JP2018100508A

JP2018100508A - 建物の構築方法

Info

Publication number: JP2018100508A
Application number: JP2016246065A
Authority: JP
Inventors: 英児牟田; Eiji Muta; 善史柴崎; Yoshifumi Shibazaki; 石井　善一; Zenichi Ishii; 善一石井; 悟土屋; Satoru Tsuchiya
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-06-28

Abstract

【課題】本発明では、本設杭無しの地下躯体を有する建物であっても、所定階の地下床スラブの下側と上側で同時に工事ができる、建物の構築方法を提供すること。【解決手段】建物の構築方法は、本設杭を有しない３層の地下躯体を有する建物を構築する方法である。建物の構築方法は、地下躯体を囲む位置に山留め壁を構築するステップＳ１と、山留め壁の内側に仮設地下柱を築造するステップＳ２と、山留め壁の内壁面に沿って地下外周梁を構築し、地下外周梁および仮設地下柱に支持させて１階の地下床スラブを先行床として構築するステップＳ３、Ｓ４と、先行床よりも下方では、掘削して残りの地下躯体を構築するとともに、先行床よりも上方では、躯体を構築するステップＳ５、Ｓ６と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、本設杭を有しない地下躯体を備える建物の構築方法に関する。

従来より、地下躯体を有する建物を施工する手法として、工期短縮や山留め架構の安全性の確保を目的として、順打ち工法に代えて、逆打ち工法を採用する場合がある（特許文献１〜４参照）。

逆打ち工法では、まず、掘削外周部に沿って山留壁を構築する。次に、本設杭を打設し、このとき、本設杭に構真柱を打ち込む。次に、例えば１階の床および梁を先行床として構築し、この先行床を構真柱に支持させる。次に、先行床の下側を掘削しながら地下躯体を上階から下階に向かって構築するとともに、先行床の上側の躯体を下階から上階に向かって構築する。地下躯体の施工では、地下を掘削して、地下各階毎に床および梁を構築する作業を繰り返す。

特許文献１には、逆打ち工法で構造物を構築する際に、構真柱の鉛直変位量を予測して、この予測した鉛直変位量に応じて、先行床である１階床のコンクリートの打設時期を調整する、構造物の構築方法が示されている。
特許文献２には、逆打ち工法で地下躯体を構築する際、所定階の床躯体を構築し、この床躯体から柱部材を介して下方の切梁を吊り下げ支持する切梁の架設方法が示されている。これにより、切梁を支持するための棚杭を設ける必要がないので、地下の掘削作業の効率を向上できる。

特許文献３には、逆打ち工法で地下構造体を構築する際、山留め壁および構真柱を構築し、その後、基礎躯体を１階床レベルで構真柱に支持させて構築し、この基礎躯体山留支保工として使用しつつ下方に移動する、地下構造体の構築方法が示されている。
特許文献４には、逆打ち工法で地下構造体を構築する際、１階床を構築し、この１階床の下を掘削して切梁を架設し、さらに掘削して地下２階床を構築して、この地下２階床の上方で躯体工事を行うとともに、地下２階床の下方で地下掘削工事を行う、地下構造体の逆打ち工法が示されている。

特許５１７１９０２号公報特開平５−１４０９３７号公報特開平８−１５８３８５号公報特開２００２−６１２１３号公報

上述のような施工方法では、本設杭の上部に本設地下柱である構真柱を打ち込んで、この構真柱により、先行床である地下床スラブの下側および上側で同時に工事を行っている。
しかしながら、本設杭を有しない地下躯体を備える建物では、本設地下柱の最下端部が耐圧版等に接合されると、本設地下柱に地上階を含む建物重量が加わっても、この本設柱を支持することが可能となる。よって、本設地下柱が耐圧版等に接合されていない状態では、この本設地下柱で先行床を支持できず、この先行床の下側と上側とで同時に工事を行う逆打ち工法を採用できず、短工期で建物を構築することが困難であった。
そのため、建物の最下階まで掘削し、地下躯体を地下最下階から上方に向って構築していく順打ち工法を採用せざるをえないが、この順打ち工法は、逆打ち工法のように先行床の下側と上側で同時に建物を構築する場合に比べて、工事期間が長期化し、工費費用が嵩む傾向であった。

