JP3673332B2

JP3673332B2 - 地下室構造

Info

Publication number: JP3673332B2
Application number: JP20144396A
Authority: JP
Inventors: 知香伊理; 克則大西
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: JPH1046607A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地下室構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、地下は地上と比べて温度変化が少ないので夏は涼しく冬は暖かい。また、周囲は土で囲まれており遮音性が高く、音が漏れにくく、外からの音も入りにくいので静寂な空間となり得る。このような快適住空間として、一般住宅においても地下室が注目されている。
【０００３】
従来の地下室構造として、特公昭62-43013号公報に記載の如く、コンクリート製土留壁と底部とにより区画される地下ピットに、多層階建物の地下躯体を埋設するものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、従来の地下室付き多層階建物では、地下躯体に地震力等に基づく大きな層剪断力（水平力）が作用する（図８）。即ち、地下躯体に作用する層剪断力（設計用地震力）Ｑ_B は、地階に作用する地震力の大きさということになるが、地階の地震力Ｑ_B は、地階の層剪断力係数Ｃ_B （(1) 式）に、最上階から地階までの建物重量の総和Ｗを乗じて求められる。
【０００５】
Ｃ_B ＝Ｚ・Ｒ_t ・Ａ_B ・Ｃ₀ ……(1)
Ｑ_B ＝Ｃ_B ・Ｗ ……(2)
【０００６】
但し、Ｑ_B ：地階の層剪断力（設計用地震力）
Ｃ_B ：地階の層剪断力係数
Ｗ：最上階から地階までの建物重量の総和
Ｚ：地震地域係数
Ｒ_t ：地盤の特性及び建物の固有周期に応じて決まる振動特性係数
Ａ_B ：層剪断力係数の高さ方向の分布を表わす係数
Ｃ₀ ：標準層剪断力係数
【０００７】
従って、地下室付き多層階建物では、地下躯体に大きな層剪断力が作用するため、地下躯体の柱を大断面にすると、地下躯体に大きな水平剛性を確保する必要がある。
【０００８】
本発明の課題は、土留壁と底部とにより区画された地下ピットに、多層階建物の地下躯体を設置するに際し、地下躯体に確保すべき構造強度を軽減可能とすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、土留壁と底部とにより区画された地下ピットに、多層階建物の地下躯体を設置してなる地下室構造において、地下躯体と土留壁との間にそれらの高さ方向全長に亘る空間部を設け、建物を地表相当部のみで土留壁に接続してなるようにしたものである。
【００１０】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において更に、前記土留壁に接続される建物の地表相当部が地下躯体の上端部まわりであるようにしたものである。
【００１１】
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の本発明において更に、前記建物の地表相当部が、土留壁に植設されたアンカーに、接合プレートを介して接続されてなるようにしたものである。
【００１２】
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の本発明において更に、前記地下躯体が建物ユニットにて構成されてなるようにしたものである。
【００１３】
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の本発明において更に、前記地下ピットを環状に囲む土留壁の上端部に、該土留壁の倒れ込みを防止する倒れ込み防止部が設けられてなるようにしたものである。
【００１４】
請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載の本発明において更に、前記建物の地表相当部が前記土留壁の倒れ込み防止部に接続されてなるようにしたものである。
【００１５】
請求項７に記載の本発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の本発明において更に、前記土留壁が前記底部を設ける地中を掘削するときの矢板を兼ねるようにしたものである。
【００１６】
【作用】
