JP7009726B2 - 免震構造 - Google Patents

Description

本発明は、建物に設けられた部屋を免震化する免震構造に関する。

病院の手術室等の建物に設けられた部屋を免震化する免震構造がある。例えば、特許文献１には、病院の手術室を構成する天井材と床材とを、別々の滑り免震機構により免震支持することにより、この手術室を免震化した免震構造が開示されている。

しかし、このように、部屋を構成する天井部と床部とを別々の免震機構によって免震支持した場合、天井部と床部とが異なって挙動する（揺れる）ので、天井部と床部の間に介在する柱や壁に不具合を生じてしまう。これにより、例えば、部屋の壁に取り付けられた機器や設備等が正常に使用できなくなってしまうことが懸念される。

特開２０１６－３４７１号公報

本発明は係る事実を考慮し、建物の部屋全体の免震化を図ることを課題とする。

第１態様の発明は、建物の構造躯体と、前記構造躯体の上部に設けられた免震支承装置と、床部、柱部材、壁部材及び天井部を備え、前記柱部材、前記壁部材及び前記天井部が一体となって前記免震支承装置に支持されるとともに前記構造躯体の中へ吊り下げられて前記床部と一体に揺れる部屋と、を有する免震構造である。

第１態様の発明では、柱部材、壁部材及び天井部が一体となって免震支承装置に支持されるとともに構造躯体の中へ吊り下げられて床部と一体に揺れることにより、地震時に構造躯体に発生する振動の部屋への伝達を抑制することができる。また、床部、柱部材、壁部材及び天井部を備えた部屋を一体となって挙動させる（揺らす）ことができる。これらにより、部屋全体の免震化を図ることができる。例えば、部屋を手術室として利用する場合、地震時においても医療活動を継続して行うことができる。

第２態様の発明は、第１態様の免震構造において、前記免震支承装置は、球面滑り支承である。

第２態様の発明では、球面滑り支承により、減衰機能及び復元機能を発揮させることができる。これにより、減衰機能や復元機能を有する装置を別途設けなくてもよくなる。

第３態様の発明は、第１又は第２態様の免震構造において、前記構造躯体の上部に備えられた複数の水平架構に複数の前記免震支承装置がそれぞれ設けられ、前記複数の水平架構の下方に１つの前記部屋が吊り下げられている。

第３態様の発明では、複数の水平架構の下方に１つの部屋を設けることにより、免震支持する部屋の大きさの自由度を高くすることができる。

本発明は上記構成としたので、建物の部屋全体の免震化を図ることができる。

本発明の実施形態に係る免震構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る部屋を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る球面滑り支承を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る天井部支持部材を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る球面滑り支承を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る部屋の下部を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る部屋の下部のバリエーションを示す正面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の実施形態に係る部屋の下部のバリエーションを示す正面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る免震構造について説明する。

図１の斜視図に示すように、本実施形態の免震構造１０は、建物１２の構造躯体１４と、免震支承装置としての球面滑り支承１６と、手術室としての部屋１８と、を有して構成されている。なお、説明の都合上、梁部材２２の上に配置される床スラブや、構造躯体１４の外周に配置される外壁は、省略して図示していない。

構造躯体１４は、複数の柱部材２０と、複数の梁部材２２と、を有して構成されており、構造躯体１４の上部には、複数の水平架構（本例では、４つの水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ）が備えられている。そして、この複数の水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄの下方に１つの部屋１８が吊り下げられている。柱部材２０び梁部材２２は、鉄筋コンクリートによって形成されている。水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄは、四角形状に配置された４つの梁部材２２によって構成されている。

図２の斜視図に示すように、部屋１８は、床部２６、柱部材２８、壁部材３０、及び天井部３２を備えている。床部２６は、Ｈ形鋼からなる梁部材３４を格子状に配置して構成されている。柱部材２８は、角形鋼管により構成されている。壁部材３０は、ボード材からなり、柱部材２８を下地材にして柱部材２８に貼着することによって構成されている。天井部３２は、Ｈ形鋼からなる梁部材３６を格子状に配置して構成されている。壁部材３０は、説明の都合上、一部分のみが示されているが、柱部材２８に取り付けられて部屋１８の外周面と内部に複数の壁部材３０が設けられている。なお、梁部材３４は、角形鋼管等の他の部材を用いてもよいし、柱部材２８は、Ｌ形鋼等の他の部材を用いてもよい。また、床部２６が、格子状に配置された梁部材３４により構成されている例が示されているが、他の構成のものであってもよい。例えば、格子状に配置された梁部材３４と、この梁部材３４上に設けられた床材とを有して床部２６を構成してもよい。

