JP2019100040A - 免震建物、免震構造の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大規模な特殊サイズの免震装置を使用することなく、市場製品の汎用サイズの免震装置を組み合わせることで免震構造の設計自由度を向上させるとともに、低コストを実現する。【解決手段】コンクリート充填鋼管柱２１の下方に複数の免震装置５０が配置された免震建物１であって、コンクリート充填鋼管柱２１を構成する鋼管２２は、筒状体が大口径に拡幅された柱脚拡幅部７５を有し、柱脚拡幅部７５に接合された柱脚ベースプレート６１が複数の免震装置５０の上端面とボルト接合されているとともに、複数の免震装置５０の下端面は、免震基礎部１０に固定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、免震装置が設置された免震建物と、その免震構造の構築方法に関する。

各種の建物において、地震等によって地盤から建物に入力される振動を減衰させる免震構造が用いられることがある。
例えば、特許文献１には、構造物を複数個の積層ゴム支承体によって支持することで、構造物への地震入力を遮断しようとする構造物の支持構造が開示されている。
また、特許文献２には、鉄筋コンクリート造の免震基礎部と、上部構造体を構成するプレキャストコンクリート造の柱の柱脚部との間に、免震装置を設けた免震構造が開示されている。
特許文献３には、プレキャストコンクリート造の上部基礎と下部立上り基礎との間に、免震装置を備える免震構造が開示されている。
特許文献１〜３に開示されたような免震構造を高層の建物に適用する場合、柱の下方に配置される免震装置には、大きな耐荷重性能が要求される。このため、高層の建物においては、免震装置が大規模な特殊サイズとなり、市販製品の免震装置を用いることができない。その結果、設計自由度が制限され、施工コストの上昇を招くという問題点があった。

特開平６−６６０４５号公報 特開２０１１−１２４６４号公報 特開２０１１−４７２０１号公報

本発明は、大規模な特殊サイズの免震装置を使用することなく、市場製品の汎用サイズの免震装置を組み合わせることで免震構造の設計自由度を向上させるとともに、低コストを実現した免震建物、及び免震構造の構築方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、コンクリート充填鋼管柱と免震基礎部との間に設ける免震構造として、当該コンクリート充填鋼管柱を１つの大規模な特殊サイズの免震装置で支えるのではなく、複数の市場製品の免震装置を組み合わせて配置することで、低コストを確保しつつ、免震装置を形成する積層ゴム部の水平総断面積を増大できる点に着眼し、本発明に至った。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明の免震建物は、柱脚が拡幅された柱の下方に、複数の免震装置が配置されることを特徴とする。
このような構成によれば、柱本体の柱脚部分が拡幅されていることで、柱が負担している圧縮軸力を拡幅部分を介して、スムーズに下方側の複数の免震装置に伝達できる。また、複数の免震装置で負担する水平力に対しては、免震装置上のせん断抵抗断面積が柱本体サイズより拡幅された柱の拡幅部分が反力として作用し、免震構造が構成される。
加えて、１本の柱を複数の免震装置で支持させることで、免震装置上の柱が大口径柱や大規模な矩形状の柱であっても、１つの大規模な特殊サイズの免震装置で支える必要が無く、市販品サイズのものを複数用いることが可能である。したがって、免震装置に要するコストを抑えることができる。また、一つの柱を複数の免震装置を介して支持することで、各免震装置に作用する圧縮面圧力を低く抑えることができ、小変形領域から大変形領域に至るまでほぼ一定の水平剛性を有する免震構造が実現できる。また、複数の免震装置で柱を支持することで、免震装置を小口径化することができる。よって、免震装置の口径サイズに依存する個々の免震装置の免震クリアランス量を小さくすることができるために、複数の市販品サイズの免震装置を配置させた免震構造の小型化が可能であり、免震建物の設計自由度を高めることができる。

また、本発明の免震建物は、コンクリート充填鋼管柱の下方に複数の免震装置が配置された免震建物であって、前記コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管は、筒状体が下方に向けて大口径に拡幅された柱脚拡幅部を有し、当該柱脚拡幅部に接合された柱脚ベースプレートが複数の免震装置の上端面とボルト接合されているとともに、前記複数の免震装置の下端面は、免震基礎部に固定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、柱をコンクリート充填鋼管柱で形成するとともに、柱脚部分に鋼管を拡幅させた柱脚拡幅部を設けることで、コンクリート充填鋼管柱が負担している鉛直荷重を一様に当該コンクリート充填鋼管柱の下方に設置する複数の免震装置に伝達させることができる。
加えて、１本のコンクリート充填鋼管柱を複数の免震装置で支持させることで、１つの大規模な特殊サイズの免震装置で支える必要が無く、市販品サイズのものを複数用いることが可能である。
また、複数の免震装置でコンクリート充填鋼管柱を支持することで、免震装置を小口径化することができる。よって、免震装置の口径サイズに依存する個々の免震装置の免震クリアランス量を小さくすることができるために、複数の市販品サイズの免震装置を配置させた免震構造の小型化が可能であり、免震建物の設計自由度を高めることができる。
また、コンクリート充填鋼管柱は、鋼管本体が下方側に向って拡幅していき、柱脚部分に柱脚拡幅部を設けることで、柱脚拡幅部では柱の水平断面積が柱本体より拡大されているために、コンクリート充填鋼管柱を複数の免震装置で効率良く支持することができる。

