JP2001064982A - 杭基礎構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基礎躯体と基礎杭を結合してなる杭基礎構造
において、大地震時における基礎杭の破損を確実に防止
するとともに、杭の仕様や本数の低減によるコストダウ
ンを図ることができる杭基礎構造を提供する。 【解決手段】 基礎躯体３と基礎杭２の杭頭部８との間
に、弾塑性体材料からなる介装部材１３を配置し、介装
部材１３を、杭頭部８側に固定するとともに、基礎躯体
３側に対して、水平方向の相対変位が規制され、鉛直方
向の相対変位が許容された状態で当接させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築・土木構造物
に適用されて、基礎杭と、基礎杭によって支持された構
造物の基礎躯体とを結合してなる杭基礎構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】建築・土木における構造物の基礎杭頭部
における結合構造は、従来から剛結を中心に計画されて
きた。そのため、大部分のものが建築物の基礎杭頭部を
基礎に剛結している杭基礎構造が用いられてきた。そし
て、杭基礎構造の一部には、完全な剛結構造でなく、半
剛結と見られるものも存在していたが、半剛結の状態を
合理的に評価できないために、設計上は剛結として扱わ
ざるを得ないのが実態であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１１は、地震時にお
ける杭の曲げモーメント分布を模式的に表したものであ
る。図１１に示すグラフの横軸は、曲げモーメントＭの
大きさ、縦軸は杭の深度Ｄを表している。図中、実線で
示す杭頭部が剛結の場合の曲げモーメントＭの分布にお
いては、杭頭部で最大モーメントが生じている。それに
対して、図中鎖線で示す、杭頭部がピン結合の場合の曲
げモーメントＭの分布においては、杭頭部の曲げモーメ
ントＭはゼロとなるが、今度は地中部で大きな曲げモー
メントを生じている。このように、基礎杭の頭部を剛結
とした場合には、大地震時に、杭頭部分に発生する大き
な曲げ応力によって、杭基礎の杭頭部分が破損する可能
性が高い。また、破損を避けようとすると、杭の断面を
大きくして本数を多くする必要があり不経済である。そ
こで、このような不都合を避けるために、杭基礎構造を
ピン構造にする例が提案されてきた。杭基礎構造をピン
結合にすると、上述のように杭頭部における曲げ応力は
ゼロになるので、杭頭部分の破損は防止できる。

【０００４】しかし、今度は、図１１に示したように、
杭頭部よりも下方にある本体部に大きな曲げ応力を発生
させることになり、杭頭剛結時の曲げ応力に対して70〜
90％の曲げ応力とはいえ、大規模な地震に対しては杭全
体の破損を完全に防止することは難しい。また、杭の破
損位置が地中深いので補修が極めて困難になるという欠
点がある。

【０００５】さらに、杭頭部のピン結合は、地震時の水
平変位が杭頭剛結の場合に比較して倍程度に大きくなる
点も従来は問題であった。したがって、基礎躯体と基礎
杭頭部の結合状態として、ピンでも無く、剛結でもな
く、地震時における杭頭部の発生応力を低減して、杭の
仕様や本数の低減によるコストダウンを図りながら、大
地震時における基礎杭の破損を防止できるような杭基礎
構造の改善が期待されていた。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、基礎躯体と基礎杭を結合してなる杭基礎構造にお
いて、杭の曲げモーメント分布を、図１１中点線で示す
ように、杭頭部および杭中間部のいずれにおいても所定
値以下に抑えることにより、大地震時における基礎杭の
破損を確実に防止するとともに、杭の仕様や本数の低減
によるコストダウンを図ることができる杭基礎構造の提
供を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、以下の手段を採用した。すなわ
ち、請求項１記載の杭基礎構造は、基礎杭と、該基礎杭
によって支持された構造物の基礎躯体とを結合してなる
杭基礎構造であって、前記基礎躯体と前記基礎杭の杭頭
部との間に、弾塑性体材料からなる介装部材が配置され
ており、該介装部材は、前記基礎躯体および前記杭頭部
のいずれか一方に対して固定されるとともに、同他方に
対して、水平方向の相対変位が規制され、鉛直方向の相
対変位が許容された状態で当接することを特徴としてい
る。

