに示したようにフーチング１４が杭１２の杭頭から浮き上がる際には、外側鋼管収容凹部に対する相対的な外側鋼管２２の変位が規制される。即ち、外側鋼管２２は、フーチング１４に対して相対的に、水平方向には実質的に変位せず、鉛直方向には変位可能とされており、それによってフーチング１４が、杭１２の杭頭に対して相対的に、水平方向には実質的に変位せず、鉛直方向には変位可能とされている。そのため、建物に地震による所定の大きさ以上の転倒モーメントが作用したならば、フーチング１４が杭１２の杭頭から浮き上がることで、建物が地盤から浮き上がることができるようになっている。
そして、フーチング１４が杭１２の杭頭から浮き上がり、復位する際に、ダンパ体２６が図１のＢに示したように剪断変形することによってダンピング機能を発揮するため、それによって建物の地震時応答が低減される。即ち、浮き上がり量が小さく抑えられ、また、復位時の着座速度も低減される。特に本発明においては、ダンパ体２６の剪断変形によって緩衝作用を得ているため、浮き上がりつつある過程と、復位しつつある過程とで緩衝作用が得られ、建物の地震時応答を効果的に低減する十分な緩衝性能を提供することができる。
【００１６】
図１に示した３６及び３８は、フーチング１４の下面に取り付けた鋼板製の破損保護材と、杭１２の杭頭上面に取り付けた同じく鋼板製の破損保護材である。これら破損保護材３６、３８は、上部構造部分であるフーチング１４が一旦浮き上がってから、下部構造部分である杭１２の杭頭に着座する（復位する）際に、互いに衝突するフーチング１４の下面部分のコンクリート、及び杭１２の杭頭上面部分コンクリートの圧潰を防止するためのものであり、上部構造部分ないし下部構造部分が、鉄筋コンクリート製や鉄骨コンクリート製などである場合に用いられるものである。
【００１７】
本発明は、以上に説明した実施の形態以外の、その他の様々な形態でも実施可能なものである。これより図３〜図６を参照して、図１及び図２に示した実施の形態に様々な変更を施した、幾つかの変更例について説明する。尚、それら変更例を説明する上では、主として変更箇所のみを説明し、図１及び図２に示した実施の形態と同じ構成の部分については詳述しない。また、図３〜図６において、図１及び図２に示した実施の形態に用いられている構成要素と同一ないし対応する構成要素には、同一の参照符号を付してある。
【００１８】
図３は、図２と同様の断面平面図であり、この図３に示した変更例は、外側鋼管２２及び内側鋼管２４を共に角形鋼管としたものである。図３の変更例では、断面が正方形の角形鋼管を使用しているが、断面が長方形、六角形、八角形などの鋼管を使用することも可能である。
【００１９】
図４に示した変更例は、図１に示した接続構造に加えて更に、下部構造部分である杭１２のコンクリートを打設する際に外側鋼管２２及び内側鋼管２４の下側にブリージングが溜まるのを防止するための錐体４０を備えたものである。この錐体４０は、適当な強度を有する材料で形成するようにし、外側鋼管２２、内側鋼管２４、及びダンパ体２８をユニット化したものを構成する場合には、そのユニットに一体に装備しておくようにすると好都合である。下部構造部分が鉄筋コンクリート製や鉄骨コンクリート製などである場合には、このような錐体を用いるのがよい。
【００２０】
図５に示した変更例は、図１及び図２の実施の形態における破損保護材３６、３８に替えて、浮き上がったフーチング１４が着座する際に発生する衝撃力を緩衝するための緩衝機構を装備している。この緩衝機構は、地盤上に設置した第１の緩衝材型枠４２とその中に充填した緩衝材４４、フーチング１４の内部に設置した第２の緩衝材型枠４６とその中に充填した緩衝材４８、それに、杭１２の内部に設置した第３の緩衝材型枠５０とその中に充填した緩衝材５２から成るものである。
緩衝材４４、４８、５２としては、ゴム体や砂などが用いられる。緩衝材４４は、フーチング１４の下面と杭１２の杭頭上面との間、及びフーチング１４の下面と地盤表面との間に作用する衝撃力を緩衝する。また、緩衝材４８は、杭１２に固定された外側鋼管２２の上端とフーチング１４との間に作用する衝撃力を緩衝する。また、緩衝材５２は、フーチング１４に固定された内側鋼管２４の下端と杭１２との間に作用する衝撃力を緩衝する。
【００２１】
図６に示した変更例は、図１及び図２の実施の形態と比べて、外側鋼管２２、内側鋼管２４、及びダンパ体２８から成る接続構造の上下を逆にしてあり、外側鋼管２２を上部構造部分であるフーチング１４に固定し、内側鋼管２４を下部構造部分である杭１２に固定し、外側鋼管収容凹部は杭１２の杭頭に形成されている。
図６の変更例は、作用及び効果に関しては、図１及び図２の実施の形態と変わるところはない。このことからも分かるように、本発明は、地盤に対して固定した下部構造部分と、この下部構造部分の上に支持された上部構造部分とを備える建物の基礎に用いる、下部構造部分と上部構造部分とを接続する接続構造であって、外側鋼管２２は、それら下部構造部分と上部構造部分との一方に固定し、外側鋼管２４は、それら下部構造部分と上部構造部分との他方に固定するようにすればよい。
【００２２】
以上に説明した図１〜図６の接続構造は、杭１２の杭頭とフーチング１４との間の接続に用いるものであったが、本発明にかかる接続構造は、それらを接続するものに限定されず、例えば、フーチングとその上に接続される柱の柱脚との間に用いるようにしてもよく、そのようにしたものを、以下に、図７を参照しつつ説明する。
図７は本発明の第２の実施の形態にかかる建物の基礎に用いる接続構造を立面図で示した模式図である。図示した建物の基礎は、鉄筋コンクリート製の杭１２を用いた杭基礎であり、杭１２の杭頭上に同じく鉄筋コンクリート製のフーチング（基礎梁）１４が連結されており、フーチング１４の上面に同じく鉄筋コンクリート製の柱１６の柱脚が支持されている。
フーチング１４と柱１６の柱脚とは剛接されておらず、本発明にかかる接続構造によって接続されている。この接続構造によれば、地震による転倒モーメントが建物に作用した際に、その転倒モーメントが一定の大きさ以上であると、その転倒モーメントの方向に応じて建物の一方の側において、柱１６の柱脚がフーチング１４から浮き上がることができる。
【００２３】
従って図７に示した建物の基礎では、フーチング１４が、この建物の基礎のうちの、地盤に対して固定した下部構造部分となっており、また柱１６の柱脚が、この建物の基礎のうちの、下部構造部分の上に支持された上部構造部分となっている。