請求項１、２に記載の本発明によれば下記(1)の作用がある。
(1)建物を地表相当部（地下躯体の上端部まわり等）のみで、地盤と一体の土留壁に接続したので、地下躯体は土留壁を介して地盤と同じ変位をするものとなり、地震力等に基づく層剪断力（水平力）が発生しない。即ち、地下躯体に層剪断力が作用しないため、地下躯体は水平力に対する剛性を確保することの考慮なしに、上階からの軸力負担のみを考慮して、柱の断面等の構造強度を決定できる。
【００１７】
従って、構造強度の設計条件において、軸力に対する剛性確保よりも、水平力に対する剛性確保の条件の方が厳しい、低層建物等にあっては、本発明により地下躯体の柱を合理的な小断面に決定できる。
【００１８】
請求項３に記載の本発明によれば下記(2)の作用がある。
(2)建物の地表相当部（地下躯体の上端部まわり等）が、土留壁に植設されたアンカーに、接合プレートを介して接続されるものとした。従って、建物の地表相当部（地下躯体の上端部まわり等）と土留壁とを簡易に接続できる。
【００１９】
請求項４に記載の本発明によれば下記(3)の作用がある。
(3)地下躯体を建物ユニットとすることにより、地下室用建物ユニットの柱を合理的な小断面とし、該建物ユニットの構造強度を軽減できる。
【００２０】
請求項５に記載の本発明によれば下記(4)の作用がある。
(4)地下ピットを環状に囲む土留壁の上端部に、該土留壁の倒れ込みを防止する倒れ込み防止部を設けた。従って、互いに対向する土留壁間に、倒れ込み防止のスラブや梁を架け渡すことなく、土留壁の構造強度を向上できる。従って、土留壁は大きな地震力等に対しても崩壊の虞れなく、地盤と同じ変位を行ない、結果として、地下躯体はこの土留壁を介して確実に地盤と同じ変位を行ない、地震力等に基づく層剪断力を発生させるところがない。
【００２１】
請求項６に記載の本発明によれば下記(5)の作用がある。
(5)建物の地表相当部（地下躯体の上端部まわり等）が土留壁の倒れ込み防止部に接続される。従って、建物の地表相当部（地下躯体の上端部まわり等）の土留壁に対する接続部分が、倒れ込み防止部として補強されており、その接続強度を安定維持できる。
【００２２】
請求項７に記載の本発明によれば下記(6)の作用がある。
(6)土留壁が地下ピットの底部を設ける地中を掘削するときの矢板を兼ねるので、矢板が不要となる。従って、地下ピットを設けるための地中掘削時の矢板を用いる山止め工事、地下ピット完成後の矢板の撤去及び土の埋め戻しが不要となり、現場の作業効率が良好となる。このように作業効率を向上させることで、地中掘削後に地下室の躯体の構築までにかかる時間を短縮することができるので、近隣建物などへの不同沈下の悪影響を回避することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は地下室付建物の構築状態の一例を示す模式図、図２は地下ピットの施工手順の一例を示す模式図、図３は土留壁の一例を示す模式図、図４は建物ユニットの一例を示す模式図、図５は地下躯体の土留壁への接続構造の一例を示す模式図、図６は接合プレートの一例を示す模式図、図７は地下ピットの施工手順の他の例を示す模式図、図８は多層階建物における地階層剪断力の発生原理を示す模式図である。
【００２４】
図１の建物は、地下室付多層階ユニット建物１０であり、ユニット建物１０は、工場生産された複数の建物ユニット１１を、施工現場に予め構築された地下ピット２０に設けた基礎１及び地盤表面に設けた基礎２の上で、上下左右に隣接設置したものである。
【００２５】
建物ユニット１１は、図４に示す如く、例えば箱型の骨組構造体であり、本実施形態では、４本の形鋼製床梁１２と、４本の角鋼管製柱１３と、４本の形鋼製天井梁１４を接合した骨組構造体である。そして、建物ユニット１１は、その骨組構造体に床面材、天井面材、壁面材、窓等を取付けて生産される。
【００２６】
地下ピット２０は土留壁２１と床版２２（底部）とにより区画形成さる。そして、建物ユニット１１である地下躯体１１Ａがこの地下ピット２０に設置される。
【００２７】
ここで、地下ピット２０は以下の如くに構築される。（図２）
(1) 地盤のうち、土留壁２１が位置することとなる地中部分２３Ａが掘削される（図２（Ａ））。
【００２８】
(2) 地中部分２３Ａに防水シート２４を敷き込む（図２（Ｂ））。この防水シート２４は、後述するコンクリート打設時に、その水分が地中に浸出するのを防止するとともに、掘削箇所（地中部分２３Ａ）の表面を保護する。
【００２９】
(3) 掘削箇所（地中部分２３Ａ）に、地上から鉄筋等の構造材２５を配設する（図２（Ｃ））。
