特開 2023-175407 免震建物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023175407

(43)【公開日】2023-12-12

(54)【発明の名称】免震建物

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20231205BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 331D

E04H9/02 351

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022087834

(22)【出願日】2022-05-30

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和３年９月９日 一般社団法人日本建築学会主催 ２０２１年度日本建築学会 技術部門設計競技「新時代のレジリエント建築・都市」表彰式にて公開 令和３年１１月２０日 一般社団法人 日本建築学会発行 建築雑誌２０２１年１１月号第１３６集・第１７５５号にて公開

(71)【出願人】

【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】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 俊司

(72)【発明者】

【氏名】津田 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】米津 正臣

【テーマコード（参考）】

2E139

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AC19

2E139AC41

2E139AC64

2E139BA30

2E139BD02

2E139BD34

2E139CA11

2E139CA16

2E139CC02

2E139CC11

2E139CC13

(57)【要約】

【課題】上方から見て、上部構造体の重心と上部構造体の回転中心とが重なっている場合と比して、地震の発生時には、上部構造体を効果的に回転させて上部構造体が損傷するのを抑制することができる免震建物を得る。
【解決手段】免震建物は、上部構造体と、上方から見て、上部構造体が上部構造体の重心とは異なる位置を中心に回転するように免震支承を介して上部構造体を支持する支持部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部構造体と、
上方から見て、前記上部構造体が前記上部構造体の重心とは異なる位置を中心に回転するように免震支承を介して前記上部構造体を支持する支持部と、
を備える免震建物。

【請求項2】

前記上部構造体が回転する回転力を減衰させる減衰手段を備える、
請求項１に記載の免震建物。

【請求項3】

前記上部構造体の回転中心には、回転軸を構成すると共に下端部分が井戸水に浸かっている軸部が設けられ、
前記減衰手段は、前記軸部の下端部分に取り付けられ、前記井戸水との間で生じる抵抗力により前記回転力を減衰させる羽根部を備える、
請求項２に記載の免震建物。

【請求項4】

回転する前記上部構造体の回転力によって発電する発電機と、
前記発電機によって発電した電力を蓄電する蓄電池と、
前記蓄電池から供給された電力によって前記井戸水をくみ上げるポンプと、
を備える請求項３に記載の免震建物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、免震建物に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の免震機能を有する回転建造物は、基礎構造体に構築された回転軸の軸線を含む剛質の塔状構造体と、回転軸を中心とした基礎構造体上の凹面軌道に転動手段を介して水平回転自在に載置された外囲回転構造体と、外囲回転構造体を回転駆動する駆動装置とを備え、外囲回転構造体の重心位置は実質的に側周に対しては中心部で上下方向には下半部に存在し、外囲回転構造体の中心頂部は塔状構造体における回転軸上の塔頂部に対してピン接合手段によって係合されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－２５６７２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の免震建物では、上方から見て、回転する上部構造体（回転建造物）の重心と上部構造体の回転中心とが重なっていた。

【0005】

本開示の課題は、上方から見て、上部構造体の重心と上部構造体の回転中心とが重なっている場合と比して、地震の発生時には、上部構造体を効果的に回転させて上部構造体が損傷するのを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１態様に係る免震建物は、上部構造体と、上方から見て、前記上部構造体が前記上部構造体の重心とは異なる位置を中心に回転するように免震支承を介して前記上部構造体を支持する支持部と、を備えることを特徴とする。

【0007】

第１態様に係る構成によれば、支持部は、上方から見て、上部構造体が上部構造体の重心とは異なる位置を中心に回転するように免震支承を介して上部構造体を支持している。このため、上方から見て、上部構造体の重心と上部構造体の回転中心とが重なっている場合と比して、地震の発生時には、上部構造体を効果的に回転させて上部構造体が損傷するのを抑制することができる。

【0008】

第２態様に係る免震建物は、第１態様に記載の免震建物でおいて、前記上部構造体が回転する回転力を減衰させる減衰手段を備えることを特徴とする。

【0009】

第２態様に係る構成によれば、免震建物は、上部構造体が回転する回転力を減衰させる減衰手段を備えている。このため、上部構造体が無負荷状態で回転する場合と比して、回転する上部構造体の回転力を減衰させることができる。

【0010】

第３態様に係る免震建物は、第２態様に記載の免震建物でおいて、前記上部構造体の回転中心には、回転軸を構成すると共に下端部分が井戸水に浸かっている軸部が設けられ、前記減衰手段は、前記軸部の下端部分に取り付けられ、前記井戸水との間で生じる抵抗力により前記回転力を減衰させる羽根部を備えることを特徴とする。

