JP2005273296A

JP2005273296A - 基礎構造

Info

Publication number: JP2005273296A
Application number: JP2004088565A
Authority: JP
Inventors: Sadao Yabuuchi; 貞男藪内; Masaki Akane; 正樹赤根
Original assignee: Geotop Corp
Current assignee: Geotop Corp
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】地震時の水平力に対しては、短杭を配設した直接基礎を抵抗体として作用させ、長杭の基礎設計では鉛直支持力のみで設計し、杭本数や杭長、杭径を最小限にすることができる基礎構造を提供すること。
【解決手段】地盤に構築される建築物の基礎構造において、直接基礎から略均等に短杭と長杭を設置し、直接基礎の地盤反力と短杭支持力とで荷重分担比率を４０〜６０％担持し、残りの荷重を長杭支持力で分担するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤反力を利用する直接基礎と杭による支持力を利用する杭基礎とを併用する基礎構造に関し、特に、地震時の水平力に対しては、短杭を配設した直接基礎を抵抗体として作用させ、長杭の基礎設計では鉛直支持力のみで設計し、杭本数や杭長、杭径を最小限にすることができる基礎構造に関するものである。

一般に建築物に採用される基礎構造としては、杭基礎構造と直接基礎構造がある。
杭基礎としては、打込み杭基礎、埋込み杭基礎、場所打ちコンクリート杭基礎があり、直接基礎としては、フーチング基礎、べた基礎、基礎スラブ等がある。
また、直接基礎と杭基礎とを併用する併用基礎構造も知られている。

しかしながら、上記従来の杭基礎では、建築物の荷重をすべて杭で支持する設計をするため杭本数が多くなるとともに、支持層が深い場合は杭長が長くなり、その分施工コストが高くなる。
また、直接基礎では、地盤の地耐力が十分でないと採用することができない。
一方、直接基礎と杭基礎とを併用する併用基礎では、直接基礎単独では設計上の要求性能を満足しない場合に、沈下量及び不同沈下量を低減するための杭を直接基礎に付加するが、軟弱層が圧密沈下し、建築物の荷重により過大に沈下すると、建築物の荷重をほとんど杭基礎が負担することになって併用基礎の利点が失われてしまう。また、水平荷重に対する設計は考慮されていないという問題があった。

本発明は、上記従来の基礎構造が有する問題点に鑑み、地震時の水平力に対しては、短杭を配設した直接基礎を抵抗体として作用させ、長杭の基礎設計では鉛直支持力のみで設計し、杭本数や杭長、杭径を最小限にすることができる基礎構造を提供することを目的とする。

本第１発明の基礎構造は、上記目的を達成するため、地盤に構築される建築物の基礎構造において、直接基礎から略均等に短杭と長杭を設置し、直接基礎の地盤反力と短杭支持力とで荷重分担比率を４０〜６０％担持し、残りの荷重を長杭支持力で分担するようにしたことを特徴とする。

この場合において、前記直接基礎及び短杭と長杭との荷重分担比率を５０：５０とすることができる。

また、前記直接基礎を基礎スラブとすることができる。

また、短杭をフーチング及び／又は地中梁から略均等に下方に設置することができる。

また、直接基礎の短杭と長杭の杭頭付近の外周地盤及び／又はフーチング下面全域を地盤改良することができる。

また、前記地盤改良に硬化性材料を用いることができる。

また、前記硬化性材料に膨張性及び固化性を有するスラグを用いることができる。

本発明の基礎構造によれば、地盤に構築される建築物の基礎構造において、直接基礎から略均等に短杭と長杭を設置し、直接基礎の地盤反力と短杭支持力とで荷重分担比率を４０〜６０％担持し、残りの荷重を長杭支持力で分担するようにすることから、建築物が沈下して被害が生じないように沈下量を抑制することができるとともに、地震時の水平力に対しては、短杭を配設した直接基礎が抵抗体として作用するので、長杭の基礎設計では鉛直支持力のみで設計し、水平耐力は考慮する必要がないので、杭本数・杭長・杭径を最小限にすることが可能となり、基礎構造を最適に設計することができる。