本発明の一態様の免震建物においては、前記柱脚拡幅部の内部には、開口部を有する複数の縦補強プレート、または開口部を有する複数の横補強プレートが設けられていることを特徴とする。
このような構成によれば、コンクリート充填鋼管柱の柱脚拡幅部の内部側に縦補強プレート、または横補強プレートが設けられていることで、充填コンクリートの側圧による鋼管柱の孕みだしを防止することができる。また、縦補強プレート、横補強プレートは開口部を有しているので、開口部を通して、柱脚拡幅部内にコンクリートを万遍なく一様に充填させることができる。

また、本発明の免震構造の構築方法は、コンクリート充填鋼管柱と鉄筋コンクリート造の免震基礎部との間に免震装置が配置される免震構造の構築方法であって、前記免震基礎部の上部に、複数の前記免震装置を設置する工程と、前記免震装置の上部に、複数の当該免震装置と接合する柱脚拡幅部を有する鋼管柱を設置する工程と、前記柱脚拡幅部の上方からコンクリートを打設して前記コンクリート充填鋼管柱を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
このような構成によれば、コンクリート充填鋼管柱の下端面が柱脚拡幅部で拡大されていることで、コンクリート充填鋼管柱と鉄筋コンクリート造の免震基礎部との間に複数の免震装置が設置可能であり、免震装置に、大規模な特殊サイズのものを使用する必要が無く、市販品サイズのものを複数用いればよい。したがって、免震装置に要するコストを抑えることができる。

本発明によれば、大規模な特殊サイズの免震装置を使用することなく、市場製品の免震装置を組み合わせることで、低コストで、かつ個々の免震装置が小型化されるために、免震構造の設計自由度を高めることができる。よって、設計自由度が高められた免震構造を備えた免震建物が実現可能である。

本実施形態における免震構造を備えた免震建物の概略構成を示す断面図である。 図１の免震建物における免震構造のＡ−Ａ平断面図である。 図１の免震建物における免震構造の部分拡大断面図である。 免震構造上部の接合部材の構成を示す斜視図である。 図４に示す接合部材の構成を示す展開斜視図である。 図４に示す接合部材を上から見た平面図である。 図４に示す接合部材の平断面図である。 図４に示す接合部材の構成を示す斜視図である。 免震構造の構築方法を示すフローチャートである。 免震基礎部の構築手順の説明図（その１：カゴ鉄筋と免震下部ベースプレートの仮組み状況）である。 免震基礎部の構築手順の説明図（その２：地組み鉄筋の設置状況）である。 免震基礎部の構築手順の説明図（その３：コンクリート層の構築状況）である。 免震基礎部の構築手順の説明図（その４：グラウト層の構築状況）である。 接合部材を構成する柱脚ベースプレートの平滑度調整状況の説明図である。 接合部材の変形例の構成を示す部分詳細断面図である。 免震下部ベースプレートを固定する定着部材の変形例の構成を示す部分詳細断面図である。

本発明は、コンクリート充填鋼管柱と免震基礎部との間に設ける免震構造として、柱脚拡幅部を有するコンクリート充填鋼管柱の下端に、複数の免震装置を備えた免震建物（図１〜図８、図１５、図１６）と、その免震構造の構築方法である（図９〜図１４）。
本発明は、コンクリート充填鋼管柱を複数の免震装置で支持させるために、鋼管柱を形成する筒状体を柱脚拡幅部において大口径に拡幅し、その柱脚拡幅部の下端面に柱脚ベースプレートを設けて、当該柱脚ベースプレートと複数の免震装置の上部フランジとの間をボルト接合させる点を特徴とする。また、鋼管柱の柱脚拡幅部の内部には、開口部を有する縦補強プレートや横補強プレートを複数設置することで、コンクリート打設時の側圧で発生する場合がある鋼管柱の孕みだしを防止しつつ、柱脚拡幅部内に充填するコンクリートの流動性を確保することを特徴とする。
以下、添付図面を参照して、本発明による免震建物、免震構造の構築方法を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。

［免震構造の第１実施形態］
本実施形態における免震構造を備えた免震建物の概略構成を示す断面図を図１に示す。図１の免震建物における免震構造のＡ−Ａ平断面図を図２に示す。図１の免震建物における免震構造の部分拡大断面図を図３に示す。
図１に示されるように、免震構造を備えた免震建物１は、免震基礎部１０と、上部構造体２０と、免震基礎部１０と上部構造体２０との間に設けられた免震装置５０と、を備えている。後に説明するように、柱脚拡幅部７５は、図３に示すように、コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管２２の柱脚部分において、筒状体が下方側に向って大口径に拡幅されている部分であり、その柱脚拡幅部７５の下面に複数の免震装置５０が配置されている。また、柱脚拡幅部７５は、図４を用いて後に説明するように、複数の補剛材（例えば、縦補剛材６８、横補剛材６９、補強カバープレート７１）により補剛されて接合部材６０が構築され、鋼製梁２５に接合されている。

