JP5713710B2 - 免震構造物およびその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物に使用される免震装置の施工技術に関する。より詳しくは、免震装置および免震装置を挟んで設置する上部ペデスタル及び下部ペデスタルからなる免震構造物に対する、作業性の向上や工期短縮、施工精度の向上のための施工技術に関するものである。

従来の免震建屋では、建屋は免震層を介して地盤に支持されており、免震層は建屋本体の最下部である上部建屋基礎と、上部ペデスタル、免震装置、下部ペデスタルおよび下部基礎によって構成されている。

免震建屋では、地震時に入力されるエネルギを免震装置によって吸収するため、耐震建屋と比較すると建屋の地震応答加速度を低減することが可能となるが、建屋構造に下部基礎、下部ペデスタル、免震装置及び上部ペデスタルが追加され、それらを順番に施工していくため工期が長くなるという課題があった。

また、免震装置の機能や耐久性に関しては、免震装置の設置状態、特にその水平状態や、免震装置と下部基礎コンクリート側の下部ペデスタルあるいは上部建屋基礎側の上部ペデスタル設置面との接合状態が大きく影響する。

そこで、良好な設置状態を確保するために、下部ペデスタルは次のような手順で施工される。下部基礎のコンクリートに埋設した埋込みプレート上にアンカーフレームを溶接固定し、アンカーボルト、カプラー、六角ボルト及び免震装置の設置面となる下部ベースプレートからなる構造を前述のアンカーフレームにアンカーボルト部で溶接固定する。

その後、下部基礎コンクリート打設時に埋設した鉄筋以外の鉄筋を配筋し、鉄筋外周に下部ベースプレートの下方に空間を残した高さまで下部ペデスタルのコンクリート打設用の型枠を設置し、下部ベースプレートの下方までコンクリートを打設する。

コンクリート打設後はコンクリートが必要強度に達するまで養生し、下部ベースプレートが水平となるよう調整し、打設した下部ペデスタルと下部ベースプレートによって囲まれる空間を型枠で囲んで無収縮グラウト材を圧入し、無収縮グラウト材が硬化した後に型枠を取外すことで下部ペデスタルの施工が完了する。その後、免震装置の設置および上部ペデスタルの施工を行う。

また、上部ペデスタルの施工では、上部建屋基礎と同時にコンクリート打設を行うが、上部ペデスタルは上部建屋基礎下面から下方に張り出しており、型枠や配筋が複雑となる。特に、原子力施設等の建屋重量が大きい施設を免震化する場合には、耐荷重１０００トン前後の大型免震装置が数百個必要となり、免震装置の設置間隔が狭くなるために作業性が悪く、工期が長期化する懸念がある。

従来の免震構造物は、図９に示す免震建屋において、地盤１上に下部基礎コンクリート２を設け、下部基礎コンクリート２上に下部ペデスタル３を介して免震装置４が設置され、免震装置４は上部ペデスタル５を介して建屋基礎６、建屋７を支持している。

図１０は従来の免震構造物を示したもので、下部基礎コンクリート２、下部ペデスタル３、上部ペデスタル５、建屋基礎６が鉄筋コンクリート構造である。免震装置４下端部の下フランジ１０と下部ペデスタル３上端の下部ベースプレート８をボルト１２によって締結し、免震装置４上端部の上部フランジ１１と上部ペデスタル５下端の上部ベースプレート９をボルト１２で締結している。

図１１及び図１２は下部ペデスタル３の施工を示したものであり、埋込みプレート１３及び鉄筋１４は下部基礎コンクリート２の打設前に配置されており、下部基礎コンクリート２の打設後に、下部ペデスタル３を設置する。

施工は、図１１のように、まず下部基礎コンクリート２に埋設してある埋込みプレート１３上にアンカーフレーム１５を溶接固定する。次に、アンカーボルト１６、カプラー１７、ボルト１２及び下部ベースプレート８を組合せたものを、下部ベースプレート８が水平を保つようにアンカーボルト１６部分でアンカーフレーム１５に溶接固定する。

次に、下部基礎コンクリート２に固定されている鉄筋１４に追加して、下部ペデスタル３が十分な強度を有するよう鉄筋を配筋する。次に、鉄筋１４の外周に下部ベースプレート８下に空間を持たせて、コンクリート打設用の型枠１８を組み付ける。その後、下部ベースプレート８の下方までコンクリートを打設し、必要強度に達するまで養生する。

次に、図１２では、下部ベースプレート８が水平となるように調整した後、下部ベースプレート８下をグラウト材用型枠２０で囲み、そこに圧入用ポンプ２１を用いて、無収縮グラウト材１９を打設し、必要強度に達するまで養生する。最後に、無収縮グラウト材１９が必要強度に達したらグラウト材用型枠２０と、下部ベースプレート８の固定用に用いたボルト１２を取外す。