また、前記直接基礎及び短杭と長杭との荷重分担比率を５０：５０とすることにより、沈下量を抑制しながら、さらに長杭を最適に設計することができる。

また、前記直接基礎を基礎スラブとすることにより、コンクリート及び鉄筋量を減らしながら基礎部の剛性を確保することができる。

また、短杭をフーチング及び／又は地中梁から略均等に下方に設置することにより、短杭の支持力と短杭が地盤とフーチング及び／又は地中梁底板との一体化によって、建築物の荷重伝達を向上させるとともに、不同沈下を抑制することができ、安定性が高い基礎を実現できる。

また、直接基礎の短杭と長杭の杭頭付近の外周地盤及び／又はフーチング下面全域を地盤改良することにより、地盤改良層の支圧効果によって、杭の水平抵抗を増大させることができる。
また、フーチング下面全域を地盤改良することによって、地盤の地耐力を向上させるとともに、地盤改良層の支圧効果によって、杭の水平抵抗をさらに増大させることができる。

また、前記地盤改良に硬化性材料を用いることにより、地盤改良を硬化性材料、例えば、セメント系材料で現地盤と混合攪拌してソイルセメントで造成することができ、残土の有効利用を図って、残土量を減らすことができる。

また、前記硬化性材料に膨張性及び固化性を有するスラグを用いることにより、スラグが地下水を吸水して膨張し体積変化しながら固化するので、直接基礎下方の地耐力がさらに増大し、直接基礎下部の地盤が圧密沈下した場合でも直接基礎底板との一体化が図れ、直接基礎の支持力を維持することができる。

以下、本発明の基礎構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の基礎構造の第１実施例を示す。
この基礎構造は、地盤１に構築される建築物の基礎構造において、短杭３と長杭４を併用するようにしている。
すなわち、この基礎構造は、地盤１に設置した直接基礎２、例えば、基礎スラブ２１の底板から略均等に短杭３を設置して固定し、直接基礎２の地盤反力と短杭３の支持力とで荷重分担比率を４０〜６０％担持し、残りの６０〜４０％の荷重を直接基礎の底板から略均等に設置して固定した長杭４の支持力で分担するようにしている。
これにより、地震時の水平力に対しては、短杭３を配設した直接基礎２が抵抗体として作用するので、長杭４の基礎設計では鉛直支持力のみで設計し、水平耐力は考慮する必要がないので、杭本数・杭長・杭径を最小限にすることが可能となり、基礎構造を最適に設計することができる。ここで使用する杭は既製杭であれば特に限定しないが、周面摩擦支持力が大きいコンクリート節杭や剛性が高い翼付き回転貫入鋼管杭が好適である。

杭基礎の支持力と沈下の算定手順は、
（１）水平支持力は、直接基礎２と短杭３が抵抗体となり設計値を充足しているものとして、建築物の荷重を直接基礎２と短杭３の支持力だけで設計する。
（２）次に、許容沈下量以内に収まるように、長杭４の支持力を追加して設計する。
（３）そうすると、長杭４も建築物の荷重を分担するのでその分短杭の支持力を減らしていく。
（４）（２）と（３）を繰り返して調整していくと、直接基礎２及び短杭３と長杭４の荷重分担比率は５０：５０に収束する。そして、安全率を確保しながら基礎構造を最適に設計できる。

そして、直接基礎２は、柱５を支持する基礎スラブ２１としたり、図２に示すように、短杭３をフーチング２２及び／又は地中梁２３から下方に設置することができる。
さらに、この場合、図３に示すように、直接基礎２では、短杭３と長杭４の杭頭付近の外周地盤に、セメント系材料等の硬化性材料を混合攪拌したり、膨張性及び固化性を有するスラグ６を充填して地盤改良することができる。