免震基礎部１０は、地盤中に構築された基礎１０Ｇ上に支持されている。図１、図２に示されるように、免震基礎部１０は、鉄筋コンクリート（ＲＣ）造で、複数本の下部柱１１と、互いに隣接する下部柱１１どうしの間に架設された下部梁１２と、を備えている。
複数本の下部柱１１のうち、上部構造体２０との間に複数の免震装置５０が設置される下部柱１１Ｃの上端部には、免震装置５０を支持する支持体８０が一体に形成されている。

免震装置５０は、図３に示されるように、免震基礎部１０の下部柱１１Ｃ上に設けられた支持体８０と、後に説明する、上部構造体２０のコンクリート充填鋼管柱（柱）２１の下端部に設けられた接合部材６０との間に、複数が設けられている。免震装置を２個設置する場合は、図３に示すように１方向に並べて２連形式で設置する。また、免震装置を３個設置する場合は、２連形式で並べたその中間部分の奥行き方向に免震装置を１個配置して、３角形状に免震装置を設ける。或いは、免震装置を４個設置する場合は、図３に示すように２連形式で配置された免震装置を奥行き方向に２列並べて、免震装置を４個配置する。
接合部材６０は、図３に示すように、免震装置５０上に設けられ、上部構造体２０を構成するコンクリート充填鋼管柱２１の柱脚拡幅部７５を含んで形成されて鋼製梁２５に接合され、免震装置５０と接合される。
免震装置５０は、積層ゴム部５３と、当該積層ゴム部５３の下端面に配置される板状の下部取付フランジ５１と、当該積層ゴム部５３の上端面に配置される板状の上部取付フランジ５２と、で構成される。積層ゴム部５３は、金属板と板状のゴム部とを上下方向に交互に積層して形成され、その中央部には空洞５３ｈが形成されている。
また、免震装置５０は、図３に示されるように、当該免震装置５０の上端面に設けられた上部取付フランジ５２と、後に説明するコンクリート充填鋼管柱２１を構成する鋼管の柱脚拡幅部７５を有する接合部材６０の柱脚ベースプレート６１とは面接触（メタルタッチ）させた状態で、積層ゴム部５３の外側位置において、無溶接方式により定着ボルト８７をナットで締付け接合させる。柱脚ベースプレート６１の上面には、アンカースタッド９６が溶接されており、当該アンカースタッドは柱脚拡幅部内７５のコンクリートに埋設されている。また、鋼管は、本実施形態においては矩形状であるが、円筒状、或いは矩形状の溶接箱型断面柱であってもよい。
また、各免震装置５０の下端面に設けられた下部取付フランジ５１と、免震基礎部１０の支持体８０を構成する、後に説明する免震下部ベースプレート８３とは、後に説明する定着ボルト８２で接合される。

本発明の免震建物１は、図１に示すように、コンクリート充填鋼管柱２１と免震基礎部１０との間に、免震装置を１台のみ設置して双方を接合させるのではなく、複数の免震装置５０を配置し、免震装置５０の積層ゴム部５３の水平総断面積を増加させることで、其々の免震装置５０に加わる圧縮面圧力を低減することにより、積層ゴム部５３に小変形領域から大変形領域に至るまでほぼ一定の水平剛性を保持させた状態で、複数の免震装置５０でせん断抵抗させる免震構造である。ここでいう、免震装置５０を構成する積層ゴム部５３の水平剛性について、面圧依存性が大きく、面圧の上昇とともに放物線的に低下することが、天燃ゴム系積層ゴムの圧縮せん断破壊試験の試験結果でも確認された知見である（日本建築学会関東支部編：耐震構造の設計、学びやすい構造設計、ＰＰ．２４２〜２４７、２００３年７月１日）。
よって、本発明の免震構造では、１本のコンクリート充填鋼管柱２１を複数の免震装置５０で支持される力学的理由の１つは、免震装置５０を複数配置し、積層ゴム部５３の水平総断面積を増加させることで、其々の免震装置５０に作用する圧縮面圧を低くして、水平剛性の低下を防止する点が特徴である。
また、後に説明するように、コンクリート充填鋼管柱２１は、当該コンクリート充填鋼管柱２１を構成する鋼管２２の柱脚拡幅部７５によって柱断面積を増大させ、当該柱脚拡幅部７５の下端に柱脚ベースプレート６１を設置し、その柱脚ベースプレート６１と複数の免震装置５０とをメタルタッチし、直接、ボルト接合させることで、コンクリート充填鋼管柱２１が負担している圧縮軸力を、複数の免震装置５０に分散して伝達させている。