本発明では、本設杭無しの地下躯体を有する建物であっても、所定階の地下床スラブの下側と上側で同時に工事ができる、建物の構築方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、杭無しの地下階を有する建物を対象として、地下掘削部分の外周に山留め壁を構築した後、地下掘削部分に仮設地下柱を設置するとともに、山留め壁に本設建物の地下外周梁を接合させて構築し、地下外周梁と仮設地下柱によって所定階の地下床スラブを支持することで、この所定階の地下床スラブの下側では掘削工事と躯体工事を行い、上側では並行してこの地下床スラブ上から躯体工事ができる点に着目し、本発明による杭無しの地下建物躯体の構築方法に至った。

第１の発明の建物の構築方法は、本設杭を有しない複数層の地下躯体（例えば、後述の地下躯体２）を備える建物（例えば、後述の建物１）の構築方法であって、当該地下躯体を囲む位置に山留め壁（例えば、後述の山留め壁２０）を構築する工程（例えば、後述のステップＳ１）と、当該山留め壁の内側に仮設地下柱（例えば、後述の仮設地下柱２３）を築造する工程（例えば、後述のステップＳ２）と、前記山留め壁の内壁面に沿って地下外周梁（例えば、後述の外周梁１３ａ）を構築し、当該地下外周梁および前記仮設地下柱に支持させて所定層の地下床スラブ（例えば、後述の床スラブ１４）を先行床として構築する工程（例えば、後述のステップＳ３、Ｓ４）と、当該先行床よりも下方では、掘削して残りの地下躯体を構築するとともに、当該先行床よりも上方では、躯体を構築する工程（例えば、後述のステップＳ５、Ｓ６）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、地下外周梁と仮設地下柱とで先行床である地下床スラブを支持することで、この地下床スラブよりも下方と上方とで同時に工事を進めることができるので、本設杭を有しない地下躯体についても、逆打ち工法を採用して短工期で構築できる。
また、地下掘削部分を平面視で見た場合、仮設地下柱を任意の位置に設定できるので、仮設地下柱をできる限り掘削の障害とならない位置に設定すれば、効率的に地下を掘削できる。

第２の発明の建物の構築方法は、前記地下躯体は、地下外周梁および地下床スラブに加えて、前記山留め壁に添って設けられる地下外周壁柱（例えば、後述の外周壁柱１２）を備え、前記先行床よりも下方で残りの地下躯体を構築する工程では、前記地下外周壁柱を構築することを特徴とする。

この発明によれば、山留め壁に添って地下外周壁柱を設けることで、１階床レベルから掘削し、構築した地下床スラブ上に設けられた躯体の重量を地下外周壁柱で支持することができる。

第３の発明の建物の構築方法では、前記地下床スラブを構築する工程においては、当該地下床スラブに開口部を設けることを特徴とする。
詳細には、第３の発明の建物の構築方法では、前記先行床よりも下方で残りの地下躯体を構築する工程では、前記山留め壁の内壁面に添って地下外周梁を構築し、当該地下外周梁および前記仮設地下柱で支持させて地下床スラブを構築する作業を、下方に向かって繰り返し行い、このとき、前記各層の地下床スラブに開口部（例えば、後述の開口部１５）を設けることを特徴とする。

この発明によれば、各層の地下床スラブに開口部を設けることで、この開口部を掘削機械、建設資材および掘削土の搬出入口として利用して、地下躯体を効率的に構築できる。

本発明によれば、本設杭無しの地下躯体を有する建物でも、山留め壁に接合した地下外周梁と仮設地下柱とで地下床スラブを支持することで、所定階の地下床スラブを境として、下側と上側とで同時に工事を行うことが可能であり、短工期にて建物を構築できる。

本発明の一実施形態に係る建物の構築方法により構築される建物の地下階の平面図である。本設杭無しの建物の縦断面図である。本設杭無しの地下躯体を有する建物を対象として建物の構築方法の手順を示すフローチャートである。建物の構築方法の説明図（その１、山留め壁を構築した段階）である。建物の構築方法の説明図（その２、１次掘削した段階）である。建物の構築方法の手順を示すフローチャート２（２次掘削以降）である。建物の構築方法の説明図（その３、２次掘削した段階）である。建物の構築方法の説明図（その４、３次掘削した段階）である。建物の構築方法の説明図（その５、４次掘削した段階）である。仮設構真柱の検討手順に関する説明図である。仮設根固め部の検討手順に関する説明図である。山留め壁と本設外周梁との接合部の検討手順に関する説明図である。

