JP2022172578A - 杭基礎構造、建物 - Google Patents

Abstract

【課題】施工コストの増加を抑制しつつ、地震時に杭頭部に作用する水平方向のせん断力に効率的に抵抗可能な、杭基礎構造及び建物を提供する。【解決手段】杭基礎構造１０は、フーチング基礎部１１と基礎杭２０が接合された杭基礎構造１０であって、基礎杭２０は、柱材Ｃの直下に設けられる長尺杭２１と、長尺杭２１の少なくとも一方の杭側面２１ｓに沿って長尺杭２１から離間して設けられる短尺杭２２と、を備え、フーチング基礎部１１は、角錐台、または円錐台状のフーチング１３と基礎スラブ１２で構成され、フーチング１３に、基礎杭２０の杭頭部２１ｔ、２２ｔが埋設される。【選択図】図２

Description

本発明は、杭基礎構造、建物に関する。

建物を支持する基礎構造として、基礎杭やフーチングが広く用いられている。
例えば特許文献１には、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、を有する杭基礎構造が開示されている。この杭基礎構造では、フーチングコンクリート上に設けた柱を複数の杭で支持している。
また、特許文献２には、プレキャスト製の柱部材と一体的に製作され、内部に連結梁が埋め込まれるプレキャスト製の基礎フーチングと、基礎フーチングの側面から離した位置に設けられる複数の基礎杭と、基礎杭の杭頭と連結梁とを連結する鉄骨フレームと、を備える基礎構造が開示されている。この基礎構造においても、基礎フーチング上に設けた柱部材を、複数の基礎杭で支持している。
また、特許文献３には、柱直下の構真杭と柱直下以外の中点杭とを設けて、基礎スラブと構真杭と中点杭とを一体化させることにより鉛直荷重を構真杭及び中点杭の両者により負担する構成が開示されている。

特許文献１～３に開示されたような構成では、基礎杭は、いずれも鉛直荷重を支持するものであり、柱に作用する鉛直荷重を、複数の杭に分散させて負担する構成となっている。
ところで、地震時には、杭頭部に水平方向のせん断力が集中的に作用する。この杭頭部に作用する水平方向のせん断力に抗するため、基礎杭の本数をさらに増やすことも考えられる。しかしながら、基礎杭の本数が増えれば、工期の長期化、施工コストの増加を招く。
また、杭頭部に作用する水平方向のせん断力に抗するために基礎杭の本数を増やすと、その結果として、水平方向のせん断力に対する抵抗性能に対し、鉛直荷重の支持性能が過大となってしまう場合がある。このため、鉛直荷重の支持性能と、杭頭部に作用する水平方向のせん断力に抗する性能とを、バランスよく備えることが望まれる。

特開２０１６－１４２７３号公報 特開２０１７－１２２３４３号公報 特許第３６９５５５０号公報

本発明が解決しようとする課題は、施工コストの増加を抑制しつつ、地震時に杭頭部に作用する水平方向のせん断力に効率的に抵抗可能な、杭基礎構造及び建物を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の杭基礎構造は、フーチング基礎部と基礎杭が接合された杭基礎構造であって、前記基礎杭は、柱材の直下に設けられる長尺杭と、前記長尺杭の少なくとも一方の杭側面に沿って前記長尺杭から離間して設けられる短尺杭と、を備え、前記フーチング基礎部は、角錐台、または円錐台状のフーチングと基礎スラブで構成され、前記フーチングに、前記基礎杭の杭頭部が埋設されることを特徴とする。
このような構成によれば、杭基礎構造は、基礎杭として、柱材の直下に設けられた長尺杭と、長尺杭の少なくとも一方の杭側面に沿って長尺杭から離間して設けられる短尺杭と、を備えている。これにより、杭基礎構造上に設けられる上部構造の鉛直荷重は、主に長尺杭によって負担される。
また、基礎杭を構成する長尺杭、及び短尺杭の杭頭部は、フーチングに埋設されている。このため、フーチングに接合される基礎杭の上部には、長尺杭の杭頭部と短尺杭の杭頭部とが配置されている。これにより、基礎杭の上部において、長尺杭の杭頭部、および短尺杭の杭頭部が合計された横断面積が大きくなり、水平方向のせん断力に対する抵抗力を高めることができる。
このような、水平方向の力に抵抗する杭の杭頭部には、通常、大規模なフーチングが必要となる。これに対し、上記のような構成においては、短尺杭を長尺杭の少なくとも一方の杭側面に沿って設けたために、これらに接合されるフーチングを一体化し、一のフーチングに対して長尺杭と短尺杭を共に接合することができる。これにより、各杭に対してフーチングを個別に設けた場合よりも、水平方向の力に十分に抗し得る構造としつつも、フーチングの全体の体積を小さくすることができる。
さらに、杭頭部ほど大きなせん断力が作用しない基礎杭の下部側においては、大きな水平抵抗力が不要であるため、長尺杭のみが存在し、短尺杭は存在しない構成としている。このため、基礎杭を構築する工期の長期化、および施工コストの上昇を抑えることができる。このようにして、鉛直荷重の支持性能と、杭頭部に作用する水平方向のせん断力に抗する性能とを、バランスよく備えることができる。
したがって、施工コストの増加を抑制しつつ、地震時に杭頭部に作用する水平方向のせん断力に効率的に抵抗可能な、杭基礎構造を提供することが可能となる。