【０００８】このような構成においては、地震時に、杭
頭部における応力が増大した場合に、介装部材は、基礎
躯体から基礎杭に対して、その応力を伝達するように作
用する。この際、介装部材が弾塑性体材料により形成さ
れていることから、介装部材は、杭頭部の応力が所定値
（降伏応力）に達するまでは、その応力を増大させる
が、所定値を超えた段階からは、応力の増大が殆ど発生
することがない。したがって、常時および中小規模の地
震発生時などのように、杭頭部の発生応力が比較的小さ
い場合においては、杭基礎構造は、剛結として機能す
る。これに対して、大規模な地震時に、介装部材の歪み
が所定値（降伏応力）を超えると、介装部材を構成する
弾塑性体材料は、応力の飽和状態を形成して伝達する応
力の増大を無くし、所定値を超越した余分の応力を基礎
杭に発生させることがない。このため、基礎杭頭部は、
前記余分の応力に対してピン結合として機能することと
なる。

【０００９】請求項２記載の杭基礎構造は、請求項１記
載の杭基礎構造であって、前記基礎躯体には、前記杭頭
部が収納される挿入孔が設けられ、前記介装部材は、前
記挿入孔の内壁と、前記杭頭部の外周壁との間に配置さ
れていることを特徴としている。

【００１０】このような構成とされるために、杭頭部
が、基礎躯体に対して、杭頭部の軸線周りの回転方向に
相対移動することが許容される。したがって、基礎杭に
対してねじれ応力が伝達されることがない。

【００１１】請求項３記載の杭基礎構造は、請求項１ま
たは２記載の杭基礎構造であって、前記杭頭部の上面と
前記基礎躯体との間に荷重伝達装置が設けられ、該荷重
伝達装置は、前記杭頭部上面と前記基礎躯体との水平方
向の相対変位を許容しつつ、前記基礎躯体からの荷重を
前記杭頭部の上面へ伝達する構成とされていることを特
徴としている。

【００１２】このような構成により、基礎杭の軸応力
を、荷重伝達装置を介して基礎躯体に伝達することがで
き、介装部材に対して、基礎杭の軸応力が伝達すること
を防ぐことができる。これにより、軸応力の影響を除外
し、曲げ応力の値が所定値（降伏応力）に到達するかど
うかで、杭頭の状態（剛結合・ピン結合）をコントロー
ルすることができる。

【００１３】請求項４記載の杭基礎構造は、請求項３記
載の杭基礎構造であって、前記荷重伝達装置は、前記杭
頭部上面および前記基礎躯体のいずれか一方に固定され
た第一の滑り板と、同他方に固定された弾性体と、該弾
性体に固定されるとともに、前記第一の滑り板に対して
当接する第二の滑り板とを備えて構成されていることを
特徴としている。

【００１４】このような構成により、基礎躯体および杭
頭部に水平力が作用した場合には、第一および第二の滑
り板との間に滑りを生じさせることができるのに加え
て、弾性体が変形して曲げ応力を吸収することができ
る。

【００１５】請求項５記載の杭基礎構造は、請求項１か
ら４のいずれかに記載の杭基礎構造であって、前記介装
部材は、前記基礎躯体および前記基礎杭が相対変位した
際に、他の部分に比較して、大きい応力が作用するよう
に形成された大応力作用部を有した構成とされているこ
とを特徴としている。

【００１６】このような構成により、地震時において、
介装部材のうち、大応力作用部が先行して塑性変形する
ことが可能となり、大地震時に、確実にピン結合状態を
実現することができる。

