JP6764642B2 - 免震構造及び免震構造物の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、免震構造及び免震構造物の施工方法に関する。

柱と、柱の柱頭部に設置される免震装置とを備える免震構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−３８４２０号公報

ところで、柱の柱頭部に免震装置が設置された場合、地震時に柱が曲げ変形すると、免震装置が傾き、免震装置の性能が低下する可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、免震装置の性能低下を抑制することを目的とする。

第１態様に係る免震構造は、下部構造体と、前記下部構造体上に立てられる複数の柱と、複数の前記柱に支持される上部構造体と、前記柱に設けられ、前記下部構造体に対して前記上部構造体を水平方向に相対変位可能にする複数の免震装置と、隣り合う前記柱に接合され、平面視にて矩形状又はＬ字状をなす複数の梁と、を備える。

第１態様に係る免震構造によれば、下部構造体上に立てられた複数の柱には、上部構造体が支持される。また、複数の柱には、下部構造体に対して上部構造体を水平方向に変位可能にする免震装置がそれぞれ設けられる。

ここで、隣り合う柱には、平面視にて矩形状又はＬ字状を成す複数の梁が接合される。これにより、隣り合う柱及び梁によってラーメン架構が構成されるため、柱の剛性（曲げ剛性）が高められる。したがって、柱に設けられた免震装置の傾き等が低減されるため、免震装置の性能低下が抑制される。

また、複数の梁は、平面視にて矩形状又はＬ字状を成している。この場合、矩形状又はＬ字状の角部に位置する所定の柱には、水平二方向に延びる２本の梁が接合される。この角部に位置する柱については、水平二方向の剛性が高められる。したがって、免震装置の性能低下がさらに抑制される。

第２態様に係る免震構造物の施工方法は、一対の柱を地盤内に設ける柱施工工程と、前記地盤を掘削して一対の前記柱の柱頭部をそれぞれ露出させる掘削工程と、一対の前記柱の柱頭部に梁を架設する梁架設工程と、一対の前記柱の柱頭部上に免震装置をそれぞれ設置する免震装置設置工程と、を備える。

第２態様に係る免震構造物の施工方法によれば、先ず、柱施工工程において、一対の柱を地盤内に設ける。次に、掘削工程において、地盤を掘削して一対の柱の柱頭部をそれぞれ露出させる。次に、梁架設工程において、一対の柱の柱頭部に梁を架設する。そして、免震装置設置工程において、一対の柱の柱頭部上に免震装置を設置する。

このように本発明では、一対の柱の柱頭部に梁を架設した後に、一対の柱の柱頭部上に免震装置を設置するため、免震装置の設置に伴う一対の柱の傾き等が低減される。したがって、免震装置の設置作業が容易になる。

また、一対の柱の柱頭部に梁を架設することより、一対の柱の剛性（曲げ剛性）が高められる。これにより、地震時における一対の柱の変形（曲げ変形）が低減される。したがって、一対の柱の柱頭部に設けられた免震装置の傾きが低減されるため、各免震装置の性能低下が抑制される。

以上説明したように、本発明によれば、免震装置の性能低下を抑制することができる。

一実施形態に係る免震構造が適用された免震構造物の免震階を示す平面図である。 図１の２−２線断面図である。 図２の一部拡大断面図である。 図１の一部拡大図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、一実施形態に係る免震構造物の施工方法を説明する縦断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、一実施形態に係る免震構造物の施工方法を説明する縦断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、一実施形態に係る免震構造の変形例が適用された内柱を示す図３に相当する模式図である。 一実施形態に係る免震構造の変形例が適用された内柱を示す図２に相当する平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る免震構造及び免震構造物の施工方法について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向は、互いに直交する水平二方向を示している。

（免震構造）
図１には、本実施形態に係る免震構造１０が適用された免震構造物１２の免震階１２Ａが示されている。免震構造物１２は、下部構造体としての基礎２０と、基礎２０上に立てられた複数の外周柱１６及び内柱３０と、複数の外周柱１６及び内柱３０に設けられた複数の免震装置１９，４０と、複数の免震装置１９，４０に支持された上部構造体５０（図２参照）とを備えている。

外周柱１６は、例えば、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）とされており、免震構造物１２の外周に沿って配列されている。また、隣り合う外周柱１６の間には、ＲＣ造の外壁１８が設けられている。この外壁１８と外周柱１６とは、一体化されている。これにより、外周柱１６の剛性（曲げ剛性）が高められている。また、外周柱１６の柱頭部には、免震装置１９がそれぞれ設置されている。

