JP2001032296A - 制振基礎構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟弱地盤や液状化地盤においても優れた制振
効果が得られる有効な制振基礎構造とする。 【解決手段】 地震時における建物２の水平荷重を斜杭
７により支持しその杭頭部と建物との間に地震時の振動
エネルギーを吸収する制振装置１０を介装する。斜杭を
少なくとも３本以上を１組とする群杭９として平面視に
おいて外広がりの放射状に設ける。斜杭の杭頭部に設け
たフーチング８と建物の間に制振装置としての粘弾性ダ
ンパーあるいは鋼材ダンパー等の制振ダンパーを設置す
る。制振装置を介して建物の鉛直荷重を斜杭に支持せし
める。あるいは、斜杭を鋼管杭としてその杭頭部に粘弾
性材を介して中杭を軸方向に相対変位可能に挿入せしめ
ることにより斜杭の杭頭部に制振装置を一体に組み込
む。斜杭として回転圧入鋼管杭を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物の基礎部に制
振機能を持たせる制振基礎構造、特に軟弱地盤や液状化
地盤に構築される建物に適用して好適な制振基礎構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、建物の基礎部に制振装置を組み込
んで地震時のエネルギーを吸収しようとする制振基礎構
造の提案がなされ、杭とフーチングの間に鋼材ダンパー
を介装すること等が試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような制振基礎
構造は堅固な地盤に適用する場合には有効と考えられる
が、軟弱地盤や液状化地盤に適用しても十分な制振装置
が得られないことが懸念される。

【０００４】すなわち、軟弱地盤や液状化地盤は地震時
の水平剛性が小さく、したがってそのような地盤に設け
る杭は上部構造の慣性力によりキャンチレバーとして挙
動することを前提として設計しなければならない。そし
て、そのようなキャンチレバーとして挙動する杭は地震
時には上部構造と同様の動きとなってそれらの間にはさ
ほどの相対変位を生じず、したがってそれらの間に制振
装置を介装しても十分に作動し得ないものとなり、それ
故に十分な制振効果が得られないことが想定されるので
ある。

【０００５】そのような問題は杭の水平剛性を高めるこ
とで解決できるが、その場合は杭の大断面化のために著
しいコスト増を招くものであるし、本来的に鉛直荷重を
支持すれば良い（したがって高軸剛性は必要であるもの
の水平剛性は本来的にさほど必要としない）杭に対して
過大な水平剛性を与えることは不合理でもある。

【０００６】上記事情に鑑み、本発明は、軟弱地盤や液
状化地盤においても優れた制振効果が得られる有効な制
振基礎構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、建物
の基礎部に制振機能を持たせる制振基礎構造であって、
地震時における建物の水平荷重を斜杭により支持すると
ともに、該斜杭の杭頭部と建物との間に地震時の振動エ
ネルギーを吸収する制振装置を介装してなるものであ
る。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明の制振
基礎構造であって、前記斜杭を少なくとも３本以上を１
組とする群杭として平面視において外広がりの放射状に
設けてなるものである。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明の制振基礎構造であって、前記斜杭の杭頭部にフーチ
ングを設け、該フーチングと建物の間に、前記制振装置
としての粘弾性ダンパーあるいは鋼材ダンパー等の制振
ダンパーを設置してなるものである。

【００１０】請求項４の発明は、請求項３の発明の制振
基礎構造であって、建物の鉛直荷重を前記制振装置を介
して前記斜杭に支持せしめるものである。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１または２の発
明の制振基礎構造であって、前記斜杭を鋼管杭としてそ
の杭頭部に粘弾性材を介して中杭を軸方向に相対変位可
能に挿入せしめることにより、前記斜杭の杭頭部に前記
制振装置を一体に組み込んでなるものである。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１，２，３，４
または５の発明の制振基礎構造であって、前記斜杭とし
て、先端部に羽根を設けた鋼管を回転させることにより
該羽根による貫入方向の推進力を得て地盤に圧入させる
回転圧入鋼管杭を用いてなるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１および図２は本発明の第１実
施形態である制振基礎構造の概要図である。図中符号１
は軟弱地盤であり、２はそこに構築された建物、３はそ
の基礎梁、４はフーチング、５は鉛直杭である。鉛直杭
５は支持地盤６に達して建物２の鉛直荷重を支持する通
常の支持杭であるが、この鉛直杭５は低水平剛性の軟弱
地盤１中に設けられるものであることから地震時には図
１に破線で示すようにキャンチレバーとして挙動する
（つまりさほど水平剛性を有していない）ものであり、
それを前提として通常の設計がなされたものである。