図７の接続構造は、下部構造部分であるフーチング１４に固定され鉛直方向に延在する外側鋼管２２と、上部構造部分である柱１６に固定され外側鋼管２２の内部を鉛直方向に延在する内側鋼管２４とを備えている。そして、外側鋼管２２の内面と内側鋼管２４の外面との間に、ダンパ体２８が充填されている。外側鋼管２２の上方部分は、フーチング１４の上面から上方へ延出しており、この外側鋼管２２の上方延出部は、柱１６に形成された、鉛直方向に延在する外側鋼管収容凹部に収容されている。この柱１６の外側鋼管収容凹部は、その内面が、弾性体スリーブ３２の内周面によって画成されている。図７の接続構造における外側鋼管収容凹部及び弾性体スリーブ３２の構成及び作用は、図１及び図２の接続構造におけるものと同じである。
図７の接続構造に用いられているその他の構成要素は、図１及び図２の接続構造に用いられている夫々の構成要素と同一ないし対応するものであり、同一ないし対応する構成要素には同一の参照符号を付してある。
【００２４】
図７に示した実施の形態にかかる接続構造においても、その作用及び効果は、図１及び図２の実施の形態にかかる接続構造と変わるところはなく、フーチング１４と柱１６の柱脚との間に装備したという点が異なるのみである。また、図７に示した実施の形態にかかる接続構造に対しても、図３〜図６に示した変更例と同様の変更を加えることができる。特に、図５に示した緩衝機構を装備する変更に関しては、この図７の接続構造において、そのフーチング１４の上面に緩衝材型枠を設置し、その中に充填した緩衝材によって、柱１６の柱脚下面とフーチング１４の上面との間に作用する衝撃力を緩衝するようにすればよい。
また、本発明にかかる接続構造は、建物の基礎の、その他の接続箇所に適用することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明によれば、建物の基礎の上部構造部分が浮き上がり、復位する際に、外側鋼管と内側鋼管との間に充填したダンパ体が剪断変形することにより、建物の地震時応答が低減される。即ち、浮き上がり量が小さく抑えられ、また、復位時の着座速度も低減される。ダンパ体の剪断変形によって緩衝作用を得ているため、浮き上がりつつある過程と、復位しつつある過程とで緩衝作用が得られ、建物の地震時応答を効果的に低減する十分な緩衝性能を提供することができる。更に、本発明にかかる接続構造は、外側鋼管の内部に内側鋼管を配設したコンパクトな構成の二重鋼管構造である。また、外側鋼管、内側鋼管、及びダンパ体をユニット化したものを予め構成しておき、そのユニットを所定位置に配設して杭やフーチングを打設するという施工方法を採用することも可能であるため、施工も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ及びＢは本発明の第１の実施の形態にかかる建物の基礎に用いる接続構造を立面図で示した一部断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った断面平面図である。
【図３】図１の実施の形態の第１の変更例を示した図２と同様の断面平面図である。
【図４】図１の実施の形態の第２の変更例を示した図１と同様の一部断面図である。
【図５】図１の実施の形態の第３の変更例を示した図１と同様の一部断面図である。
【図６】図１の実施の形態の第４の変更例を示した図１と同様の一部断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態にかかる建物の基礎に用いる接続構造を示した図１と同様の一部断面図である。
【符号の説明】
１２杭
１４フーチング
１６柱
２２外側鋼管
２４内側鋼管
２８ダンパ体
３２弾性体スリーブ
３４底板
３６破損保護材
３８破損保護材
４０錐体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a connection structure used for a foundation of a building.
[0002]
[Prior art]
When a horizontal acceleration is applied to the foundation of a building during an earthquake, a overturning moment acts on the building, and one side of the building attempts to float. This tendency appears more strongly as the aspect ratio (ratio of height to width) of the building increases. For example, in a building using a pile foundation, a tensile load acts on the pile on the rising side of the building, and a compressive load on the pile increases on the opposite side. In order for the members connecting the pile head and the building body to withstand these loads, it is necessary to increase the cross-sectional area of the members, which results in increased material and construction costs. I was
[0003]
Therefore, the pile head is separated from the upper structure such as the footing supported by the pile head so that the upper structure can be lifted off the pile head when a large overturning moment acts due to an earthquake. A basic structure has been proposed. As a structure for cutting off a pile head and an upper structure portion, for example, there are structures disclosed in Patent Documents 1 and 2 and the like.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-331173 [Patent Document 2]
JP 2000-240315 A