【0011】

第３態様に係る構成によれば、地震の発生には、回転する上部構造体の回転軸を構成している軸部も回転する。そして、回転する軸部の下端部分に取り付けられている羽根部と井戸水との間で生じる抵抗力によって、回転する上部構造体の回転力が減衰する。

【0012】

このように、粘弾性ダンパー等を用いることなく、回転する上部構造体の回転力を減衰させることができる。

【0013】

第４態様に係る免震建物は、第３態様に記載の免震建物でおいて、回転する前記上部構造体の回転力によって発電する発電機と、前記発電機によって発電した電力を蓄電する蓄電池と、前記蓄電池から供給された電力によって前記井戸水をくみ上げるポンプと、を備えることを特徴とする。

【0014】

第４態様に係る構成によれば、発電機が回転する上部構造体の回転力によって発電し、蓄電池が発電機によって発電した電力を蓄電する。そして、蓄電池から供給されて稼動するポンプが、井戸水をくみ上げる。このように、例えば、地震が発生することで停電した場合であっても、給水することができる。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、上方から見て、上部構造体の重心と上部構造体の回転中心とが重なっている場合と比して、地震の発生時には、上部構造体を効果的に回転させて上部構造体が損傷するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本開示の実施形態に係る免震建物を示した概略断面図である。

【図2】本開示の実施形態に係る免震建物の上部構造体を示した断面図である。

【図3】本開示の実施形態に係る免震建物の上部構造体を示した斜視図である。

【図4】本開示の実施形態に係る免震建物の３階を示した平面図である。

【図5】本開示の実施形態に係る免震建物の２階を示した平面図である。

【図6】本開示の実施形態に係る免震建物の１階を示した平面図である。

【図7】本開示の実施形態に係る免震建物の基礎等を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本開示の実施形態に係る免震建物の一例について図１～図７を用いて説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは、鉛直方向であって免震建物の上下方向を示し、矢印Ｗは、水平方向を示し上方から見て円状の上部構造体の径方向を示す。

【0018】

本開示の実施形態に係る免震建物１０は、図１に示されるように、上部構造体２０と、免震支承７６を介して上部構造体２０が回転するように上部構造体２０を支持する基礎７０と、回転する上部構造体２０の回転力を減衰させる減衰装置８０とを備えている。

【0019】

さらに、免震建物１０は、回転する上部構造体２０の回転力によって発電する発電機８４と、発電機８４によって発電した電力を蓄電する蓄電池８８と、蓄電池８８から供給された電力によって稼動するポンプ９０とを備えている。

【0020】

（上部構造体２０）
上部構造体２０は、図２、図３に示されるように、三階建てあって、上下方向に延びる断面円状の柱部材２２と、三階の床を構成する三階床３０と、二階の床を構成する二階床４０と、一階の床を構成する一階床５０とを備えている。柱部材２２は、軸部の一例である。

【0021】

〔三階床３０、その他〕
三階床３０は、例えば集積板を用いて形成され、図３、図４に示されるように、上方から見て円状とされ、上下方向に貫通する円状の貫通孔３０ａが中心に形成されている。この貫通孔３０ａに柱部材２２が挿入されている。つまり、円状の三階床３０の中心に上下方向に延びる柱部材２２が挿入されている。

【0022】

そして、柱部材２２の先端部分に一端が固定され、上方から見て、放射線状に延びて他端が三階床３０の外周縁に固定された複数のテンションロッド３２（以下単に「ロッド３２」）が設けられている。

【0023】

この構成において、複数のロッド３２が、三階床３０を支持している。また、上方から見て、三階床３０の中心と三階床３０の重心とは重なっている。換言すれば、上方から見て、柱部材２２と三階床３０の重心とは重なっている。

【0024】

〔二階床４０、その他〕
二階床４０は、例えば集積板を用いて形成され、図３、図４、図５に示されるように、上方から見て円状とされている。そして、二階床４０の中心は、上方から見て三階床３０の中心と重なっており、二階床４０の直径は、三階床３０の直径と比して大きくされている。また、円状の二階床４０の中心を柱部材２２が貫通している。

【0025】

そして、三階床３０の外周縁に一端が固定され、他端が二階床４０の外周縁に固定された複数のテンションロッド４２（以下単に「ロッド４２」）が設けられている。具体的には、ロッド４２の一端が固定された三階床３０の固定点と、ロッド４２の他端が固定された二階床４０の固定点とは、三階床３０及び二階床４０の周方向に千鳥状となるように配置されている。