【００３０】
(4) 構造材２５の姿勢を安定化させながら、コンクリート２６を掘削箇所（地中部分２３Ａ）に注入してコンクリートの打設を行なう（図２（Ｄ））。コンクリート２６及び構造材２５は、土留壁２１を構成し、上述の如くにより、掘削箇所（地中部分２３Ａ）に埋設されて据付けられる。
【００３１】
(5) コンクリート２６が完全に固化した後、土留壁２１に包囲された地中部分２３Ｂを掘削する（図２（Ｅ））。このとき、掘削底面２７を土留壁２１の下端部２１Ａより上方に設定する。これは、掘削によって形成された地中空間２８への土留壁２１の倒れ込みを、掘削底面２７より下方の土の支持により防止するためである。
【００３２】
(6) 地中空間２８の掘削底面２７に地下ピット２０の床版２２を設置する。床版２２は、地下躯体１１Ａのための前述した基礎１を備えるとともに、この地下躯体１１Ａのための基礎１と土留壁２１との間に排水路２２Ａ（排水部）を備える。床版２２は、工場生産されたＰＣ版であるが、現場打設のコンクリート或いは工場生産された軸組版であっても良い。
【００３３】
土留壁２１と床版２２は、図３に示す如くであり、地下ピット２０を環状に囲む土留壁２１の上端部には、各土留壁２１が互いに協働して地中空間２８への倒れ込みを阻止する倒れ込み防止部としての犬走り（バーム）２９を備える。犬走り２９は、構造的にはリブとして機能する。犬走り２９の上端面は地表面（ＧＬ）より上位に設定され、地中空間２８への土砂の落下を極力防止する。
【００３４】
尚、土留壁２１は、前述の地下ピット施工手順の(5) で床版２２を設置するための地中部分２３Ｂを掘削するときの矢板を兼ねる。
【００３５】
然るに、地下躯体１１Ａは地下ピット２０に以下の如く据付けられる（図１、図５、図６）。
(1)建物ユニット１１からなる地下躯体１１Ａに予め工場生産段階で外壁材３０が取付けられる。そして、この地下躯体１１Ａを地下ピット２０内に吊下げ、地下躯体１１Ａをスペース３１で示す、高さ方向全長に亘る空間部により土留壁２１と離して床版２２上の位置に配置する（図１）。
【００３６】
(2) 地下躯体１１Ａが床版２２上の基礎１に設けたアンカーボルトに固定されたとき、土留壁２１と地下躯体１１Ａの間の床版２２に前述の排水溝２２Ａが位置するものとなる。
【００３７】
(3) 地下躯体１１Ａの上端部と土留壁２１の上端部とが接合プレート４０により接続される。接合プレート４０は、具体的には図５、図６に示す如く、(a) 地下躯体１１Ａの柱１３の上端面と上階建物ユニット１１Ｂの柱１３の下端面との間に挟まれ、地下躯体１１Ａの柱１３の上端面に突設されていて上階建物ユニット１１Ｂの柱１３の下端面のガイド孔４１Ｂに挿入されるガイドピン４１Ａに係入せしめられ、地下躯体１１Ａの上端部にその一端を接続されるとともに、(B) 土留壁２１の前述した犬走り（倒れ込み防止部）の上端面に植設されているアンカーボルト４２にその他端を接続される。
【００３８】
図６は、相隣なる２個の地下躯体１１Ａ、１１Ａを１枚の接合プレート４０により土留壁２１の上端部に接続した例である。
【００３９】
尚、ユニット建物１０にあっては、ユニット建物１０を地表相当部のみで土留壁２１に接続するものであれば良く、土留壁２１に接続される建物１０の地表相当部としては、地下躯体１１Ａの上端部回りの他、上階建物ユニット１１Ｂの下端部回りであっても良い。
【００４０】
図７は、上述した地下ピット２０の他の構築方法（ソイルミキシング法）を示すものである。図７では、(1) 土留壁２１が位置することとなる地中部分２３Ａを掘削しながら、その掘削土砂にソイルミキシングセメントを攪拌混合し、このソイルミキシングセメントの固化により土留壁２１を形成する（図７（Ａ））。このとき、土留壁２１の上端部は、倒れ込み防止部としての犬走り２９を備える。次に、(2) 土留壁２１に包囲された地中部分２３Ｂを掘削し、地中空間２８を形成する（図７（Ｂ））。最後に、(3) 地中空間２８の掘削底面２７に床版２２を設置し、地下ピット２０を形成する。
【００４１】
以下、本実施形態の作用について説明する。
(1)建物１０を地表相当部（地下躯体１１Ａの上端部まわり等）のみで、地盤と一体の土留壁に接続したので、地下躯体１１Ａは土留壁２１を介して地盤と同じ変位をするものとなり、地震力等に基づく層剪断力（水平力）が発生しない。即ち、地下躯体１１Ａに層剪断力が作用しないため、地下躯体１１Ａは水平力に対する剛性を確保することの考慮なしに、上階からの軸力負担のみを考慮して、柱の断面等の構造強度を決定できる。
【００４２】