本発明の一態様においては、一の前記長尺杭の周囲に、複数の前記短尺杭が設けられている。
このような構成によれば、一の長尺杭の周囲に、複数の短尺杭を設けることで、基礎杭の上部における、長尺杭の杭頭部、および短尺杭の杭頭部の合計横断面積を増大させることができる。したがって、水平方向のせん断力に対する抵抗力を、より有効に高めることができる。

本発明の一態様においては、本発明の建物は、上記したような杭基礎構造を備えた建物であって、外周柱の直下には、前記長尺杭と同等の長さの杭のみが配置され、内部柱の直下に、前記杭基礎構造が配置される。
通常、建物の外周に配置される杭では、杭の片側のみにスラブが取り付くのに対して、内部側に配置される杭では杭の両側にスラブが取り付くために、内部側に配置される杭の方が、杭頭部に作用するせん断力に対して、杭と共に負担できるスラブの抵抗力が大きくなることが多い。
そこで、内部柱の直下には、長尺杭と短尺杭とで構成される杭基礎構造を配置して、長尺杭の杭頭部、および短尺杭の杭頭部の合計横断面積を大きくすることで、大きなせん断力に抵抗する。また、外周柱の直下においては、杭頭部の横断面積を内部の杭よりも小さくして、スラブが抵抗できるだけの相応の構成とするために、長尺杭と同等の長さの杭のみを配置して短尺杭と同等の長さの杭を配置しない。これにより、スラブの抵抗力に対して相応以上に、過剰に杭が設けられるのを抑制でき、バランスのよい合理的な構成を実現することができる。

本発明によれば、施工コストの増加を抑制しつつ、地震時に杭頭部に作用する水平方向のせん断力に効率的に抵抗可能な、杭基礎構造及び建物を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る杭基礎構造における外周柱、内部柱、長尺杭、短尺杭、及び杭の配置例を示す図である。 図１のＩ―Ｉ矢視断面図である。 上記杭基礎構造における、フーチング基礎部に対する長尺杭、および短尺杭の杭頭部の接続構造を示す断面図である。 杭頭を固定とした場合と、杭頭の固定度をピンとした場合における、長尺杭と短尺杭の曲げモーメントの検討結果を示す図である。 杭頭を固定とした場合と、杭頭の固定度をピンとした場合における、長尺杭と短尺杭の水平変位の検討結果を示す図である。 基礎杭の杭頭部の固定方法が異なる解析結果による長尺杭と短尺杭のせん断力分担率を示す比較表である。 地盤の変形係数をＥ_０＝７００Ｎとした（軟弱地盤に相当する）場合と、Ｆｒａｎｃｉｓの式より求めた（硬質地盤に相当する）場合との、水平地盤バネの初期剛性の比を示す表である。 地盤バネの初期剛性をＥ_０＝７００Ｎとした（軟弱地盤に相当する）場合と、地盤バネをＦｒａｎｃｉｓの式より求めた（硬質地盤に相当する）場合とにおける、長尺杭と短尺杭の曲げモーメントの検討結果を示す図である。 地盤バネの初期剛性をＥ_０＝７００Ｎとした（軟弱地盤に相当する）場合と、地盤バネをＦｒａｎｃｉｓの式より求めた（硬質地盤に相当する）場合とにおける、長尺杭と短尺杭の水平変位の検討結果を示す図である。 杭周辺の地盤特性が異なる解析結果による長尺杭と短尺杭のせん断力分担率を示す比較表である。

