JP3769716B2 - Structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビル等を形成する構造物に係り、特に、地震時の振動応答を低減するように構築されたものに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の構造物の代表的なものとしては、例えば、建物の下部構造と上部構造との間に、積層ゴム等の免震装置を介装し、これにより、建物の固有周期の長周期化を図る免震建物が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
免震建物は、近年、その優れた免震効果で知られるようになり、各地において普及しつつあるが、その普及に伴い、軟弱な地盤上に免震建物を構築するニーズも増加しつつある。
【0004】
軟弱な地盤や液状化しやすい地盤では、その地盤の層が柔らかく変形するため、地盤自身が一種の免震機構と同様の働きをすることがある。このような地盤上の建物に従来の免震機構を設けたとしても、十分な免震効果を得るためには、免震装置のさらなる長周期化が必要となる可能性があり、必ずしも現実的とはいえない場合がある。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、軟弱地盤や液状化地盤上に構築された場合に、良好に地震時の振動応答を低減することができるような構造物を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、軟弱地盤や液状化しやすい地盤を積極的に免震化地盤として利用することを考え、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項1記載の構造物は、支持層と軟弱地盤または液状化し易い地盤からなる表層とを有する地盤に立設される構造物であって、
その下端が前記支持層に到達するように設けられた杭と、
前記杭の上端に対して接続されるとともに、その少なくとも一部が前記表層中に位置するように設けられた下部構造と、
前記下部構造上に設けられた上部構造とを有してなり、
前記下部構造は、前記表層中に滞留する地下水あるいは液状化時に流動化した土砂から所定の浮力を得ることができる二重底盤をその底部に有すると共に、内部の水の量を調整することで前記浮力を調整するための水槽が設けられており、
前記杭は、前記上部構造および下部構造の水平方向の変位を弾性的に規制するように、水平方向に所定のバネ剛性を有して形成されていて、
地震時に地盤が振動しても、前記表層が地盤の振動を下部構造及び上部構造に伝達することを遮断するよう作用させることを特徴とする。
【0007】
このような構成とされるために、この構造物においては、下部構造を浮体構造とすることにより、上部構造および下部構造の重量を大幅に低減でき、杭が支持する荷重を大きく軽減できる。これにより、杭を通常より小さい断面にすることができ、その結果、上部構造および下部構造が水平方向に変位したとしても、杭が柔らかいバネとして作用し、上部構造および下部構造の位置を復元させることができる。
【0009】
しかも、この構造物においては、地下水位の変化に伴ってあるいは液状化時に流動化した土砂からの浮力に変動が発生した場合においても、浮力を一定に保つことが可能であり、杭に過大な軸力が作用することを防ぐことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施の形態を模式的に示す図であり、符号1はビルとして形成された建物(構造物)を示す。
【0011】
図中に示すように、建物1は、支持層2と表層3とを有する地盤Gに立設されている。表層3は、地下水位Wsの比較的高い、軟弱地盤あるいは液状化しやすい地盤となっている。
【0012】
建物1は、杭5,…、および、RC構造の下部構造6と上部構造7とにより概略構成されている。杭5,…は、鋼管により形成されたものであり、その下端5aが支持層2にまで到達するように地盤G中に打設されるとともに、その上端5bが下部構造6の底部6aに接続された構成となっている。
【0013】
また、下部構造6は、その底部6aが二重底盤8とされており、この二重底盤8を有することにより、表層3中に滞留する地下水Wから、あるいは液状化時に流動化した土砂から浮力を受けることができるようになっている。この浮力は、下部構造6および上部構造7の重量を大幅に軽減するように設定されている。
【0014】
また、下部構造6は、その内部に水槽9を有する構成となっている。この水槽9は、内部に水を導入・排出自在な構成とされるとともに、内部の水の量を調整することにより、下部構造6に作用する浮力を調整することができる。
【0015】
また、杭5,…は、水平方向に所定のバネ剛性を有して形成されている。この場合、杭5,…は、その下端5aが支持層2に固定されているために、上端5bに接続された下部構造6および上部構造7の水平方向の変位を弾性的に規制するように機能する。なお、杭5,…の水平方向のバネ剛性は、地震動によって下部構造6および上部構造7に発生することが予想される水平方向の変位を、杭5,…の弾性力により解消できる程度に設定されている。
【0016】
このような構成とされた建物1においては、地震時に、地盤Gが振動したとしても、表層3が、地盤Gの振動の下部構造6および上部構造7に対する伝達を遮断するように作用する。これにより、建物1が免震化されることとなる。また、この場合、杭5,…は、水平方向に所定のバネ剛性をもって形成されているために、地盤Gの振動により下部構造6および上部構造7が変位したとしても、杭5,…の弾性力により、この変位を解消することができ、地震後の残留変位を最小に抑制することができる。
【0017】
また、地下水位Wsが上昇または下降した際には、水槽9の水の量を調整するようにする。これにより、杭5,…に作用する軸力を一定に保つことができ、過大な軸力が作用して杭5,…が損壊したり、あるいは、浮力が大きくなって建物1に浮き上がりが生じたりすることを防ぐことができる。
【0018】
以上述べたように、建物1においては、下部構造6が、表層3中に滞留する地下水Wから、あるいは液状化時に流動化した土砂から所定の浮力を得ることが可能な構成とされているために、下部構造6および上部構造7を浮体構造として、地盤Gから絶縁することができ、これにより、表層3を積極的に利用して免震効果を得ることができる。この場合、従来の免震建物とは異なり、積層ゴム等の免震機構が不要であり、また免震ピットや擁壁も必要でなく、杭5,…の断面も小さくて済むため、非常にローコストに免震効果を得ることが可能となる。さらに、杭5,…が、水平方向に所定のバネ剛性を有して形成されることにより、上部構造7および下部構造6の水平方向の変位を弾性的に規制するようになっているために、地震後の建物1の残留変位を抑制することができ、地震後の建物1の機能を確保することができる。