According to the structures disclosed in these patent documents, the raised upper structure portion collides with the pile head when repositioning, so that a cushioning material is provided to reduce the impact force. However, the cushioning material used in those structures does not provide sufficient cushioning performance, and when the superstructure part actually rises and relocates, an excessive impact force acts on the foundation of the building. was there.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a foundation for a building having a lower structure fixed to the ground and an upper structure supported on the lower structure. In the connection structure used, the upper structure part rises from the lower structure part under the action of the overturning moment due to the earthquake and provides sufficient cushioning performance to effectively reduce the seismic response of the building when repositioning, In addition, the object is to make it possible by a connection structure having a compact structure that is easy to construct.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a connection structure used for a foundation of a building according to the present invention is a foundation for a building having a lower structure portion fixed to the ground and an upper structure portion supported on the lower structure portion. A connection structure for connecting the lower structure portion and the upper structure portion, wherein the outer structure is fixed to a first structure portion that is one of the lower structure portion and the upper structure portion and extends vertically. A steel pipe, an inner steel pipe fixed to a second structural part, which is the other of the lower structural part and the upper structural part, and extending vertically inside the outer steel pipe; an inner surface of the outer steel pipe; A damper body which is filled between the outer surface and the outer surface and performs a damping function by shearing deformation, wherein the outer steel pipe is housed in a vertically extending outer steel pipe housing recess formed in the second structural portion. Have been Relative to the second structural portion, it is not substantially displaced in a horizontal direction, and is displaceable in a vertical direction, whereby the upper structural portion is moved relative to the lower structural portion. Is relatively not substantially displaced in the horizontal direction, but is displaceable in the vertical direction.If an overturning moment of a predetermined magnitude or more due to an earthquake acts on the building, the upper structural part is By rising from the lower structure portion, the building can be lifted from the ground, and when the upper structure portion rises from the lower structure portion and is relocated, the damper body is sheared and deformed, thereby causing the building to undergo an earthquake. It is characterized in that response is reduced.