図３の斜視図に示すように、球面滑り支承１６は、水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄのそれぞれに複数設けられている。図３では、球面滑り支承１６が、水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ内の四隅に配置されている。すなわち、水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに、４つの球面滑り支承１６がそれぞれ設けられている。

球面滑り支承１６は、平面視にて直交する梁部材２２の一方から他方へ架け渡されたＨ形鋼からなる支承支持部材３８上に設置されている。すなわち、球面滑り支承１６は、構造躯体１４の上部に設けられている。

図１、及び図４の平面図に示すように、複数の水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄには、天井部支持部材４０がそれぞれ設けられている。天井部支持部材４０は、水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ内に配置され、球面滑り支承１６に免震支持されている。天井部支持部材４０は、Ｈ形鋼からなる梁部材４２を格子状に配置して構成されている。なお、天井部支持部材４０の直上に床スラブを有しない場合には、天井部支持部材４０が、水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄの上端面よりも上方に配置されても好適に実施できる。

図５の正面図に示すように、球面滑り支承１６は、上面に滑り板４４が取り付けられた下部プレート４６と、上下面に滑り材４８、５０が取り付けられたスライド部材５２と、下面に滑り板５４が取り付けられた上部プレート５６と、を有して構成されている。滑り板４４の上面、及び滑り板５４の下面は、凹球面状に形成され、滑り材５０の下面、及び滑り材４８の上面は、凸球面状に形成されている。滑り板４４の上面、滑り板５４の下面、滑り材５０の下面、及び滑り材４８の上面は、同じ曲率の球面状に形成されている。

球面滑り支承１６では、下部プレート４６の滑り板４４の上面に、滑り材５０を介してスライド部材５２を載置するとともに、このスライド部材５２の滑り材４８の上面に、滑り板５４を介して上部プレート５６を載置することにより、地震時に部屋１８が揺れて水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ（下部プレート４６）に対して天井部支持部材４０（上部プレート５６）が横方向へ往復動したときに、スライド部材５２が下部プレート４６（滑り板４４）と上部プレート５６（滑り板５４）との間で振り子のように往復動し、地震エネルギーを吸収することができる。また、地震がおさまった後には、上部プレート５６が下部プレート４６に対する元の位置に戻って、天井部支持部材４０を水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ（下部プレート４６）に対する元の位置に復元することができる。

すなわち、球面滑り支承１６は、水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ上に天井部支持部材４０を免震支持するとともに、水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに対する天井部支持部材４０の揺れの減衰と、天井部支持部材４０を水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに対する元の位置に戻す復元との機能を発揮する支承部材となっている。

図１及び図２に示すように、天井部支持部材４０にＨ形鋼からなる吊り材５８の上端部が接合されるとともに、この吊り材５８の下端部に天井部３２が接合されて、天井部支持部材４０に天井部３２が吊り支持されている。また、天井部３２に、柱部材２８の上端部が接合され、柱部材２８に壁部材３０が取り付けられている。さらに、柱部材２８の下端部に床部２６が接合されて、床部２６が柱部材２８に支持されている。また、図６の正面図に示すように、床部２６は、柱部材２８のみによって支持されている。すなわち、天井部支持部材４０に部屋１８が吊り支持されている。

天井部支持部材４０、天井部３２、柱部材２８、壁部材３０、及び床部２６は、天井部支持部材４０、天井部３２、柱部材２８、壁部材３０、及び床部２６が一体となって揺れる程度に一体化されて、部屋１８を構成している。すなわち、天井部支持部材４０、天井部３２、柱部材２８、壁部材３０、及び床部２６が一体となって球面滑り支承１６に免震支持されて、部屋１８が構造躯体１４の中へ吊り下げられている。

このような構成により、免震構造１０では、柱部材２８、壁部材３０、及び天井部３２が、一体となって球面滑り支承１６に支持されるとともに、構造躯体１４の中へ吊り下げられて床部２６と一体に揺れる（横方向へ移動する）。