【００１７】請求項６記載の杭基礎構造は、請求項５記
載の杭基礎構造であって、前記介装部材は、前記基礎杭
の中心軸を通る仮想鉛直平面をもって分断した際に断面
視略Ｌ字型に形成されていることを特徴としている。

【００１８】このような構成により、地震時において、
Ｌ字型に形成された介装部材の跳ね出し部が曲げられる
ことにより、介装部材に、圧縮応力に加えて曲げ応力が
作用し、前記跳ね出し部の基端部近傍が、大応力作用部
として機能することとなる。

【００１９】請求項７記載の杭基礎構造は、請求項１か
ら６のいずれかに記載の杭基礎構造であって、前記弾塑
性体材料として、低降伏点鋼材（極軟鋼）が用いられる
ことを特徴としている。

【００２０】このような構成とされるために、介装部材
を、完全弾塑性体に近い特性を備えたものとして形成す
ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１および図２は、ともに、本
発明の一実施の形態を示す図であり、図１は、杭基礎構
造１の立断面図を、図２は、図１におけるＩ−Ｉ線矢視
断面図を表している。

【００２２】図中に示すように、杭基礎構造１は、基礎
杭２と、基礎杭２によって支持された構造物の基礎躯体
３とを結合してなるものである。この杭基礎構造１にお
いては、基礎躯体３の底面３ａに、鋼管４と、鋼管４の
上部を塞ぐように鋼管４に接合された鉄板５とが埋設さ
れており、鋼管４の内側は、挿入孔６として形成されて
いる。

【００２３】挿入孔６には、基礎杭２の杭頭部８が収納
されており、杭頭部８の上面８ａと鉄板５との間には、
荷重伝達装置９が設けられている。この荷重伝達装置９
は、杭頭部８の上面８ａに固定された弾性体１０と、弾
性体１０の上面に固定された第二の滑り板１１と、鉄板
５の下面に固定されて第二の滑り板１１に対して上方か
ら当接する第一の滑り板１２とから形成されており、基
礎躯体３の荷重を杭頭部８に対して伝達できるようにな
っている。第一および第二の滑り板１２，１１は、とも
に、鉄板により形成されており、第二の滑り板１１の下
面には、四フッ化エチレン樹脂がコーティングされてい
る。

【００２４】また、杭頭部８の周壁８ｂと挿入孔６の内
壁６ａとの間には、介装部材１３が配置されている。介
装部材１３は、図２に示すように杭頭部８の周壁８ｂお
よび挿入孔６の内壁６ａに沿って環状に形成されてお
り、杭頭部８側に対しては、固定され、挿入孔６の内壁
６ａとの間は、単に当接するのみの構成となっている。
これにより、介装部材１３は、基礎躯体３に対して水平
方向の相対変位が規制されるとともに、鉛直方向の相対
変位が許容され、なおかつ、基礎杭２の軸線周りの回転
変位が可能な状態で、挿入孔６の内壁６ａに対して接す
ることとなる。また、この介装部材１３は、例えば、低
降伏点鋼材（極軟鋼）により形成され、上下２箇所に設
けられている。

【００２５】図３は、介装部材１３としての低降伏点鋼
材の「応力−ひずみ関係」の特性を、普通鋼との比較に
おいて示した図である。図示のように、低降伏点鋼材の
降伏応力は、σ_y＝２４０ＭＮ／ｍ²程度であり、普通鋼
より小さい。そして、図示のように、ひずみ１％程度ま
では、歪みの増加に比例して応力が増大し、ひずみ１％
付近で上記の降伏応力に到達する。

