JP2010024649A

JP2010024649A - 二重床の耐震補強構造及び二重床の耐震補強方法

Info

Publication number: JP2010024649A
Application number: JP2008184709A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Takahashi; 辰雄高橋
Original assignee: OKI KANKYO TECHNOLOGY KK; Oki Semiconductor Co Ltd
Current assignee: OKI KANKYO TECHNOLOGY KK; Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-02-04
Also published as: US20100011680A1

Abstract

【課題】二重床の耐震性能を効果的に向上させる。
【解決手段】建物１０のコンクリート製のフロア床と、上部に空間を形成する根太（梁）７０，７２の上に固定されたフリーアクセスパネルで構成された二重床２０の根太７０，７２に、床部の剛性を高くするために鉄骨支柱１００を設けることで床部の固有振動数を高くし、共振による床面を構成するフリーアクセスパネルの揺れの増幅を防止又は抑制し、耐震性能を向上させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、二重床の耐震補強構造及び二重床の耐震補強方法に関する。

縦型拡散炉などが設置された半導体製造用クリーンルーム等の精密環境施設では、躯体床（床版）の上に所定床高でフリーアクセスフロアを設けた二重床構造となっていることが多い。

このような二重床構造において、フリーアクセスフロアの固定を強化することで二重床の耐震性能を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。
特開２００１−１０７５４７号公報特開平１０−２９９１４６号公報

しかし、二重床の耐震性能を効果的に向上させることが求められている。

本発明は、上記課題を解決すべく成されたもので、二重床の耐震性能を効果的に向上させることが目的である。

請求項１に記載の二重床の耐震補強構造は、建物の床版の上に配置された脚体と、前記脚体に支持され前記床版との間に空間を形成する床部と、耐震補強領域の前記床版に設けられ耐震補強領域の前記床部に固定された支柱と、を備える。

したがって、地震等において、耐震補強領域の床部と建物とが共振による耐震補強領域の床部の揺れの増幅が防止又は抑制される。つまり、二重床の耐震性能が効果的に向上する。

また、床部における耐震性能の向上が望まれる耐震補強領域の床下にのみ支柱を設け、選択的に耐震補強を行なうことが可能である。

請求項２に記載の二重床の耐震補強構造は、前記支柱が、前記床版と前記床部とに接着剤によって接合されている。

したがって、支柱を床版と床部とに接合する際の振動が防止又は抑制される。

請求項３に記載の二重床の耐震補強構造は、前記床部が、前記脚体に支持された梁と、前記梁の上に固定され床面を構成する床板と、を有し、前記支柱が、前記梁に固定されている。

したがって、床面を構成する床板は梁の上に固定されているので、床板の着脱が容易である。よって、例えば、支柱を床下に設ける補強工事が容易である。また、支柱を設けた後であっても、床板の交換が容易である。

請求項４に記載の二重床の耐震補強構造は、前記空間は、空気が循環するクリーンルームの床下空間である。

したがって、クリーンルームに設置する半導体製造装置などの嫌震装置の地震時に受けるダメージが軽減される。

請求項５に記載の二重床の耐震補強方法は、建建物の床版の上に配置された脚体に支持された床部が前記床版との間に空間を形成した二重床の耐震補強方法であって、前記床版に支柱を設け、前記支柱を耐震補強領域の前記床部に固定する。

したがって、既存の二重床に支柱を設けることで、耐震補強領域の床部と建物との共振が防止又は抑制され、その結果、効果的に二重床の耐震補強領域の耐震性能が向上する。

請求項６に記載の二重床の耐震補強方法は、前記支柱を前記床版と前記床部とに接着剤で接合する。

したがって、支柱を床版と床部とに接合する際の振動が防止又は抑制されるので、例えば、床部に振動を嫌う嫌振装置を設置した状態であっても、或いは、設置した装置が稼動中であっても、支柱を設け耐震補強を行なうことが可能となる。

請求項７に記載の二重床の耐震補強方法は、前記床部が、前記脚体に支持された梁と、前記梁の上に固定され床面を構成する床板と、を有し、前記支柱を、前記梁に固定する。

請求項８に記載の二重床の耐震補強方法は、前記空間は、空気が循環するクリーンルームの床下空間である。

請求項１に記載の二重床の耐震補強構造によれば、耐震補強領域の床部と建物との共振による耐震補強領域の床部の揺れの増幅を防止又は抑制し、二重床の耐震性能を効果的に向上させることができる。