支持体８０は、図３に示すように、カゴ鉄筋８１と、定着ボルト（定着部材）８２と、免震下部ベースプレート８３と、コンクリート層８４と、グラウト層８５と、を備えている。
カゴ鉄筋８１は、水平方向に延びる横筋８１ａと、横筋８１ａに沿って間隔を空けて設けられた複数の縦筋８１ｂと、を備える。各縦筋８１ｂは、上端部が横筋８１ａに接合され、鉛直下方に向かって延びている。このカゴ鉄筋８１は、コンクリート層８４およびグラウト層８５に埋設される。
免震下部ベースプレート８３は、水平面内に位置する板状で、カゴ鉄筋８１の上方に設けられている。免震下部ベースプレート８３は、支持体８０の上面に露出している。また、免震下部ベースプレート８３には、その上下を貫通する孔８３ｈが形成されている。
定着ボルト８２は、鉛直方向に延びるロッド８２ａと、ロッド８２ａの下端部に設けられたナット８２ｂと、を備える。定着ボルト８２は、ロッド８２ａの上端部に形成された雄ネジ部を、免震下部ベースプレート８３の下面に接合された長ナット（図示無し）に螺合させることで、免震下部ベースプレート８３の下側に連結される。このような定着ボルト８２は、水平方向に間隔を空けて複数本が設けられている。各定着ボルト８２は、カゴ鉄筋８１に干渉しない位置に設けられている。
コンクリート層８４は、下部柱１１Ｃ上に、上下方向に所定の高さにわたって形成されている。コンクリート層８４は、コンクリートによって形成されている。コンクリート層８４には、下部柱１１Ｃの上端面１１ｔ（図１１参照）から上方に突出した下部柱１１Ｃの主筋が埋設されている。また、コンクリート層８４には、上記のカゴ鉄筋８１および定着ボルト８２の下部が埋設されている。
グラウト層８５は、コンクリート層８４の上端面と免震下部ベースプレート８３の下面との間に、所定の厚さに形成されている。グラウト層８５は、高流動コンクリートまたはグラウト材によって形成されている。グラウト層８５には、コンクリート層８４から上方に突出したカゴ鉄筋８１および定着ボルト８２の上部が埋設されている。

図１に示されるように、上部構造体２０は、免震基礎部１０上に支持されている。上部構造体２０は、上下方向に複数階を有し、免震基礎部１０の下部柱１１上に設けられた複数本のコンクリート充填鋼管柱２１と、互いに隣り合うコンクリート充填鋼管柱２１の間に架設された梁２４と、を備えている。
図３に示すように、コンクリート充填鋼管柱２１は、上下方向に連続する筒状の鋼管２２と、鋼管２２内にコンクリートが充填されて形成されたコンクリート体２３と、を有するコンクリート充填鋼管造である。
上部構造体２０の梁２４のうち、最下部の梁２４は、鋼製梁２５からなる。鋼製梁２５は、断面Ｉ形状で、上部フランジ２６と、下部フランジ２７と、上部フランジ２６と下部フランジ２７とを接続するウェブ２８と、を一体に備えている。

鋼製梁２５は、次に説明する接合部材６０に接合されている。図４に、コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管柱の柱脚部分に設けられる柱脚拡幅部を含む接合部材を示す。図５に、接合部材の構成を示す展開斜視図を示す。図６に、接合部材の見下ろし平面図を示す。図７に、接合部材を構成する柱脚ベースプレートの平面図を示す。図８に、接合部材の斜視図を示す。
免震構造は、図１に示すようにコンクリート充填鋼管柱２１と、免震基礎部１０と、免震装置５０とで構成される。
図４〜図８に示す接合部材６０は、図３に示すように免震基礎部１０の上部に免震装置５０が設置され、その免震装置５０とコンクリート充填鋼管柱２１の本体との間に形成されている。接合部材６０は、図３〜図８に示されるように、柱脚ベースプレート６１と、上部通しダイヤフラム６２と、梁ウェブプレート６７と、柱脚拡幅部７５を形成する側面プレート６３と、側面傾斜プレート６６と、補強プレート６４と、を含んで構成されている。
柱脚ベースプレート６１は、図４に示すように接合部材６０の最下面に位置する鋼製板材であり、鋼製梁２５の下部フランジ２７と同じ高さ位置に設置される。柱脚ベースプレート６１は、コンクリート充填鋼管柱２１に接合される各鋼製梁２５に向けて延びるよう、例えば平面視十字状に形成されている。
上部通しダイヤフラム６２は、柱脚ベースプレート６１の上方に平行に配置されている。上部通しダイヤフラム６２は、鋼製梁２５を形成する上部フランジ２６と同じ高さ位置に設置される。図５、図６に示されるように、上部通しダイヤフラム６２には、その上下を貫通する貫通孔６２ｈが形成されている。また、図４、図６に示されるように、上部通しダイヤフラム６２の上面には、コンクリート充填鋼管柱２１の鋼管２２の下端部に連続するよう接合される管状部６２ｐが設けられている。
図５、図７に示されるように、側面プレート６３は、上部通しダイヤフラム６２と柱脚ベースプレート６１との間において、水平方向に間隔を空けて二枚一対で設けられている。図５に示されるように、各側面プレート６３は、下方側に向けて幅寸法が拡大する拡幅部６３ａと、拡幅部６３ａの下方に連続して、一定の幅寸法を有した定幅部６３ｂと、を一体に有している。