【００２６】さらに、それ以上の歪みに対しては、普通
鋼が応力を増加させていくのと異なり、低降伏点鋼材
は、応力の飽和状態が発生してひずみが４％に増加する
までは、その値を持続する特徴を持っている。すなわ
ち、ひずみが４％以下の範囲においては、図４に示すよ
うな理想的構造モデルによる「完全弾塑性体型の応力−
ひずみ関係」に近い特性を備えた材料として使用するこ
とができる。このような「完全弾塑性体型の応力−ひず
み関係」は、図示のように、わずかなひずみで応力が所
定値に到達しながら、ひずみが、それ以上増加して大き
な値に至っても、応力が所定値付近に留まったまま推移
する性質を示している。

【００２７】さらに、低降伏点鋼材は、ひずみが４％を
超えて使用しても、完全弾塑性体に近い特性は保ってお
り、ひずみが５０％に到達するまでは破断しない高い靭
性を有している。

【００２８】次に、作用を説明する。地震時に、構造物
に水平力が作用した場合、基礎躯体３は、地盤に打設さ
れた基礎杭２に対して水平方向に相対移動しようとす
る。これにより、基礎躯体３と基礎杭２との間に介装さ
れた介装部材１３の一部に圧縮力が作用することとな
る。

【００２９】この際、地震が中小規模のものである場合
には、介装部材１３に生じる応力は、上記の降伏応力に
達することなく、したがって、介装部材１３において
は、応力−ひずみ特性は比例関係にあり、ひずみの増加
にしたがって応力が増大し、基礎躯体３に発生する慣性
力は、そのまま水平力として基礎杭２に伝達される。

【００３０】このように、中小地震時には、杭頭部８と
基礎躯体３との間を、水平力が制限されることなく伝達
することから、杭基礎構造１は実質的に剛結としての機
能を発揮するとともに、中小地震に対しては、破壊され
ることなく、小さい水平変位で対処することができる。

【００３１】一方、地震が大規模なものである場合に
は、介装部材１３に生じる応力が、上記の降伏応力以上
となり、介装部材１３には、上述のような応力の飽和状
態が形成される。したがって、基礎躯体３に発生した慣
性力のうち、介装部材１３の降伏応力を超えた分につい
ては、基礎躯体３から基礎杭２に対して押圧力として伝
達されることがない。

【００３２】このように、介装部材１３は、応力が所定
値を超える範囲においては、所定応力の超過分に対し
て、実質的に介装部材１３が存在しない状態を形成し
て、杭頭部８の移動や回転を自由にし、これにより、杭
頭部８と基礎躯体３とがピン結合された場合と同一の機
能を発揮するため、杭頭部８に完全剛結時のような曲げ
応力が加えられる状態を回避することができる。これに
より、基礎杭２に対して、図１１中点線で示したような
曲げモーメント分布を実現することができ、杭頭部８の
破損を確実に防止することができるとともに、基礎杭２
のうち地盤内に位置する本体部についても破壊が生じる
ことを防ぐことができる。

【００３３】また、一般に、地震時において、杭頭に
は、曲げ応力の他、軸力も作用するが、杭基礎構造１に
おいては、介装部材１３が、基礎杭２にのみ固定され、
挿入孔６の内壁６ａとの鉛直方向の相対変位が許容され
ているために、基礎杭２の軸力が介装部材１３に殆ど伝
達することがない。このように、基礎杭２の軸力が介装
部材１３に作用することがないため、軸応力の影響を除
外し、曲げ応力の値が所定値（降伏応力）に達するかど
うかで杭頭部８の状態（剛結合・ピン結合）をコントロ
ールすることができる。さらに、介装部材１３の力学的
役割が明快であり、介装部材１３について、軸力と曲げ
応力のいろいろな組み合わせケースに対して、すべて満
足するような機構が必要とならず、設計が容易となる。

【００３４】また、介装部材１３が基礎杭２の軸力を伝
達しないため、基礎杭２の軸力は、荷重伝達装置９を介
して基礎躯体３に伝達されることとなる。この荷重伝達
装置９は、第一および第二の滑り板１２，１１の間に滑
りが生じやすいように形成されており、なおかつ、弾性
体１０が変形して曲げ応力を吸収することが可能である
ため、基礎杭２と基礎躯体３との間の抵抗曲げモーメン
トを極めて小さくする機能を有する。これにより、杭頭
部８の抵抗曲げモーメントの大部分は、介装部材１３に
よるもののみとなる。