ここで、膨張性及び固化性を有するスラグとしては、製鋼スラグ（転炉スラグ及び電気炉スラグ（酸化スラグ・還元スラグ））、ゴミ焼却スラグ、汚泥スラグの１種若しくは２種以上の混合物を用いることができる。
また、膨張性及び固化性を有するスラグに、膨張性及び固化性を有するスラグの膨張性及び固化性を損なわない程度に、膨張性を消失した製鋼スラグ、高炉スラグ、フェロアロイスラグ、水砕スラグ、銅製錬スラグ、赤泥、フライアッシュ、ゴミ焼却灰、ガラス破砕物、廃石膏、コンクリート廃材等の産業廃棄物、石膏、生石灰、セメント、砕石、土砂、粘土等の建築用材料、人工材料、鉱物の１種若しくは２種以上を混合して用いることもできる。
このように、膨張性及び固化性を有するスラグを用いることにより、基礎下方の地耐力を向上することができ、基礎の支持力も高まり、短杭の本数や杭長、杭径を低減するとともに、地盤改良層の支圧効果によって杭の水平抵抗を上げることができる。

また、図４に示すように、基礎スラブ２１では、短杭３と長杭４の杭頭付近の外周地盤及び／又はフーチング２２下面全域を、膨張性及び固化性を有する上記と同様のスラグ６を充填して地盤改良することができる。
これにより、直接基礎２下方の地耐力が上がり直接基礎２の支持力も高まるので、短杭３の本数・杭長・杭径を低減することができ、また、地盤改良層の支圧効果によって杭の水平抵抗を上げることができる。

なお、上記各実施例において、短杭３の杭長・杭径・杭本数については、直接基礎２と短杭３の荷重分担比率が４０〜６０％のとき、直接基礎底板の支持力と残りの荷重を支持できるだけの杭長・杭径・杭本数とする。具体的には、杭長が３〜５ｍ又は５〜１０ｍとすることができる。
本発明では、直接基礎２の下方地盤が地耐力があり直接基礎２と短杭３で荷重を支持できる場合でも、沈下抑制のために長杭４を配設する。結果として、長杭４も荷重を支持するので、荷重分担比率を４０〜６０％と設定し最適設計とすることができる。

以上、本発明の基礎構造について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜構成を変更することができる。

本発明の基礎構造は、地震時の水平力に対しては、短杭を配設した直接基礎を抵抗体として作用させ、長杭の基礎設計では鉛直支持力のみで設計し、杭本数や杭長、杭径を最小限にすることができるという特性を有していることから、軟弱地盤の基礎構造の用途に好適に用いることができる。

本発明の基礎構造の第１実施例を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその水平断面図である。本発明の基礎構造の第２実施例を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその水平断面図である。本発明の基礎構造の第３実施例を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその水平断面図である。本発明の基礎構造の第４実施例を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその水平断面図である。

符号の説明

１地盤
２直接基礎
２１基礎スラブ
２２フーチング
２３地中梁
３短杭
４長杭
５柱
６スラグ

Claims

地盤に構築される建築物の基礎構造において、直接基礎から略均等に短杭と長杭を設置し、直接基礎の地盤反力と短杭支持力とで荷重分担比率を４０〜６０％担持し、残りの荷重を長杭支持力で分担するようにしたことを特徴とする基礎構造。
前記直接基礎及び短杭と長杭との荷重分担比率を５０：５０としたことを特徴とする請求項１記載の基礎構造。
前記直接基礎を基礎スラブとしたことを特徴とする請求項１又は２記載の基礎構造。
短杭をフーチング及び／又は地中梁から略均等に下方に設置したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の基礎構造。
直接基礎の短杭と長杭の杭頭付近の外周地盤及び／又はフーチング下面全域を地盤改良したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の基礎構造。
前記地盤改良に硬化性材料を用いることを特徴とする請求項５記載の基礎構造。
前記硬化性材料に膨張性及び固化性を有するスラグを用いることを特徴とする請求項６記載の基礎構造。