JP2016014273A - 杭基礎構造 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の杭を備え、且つ、建物の高さを抑えることができる杭基礎構造を提供する。
【解決手段】杭基礎構造１０は、複数の杭１２の杭頭１２Ａに打設されたフーチングコンクリート２２と、柱１６との仕口部３０がフーチングコンクリート１８に埋設された鉄骨基礎梁１４と、を有する。鉄骨基礎梁１４は、Ｘ方向及びＹ方向に延在された鉄骨造の基礎梁であり、柱１６の四方に４つの鉄骨梁１４が接続されている。また、鉄骨基礎梁１４は、それぞれ上下に対向する一対の上フランジ部１４Ａ及び下フランジ部１４Ｃと、これらを上下に接続するウェブ部１４Ｂとを含んで断面略Ｈ状のＨ形鋼で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、杭基礎構造に関する。

特許文献１には、１本の新設杭と１本以上の既存杭とで複合杭基礎部材が構成された杭基礎構造が開示されている。また、特許文献１では、既存杭の上部に緩衝装置が配置されており、この緩衝装置と新設杭の上部にフーチングが打設されている。さらに、フーチングの上部には、地中梁（基礎梁）と柱との仕口部が設けられている。

特開２００２−１４６８０８号公報

特許文献１の構成では、柱に作用する軸力を複数の杭に分散させることができる。しかしながら、フーチングの上部に地中梁と柱との仕口部が設けられているため、グランドレベルに対して建物の高さが高くなることがある。

本発明は、上記の事実を考慮し、複数の杭を備え、且つ、建物の高さを抑えることができる杭基礎構造を得ることを目的とする。

請求項１に係る杭基礎構造は、複数の杭の杭頭に打設されたフーチングコンクリートと、柱との仕口部が前記フーチングコンクリートに埋設された鉄骨基礎梁と、を有する。

請求項１に係る杭基礎構造によれば、複数の杭の杭頭には、フーチングコンクリートが打設されており、このフーチングコンクリートに柱と鉄骨基礎梁との仕口部が埋設されている。これにより、柱に作用する軸力を複数の杭に分散させることができる。また、柱と鉄骨基礎梁との仕口部がフーチングコンクリートの上部に設けられた構成と比較して、建物の高さを抑えることができる。

請求項２に係る杭基礎構造は、請求項１に記載の杭基礎構造であって、立面視で前記杭の中心軸と重なる位置には、地盤との間に隙間をあけて前記鉄骨基礎梁を支持する十字リブが設けられている。

請求項２に係る杭基礎構造によれば、地盤との間に隙間をあけて鉄骨基礎梁を十字リブで支持することにより、鉄骨基礎梁に錆が発生するのを抑制することができ、長期信頼を確保することができる。また、鋼管等を用いて鉄骨基礎梁を支持する場合と比較して、構成を簡易にすることができる。

以上説明したように、本発明に係る杭基礎構造によれば、複数の杭を備え、且つ、建物の高さを抑えることができる。

第１実施形態に係る杭基礎構造を示す立面図である。 第１実施形態に係る杭基礎構造を示す平面図である。 （Ａ）は図１の３Ａ−３Ａ線で切断した断面図であり、（Ｂ）は図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線で切断した断面図である。 第２実施形態に係る杭基礎構造を示す平面図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の第一実施形態に係る杭基礎構造について説明する。なお、各図において、鉛直方向（上下方向）を矢印Ｚで示し、水平方向における直交する２方向を矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。

（杭基礎構造１０の全体構成）
図１に示されるように、本実施形態に係る杭基礎構造１０は、複数の杭１２を備えている。複数の杭１２は、間隔をあけて地盤２０に打ち込まれており、本実施形態では一例として、地盤２０に４本の杭１２が打ち込まれている（図２参照）。ここで、杭１２として、略円筒状に形成された鋼管杭を用いており、それぞれの杭１２の杭頭１２Ａには、フーチングコンクリート２２が打設されている。また、図中の二点鎖線Ｌは、地盤２０の掘削範囲を示したものである。

なお、本実施形態では、杭１２として鋼管杭を用いたが、これに限らず、他の材質及び構造で杭を形成してもよく、例えば、鉄筋コンクリート杭、プレストレストコンクリート杭、プレストレスト高強度コンクリート杭などの杭を用いてもよい。また、既存杭が設けられている場合は、少なくとも一部の杭１２に既存杭を利用してもよい。また逆に、全ての杭１２を新設杭としてもよい。