【００３５】以上述べたように、杭基礎構造１において
は、基礎躯体３と基礎杭２の杭頭部８との間に、弾塑性
体材料からなる介装部材１３が配置されているため、基
礎躯体３と基礎杭２との間に、所定値を超えた応力の伝
達が発生することを防ぐことができる。したがって、常
時および中小規模の地震発生時などのように、杭頭部８
の発生応力が比較的小さい場合においては、基礎躯体３
と基礎杭２とを剛結合するように機能し、大規模地震時
には、所定値を超越した余分の応力を基礎杭２に発生さ
せることがなく、前記余分の応力に対してピン結合とし
て機能する。これにより、大地震時に基礎杭２に所定以
上の応力が作用することを確実に防ぐことができ、杭の
仕様や本数の低減によるコストダウンを図りつつ、基礎
杭２の安全性を向上させることができる。加えて、介装
部材１３は、基礎杭２側のみに固定され、基礎躯体３と
の間の鉛直方向の相対変位が許容された構成となってい
るために、軸力の抵抗曲げモーメントに対する影響を避
けることができ、また、介装部材１３の力学的役割が明
快となるため、設計が容易となる。

【００３６】また、上述の杭基礎構造１においては、基
礎躯体３に、杭頭部８が収納される挿入孔６が設けられ
るとともに、介装部材１３が、挿入孔６の内壁６ａと、
杭頭部８の外周壁８ｂとの間に配置された構成となって
いるために、杭頭部８が、基礎躯体３に対して、基礎杭
２の軸線周りの回転方向に相対移動することが許容され
る。したがって、基礎杭２に対してねじれ応力が伝達さ
れることがなく、設計をより一層容易とすることができ
る。

【００３７】さらに、上述の杭基礎構造１においては、
杭頭部８の上面８ａと基礎躯体３との間に設けられた荷
重伝達装置９が、杭頭部８の上面８ａと基礎躯体３との
水平方向の相対変位を許容しつつ、基礎躯体３からの荷
重を杭頭部８の上面８ａへ伝達するように機能するた
め、地震時において、杭頭部８の上面８ａに抵抗曲げモ
ーメントを生じさせることなく、基礎杭２の軸応力を、
荷重伝達装置９を介して基礎躯体３に伝達することがで
き、介装部材１３に対する基礎杭２の軸応力の伝達を防
ぐことができる。

【００３８】また、荷重伝達装置９が第一および第二の
滑り板１２，１１と弾性体１０とにより形成されるた
め、第一および第二の滑り板１２，１１との間に滑りを
生じさせることができるのに加えて、弾性体１０が変形
して曲げ応力を吸収することができ、地震時において、
杭頭部８の上面８ａに作用する抵抗曲げモーメントを極
めて小さくすることができる。

【００３９】さらに、介装部材１３を構成する弾塑性体
材料として、低降伏点鋼材などが用いられるため、介装
部材１３において、完全弾塑性体型の応力−ひずみ関係
を実現することができ、杭基礎構造１が大地震時におい
てピン結合としての機能を良好に発揮することが可能と
なる。

【００４０】以上において、本発明の一実施の形態を説
明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じ
て他の構成を採用することも可能である。例えば、上記
実施の形態において、介装部材１３は、環状に形成され
ているが、これを、周方向に複数に分割して、所定間隔
をおいて配置するようにしてもよい。

【００４１】また、上記実施の形態において、介装部材
１３は、基礎杭２側に固定され、基礎躯体３側には固定
されない構成とされていたが、これに代えて、介装部材
１３を、基礎躯体３側に固定し、基礎杭２に対しては、
単に当接するのみの構成とするようにしてもよい。