請求項２に記載の二重床の耐震補強構造によれば、支柱を床版と床部とに接合する際の振動を防止又は抑制することができる。

請求項３に記載の二重床の耐震補強構造によれば、床面を構成する床板は梁の上に固定されているので、例えば、支柱を設けた後であっても、床板を容易に交換することができる。

請求項４に記載の二重床の耐震補強構造によれば、クリーンルームに設置する半導体製造装置などの嫌震装置が地震時に受けるダメージを軽減させることができる。

請求項５に記載の二重床の耐震補強方法によれば、既存の二重床に支柱を設けることで、耐震補強領域の床部と建物との共振による耐耐震補強領域の床部の揺れの増幅を防止又は抑制し、二重床の耐震性能を効果的に向上させることができる。

請求項６に記載の二重床の耐震補強方法によれば、支柱を床版と床部とに接合する際の振動を防止又は抑制しつつ、二重床の耐震補強を行なうことができる。

請求項７に記載の二重床の耐震補強方法によれば、床面を構成する床板を容易に着脱することができる。

請求項８に記載の二重床の耐震補強方法によれば、クリーンルームに設置する半導体製造装置などの嫌震装置が地震時に受けるダメージを軽減させることができる

以下、図１〜図４を用いて、本発明における二重床の耐震補強構造の実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明の二重床の耐震補強構造が適用されて耐震補強された耐震補強領域の二重床を示す部分断面斜視図である。図２は、本発明の耐震構造が適用された二重床の平面図である。図３（Ａ）は、二重床を耐震補強する支柱としての鉄骨支柱を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）をＦ方向から見た側面図である。また、図４（Ａ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線矢視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である（ボルトは図示していない）。なお、建物の二階部分に本発明の二重床の耐震補強構造が適用されている。

図１と図２とに示すように、建物１０は、半導体の製造施設とされている。建物１０の二階部分は、空気清浄度が確保されたクリーンルームとなっている。また、建物１０の二階部分は、本発明の耐震補強構造によって耐震補強がなされた二重床（フリーアクセスフロア）２０となっている。二重床２０は、躯体床（床スラブ）であるコンクリート製のフロア床（床版）３０（図１参照）との間に空間４０を形成する床部５０と、床版３０の上に所定の間隔で配置され床部５０を支持する支持脚８０と、で構成されている。

床部５０は、フロア床３０（図１参照）の上方にＹ方向（南北方向）とＸ方向（東西方向）とに沿って格子状に設けられた根太（梁）７０、７２と、根太７０、７２の上に固定された二階部分の床面を構成するフリーアクセスパネル（床板）６０と、で構成されている。なお、フロア床３０とフリーアクセスパネル６０（図１参照）との距離は、本実施形態では１．５ｍとされている。

図１に示すように、根太７０、７２は鋼鉄等からなる断面略四角形の筒状とされている。また、フリーアクセスパネル６０は、根太７０、７２の上に固定部材６２によって固定されている。なお、本実施形態においては、フリーアクセスパネル６０は、平面視において略正方向とされ、根太７０と根太７２とで構成される枠部分に二つ配置されている。

根太７０、７２は、フロア床３０の上に設けられた円筒形の支持脚８０で支持されている。支持脚８０は、本実施形態においては約１．２ｍ間隔で配置されている（図２のＬ１参照）。また、本実施形態では、支持脚８０は、φ−８９．１×２．３とされている。

支持脚８０の下部は、縦リブ８２が形成された固定プレート８４によって固定されている。なお、固定プレート８４はフロア床３０にアンカーボルト８６によって固定されている。一方、支持脚８０の上部は、根太７０の側壁にボルト固定された取付金具８８に連結されている。

このように建物１０の二階部分は、フロア床３０の上に配置された各支持脚８０によって根太７０、７２が支持され、この根太７０、７２の上に固定部材６２によってフリーアクセスパネル６０が固定された二重床２０となっている。

なお、フリーアクセスパネル６０には、床下と床上との間で空気が循環可能なように通気孔６４が形成されている。なお、図１では、図が煩雑になるのを避けるため一部のみ通気孔６４を図示しているが、実際には全てのフリーアクセスパネル６０の全面に等間隔で通気孔６４が形成されている。

この建物１０の二階部分における二重床２０のフリーアクセスパネル６０の上には、嫌振装置としての縦型拡散炉（図示略）が設置されている。そして、縦型拡散炉装置の設置領域が図２に一点破線Ｒで示す領域とされ、この領域が耐震補強を行なう耐震補強領域Ｒとされている。