[0008]
According to the connection structure used for the foundation of the building according to the present invention, the damper body filled between the outer steel pipe and the inner steel pipe is deformed by shearing when the upper structure part of the foundation of the building rises and repositions. The earthquake response of the building is reduced. In other words, the amount of lifting is suppressed to a small value, and the seating speed at the time of returning is also reduced. Since the damping effect is obtained by the shearing deformation of the damper body, the damping effect is obtained in the process of lifting and the process of returning, providing sufficient damping performance to effectively reduce the earthquake response of the building can do. The connection structure according to the present invention is a double steel pipe structure having a compact configuration in which an inner steel pipe is disposed inside an outer steel pipe. It is also possible to adopt a construction method in which an outer steel pipe, an inner steel pipe, and a unitized damper body are configured in advance, the unit is arranged at a predetermined position, and a pile or footing is driven. Therefore, construction is easy.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIGS. 1A and 1B are partial cross-sectional elevation views showing a connection structure used for a foundation of a building according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 in FIG. FIG. 3 is a sectional plan view similar to FIG. 2 showing a first modification of the embodiment of FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram showing a second modification of the embodiment of FIG. 1, FIG. 5 is a partial sectional view similar to FIG. 1 showing a third modification of the embodiment of FIG. 1, and FIG. 6 is a fourth sectional view of the embodiment of FIG. FIG. 7 is a partial sectional view similar to FIG. 1 showing a modification, and FIG. 7 is a partial sectional view similar to FIG. 1 showing a connection structure used for a foundation of a building according to a second embodiment of the present invention. .
[0010]
FIGS. 1A and 1B are elevational sectional views showing a connection structure used for a foundation of a building according to a first embodiment of the present invention. The foundation of the illustrated building is a pile foundation using a reinforced concrete pile 12, a reinforced concrete footing (foundation beam) 14 is supported on the pile head of the pile 12, and a reinforced concrete pile is also provided on the upper surface of the footing 14. Are connected to each other.
The pile head of the pile 12 and the footing 14 are not rigidly connected, but are connected via the connection structure according to the present invention. According to this connection structure, when the overturning moment due to the earthquake acts on the building, if the overturning moment is equal to or larger than a certain magnitude, the pile 12 is mounted on one side of the building according to the direction of the overturning moment. The footing 14 can be lifted from the pile head. FIG. 1A shows a state in which the footing 14 has not risen from the pile head of the pile 12, and FIG. 1B shows a state in which the footing 14 has risen.
Therefore, in the foundation of the building shown in FIG. 1, the pile head of the pile 12 is a substructure part fixed to the ground in the foundation of the building, and the footing 14 is formed by the footing 14 of the building. It is an upper structure part of the foundation supported on the lower structure part.
[0011]
The connecting structure shown in FIG. 1 is fixed to a pile 12 as a lower structural part and extends vertically, and an outer steel pipe 22 fixed to a footing 14 as an upper structural part and extends inside the outer steel pipe 22 in a vertical direction. And an inner steel pipe 24.
Each of the outer steel pipe 22 and the inner steel pipe 24 has a plurality of stud bolts 26 implanted on its outer surface. The outer steel pipe 22 and the inner steel pipe 24 are fixed to the pile 12 or the footing 14 by fixing the stud bolts 26 in the concrete of the pile 12 or the footing 14. However, the method of fixing the outer steel pipe 22 and the inner steel pipe 24 is not limited to this, and the steel pipes 22 and 24 may be fixed using a method such as welding to a reinforcing bar (not shown) of the pile 12 or the footing 14. Good.
[0012]
As shown in FIG. 2, the outer steel pipe 22 and the inner steel pipe 24 are both circular steel pipes, and are arranged concentrically with each other to form a double steel pipe structure. A damper 28 is filled between the inner surface of the outer steel tube 22 and the outer surface of the inner steel tube 24. The damper body 28 exerts a damping function by generating heat due to internal friction when deformed, and a viscoelastic material or an elastic material having a large internal friction is used as the damper body 28. .