本発明は、本設杭無しの地下階を有する建物を対象とする建物の構築方法であり、山留め壁に接合させた地下外周梁と仮設地下柱とによって、所定階の地下床スラブを支持することで、この地下床スラブを境として下側と上側とで同時に工事を行うことができる建物の構築方法である。言い換えると、本発明は、本設杭無しの地下階を有する建物の構築方法として、耐圧版を設ける地下深度まで地盤を掘削し、耐圧版を構築した後、その耐圧版上に地下最下階から地上階に向かって地下躯体を構築するのでははく、所定階の床スラブより下側に各階の地下床スラブを構築しながら、所定階の地下床スラブの下側と上側とで同時に工事を行うものである。

具体的には、耐圧版より以深の地盤中に仮設地下柱を支持する仮設根固め部を構築し、その仮設根固め部に仮設地下柱の下端部を埋設させることで、仮設地下柱の鉛直支持力を増大させている。また、山留め壁を構成する山留め材の側面に複数のスタッドボルトを接合させ、そのスタッドボルトを本設建物の地下外周梁の内部に埋設させて、山留め壁と地下外周梁とを接合している。そして、地下床スラブの周縁部を山留め壁に接合された地下外周梁で支持するとともに、地下床スラブの内部側を複数の仮設地下柱で支持した（後述の図５参照）。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る建物の構築方法により構築される建物１の地下階の平面図であり、図２は、建物１の縦断面図である。
建物１は、地下に構築された地下躯体２と、この地下躯体２の上に構築された地上躯体３と、を備える。

地下躯体２は、平面視で略矩形状の地下３階（３層）までの鉄筋コンクリート構造である。この地下躯体２は、壁構造であり、本設杭を有しない直接基礎を採用している。
この地下躯体２は、基礎梁１０、基礎梁１０同士の間に設けられた耐圧版１１、外周に位置する基礎梁１０の上に設けられた外周壁柱１２、外周壁柱１２同士の間に架設された梁１３、ならびに、梁１３同士の間および基礎梁１０同士の間に設けられた床スラブ１４を備える。
１階の梁１３については、床スラブ１４が二重に設けられている。また、各階の梁１３のうち外周に位置するものを外周梁１３ａとする。

以下、建物１を構築する手順について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１では、図４および図５に示すように、地下躯体２を囲む位置にＨ形鋼を山留め材として打ち込んで山留め壁２０を構築する。
ステップＳ２では、山留め壁２０の内側に仮設根固め部２１を構築し、この仮設根固め部２１にＨ形鋼を仮設構真柱２２として打ち込んで、仮設地下柱２３を築造する。つまり、仮設地下柱２３は、仮設根固め部２１と、この仮設根固め部２１に打ち込まれた仮設構真柱２２と、を備える。

具体的には、油圧式クレーンのブーム先端に懸垂式リーダーを取付けてオーガースクリューおよびモンケンを装着した杭打機を用意し、この杭打ち機で地盤面から削孔し、この削孔した穴にセメントミルクを注入して、仮設根固め部２１を構築する。その後、下端部にスタッドボルトが打設されたＨ形鋼を用意し、このＨ形鋼を削孔した穴に揚重機で吊り下ろして、Ｈ形鋼の下端部を仮設根固め部のセメントミルクの中に打ち込む（図１１参照）。

ステップＳ３では、図５に示すように、１階床レベルの地下躯体を構築可能な深さまで１次掘削を行う。

ステップＳ４では、図５に示すように、１階床レベルの地下躯体（１階の梁１３、床スラブ１４）を先行床として構築し、地下躯体２の梁１３の下面に仮設構真柱２２の上端を連結する。このとき、山留め壁２０の内壁面にスタッドボルトを打設して、山留め壁２０と１階の外周梁１３ａとの食い付きを確保し、スタッドボルトを介して山留め壁２０と１階の外周梁１３ａとを接合させる（図１２を参照）。これにより、１階床レベルの地下躯体は、１階の外周梁１３ａおよび仮設構真柱２２に支持される。
また、このとき、１階の床スラブ１４に上下に貫通する開口部１５を設け、建設資材および掘削土の搬出入口として利用する。

ステップＳ５では、図５に示すように、１階床レベルの地下躯体上に置き構台２４を架設する。
ステップＳ６では、以下、先行床である１階の床スラブ１４よりも下方では、掘削して残りの地下躯体２を構築するとともに、１階の床スラブ１４よりも上方では、地上躯体３を構築する。