つぎに、この耐震補強領域Ｒの耐震補強について説明する。

図１に示すように、耐震補強領域Ｒ（図２参照）のフリーアクセスパネル６０の下には、支柱としての鉄骨支柱１００が設けられている。鉄骨支柱１００はフロア床３０と根太７０、７２とに接合されている（図２参照）。なお、鉄骨支柱１００は、本実施形態においては、根太７０、７２の下に約２．４ｍ間隔で配置されている（図２のＬ２参照）。

図１、図３、図４に示すように鉄骨支柱１００は、水平断面が略Ｈ状の支柱部１０２を有し、この支柱部１０２の上部に上部プレート１０４が設けられ（図４（Ａ））、下部に下部プレート１０６（図４（Ｂ））が設けられている（支柱部１０２、上部プレート１０４、下部プレート１０６は、一体となっている）。なお、本実施形態においては、鉄骨支柱１００の支柱部１０２は、Ｈ−３９６×１９９×７×１１とされている。

そして、図１と図３とに示すように、鉄骨支柱１００の下部プレート１０６がフロア床３０にアンカーボルト１２０にて固定されている。なお、下部プレート１０６とフロア床３０との間にはエポキシ樹脂１１２が充填されている（下部プレート１０６とフロア床３０との間にエポキシ樹脂（層）１１２が挟まれている）。

また、根太７０、７２の側面にボルト接合されたＬ字状の取付金具１３０に、鉄骨支柱１００の上部プレート１０４がボルト１２２によって固定されている。なお、図３（Ｂ）に示すように、根太７０、７２の側面と取付金具１３０との間にはエポキシ樹脂１１４が充填されている（根太７０、７２の側面と取付金具１３０との間にエポキシ樹脂（層）１１４）が挟まれている）。

鉄骨支柱１００は上部プレート１０４と下部プレート１０６とがボルト固定されているので着脱が可能である。

なお、鉄骨支柱１００と、フロア床３０及び根太７０、７２と、の接合（固定）は、どのような接合であってもよい。例えば、エポキシ樹脂等からなる接着剤で接合（固定）してもよい。

つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。

図５と図６は、床部５０の伝達関数による固有振動数を示している。そして、図５は鉄骨支柱１００（図１、図３を参照）によって耐震補強されている耐震補強領域Ｒ（図２参照）の床部５０の固有振動数が示され、図６は耐震補強されていない耐震補強領域外Ｋの床部５０の固有振動数が示されている。

これら図５と図６から判るように、耐震補強領域外Ｋの床部５０の固有振動数は約３．８Ｈｚとなっているのに対して、耐震補強された耐震補強領域Ｒの床部５０の固有振動数は２３．３Ｈｚとなっている。

ここで、図７のグラフは、過去の地震時における建物１０の１階部分の正規加速度と振動数との関係から求められる応答スペクトルを示している。なお、図７（Ａ）はＹ方向（南北方向）の応答スペクトルＷＹを示すグラフであり、図７（Ｂ）はＸ方向（南北方向）の応答スペクトルＷＸを示すグラフである。

このように、建物１０の応答スペクトルＷＹ，ＷＸはいずれも、３Ｈｚ〜１０Ｈｚにピークがある。よって、耐震補強領域Ｒ（図２参照）の固有振動数である２３．３Ｈｚ（図５参照）は、建物１０の固有周波数（３Ｈｚ〜１０Ｈｚ）よりも大幅に高くなっている。しかし、耐震補強されていない耐震補強領域外Ｋ（図２参照）の固有振動数である３．８Ｈｚ（図６参照）は建物１０の固有周波数（３Ｈｚ〜１０Ｈｚ）と一致している。

図８（Ａ）と図９（Ａ）は建物１０の応答加速度（推定）を示すグラフであり、図８（Ｂ）と図９（Ｂ）は建物１０の応答変位（推定）を示すグラフである。なお、いずれのグラフ共、縦軸は建物１０の地上からの高さとなっている。そして、高さ約５．８ｍが二階部分のフロア床３０（図１、図３参照）の応答加速度と応答変位を示している。また、図中の一点破線で囲まれた箇所は、フロア床３０よりも１．５ｍ上にあるフリーフアクセスパネル６０の応答加速度と応答変位を示している。

そして、図８には、本発明が適用された、すなわち、鉄骨支柱１００（図１、図３参照）によって耐震補強されている耐震補強領域Ｒ（図２参照）のフリーアクセスパネル６０の応答加速度と応答変位が示されている。一方、図９には、本発明が適用されていない、すなわち、鉄骨支柱１００（図１、図３参照）によって耐震補強されていない耐震補強領域外Ｋ（図２参照）のフリーアクセスパネル６０の応答加速度と応答変位が示されている。

