特許第6383532号(P6383532)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6383532
(24)【登録日】2018年8月10日
(45)【発行日】2018年8月29日
(54)【発明の名称】既存構造物の免震化方法
(51)【国際特許分類】
   E04G 23/02 20060101AFI20180820BHJP
   E04H 9/02 20060101ALI20180820BHJP
   E04H 12/10 20060101ALI20180820BHJP
【FI】
   E04G23/02 D
   E04H9/02 301
   E04H9/02 331A
   E04H12/10 A
【請求項の数】2
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2013-222688(P2013-222688)
(22)【出願日】2013年10月25日
(65)【公開番号】特開2015-83762(P2015-83762A)
(43)【公開日】2015年4月30日
【審査請求日】2016年9月27日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003621
【氏名又は名称】株式会社竹中工務店
(74)【代理人】
【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
(74)【代理人】
【識別番号】100084995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 和詳
(74)【代理人】
【識別番号】100099025
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 浩志
(72)【発明者】
【氏名】松原 由典
(72)【発明者】
【氏名】山本 俊司
(72)【発明者】
【氏名】待永 崇宏
(72)【発明者】
【氏名】山田 晃平
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 将悟
(72)【発明者】
【氏名】片平 直也
【審査官】 五十幡 直子
(56)【参考文献】
【文献】 特開2002−115401(JP,A)
【文献】 特開2011−122404(JP,A)
【文献】 特開2007−278340(JP,A)
【文献】 特開平10−292637(JP,A)
【文献】 特開平09−228392(JP,A)
【文献】 特開2007−321853(JP,A)
【文献】 特開2008−274622(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E04G 23/02
E04H 9/02
E04H 12/00−12/34
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の鉄骨柱で構成された鉄骨脚部を複数備えた既存の鉄塔の免震化方法において、
前記鉄骨脚部の下部同士を下部梁材で互いに連結し、
前記鉄骨脚部の下部と前記鉄骨脚部の上部との間の空間に免震装置を設置し、
前記鉄骨脚部の上部同士を上部梁材で互いに連結し、
その後、前記鉄骨柱を切断して前記鉄骨脚部の上部の荷重を前記免震装置へ移す既存構造物の免震化方法。
【請求項2】
前記上部梁材と前記下部梁材とを、ダンパーで連結する請求項1に記載の既存構造物の免震化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、既存構造物の免震化方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、既存構造物の免震化方法は、免震化される上部構造部を、サポート手段でサポートした状態で柱部材を切断し、柱部材の切断部に免震装置を設置する。その後、上部構造部の荷重をサポート手段から免震装置へ移す方法が採用されていた。このため、サポート手段の取付け作業や解体作業が発生し、大がかりな工事となっていた。
ここに、サポート手段を必要とせずに、既存建物を免震化する方法が提案されている(特許文献1)。
【0003】