免震構造物１２（外周柱１６）の内側には、柱としての複数の内柱３０が水平二方向（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）に配置されている。複数の内柱３０は、後述するように、ＣＦＴ（Concrete Filled Steel Tube）とされている。各内柱３０は、外周柱１６よりも断面積が小さくされており、外周柱１６よりも剛性（曲げ剛性）が低くなっている。このように剛性が低い内柱３０に、本実施形態に係る免震構造１０が適用されている。

すなわち、水平二方向に配列された４本の内柱３０には、梁７０がそれぞれ架設されている。これらの梁７０は、平面視にて矩形状（ロの字状）を成している。換言すると、４本の梁７０によって、平面視にて矩形状の平面架構９０が形成されている。なお、本実施形態では、２つの平面架構９０が不連続で島状に設けられている。以下、本実施形態に係る免震構造１０について、具体的に説明する。

（下部構造体）
図２示されるように、下部構造体としての基礎２０は、杭基礎とされている。この基礎２０は、地盤Ｇに埋設された複数のコンクリート杭２２と、地盤Ｇ上に設けられ、複数のコンクリート杭２２に支持される鉄筋コンクリート造の基礎スラブ２４とを有している。

コンクリート杭２２は、コンクリート造の場所打ち杭とされている。このコンクリート杭２２の杭頭部２２Ｕによって、基礎スラブ２４が支持されている。基礎スラブ２４は、免震構造物１２の免震階１２Ａの床を形成している。なお、本実施形態では、基礎スラブ２４は、駐車場の床を形成している。

コンクリート杭２２には、構真柱２６の下部２６Ｌが埋設されている。構真柱２６の上部２６Ｕは、コンクリート杭２２の杭頭部２２Ｕから上方へ立ち上げられており、基礎スラブ２４を上下方向に貫通している。さらに、構真柱２６の上部２６Ｕは、基礎スラブ２４の上面から上方へ立ち上げられている。この構真柱２６の上部２６Ｕによって、免震階１２Ａの内柱３０が構成されている。

内柱３０の柱頭部３０Ｕには、後述する梁７０が接合されている。また、内柱３０の柱頭部３０Ｕの上には、免震装置４０が設けられている。つまり、本実施形態では、柱頭免震構造が採用されている。免震装置４０は、例えば、積層ゴム支承とされている。この免震装置４０上には、上部構造体５０が構築されている。なお、上部構造体５０は、免震装置１９，４０（図１参照）を介して外周柱１６及び内柱３０に支持されている。そして、複数の免震装置１９，４０によって、上部構造体５０が下部構造体としての基礎２０に対して水平方向に相対変位可能とされている。

（上部構造体）
上部構造体５０は、各免震装置４０上に立てられる複数の内柱５２と、隣り合う内柱５２の柱脚部５２Ｌ間に架設される梁６４とを有している。この内柱５２の柱脚部５２Ｌは、柱梁仕口部とされており、梁６４の端部が接合されている。梁６４は、例えば、Ｈ形鋼で形成されている。この梁６４の上には、スラブ６６が設けられている。

（免震装置）
図３に示されるように、免震装置４０は、内柱３０の柱頭部３０Ｕ上に設置されている。内柱３０（構真柱２６）は、例えば、ＣＦＴ造とされており、鋼管柱３２と、鋼管柱３２内に充填されるコンクリート３４とを有している。内柱３０の柱頭部３０Ｕは、上方へ向かうに従って幅が広がる台形状に形成されている。この柱頭部３０Ｕには、一対のダイアフラム３６が設けられている。

一対のダイアフラム３６は、例えば、通しダイアフラムとされており、上下方向に対向して配置されている。各ダイアフラム３６には、コンクリート３４の充填用の貫通孔３８がそれぞれ形成されている。また、上側のダイアフラム３６の上面には、高さ調整用の複数の調整用リブ４２を介して下側ベースプレート４４が設けられている。この下側ベースプレート４４に、免震装置４０の下フランジ部４０Ｌが図示しないボルト及びナットによって接合されている。なお、調整用リブ４２の周囲には、耐火被覆用のコンクリート４６が打設されている。

上部構造体５０の内柱５２は、ＣＦＴ造とされており、鋼管柱５４と、鋼管柱５４内に充填されるコンクリート５６とを有している。この内柱５２の柱脚部５２Ｌは、下方へ向かうに従って幅が広がる台形状に形成されている。この柱脚部５２Ｌには、一対のダイアフラム５８が設けられている。