図８と図９とを比較すると判るように、鉄骨支柱１００（図１、図３参照）によって耐震補強されていない耐震補強領域外Ｋのフリーアクセスパネル６０は、固有振動数が建物１０の固有振動数と近いため共振し揺れが増幅されている。具体的には、耐震補強領域外Ｋ（図２参照）のフリーアクセスパネル６０の揺れは、最大加速度でＸ方向４７０ｇａｌ、Ｙ方向４９７ｇａｌ、最大変位でＸ方向０．８２ｃｍ、Ｙ方向０．８３ｃｍに増幅されている。

これに対して、鉄骨支柱１００（図１、図３参照）によって耐震補強されている耐震補強領域Ｒのフリーアクセスパネル６０は、固有振動数が建物１０の固有振動数よりも大幅に高いため共振によるフリーアクセスパネル６０の揺れの増幅が防止又は抑制される。この結果、耐震補強領域Ｒ（図２、図３参照）のフリーアクセスパネル６０は、最大加速度でＸ方向２３２ｇａｌ、Ｙ方向２８０ｇａｌ、最大変位でＸ方向０．２３ｃｍ、Ｙ方向０．１７ｃｍに抑えられている。つまり、本発明を適用した耐震補強を行なうことで、応答加速度が４０％以上軽減され且つ応答変位が約１／３に低減される。すなわち、耐震補強領域Ｒの二重床２０（図３参照）の耐震性能が効果的に向上する。

このように、二重床２０に鉄骨支柱１００を設けて床部５０の剛性を高くすることで、より具体的には、床面を構成するフリーアクセスパネル６０を固定する根太７０、７２の剛性を高くすることで固有振動数を高くし、床面を構成するフリーアクセスパネル６０の揺れの増幅を防止又は抑制し、耐震性能を向上させている。

なお、図７に示されるように、建物１０の応答スペクトル（応答値）は、１０Ｈｚを超えると小さくなる傾向にあるためフリーアクセスパネル６０（床部５０）の固有振動数を、本実施形態のように、１０Ｈｚよりも高くすることで、フリーアクセスパネル６０（床部５０）と建物１０との共振による揺れの増幅を効果的に防止又は抑制し、その結果、耐震性能の向上を効果的に図ることができる。

なお、本実施形態では、フリーアクセスパネル６０（床部５０）の固有振動数を２３．３Ｈｚとしたが、これに限定されない。床部５０の固有振動数は、建物の固有周波数に応じて、建物との共振を効果的に防止又は抑制する固有振動数とすればよい。

さて、今まで説明してきたように、建物１０とフリーアクセスパネル６０（床部５０）との共振を防止又は抑制させるためには、建物１０の固有周波数とフリーアクセスパネル６０（床部５０）の固有振動との周波数領域をずらすことができればよい。

このためには、二重床２０を取り止め、剛性の高い鉄骨架台床やコンクリート床とする方法も考えられる。しかしながら、これらの対策を実行するためには、耐震補強領域Ｒにある縦型拡散炉装置（図示略）を一時移動させて、しかも長期間生産稼動を中止する必要がある。また、フリーアクセスパネル６０とフロア床３０との空間（床下）は、ユーティリティスペースとなっていることが多く、配管、ダクト、電源ケーブルなどが縦横無尽に走っているため、大きな鉄骨架台床やコンクリート床を設置することは大変困難な作業となる。仮に施工可能な状況にしてもコンクリート打設などによるクリーンルーム環境汚染の影響、高額な工事費用など、課題が多い。

これに対して、本実施形態は、既存の二重床２０のフリーアクセスパネル６０の耐震補強領域Ｒ（図２参照）に縦型拡散炉装置（図示略）を配置した後に、その装置下部（耐震補強領域Ｒ）のみに鉄骨支柱１００を設けて選択的に耐震補強をし、耐震性能を向上させている。よって、縦型拡散炉装置の稼動を休止することなく、或いは休止させるとしても短期間ですむ。また、装置下部の床下空間に配線、ガスパイプなどを通す空間を十分に確保できる。

なお、鉄骨支柱１００と、フロア床３０及び根太７０、７２と、の接合（固定）は、エポキシ樹脂等からなる接着剤で接合（固定）とすることで、接合時の振動が防止又抑制される。よって、縦型拡散炉の生産稼動中に耐震補強を行なう場合は、鉄骨支柱１００とフロア床３０及び根太７０、７２とを接着剤によって接合することが望ましい。