次に、ステップＳ６のうち、残りの地下躯体２を構築する手順について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１１では、図７に示すように、地下１階床レベルの地下躯体を構築可能な深さまで２次掘削を行う。

ステップＳ１２では、図７に示すように、地下１階床レベルおよび地下１階立ち上がりの地下躯体（地下１階の梁１３、床スラブ１４、外周壁柱１２）を構築する。このとき、山留め壁２０の内壁面にスタッドボルトを打設して、山留め壁２０と地下１階の外周梁１３ａとを接合させる。これにより、地下１階床レベルおよび地下１階立ち上がりの地下躯体は、地下１階の外周梁１３ａおよび仮設構真柱２２に支持される。
また、このとき、１階の床スラブ１４に設けた開口部１５の直下に、地下１階の床スラブ１４に上下に貫通する開口部１５を設け、建設資材および掘削土の搬出入口として利用する。

ステップＳ１３では、図８に示すように、地下２階床レベルの地下躯体を構築可能な深さまで３次掘削を行う。

ステップＳ１４では、図８に示すように、地下２階床レベルおよび地下２階立ち上がりの地下躯体（地下２階の梁１３、床スラブ１４、外周壁柱１２）を構築する。このとき、山留め壁２０の内壁面にスタッドボルトを打設して、山留め壁２０と地下２階の外周梁１３ａとを接合させる。これにより、地下２階床レベルおよび地下２階立ち上がりの地下躯体は、地下２階の外周梁１３ａおよび仮設構真柱２２に支持される。
また、このとき、地下１階の床スラブ１４に設けた開口部１５の直下に、地下２階の床スラブ１４に上下に貫通する開口部１５を設け、建設資材および掘削土の搬出入口として利用する。

ステップＳ１５では、図９に示すように、床付面２５まで４次掘削を行う。
ステップＳ１６では、図９に示すように、地下３階の基礎梁レベルおよび地下３階立ち上がりの地下躯体（基礎梁１０、耐圧版１１、床スラブ１４、外周壁柱１２）を構築する。その後、各階の床スラブ１４に設けた開口部１５を塞ぐ。

上述のように、本発明では、ステップＳ４では、１階床レベルの地下躯体を１階の外周梁１３ａおよび仮設構真柱２２で支持する。また、ステップＳ１２では、図７に示すように、地下１階床レベルおよび地下１階立ち上がりの地下躯体を、仮設地下柱２３および地下１階の外周梁１３ａで支持する。また、ステップＳ１４では、図８に示すように、地下２階床レベルおよび地下２階立ち上がりの地下躯体を、仮設地下柱２３および地下２階の外周梁１３ａで支持する。

したがって、以上のステップを実施できるように、仮設構真柱、仮設根固め部、外周梁について検討する。これらの検討では、以下に示すように、最も厳しい条件を想定し、十分な安全を確保できるようにする。下記に、実施例として、検討項目、強度計算式、およびその検討結果を示す。

〔仮設構真柱の検討〕
各階の床レベルの地下躯体に作用する水平力は、外周梁１３ａおよび山留め壁２０により抵抗できると考えられるので、仮設構真柱については、軸力のみを検討する。ここでいう仮設構真柱とは、仮設地下柱のことである。先ず、地下掘削部分に仮設地下柱を打ち込み、その仮設地下柱と山留壁に接合させた地下外周梁で地下床スラブを支持させる。
地下躯体および仮設材による均し荷重（１ｍ^２当りに作用する平均荷重）は、以下のように設定する。
また、各数値は、建築面積が３５０ｍ^２程度で、延床面積が２５００ｍ^２程度の地下３階、地上７階建てＲＣ造建物の構築過程での検討用重量および資材の規格値である。

置き構台の均し荷重：Ｍｋ（ｋＮ／ｍ^２）
最も重い重機の均し荷重：Ｍｊ（ｋＮ／ｍ^２）
１Ｆ床躯体の均し荷重：Ｍ１（ｋＮ／ｍ^２）
Ｂ１Ｆ立ち上がり躯体の均し荷重：ＭＢ１Ｖ（ｋＮ／ｍ^２）
Ｂ１Ｆ床躯体の均し荷重：ＭＢ１（ｋＮ／ｍ^２）
Ｂ２Ｆ立ち上がり躯体の均し荷重：ＭＢ２Ｖ（ｋＮ／ｍ^２）
Ｂ２Ｆ床躯体の均し荷重：ＭＢ２（ｋＮ／ｍ^２）
Ｍｋ＝４.５ｋＮ／ｍ^２、Ｍｊ＝１６ｋＮ／ｍ^２、Ｍ１＝２２ｋＮ／ｍ^２、ＭＢ１Ｖ＝８５ｋＮ／ｍ^２、ＭＢ１＝０ｋＮ／ｍ^２、ＭＢ２Ｖ＝１００ｋＮ／ｍ^２、ＭＢ２＝７ｋＮ／ｍ^２