【００１４】上記の鉛直杭５に加えて、本第１実施形態
では、基礎梁３の直下に位置して４本の斜杭７を１組と
してそれらの杭頭部にフーチング８を設けた群杭９が設
けられている。フーチング８は基礎梁３との間に間隙を
おいて基礎梁３と相対変位が可能な状態とされ、それら
フーチング８と基礎梁３との間には制振装置１０が介装
されている。

【００１５】斜杭７は鉛直に対して若干の傾斜を以て設
置されたもので、本第１実施形態では図２に示すように
各群杭９の４本の斜杭７が平面視において放射状をなす
ように外広がりに設けられている。このような斜杭７は
軸耐力の水平方向成分が水平荷重に抗するものとなるの
で同一断面の鉛直杭に比較して優れた水平剛性を発揮す
るものである。そして、各群杭９は４本の斜杭７を１組
として放射状に設けていることから、これは実質的に立
体トラス構造の一部を構成するものとなってトラス効果
により全水平方向に対して高剛性を発揮するものとなっ
ている。

【００１６】本第１実施形態では各斜杭７として回転圧
入鋼管杭が用いられている。回転圧入鋼管杭は、先端部
に羽根１１を設けた鋼管をオーガーマシン等により回転
させることにより羽根１１による圧入方向の推進力を得
て地盤に圧入させる構成のもので、無騒音、無振動、無
排土にて杭施工を行い得るとともに、羽根１１による優
れた支持力と引抜耐力を有するものである。また、鋼管
内にコンクリートを充填することでより剛性、耐力に優
れた充填鋼管コンクリート杭とすることもできるもので
ある。

【００１７】本第１実施形態における制振装置１０とし
ては、ゴムアスファルト系あるいは高減衰ゴム系の粘弾
性ダンパーや、鉛あるいは鋼棒、極低降伏点鋼等からな
る鋼材系ダンパーが好適に採用可能である。フーチング
８の周囲と基礎梁３との間には、地下水の侵入防止のた
めにゴム板等の止水材１２によりシールされている。

【００１８】上記構造によれば、建物２は水平剛性の小
さい軟弱地盤１に構築されていることから地震時には大
きく水平方向に振動し、その際には建物２を支持してい
る鉛直杭５はキャンチレバーとして挙動して建物２とほ
ぼ同様の動きとなる。一方、斜杭７からなる群杭９は鉛
直杭５に比較して水平剛性が高いことから鉛直杭５のよ
うなキャンチレバーとして挙動することはない。したが
って地震時には鉛直杭５と斜杭７との剛性差によりフー
チング８と建物２との間に相対変位が生じ、その結果、
それらの間に介装されている制振装置１０が確実に作動
して振動エネルギーを確実かつ効率的に吸収する。すな
わち、この構造により、軟弱地盤１に構築される建物２
に対しても優れた基礎制振効果が得られ、鉛直杭５の応
力を十分に低減させることができるのでその設計も容易
となる。

【００１９】なお、上記第１実施形態では各群杭９を４
本の斜杭７により構成したが、図３に示すように少なく
とも３本の斜杭７を等間隔で放射状に設けることで同様
の効果が得られる。

【００２０】また、上記第１実施形態では、建物２の鉛
直荷重を鉛直杭５に支持せしめ、斜杭７には水平荷重を
支持せしめることとしたが、斜杭７は当然に鉛直荷重を
支持することが可能であるから、建物２の鉛直荷重の一
部もしくは全てを制振装置１０を介して斜杭７に負担さ
せる設計とすることも可能であり、その場合は鉛直杭５
の一部もしくは全てを省略することも可能である。

【００２１】図４および図５は本発明の第２実施形態を
示す。上記第１実施形態は斜杭７の杭頭部に設けたフー
チング８と建物２との間に制振装置１０を設置したので
あるが、本第２実施形態は斜杭７の杭頭部に制振装置１
０を一体に組み込んだ構成のものである。すなわち、本
第２実施形態における斜杭７としては図５に示すように
第１実施形態の場合と同様の回転圧入鋼管杭が用いられ
ているが、その杭頭部にはアスファルト等の粘弾性材１
３を介して中杭１４が軸方向に相対変位可能に挿入され
た二重管構造とされ、その中杭１４の基端が建物２のフ
ーチング４に対して固定された構造となっていて、斜杭
７の杭頭部自体が制振装置１０としての粘弾性ダンパー
を構成したものとなっている。本第２実施形態では、地
震時に建物２が水平変位した際には中杭１４が軸方向に
変位して斜杭７に対して出没することになり、その際に
粘弾性材１３が剪断変形を受けてその粘性抵抗により振
動エネルギーが吸収されて優れた制振効果が得られる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１の発明は、地震時における建物
の水平荷重を斜杭により支持してその杭頭部と建物との
間に地震時の振動エネルギーを吸収する制振装置を介装
したので、水平剛性に優れる斜杭と建物との間で地震時
には相対変位が生じることになり、したがってそれらの
間に設けた制振装置が確実に作動して優れた制振効果が
得られ、特に軟弱地盤や液状化地盤に適用して好適であ
る。