また、本実施形態のように鉄骨支柱１００をボルト固定することで鉄骨支柱１００の着脱が容易である。よって、レイアウト変更等にともない縦型拡散炉装置を他の領域に移動する場合でも、鉄骨支柱１００を外し移動させることで、容易に対応が可能である。なお、ボルト固定以外の方法で着脱が容易に鉄骨支柱１００を固定してもよい。

また、床面を構成するフリーアクセスパネル６０は根太７０、７２の上に固定部材６２によって固定されているだけなので、容易に着脱が可能である。よって、例えば、フリーアクセスパネル６０を外して、床下（フリーアクセスパネル６０とフロア床３０との間の空間）に配線を行なったり、フリーアクセスパネル６０を容易に交換したりすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、既存の二重床２０に後から耐震補強を行なったがこれに限定されない。新築時や二重床の施工時に耐震補強を行なってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、二重床２０の一部の耐震補強領域に耐震補強を行なったがこれに限定されない。二重床２０の複数の耐震補強領域に耐震補強を行なってもよい。或いは、二重床２０の全領域に耐震補強を行なってもよい。

また、上記実施形態では、支持脚８０に支持された根太７０、７２の上に床面を構成するフリーアクセスパネル６０を固定した構造であったが、これに限定されない。根太７０、７２を設けることなく、フリーアクセスパネルの外枠部や角部等の剛性が高い部位を直接支持脚が支える構造であってもよい。或いは、フリーアクセスパネルと支持脚とが一体となった構成であってもよい。なお、このような場合、支柱はフリーアクセスパネルの剛性が高い部位に接合される。

本発明の二重床の耐震補強構造が適用されて耐震補強された耐震補強領域の二重床を示す部分断面斜視図である。本発明の耐震構造が適用された二重床の平面図である。（Ａ）は二重床を耐震補強する鉄骨支柱を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＦ方向から見た側面図である。（Ａ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ線矢視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の図３（Ａ）Ｂ−Ｂ線矢視図である耐震補強領域の床部の伝達関数からみる固有振動数を示すグラフである。耐震補強領域外の床部の伝達関数からみる固有振動数を示すグラフである。固有振動数と示している。（Ａ）は過去の地震時における建物の１階部分のＹ方向（南北方向）の正規加速度と振動数との関係からＹ方向の応答スペクトルＷＹを求めたグラフであり、（Ｂ）はＸ方向（南北方向）の正規加速度と振動数との関係からＸ方向の応答スペクトルＷＸを求めたグラフである。耐震補強領域のフリーアクセスパネルを含む、（Ａ）は建物の応答加速度を示すグラフであり、（Ｂ）は建物の応答変位を示すグラフである。耐震補強領域外のフリーアクセスパネルを含む、（Ａ）は建物の応答加速度を示すグラフであり、（Ｂ）は建物の応答変位を示すグラフである。

符号の説明

１０建物
２０二重床
３０フロア床（床版）
４０空間
５０床部
６０フリーアクセスパネル（床板）
７０根太（梁）
７２根太（梁）
８０支持脚（脚体）
１００鉄骨支柱（支柱）
Ｒ耐震補強領域

Claims

建物の床版の上に配置された脚体と、
前記脚体に支持され、前記床版との間に空間を形成する床部と、
前記床版に設けられ、耐震補強領域の前記床部に固定された支柱と、
を備える二重床の耐震補強構造。
前記支柱が、前記床版と前記床部とに接着剤によって接合されている請求項１に記載の二重床の耐震補強構造。
前記床部が、前記脚体に支持された梁と、前記梁の上に固定され床面を構成する床板と、を有し、
前記支柱が、前記梁に固定されている請求項１又は請求項２に記載の二重床の耐震補強構造。
前記空間は、空気が循環するクリーンルームの床下空間である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の二重床の耐震補強構造。
建物の床版の上に配置された脚体に支持された床部が前記床版との間に空間を形成した二重床の耐震補強方法であって、
前記床版に支柱を設け、前記支柱を耐震補強領域の前記床部に固定する二重床の耐震補強方法。
前記支柱を、前記床版と前記床部とに接着剤によって接合する請求項５に記載の二重床の耐震補強方法。
前記床部が、前記脚体に支持された梁と、前記梁の上に固定され床面を構成する床板と、を有し、
前記支柱を、前記梁に固定する請求項５又は請求項６に記載の二重床の耐震補強方法。
前記空間は、空気が循環するクリーンルームの床下空間であることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の二重床の耐震補強方法。