[0013]
The upper portion of the outer steel pipe 22 extends upward from the upper surface of the pile head of the pile 12, and the upper extension of the outer steel pipe 22 is formed in the footing 14 so as to accommodate a vertically extending outer steel pipe receiving recess. Is housed in The inner surface of the outer steel pipe housing concave portion of the footing 14 is defined by the inner peripheral surface of the elastic sleeve 32.
The elastic sleeve 32 is a thick-walled sleeve made of a rubber material, and is fitted so as to be in close contact with the outer periphery of the outer steel pipe 22. However, a lubricant is applied to the outer peripheral surface of the outer steel pipe 22 and the inner peripheral surface of the elastic sleeve 32 that are in close contact with each other, so that the elastic sleeve 32 can slide with respect to the outer steel pipe 22. It has become. The outer peripheral surface of the elastic sleeve 32 is a ground plane, so that the elastic sleeve 32 is firmly adhered to the concrete of the footing 14.
[0014]
The outer steel pipe housing concave portion of the footing 14 is formed when the concrete of the footing 14 is cast. That is, the driving of the pile 12 in which the outer steel pipe 22 is fixed to the pile head is completed, the inner steel pipe 24 and the damper body 28 are located at predetermined positions, and the elastic sleeve 32 is fitted around the outer steel pipe 22. When the concrete of the footing 14 is cast in a state where the reinforcing bar and the formwork for forming the footing 14 are assembled, the outer steel pipe housing portion is formed in the footing 14.
A bottom plate 34 made of a steel plate is attached to a lower end of the inner steel pipe 24. The function of the bottom plate 34 is that the outer steel pipe 22, the inner steel pipe 24, and the damper body 28 are previously configured as a unit, and the unit is disposed at a predetermined position with respect to the reinforcing bar of the pile 12, When the construction method of casting concrete is adopted, the concrete is prevented from entering the inside of the internal steel pipe 24. The bottom plate 34 also serves as a breakage protection material that prevents the concrete in the inner steel pipe 24 from being crushed by the impact force acting when the footing 14 once rises and then sits (rearranges) on the pile head of the pile 12. It also fulfills the function of
[0015]
The outer steel pipe housing recess of the footing 14 formed as described above extends in the vertical direction, and the outer steel pipe 22 has an elastic body whose outer peripheral surface defines the inner surface of the outer steel pipe housing recess. Since the footing 14 is housed in the outer steel pipe housing recess while being in close contact with the inner peripheral surface of the sleeve 32, as shown in FIG. The displacement of the outer steel pipe 22 relative to the recess is regulated. That is, the outer steel pipe 22 is not substantially displaced in the horizontal direction but is displaceable in the vertical direction relative to the footing 14, whereby the footing 14 is attached to the pile head of the pile 12. On the other hand, it is not substantially displaced in the horizontal direction but relatively displaceable in the vertical direction. Therefore, when a falling moment greater than a predetermined magnitude due to an earthquake acts on the building, the building can be lifted from the ground by lifting the footing 14 from the pile head of the pile 12.
When the footing 14 rises from the pile head of the pile 12 and repositions, the damper body 26 performs a shearing deformation as shown in FIG. 1B to exhibit a damping function. Is reduced. In other words, the amount of lifting is suppressed to a small value, and the seating speed at the time of returning is also reduced. In particular, in the present invention, the buffering action is obtained by the shear deformation of the damper body 26, so that the buffering action is obtained in the process of lifting and the process of returning, and the response of the building during an earthquake is effectively reduced. Can provide sufficient cushioning performance.
[0016]
Reference numerals 36 and 38 shown in FIG. 1 denote a steel plate damage protection material attached to the lower surface of the footing 14 and a steel plate damage protection material attached to the pile head upper surface of the pile 12. When the footing 14, which is the upper structure portion, once floats and then sits on the pile head of the pile 12, which is the lower structure portion (repositions), the breakage protection members 36, 38 collide with each other. This is used to prevent crushing of concrete and concrete of the pile head upper surface portion of the pile 12, and is used when the upper structure portion or the lower structure portion is made of reinforced concrete or steel frame concrete.
[0017]
The present invention can be implemented in various other forms other than the embodiment described above. With reference to FIGS. 3 to 6, several modified examples in which various modifications are made to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described. In describing these modified examples, only the modified portions will be mainly described, and portions having the same configuration as the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will not be described in detail. In FIGS. 3 to 6, the same or corresponding components as those used in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0018]
FIG. 3 is a cross-sectional plan view similar to FIG. 2. In the modified example shown in FIG. 3, both the outer steel pipe 22 and the inner steel pipe 24 are square steel pipes. In the modification of FIG. 3, a square steel pipe having a square cross section is used, but a steel pipe having a rectangular, hexagonal, or octagonal cross section may be used.
