JP3012215B2 - 杭を柱に利用した建築構造物 - Google Patents

杭を柱に利用した建築構造物

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JP3012215B2 JP9186590A JP18659097A JP3012215B2 JP 3012215 B2 JP3012215 B2 JP 3012215B2 JP 9186590 A JP9186590 A JP 9186590A JP 18659097 A JP18659097 A JP 18659097A JP 3012215 B2 JP3012215 B2 JP 3012215B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は地中の杭部と地上
の柱部とからなる杭柱をもって、杭をそのまま柱に利用
した建築構造物に関するものであり、特に、杭柱として
H型鋼を用いた建築構造物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本願出願人は、低層の店舗や倉庫等に適
し、建築コストの大幅な低廉化を図ることのできる建築
構造物として、杭をそのまま柱に利用することを提案し
た(特願平8−275116号等)。この杭を柱に利用
した建築構造物に於いては、基礎フーチングや地中梁が
不要になる分、工期が大幅に短縮され、それだけ建築コ
ストも低廉化する。他方、建築構造物たり得るには自重
や地震等に対して所要の剛性を有していることが前提条
件になるので、敷地地盤の表層を地盤改良することとし
た。これは以下のような解析結果に基づくものである。
【0003】図5に於いて、線材Lはこの解析に用いた
杭柱のモデルである。解析ではこの線材Lの全長を13
000mmに設定するとともに、該線材Lのうち地中へ埋
設される杭部に相当する部分LP の長さを9000mmと
し、地上に立設される柱部に相当する部分LC の長さを
4000mmとした。また、該線材Lの先端(下端)をピ
ン支持するとともに、杭部に相当する部分LP には杭材
が地盤から受ける弾性復原力に相当するものとして、合
計9個のバネk1 ,k2 …k9 を1000mm間隔で水平
に接続した。そして、線材Lの天端に外力として軸力P
及び水平力Hを加えた。
【0004】その結果、前記バネk1 ,k2 …k9 のう
ち線材Lの変形モードを支配する度合が最も大きいもの
は最上部のバネk1 であり、残りのバネk2 〜k9 は影
響度が小さいことが判明した。即ち、これらのバネ
1 ,k2 …k9 のバネ定数を種々の大きさに設定して
線材Lの変形モードがどのように変化するかを調べたと
ころ、バネk1 のバネ定数が変わると線材Lの変形モー
ドも大きく変化するが、その他のバネk2 〜k9 のバネ
定数が変わっただけでは線材Lの変形モードにそれほど
大きな変化は見られなかった。
【0005】これによって、表層の地盤特性についての
み、正確に把握することができれば、柱部の変形量は制
御可能であることが判明した。これはシステム全体の評
価を極めて容易にするものである。即ち、本解析モデル
を具体的な施工現場に適用する場合には、敷地地盤をボ
ーリングして各深さ毎のバネ定数を定め、それを前記バ
ネk1 ,k2 …k9 のバネ定数に当て嵌めることとなる
が、ボーリングデータにはばらつきが大きいので正確な
値を出すのは困難である。ところが、正確さを要求され
るのは表層のバネk1 のバネ定数のみであり、それ以深
のバネ定数は多少正確さを欠いても良い。そこで、この
表層を地盤改良することにすれば、その地盤特性を人為
的に操作することができ、従って、バネk1 のバネ定数
を正確に算定することができる。斯くして、信頼性の高
い評価が可能となり、此種建築構造物の所要剛性を充分
に確保することができる。尚、地盤条件等によっては、
地盤改良をする必要のない場合もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】杭柱の材料には特に限
定はなく、PC杭のようなコンクリート杭を用いても良
く、H型鋼のような型鋼を用いても良いが、H型鋼を用
いることとした場合、そのままでは所要の剛性を確保す
るのが困難なおそれもある。
【0007】そこで、此種杭を柱に利用した建築構造物
の杭柱としてH型鋼を用いることとした場合に於いて、
所要の剛性を確保するために解決すべき技術的課題が生
じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたものであり、地中の杭部と地上の