杭頭１２Ａに打設されたフーチングコンクリート２２は、略直方体状に形成されており、フーチングコンクリート２２の上端部は、地盤２０より僅かに上方に突出されている。また、それぞれのフーチングコンクリート２２の上部及び下部には、複数の主筋２４が埋設されており、この主筋２４を取り囲むようにしてせん断補強筋２６が埋設されている。

フーチングコンクリート２２よりも上方には、鉄骨造の柱１６及び複数の鉄骨基礎梁１４が設けられており、この柱１６と鉄骨基礎梁１４とで仕口部３０が構成されている。図２に示されるように、柱１６は、平面視で４本の杭１２が打ち込まれた領域の中央部分に設けられており、本実施形態では一例として、角形鋼管で柱１６が形成されている。

なお、これに限らず、他の材質及び構造で柱１６を形成してもよく、例えば、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、ＣＦＴ（Ｃｏｎｃｒｅｔｅ−Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ：充填形鋼管コンクリート構造）などで柱１６を形成してもよい。また、本実施形態では、平面視で４本の杭１２が打ち込まれた領域の中央部分に柱１６を設けたが、これに限らず、この中央部分からＸＹ方向にずらした位置に柱１６を設けてもよい。

ここで、図１に示されるように、柱１６における仕口部３０には、上下一対のダイアフラム１６Ａが設けられている。ダイアフラム１６Ａはそれぞれ、通しダイアフラムや外ダイアフラム等とされており、柱１６から外周側へ突出されている。そして、この一対のダイアフラム１６Ａには、鉄骨基礎梁１４の一端部が溶接等によって接合されている。

鉄骨基礎梁１４は、Ｘ方向及びＹ方向に延在された鉄骨造の基礎梁であり、本実施形態では一例として、柱１６の四方に４つの鉄骨基礎梁１４が接続されている。また、鉄骨基礎梁１４はそれぞれ、上下に対向する一対の上フランジ部１４Ａ及び下フランジ部１４Ｃと、一対の上フランジ部１４Ａと下フランジ部１４Ｃとを上下に接続するウェブ部１４Ｂとを含んで断面略Ｈ状のＨ形鋼で形成されている。

また、鉄骨基礎梁１４は、図２に示されるように、４本の杭１２が打ち込まれた領域の中央部分に設けられた鉄骨造の柱１６に対して、Ｘ方向の両側、及びＹ方向の両側に延在されており、それぞれ平面視で隣り合う杭１２の中央部分に配置されている。そして、この４つの鉄骨基礎梁１４の上フランジ部１４Ａの一端部が上側のダイアフラム１６Ａに接続されており、図１に示されるように、下フランジ部１４Ｃの一端部が下側のダイアフラム１６Ａに接続されている。また、ウェブ部１４Ｂの一端部が柱１６の外周部に接続されている。

なお、ガセットプレート等を介してウェブ部１４Ｂと柱１６とを接続してもよい。また、本実施形態では、鉄骨基礎梁１４としてＨ形鋼を用いたが、これに限らず、例えば、Ｉ形鋼、Ｃ形鋼、Ｔ形鋼等を用いて鉄骨基礎梁１４を形成してもよい。

ここで、鉄骨基礎梁１４のウェブ部１４Ｂからウェブ部１４Ｂと直交する方向に向かって補強リブ３２が設けられている。補強リブ３２は、立面視で杭１２の中心軸Ｃと重なる位置に設けられており、上フランジ部１４Ａと下フランジ部１４Ｃとを繋ぐように上下に延在されている。なお、これに限らず、補強リブ３２が杭１２の中心軸Ｃに対してＸ方向にずれた位置に設けられていれもよい。さらに、Ｘ方向に間隔をあけて複数の補強リブ３２を設けてもよい。

補強リブ３２は、図３（Ａ）に示されるように、鉄骨基礎梁１４のウェブ部１４Ｂの両面に設けられており、それぞれ上フランジ部１４Ａから下方へ向かって徐々に広幅となるように形成されている。また、補強リブ３２の下端部は、下フランジ部１４Ｃよりも外側に位置しており、後述する十字リブ２８の上面に設けられた支持板３６に溶接等によって接合されている。