側面傾斜プレート６６は、図５に示すように、互いに対向する一対の側面プレート６３の幅方向両側の端部同士を閉塞するように設けられている。すなわち、側面傾斜プレート６６は、一対の側面プレート６３の拡幅部６３ａの端部同士を閉塞する傾斜プレート部６６ａと、定幅部６３ｂの端部同士を閉塞する鉛直プレート６６ｂと、を一体に有している。このように、側面傾斜プレート６６は、下方側に向けて互いの間隔が拡大するように設けられている。
補強プレート６４は、図３、図５、図７に示されるように、リブプレート６４Ｌと、縦補強プレート６４Ｖと、を備える。
リブプレート６４Ｌは、側面プレート６３同士の間、かつ側面傾斜プレート６６同士の間の柱脚ベースプレート６１上に、水平方向に間隔を空けて複数枚が設けられている。リブプレート６４Ｌは、横長の長方形状で、鉛直面内に位置するよう設置されている。リブプレート６４Ｌは、その両端部が一対の側面プレート６３の内側面に接合され、下端部が柱脚ベースプレート６１に接合されている。
図５に示されるように、縦補強プレート６４Ｖは、側面プレート６３同士の間、かつ側面傾斜プレート６６同士の間に、水平方向に間隔を空けて複数枚が設けられている。各縦補強プレート６４Ｖは、略Ｈ字状をなし、鉛直面内に位置している。縦補強プレート６４Ｖは、一対の側面プレート６３に沿って上下方向に延びる縦リブ部６４ａと、水平方向に延びて縦リブ部６４ａの上部同士を連結する連結リブ部６４ｂと、を一体に有している。縦補強プレート６４Ｖの縦リブ部６４ａは、リブプレート６４Ｌ上に接合されている。これによって、縦補強プレート６４Ｖは、リブプレート６４Ｌを介して柱脚ベースプレート６１上に設けられている。縦リブ部６４ａおよび連結リブ部６４ｂを有した縦補強プレート６４Ｖは、リブプレート６４Ｌとの間に、開口部６５を有している。
以上のように、接合部材６０は、柱脚ベースプレート６１、上部通しダイヤフラム６２、側面プレート６３、側面傾斜プレート６６を備え、柱脚ベースプレート６１と上部通しダイヤフラム６２との間のほぼ中央部分に下方に向けて拡幅するように形成された柱脚拡幅部７５が設けられている。

図３、図４に示されるように、梁ウェブプレート６７は、柱脚ベースプレート６１と、上部通しダイヤフラム６２との間において、鋼製梁２５のウェブ２８に連続するよう、鉛直面内に位置して設けられている。接合部材６０において、側面傾斜プレート６６が設けられている部分においては、梁ウェブプレート６７は、上部通しダイヤフラム６２と側面傾斜プレート６６との間に設けられている。
図４、図８に示されるように、接合部材６０は、さらに、縦補剛材６８と、横補剛材６９と、外側リブプレート７０と、補強カバープレート７１と、を備えている。
縦補剛材６８は、鉛直面内に位置し、側面傾斜プレート６６の鉛直プレート６６ｂの上端と、上部通しダイヤフラム６２との間を接続するよう設けられている。これにより、縦補剛材６８は、鉛直プレート６６ｂと同一鉛直面内に位置し、柱脚ベースプレート６１と上部通しダイヤフラム６２との間を閉塞している。
図８に示されるように、横補剛材６９は、水平方向に延び、縦補剛材６８と側面傾斜プレート６６の傾斜プレート部６６ａとを接続するよう設けられている。
外側リブプレート７０は、一対の側面プレート６３の外側に配置されている。外側リブプレート７０は、略直角三角形状で、各側面プレート６３の下部と、柱脚ベースプレート６１の上面とに接合されている。外側リブプレート７０は、側面プレート６３を挟んでリブプレート６４Ｌと対向するよう配置されている。
図４に示されるように、補強カバープレート７１は、側面プレート６３と同一鉛直面内に位置するよう設けられ、側面傾斜プレート６６の傾斜プレート部６６ａと縦補剛材６８とに接合されている。

［免震構造の構築方法］
図９に、免震構造の構築方法の流れを示す工程図を示す。
免震構造は、免震装置を固定する免震基礎部を構築する段階（カゴ鉄筋等を組み立てる工程Ｓ１と、カゴ鉄筋と免震下部ベースプレートを設置する工程Ｓ２と、高流動コンクリートまたはグラウト材を充填する工程Ｓ３）と、免震装置を免震基礎部に固定する段階（免震装置を免震基礎部に固定する工程Ｓ４と、柱脚ベースプレートを免震装置に固定する工程Ｓ５）と、免震装置の上部に上部構造体を構築する段階（上部構造体を構築する工程Ｓ６）の順序で構築される。
図１０に、免震基礎部の構築手順の説明図（その１）として、カゴ鉄筋と免震下部ベースプレートの仮組み状況を示す。図１１に、免震基礎部の構築手順の説明図（その２）として、地組み鉄筋の設置状況を示す。図１２に、免震基礎部の構築手順の説明図（その３）として、コンクリート層の構築状況を示す。図１３に、免震基礎部の構築手順の説明図（その４）として、グラウト層の構築状況を示す。図１４に、接合部材を構成する柱脚ベースプレートの裏面を対象とした平滑度調整状況を示す。
カゴ鉄筋、定着ボルト、免震下部ベースプレートを組み立てる工程Ｓ１では、免震装置５０を設置するに先立ち、まず、図１に示すように下部柱１１Ｃ上に支持体８０を形成する。次に、カゴ鉄筋等を組み立てる工程Ｓ１では、図１０に示すように建設敷地内の地盤上にて、カゴ鉄筋８１を地組する。具体的には、カゴ鉄筋８１を仮置き架台８９上にセットし、カゴ鉄筋８１上に免震下部ベースプレート８３を仮置きする。そして、免震下部ベースプレート８３の下面に設けられた長ナット８８に、定着ボルト８２をねじこんで取り付ける。