一対のダイアフラム５８は、例えば、通しダイアフラムとされており、上下方向に対向して配置されている。各ダイアフラム５８には、コンクリート５６の充填用の貫通孔５９がそれぞれ形成されている。また、下側のダイアフラム５８の下面には、高さ調整用の複数の調整用リブ６０を介して上側ベースプレート６１が設けられている。この上側ベースプレート６１に、免震装置４０の上フランジ部４０Ｕが図示しないボルト及びナットによって接合されている。なお、調整用リブ６０の周囲には、耐火被覆用のコンクリート６２が打設されている。

（梁）
図２に示されるように、隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕには、梁７０が架設されている。梁７０は、例えば、Ｈ形鋼で形成されている。この梁７０は、上下のフランジ部７０Ａと、上下のフランジ部７０Ａを接続するウェブ部７０Ｂとを有している。また、梁７０の材軸方向両側の端部は、内柱３０の柱頭部３０Ｕの側面に溶接等によってそれぞれ接合（剛接合）されている。これにより、隣り合う一対の内柱３０と梁７０とによって、ラーメン架構７２が構成されている。なお、内柱３０と梁７０との接合方法は、適宜変更可能である。

また、梁７０の上には、オイルダンパ等の制振装置８０が設置されている。つまり、梁７０は、制振装置８０を設置するための架台としても機能する。この制振装置８０は、梁７０と上部構造体５０の梁６４に連結されており、免震装置４０の作動（せん断変形）に伴って作動し、振動エネルギーを吸収する。なお、制振装置８０は、適宜省略可能である。また、梁７０上には、配管や配線、ダクト等の各種の設備を設置することも可能である。

図４に示されるように、水平二方向に配列された４本の内柱３０には、平面視にて矩形状を成す４本の梁７０がそれぞれ架設されている。具体的には、矢印Ｘ方向に隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕには、梁７０が架設されている。これにより、矢印Ｘ方向に２つのラーメン架構７２が形成されている。これと同様に、矢印Ｙ方向に隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕには、梁７０が架設されている。これにより、矢印Ｙ方向に２つのラーメン架構７２が形成されている。この結果、４本の内柱３０の水平二方向（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）の剛性がそれぞれ高められている。

次に、本実施形態に係る免震構造物の施工方法の一例について説明する。

本実施形態では、いわゆる逆打ち工法によって免震構造物１２を施工する。具体的には、先ず、図５（Ａ）に示されるように、柱施工工程において、コンクリート杭２２用の複数の縦孔を地盤Ｇに形成し、これらの縦孔にコンクリートを打設してコンクリート杭２２を形成する。なお、地盤Ｇには、免震構造物１２（図１参照）の外周に沿って、図示しない山留め壁を構築しておく。

次に、硬化前のコンクリート杭２２内に、構真柱２６を構成する鋼管柱３２の下部２６Ｌをそれぞれ挿入する。この際、構真柱２６の柱頭部が、免震装置４０の設置位置（設置高さ）に対応する深度に達するように、構真柱２６の下部２６Ｌをコンクリート杭２２に挿入する。また、コンクリート杭２２に構真柱２６を挿入した後、縦孔は適宜埋め戻す。

次に、図５（Ｂ）に示されるように、掘削工程（一次掘削工程）において、地盤Ｇを掘削し、隣り合う構真柱２６の柱頭部、すなわち隣り合う内柱３０の柱頭部３０Ｕを露出させる。次に、構真柱２６を構成する鋼管柱３２にコンクリート３４（図３参照）を充填して、ＣＦＴ造の構真柱２６を形成する。この構真柱２６の上部２６Ｕによって、免震階１２Ａの内柱３０が形成される。

次に、図５（Ｃ）に示されるように、梁架設工程において、矢印Ｘ方向に隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕに、梁７０を架設する。この際、図４に示されるように、矢印Ｙ方向に隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕにも梁７０を架設する。

次に、図３に示されるように、内柱３０の柱頭部３０Ｕの上面に、複数の調整用リブ４２を介して下側ベースプレート４４を接合する。この際、調整用リブ４２によって、下側ベースプレート４４の高さを調整する。

次に、図６（Ａ）に示されるように、免震装置設置工程において、隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕ上に設けられた下側ベースプレート４４（図３参照）の上に免震装置４０をそれぞれ設置し、免震装置４０の下フランジ部４０Ｌと下側ベースプレート４４とを図示しないボルト等によって接合する。