次に、本発明の実施形態に係る免震構造の作用と効果について説明する。

本実施形態の免震構造１０では、図１及び図２に示すように、床部２６、柱部材２８、壁部材３０、及び天井部３２を備えた部屋１８が、球面滑り支承１６に免震支持されて吊り下げられているので、地震時に構造躯体１４に発生する振動の部屋１８への伝達を抑制することができる。また、部屋１８（床部２６、柱部材２８、壁部材３０、及び天井部３２）を一体となって挙動させる（揺らす）ことができる。これらにより、部屋１８全体の免震化を図ることができ、地震時及び地震後において部屋１８の機能継続性を確保できる。例えば、部屋１８を手術室として利用する場合、地震時及び地震後において、部屋１８内（床部２６、柱部材２８、壁部材３０、又は天井部３２）に設置した医療機器等を正常に機能させて医療活動を継続して行うことができる。

また、本実施形態の免震構造１０では、図５に示すように、球面滑り支承１６によって、部屋１８の揺れ（水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに対する天井部支持部材４０の揺れ）を低減する減衰機能、及び部屋１８の揺れが収まった後に部屋１８を元の位置に戻す（水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに対する元の位置に天井部支持部材４０を戻す）復元機能を発揮させることができる。すなわち、１つの装置で、免震支持、復元、減衰の機能を発揮させることができる。これにより、減衰機能や復元機能を有する装置を、支承装置に別途設けなくてもよくなる。

さらに、本実施形態の免震構造１０では、図１に示すように、複数の水平架構（本例では、水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ）の下方に１つの部屋１８を設けることにより、免震支持する部屋１８の大きさの自由度を高くすることができる。

また、本実施形態の免震構造１０では、図５に示すように、部屋１８の揺れの固有周期は、部屋１８の重量や積載荷重等に拘らず、滑り板４４、５４の曲率（球面半径）により設定することができる。例えば、部屋１８内に設備を増設して積載荷重が大きくなった場合においても、部屋１８の固有周期は変わらないので、球面滑り支承１６の仕様を変更する必要がない。

さらに、本実施形態の免震構造１０では、図６に示すように、部屋１８の床部２６の下方に設けられた免震装置によって床部２６を支持していないので、低い位置に床部２６を配置することができる。これにより、部屋１８の部屋空間を広くすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態の免震構造１０では、図５に示すように、免震支承装置を球面滑り支承１６とした例を示したが、免震支承装置は、構造躯体１４の上部に設けられて天井部支持部材４０を免震支持できるものであればよい。例えば、免震支承装置を、高減衰積層ゴム支承、鉛プラグ入り積層ゴム支承、滑り支承、転がり支承としてもよい。免震支承装置を、免震支持機能と減衰機能を有するものとした場合には、バネ等の復元機能を有する装置を別途設けるようにする。また、免震支承装置を、免震支持機能のみを有するものとした場合には、バネ等の復元機能を有する装置と、ダンパー等の減衰機能を有する装置とを別途設けるようにする。

また、本実施形態の免震構造１０では、図１に示すように、４つの水平架構２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄの下方に１つの部屋１８が吊り下げられている例を示したが、下方に１つの部屋１８を吊り下げる水平架構の数は幾つでもよい。例えば、１つの水平架構の下方に１つの部屋１８を吊り下げるようにしてもよいし、２つの水平架構の下方に１つの部屋１８を吊り下げるようにしてもよいし、３つの水平架構の下方に１つの部屋１８を吊り下げるようにしてもよいし、５つ以上の水平架構の下方に１つの部屋１８を吊り下げるようにしてもよい。

さらに、本実施形態の免震構造１０では、図６に示すように、柱部材２８のみによって床部２６を支持した例を示したが、図７の正面図に示すように、免震装置６０によって補助的に床部２６を支持するようにしてもよい。図７には、梁部材２２上に設けられた床スラブ６２上に設置された滑り免震支承からなる免震装置６０によって、補助的に床部２６が支持されている。このようにすれば、柱部材２８の断面積を小さくする等の部材の軽量化を図ることができる。免震装置６０は、部屋１８の揺れに対して抵抗の少ない滑り支承や転がり支承等にするのが好ましい。