以下、添付図面を参照して、本発明による杭基礎構造、建物を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態に係る杭基礎構造における外周柱、内部柱、長尺杭、短尺杭、及び杭の配置例を図１に示す。図２は、図１のＩ―Ｉ矢視断面図である。図３は、上記杭基礎構造における、フーチング基礎部に対する長尺杭、および短尺杭の杭頭部の接続構造を示す断面図である。
建物１は、地盤Ｇ中に構築された下部構造２と、下部構造２上に設けられた上部構造３と、を有している。
上部構造３は、上下方向に延びる複数本の柱３０と、互いに隣り合う柱３０間に架設された梁３４と、を有している。上部構造３は、複数本の柱３０として、建物１の外周部１ｓに沿って配置される複数本の外周柱３１と、建物１の外周部１ｓよりも内側に配置される複数本の柱材Ｃとしての内部柱３２と、を備えている。

下部構造２は、建物１の内部側に設けられる杭基礎構造１０と、建物１の外周側に設けられる杭２５と、を備えている。
図２、図３に示すように、杭基礎構造１０は、上部構造３の内部柱３２の下方に配置されている。杭基礎構造１０は、基礎杭２０と、フーチング基礎部１１と、を備えている。
フーチング基礎部１１は、基礎スラブ１２と、フーチング１３と、を一体に備えている。基礎スラブ１２は、例えば鉄筋コンクリート造のマットスラブである。本実施形態において、基礎スラブ１２は、基礎梁を備えていない。フーチング１３は、例えば鉄筋コンクリート造であり、基礎スラブ１２において、内部柱３２の直下を含む一部の領域に設けられている。つまり、フーチング１３は、下部構造２に設けられた基礎スラブ１２の一部に設けられている。フーチング１３は、基礎スラブ１２の下面から下方に突出するように形成されている。フーチング１３は、上方から見て、矩形状、又は円形状に形成されている。フーチング１３は、上方から下方に向かって、その径寸法が漸次縮小している。つまり、フーチング１３は、角錐台状、または円錐台状に形成されており、これが、面積の大きい下底面が上側に、面積の小さい上底面が下側に位置づけられて、上下が逆となるように設けられている。フーチング基礎部１１は、フーチング１３が設けられることで、フーチング１３が設けられていない部分における基礎スラブ１２の厚さよりも、上下方向のコンクリート厚が大きくなっている。

基礎杭２０は、長尺杭２１と、短尺杭２２と、を備えている。長尺杭２１は、柱材Ｃとしての内部柱３２の直下に設けられている。短尺杭２２は、長尺杭２１の少なくとも一方の杭側面２１ｓに沿って設けられている。杭基礎構造１０は、一の長尺杭２１の周囲に、複数の短尺杭２２が設けられている。本実施形態において、短尺杭２２は、長尺杭２１を挟んだ両側に設けられている。図１に示すように、上方から見ると、長尺杭２１に対し、２本の短尺杭２２が、一直線上に配置されている。なお、短尺杭２２は、例えば、長尺杭２１の四方に配置されていてもよい。

図３に示すように、長尺杭２１の杭頭部２１ｔ、短尺杭２２の杭頭部２２ｔは、それぞれ、フーチング１３が設けられたフーチング基礎部１１に埋設されている。杭頭部２１ｔ、２２ｔには、それぞれ、上方に向かって延びる杭頭定着筋２１ｍ、２２ｍが設けられている。杭頭定着筋２１ｍ、２２ｍは、フーチング基礎部１１を構成するコンクリートに定着されている。