【0026】

また、図３に示されるように、三階床３０の外周縁に一端が固定され、他端が二階床４０において外周縁と二階床４０の中心との中間部に固定された１本のテンションロッド４４（以下単に「ロッド４４」）が設けられている。

【0027】

さらに、二階床４０には、図５に示されるように、円状の貫通孔４０ａが２個形成されている。具体的には、二階床４０においてロッド４４が固定された部位４４ａと、一方の貫通孔４０ａの中心と、他方の貫通孔４０ａの中心とを結ぶ線分は、柱部材２２を囲む三角形状となっている。さらに、詳細は後述するが、図３に示されるように、上下方向に延びる梯子６４が一対設けられ、梯子６４の上端部が、貫通孔４０ａの周縁部に下方から夫々取り付けられている。

【0028】

また、柱部材２２には、図２、図３に示されるように、円盤状の円プレート２４が、二階床４０の中心部分の下面に接触するように取り付けられている。さらに、二階床４０と三階床３０との間の部分の柱部材２２には、螺旋状に配置された階段４６の一端が取り付けられている。そして、この階段４６を用いて二階と三階との間を移動するようになっている。

【0029】

この構成において、複数のロッド４２、ロッド４４、一対の梯子６４、及び柱部材２２が、二階床４０を支持している。また、上方から見て、二階床４０の中心と二階床４０の重心とは重なっている。換言すれば、上方から見て、柱部材２２と二階床４０の重心とは重なっている。

【0030】

〔一階床５０、その他〕
一階床５０は、図３、図６に示されるように、上方から見て円状とされている。そして、一階床５０の中心は、上方から見て二階床４０の中心及び三階床３０の中心と重なっており、一階床５０の直径は、二階床４０の直径と比して小さくされている。

【0031】

また、一階床５０は、鉄筋コンクリート製のコンクリート部５２と、例えば集積板を用いて形成された木製部５４とを含んで構成されている。

【0032】

コンクリート部５２は、上方から見て一階床５０と同心円とされた円状部５２ａと、上方から見て円状部５２ａの外周縁から一階床５０の外周縁に達する扇状とされた扇部５２ｂとを含んで構成されている。さらに、コンクリート部５２は、図示せぬ接合手段によって柱部材２２に接合されている。

【0033】

また、円状部５２ａの中心を柱部材２２が貫通しており、円状部５２ａには、上面を凹状とすることで後述する井戸水ＷＡが供給される半円状の水場６０が形成されている（図６参照）。

【0034】

木製部５４は、一階床５０においてコンクリート部５２以外の領域を占めており、木製部５４の厚さは、コンクリート部５２の厚さと比して薄くされている。

【0035】

そして、二階床４０の外周縁に一端が固定され、他端が一階床５０の外周縁に固定された複数のテンションロッド６２（以下単に「ロッド６２」）が設けられている。具体的には、ロッド６２の一端が固定された二階床４０の固定点と、ロッド６２の他端が固定された一階床５０の固定点とは、二階床４０及び一階床５０の周方向に千鳥状となるように配置されている。

【0036】

また、コンクリート部５２には、図３に示されるように、一階と二階との間を移動するために設けられた上下方向に延びる一対の梯子６４の下端部が夫々取り付けられている。具体的には、一方の梯子６４の下端部は、コンクリート部５２に取り付けられ、一方の梯子６４の上端部は、二階床４０の下面において、一方の貫通孔４０ａの周縁部に取り付けられている。また、他方の梯子６４の下端部は、コンクリート部５２に取り付けられ、他方の梯子６４の上端部は、二階床４０の下面において、他方の貫通孔４０ａの周縁部に取り付けられている。

【0037】

この構成において、上方から見て、一階床５０の中心と一階床５０の重心とは異なっている。換言すれば、上方から見て、上部構造体２０の中心と上部構造体２０の重心とは異なっている。さらに換言すれば、上方から見て、柱部材２２と上部構造体２０の重心とは異なっている。なお、本実施形態では、上方から見て、上部構造体２０の重心は、図６に示す点Ｇ近傍となる。

【0038】

〔基礎７０、免震支承７６〕
基礎７０は、図７に示されるように、断面Ｌ字状とされており、上下方向に延びる円筒部７２と、円筒部７２の下端に接続され、円筒部７２の径方向に広がる円盤部７４とを含んで構成されている。基礎７０は、支持部の一例である。

【0039】

上方から見て、円筒部７２の中心は、柱部材２２と重なっている。また、円筒部７２の上端部分は、地表面から上方へ突出しており、円筒部７２の上端部分には、上方を向いた上端面７２ａが形成されている。そして、この上端面７２ａには、免震支承７６が設けられている。