【0019】
また、建物1においては、水槽9内の水の量を調整することにより下部構造6の受ける浮力を調整して、杭5に過大な軸力が作用することを防ぐようにしたため、杭5の損壊等の危険が無く安全性が高い。
【0020】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、必要に応じて、他の構成を採用するようにしてもよい。
例えば、上記実施の形態においては、下部構造6および上部構造7はRC造とされていたが、これに代えて、SRC造やS造としてもよい。
また、上記実施の形態において、下部構造6の受けることのできる浮力の大きさは、上部構造7の重量の30%程度〜100%の範囲内で任意に設定することができる。 また、上記実施の形態において、杭5,…は、鋼管杭とされているが、これに代えて、鋼管巻き場所打ちコンクリート杭を採用するようにしてもよい。
また、杭の上端5bと下部構造6との接続は、通常の固定方式であっても、あるいは、ピン固定方式であってもよい。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る構造物は、下部構造が、表層中に滞留する地下水あるいは液状化時に流動化した土砂から所定の浮力を得ることが可能な構成とされているために、下部構造および上部構造を浮体構造として、地盤から絶縁することができ、これにより、表層を積極的に利用して免震効果を得ることができる。この場合、従来の免震建物とは異なり、積層ゴム等の免震機構が不要であり、また免震ピットや擁壁も必要でなく、杭の断面も小さくて済むため、非常にローコストに免震効果を得ることが可能となる。さらに、杭が、所定の水平方向のバネ剛性を有して形成されることにより、上部構造および下部構造の水平方向の変位を弾性的に規制するようになっているために、地震後の残留変位を抑制することができ、地震後の構造物の機能を確保することができる。
【0022】
しかも、水槽内の水の量を調整することにより下部構造の受ける浮力を調整して、杭に過大な軸力が作用することを防ぐようにしたため、杭の損壊等の危険が無く、安全性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態の形態を模式的に示す建物の立断面図である。
【符号の説明】
1 建物(構造物)
2 支持層
3 表層
5 杭
5a 下端
5b 上端
6 下部構造
7 上部構造
9 水槽
G 地盤
W 地下水
Ws 地下水位[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure forming a building or the like, and more particularly, to a structure constructed so as to reduce vibration response during an earthquake.
[0002]
[Prior art]
As a typical example of this type of structure, for example, a seismic isolation device such as laminated rubber is interposed between the lower structure and the upper structure of the building, thereby increasing the natural period of the building. Seismic isolation buildings are known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, seismic isolation buildings have become known for their excellent seismic isolation effects, and are spreading throughout the country. However, with the spread, the need to build seismic isolation buildings on soft ground is also increasing. .
[0004]
In soft ground and easily liquefied ground, the ground layer may be softly deformed, and the ground itself may function as a kind of seismic isolation mechanism. Even if a conventional seismic isolation mechanism is installed in such a building on the ground, in order to obtain a sufficient seismic isolation effect, it may be necessary to further increase the period of the seismic isolation device. That may not be the case.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a structure capable of satisfactorily reducing vibration response during an earthquake when constructed on soft ground or liquefied ground. This is the issue.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention adopts the following means in consideration of positively using soft ground or liquefied ground as a seismic isolation ground.