また、図１に示されるように、鉄骨基礎梁１４は、後述する十字リブ２８によって地盤２０との間に隙間３４をあけて支持されている。すなわち、鉄骨基礎梁１４と柱１６との仕口部３０は、地盤２０よりも上方に地盤２０から浮かせた状態で設けられている。

ここで、柱１６と鉄骨基礎梁１４との仕口部３０は、杭頭１２Ａに打設されたフーチングコンクリート２２と一体に形成されたフーチングコンクリート１８に埋設されている。

フーチングコンクリート１８は、略直方体状に形成されており、４本の杭１２の杭頭１２Ａに打設された４つのフーチングコンクリート２２と一体に形成されている（図２参照）。また、フーチングコンクリート１８の上端部には、略等間隔に複数の主筋２４が埋設されており、フーチングコンクリート１８におけるＸ方向の両端部にも複数の主筋２４が埋設されている。そして、これらの主筋２４を取り囲むようにしてせん断補強筋２６が埋設されている。さらに、さらに、フーチングコンクリート１８の下端部にも同様に、略等間隔に複数の主筋２４及びせん断補強筋２６が埋設されている。なお、フーチングコンクリート１８の下端部に埋設された主筋２４の一部は、後述する十字リブ２８の第１プレート２８Ａを貫通させて配筋されている。

なお、フーチングコンクリート１８と地盤２０との間には、適宜防湿シート等を敷設してもよい。また、フーチングコンクリート１８に埋設された主筋２４及びせん断補強筋２６の配置は特に限定せず、例えば、主筋２４をＸ方向及びＹ方向に交差するように配筋してもよい。

（十字リブの構成）
次に、十字リブ２８について説明する。図３（Ａ）に示されるように、十字リブ２８は、鉄骨基礎梁１４の下フランジ部１４Ｃの下方に設けられ、地盤２０との間に隙間３４をあけて鉄骨基礎梁１４を支持する金属部材である。また、十字リブ２８は、図３（Ｂ）に示されるように、Ｘ方向に配置された第１プレート２８Ａと、この第１プレート２８Ａの中央部分の両側からＹ方向に延在された第１プレート２８Ｂとを含んで平面視で略十字状に形成されている。

十字リブ２８の下方には、ベースプレート３８が設けられており、このベースプレート３８の上面に十字リブ２８が溶接等によって接合されている。また、ベースプレート３８は、地盤２０上に配設されたモルタルやグラウト等の充填材４０の上に設けられており、このベースプレート３８及び充填材４０には、４本のアンカーボルト４２が挿通されている。アンカーボルト４２は、ベースプレート３８の四隅に挿通されており、このアンカーボルト４２の上端部にナット（ダブルナット）４４が螺合されて締結されている。さらに、地盤２０に埋設されたアンカーボルト４２の下端部には、定着ナット４６が設けられている。

さらに、十字リブ２８は、図１に示されるように、立面視で杭１２の中心軸Ｃと重なる位置に設けられており、本実施形態では、立面視で、杭１２の中心軸Ｃと、第１プレート２８Ａと第１プレート２８Ｂの交点とが重なる位置に設けられている。なお、これに限らず、立面視で十字リブ２８の少なくとも一部が杭１２の中心軸Ｃと重なっていればよい。このため、第１プレート２８Ａと第１プレート２８Ｂの交点が、杭１２の中心軸Ｃに対して左右（Ｘ方向）にずれていてもよい。

また、本実施形態では、十字リブ２８を用いることにより、鋼管等を用いる場合と比較して、構成を簡易にすることができるが、これに限らず、鉄骨基礎梁１４の荷重を伝達できる部材であれば、他の部材で鉄骨基礎梁１４を支持する構成としてもよい。例えば、角形鋼管や丸型鋼管等を配置して鉄骨基礎梁１４を支持する構成としてもよい。

なお、本実施形態では、４つの鉄骨基礎梁１４と柱１６との仕口部３０について図示して説明したが、これに限らず、１つ以上の鉄骨基礎梁１４と柱１６との仕口部３０に対して本発明の杭基礎構造を適用してもよい。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の杭基礎構造１０の作用及び効果について説明する。本実施形態に係る杭基礎構造１０によれば、十字リブ２８によって地盤２０との間に隙間３４をあけて鉄骨基礎梁１４を支持しているため、基礎梁を埋設するために地盤２０を掘削する必要がない。すなわち、杭頭１２Ａにフーチングコンクリート２２を打設するために図１中の二点鎖線Ｌの範囲のみを掘削すればよいので、基礎梁が埋設された杭基礎構造と比較して、省力化を図ることができる。