【0040】

免震支承７６は、レール部７６ａと、レール部７６ａに噛み合うガイド部７６ｂと、レール部７６ａとガイド部７６ｂとの間に配置されたベアリング（図示省略）とを備えている。

【0041】

レール部７６ａは、円筒部７２の上端面７２ａに取り付けられ、上方からみて円環状に配置されている。ガイド部７６ｂは、複数設けられ、一階床５０のコンクリート部５２の下面に取り付けられ、上方から見て予め決められた間隔をあけて配置されている。

【0042】

この構成において、基礎７０は、上方から見て、上部構造体２０が柱部材２２を中心に回転するように免震支承７６を介して上部構造体２０を支持している。つまり、基礎７０は、上方から見て、上部構造体２０が上部構造体２０の重心とは異なる位置を中心に回転するように免震支承７６を介して上部構造体２０を支持している。このように、柱部材２２は、上部構造体２０の回転中心に配置され、上部構造体２０の回転軸を構成している。

【0043】

そして、地震の発生時には、上部構造体２０が一方及び他方に回転することで、免震支承７６は、地震の揺れが上部構造体２０に伝達するを抑制している。

【0044】

〔減衰装置８０〕
減衰装置８０は、図７に示されるように、柱部材２２の下端部分に取り付けられ、井戸水ＷＡとの間で生じる抵抗力によって回転する上部構造体２０の回転力を減衰させる羽根部８２を備えている。減衰装置８０は、減衰手段の一例である。

【0045】

具体的には、地中には、上方から見て、柱部材２２を囲むように上下方向に延びるヒューム管１２が埋められている。このヒューム管１２の内部に井戸水ＷＡが溜まっており、柱部材２２の下端部分が、この井戸水ＷＡに浸かっている。そして、柱部材２２において井戸水ＷＡに浸かっている下端部分に、複数の羽根部８２が取り付けられている。

【0046】

羽根部８２は、板状で、羽根部８２の板厚方向は、柱部材２２の周方向とされている。また、羽根部８２は、柱部材２２の周方向から見て、柱部材２２の径方向に延びる矩形状とされている。

【0047】

そして、複数の羽根部８２は、上方から下方に向けて柱部材２２に対する取付角度を変えながら間隔をあけて柱部材２２の周面に取り付けられている。

【0048】

この構成において、地震の発生時には、上部構造体２０が一方及び他方に回転することで、柱部材２２に取り付けられた羽根部８２が一方及び他方に回転する。これにより、羽根部８２と井戸水ＷＡとの間で生じる抵抗力によって、回転する上部構造体２０の回転力が減衰する。

【0049】

〔発電機８４、蓄電池８８〕
発電機８４及び蓄電池８８は、図１に示されるように、免震建物１０に設けられ、発電機８４は、上部構造体２０の回転力によって発電し、蓄電池８８は、発電機８４によって発電した電力を蓄電する機能を有る。

【0050】

〔ポンプ９０、その他〕
ポンプ９０は、図７に示されるように、一階床５０のコンクリート部５２の下方に配置されている。そして、ポンプ９０は、蓄電池８８から供給される電力によって稼動するようになっている。

【0051】

具体的には、一階床５０のコンクリート部５２の下方で、かつ、基礎７０の円筒部７２に囲まれた領域は、空洞部１４とされており、ポンプ９０はこの空洞部１４に配置されている。そして、ポンプ９０をコンクリート部５２に吊り下げる吊部材９２が設けられている。

【0052】

また、柱部材２２の下端部分から柱部材２２の内部を流れてポンプ９０まで井戸水ＷＡが流れる流路２２ａと、ポンプ９０から柱部材２２の内部を流れて上部構造体２０の１階に設けられた蛇口２６まで井戸水ＷＡが流れる流路２２ｂとが設けられている。さらに、ポンプ９０からコンクリート部５２に形成された水場６０まで井戸水ＷＡが流れる流路２２ｃが設けられている。

【0053】

この構成において、コンクリート部５２に吊部材９２によって吊り下げられたポンプ９０は、コンクリート部５２と伴に回転する。

【0054】

また、ポンプ９０は、蓄電池８８から供給される電力によって稼動し、柱部材２２の下端部分の井戸水ＷＡを流路２２ａ及び流路２２ｂを流して蛇口２６から流出させる。さらに、ポンプ９０は、蓄電池８８から供給される電力によって稼動し、柱部材２２の下端部分の井戸水ＷＡを流路２２ａ及び流路２２ｃを流して水場６０へ流出させる。