フーチング基礎部１１には、フーチング基礎部１１の上面から上方に突出する柱接合部１５が一体に設けられている。柱接合部１５は、内部柱３２の直下に配置されている。柱接合部１５は、例えばコンクリート造で、フーチング基礎部１１の上面から上方に延びる延出部１５ａと、延出部１５ａの上端から水平面内に沿って拡径した拡径部１５ｂと、を一体に有している。
拡径部１５ｂの上面には、免震滑り支承１６が固定されている。免震滑り支承１６は、上側フランジ１６ａ、下側フランジ１６ｂ、及び積層ゴム部１６ｃを備えている。下側フランジ１６ｂは、拡径部１５ｂの上面に設けられている。下側フランジ１６ｂの上面には、図示されない滑り板が固定されている。積層ゴム部１６ｃは、上側フランジ１６ａの下側に固定されており、下端には、図示されない滑り材が設けられている。積層ゴム部１６ｃの滑り材が、下側フランジ１６ｂの滑り板に対向、当接して設けられることにより、上側フランジ１６ａを含む上側の構造体は、地震等により水平方向に力が作用した際に、下側フランジ１６ｂを含む下側の構造体に対して、摺動する。
内部柱３２の下端３２ｂは、上側フランジ１６ａの上面に接合されている。

図２に示すように、長尺杭２１は、短尺杭２２よりも上下方向の長さが大きい。短尺杭２２は、長尺杭２１よりも上下方向の長さが小さい。長尺杭２１の杭先端２１ｂは、地盤Ｇの上層部Ｇ１よりもＮ値が、例えば５０以上と高い、強固な下層部Ｇ２に根入れされている。これにより、長尺杭２１は、鉛直荷重に対する支持力が確保される支持杭とされている。長尺杭２１は、支持層としての下層部Ｇ２に、鉛直荷重を伝達する。
短尺杭２２の杭先端２２ｂは、Ｎ値が高い下層部Ｇ２に到達しておらず、下層部Ｇ２よりもＮ値が、例えば３０より小さく低い値となる、上層部Ｇ１に留まっている。短尺杭２２は、地盤Ｇの上層部Ｇ１のみに、全体が上層部Ｇ１に位置するように設置されており、杭先端２２ｂは、Ｎ値が３０より小さい上層部Ｇ１に根入れされている。これにより、短尺杭２２は、主に水平力に抵抗する水平抵抗杭として機能する。
本実施形態においては、短尺杭２２は、支持杭としては機能しない。短尺杭２２の自重は、短尺杭２２の杭頭部２２ｔが接合されたフーチング基礎部１１を介して、隣接する長尺杭２１によって支持されている。このように、短尺杭２２は長尺杭２１によって支持されるため、上層部Ｇ１が、埋土や、液状化が生じる可能性のある細砂層、あるいはＮ値が３以下の緩いシルト系の地層等、短尺杭２２の自重を支持できないような地層であっても構わない。
本実施形態では、長尺杭２１の長さは、例えば、６６～６８ｍであり、短尺杭２２の長さは、例えば、１５ｍである。なお、長尺杭２１、短尺杭２２の長さは、建物１が設置される地盤Ｇの構成（上層部Ｇ１の土質、Ｎ値が高い下層部Ｇ２の深さ等）によって異なり、上記の数値は一例に過ぎない。

図３に示すように、フーチング基礎部１１と内部柱３２の最下端面との接合位置Ｊからフーチング基礎部１１の下方に向かって拡大するように、押し抜きせん断破壊面Ｂが設定される。押し抜きせん断破壊面Ｂは、フーチング基礎部１１と内部柱３２の最下端面との接合位置Ｊから下方に向かって、４５度広がる方向に傾斜している。
押し抜きせん断破壊面Ｂよりも内側の、フーチング基礎部１１が設けられる高さ位置においては、その水平方向の全域にわたって、フーチング１３が延在して設けられている。すなわち、押し抜きせん断破壊面Ｂよりも内側においては、その外側の、基礎スラブ１２のみの部分と比べると、コンクリートの断面が厚く形成されている。これにより、基礎梁を有さないフーチング基礎部１１においても、押し抜きせん断破壊が抑制される。
短尺杭２２の杭頭部２２ｔは、押し抜きせん断破壊面Ｂで囲まれた範囲内で、フーチング基礎部１１に接合されている。