カゴ鉄筋と免震下部ベースプレートとを設置する工程Ｓ２では、図１１に示すように下部柱１１Ｃの上端面１１ｔ上に、据え付け用架台９０を設置する。そして、カゴ鉄筋８１と、定着ボルト８２が取り付けられた免震下部ベースプレート８３とを、チェーンブロック等で仮置き架台８９から吊り上げ、下部柱１１Ｃ上の据え付け用架台９０上にセットする。
高流動コンクリートまたはグラウト材を充填する工程Ｓ３では、図１２に示すように下部柱１１Ｃの上端面１１ｔ上に、コンクリートを打設し、コンクリート層８４を形成する。さらに、図１３に示されるように、コンクリート層８４の上端面と免震下部ベースプレート８３の下面との間に、免震下部ベースプレート８３に設けられた孔８３ｈから高流動コンクリートまたはグラウト材を充填し、グラウト層８５を形成する。このようにして、支持体８０が形成される。

免震装置を固定する工程Ｓ４では、図３に示されるように、免震下部ベースプレート８３上に、複数の免震装置５０を設置する。各免震装置５０の下部取付フランジ５１は、支持体８０の免震下部ベースプレート８３にボルト接合する。これにより、免震下部ベースプレート８３上に免震装置５０が固定される。
柱脚ベースプレート６１を固定する工程Ｓ５では、図３に示すように免震装置５０上にコンクリート充填鋼管柱２１の柱脚ベースプレート６１を固定する。
この工程では、先ず、各種鋼材プレートを溶接して柱脚拡幅部７５を含む接合部材６０を溶接完了した後、図１４に示すように接合部材６０を構成する柱脚ベースプレート６１の下端面をフェーシング加工を行うために、当該接合部材６０を横倒して仮置きし、下面６１ｆをグラインダ等で所定の平面度となるように研削（研磨）する。その後、フェーシング加工後の接合部材６０を免震装置５０の上面に設置する。具体的には、接合部材６０の柱脚ベースプレート６１を、図３に示すように免震装置５０の上部取付フランジ５２の上面に設置し、柱脚ベースプレート６１と上部取付フランジ５２の接触面を全面メタルタッチさせた後、双方をボルト接合する。よって、柱脚ベースプレート６１の板厚さは、フェーシング加工後に所定の板厚さを確保出来るように１サイズアップしておく。

柱および梁を設置する工程Ｓ６では、図１に示すように接合部材６０に、コンクリート充填鋼管柱２１を構成する鋼管２２を接合するとともに、各鋼製梁２５を接合する。さらに、鋼管２２内に、コンクリートを充填し、コンクリート体２３を形成する。これにより、柱脚部に接合部材６０を有した、コンクリート充填鋼管柱からなるコンクリート充填鋼管柱２１が構築される。このとき、鋼管２２内に打設されたコンクリートの一部は、上部通しダイヤフラム６２に形成された貫通孔６２ｈを通して、接合部材６０の内部に充填される。接合部材６０内においては、縦補強プレート６４Ｖに開口部６５が形成されているので、この開口部６５を通して、接合部材６０内の全体にコンクリートが万遍なく一様に充填される。

以下に、本発明の実施形態による作用効果を述べる。
上述の実施形態の免震建物１によれば、免震建物１は、柱脚が拡幅されたコンクリート充填鋼管柱（柱）２１の下方に、複数の免震装置５０が配置されている。
このような構成によれば、柱２１本体の柱脚部分が拡幅されていることで、柱２１が負担している圧縮軸力を拡幅部分７５を介して、スムーズに下方側の複数の免震装置５０に伝達できる。また、複数の免震装置５０で負担する水平力に対しては、免震装置５０上のせん断抵抗断面積が柱本体サイズより拡幅された柱の拡幅部分７５が反力として作用し、免震構造が構成される。
加えて、１本の柱２１を複数の免震装置５０で支持させることで、免震装置５０上の柱２１が大口径柱や大規模な矩形状の柱であっても、１つの大規模な特殊サイズの免震装置で支える必要が無く、市販品サイズのものを複数用いることが可能となる。したがって、免震装置５０に要するコストを抑えることができる。また、一つのコンクリート充填鋼管柱２１を複数の免震装置５０を介して支持することで、各免震装置５０に作用する圧縮面圧力を低く抑えることができ、大変形領域に至るまでほぼ一定の水平剛性を有する免震構造が実現できる。また、複数の免震装置５０でコンクリート充填鋼管柱２１を支持することで、免震装置５０を小口径化することができる。よって、免震装置５０の口径サイズに依存する個々の免震装置５０の免震クリアランス量を小さくすることができるために、複数の市販品サイズの免震装置５０を配置させた免震構造の小型化が可能であり、免震建物１の設計自由度を高めることができる。