また、鉄骨基礎梁１４を地盤２０よりも上方に設けることにより、鉄骨基礎梁１４と地盤２０との接触を避けて鉄骨基礎梁１４に錆が発生するのを抑制することができ、長期信頼性を確保することができる。

さらに、仕口部３０から４本の杭１２へ荷重が伝達されるように構成されているため、柱１６に作用する軸力を４本の杭１２へ分散して伝達させることができる。また、地震時に杭１２に作用するモーメントをフーチングコンクリート１８で処理することができ、耐震性能を確保することができる。

また、フーチングコンクリート１８に柱１６と鉄骨基礎梁１４との仕口部３０を埋設することにより、仕口部３０がフーチングコンクリート１８の上部に設けられた構成と比較して、建物の高さを抑えることができる。

さらに、複数の杭１２が打ち込まれた領域に柱１６と鉄骨基礎梁１４との仕口部３０が設けられていればよいため、例えば、既存建物との柱割が異なる場合であっても、杭１２の一部に既存杭を利用することができ、省力化を図ることができる。この結果、設計の自由度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、地震時に杭１２に作用するモーメントをフーチングコンクリート１８で処理する構成としたが、これに限らず、少なくとも一部のモーメントを鉄骨基礎梁１４で処理する構成としてもよい。この場合の一例として、鉄骨基礎梁１４のウェブ部１４Ｂの両面にスタッドを形成すれば、杭１２に作用するモーメントがフーチングコンクリート１８を介して鉄骨基礎梁１４へ伝達され、鉄骨基礎梁１４にモーメントを処理させることができる。特に、補強リブ３２の近傍のウェブ部１４Ｂに適宜スタッドを設けることで、地震時に杭１２に作用するモーメントを偶力で処理することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る杭基礎構造５０について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。図４に示されるように、本実施形態の杭基礎構造５０は、地盤２０に打ち込まれた杭１２の数が第１実施形態と異なっている。

詳細には、仕口部３０の近傍の領域には、Ｘ方向に間隔をあけて２本の杭１２が打ち込まれている。それぞれの杭１２は、略円筒状に形成された鋼管杭であり、それぞれの杭１２の杭頭１２Ａにはフーチングコンクリート５２が打設されている。また、２本の杭１２の間には、柱１６が設けられており、この柱１６に設けられたダイアフラム１６Ａに４つの鉄骨基礎梁１４が溶接等によって接合されている。

ここで、柱１６に対してＸ方向の両側に接続された鉄骨基礎梁１４は、平面視で２本の杭１２と重なる位置に設けられている。このため、この鉄骨基礎梁１４を支持する十字リブ２８（図１参照）は、フーチングコンクリート２２上に配置されている。

なお、本実施形態では、平面視で杭１２と鉄骨基礎梁１４とが重なる位置に設けたが、これに限らず、例えば、杭１２の位置を鉄骨基礎梁１４よりもＹ方向にずらした位置としてもよい。また、一方の杭１２を図中上方（＋Ｙ方向）へ所定の距離だけずらして、他方の杭１２を図中下方（−Ｙ方向）へ所定の距離だけずらして配置してもよい。

本実施形態の杭基礎構造５０によれば、建物の重量が比較的小さい場合等において、第１実施形態の杭基礎構造１０よりも杭１２の数を減らすことができる。その他の作用については、第１実施形態と同様である。

以上、本発明の第１実施形態、第２実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、建物の基礎の一部に第１実施形態の杭基礎構造１０を適用し、残りの部分に第２実施形態の杭基礎構造５０を適用してもよい。

１０ 杭基礎構造
１２ 杭
１２Ａ 杭頭
１４ 鉄骨基礎梁
１６ 柱
１８ フーチングコンクリート
２０ 地盤
２２ フーチングコンクリート
２８ 十字リブ
３０ 仕口部
５０ 杭基礎構造
５２ フーチングコンクリート

Claims (2)

1. 複数の杭の杭頭に打設されたフーチングコンクリートと、
   柱との仕口部が前記フーチングコンクリートに埋設された鉄骨基礎梁と、
   を有する杭基礎構造。
2. 立面視で前記杭の中心軸と重なる位置には、地盤との間に隙間をあけて前記鉄骨基礎梁を支持する十字リブが設けられている請求項１に記載の杭基礎構造。

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