その後、下部ペデスタル３上に免震装置４を設置し、上部ベースプレート９を設置してその上部に上部ペデスタル５及び建屋基礎６の鉄筋の配筋を実施し、コンクリート打設用の型枠を設置し、コンクリートを打設し、コンクリートが必要強度に達するまで養生し、コンクリートが必要強度に達した後、型枠を撤去することで免震構造部分の施工が完了する。

免震装置の設置作業における作業性改善の方策として、例えば文献１では、溶接箇所を極力排除し、部材を削減することを目的としてペデスタルのコンクリート打設部位の外側から免震装置取付け面となるプレートを固定するとともに、取付け面の水平度を確保する機能を有した固定具を用いる方法が提案されている。

特開平１０−２４６０２８号公報

このように従来の免震構造物では、下部ペデスタルの施工、免震装置の設置、上部ペデスタルの施工の順序で実施する必要がある。また、ペデスタルの施工における、鉄筋の配筋、コンクリート打設のための型枠の組付け及び取外し、また、配筋や型枠、ベースプレートの据付段階での水平度調整や、それらのための資材の搬出入が現地作業として必要であり、多大なる工数、工期を要している。さらに、免震構造物と上部建屋の並進工事は不可能であり、免震構造部分の施工は建設工程上のクリティカルパスとなるため、免震構造部分をより短い期間で施工することが求められている。

本発明は以上の課題を解決し、免震構造物の施工に関する現地作業の低減、工程期間の短縮、施工精度の向上を図る免震構造物を提供することを目的とする。

本発明は、免震建屋と地盤上の基礎の間に設けられる免震装置と、免震建屋と免震装置との間に設けられる上部ペデスタルと、免震装置と地盤上の基礎の間に設けられる下部ペデスタルを有する免震構造物において、免震装置と上部ペデスタルおよび下部ペデスタルを免震モジュールとして一体に形成したことを特徴とする。

また、免震構造物において、上部ペデスタルおよび下部ペデスタルの間に作用する引張荷重を支持する連結治具を上部ペデスタルおよび下部ペデスタルの間に着脱自在に設け、免震構造物の設置前に発生する引張荷重による免震装置のせん断変形を防止することを特徴とする。

また、免震構造物において、上部ペデスタルおよび下部ペデスタルは、免震構造物の設置前に予め製造された鋼板コンクリート構造からなることを特徴とする。
また、免震構造物において、上部ペデスタルおよび下部ペデスタルは、外周に設けたペデスタル鋼板と、上下方向荷重を支持するリブと、ペデスタル鋼板とコンクリートを接合するスタッドと、ペデスタル剛性を高めるアンカーフレームと、コンクリート流入穴を有することを特徴とする。

また、免震構造物において、上部ペデスタルおよび下部ペデスタルの間に、免震装置を複数個設けたことを特徴とする。

また、免震建屋と地盤の間に設けられる免震装置と、免震建屋と免震装置との間に設けられる上部ペデスタルと、免震装置と地盤の間に設けられる下部ペデスタルを、免震モジュールとして一体に形成した免震構造物の施工方法において、免震構造物を免震構造物の設置前に予め中空の鋼板コンクリート構造として製造し、上部ペデスタルおよび下部ペデスタルの間に着脱自在な連結治具を固定して免震構造物の設置前に作用する引張荷重及び免震装置のせん断変形の発生を防止し、地盤上の基礎に免震構造物を据え付けたのち、上部ペデスタルおよび下部ペデスタルにコンクリートを注入して上部ペデスタルおよび下部ペデスタルを完成させ、その後に連結治具を免震構造物から取り外すことを特徴とする。

本発明の免震構造物は、下部ペデスタルと上部ペデスタルが連結治具にて連結され免震構造物として構成されているので、免震装置を拘束するため、輸送や設置時に作用する荷重による免震装置のせん断変形や、免震装置や下部ペデスタルの重量により発生する引張荷重が免震装置に作用することを防ぐことができる。

また、上部ペデスタル及び下部ペデスタルをコンクリートと接合する鋼板構造とすることで従来の鉄筋コンクリート構造のペデスタルよりも輸送時の重量が軽く、またペデスタルと免震装置を組合せた免震モジュールを軽量にでき、かつ一括で設置できるので施工性が向上する。

さらに、下部ペデスタルと上部ペデスタルがコンクリートと接合する鋼板構造の場合には、連結治具の固定ボルトをペデスタルの鋼板に直接固定できるという実用上の効果を有する。