柱部とからなる杭柱をもって、杭を柱に利用した建築構
造物に於いて、杭柱としてH型鋼を用い、且つ、該H型
鋼の杭となる部分のウエブと上下フランジとで作る左右
の溝にアンカー筋を植設しコンクリートを装填して硬化
させてなる杭柱をもって、杭を柱に利用した建築構造物
を提供するものである。
【0009】また、前記杭柱の平面配置は、当該建築構
造物のX方向又はY方向の何れか一方向に対して、強軸
方向を合わせた杭柱と弱軸方向を合わせた杭柱とを同数
本配置してなり、且つ、各杭柱の頭部間に梁を架設する
とともに、当該建築構造物に於ける全部又は一部の杭柱
と梁との接合部をピン接合にて構成し、更に、平行して
並設された梁間又は直交する梁間にブレースを架設し
た、杭を柱に利用した建築構造物を提供するものであ
る。
【0010】更に、前記杭柱の平面配置は、当該建築構
造物のX方向又はY方向に対して強軸方向を合わせた杭
柱を、そのX方向又はY方向に対して少なくとも2本連
続配置してなり、且つ、各杭柱の頭部間に梁を架設する
とともに、当該建築構造物に於ける杭柱と梁との接合部
のうち少なくとも杭柱の強軸方向に沿って梁を取り付け
る接合部を剛接合にて構成した、杭を柱に利用した建築
構造物を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
乃至図4に従って詳述する。図1は杭を柱に利用した建
築構造物11の骨組を構築した状態を示したものであ
り、基礎フーチングや地中梁は設置されておらず、地中
の杭部12pと地上の柱部12cとからなる杭柱12
に、該建築構造物11の杭としての機能と柱としての機
能とを併有させている。
【0012】また、地盤13の表層には図中二点鎖線で
示す深さまで固化剤が注入されて地盤改良が施されてい
る。これにより柱部12cの変形量が制御可能となり、
建築構造物11の所要強度が充分に確保されることとな
る。この地盤改良部13aの深さは大略1m程度である
が、建築構造物11の高さ、杭柱12,12…に加わる
荷重、固化剤の物性(硬度)及び地盤13の状態等に応
じて増減させる。また、建築構造物11の敷地全面を地
盤改良するのが望ましいが、コスト面を考慮して杭柱1
2,12…間を縦横に結ぶ格子形状にすると良い。然る
ときは、該地盤改良部13aが地中梁と同様の作用を奏
することとなり、機能的にも優れている。尚、地盤条件
によっては必ずしも地盤改良をする必要のない場合もあ
る。
【0013】そして、オーガ等にて地盤13に立孔14
を掘削し、該立孔14内にセメントミルク15を充填し
た後、杭柱12の下部を挿入して杭部12pとなす。こ
れにより地上には該杭柱12の上残り分が立設されて柱
部12cとなる。その後、該柱部12cが鉛直になるよ
うに微調整し、前記セメントミルク15が固化するのを
待つ。ここで、杭部12pの先端(下端)は支持層13
bまで達するようにし、且つ、このとき柱部12cの天
端が建築構造物11の天井高さまで達するようにする。
【0014】而して、図2に示す如く、杭柱12の材料
はH型鋼16が用いられている。同図(a)に示す如
く、このH型鋼16の杭部12pとなる部分(図中手前
側)には、ウエブ17とその両側のフランジ18,18
とで作る溝19,19内にアンカー筋20,20…を溶
接しておく。そして、同図(b)に示す如く、この溝1
9,19内にコンクリート21を打設して硬化させる。
その上で該H型鋼16を建て込んで建築構造物11の杭
柱12となす。これにより、H型鋼16を用いた杭柱1
2の杭部12pの剛性が可及的に高まり、杭としての機
能を充分に果たすことができる。
【0015】ところで、杭柱材料にPC杭を用いた場合
には、そのPC杭に於ける杭となる部分について杭とし
て必要な剛性を有するように設計すると、柱となる部分
については柱として必要な剛性を上回る過剰設計になら
ざるを得ない。これに対し、本発明に於いては、H型鋼
16が柱として必要な剛性を有していれば、アンカー筋
20,20…の配筋量やコンクリート21の強度等を調
整することにより杭として必要な剛性を確保することが
できるので、効率的である。
【0016】而して、H型鋼16には断面力の方向に対
して強弱があり、図3に於いて一点鎖線で示す線分x−
x回りが強軸となり、同じく一点鎖線で示す線分y−y
回りが弱軸となる。そこで、図4に示す如く、建築構造
物11のX方向又はY方向の何れか一方向(ここではX
方向)に対して、強軸方向を合わせた杭柱12Aと弱軸