また、本実施形態の免震構造１０は、新築の部屋に適用してもよいし、改修される部屋に適用してもよい。

さらに、本実施形態の免震構造１０では、図１に示すように、部屋１８を手術室とした例を示したが、本実施形態の免震構造１０は、免震化が必要なさまざまな用途の部屋に適用することが可能であり、手術室、クリーンルーム、美術品や宝飾品等の展示室などの高い免震化を必要とする部屋への適用が特に有効となる。

また、本実施形態の免震構造１０では、柱部材２８の下端部に床部２６を接合して、天井部支持部材４０、天井部３２、柱部材２８、壁部材３０、及び床部２６を一体とした例を示したが、図８（ａ）の正面図に示すように、柱部材２８の下端部を連結機構６４によって床部２６に連結するようにしてもよい。

連結機構６４は、床部２６の梁部材３４上に立設された固定部材６６に取り付けられた滑り板材６８と、柱部材２８の下端部側面に取り付けられた滑り板材７０とを有して構成されている。滑り板材６８と滑り板材７０とは、接触して又は隙間を有するようにして対向配置されており、図８（ｂ）の正面図に示すように、梁部材３４に対する柱部材２８の横方向への移動に対しては、梁部材３４と柱部材２８とを一体に挙動させて揺らし（矢印７２）、梁部材３４に対する柱部材２８の上方向への移動（矢印７４）を許容する。床部２６は、梁部材２２上に設けられた床スラブ７６上に設置された滑り免震支承７８によって免震支持されている。

これにより、図８（ａ）及び図８（ｂ）では、床部２６、柱部材２８、壁部材３０、及び天井部３２を備えた部屋１８において、柱部材２８、壁部材３０、及び天井部３２が一体となって、構造躯体１４の上部に設けられた球面滑り支承１６に免震支持されるとともに構造躯体１４の中へ吊り下げられて床部２６と一体に揺れる（横方向へ移動する）ようにしている。

このようにすれば、柱部材２８、壁部材３０、及び天井部３２が一体となって球面滑り支承１６に支持されるとともに構造躯体１４の中へ吊り下げられて床部２６と一体に揺れることにより、地震時に構造躯体１４に発生する振動の部屋１８への伝達を抑制することができる。また、床部２６、柱部材２８、壁部材３０、及び天井部３２を備えた部屋１８を一体となって挙動させる（揺らす）ことができる。これらにより、部屋１８全体の免震化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、構造躯体１４を鉄筋コンクリート造とした例を示したが、構造躯体１４は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模のものであってもよい。

以上、本発明の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何等限定されるものでなく、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 建物
１４ 構造躯体
１６ 球面滑り支承（免震支承装置）
１８ 部屋
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ 水平架構
２６ 床部
２８ 柱部材
３０ 壁部材
３２ 天井部

Claims (5)

1. 建物の構造躯体の躯体側柱部材に架設された梁部材で構成された水平架構と、
   前記水平架構の前記梁部材に架け渡された支承支持部材と、
   前記支承支持部材の上に設けられた免震支承装置と、
   前記免震支承装置の上に免震支持された天井部支持部材と、
   床部、部屋側柱部材、壁部材及び天井部を備え、前記部屋側柱部材、前記壁部材及び前記天井部が一体とされ、前記天井部支持部材に前記天井部が支持されるとともに前記構造躯体の中へ吊り下げられて前記床部と一体に揺れる部屋と、
   を有する免震構造。
2. 前記免震支承装置は、球面滑り支承である請求項１に記載の免震構造。
3. 前記構造躯体の上部に備えられた複数の前記水平架構に複数の前記免震支承装置がそれぞれ設けられ、前記複数の水平架構の下方に１つの前記部屋が設けられている、
   請求項１又は２に記載の免震構造。
4. 前記部屋を構成する床部は、床スラブ上に設置された免震装置に支持されている、
   請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の免震構造。
5. 前記部屋を構成する部屋側柱部材の下端部は、連結機構によって前記床部に連結され、
   前記連結機構は、
   前記床部に立設された固定部材に取り付けられた第一滑り板材と、
   前記部屋側柱部材の下端部側面に取り付けられ、前記第一滑り板材と対向配置され、前記部屋側柱部材の上方向の移動は許容し、前記部屋側柱部材の横方向の移動に対しては前記部屋側柱部材と一体移動する第二滑り板材と、
   を有して構成されている、
   請求項４に記載の免震構造。

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