次に、上部構造体施工工程において、免震装置４０の上に、上部構造体５０の内柱５２及び梁６４を設置する。また、図３に示されるように、内柱５２の柱脚部５２Ｌの下面に調整用リブ６０を介して上側ベースプレート６１を接合し、当該上側ベースプレート６１と免震装置４０の上フランジ部４０Ａとを図示しないボルト等によって接合する。この際、調整用リブ６０によって、上側ベースプレート６１の位置を適宜調整する。

次に、図６（Ｂ）に示されるように、上部構造体施工工程の後に、若しくは上部構造体施工工程と並行して、掘削工程（二次掘削工程）を行う。この掘削工程では、コンクリート杭２２の杭頭部２２Ｕに達するまで地盤Ｇを掘削するとともに、掘削底にコンクリートを打設して基礎スラブ２４を構築する。これにより、免震階１２Ａを形成する。

このように本実施形態では、隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕに梁７０を架設した後に、当該内柱３０の柱頭部３０Ｕ上に免震装置４０をそれぞれ設置する。そのため、免震装置４０の設置に伴う一対の内柱３０の傾き等が低減される。したがって、免震装置４０の設置作業が容易になる。

また、隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕのみを地盤Ｇから露出させ、当該柱頭部３０Ｕに梁７０を架設するとともに、当該柱頭部３０Ｕ上に免震装置４０を設置する。これにより、地盤Ｇの地表面を足場として梁７０及び免震装置４０を施工することができる。したがって、梁７０及び免震装置４０の施工性が向上する。

また、掘削工程（二次掘削固定）では、一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕに梁７０を架設した状態で、地盤Ｇを掘削する。これにより、掘削に伴う一対の内柱３０（構真柱２６）の傾き等が抑制される。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態によれば、図２に示されるように、基礎スラブ２４から立ち上げられた内柱３０の柱頭部３０Ｕは、免震装置４０を介して上部構造体５０の内柱５２に接合されている。つまり、本実施形態では、柱頭免震構造が採用されている。これにより、免震階１２Ａの階高を高くすることができるため、免震階１２Ａの有効利用を図ることができる。

一方、免震装置４０を介して内柱３０の柱頭部３０Ｕを上部構造体５０の内柱５２に接合すると、柱頭部３０Ｕの固定度が低くなり、内柱３０が片持ちのような状態で基礎スラブ２４に支持されることになる。そのため、地震時に、内柱３０の曲げ変形量が大きくなり易い。そして、内柱３０の曲げ変形量が大きくなると、免震装置４０が傾き、免震装置４０の性能が低下する可能性がある。

これに対して本実施形態では、隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕに梁７０が架設されている。これにより、隣り合う一対の内柱３０と梁７０とによってラーメン架構７２が構成されるため、一対の内柱３０の剛性（曲げ剛性）が高められる。したがって、一対の内柱３０に設けられた免震装置４０の傾き等が低減されるため、免震装置４０の性能低下が抑制される。

また、図４に示されるように、水平二方向（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）に配列された４本の内柱３０に、平面視にて矩形状を成す４本の梁７０が架設されている。具体的には、矢印Ｘ方向に隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕには、梁７０が架設されている。これにより、矢印Ｘ方向に２つのラーメン架構７２が形成されている。これと同様に、矢印Ｙ方向に隣り合う一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕには、梁７０が架設されている。これにより、矢印Ｙ方向に２つのラーメン架構７２が形成されている。

したがって、本実施形態では、４本の内柱３０について、水平二方向（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）の剛性がそれぞれ高められる。よって、４本の内柱３０の柱頭部３０Ｕに設置された免震装置４０の性能低下がさらに抑制される。

ところで、免震階１２Ａにおいて、梁７０が設置された部分では、天井高が部分的に低くなる。一方、本実施形態では、図１に示されるように、平面視にて矩形状を成す２つの平面架構９０が、連続せずに島状に配置されている。これにより、例えば、各平面架構９０の下を普通自動車等の駐車スペースとして使用する一方で、２つの平面架構９０の間に大型バス等の通路を形成することができる。したがって、免震階１２Ａの有効利用を図ることができる。さらに、２つの平面架構９０は、例えば、免震構造物１２のコア部として使用することができる。

