JP3782083B2 - 建物基礎構造 - Google Patents

Description

本発明は、建築物の基礎版と、その下方に、不等沈下抑制となる基礎杭を設けてある建物基礎構造に関する。

従来、建物基礎として代表的なものとしては、直接基礎や、杭基礎と言ったものが挙げられる。
前記直接基礎は、強固な地盤上に建てる場合によく用いられる基礎で、建築物の基礎版を基礎地盤上に直に設置して荷重を支持させるものであり、杭基礎に比べてコストが易く上がる特徴がある。しかし、地盤状況によっては不等沈下を発生することもある。
前記杭基礎は、軟弱な地盤上に建てる場合によく用いられる基礎で、地上から支持地盤まで基礎杭を打設して、その杭上に建築物を支持させる状態に築くものであり、不等沈下等を発生する危険性は極めて低い。しかし、杭施工に伴うコストが掛かり、直接基礎に比べて建設費がかさみ易い。
そして、これら両基礎の短所を補うものとして、直接基礎と杭基礎とを併用したものが開発され（例えば、特許文献１、特許文献２参照）、直接基礎によって杭基礎への荷重分担を減少させる一方、不等沈下に関しては杭基礎で支持すると言うものがあった。

特開平８−１８４０６４号公報（図３） 特開平１０−２５７４９号公報（図３）

上述した従来の建物基礎構造によれば、建築物の建設中に、直接基礎での鉛直支持力と、杭基礎での鉛直支持力との両方が発揮できるように形成されているが、例えば、地震による横揺れが発生した場合、直接基礎と支持地盤との摩擦力と、杭基礎の曲げ抵抗力とで地震エネルギーに対抗する状態となる。杭基礎で主として横揺れにも抵抗させようとすると、大断面の杭が必要となり、基礎のコストアップにつながり易いと共に、基礎施工の手間も掛かりやすい問題点があった。
また、地盤の沈下が進行すると、杭基礎での支持力分担が増加すると同時に直接基礎での支持力が減少し、それに伴って、地震時の杭の曲げ負担力も増加することとなり、上述の問題点は更に大きなものとなる。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、適切な支持力を維持できながら、基礎のコストダウンを図ることができる建物基礎構造を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、建築物の基礎版と、その下方に、不等沈下抑制となる基礎杭を設けてある建物基礎構造であって、前記建築物の少なくとも竣工時において、前記基礎版下面と、すべての前記基礎杭の頭部との間に、建築物支持地盤の最終圧密沈下量以下に設定された隙間を設けてあり、前記基礎杭は、前記基礎版下面が基礎杭頭部に接するまで前記建築物が沈下したとき建物を支持するように設置してあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、竣工時において、前記基礎版下面と前記基礎杭頭部との間に隙間を設けてあるから、その時点では、基礎版（直接基礎）によってのみ建築物は支持されており、地震による横揺れ力は、基礎版と地盤との摩擦力を主として受け止められる。従って、支持杭（杭基礎）に、大きな曲げ力が作用するのを防止でき、支持杭の経済設計を実現することが可能となる。
また、この様な作用は、地盤の沈下が進行しても期待することができる。そして、最終的に基礎版下面と基礎杭頭部との間の前記隙間が無くなるまで、言い換えれば、基礎版下面が基礎杭頭部に接するまで沈下が進行すると、それ以後は、杭基礎による鉛直支持力によって不等沈下を防止した状態での建物支持が実現され、適切な支持力を維持することができる。また、基礎版下面と基礎杭頭部とは接当しているだけの構造であるから、相対的に横ずれすることが可能で、地震時の横揺れのエネルギーが接当部分に集中し難くすることが可能で、基礎杭の負担軽減を図ることができる。
以上の結果、基礎杭に余分な横揺れ力が作用するのを防止できるようになり、最小限の構造に設計すればよく、基礎杭そのものの材料コストの低減、及び、施工コストの低減を共に叶えることが可能となる。
そして、圧密沈下が生じている間においては直接基礎によって基礎地盤と基礎版との強い摩擦力が得られ、直接基礎による荷重分担を最大限に発揮させることができる。従って、その後、建物荷重を支持することとなる杭基礎は、最小限の支持力を受け持つだけでよくなり、基礎杭の更なる低材料コスト化と、杭基礎全体とした施工コストの更なる低減化とを共に叶えることが可能となる。

本発明の第２の特徴構成は、前記建築物と前記基礎杭とは、相対的に横移動自在な位置関係に設けてあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１又は２の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、建築物の沈下が進行して、前記隙間が無くなった（基礎版と基礎杭とが当接した）状態において基礎版と基礎杭とは相対的な横移動が可能で、地震に伴う横揺れが発生しても、基礎杭への曲げ応力が作用し難くでき、悪影響の防止を図ることが可能となる。