【００４２】また、上記実施の形態においては、第二の
滑り板１２の下面に四フッ化エチレン樹脂がコーティン
グされていたが、これに代えて、他の合成樹脂を採用す
るようにしてもよい。また、第二の滑り板１２でなく、
第一の滑り板１１の上面にこれら樹脂をコーティングす
るようにしてもよい。または、第二の滑り板１２を省略
し、鉄板５に樹脂をコーティングし、滑り板として機能
させるようにしてもよい。

【００４３】また、介装部材１３の形状は、上記実施の
形態におけるものに限定されず、例えば、図５，６に示
す介装部材１３’のような形状としてもよい。図５，６
に示す介装部材１３’は、基礎杭２の中心軸を通る仮想
鉛直平面をもって分断した際に、基礎杭２に固定された
固定部１３ａ’と、固定部１３ａ’の先端から鉛直方向
に突出する跳ね出し部１３ｂ’とが断面視Ｌ字状をなす
ように形成されている。

【００４４】このような形状を採用することにより、基
礎杭２および基礎躯体３との間に水平軸周りの回転変位
が生じた場合、跳ね出し部１３ｂ’が曲げられ、跳ね出
し部１３ｂ’の基端部に対して、圧縮応力に加えて、曲
げ応力が作用することとなる

【００４５】図７は、基礎杭２が回転した際に、介装部
材１３’に生じる抵抗モーメントの大きさを、弾塑性有
限要素法による数値解析により求めた結果を示すグラフ
である。また、図８は、図７のグラフ中、符号Ａで示す
点（抵抗モーメントＭがＭ＝２７ｋＮ・ｍのとき）につ
いて、介装部材１３’および、基礎杭２のうち介装部材
１３’が固定された位置の近傍において生じる水平方向
の応力の解析結果をコンター図として示したものであ
る。

【００４６】一方、図９は、図１，２に示した上記実施
の形態の介装部材１３について、基礎杭２が回転した際
に生じる抵抗モーメントＭの大きさを、同様に数値解析
により求めた結果を示すグラフであり、また、図１０
は、図９のグラフ中、符号Ｂで示す点（抵抗モーメント
Ｍが、Ｍ＝１９．５ｋＮ・ｍのとき）について、介装部
材１３および基礎杭２のうち介装部材１３が固定された
位置の近傍において生じる水平方向の応力の解析結果を
コンター図として示したものである。

【００４７】図８と図１０を比較すると、図８に示した
介装部材１３’の方が、跳ね出し部１３ｂ’が曲げられ
ることにより生じる曲げ応力が作用する分、図１０に比
較して、跳ね出し部１３ｂの基端部に大きな応力が作用
していることが理解される。すなわち、介装部材１３’
において、この跳ね出し部１３ｂ’の基端部は、他の部
分（曲げ応力が作用しない部分）に比較して大きな応力
が作用する大応力作用部１４（図８参照）とされること
となり、基礎杭２と基礎躯体３とが相対変位した場合に
は、他の部分に先行して塑性変形することとなる。した
がって、上述のような形状とされた介装部材１３’にお
いては、大地震時に確実にピン化を実現することが可能
となる。

【００４８】特に、大地震時に、何らかの予期せぬ原因
により、荷重伝達装置９の第一および第二の滑り板１
２，１１間の滑りが悪かったり、全く滑らない場合に
は、図１，２の構造においては、介装部材１３に作用す
る圧縮応力が小さくなってしまうのに対し、図５，６に
示した介装部材１３’の構造によれば、そのような状態
においても、大地震時に確実にピン結合状態を実現する
ことができるため、信頼性がより高い。