【0055】

（作用）
次に、免震建物１０の作用について説明する。
地震が発生していない通常時には、図１に示す免震建物１０の一階は、例えば、子供たちの遊び場となる。水場６０に井戸水ＷＡが溜められている場合には、子供たちが水遊びをすることができる。

【0056】

また、通常時の免震建物１０の二階は、例えば、子供たちの秘密基地となり、さらには、フリーマーケットや盆踊りのステージとなる。

【0057】

さらに、通常時の免震建物１０の三階は、例えば、見晴らし台や天体観測スペース、さらには、盆踊りの太鼓スペースとなる。

【0058】

また、一階床５０の外周面に取手が設けられている場合には、子供たちが取手を掴んで一階床５０の周方向に走ることで、上部構造体２０が柱部材２２を中心に回転し、子供たちにとって、免震建物１０が遊具となる。

【0059】

ここで、上部構造体２０は、上部構造体２０の重心とは異なる位置を中心に回転するように基礎７０によって支持されている。このため、地震の発生時には、上部構造体２０は、柱部材２２を中心に一方と他方とに効果的に回転する。

【0060】

また、柱部材２２が回転することで、柱部材２２の下端部分に取り付けられた羽根部８２も回転する。これにより、羽根部８２と井戸水ＷＡとの間で生じる抵抗力によって、回転する上部構造体２０の回転力が減衰する。

【0061】

さらに、地震の発生時には、発電機８４は、回転する上部構造体２０の回転力によって発電し、蓄電池８８は、発電機８４によって発電した電力を蓄電する。

【0062】

そして、地震がおさまり、免震建物１０が避難所として用いられる非常時には、免震建物１０の一階は、例えば、給水ステーションとなる。具体的には、ポンプ９０は、図示せぬ制御からの制御によって、蓄電池８８から供給される電力によって稼動し、柱部材２２の下端部分の井戸水ＷＡを流路２２ａ及び流路２２ｂを流して蛇口２６から流出させる。

【0063】

また、非常時の免震建物１０の二階は、例えば、地域の災害避難拠点となる。さらに、非常時の免震建物１０の三階は、例えば、火の見櫓となる。

【0064】

（まとめ）
以上説明したように、免震建物１０においては、基礎７０は、上方から見て、上部構造体２０が上部構造体２０の重心とは異なる位置を中心に回転するように免震支承７６を介して上部構造体２０を支持している。このため、上方から見て、上部構造体の重心と上部構造体の回転中心とが重なっている場合と比して、地震の発生時には、上部構造体２０を効果的に回転させて上部構造体２０が損傷するのを抑制することができる。

【0065】

また、免震建物１０においては、回転する上部構造体２０の回転力を減衰させる減衰装置８０が備えられている。このため、上部構造体２０が無負荷状態で回転する場合と比して、回転する上部構造体２０の回転力を減衰させることができる。換言すれば、地震による上部構造体２０の揺れを抑制することができる。

【0066】

また、免震建物１０においては、減衰装置８０は、地震の発生時に回転する柱部材２２と、柱部材２２の下端部分に取り付けられ、井戸水ＷＡと間で生じる抵抗力によって回転力を減衰させる羽根部８２とを備えている。これにより、粘弾性ダンパー等を用いることなく、回転する上部構造体２０の回転力を減衰させることができる。

【0067】

また、免震建物１０においては、回転する上部構造体２０の回転力によって発電機８４が発電し、蓄電池８８が発電機８４によって発電した電力を蓄電する。そして、蓄電池８８から供給されて稼動するポンプ９０が、井戸水ＷＡをくみ上げる。このように、地震が発生することで停電した場合であっても、給水することができる。

【0068】

なお、本開示を特定の実施形態について詳細に説明したが、本開示は係る実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。上記実施形態では、基礎７０が、免震支承７６を介して上部構造体２０を回転可能に支持したが、柱頭が免震支承を介して上部構造体を回転可能に支持してもよい。つまり、柱頭免震構造であってもよい。

【0069】

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、上部構造体が地下階を有していてもよい。

【0070】

また、上記実施形態では、各階の床が円形であったが、矩形状等であってもよく、上部構造体の回転中心と上部構造体の重心とが異なる位置であればよい。

【0071】

また、上記実施形態では、蓄電池８８によってポンプ９０が稼働したが、例えば、免震建物に設けられた照明等に蓄電池が電力を供給してもよい。

【符号の説明】

【0072】

１０ 免震建物
２０ 上部構造体
２２ 柱部材（軸部の一例）
７０ 基礎（支持部の一例）
７６ 免震支承
８０ 減衰装置（減衰手段の一例）
８２ 羽根部
８４ 発電機
８８ 蓄電池
９０ ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】