That is, the structure according to claim 1 is a structure erected on the ground having a support layer and a soft ground or a surface layer made of a liquefied ground ,
A pile provided so that its lower end reaches the support layer;
A lower structure connected to the upper end of the pile and provided so that at least a portion thereof is located in the surface layer;
An upper structure provided on the lower structure,
The lower structure has a double bottom plate that can obtain a predetermined buoyancy from the groundwater retained in the surface layer or the earth and sand fluidized during liquefaction at the bottom, and by adjusting the amount of water inside There is a water tank to adjust the buoyancy,
The pile is formed with a predetermined spring rigidity in the horizontal direction so as to elastically restrict the horizontal displacement of the upper structure and the lower structure ,
Even if the ground vibrates during an earthquake, the surface layer acts to block transmission of the ground vibration to the lower structure and the upper structure .
[0007]
In order to obtain such a configuration, in this structure, the weight of the upper structure and the lower structure can be greatly reduced by making the lower structure a floating structure, and the load supported by the pile can be greatly reduced. This allows the pile to have a smaller cross section than normal, so that the pile acts as a soft spring and restores the position of the superstructure and substructure, even if the superstructure and substructure are displaced horizontally be able to.
[0009]
Moreover, in this structure, it is possible to keep the buoyancy constant even if the buoyancy from the soil that has been fluidized during liquefaction changes due to changes in the groundwater level, An axial force can be prevented from acting.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of the present invention, and reference numeral 1 indicates a building (structure) formed as a building.
[0011]
As shown in the figure, the building 1 is erected on a ground G having a support layer 2 and a
[0012]
The building 1 is roughly composed of
[0013]
Further, the
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
In the building 1 having such a configuration, even if the ground G vibrates at the time of an earthquake, the
[0017]
Further, when the groundwater level Ws rises or falls, the amount of water in the
[0018]
As described above, in the building 1, the
[0019]
In addition, in the building 1, the buoyancy received by the
[0020]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may make it employ | adopt another structure as needed.
For example, in the above embodiment, the
Moreover, in the said embodiment, the magnitude | size of the buoyancy which the
Further, the connection between the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, the structure according to claim 1 has a structure in which the lower structure can obtain a predetermined buoyancy from the groundwater retained in the surface layer or the earth and sand fluidized during liquefaction. In addition, the lower structure and the upper structure can be isolated from the ground as a floating structure, and thereby the seismic isolation effect can be obtained by actively utilizing the surface layer. In this case, unlike conventional seismic isolation buildings, there is no need for seismic isolation mechanisms such as laminated rubber. A seismic effect can be obtained. Further, since the pile is formed with a predetermined horizontal spring rigidity, the horizontal displacement of the superstructure and the substructure is elastically restricted, so that the residual after the earthquake The displacement can be suppressed and the function of the structure after the earthquake can be secured.
[0022]
Moreover, by adjusting the amount of water in the aquarium, the buoyancy received by the substructure is adjusted to prevent excessive axial force from acting on the pile, so there is no risk of pile damage, etc., and safety Is expensive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an elevational sectional view of a building schematically showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 building (structure)
2
Claims (1)
その下端が前記支持層に到達するように設けられた杭と、
前記杭の上端に対して接続されるとともに、その少なくとも一部が前記表層中に位置するように設けられた下部構造と、
前記下部構造上に設けられた上部構造とを有してなり、
前記下部構造は、前記表層中に滞留する地下水あるいは液状化時に流動化した土砂から所定の浮力を得ることができる二重底盤をその底部に有すると共に、内部の水の量を調整することで前記浮力を調整するための水槽が設けられており、
前記杭は、前記上部構造および下部構造の水平方向の変位を弾性的に規制するように、水平方向に所定のバネ剛性を有して形成されていて、
地震時に地盤が振動しても、前記表層が地盤の振動を下部構造及び上部構造に伝達することを遮断するよう作用させることを特徴とする構造物。A structure standing on a ground having a support layer and a soft ground or a surface layer made of a liquefied ground ,
A pile provided so that its lower end reaches the support layer;
A lower structure connected to the upper end of the pile and provided so that at least a portion thereof is located in the surface layer;
An upper structure provided on the lower structure,
The lower structure has a double bottom plate that can obtain a predetermined buoyancy from the groundwater retained in the surface layer or the earth and sand fluidized at the time of liquefaction, and adjusts the amount of water inside the bottom structure. There is a water tank to adjust the buoyancy,
The pile is formed with a predetermined spring rigidity in the horizontal direction so as to elastically restrict the horizontal displacement of the upper structure and the lower structure ,
A structure characterized in that even if the ground vibrates during an earthquake, the surface layer acts to block transmission of the ground vibration to the lower structure and the upper structure .
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