特許文献1には、既存建物の最下階床と耐圧版の間の基礎梁を切り抜いて台座と受け座を構築し、台座と受け座の間に免震装置を設置する。その後、基礎梁と柱を切断し上下に分割して既存建物の荷重を免震装置へ移す、既存建物の免震化方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平10−292637号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献1は、基礎梁の加工、即ち、既存建物の基礎梁を切り抜いて免震装置の設置場所を構築する工程や、免震装置を台座と受け座の間に設置した後、基礎梁と柱を切断して上下に分割する工程を必要としている。このため、大掛かりな作業となる。
【0006】
本発明は、上記事実に鑑み、大掛かりな作業を必要とせず、かつ、上部構造部をサポート手段でサポートすることなく、既存構造物を免震化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一態様に係る既存構造物の免震化方法は、下部構造部と、前記下部構造部に柱部材を介して支持されると共に前記下部構造部との間に空間が形成されている上部構造部と、を備えた既存構造物の免震化方法において、前記空間において前記下部構造部の上端部に免震装置を固定する台座を構築し、前記台座に前記免震装置を設置し、前記上部構造部の下端部に前記上部構造部の荷重を前記免震装置へ伝達可能な受け座を構築し、
前記台座と前記受け座との間にダンパーを取付けて、その後、前記柱部材を切断して前記上部構造部の荷重を前記免震装置へ移すことを特徴としている。
【0008】
一態様によれば、柱部材で既存構造物が支持された状態で、下部構造部となる部分と上部構造部となる部分との間に、免震装置が設置される。即ち、サポート手段を用いずに、免震装置を設置することができる。その後、柱部材を切断することで上部構造部の荷重が免震装置へ移される。
これにより、大掛かりな作業を必要とせず、かつ、上部構造部をサポート手段でサポートすることなく、免震装置を構造物に取付けることができる。
【0009】
請求項1に記載の発明は、複数の鉄骨柱で構成された鉄骨脚部を複数備えた既存の鉄塔の免震化方法において、前記鉄骨脚部の下部同士を下部梁材で互いに連結し、前記鉄骨脚部の下部と前記鉄骨脚部の上部との間の空間に免震装置を設置し、前記鉄骨脚部の上部同士を上部梁材で互いに連結し、その後、前記鉄骨柱を切断して前記鉄骨脚部の上部の荷重を前記免震装置へ移すことを特徴としている。
【0010】
請求項1に記載の発明によれば、既存の鉄塔の免震化において、免震装置が設置される複数の鉄骨脚部の下部が下部梁材で互いに連結され、複数の鉄骨脚部の上部が上部梁材で互いに連結される。
これにより、複数の鉄骨脚部の上部の一体性、及び複数の鉄骨脚部の下部の一体性が、それぞれ維持される。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の既存構造物の免震化方法において、前記上部梁材と前記下部梁材とを、ダンパーで連結することを特徴としている。
これにより、地震時に、上部構造部の振動を減衰させることができる。
【0012】
本発明は、上記構成としてあるので、大掛かりな作業を必要とせず、上部構造部をサポート手段でサポートすることなく、既存構造物を免震化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】(A)は本発明の第1実施形態に係る既存構造物の免震化前の基本構成を示す側面図であり、(B)は図1(A)のX1−X1線断面図であり、(C)は免震化途中の基本構成を示す側面図であり、(D)は図1(C)のX1−X1線断面図である。
図2】(A)は本発明の第1実施形態に係る既存構造物の免震化途中の基本構成を示す側面図であり、(B)は図2(A)のX1−X1線断面図であり、(C)は免震化途中の基本構成を示す側面図であり、(D)は図2(C)のX2−X2線断面図である。
図3】本発明の第1実施形態に係る既存構造物の免震化で使用されるダンパーの取付け状態を示す平面図である。
図4】本発明の第1実施形態に係る既存構造物の、免震化終了後の基本構成を示す側面図である。
図5】(A)〜(E)はいずれも本発明の第2実施形態に係る既存構造物の免震化手順を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る既存構造物の免震化方法について、図1〜4を用いて説明する。本実施形態は、既存の鉄塔10への適用例である。
ここに、図1図4はいずれも鉄塔10の免震化手順を示した側面図、及びそれらの断面図(端面図)である。なお、図3はダンパーの取付け状態を示す平面図である。
【0015】