図１、図２に示すように、杭２５は、外周柱３１の直下に配置されている。杭２５は、長尺杭２１と同等の長さを有している。杭２５の杭先端２５ｂは、強固な下層部Ｇ２に根入れされている。これにより、杭２５は、外周柱３１に作用する鉛直荷重に対する支持力が確保される支持杭とされている。杭２５は、支持層としての下層部Ｇ２に、鉛直荷重を伝達する。

上述したような杭基礎構造１０によれば、フーチング基礎部１１と基礎杭２０が接合された杭基礎構造１０であって、基礎杭２０は、柱材Ｃの直下に設けられる長尺杭２１と、長尺杭２１の少なくとも一方の杭側面２１ｓに沿って設けられる短尺杭２２と、を備え、フーチング基礎部１１は、角錐台、または円錐台状のフーチング１３と基礎スラブ１２で構成され、フーチング１３に、基礎杭２０の杭頭部２１ｔ、２２ｔが埋設される。
このような構成によれば、杭基礎構造１０は、基礎杭２０として、柱材Ｃの直下に設けられた長尺杭２１と、長尺杭２１の少なくとも一方の杭側面２１ｓに沿って長尺杭２１から離間して設けられる短尺杭２２と、を備えている。これにより、杭基礎構造１０上に設けられる上部構造３の鉛直荷重は、主に長尺杭２１によって負担される。
また、基礎杭２０を構成する長尺杭２１、及び短尺杭２２の杭頭部２１ｔ、２２ｔは、フーチング１３に埋設されている。このため、フーチング１３に接合される基礎杭２０の上部には、長尺杭２１の杭頭部２１ｔと短尺杭２２の杭頭部２２ｔとが配置されている。これにより、基礎杭２０の上部において、長尺杭２１の杭頭部２１ｔ、および短尺杭２２の杭頭部２２ｔが合計された横断面積が大きくなり、水平方向のせん断力に対する抵抗力を高めることができる。
このような、水平方向の力に抵抗する杭の杭頭部には、通常、大規模なフーチングが必要となる。これに対し、上記のような構成においては、短尺杭２２を長尺杭２１の少なくとも一方の杭側面２１ｓに沿って設けたために、これらに接合されるフーチング１３を一体化し、一のフーチングに対して長尺杭２１と短尺杭２２を共に接合することができる。これにより、各杭２１、２２に対してフーチングを個別に設けた場合よりも、水平方向の力に十分に抗し得る構造としつつも、フーチング１３の全体の体積を小さくすることができる。
さらに、杭頭部２１ｔ、２２ｔほど大きなせん断力が作用しない基礎杭２０の下部側においては、大きな水平抵抗力が不要であるため、長尺杭２１のみが存在し、短尺杭２２は存在しない構成としている。このため、基礎杭２０を構築する工期の長期化、および施工コストの上昇を抑えることができる。このようにして、鉛直荷重の支持性能と、杭頭部２１ｔ、２２ｔに作用する水平方向のせん断力に抗する性能とを、バランスよく備えることができる。
したがって、施工コストの増加を抑制しつつ、地震時に杭頭部２１ｔ、２２ｔに作用する水平方向のせん断力に効率的に抵抗可能な、杭基礎構造１０を提供することが可能となる。

特に本実施形態においては、既に説明したように、短尺杭２２は、フーチング基礎部１１を介して、長尺杭２１によって支持されている。このため、短尺杭２２が根入れされた上層部Ｇ１が、埋土や、液状化が生じる可能性のある細砂層、あるいはＮ値が３以下の緩いシルト系の地層等であっても、短尺杭２２を支持することができる。
また、フーチング１３は、フーチング基礎部１１と柱材Ｃとの接合位置Ｊからフーチング基礎部１１の下方に向かって拡大するように設定される押し抜きせん断破壊面Ｂで囲まれた領域の、フーチング基礎部１１が設けられる高さ位置における、水平方向の全域にわたって、設けられている。このため、押し抜きせん断破壊面Ｂよりも内側においては、コンクリートの断面が厚く形成され、これにより、基礎梁を有さないフーチング基礎部１１においても、押し抜きせん断破壊が抑制される。特に本実施形態においては、基礎スラブ１２を、基礎梁を有さないマットスラブとしており、これによって、基礎梁１２を施工する際の採掘量が削減されるため、施工期間及び施工コストが低減される。