【００４９】また、この他にも、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲内で他の構成を採用するようにしてもよく、上
述したような変形例を適宜選択的に組み合わせて用いる
ようにしてもよいのは、いうまでもない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る杭
基礎構造は、基礎躯体と基礎杭の杭頭部との間に、弾塑
性体材料からなる介装部材が配置されているため、基礎
躯体と基礎杭との間に、所定値を超えた応力の伝達が発
生することを防ぐことができ、したがって、常時および
中小規模の地震発生時などのように、杭頭部の発生応力
が比較的小さい場合においては、基礎躯体と基礎杭とを
剛結合するように機能し、大規模地震時には、所定値を
超越した余分の応力を基礎杭に発生させることがなく、
前記余分の応力に対してピン結合として機能することと
なる。これにより、大地震時に基礎杭に所定以上の応力
が作用することを確実に防ぐことができ、杭の仕様や本
数の低減によるコストダウンを図りつつ、基礎杭の安全
性を向上させることができる。加えて、介装部材は、基
礎杭側のみに固定され、基礎躯体との間の鉛直方向の相
対変位が許容された構成となっているために、軸力の抵
抗曲げモーメントに対する影響を避けることができ、ま
た、介装部材の力学的役割が明快となるため、設計が容
易となる。

【００５１】また、請求項２に係る杭基礎構造において
は、基礎躯体に、杭頭部が収納される挿入孔が設けられ
るとともに、介装部材が、挿入孔の内壁と、杭頭部の外
周壁との間に配置された構成となっているために、杭頭
部が、基礎躯体に対して、基礎杭の軸線周りの回転方向
に相対移動することが許容される。したがって、基礎杭
に対してねじれ応力が伝達されることがなく、設計をよ
り一層容易とすることができる。

【００５２】請求項３に係る杭基礎構造においては、杭
頭部の上面と基礎躯体との間に設けられた荷重伝達装置
が、杭頭部の上面と基礎躯体との水平方向の相対変位を
許容しつつ、基礎躯体からの荷重を杭頭部の上面へ伝達
するように機能するため、地震時において、杭頭部の上
面に抵抗曲げモーメントを生じさせることなく、基礎杭
の軸応力を、荷重伝達装置を介して基礎躯体に伝達する
ことができ、介装部材に対する基礎杭の軸応力の伝達を
防ぐことができる。これにより請求項１に係る発明を良
好に実現することが可能となる。

【００５３】請求項４に係る杭基礎構造においては、荷
重伝達装置が第一および第二の滑り板と弾性体とにより
形成されるため、第一および第二の滑り板との間に滑り
を生じさせることができるのに加えて、弾性体が変形し
て曲げ応力を吸収することができ、地震時において、杭
頭部の上面に作用する抵抗曲げモーメントを極めて小さ
くすることができる。

【００５４】請求項５に係る杭基礎構造においては、介
装部材が、基礎躯体および基礎杭が相対変位した際に、
他の部分に比較して、大きい応力が作用するように形成
された大応力作用部を有した構成とされてため、大地震
時に、確実にピン結合状態を実現することができ、信頼
性が高い。

【００５５】請求項６に係る杭基礎構造においては、介
装部材が、基礎杭の中心軸を通る仮想鉛直平面をもって
分断した際に断面視略Ｌ字型に形成されているため、地
震時において、Ｌ字型に形成された介装部材の跳ね出し
部が曲げられることにより、介装部材に、圧縮応力に加
えて曲げ応力が作用し、前記跳ね出し部の基端部近傍
が、大応力作用部として機能することとなる。これによ
り、簡易な構成で請求項５に係る発明を容易に実現する
ことができる。

【００５６】請求項７に係る杭基礎構造においては、介
装部材を構成する弾塑性体材料として、低降伏点鋼材が
用いられるため、介装部材において、完全弾塑性体型の
応力−ひずみ関係を実現することができ、大地震時にお
いてピン結合としての機能を良好に発揮することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態を模式的に示す杭基礎
構造の立断面図である。