図1(A)に示すように、鉄塔(既存構造物)10の免震化方法は、免震化される鉄塔10の4本の鉄骨脚部(柱部材)12A〜12Dを切断位置Kで横方向に切断し、鉄塔10を、切断位置Kより上の上部鉄塔(上部構造部)10Uと、切断位置Kより下の下部鉄塔(下部構造部)10Lに分割して、上部鉄塔10Uを免震化する方法である。以下、具体的に説明する。
【0016】
先ず、鉄骨脚部12A〜12Dの切断位置Kを決定する。切断位置Kは、上部鉄塔10Uを利用する利用者の妨げとならず、かつ、鉄骨脚部12A〜12Dの近くを通行する利用者の妨げとならない高さが望ましい。本実施形態では、切断位置Kを適切位置に選択すれば、鉄塔10を使用しながら免震化できる。
【0017】
図1(B)は、切断位置KにおけるX1−X1線断面図を示している。4本の鉄骨脚部12A〜12Dは、それぞれ3本の鉄骨柱13及びそれらをつなぐ斜材48で構成されており、3本の鉄骨柱13は、それぞれ四隅の角部を構成する位置に配置されている。3本の鉄骨柱13は、下方に向けて互いの距離を狭め、地上の脚接地部18A〜18Dで1か所に収斂している。
切断位置Kにおける鉄骨脚部12A〜12Dに、後述する免震装置26A〜26Dをそれぞれ設置した後、3本の鉄骨柱13が全て水平方向に切断される。
【0018】
ここに、免震装置用の台座14A〜14Dの構築に先立ち、免震装置用の台座14A〜14Dを支持する補強用の梁46を、鉄骨柱13の間に取付けるのが望ましい。梁46は、3本の鉄骨柱13が作る三角形の斜辺の位置に、水平方向に取付けられる。梁46は、鉄鋼製を、台座14A〜14Dの底面となる位置、及び上面となる位置の2か所に取付けられる。これにより、台座14A〜14Dの強度を高めることができる。
【0019】
次に、図1(C)、図1(D)に示すように、下部鉄塔10Lとなる鉄骨脚部12A〜12Dの下部側に、免震装置用の台座14A〜14Dが構築される。台座14A〜14Dは、4本の鉄骨脚部12A〜12Dのそれぞれに構築される。
具体的には、台座14A〜14Dは、鉄骨脚部12A〜12Dを構成する各3本の鉄骨柱13で囲まれた範囲に、所定の厚さでコンクリートを打設して構築される。台座14A〜14Dは、上面が平らに仕上げられ、上面に免震装置26A〜26Dの下フランジが、それぞれ図示しないアンカーボルトで固定される。
なお、台座14A〜14Dのコンクリートは、平面視において、既存の鉄骨柱13や梁を包み込む大きさで構築してもよい。これにより、既存の鉄骨柱13、斜材48、及び梁46A〜46D等との一体化を、より強くできる。
【0020】
また、隣り合う鉄骨脚部下端の脚接地部18A〜18Dの間には、鋼材でアーチ状に形成された下部梁材16A〜16Dが架け渡され、下部梁材16A〜16Dの下端部は、脚接地部18A〜18Dに固定されている。
また、下部梁材16A〜16Dのアーチ部の上端部は、切断位置Kの高さまで達し、アーチ部の上端部には、ダンパー22の一端を固定する固定金具24(図3参照)が設けられている。
これにより、鉄骨脚部12A〜12Dが切断され、上下に分割されても鉄骨脚部12A〜12Dの下部側(下部鉄塔10L)が互いに連結される。
【0021】
次に、図2(A)、図2(B)に示すように、それぞれの台座14A〜14Dの上に、免震装置26A〜26Dを設置する。免震装置26A〜26Dは、台座14A〜14Dを囲む3本の鉄骨柱13の重心位置に、それぞれ設置される。免震装置26A〜26Dは、下フランジを利用して各台座14A〜14Dに固定される。
これにより、免震装置26A〜26Dを支持するための基礎部を、別途新設する必要がなくなり、免震化のコストを低減することができる。
【0022】
なお、免震装置26A〜26Dの設置位置は、台座14A〜14Dを囲む3本の鉄骨柱13の重心位置に限定されるものではなく、4本の鉄骨脚部12A〜12Dに、それぞれ設置された免震装置26A〜26Dで上部鉄塔10Uを支持させた場合に、上部鉄塔10Uのバランスが確保される位置であればよい。
ここに、免震装置26A〜26Dには、例えば、天然ゴム系の積層支承を使用することができる。本実施形態においては、免震装置26A〜26Dの取付けは、受け座28A〜28Dの構築前であり、台座14A〜14Dの上には十分な作業空間が確保されている。
【0023】
次に、図2(C)、図2(D)に示すように、免震装置26A〜26Dの上、即ち上部鉄塔10Uの下端部となる部分には、受け座28A〜28Dが構築される。受け座28A〜28Dは、鉄骨脚部12A〜12Dを構成する各3本の鉄骨柱で囲まれた中央部に、コンクリートで構築される。免震装置26A〜26Dの上フランジは、受け座28A〜28Dを囲む3本の鉄骨柱13の重心位置に、それぞれ固定される。