また、杭基礎構造１０においては、一の長尺杭２１の周囲に、複数の短尺杭２２が設けられている。
このような構成によれば、一の長尺杭２１の周囲に、複数の短尺杭２２を設けることで、基礎杭２０の上部における、長尺杭２１の杭頭部２１ｔ、および短尺杭２２の杭頭部２２ｔの合計横断面積を増大させることができる。したがって、水平方向のせん断力に対する抵抗力を、より有効に高めることができる。

また、建物１は、上記したような杭基礎構造１０を備えた建物１であって、外周柱３１の直下には、長尺杭２１と同等の長さの杭２５のみが配置され、内部柱３２の直下に、杭基礎構造１０が配置される。
通常、建物１の外周に配置される杭では、杭の片側のみにスラブが取り付くのに対して、内部側に配置される杭では杭の両側にスラブが取り付くために、内部側に配置される杭の方が、杭頭部に作用するせん断力に対して、杭と共に負担できるスラブの抵抗力が大きくなることが多い。
そこで、内部柱３２の直下には、長尺杭２１と短尺杭２２とで構成される杭基礎構造１０を配置して、長尺杭２１の杭頭部２１ｔ、および短尺杭２２の杭頭部２２ｔの合計横断面積を大きくすることで、大きなせん断力に抵抗する。また、外周柱３１の直下においては、杭頭部の横断面積を内部の杭よりも小さくして、スラブが抵抗できるだけの相応の構成とするために、長尺杭２１と同等の長さの杭２５のみを配置して短尺杭２２と同等の長さの杭を配置しない。これにより、スラブの抵抗力に対して相応以上に、過剰に杭が設けられるのを抑制でき、バランスのよい合理的な構成を実現することができる。

（実施形態の変形例）
なお、本発明の杭基礎構造、建物は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、フーチング基礎部１１は、基礎スラブ１２とフーチング１３とを備え、基礎梁を備えない構成とした。フーチング基礎部１１上に設けられる内部柱３２に作用する応力（曲げモーメント）に対し、基礎スラブ１２のみで抵抗できない場合には、基礎スラブ１２に加えて基礎梁を設けるようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、基礎杭を構成する長尺杭２１は下層部Ｇ２に支持されているが、下層部Ｇ２に埋設されることなく、地盤Ｇ中に摩擦杭として設けても良い。基礎杭を構成する短尺杭２２は、長尺杭２１の両側に各１箇所が設けられ、合計２箇所に設置されているが、長尺杭２１の片側のみに１箇所設置される場合、或いは、長尺杭２１に対して、水平２方向に各２箇所ずつ設置され、合計４箇所に設置しても良い。
また、上記の実施形態では、基礎スラブ１２にはマットスラブを採用しているが、マットスラブに限定することなく、基礎梁を備えたスラブであっても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

（検討例）
上記実施形態で示した構成において、短尺杭（水平抵抗杭）の負担せん断力に対する杭頭固定度、及び杭周辺の地盤特性の影響について検討を行ったので、その結果を以下に示す。杭周辺の地盤特性として、軟弱地盤と硬質地盤の違いについて、杭に接合される地盤バネの値を変化させて検討を行った。
上記構成を有した建物では、柱直下において支持層まで到達させた支持杭（長尺杭）と、地震力に対して水平抵抗する水平抵抗杭（短尺杭）と、を用いている。本検討では、杭頭固定度や地盤バネの値により、支持杭と水平抵抗杭とで、水平抵抗杭のせん断力分担率が大きく変わらないことを確認した。
（１）杭頭固定度の影響
まず、杭頭を固定とした場合（以下の各図中、「杭頭固定」と示される）と、杭頭の固定度をピンとした場合（以下の各図中、「杭頭ピン」と示される）とで、それぞれ応力解析を行い、支持杭および水平抵抗杭における、曲げモーメント、変形、負担せん断力割合を算出した。
図４は、杭頭を固定とした場合と、杭頭の固定度をピンとした場合における、支持杭と水平抵抗杭の曲げモーメントの検討結果を示す図である。図５は、杭頭を固定とした場合と、杭頭の固定度をピンとした場合における、支持杭と水平抵抗杭の変形の検討結果を示す図である。また、図６に、杭頭を固定とした場合と、杭頭の固定度をピンとした場合における、支持杭と水平抵抗杭のせん断力分担率を示す。
図４～図６に示すように、水平抵抗杭のせん断力分担率は、杭頭の固定度をピンとしても、杭頭固定の場合と大きく変わらず、杭頭固定度の影響が小さいことを確認した。