【図２】 図１におけるＩ−Ｉ線矢視断面図である。

【図３】 図１，２に示した介装部材に用いられる低降
伏点鋼材の応力−ひずみ関係を、普通鋼と比較して示し
たグラフである。

【図４】 理想的構造モデルによる、完全弾塑性体型の
応力−ひずみ関係を示すグラフである。

【図５】 本発明の他の実施の形態を模式的に示す杭基
礎構造の立断面図である。

【図６】 図５におけるＩＩ−ＩＩ線矢視断面図であ
る。

【図７】 図５，６に示した実施の形態において、基礎
杭が水平軸周りに回転変位した際に介装部材に対して作
用する抵抗曲げモーメントと基礎杭の回転角との関係を
示すグラフである。

【図８】 図７中のＡ点において、介装部材および基礎
杭に対して作用する応力分布を示すコンター図である。

【図９】 図１，２に示した実施の形態において、基礎
杭が水平軸周りに回転変位した際に介装部材に対して作
用する抵抗曲げモーメントと基礎杭の回転角との関係を
示すグラフである。

【図１０】 図９中のＢ点において、介装部材および基
礎杭に対して作用する応力分布を示すコンター図であ
る。

【図１１】 地震時における杭の曲げモーメント分布の
例を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 杭基礎構造 ２ 基礎杭 ３ 基礎躯体 ６ 挿入孔 ６ａ 内壁 ８ 杭頭部 ８ａ 上面 ８ｂ 外周壁 ９ 荷重伝達装置 １０ 弾性体 １１ 第二の滑り板 １２ 第一の滑り板 １３，１３’ 介装部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎杭と、該基礎杭によって支持された
   構造物の基礎躯体とを結合してなる杭基礎構造であっ
   て、 前記基礎躯体と前記基礎杭の杭頭部との間に、弾塑性体
   材料からなる介装部材が配置され、 該介装部材は、前記基礎躯体および前記杭頭部のいずれ
   か一方に対して固定されるとともに、同他方に対して、
   水平方向の相対変位が規制され、鉛直方向の相対変位が
   許容された状態で当接することを特徴とする杭基礎構
   造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の杭基礎構造であって、 前記基礎躯体には、前記杭頭部が収納される挿入孔が設
   けられ、 前記介装部材は、前記挿入孔の内壁と、前記杭頭部の外
   周壁との間に配置されていることを特徴とする杭基礎構
   造。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の杭基礎構造であ
   って、 前記杭頭部の上面と前記基礎躯体との間に荷重伝達装置
   が設けられ、 該荷重伝達装置は、前記杭頭部上面と前記基礎躯体との
   水平方向の相対変位を許容しつつ、前記基礎躯体からの
   荷重を前記杭頭部の上面へ伝達する構成とされているこ
   とを特徴とする杭基礎構造。
4. 【請求項４】 請求項３記載の杭基礎構造であって、 前記荷重伝達装置は、前記杭頭部上面および前記基礎躯
   体のいずれか一方に固定された第一の滑り板と、同他方
   に固定された弾性体と、該弾性体に固定されるととも
   に、前記第一の滑り板に対して当接する第二の滑り板と
   を備えて構成されていることを特徴とする杭基礎構造。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の杭基
   礎構造であって、 前記介装部材は、前記基礎躯体および前記基礎杭が相対
   変位した際に、他の部分に比較して、大きい応力が作用
   するように形成された大応力作用部を有した構成とされ
   ていることを特徴とする杭基礎構造。
6. 【請求項６】 請求項５記載の杭基礎構造であって、 前記介装部材は、前記基礎杭の中心軸を通る仮想鉛直平
   面をもって分断した際に断面視略Ｌ字型に形成されてい
   ることを特徴とする杭基礎構造。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれかに記載の杭基
   礎構造であって、 前記弾塑性体材料として、低降伏点鋼材が用いられるこ
   とを特徴とする杭基礎構造。