ここでいう免震クリアランス量とは、大地震時に免震装置上の上部構造体に水平変位が発生しても周囲の構造体に衝突しないように設ける隙間空間のことであり、一般的な免震建物では５０〜６０ｃｍ程度が確保されている。その免震クリアランス量は、免震装置を数値モデル化した免震建物の時刻歴応答解析結果に基づいて、適正なクリアランス量が決定されている。よって、大地震時での免震装置の相対水平変位量は、設定された適正なクリアランス量を下回るように抑える必要がある。そこで、例えば、免震装置を構成する積層ゴム部の限界変形率が一定の場合、積層ゴム部の口径サイズが小さい場合に比べて、口径サイズが大きいと積層ゴム部の限界水平変形量が大きくなることになり、設定したクリアランス量を上回って免震装置が周囲の構造体に衝突する虞があった。したがって、本発明の特徴の１つは、高軸力柱２１を１つの巨大な免震装置で支えるのではなく、複数の口径サイズの小さな免震装置５０をある間隔を空けて並列に配置し、個々の免震装置５０毎に生じる限界水平変形量を小さくして、１つの柱２１毎に確保すべき適正なクリアランス量を狭めることを目指した免震構造である。

また、コンクリート充填鋼管柱２１の下方に複数の免震装置５０が配置された免震建物１であって、コンクリート充填鋼管柱２１を構成する鋼管２２は、筒状体が下方に向けて大口径に拡幅された柱脚拡幅部７５を有し、柱脚拡幅部７５に接合された柱脚ベースプレート６１が複数の免震装置５０の上端面とボルト接合されているとともに、複数の免震装置５０の下端面は、免震基礎部１０に固定されている。
このような構成によれば、柱をコンクリート充填鋼管柱２１で形成するとともに、柱脚部分に鋼管を拡幅させた柱脚拡幅部７５を設けることで、コンクリート充填鋼管柱２１が負担している鉛直荷重を一様に当該コンクリート充填鋼管柱２１の下方に設置する複数の免震装置５０に伝達させることができる。
加えて、既に説明したように、１本のコンクリート充填鋼管柱２１を複数の免震装置５０で支持させることで、１つの大規模な特殊サイズの免震装置で支える必要が無く、市販品サイズのものを複数用いることが可能である。
また、既に説明したように、複数の免震装置５０でコンクリート充填鋼管柱２１を支持することで、免震装置５０を小口径化することができる。よって、免震装置５０の口径サイズに依存する個々の免震装置５０の免震クリアランス量を小さくすることができるために、複数の市販品サイズの免震装置５０を配置させた免震構造の小型化が可能であり、免震建物１の設計自由度を高めることができる。
また、コンクリート充填鋼管柱２１は、鋼管本体が下方側に向って拡幅していき、柱脚部分にて柱脚拡幅部７５を形成することで、柱脚拡幅部７５では柱の水平断面積が柱本体より拡大されているために、コンクリート充填鋼管柱２１を複数の免震装置５０で効率良く支持することができる。

また、柱脚拡幅部７５の内部には、開口部６５を有する複数の縦補強プレート６４Ｖが柱脚ベースプレート６１上に立設されており、其々の縦補強プレート６４Ｖの鉛直方向の端面は柱脚拡幅部７５を構成する二枚で一対をなす側面プレート６３同士の内側側面に溶接されている。
このような構成によれば、コンクリート充填鋼管柱２１の柱脚拡幅部７５の内部に縦補強プレート６４Ｖを設けることで、充填コンクリートの側圧によるコンクリート充填鋼管柱２１の孕みだしを防止することができる。また、縦補強プレート６４Ｖは開口部６５を有しているので、この開口部６５を通して、柱脚拡幅部７５内の全体にコンクリートが万遍なく一様に充填される。

また、柱脚拡幅部７５を構成する二枚一対の側面プレート６３と柱脚ベースプレート６１との角部に外側リブプレート７０を設けることで、柱脚ベースプレート６１の下端面に作用する引張応力が低減されるために、板曲げ現象を抑制することができる。

また、柱脚拡幅部７５を構成する柱脚ベースプレート６１の上面に、複数の縦補強プレート６４Ｖ、及びリブプレート６４Ｌを溶接接合することで、柱脚ベースプレート６１の面外せん断剛性が増大されるために、地震時にコンクリート充填鋼管柱２１の柱脚部に生じる転倒モーメントによる柱脚ベースプレート６１の面外変形を防止し、免震装置５０とコンクリート充填鋼管柱２１を形成する柱脚ベースプレート６１との間を定着ボルトで強固に固定することができる。

また、上述したような免震構造の構築方法によれば、コンクリート充填鋼管柱２１と鉄筋コンクリート造の免震基礎部１０との間に免震装置５０が設置される免震構造の構築方法であって、免震基礎部１０の上部に、複数の免震装置５０を設置する工程と、免震装置５０の上部に、複数の免震装置５０と接合する柱脚拡幅部７５を有する鋼管柱を設置する工程と、柱脚拡幅部７５の上方からコンクリートを打設してコンクリート充填鋼管柱２１を形成する工程と、を含む。
このような構成によれば、コンクリート充填鋼管柱２１の下端面が柱脚拡幅部７５で拡大されていることで、コンクリート充填鋼管柱２１と鉄筋コンクリート造の免震基礎部１０との間に複数の免震装置５０が設置可能であり、免震装置５０に、大規模な特殊サイズのものを使用する必要が無く、市販品サイズのものを複数用いればよい。したがって、免震装置５０に要するコストを抑えることができる。