また、仮設構真柱の性能を以下のように設定する。
仮設構真柱の単位重量：Ｍ（ｋＮ／ｍ）
仮設構真柱の断面二次半径：ｉｙ（ｃｍ）
仮設構真柱の断面積：Ａ（ｃｍ^２）
仮設構真柱の細長比：λ＝Ｌ／ｉｙ
仮設構真柱の中期許容圧縮応力度：ｆｃ（Ｎ／ｍｍ^２）
仮設構真柱（Ｈ-３００×３００×１０×１５）、Ｍ＝０．９３ｋＮ／ｍ、ｉｙ＝７.５５ｃｍ、Ａ＝１１８.４ｃｍ^２、λ＝Ｌ／ｉｙ＝８４.７、ｆｃ＝８４.７Ｎ／ｍｍ^２

また、仮設構真柱の位置および施工状況に応じて、以下の２つが決定される。
仮設構真柱の座屈長さ：Ｌ（ｍ）
仮設構真柱の支持面積：Ｑ（ｍ^２）
仮設構真柱の全長：Ｌａ（ｍ）
仮設構真柱の上端から仮設根固め部までの長さ：Ｌｂ（ｍ）
Ｌ＝６.４ｍ、Ｑ＝５.５ｍ×５ｍ、Ｌａ＝１７．４ｍ、Ｌａ＝１５．２ｍ

安全側の評価を行うため、仮設構真柱のうち支持面積Ｑが最大となるものについて検討する。仮設構真柱の支持面積Ｑは、例えば図４に示すように、隣接する仮設構真柱や壁柱までの距離によって決定される。
仮設構真柱の座屈長さＬは、図９に示すように、４次掘削完了時点が最長となり、４次掘削の床付面から地下２階床レベルの梁の下端面までの距離となる。
また、仮設構真柱の許容支持力の算出においては、許容圧縮応力度として中期（長期と短期の中間値）を用いる。

図１０に示すように、仮設構真柱に作用する重量Ｐ（ｋＮ）は、仮設構真柱が支持する上載荷重（置き構台および重機の荷重）、仮設構真柱が支持する各階床レベルの地下躯体の重量、および仮設構真柱の上端から仮設根固め部までの重量の和となり、以下の式（１）で表される。

Ｐ＝（Ｍｋ＋Ｍｊ＋Ｍ１＋ＭＢ１＋ＭＢ２）・Ｑ＋Ｍ・Ｌｂ・・・（１）
Ｐ＝（４.５＋１６＋２２＋７）×（５.５×５）＋１５.２×０.９３＝１３７５ｋＮ

一方、仮設構真柱の許容支持力Ｎａ（ｋＮ）は、以下の式（２）で表される。
Ｎａ＝Ａ・ｆｃ・１０^-３・・・（２）
Ｎａ＝１１８４０×１２７.５×１０^−３＝１５０９.６ｋＮ

Ｎａ＞Ｐであれば、仮設構真柱の強度が十分であると判定できる。
１５０９.６ｋＮ＞１３７５ｋＮ ∴ＯＫ

〔仮設根固め部の検討〕
次に、地盤による仮設根固め部の支持力、つまり、仮設根固め部から地盤に応力が伝達されることを確認する。本実施形態では、摩擦支持力を無視して、先端面の支持力のみを評価する。

仮設根固め部の性能を以下のように設定する。
杭先端のＮ値：Ｎ
杭先端の有効断面積：Ａｐ
Ｎ＝６０、Ａｐ＝０.３３２ｍ^２

図１１に示すように、仮設根固め部に作用する重量Ｐｐ（ｋＮ）は、仮設構真柱が支持する上載荷重、仮設構真柱が支持する各階床レベルの躯体の重量、および仮設構真柱の全重量の和となり、以下の式（３）で表される。