このとき、図示は省略するが、免震装置用の台座14A〜14Dの場合と同様に、受け座28A〜28Dの構築に先立ち、免震装置用の受け座28A〜28Dを支持する補強用の梁46を、鉄骨柱13の間に取付けるのが望ましい。これにより、受け座28A〜28Dの強度を高めることができる。
【0024】
また、鉄骨脚部12A〜12Dの上部(上部鉄塔10Uの下端部)は、上部梁材20A〜20Dで互いに連結される。上部梁材20A〜20Dは、上部鉄塔10Uの下端部の四周を囲んで設けられ、鉄骨脚部12A〜12Dに固定されている。
上部梁材20A〜20Dの中央部には、ダンパー22の固定金具24(図3参照)が設けられている。上部梁材20A〜20Dの中央部は、側面視において、下部梁材16A〜16Dのアーチ部と重なる位置に配置され、後述するように、下部梁材16A〜16Dと上部梁材20A〜20Dの重なり部においてダンパー22が連結される。
【0025】
これにより、鉄骨脚部12A〜12Dが切断位置Kで切断され、鉄骨10が上下に分割されても4つの鉄骨脚部の上部の一体性が維持される。
次に、図3に示すように、上部梁材20A〜20Dと下部梁材16A〜16Dの間に、ダンパー22A〜22Dをそれぞれ取付ける。ダンパー22A〜22Dは、上部梁材20A〜20Dと下部梁材16A〜16Dの固定金具24に、両端部を固定することで取付けられる。これにより、上部鉄塔10Uと下部鉄塔10Lがダンパー22A〜22Dで連結される。この結果、地震時に、ダンパー22A〜22Dにより上部鉄塔10Uの振動が減衰される。
【0026】
最後に、図4に示すように、受け座28A〜28Dの構築後、鉄骨脚部12A〜12Dを、切断位置Kにおいて、上部鉄塔10Uと下部鉄塔10Lの、上下方向の相対移動を吸収可能な寸法(幅)で切断する。これにより、上部鉄塔10Uの荷重が免震装置26A〜26Dへ移され、上部鉄塔10Uが免震化される。なお、免震化後、鉄塔10の四周を化粧パネル38で囲むことで、免震化前の外観を維持、向上させることができる。
【0027】
以上説明したように、本実施形態の鉄塔10の免震化方法によれば、4方へ張り出した鉄骨脚部12A〜12Dで鉄塔10が支持された状態で、下部鉄塔10Lとなる部分の上端部に台座14A〜14Dが構築され、台座14A〜14Dに免震装置26A〜26Dが設置される。その後、上部鉄塔10Uとなる部分の下端部に受け座28A〜28Dが構築される。免震装置26A〜26Dが設置された後に、鉄骨脚部12A〜12Dを切断ることで、上部鉄塔10Uの荷重を免震装置26A〜26Dへ移すことができる。
【0028】
これにより、大掛かりな作業を必要とせず、かつ、上部鉄塔10Uをサポート手段でサポートすることなく、免震装置26A〜26Dで鉄塔10を免震化できる。更に、鉄塔10を使用しながら免震化することができる。
なお、本実施形態では、鉄塔は4本の鉄骨脚部を矩形の角部に配置した構成で説明したが、これに限定されることはなく、3本の鉄骨脚部を三角形の角部に配置した鉄塔でもよいし、5本以上鉄骨脚部を多角形の角部に配置した鉄塔であってもよい。
【0029】
また、固定金具24として、所定の幅で切断された鉄骨脚部12A〜12Dを利用することができる。即ち、切断された鉄骨脚部12A〜12Dを加工して、固定金具24として、下部梁材16A〜16D及び上部梁材20A〜20Dに取付ける(図3参照)。これにより、免震化のコストを抑制することができる。
【0030】
また、本実施形態では、下部梁材16A〜16Dをアーチ状に形成する構成で説明したが、これに限定されることはなく、鉄骨脚部12A〜12Dの下部側(下部鉄塔10L)を互いに連結し、かつ、上部鉄塔10Uとの間で、ダンパー22A〜22Dを取付けることができれば、直線状部材の組合せや、他の曲率で曲げられた曲線状部材の組合せであってもよい。
【0031】
また、ダンパー22A〜22Dの取付けは、下部梁材16A〜16Dと上部梁材20A〜20Dを新設して、それらの間に取付ける場合について説明した。しかし、これに限定されることはなく、上部鉄塔10Uと下部鉄塔10Lを構成する、柱部材や基礎を利用して取り付けてもよい。更に、上部鉄塔10Uと下部鉄塔10Lに、新たに柱や基礎を設けて、それらを利用して取付けてもよい。