従って、構造強度の設計条件において、軸力に対する剛性確保よりも、水平力に対する剛性確保の条件の方が厳しい、低層建物１０等にあっては、本発明により地下躯体１１Ａの柱１３を合理的な小断面に決定できる。
【００４３】
(2)建物１０の地表相当部（地下躯体１１Ａの上端部まわり等）が、土留壁２１に植設されたアンカーボルト４２、接合プレート４０を介して接続されるものとした。従って、建物１０の地表相当部（地下躯体１１Ａの上端部まわり等）と土留壁２１とを簡易に接続できる。
【００４４】
(3)地下躯体１１Ａを建物ユニット１１とすることにより、地下室用建物ユニット１１の柱１３を合理的な小断面とし、該建物ユニット１１の構造強度を軽減できる。
【００４５】
(4)地下ピットを環状に囲む土留壁２１の上端部に、該土留壁２１の倒れ込みを防止する犬走り２９（倒れ込み防止部）を設けた。従って、互いに対向する土留壁２１間に、倒れ込み防止のスラブや梁を架け渡すことなく土留壁２１の構造強度を向上できる。従って、土留壁２１は大きな地震力等に対しても崩壊の虞れなく、地盤と同じ変位を行ない、結果として、地下躯体１１Ａはこの土留壁２１を介して確実に地盤と同じ変位を行ない、地震力等に基づく層剪断力を発生させるところがない。
【００４６】
(5)建物１０の地表相当部（地下躯体１１Ａの上端部まわり等）が土留壁２１の犬走り２９（倒れ込み防止部）に接続される。従って、建物１０の地表相当部（地下躯体１１Ａの上端部まわり等）の土留壁２１に対する接続部分が、犬走り２９（倒れ込み防止部）として補強されており、その接続強度を安定維持できる。
【００４７】
(6)土留壁２１が地下ピットの底部を設ける地中を掘削するときの矢板を兼ねるので、矢板が不要となる。従って、地下ピットを設けるための地中掘削時の矢板を用いる山止め工事、地下ピット完成後の矢板の撤去及び土の埋め戻しが不要となり、現場の作業効率が良好となる。このように作業効率を向上させることで、地中掘削後に地下室の躯体の構築までにかかる時間を短縮することができるので、近隣建物１０などへの不同沈下の悪影響を回避することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明の地下室構造は、ユニット建物に限らず、広く一般の建物に適用できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、土留壁と底部とにより区画された地下ピットに、多層階建物の地下躯体を設置するに際し、地下躯体に確保すべき構造強度を軽減可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は地下室付建物の構築状態の一例を示す模式図である。
【図２】図２は地下ピットの施工手順の一例を示す模式図である。
【図３】図３は土留壁の一例を示す模式図である。
【図４】図４は建物ユニットの一例を示す模式図である。
【図５】図５は地下躯体の土留壁への接続構造の一例を示す模式図である。
【図６】図６は接合プレートの一例を示す模式図である。
【図７】図７は地下ピットの施工手順の他の例を示す模式図である。
【図８】図８は多層階建物における地階層剪断力の発生原理を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ユニット建物（建物）
１１建物ユニット
１１Ａ地下躯体
２０地下ピット
２１土留壁
２２床版（底部）
２９犬走り（倒れ込み防止部）
４０接合プレート
４２アンカーボルト（アンカー）

Claims

土留壁と底部とにより区画された地下ピットに、多層階建物の地下躯体を設置してなる地下室構造において、
地下躯体と土留壁との間にそれらの高さ方向全長に亘る空間部を設け、
建物を地表相当部のみで土留壁に接続してなることを特徴とする地下室構造。
前記土留壁に接続される建物の地表相当部が地下躯体の上端部まわりである請求項１記載の地下室構造。
前記建物の地表相当部が、土留壁に植設されたアンカーに、
接合プレートを介して接続されてなる請求項１又は２記載の地下室構造。
前記地下躯体が建物ユニットにて構成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の地下室構造。
前記地下ピットを環状に囲む土留壁の上端部に、該土留壁の倒れ込みを防止する倒れ込み防止部が設けられてなる請求項１〜４のいずれかに記載の地下室構造。
前記建物の地表相当部が前記土留壁の倒れ込み防止部に接続されてなる請求項５記載の地下室構造。
前記土留壁が前記底部を設ける地中を掘削するときの矢板を兼ねる請求項１〜６のいずれかに記載の地下室構造。