Ｐｐ＝（Ｍｋ＋Ｍｊ＋Ｍ１＋ＭＢ１＋ＭＢ２）・Ｑ＋Ｍ・Ｌａ・・・（３）
Ｐｐ＝（４.５＋１６＋２２＋７）×（５.５×５）＋１７.４×０.９３＝１３７７ｋＮ

また、杭の許容支持力Ｒａ（ｋＮ）は、施工形式による係数をα（α＝２００）として、以下の式（４）で表される。
Ｒａ＝２／３・α・Ｎ・Ａｐ・・・（４）
Ｒａ＝２／３×２００×６０×０.３３２＝２６５６ｋＮ

よって、Ｒａ＞Ｐｐであれば、仮設根固め部の支持力が十分であると判定できる。
２６５６ｋＮ＞１３７７ｋＮ ∴ＯＫ

〔仮設構真柱と仮設根固め部との接合部の検討〕
次に、仮設構真柱と仮設根固め部との接合部において、仮設構真柱から仮設根固め部に応力が伝達されることを確認する。
図１１に示すように、仮設構真柱下端部の埋め込み部には、スタッドボルトが打設されている。よって、仮設構真柱の応力は、仮設構真柱の埋め込み部と仮設根固め部のセメントミルクとの付着力と、仮設構真柱の埋め込み部のスタッドボルトのせん断力とによって、仮設根固め部に伝達される。

最初に、仮設構真柱と仮設根固め部のセメントミルクとの付着力を求める。
仮設根固め部に用いられるセメントミルクおよび仮設構真柱に用いられるＨ形鋼の性能を以下のように設定する。
セメントミルク設計基準強度：Ｆｃ（ｋＮ／ｍ^２）
Ｈ形鋼の先端面積：ＡＰ２（ｍ^２）
セメントミルクとＨ形鋼との付着強度：Ｆａ（ｋＮ／ｍ^２）
Ｈ形鋼の周長：φ２（ｍ）
Ｈ形鋼と仮設根固め部との付着長さ（Ｈ形鋼の埋め込み部の長さ）：Ｌｃ（ｍ）
Ｈ形鋼の埋め込み部の重量：ＷＨ（ｋＮ）
Ｆｃ＝５０００ｋＮ／ｍ^２、ＡＰ２＝０.０１１８４ｍ^２、Ｆａ＝２００ｋＮ／ｍ^２、φ２＝１.７８ｍ、Ｌｃ＝２．５ｍ、ＷＨ＝２.３３ｋＮ

仮設構真柱と仮設根固め部のセメントミルクとの付着力Ｒａ１（ｋＮ）は、以下の式（５）で表される。
Ｒａ１＝２／３・（Ｆｃ・ＡＰ２＋Ｆａ・φ２・Ｌｃ）−ＷＨ・・・（５）
Ｒａ１＝２／３×（５０００×０.０１１８４＋２００×１.７８×２.５）−２.３３＝６３０ｋＮ

次に、仮設構真柱の埋め込み部のスタッドボルトのせん断耐力を求める。
スタッドボルトおよびセメントミルクの性能を以下のように設定する。
スタッドボルトの軸断面積：ｓｃａ（ｍｍ^２）
セメントミルク設計基準強度：Ｆｃｓ（Ｎ／ｍｍ^２）
セメントミルクのヤング係数：Ｅｃｓ（Ｎ／ｍｍ^２）
ｓｃａ＝２８３ｍｍ^２、Ｆｃｓ＝５Ｎ／ｍｍ^２、Ｅｃｓ＝７２６９Ｎ／ｍｍ^２

スタッドボルト１本当りのせん断耐力ｑｓ（Ｎ）は、以下の式（６）で表される。
ｑｓ＝０．５・ｓｃａ√（Ｆｃｓ・Ｅｃｓ）・・・（６）

設計せん断耐力ｑａは中期とし、ｑｓの０．５倍とする。すると、スタッドボルト１本当りの設計せん断耐力ｑａ（Ｎ）は、以下の式（７）で表される。
ｑａ＝０．５・ｑｓ・・・（７）
ｑａ＝０.５×０.５×２８３×√（５×７２６９）＝１３.４ｋＮ／本

仮設構真柱の埋め込み部のスタッドボルトをｎａ（ｎａ＝６×１３）本とすると、スタッドボルトにより伝達可能な応力Ｒａ２（ｋＮ）は、以下の式（８）で表される。
Ｒａ２＝ｎ・ｑａ・・・（８）
Ｒａ２＝６×１３×１３.４＝１０４５ｋＮ