【0032】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係る既存構造物の免震化方法について、図5を用いて説明する。本実施形態は、既存の建物30への適用例である。
ここに、図5(A)は免震化前の建物30の正面図、図5(B)〜図5(D)は免震化作業中の建物30の正面図、図5(E)は免震化終了後の既存建物の正面図である。
【0033】
図5(A)に示すように、建物(既存構造物)30の免震化方法は、建物30の柱(柱部材)32を切断位置Kで切断し、建物30を、切断位置Kより上の上部建物(上部構造部)30Uと、切断位置Kより下の下部建物(下部構造部)30Lに分割し、切断位置Kに設置された免震装置40で、上部建物30Uを免震化する方法である。
【0034】
免震化にあたり、先ず、切断階における複数の柱32の切断位置Kを決定する。なお、本実施形態では、切断階は1階である。柱32の切断は水平方向に行い、建物30を上下に分割する。
【0035】
次に、図5(B)に示すように、下部建物30Lとなる建物32の、切断位置Kより下側に、免震装置40を設置するための台座34A〜34Dを構築する。台座34A〜34Dは、複数の免震装置40の設置場所にコンクリートで構築される。台座34A〜34Dの上面は平面に仕上げられ、免震装置40の下フランジがアンカーボルトで固定される。
なお、台座34A〜34Dは、模式的に平板状に描いたが、免震装置40を設置する位置に、杭を打つ構成としてもよい。
【0036】
次に、図5(C)に示すように、それぞれの台座34の上に免震装置40が設置される。免震装置40としては、例えば、天然ゴム系の積層支承を使用することができる。免震装置40の設置は、受け座36の構築前に行うため、台座34の上に十分な作業空間を確保することができる。また、免震装置40の近くの台座34には、ダンパー42を固定する固定金具44が取付けられる。
【0037】
次に、図5(D)に示すように、免震装置40の上の上部建物30Uとなる部分の下端部に、受け座36を構築する。受け座36は、免震装置26の上フランジが配置される位置に、コンクリートで構築される。免震装置40の上フランジは、受け座36のコンクリートにアンカーボルトで固定される。また、免震装置40の近くの受け座36には、ダンパー42を固定する固定金具44が取付けられる。
【0038】
次に、免震装置40の近くの台座34と受け座36の間に、ダンパー42を取付ける。ダンパー42は、免震装置40の近くに設けられた固定金具44で両端部が固定される。この結果、地震時に、ダンパーにより上部建物30Uの振動が減衰される。
【0039】
最後に、図5(E)に示すように、ダンパー42の取付け後、複数の柱32を切断位置Kで全て切断する。これにより、上部建物30Uの荷重が免震装置26へ移される。これにより、上部建物30Uが免震装置26で免震化される。
【0040】
以上説明したように、本実施形態の建物30の免震化方法によれば、複数の柱32で建物30が支持された状態で、下部建物30Lとなる部分に台座34が構築され、台座34の上に免震装置40が設置される。その後、上部建物30Uとなる部分に受け座36が構築された後に柱32が切断される。これにより、上部建物30Uの荷重が免震装置40へ移される。
この結果、大掛かりな作業を必要とせず、かつ、上部建物30Uをサポート手段でサポートすることなく、免震装置40で建物30を免震化できる。また、複数の柱32が最後に切断されるので、建物を使用しながら免震化できる。
【0041】
なお、本実施形態では、免震装置40は柱32とは異なる位置に設置される。上述したように、柱32に上部建物30Uを支持させた状態で免震装置40を設置し、免震装置40の設置後、柱32を切断する免震化方法だからである。
また、台座34や受け座36は、既存建物30の梁やスラブ、壁等に設けてもよい。具体的には、既存梁・壁の増し打ちや、梁やスラブ、壁等に接続される新規の壁状部材を設け、台座34や受け座36としてもよい。さらに、壁状部材に限らず、免震装置の上下フランジを既存梁やスラブ、壁等に直接接続してもよいし、直方体状や円柱状の塊(フーチング)を介して接続してもよい。
【符号の説明】
【0042】
10 鉄塔(上部構造部、下部構造部)
12 鉄骨脚部(柱部材)
13 鉄骨柱
14 台座
16 下部梁材
18 脚接地部
20 上部梁材
22 ダンパー
26 免震装置
28 受け座
30 建物(上部構造部、下部構造部)
32 柱(柱部材)
34 台座
36 受け座
40 免震装置
42 ダンパー
図1
図2
図3
図4
図5