本発明の実施例１に係る免震装置の免震モジュールを示す縦断面図。 図１におけるＡＡ線断面図。 図１におけるＢＢ線断面図。 本発明の実施例１に係る免震装置の免震モジュールの搬送状態を示す説明図。 本発明の実施例１に係る免震装置の免震モジュール据付状態を示す縦断面図。 図５におけるＣＣ線断面図。 本発明の実施例２に係る免震装置の免震モジュールを示す縦断面図。 図７におけるＤＤ線断面図。 従来の免震建屋を示す正面図。 従来の免震構造物を示す正面図。 従来の免震構造物における下部ペデスタルの施工手順前半を示す縦断面図。 従来の免震構造物における下部ペデスタルの施工手順後半を示す縦断面図。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１〜図４を用いて、本発明の実施例１にかかる免震構造物の施工形態を説明する。

図１において、免震モジュール２２は、下部ペデスタル３、免震装置４、上部ペデスタル５及び連結治具としての連結鋼板２５で構成されており、それらはボルト１２によって締結されている。実施例１では、図１における下部ペデスタル３及び上部ペデスタル５に該当する部位が鋼板コンクリート構造によって製作されるもので、下部ペデスタル３は下部ペデスタル鋼板２３、上部ペデスタル５は上部ペデスタル鋼板２４によって外面を構成している。

下部ペデスタル３内面は全周に下部ペデスタル鋼板２３が溶接され、下部ペデスタル鋼板２３と併せてコンクリート打設後までの上部荷重を支持するリブ２７、及び下部ペデスタル鋼板２３の座屈を防ぎ、下部ペデスタル鋼板２３とコンクリートの一体化に供するスタッド２６が一定間隔で配置されており、下部ペデスタル３の上面には、免震装置４の下部フランジ１０をボルト１２で固定するためのカプラー１７、及び下部ペデスタル３の剛性を高めるためのアンカーフレーム１５が溶接固定されている。

また、上部ペデスタル５は免震装置４の上部フランジ１１に接続され、下部ペデスタル３と同じ部材によって構成されているが、そのうちアンカーフレーム１５は建屋基礎６部コンクリートへの定着を確保するために、上部ペデスタル鋼板２４高さ以上の高さを有しており、その頂部に免震モジュール２２を一体として吊下げるためのＩボルト２８を有している。

図２において、下部ペデスタル３の上部には、コンクリート流入穴３１が設けられている。図３において、アンカーフレーム１５，カプラー１７、スタッド２６、リブ２７の配置が示されている。

図４は、本発明の実施例１に係る免震モジュール２２のクレーン２９による搬送例を示しており、免震モジュール２２は、下部ペデスタル３と上部ペデスタル５が連結鋼板２５にて連結されていることで、クレーン２９の吊込み時に作用する荷重による免震装置４のせん断変形を防止し、免震装置４や下部ペデスタル３の重量により発生する引張荷重が免震装置４に直接作用することを防いでいる。

図５は本発明の実施例１に係る免震モジュール２２の下部基礎コンクリート２への据付状態を示す縦断面図である。

図６において、免震モジュール２２は、下部基礎コンクリート２と下部ペデスタル３双方からの荷重を伝達するために必要となる埋め込み深さを有し、且つ下部ペデスタル３を下部基礎コンクリート２へ固定する埋め込みアンカーフレーム３０の上に配置され、モジュールの設置位置を正確に設定することができる。

免震モジュール２２の配置後は、図２に示すコンクリート注入口３１からコンクリートを注入することで、下部ペデスタル３のコンクリートを打設する。その後、建屋基礎６のコンクリートの打設に必要な型枠を設置し、上部ペデスタル５と建屋基礎６を同時に打設する。

なお、連結鋼板２５は、前述の建屋基礎６のコンクリート打設に必要な型枠を設置して上部ペデスタル５の位置が定まった時点で取外すことができ、取外し作業は、コンクリートの打設等と並行して実施可能であるので、工程上クリティカルとならない。

本発明の実施例２に係る免震モジュール２２の縦断面図を図７に、免震装置４高さにおける断面図を図８に示す。

実施例２では、図８に示す様に、４個の免震装置４が下部ペデスタル３及び上部ペデスタル５の間に一体の免震モジュール２２として構成されている。実施例２によれば、免震装置４を複数個同時に施工することが可能となるため、工数が大幅に低減され免震構造部分の施工にかかる期間をさらに短縮することが可能である。

本発明の免震構造物は、上述したように、下部ペデスタルと上部ペデスタルが連結鋼板にて連結されモジュール構造の免震構造物として構成されているので、免震装置を保護拘束するため、輸送や設置時に作用する荷重による免震装置のせん断変形や、免震装置や下部ペデスタルの重量により発生する引張荷重が免震装置に作用することを防ぐことができる。