[0019]
In the modified example shown in FIG. 4, in addition to the connection structure shown in FIG. 1, breathing is accumulated on the lower side of the outer steel pipe 22 and the inner steel pipe 24 when the concrete of the pile 12 which is the lower structural part is poured. This is provided with a conical body 40 for preventing the occurrence of the above. The cone 40 is formed of a material having an appropriate strength. When the outer steel pipe 22, the inner steel pipe 24, and the damper body 28 are configured as a unit, the cone 40 is integrally mounted on the unit. It is convenient to keep it. When the lower structural part is made of reinforced concrete, steel frame concrete, or the like, it is preferable to use such a cone.
[0020]
The modified example shown in FIG. 5 is different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the cushioning mechanism for cushioning the impact force generated when the raised footing 14 is seated is used instead of the breakage protection members 36 and 38. Equipped. The cushioning mechanism includes a first cushioning material form 42 installed on the ground and a cushioning material 44 filled therein, a second cushioning material form 46 installed inside the footing 14 and a cushioning material filled therein. It comprises a material 48, a third cushioning material form 50 installed inside the pile 12, and a cushioning material 52 filled therein.
As the cushioning members 44, 48, and 52, a rubber body, sand, or the like is used. The cushioning material 44 buffers the impact force acting between the lower surface of the footing 14 and the upper surface of the pile head of the pile 12 and between the lower surface of the footing 14 and the ground surface. The cushioning member 48 cushions an impact force acting between the upper end of the outer steel pipe 22 fixed to the pile 12 and the footing 14. In addition, the cushioning member 52 buffers an impact force acting between the lower end of the inner steel pipe 24 fixed to the footing 14 and the pile 12.
[0021]
The modification shown in FIG. 6 is different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the connection structure including the outer steel pipe 22, the inner steel pipe 24, and the damper body 28 is turned upside down. The steel pipe 24 is fixed to the footing 14 which is the upper structure part, the inner steel pipe 24 is fixed to the pile 12 which is the lower structure part, and the outer steel pipe housing recess is formed at the pile head of the pile 12.
The modification of FIG. 6 does not differ from the embodiment of FIGS. 1 and 2 in operation and effect. As can be seen from the above, the present invention relates to a lower structural part and an upper part used for a foundation of a building having a lower structural part fixed to the ground and an upper structural part supported on the lower structural part. In a connection structure for connecting the structural parts, the outer steel pipe 22 is fixed to one of the lower structural part and the upper structural part, and the outer steel pipe 24 is fixed to the other of the lower structural part and the upper structural part. What should I do?
[0022]
Although the connection structure of FIGS. 1 to 6 described above is used for the connection between the pile head of the pile 12 and the footing 14, the connection structure according to the present invention is limited to the connection between them. Instead, for example, it may be used between a footing and a column base of a column connected thereon, and such a configuration will be described below with reference to FIG.
FIG. 7 is a schematic view showing an elevation view of a connection structure used for a foundation of a building according to a second embodiment of the present invention. The foundation of the illustrated building is a pile foundation using a reinforced concrete pile 12, a reinforced concrete footing (foundation beam) 14 is connected to the pile head of the pile 12, and a reinforced concrete pile is also provided on the upper surface of the footing 14. Of the column 16 is supported.
The footing 14 and the column base of the column 16 are not rigidly connected, but are connected by the connection structure according to the present invention. According to this connection structure, when the overturning moment due to the earthquake acts on the building, if the overturning moment is equal to or larger than a predetermined magnitude, the pillar 16 is disposed on one side of the building according to the direction of the overturning moment. The pedestal can be lifted from the footing 14.
[0023]
Therefore, in the foundation of the building shown in FIG. 7, the footing 14 is a substructure part fixed to the ground of the foundation of the building, and the column base of the pillar 16 is the foundation of the building. The upper structure portion is supported on the lower structure portion.