方向を合わせた杭柱12Bとを同数本配置する。ここで
は夫々2本づつ配置してある。
【0017】また、建築構造物11のX方向又はY方向
に対して強軸方向を合わせた杭柱12を、そのX方向又
はY方向に少なくとも2本連続して配置する。ここでは
紙面左右内側に配置した杭柱12Aについて、X方向に
対してその強軸方向を合わせ、且つ、X方向に2本連続
して配置するとともに、紙面左右外側に配置した杭柱1
2Bについて、Y方向に対してその強軸方向を合わせ、
且つ、Y方向に4本連続して配置している。
【0018】そして、図中X方向及びY方向に平行な二
点鎖線で示す梁22を、各杭柱12の頭部間に架設す
る。このとき、各杭柱12の強軸方向に沿って梁22を
取り付ける接合部(同図に於いて、黒ベタ三角で示した
接合部)については剛接合とし、その他の接合部(同図
に於いて、白抜き三角で示した接合部)についてはピン
接合とする。更に、図中二点鎖線で示すブレース23
を、平行して架設された梁22,22間、又は直交する
梁22,22間に架設する。
【0019】斯くして、建築構造物11の変形が均一に
なるとともに、梁22の支間両端が剛接合になっている
部分については該梁22の支間と、その両端の杭柱1
2,12とによりラーメン構造を形成するため、剛性が
高まり、H型鋼16の断面寸法を小さくすることができ
る。
【0020】然る後に、図1に示した如く、地表には1
階の床スラブとなる土間コンクリート24を打設すると
ともに、外壁や屋根(図示せず)を設置する等して、建
築構造物11を完成させる。
【0021】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はH型鋼を
用いた杭柱の杭部について、溝にコンクリートを装填す
ることによりその剛性を所要の強度まで高めることがで
き、杭としての機能を充分に確保することができる。
【0023】また、請求項2記載の発明に於いては、斯
かる建築構造物の変形を均一にすることができる。更
に、請求項3記載の発明に於いては、杭柱と梁とがラー
メン構造を形成するため、剛性が高まり、H型鋼の断面
寸法を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示し、その正面断面図。
【図2】杭柱として用いられるH型鋼の要部斜視図であ
り、(a)は溝にアンカー筋を配筋した段階を示し、
(b)はその溝にコンクリートを打設した段階を示す。
【図3】H型鋼の強軸及び弱軸を示す断面図。
【図4】図1の杭柱の平面配置を示す解説平面図。
【図5】外力による杭柱の変形を調べる解析モデルの解
説図。
【符号の説明】
11 建築構造物 12,12A,12B 杭柱 12c 柱部 12p 杭部 16 H型鋼 17 ウエブ 18 フランジ 19 溝 20 アンカー筋 21 コンクリート 22 梁 23 ブレース

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中の杭部と地上の柱部とからなる杭柱
    をもって、杭を柱に利用した建築構造物に於いて、杭柱
    としてH型鋼を用い、且つ、該H型鋼の杭となる部分の
    ウエブと上下フランジとで作る左右の溝に、アンカー筋
    を植設するとともにコンクリートを装填して硬化させて
    なる杭柱を用いることを特徴とする杭を柱に利用した建
    築構造物。
  2. 【請求項2】 前記杭柱の平面配置は、当該建築構造物
    のX方向又はY方向の何れか一方向に対して、強軸方向
    を合わせた杭柱と弱軸方向を合わせた杭柱とを同数本配
    置してなり、且つ、各杭柱の頭部間に梁を架設するとと
    もに、当該建築構造物に於ける全部又は一部の杭柱と梁
    との接合部をピン接合にて構成し、更に、平行して並設
    された梁間又は直交する梁間にブレースを架設した請求
    項1記載の杭を柱に利用した建築構造物。
  3. 【請求項3】 前記杭柱の平面配置は、当該建築構造物
    のX方向又はY方向に対して強軸方向を合わせた杭柱
    を、そのX方向又はY方向に少なくとも2本連続配置し
    てなり、且つ、各杭柱の頭部間に梁を架設するととも
    に、当該建築構造物に於ける杭柱と梁との接合部のうち
    少なくとも杭柱の強軸方向に沿って梁を取り付ける接合
    部を剛接合にて構成した請求項1記載の杭を柱に利用し
    た建築構造物。
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