また、硬質地盤を模擬して、地盤バネを次式（１）のＦｒａｎｃｉｓの式より求めた場合の長尺杭（支持杭）および短尺杭（水平抵抗杭）の負担せん断力割合を算出した。

上式（１）において、ｋ_Ｂは水平地盤バネ定数（ｋＮ／ｍ^３）、Ｂは杭径（ｃｍ）、Ｅ_０は地盤の変形係数（ｋｇ／ｃｍ^２）、νはポアソン比、ＥＩは杭の曲げ剛性（ｋｇ・ｃｍ^２）である。
地盤バネの初期剛性を、上式（１）のＦｒａｎｃｉｓの式より求め、杭水平変位による剛性低下については、杭の変形の１／２乗に比例して低減するモデルとした。
地盤の変形係数をＥ_０＝７００Ｎとした（軟弱地盤を模擬した）場合と、上式（１）より求めた（硬質地盤を模擬した）場合との、水平地盤バネの初期剛性の比を、図７に示す。上式（１）により求めた地盤バネの初期剛性は、軟弱地盤を模擬した解析条件による地盤の変形係数をＥ_０＝７００Ｎとした場合の１．４～２１．７倍となっている。
また、図８は、地盤バネの初期剛性をＥ_０＝７００Ｎとした場合と、地盤バネをＦｒａｎｃｉｓの式より求めた場合とにおける、長尺杭（支持杭）および短尺杭（水平抵抗杭）の曲げモーメントの検討結果を示す図である。図９は、地盤バネの初期剛性をＥ_０＝７００Ｎとした場合と、地盤バネをＦｒａｎｃｉｓの式より求めた場合とにおける、長尺杭（支持杭）および短尺杭（水平抵抗杭）の水平変位の検討結果を示す図である。図１０は、地盤バネの初期剛性をＥ_０＝７００Ｎとした場合と、地盤バネをＦｒａｎｃｉｓの式より求めた場合とにおける、長尺杭（支持杭）および短尺杭（水平抵抗杭）のせん断力分担率を示す。
図８～図１０に示すように、短尺杭（水平抵抗杭）のせん断力分担率は、地盤バネの値を大きくしても大きく変わらず、地盤バネの影響が小さいことを確認した。
上述のように、長尺杭（支持杭）と短尺杭（水平抵抗杭）が組み合わされた基礎杭は、杭頭部の固定方法、及び杭周辺の地盤特性が異なる場合であっても、共に一定割合でせん断力を負担している。また、杭頭部での水平変位について、共に一定割合が発生しており、安定した構造性能を実現できる点が確認された。

１ 建物 ２１ｓ 杭側面
２ 下部構造 ２１ｔ、２２ｔ 杭頭部
３ 上部構造 ２２ 短尺杭
１０ 杭基礎構造 ２５ 杭
１１ フーチング基礎部 ３０ 柱
１２ 基礎スラブ ３１ 外周柱
１３ フーチング ３２ 内部柱
２０ 基礎杭 ３４ 梁
２１ 長尺杭 Ｃ 柱材

Claims (3)

1. フーチング基礎部と基礎杭が接合された杭基礎構造であって、
   前記基礎杭は、柱材の直下に設けられる長尺杭と、前記長尺杭の少なくとも一方の杭側面に沿って前記長尺杭から離間して設けられる短尺杭と、を備え、
   前記フーチング基礎部は、角錐台、または円錐台状のフーチングと基礎スラブで構成され、前記フーチングに、前記基礎杭の杭頭部が埋設されることを特徴とする杭基礎構造。
2. 一の前記長尺杭の周囲に、複数の前記短尺杭が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の杭基礎構造。
3. 請求項１または２に記載の杭基礎構造を備えた建物であって、
   外周柱の直下には、前記長尺杭と同等の長さの杭のみが配置され、
   内部柱の直下に、前記杭基礎構造が配置されることを特徴とする建物。
   

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