本発明の第３の特徴構成は、前記基礎杭の上面は、前記基礎版を支持する基礎地盤面より下方に位置させてあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、本発明の第１又は２の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、基礎版と基礎杭との相対横移動を、よりスムースに許容することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１（イ）は、本発明の建物基礎構造の一実施形態を示すものでる。
建築物Ｂは、図に示すように、最下面部分に基礎版Ｂ１を設け、その下方に、隙間Ｓをあけて複数の基礎杭Ｂ２が打設してある。
即ち、前記基礎版Ｂ１による直接基礎と、前記基礎杭Ｂ２による杭基礎との両方を備えさせてある。また、前記基礎杭Ｂ２は、建築物Ｂの柱Ｐの直下に配置してある。

この基礎部分の詳細を説明すると、図２に示すようになる。
前記基礎版Ｂ１は、鉄筋コンクリート造によって形成してあり、前記基礎杭Ｂ２の頭部１の直上に位置する部分は、図に示すように、金属製の捨て型枠２が埋設してあり、竣工時において前記基礎杭Ｂ２の頭部１との間に、正確な離間寸法の隙間Ｓを確保できるように構成してある。
前記捨て型枠２は、金属板２ａの上面に山形鋼で構成した補強枠２ｂを間隔をあけて溶接によって一体化してあり、この補強枠２ｂによって捨て型枠２の剛性を高め、下面の平坦性が向上するように構成してある。
また、基礎版Ｂ１を支える基礎地盤Ｇは、繰り石Ｇ２、捨てコンＧ１によって表層部分を構成し、その下方に土層Ｇ３が位置している。

前記基礎杭Ｂ２は、本実施形態においては、深層撹拌混合工法によって形成した場所打ち杭で構成してある。
そして、頭部１は、モルタル仕上げによって、平坦に仕上げてある。
基礎杭Ｂ２は、前記基礎版Ｂ１との間に、前記隙間Ｓが設けられており、建築物の竣工時においては、互いは接触しない状態に設置されている。更には、前記基礎杭Ｂ２の上面は、前記基礎版Ｂ１を支持する基礎地盤Ｇ面より下方に位置させてある。
従って、地震に伴う横揺れが作用した場合、直接基礎の作用として、建築物Ｂは、基礎地盤Ｇとの摩擦抵抗によって拘束されるものの、前記基礎杭Ｂ２とは相対的に横移動自在な位置関係にあるから基礎杭Ｂ２とは直接的な力の伝達は行われない。よって、基礎杭Ｂには、地震時の建築物Ｂとの係わりによる曲げ力は作用しない。

前記隙間Ｓは、竣工時において１０ｍｍを確保してある。
但し、建築物Ｂの建築に伴って、即時沈下が生じるため、建設時における基礎杭Ｂ２頭部１と基礎版Ｂ１との離間寸法は、上述の１０ｍｍに加えて即時沈下量を加えた寸法を確保するものである。そして、建築物が立ち上がるに伴って即時沈下が生じ、前記隙間Ｓも小さくなり、竣工時においては前記隙間Ｓが１０ｍｍとなるように構成されている。
そして、この隙間Ｓの設定に当たっては、最終的に基礎版Ｂ１で支持する支持力と、基礎杭Ｂ２で支持する支持力とを予め設定しておき、前記隙間Ｓに相当する沈下が生じて建築物Ｂの重量が基礎版Ｂ１と基礎杭Ｂ２との両方に伝わるようになった時点で、それぞれの支持力が、前記設定値となるように解析されて求められている。
因みに、基礎版Ｂ１による支持力と、基礎杭Ｂ２による支持力との比率の一例を示すと、例えば、７：３と言う値が挙げられる。また、支持地盤が圧密沈下を生じる地盤で構成されている場合には、前記隙間Ｓの解析値としては、最終圧密沈下量の１〜２割程度になることが多い。
尚、前記隙間Ｓは、建築物Ｂとその周辺との間での設備配管の維持が図れる範囲の落差内に設定されていれば、設備維持を図る上で、より好ましい。