The connecting structure shown in FIG. 7 is an outer steel pipe 22 fixed to the footing 14 as the lower structural part and extending in the vertical direction, and an inner steel pipe 22 fixed to the column 16 as the upper structural part and extending in the vertical direction. And an inner steel pipe 24. A damper 28 is filled between the inner surface of the outer steel tube 22 and the outer surface of the inner steel tube 24. The upper portion of the outer steel pipe 22 extends upward from the upper surface of the footing 14, and the upper extension of the outer steel pipe 22 is housed in a vertically extending outer steel pipe housing recess formed in the column 16. Have been. The inner surface of the outer steel pipe accommodating concave portion of the column 16 is defined by the inner peripheral surface of the elastic sleeve 32. The configuration and operation of the outer steel pipe housing concave portion and the elastic sleeve 32 in the connection structure of FIG. 7 are the same as those in the connection structure of FIGS.
The other components used in the connection structure of FIG. 7 are the same as or correspond to the respective components used in the connection structure of FIGS. 1 and 2, and the same or corresponding components include The same reference numerals are given.
[0024]
In the connection structure according to the embodiment shown in FIG. 7, the operation and effect are the same as those of the connection structure according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and the footing 14 and the column 16 The only difference is that they were equipped in between. Further, the same modifications as the modifications shown in FIGS. 3 to 6 can be made to the connection structure according to the embodiment shown in FIG. In particular, with regard to the change of equipping the cushioning mechanism shown in FIG. 5, in the connection structure of FIG. 7, a cushioning form is installed on the upper surface of the footing 14 and the cushioning material filled therein is used to form the pillar 16. The impact force acting between the lower surface of the column base and the upper surface of the footing 14 may be buffered.
Further, the connection structure according to the present invention can be applied to other connection points on the foundation of a building.
[0025]
【The invention's effect】
As is clear from the above, according to the present invention, when the upper structural portion of the foundation of the building is lifted and relocated, the damper body filled between the outer steel pipe and the inner steel pipe is sheared and deformed. Seismic response is reduced. In other words, the amount of lifting is suppressed to a small value, and the seating speed at the time of returning is also reduced. Since the damping effect is obtained by the shearing deformation of the damper body, the damping effect is obtained in the process of lifting and the process of returning, providing sufficient damping performance to effectively reduce the earthquake response of the building can do. Further, the connection structure according to the present invention is a double steel pipe structure having a compact configuration in which an inner steel pipe is disposed inside an outer steel pipe. It is also possible to adopt a construction method in which an outer steel pipe, an inner steel pipe, and a unitized damper body are configured in advance, the unit is arranged at a predetermined position, and a pile or footing is driven. Therefore, construction is easy.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are partial cross-sectional views each showing an elevation view of a connection structure used for a foundation of a building according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional plan view taken along line 2-2 of FIG.
FIG. 3 is a sectional plan view similar to FIG. 2, showing a first modification of the embodiment of FIG. 1;
FIG. 4 is a partial sectional view similar to FIG. 1, showing a second modification of the embodiment in FIG. 1;
FIG. 5 is a partial cross-sectional view similar to FIG. 1, showing a third modification of the embodiment of FIG. 1;
FIG. 6 is a partial sectional view similar to FIG. 1, showing a fourth modification of the embodiment of FIG. 1;
FIG. 7 is a partial cross-sectional view similar to FIG. 1, showing a connection structure used for a foundation of a building according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
12 pile 14 footing 16 pillar 22 outer steel pipe 24 inner steel pipe 28 damper body 32 elastic body sleeve 34 bottom plate 36 damage protection material 38 damage protection material 40 cone