よって、Ｒａ１＋Ｒａ２＞Ｐｐであれば、仮設構真柱から仮設根固め部に応力が確実に伝達されると判定できる。
６３０＋１０４５＝１６７５ｋＮ＞１３７７ｋＮ ∴ＯＫ

〔１階外周梁のスタッドボルトの検討〕
１階外周梁と山留め材との接合部において、１階外周梁から山留め材に応力が伝達されることを確認する。
１階外周梁の単位長さ当りの支持長さＬｘ（Ｌｘ＝５．５ｍ）は、例えば図４に示すように、隣接する梁までの距離によって決定される。

図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、山留め材と外周梁との接合面には、スタッドボルトが打設されている。よって、外周梁の応力は、この接合面のスタッドボルトのせん断力によって、山留め壁に伝達される。

山留め材としてのＨ形鋼について、以下のように設定する。
Ｈ形鋼の水平方向のピッチ：Ｈｐ（ｍｍ）
Ｈｐ＝４５０ｍｍ

スタッドボルトおよび地下躯体コンクリートの性能を以下のように設定する。
スタッドボルトの軸断面積：ｓｃａ（ｍｍ^２）
コンクリートの設計基準強度：Ｆｃｃ（Ｎ／ｍｍ^２）
コンクリートのヤング係数：Ｅｃｃ（Ｎ／ｍｍ^２）
ｓｃａ＝２０１ｍｍ^２、Ｆｃｃ＝３０Ｎ／ｍｍ^２、Ｅｃｃ＝２.５７×１０^４Ｎ／ｍｍ^２

スタッドボルト１本当りのせん断耐力ｑｓ（Ｎ）は、以下の式（９）で表される。
ｑｓ＝０．５・ｓｃａ√（Ｆｃｃ・Ｅｃｃ）・・・（９）

設計せん断耐力ｑａは中期とし、ｑｓの０．５倍とする。すると、スタッドボルト１本当りの設計せん断耐力ｑａ（Ｎ）は、以下の式（１０）で表される。
ｑａ＝０．５・ｑｓ・・・（１０）
ｑａ＝０.５×０.５×２０１×√（３０×２.５７×１０^４）＝４４.１ｋＮ／本

一方、１階外周梁には、１階床躯体、置き構台、および重機の荷重が作用する。よって、１階外周梁に作用する荷重Ｐｘ（ｋＮ）は、以下の式（１１）で表される。

Ｐｘ＝（Ｍｋ＋Ｍｊ＋Ｍ１）・Ｌｘ・・・（１１）
Ｐｘ＝（４.５＋１６＋２２）×５.５＝２３３．８ｋＮ／ｍ

山留め材と１階外周梁との接合面のスタッドボルトをｎｘ（ｎｘ＝２×８）本とすると、スタッドボルトにより伝達可能な応力Ｒａｘ（ｋＮ）は、以下の式（１２）で表される。
Ｒａｘ＝（１０００／Ｈｐ）・ｎｘ・ｑａ・・・（１２）
Ｒａｘ＝（１０００／４５０）×２×８×４４.１＝１５６８ｋＮ／ｍ

よって、Ｒａｘ＞Ｐｘであれば、山留め壁で１階外周梁を支持できると判定できる。
１５６８ｋＮ／ｍ＞２３３．８ｋＮ／ｍ ∴ＯＫ

地下１階外周梁は、地下１階床躯体および地下１階立ち上がり躯体の荷重が作用する。よって、地下１階外周梁に作用する荷重Ｐｙ（ｋＮ）は、以下の式（１３）で表される。

Ｐｙ＝ＭＢ１・Ｌｘ＋ＭＢ１Ｖ・・・（１３）
Ｐｙ＝８５ｋＮ／ｍ

山留め材と地下１階外周梁との接合面のスタッドボルトをｎｙ（ｎｙ＝２×４）本とすると、スタッドボルトにより伝達可能な応力Ｒａｙ（ｋＮ）は、以下の式（１４）で表される。
Ｒａｙ＝（１０００／Ｈｐ）・ｎｙ・ｑａ・・・（１４）
Ｒａｙ＝（１０００／４５０）×２×４×４４.１＝７８４ｋＮ／ｍ