また、予め地組みされた免震基礎部１０に設けるカゴ鉄筋８１と、免震装置５０を固定する定着ボルト８２とを、免震下部ベースプレート８３に取り付けた後、免震下部ベースプレート８３を免震基礎部１０の上端面に設置する。したがって、免震下部ベースプレート８３を設置した後に、免震下部ベースプレート８３の下方側に鉄筋を配筋する必要がない。また、免震下部ベースプレート８３の下方側にカゴ鉄筋８１を高密度に配筋する場合であっても、カゴ鉄筋８１と定着ボルト８２とが干渉するのを抑え、免震構造を構築することができる。
また、免震下部ベースプレート８３に形成された孔８３ｈを通し、免震下部ベースプレート８３の下側に、グラウト材またはコンクリートを偏らせることなく打設することができる。したがって、免震下部ベースプレート８３の下側に、ほぼ均一な厚さのグラウト層８５を有した支持体８０を形成することができる。

（実施形態の変形例）
なお、本発明の免震建物、免震構造の構築方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、接合部材６０及び柱脚拡幅部７５は、鋼製梁２５の下部フランジ２７の高さ位置に設置される柱脚ベースプレート６１を備えるようにしたが、これに限らない。
図１５に、コンクリート充填鋼管柱の柱脚部分に接合される接合部材の変形例を示す。
例えば、図１５に示すように、柱脚ベースプレート６１から上部通しダイヤフラム６２までの高さよりも梁２５の高さが小さい場合に、接合部材６０Ｂは、鋼製梁２５の下部フランジ２７の高さ位置に設置される下部通しダイヤフラム７２を備え、下部ダイヤフラム７２の下方に柱脚ベースプレート６１を設けるようにしてもよい。この場合、柱脚拡幅部７５は、上部通しダイヤフラム６２と下部通しダイヤフラム７２との間に形成される。このような接合部材６０Ｂの柱脚ベースプレート６１に対し、複数の免震装置５０の上端面がボルト接合される。

また、上記実施形態では、支持体８０に定着ボルト８２を備えるようにしたが、これに限らない。
図１６に、免震下部ベースプレートに設ける定着部材の変形例を示す。
この図１６に示すように、定着ボルト８２に代えて、例えばＪ字状のアンカーボルト（定着部材）８２Ｂを設けるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、上部構造体２０はコンクリート充填鋼管柱２１で構成され、柱脚部分に柱脚拡幅部７５が形成されているが、免震装置５０上に設置される柱は、コンクリート造や鋼製に限定されることなく、柱脚が拡幅された柱であればよい。
さらに、上記実施形態では、コンクリート充填鋼管柱２１の柱脚拡幅部７５内には、縦補強プレート６４Ｖが立設されているが、縦補強プレート６４Ｖに替えて、横方向、すなわち柱脚ベースプレート６１と平行な方向に延在するように、側面プレート６３同士の間に開口部を有する複数の横補強プレートを設置することで、コンクリートの流動性を確保しつつ、側面プレート６３の孕みだしを防止させてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１ 免震建物 ６４Ｖ 縦補強プレート
１０ 免震基礎部 ６５ 開口部
２０ 上部構造体 ７２ 下部通しダイヤフラム
２１ コンクリート充填鋼管柱（柱） ７５ 柱脚拡幅部
２２ 鋼管 ８０ 支持体
２３ コンクリート体 ８１ カゴ鉄筋
２５ 鋼製梁 ８２ 定着ボルト（定着部材）
２６ 上部フランジ ８３ 免震下部ベースプレート
２７ 下部フランジ ８３ｈ 孔
５０ 免震装置 ８４ コンクリート層
６０ 接合部材 ８５ グラウト層
６１ 柱脚ベースプレート ９６ アンカースタッド
６２ 上部通しダイヤフラム
６６ 側面傾斜プレート

Claims (4)

1. 柱脚が拡幅された柱の下方に、複数の免震装置が配置された免震建物。
2. コンクリート充填鋼管柱の下方に複数の免震装置が配置された免震建物であって、
   前記コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管は、筒状体が下方に向けて大口径に拡幅された柱脚拡幅部を有し、当該柱脚拡幅部に接合された柱脚ベースプレートが複数の免震装置の上端面とボルト接合されているとともに、前記複数の免震装置の下端面は、免震基礎部に固定されていることを特徴とする免震建物。
3. 前記柱脚拡幅部の内部には、開口部を有する複数の縦補強プレート、または開口部を有する複数の横補強プレートが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の免震建物。
4. コンクリート充填鋼管柱と鉄筋コンクリート造の免震基礎部との間に免震装置が配置される免震構造の構築方法であって、
   前記免震基礎部の上部に、複数の前記免震装置を設置する工程と、
   前記免震装置の上部に、複数の当該免震装置と接合する柱脚拡幅部を有する鋼管柱を設置する工程と、
   前記柱脚拡幅部の上方からコンクリートを打設して前記コンクリート充填鋼管柱を形成する工程と、を含むことを特徴とする免震構造の構築方法。

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