Claims

地盤に対して固定した下部構造部分と該下部構造部分の上に支持された上部構造部分とを備えた建物の基礎に用いる、前記下部構造部分と前記上部構造部分とを接続する接続構造であって、
前記下部構造部分と前記上部構造部分との一方である第１構造部分に固定され鉛直方向に延在する外側鋼管と、
前記下部構造部分と前記上部構造部分との他方である第２構造部分に固定され前記外側鋼管の内部を鉛直方向に延在する内側鋼管と、
前記外側鋼管の内面と前記内側鋼管の外面との間に充填されており剪断変形することでダンピング機能を発揮するダンパ体とを備え、
前記外側鋼管が、前記第２構造部分に形成された鉛直方向に延在する外側鋼管収容凹部に収容されていて、前記第２構造部分に対して相対的に水平方向には実質的に変位せず、鉛直方向には変位可能とされており、それによって、前記上側構造部分が、前記下側構造部分に対して相対的に、水平方向には実質的に変位せず、鉛直方向には変位可能とされており、前記建物に地震による所定の大きさ以上の転倒モーメントが作用したならば前記上部構造部分が前記下部構造部分から浮き上がることで、前記建物が地盤から浮き上がり可能にしてあり、
前記上部構造部分が前記下部構造部分から浮き上がり、復位する際に、前記ダンパ体が剪断変形することによって前記建物の地震時応答が低減されるように構成されている、
ことを特徴とする建物の基礎に用いる接続構造。A connection structure for connecting the lower structure portion and the upper structure portion, which is used for a foundation of a building having a lower structure portion fixed to the ground and an upper structure portion supported on the lower structure portion. hand,
An outer steel pipe fixed to a first structural part that is one of the lower structural part and the upper structural part and extending in a vertical direction;
An inner steel pipe fixed to a second structural part that is the other of the lower structural part and the upper structural part and extending vertically inside the outer steel pipe;
A damper body filled between the inner surface of the outer steel pipe and the outer surface of the inner steel pipe and exerting a damping function by being subjected to shear deformation,
The outer steel pipe is received in a vertically extending outer steel pipe receiving recess formed in the second structural portion, and is substantially displaced in a horizontal direction relative to the second structural portion. The upper structure portion is not substantially displaced in the horizontal direction, but is displaced in the vertical direction, relative to the lower structure portion. It is possible, if the overturning moment of a predetermined magnitude or more due to the earthquake acts on the building, the upper structure portion is lifted from the lower structure portion, the building can be lifted from the ground,
When the upper structure portion is lifted from the lower structure portion and repositioned, the damper body is configured to be subjected to shear deformation to reduce an earthquake response of the building.
A connection structure used for the foundation of a building, characterized in that:

前記外側鋼管及び前記内側鋼管が共に円形鋼管または共に角形鋼管であることを特徴とする請求項１記載の建物の基礎に用いる接続構造。The connection structure according to claim 1, wherein the outer steel pipe and the inner steel pipe are both circular steel pipes or rectangular steel pipes.

前記下部構造部分が杭基礎に用いられる杭の杭頭であり、前記上部構造部分がフーチングであることを特徴とする請求項１記載の建物の基礎に用いる接続構造。The connection structure according to claim 1, wherein the lower structure portion is a pile head of a pile used for a pile foundation, and the upper structure portion is footing.

前記下部構造部分がフーチングであり、前記上部構造部分が柱脚であることを特徴とする請求項１記載の建物の基礎に用いる接続構造。The connection structure according to claim 1, wherein the lower structure portion is a footing, and the upper structure portion is a column base.

前記下部構造部分及び前記上部構造部分が鉄筋コンクリート製または鉄骨コンクリート製であり、前記下部構造部分の上面と前記上部構造部分の下面とに、浮き上がった前記上部構造部分が前記下部構造部分に着座する際のコンクリートの圧潰を防止するための破損保護材が装備されていることを特徴とする請求項１記載の建物の基礎に用いる接続構造。When the lower structure portion and the upper structure portion are made of reinforced concrete or steel frame concrete, and the upper structure portion raised on the upper surface of the lower structure portion and the lower surface of the upper structure portion is seated on the lower structure portion. The connection structure used for a foundation of a building according to claim 1, further comprising a breakage protection material for preventing crushing of the concrete.

前記下部構造部分が鉄筋コンクリート製または鉄骨コンクリート製の杭またはフーチングであり、前記下部構造部分のコンクリートを打設する際に前記外側鋼管及び前記内側鋼管の下側にブリージングが溜まるのを防止するための錐体を備えたことを特徴とする請求項１記載の建物の基礎に用いる接続構造。The lower structural portion is a reinforced concrete or steel concrete pile or footing, and is used to prevent accumulation of breathing on the lower side of the outer steel pipe and the inner steel pipe when placing the concrete of the lower structural portion. The connection structure used for a foundation of a building according to claim 1, further comprising a cone.

浮き上がった前記上部構造部分が着座する際に発生する衝撃力を緩衝するための緩衝機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の建物の基礎に用いる接続構造。The connection structure according to claim 1, further comprising a buffer mechanism for buffering an impact force generated when the raised upper structure portion is seated.