また、図２に示されるように、一対の内柱３０の柱頭部３０Ｕに架設された梁７０上には、制振装置８０等を設置することができる。したがって、梁７０とは別に、制振装置８０用の架台を設置する必要がないため、コストを削減することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、内柱３０の柱頭部３０Ｕに免震装置４０を設置したが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、図７（Ａ）に示されるように、免震装置４０は、内柱３０の柱脚部３０Ｌと基礎スラブ２４との間に設置しても良い。この場合、隣り合う一対の内柱３０の柱脚部３０Ｌの間に梁７０を架設することにより、内柱３０の曲げ剛性を効率的に高めることができる。

また、例えば、図７（Ｂ）に示されるように、内柱３０を下側内柱９１と上側内柱９２とに分割し、これらの下側内柱９１と上側内柱９２との間に免震装置４０を設置しても良い。この場合、隣り合う一対の下側内柱９１の柱頭部９１Ｕに梁７０Ｕを架設することにより、下側内柱９１の剛性を効率的に高めることができる。また、隣り合う一対の上側内柱９２の柱脚部３０Ｌに梁７０Ｌを架設することにより、上側内柱９２の剛性を効率的に高めることができる。なお、梁７０Ｕ及び梁７０Ｌの何れか一方は、省略されても良い。

また、上記実施形態では、水平二方向に配列された複数の内柱３０に、平面視にて矩形状の成す複数の梁７０を架設したが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、図８に示されるように、水平二方向に配列された複数の内柱３０には、平面視にてＬ字状を成す不複数（２本）の梁７０を架設しても良い。この場合、梁７０が接合された内柱３０の剛性が高められる。したがって、当該内柱３０に設けられた免震装置４０の性能低下が抑制される。

また、Ｌ字状の角部Ｃに位置する内柱３０については、水平二方向に延びる梁７０が接合される。そのため、角部Ｃの内柱３０については、水平二方向（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）の剛性が高められる。したがって、角部Ｃの内柱３０に設置された免震装置４０の性能低下がさらに抑制される。

また、例えば、平面視にて矩形状又はＬ字状を成す複数の梁７０間に、水平ブレースや床（スラブ）等の補剛部材を設け、梁７０が接合された内柱３０の剛性をさらに高めることも可能である。

また、上記実施形態では、免震階１２Ａにおいて、一対の内柱３０間に梁７０を架設したが、例えば、内柱３０と外周柱１６とに梁７０を架設しても良いし、一対の外周柱１６間に梁７０を架設しても良い。

また、上記実施形態では、内柱３０がＣＦＴ造とされるが、内柱３０は、鉄骨造やＲＣ造、ＳＲＣ造等であっても良い。これと同様に、上記実施形態では、梁７０が鉄骨造とされるが、梁７０は、ＲＣ造、ＳＲＣ造等であっても良い。

また、上記実施形態では、免震装置４０が積層ゴム支承とされるが、免震装置は、例えば、滑り支承や転がり支承等であっても良い。

また、上記実施形態では、免震構造物１２が地下基礎免震とされるが、上記実施形態はこれに限らない。上記実施形態に係る免震構造１０は、免震構造物１２の中間階（中間階免震）に適用することも可能である。

また、上記実施形態では、いわゆる逆打ち工法によって免震構造物１２を施工したが、免震構造物１２は、他の施工方法によって形成しても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 免震構造
１２ 免震構造物
２０ 基礎（下部構造体）
３０ 内柱（柱）
３０Ｕ 柱頭部
４０ 免震装置
５０ 上部構造体
７０ 梁
７０Ｕ 梁
７０Ｌ 梁

Claims (2)

1. 下部構造体と、
   前記下部構造体上に立てられるとともに外周柱の内側に配置される複数の内柱と、
   複数の前記内柱に支持される上部構造体と、
   前記内柱に設けられ、前記下部構造体に対して前記上部構造体を水平方向に相対変位可能にする複数の免震装置と、
   隣り合う前記内柱にそれぞれ架設された複数の梁によって平面視にて矩形状又はＬ字状に形成されるとともに連続しない平面架構と、
   を備える免震構造。
2. 外周柱の内側に配置される複数の内柱を地盤内に設ける柱施工工程と、
   前記地盤を掘削して複数の前記内柱の柱頭部をそれぞれ露出させる掘削工程と、
   複数の前記内柱の柱頭部に梁をそれぞれ架設し、平面視にて矩形状又はＬ字状をなすとともに連続しない平面架構を形成する梁架設工程と、
   複数の前記内柱の柱頭部上に免震装置をそれぞれ設置する免震装置設置工程と、
   を備える免震構造物の施工方法。

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