【００２３】請求項２の発明は、少なくとも３本以上の
斜杭を１組として外広がりの放射状をなす群杭として設
けたので、水平剛性を全水平方向に対して均等に高める
ことができる。

【００２４】請求項３の発明は、斜杭の杭頭部に設けた
フーチングと建物の間に制振装置としての粘弾性ダンパ
ーあるいは鋼材ダンパー等の制振ダンパーを設置したの
で、地震時における建物の水平変位により建物とフーチ
ングとの間で相対水平変位が生じて制振ダンパーを確実
に作動させることができる。

【００２５】請求項４の発明は、建物の水平荷重のみな
らず、鉛直荷重も制振装置を介して斜杭に支持せしめる
ので、通常の鉛直支持杭を削減あるいは省略することが
できる。

【００２６】請求項５の発明は、斜杭の杭頭部に粘弾性
材を介して中杭を軸方向に相対変位可能に挿入すること
で、斜杭の杭頭部に制振装置を一体に組み込んだので、
地震時における建物の水平変位により中杭が斜杭に対し
て出没し、その際の粘弾性材の剪断変形により振動エネ
ルギーを確実に吸収することができる。

【００２７】請求項６の発明は、先端部に羽根を設けた
鋼管を回転させることによりその羽根による貫入方向の
推進力を得て地盤に圧入させる回転圧入鋼管杭を斜杭と
して採用したので、斜杭の施工を無騒音、無振動、無排
土にて行い得るとともに、羽根による優れた支持力と引
抜耐力を確保することができ、鋼管内にコンクリートを
充填することでより剛性、耐力に優れた充填鋼管コンク
リート杭とすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態である制振基礎構造の
概要を示す立面図である。

【図２】 同、平面図である。

【図３】 同、群杭の他の構成例を示す図である。

【図４】 本発明の第２実施形態である制振基礎構造の
概要を示す立面図である。

【図５】 同、制振装置を組み込んだ斜杭の構成例を示
す図である。

【符号の説明】

１ 軟弱地盤 ２ 建物 ７ 斜杭 ８ フーチング ９ 群杭 １０ 制振装置 １１ 羽根 １３ 粘弾性材 １４ 中杭

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物の基礎部に制振機能を持たせる制振
   基礎構造であって、地震時における建物の水平荷重を斜
   杭により支持するとともに、該斜杭の杭頭部と建物との
   間に地震時の振動エネルギーを吸収する制振装置を介装
   してなることを特徴とする制振基礎構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の制振基礎構造であって、
   前記斜杭を少なくとも３本以上を１組とする群杭として
   平面視において外広がりの放射状に設けてなることを特
   徴とする制振基礎構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の制振基礎構造で
   あって、前記斜杭の杭頭部にフーチングを設け、該フー
   チングと建物の間に、前記制振装置としての粘弾性ダン
   パーあるいは鋼材ダンパー等の制振ダンパーを設置して
   なることを特徴とする制振基礎構造。
4. 【請求項４】 請求項３記載の制振基礎構造であって、
   建物の鉛直荷重を前記制振装置を介して前記斜杭に支持
   せしめることを特徴とする制振基礎構造。
5. 【請求項５】 請求項１または２記載の制振基礎構造で
   あって、前記斜杭を鋼管杭としてその杭頭部に粘弾性材
   を介して中杭を軸方向に相対変位可能に挿入せしめるこ
   とにより、前記斜杭の杭頭部に前記制振装置を一体に組
   み込んでなることを特徴とする制振基礎構造。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３，４または５記載の制
   振基礎構造であって、前記斜杭として、先端部に羽根を
   設けた鋼管を回転させることにより該羽根による貫入方
   向の推進力を得て地盤に圧入させる回転圧入鋼管杭を用
   いてなることを特徴とする制振基礎構造。