本実施形態の建物基礎構造によれば、前記隙間Ｓに相当する沈下が生じるまでの間においては、直接基礎のみによって建築物を支持して（図１（イ）参照）、地震時の曲げ力が基礎杭Ｂ２に作用し難くすることができ、基礎杭Ｂ２を必要以上に大断面に形成しなくてもよくなり経済設計が可能となる。また、それ以上の沈下が進む場合には、基礎版Ｂ１が基礎杭Ｂ２と接当し前記隙間Ｓが無くなり（図１（ロ）参照）、直接基礎に加えて杭基礎による支持も加わることとなり、当初設定された支持力分担どうりの荷重支持が図られ、建築物の沈下防止を図ることが可能となる。この状態においては、地震時の横揺れを、基礎地盤Ｇと強く接当している直接基礎と、杭基礎との両方で受けることが出来るため、横揺れが杭基礎単独に作用する場合に比べて、杭への負荷を少なくすることができ、経済的な断面設計を行うことが可能となる。
また、基礎版Ｂ１は、基礎杭Ｂ２の上に接当しているに過ぎないから、相対的な横移動が可能で、この構造によって、地震の横揺れによる曲げ力が基礎杭Ｂ２の頭部１にのみ集中的に作用するのを緩和することができる。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 本発明の建築基礎構造に係わる建築物は、先の実施形態で説明したように、基礎版Ｂ１が、全平面を通じて同じレベルに構成されているものに限らず、例えば、図３に示すように、場所によって設置レベルが異なるように構成されているものであってもよい。 また、基礎版Ｂ１における前記基礎杭Ｂ２の直上部を、例えば、図４に示すように下方側に凸状の凸状当接部３として形成してあるものであってもよく、この場合は、凸状当接部３と基礎地盤Ｇとの係合作用によって、地震の横揺れに対する一体性が向上し、杭基礎への負担軽減を図ることが可能となる。
〈２〉 本発明の建築基礎構造に係わる基礎杭は、先の実施形態で説明した深層撹拌混合工法によって形成した場所打ち杭に限るものではなく、例えば、他の工法によって形成した場所打ち杭であったり、予め形成された基礎杭を、打設や立込によって設置する方式のものであってもよく、それらを含めて基礎杭と総称する。
〈３〉 本発明の建築基礎構造に係わる前記基礎版Ｂ１と基礎杭Ｂ２との隙間Ｓは、先の実施形態で説明した１０ｍｍと言う値に限るものではなく、予め設定する基礎版Ｂ１と基礎杭Ｂ２との支持力の割合や、対象とする地盤によって異なった値が設定される。そして、支持地盤が圧密沈下を伴う地盤である場合には、例えば、建築物Ｂの最終圧密沈下量に設定してあってもよく、この場合は、建築物Ｂの最終圧密沈下が終了する時期に杭基礎が有効となり、最終的な不等沈下の抑制を図ることが可能となる。
また、圧密沈下が生じている間においては直接基礎によって基礎地盤と基礎版との強い摩擦力が得られ、直接基礎による荷重分担を最大限に発揮させることができる。従って、その後、建物荷重を支持することとなる杭基礎は、最小限の支持力を受け持つだけでよくなり、基礎杭の更なる低材料コスト化と、杭基礎全体とした施工コストの更なる低減化とを共に叶えることが可能となる。
前記圧密沈下量の算出に関しては、各種方法を採用することができる。
また、基礎杭Ｂ２の頭部に、上下方向に弾性変形自在な弾性体を設け、その弾性体と基礎版Ｂ１との間に、前記隙間Ｓを形成するような構造を採用することも可能で、この場合は、建築物の沈下に伴って前記隙間Ｓが０となった後も、基礎杭Ｂ２に急激な荷重が作用するのを、前記弾性体の圧縮変形によって緩和することが可能となる。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。

建物基礎構造を示す一部切欠き概念図 建物基礎構造を示す側面視要部断面図 別実施形態の建物基礎構造を示す一部切欠き概念図 別実施形態の建物基礎構造を示す側面視要部断面図

符号の説明

１ 頭部
Ｂ 建築物
Ｂ１ 基礎版
Ｂ２ 基礎杭
Ｇ 基礎地盤
Ｓ 隙間

Claims (3)

1. 建築物の基礎版と、その下方に、不等沈下抑制となる基礎杭を設けてある建物基礎構造であって、前記建築物の少なくとも竣工時において、前記基礎版下面と、すべての前記基礎杭の頭部との間に、建築物支持地盤の最終圧密沈下量以下に設定された隙間を設けてあり、前記基礎杭は、前記基礎版下面が基礎杭頭部に接するまで前記建築物が沈下したとき建物を支持するように設置してある建物基礎構造。
2. 前記建築物と前記基礎杭とは、相対的に横移動自在な位置関係に設けてある請求項１に記載の建物基礎構造。
3. 前記基礎杭の上面は、前記基礎版を支持する基礎地盤面より下方に位置させてある請求項１又は２に記載の建物基礎構造。

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