また、上部ペデスタル及び下部ペデスタルを鋼板コンクリート構造とすることで、コンクリート打設の前でもペデスタルと免震装置によって構成されるモジュールが自立するのに十分な強度を有し、且つ鋼板コンクリート構造の場合は据付後にコンクリートを打設できるので、従来に較べてペデスタルと免震装置を組合せたモジュールを軽量にでき、輸送時の重量が軽く、しかもそれらを一括で設置できるので施工性が向上する。

また、上部ペデスタル及び下部ペデスタルを鋼板コンクリート構造とすることによって、鉄筋コンクリート構造で必要であった、現場作業として溶接作業、鉄筋の配筋、コンクリート打設用の型枠の組付け及び取外し、それらの施工に係る水平度調整、資材の搬入出が不要となり、現地作業を低減し、工程を短縮できる。

また、上部ペデスタル及び下部ペデスタルを鋼板コンクリート構造とすることで、ペデスタルの表面の平面度及び水平度が確保されていることから、免震装置を直接ペデスタル表面に設置可能となり、従来の鉄筋コンクリート構造ペデスタルで用いていたベースプレートと無圧縮性グラウトの打設が不要となるため、物量削減、現地作業の低減、工期短縮が可能となる。

さらに、下部ペデスタルと上部ペデスタルが鋼板コンクリート構造の場合には、連結鋼板の固定ボルトをペデスタルの鋼板に直接固定できる。

なお、免震装置とペデスタルを組合せたモジュールは工場にて製作できるので、現場作業と比較して、製作精度を向上させることが容易であると共に、工場では作業スペースの確保が容易であるので作業性が向上する。

１…地盤、２…下部基礎コンクリート、３…下部ペデスタル、４…免震装置、５…上部ペデスタル、６…建屋基礎、７…建屋、８…下部ベースプレート、９…上部ベースプレート、１０…下部フランジ、１１…上部フランジ、１２…ボルト、１３…埋込みプレート、１４…鉄筋、１５…アンカーフレーム、１６…アンカーボルト、１７…カプラー、１８…型枠、２２…免震モジュール、２３…下部ペデスタル鋼板、２４…上部ペデスタル鋼板、２５…連結鋼板、２６…スタッド、２７…リブ、２８…Ｉボルト、３０…埋め込みアンカーフレーム、３１…コンクリート注入口

Claims (5)

1. 免震建屋と地盤上の基礎の間に設けられる免震装置と、前記免震建屋と前記免震装置との間に設けられる上部ペデスタルと、前記免震装置と地盤上の基礎の間に設けられる下部ペデスタルを有する免震構造物において、
   前記上部ペデスタルおよび前記下部ペデスタルをコンクリートと接合する鋼板構造として形成し、前記上部ペデスタルおよび前記下部ペデスタルの鋼板構造に予め製造されたコンクリート注入可能な空間を設け、前記免震装置と前記上部ペデスタルおよび前記下部ペデスタルを免震モジュールとして一体に形成したことを特徴とする免震構造物。
2. 請求項１に記載された免震構造物において、前記上部ペデスタルおよび前記下部ペデスタルの間に作用する引張荷重を支持する連結治具を前記上部ペデスタルおよび前記下部ペデスタルの間に着脱自在に設け、前記免震構造物の搬送、据付作業時に発生する引張荷重を支持するとともに、前記免震装置のせん断変形の発生を防止することを特徴とする免震構造物。
3. 請求項１に記載された免震構造物において、前記上部ペデスタルおよび下部ペデスタルは、外周に設けたペデスタル鋼板と、上下方向荷重を支持するリブと、前記ペデスタル鋼板とコンクリートを接合するスタッドと、ペデスタル剛性を高めるアンカーフレームと、コンクリート流入穴を有することを特徴とする免震構造物。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された免震構造物において、前記上部ペデスタルおよび前記下部ペデスタルの間に、前記免震装置を複数個設けたことを特徴とする免震構造物。
5. 免震建屋と地盤上の基礎の間に設けられる免震装置と、前記免震建屋と前記免震装置との間に設けられる上部ペデスタルと、前記免震装置と地盤の間に設けられる下部ペデスタルを、免震モジュールとして一体に形成した免震構造物の施工方法において、
   前記免震構造物を前記免震構造物の前記免震建屋への設置前にコンクリート注入可能な空間を持つ鋼板構造として製造し、
   前記上部ペデスタルおよび前記下部ペデスタルの間に着脱自在な連結治具を固定して前記免震構造物の搬送、据付作業時に発生する引張荷重を支持するとともに免震装置のせん断変形を防止し、
   地盤上に前記免震構造物を据え付けたのち、前記上部ペデスタルおよび下部ペデスタルにコンクリートを注入して前記上部ペデスタルおよび下部ペデスタルを完成させ、
   その後に前記連結治具を前記免震構造物から取り外すことを特徴とする免震構造物の施工方法。

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