よって、Ｒａｙ＞Ｐｙであれば、山留め壁で地下１階外周梁を支持できると判定できる。
７８４ｋＮ／ｍ＞８５ｋＮ／ｍ ∴ＯＫ

地下２階外周梁は、地下２階床躯体および地下２階立ち上がり躯体の荷重が作用する。よって、地下２階外周梁に作用する荷重Ｐｚ（ｋＮ）は、以下の式（１５）で表される。

Ｐｚ＝ＭＢ２・Ｌｘ＋ＭＢ２Ｖ・・・（１５）
Ｐｚ＝７×５.５＋１００＝１３８．５ｋＮ／ｍ

山留め材と地下２階外周梁との接合面のスタッドボルトをｎｚ（ｎｚ＝２×４）本とすると、スタッドボルトにより伝達可能な応力Ｒａｚ（ｋＮ）は、以下の式（１６）で表される。
Ｒａｚ＝（１０００／Ｈｐ）・ｎｚ・ｑａ・・・（１６）
Ｒａｚ＝（１０００／４５０）×２×４×４４.１＝７８４ｋＮ／ｍ

よって、Ｒａｚ＞Ｐｚであれば、山留め壁で地下２階外周梁を支持できると判定できる。
７８４ｋＮ／ｍ＞１３８．５ｋＮ／ｍ ∴ＯＫ

以上の条件を満たすように、仮設構真柱の本数、サイズおよび位置、仮設構真柱の埋め込み部に打設するスタッドボルトの種類および本数、仮設根固め部のサイズ、仮設根固め部に用いるセメントミルクの性能、山留め材に打設するスタッドボルトの種類および本数などを決定する。
上述のように、本発明による建物の構築方法は、仮設構真柱、仮設根固め部、外周梁について検討し、山留壁に接合した地下外周梁と仮設地下柱によって、地下床スラブを支持できることを確認した後、地下躯体工事を実施する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）外周梁１３ａと仮設地下柱２３とで先行床である１階の床スラブ１４を支持することで、この床スラブ１４よりも下方と上方とで同時に工事を進めることができるので、本設杭を有しない地下躯体２についても、逆打ち工法を採用して短工期で構築できる。
また、仮設地下柱２３を平面視で任意の位置に設定できるので、仮設地下柱２３をできる限り掘削の障害とならない位置に設定すれば、効率的に地下を掘削できる。

（２）山留め壁２０に沿って外周壁柱１２を設けたので、壁構造の地下躯体２を構築できる。

（３）各階の床スラブ１４に開口部１５を設けることで、この開口部１５を掘削機械、建設資材および掘削土の搬出入口として利用して、地下躯体２を効率的に構築できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
なお、本実施形態では、外周梁を本設としたが、これに限らず、外周梁を仮設としてもよい。
また、本実施形態では、仮設構真柱の下端部を仮設根固め部に埋設し、地盤と仮設根固め部の支持性能を増大させて、仮設地下柱の支持性能を確保したが、上述の検討をクリアしていれば、仮設根固め部を設けず、直接、仮設構真柱の下端部を地盤中に埋設してもよい。

１…建物２…地下躯体３…地上躯体
１０…基礎梁１１…耐圧版１２…外周壁柱１３…梁１３ａ…外周梁
１４…床スラブ１５…開口部
２０…山留め壁２１…仮設根固め部２２…仮設構真柱２３…仮設地下柱
２４…構台２５…床付面

Claims

本設杭を有しない複数層の地下躯体を備える建物の構築方法であって、
当該地下躯体を囲む位置に山留め壁を構築する工程と、
当該山留め壁の内側に仮設地下柱を築造する工程と、
前記山留め壁の内壁面に沿って地下外周梁を構築し、当該地下外周梁および前記仮設地下柱に支持させて所定層の地下床スラブを先行床として構築する工程と、
当該先行床よりも下方では、掘削して残りの地下躯体を構築するとともに、当該先行床よりも上方では、躯体を構築する工程と、を備えることを特徴とする建物の構築方法。
前記地下躯体は、地下外周梁および地下床スラブに加えて、前記山留め壁に添って設けられる地下外周壁柱を備え、
前記先行床よりも下方で残りの地下躯体を構築する工程では、前記地下外周壁柱を構築することを特徴とする請求項１に記載の建物の構築方法。
前記地下床スラブを構築する工程では、当該地下床スラブに開口部を設けることを特徴とする請求項１または２に記載の建物の構築方法。