JP4363895B2 - Building basic structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の基礎構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
地震発生時に建物の基礎に水平方向の加速度が加わると、建物に転倒モーメントが作用して、建物の一側が浮き上がろうとする。この傾向は、建物のアスペクト比(幅に対する高さの比)が大きいほど強く出現する。例えば杭基礎を使用している建物では、建物の浮き上がり側では杭に引張荷重が作用し、その反対側では杭に加わっている圧縮荷重が増大する。杭頭と建物本体とを連結している部材をこれら荷重に耐えられるようにするには、その部材の断面積を大きくする必要があり、そのことが、材料費、施工費のコストアップをもたらす。
【0003】
そこで、杭頭と、杭頭で支持される建物上部構造とを縁切りして、地震により大きな転倒モーメントが作用したときには、建物上部構造が杭頭から浮き上がり可能であるように構成した建物の基礎構造が提案されている。杭頭と建物上部構造とを縁切りする構造としては、例えば特許文献1、特許文献2などに開示されている構造がある。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−331173号公報
【特許文献2】
特開2000−240315号公報
【0005】
これら特許文献に開示されている構造によれば、浮き上がった建物上部構造が復位する際に杭頭に衝突するため、その衝撃力を緩和するための緩衝材が設けられている。しかしながら、それら構造に使用されている緩衝材は、十分な緩衝性能を提供するものではなく、実際に建物上部構造が浮き上がって復位する際にはかなり大きな衝撃力が作用し、建物が損傷するおそれが大きかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、地震による転倒モーメントが作用した際に建物の一側が浮き上がるように構成した基礎構造において、浮き上がりの発生時に十分な減衰能力を発揮することができるようにし、しかも低コストでそれを可能にすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明にかかる建物の基礎構造は、支持杭の杭頭と、支持杭の杭頭で支持される建物上部構造とを縁切りして、地震による転倒モーメントが作用した際に前記建物上部構造が支持杭の杭頭から浮き上がり可能であるように構成した建物の基礎構造において、地盤に打設した摩擦杭の杭頭を前記建物上部構造に連結することで、前記建物上部構造が浮き上がり復位する際に前記摩擦杭が地盤に対して長手方向に相対移動するようにし、前記建物上部構造が浮き上がり復位する際に地盤と前記摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、前記建物上部構造の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるように構成したことを特徴とする。
また、本発明にかかる建物の基礎構造は、直接基礎を備え、地震による転倒モーメントが作用した際に前記直接基礎が地盤から浮き上がり可能であるように構成した建物の基礎構造において、地盤に打設した摩擦杭の杭頭を前記建物に連結することで、前記建物が浮き上がり復位する際に前記摩擦杭が地盤に対して長手方向に相対移動するようにし、前記建物が浮き上がり復位する際に地盤と前記摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、前記建物の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるように構成したことを特徴とする。
【0008】
本発明にかかる建物の基礎構造によれば、建物ないし建物上部構造が浮き上がり復位する際に地盤と摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、その建物ないし建物上部構造の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減される。従って、摩擦杭をダンパーとして用いることで、浮き上がり後の残留変位を生じることなく、建物ないし建物上部構造を確実に元の位置に復位させることができるようにしている。また、摩擦杭の直径、長さ、本数、配列、分布密度、等々を様々に設定することによって、浮き上がり発生荷重、減衰量、着地速度などの調整が可能であることから、設計が容易となっている。そのため、地震による転倒モーメントが作用した際に建物の一側が浮き上がるように構成した基礎構造において、浮き上がりの発生時に十分な減衰能力を発揮することができ、しかもそれを低コストで可能にしている。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図1のA及びBは本発明の第1の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図、図2のA及びBは図1の建物の基礎構造における支持杭の杭頭及び建物上部構造のフーチングの第1の具体例を示した模式図、図3のA及びBは同じく第2の具体例を示した模式図、図4のA及びBは摩擦杭の杭頭を建物上部構造に連結する連結構造の2つの具体例を示した模式図、図5のA〜Cは図1の建物の基礎構造における摩擦杭の配列の3つの具体例を示した模式図、図6のA〜Cは本発明の第2〜第4の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図でありDはそれら基礎構造における摩擦杭の配列の具体例を示した模式図、図7のAは本発明の第5の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図でありBはその基礎構造における摩擦杭の配列の具体例を示した模式図、図8は摩擦杭の変更例を示した模式図である。
【0010】
図1のA及びBは本発明の第1の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図である。図示した建物は杭基礎12を備え、この杭基礎12は、縦横に並べて打設した複数本の支持杭14と、建物上部構造16の底部に形成したフーチング(基礎梁)18とを備えている。
支持杭14の杭頭とフーチング18とは剛接されておらず、地震による転倒モーメントが建物に作用した際に、その転倒モーメントが一定の大きさ以上であると、その転倒モーメントの方向に応じて建物上部構造16の一側が支持杭14の杭頭から浮き上がり可能であるように構成されている。図1のAは、建物上部構造16が浮き上がっていないときの状態を示しており、図1のBは、建物上部構造16の図中左側が浮き上がったときの状態を示している。
このような浮き上がりを許容する杭頭及びフーチングの構成としては、従来より様々なものが公知となっており、図2及び図3にその具体例を示した。
【0011】
図2の具体例では、支持杭14の杭頭に、鉛直方向に延在する鋼管22が固設されており、この鋼管22の上方延出部が、フーチング18に形成した凹部24に嵌合している。建物上部構造16が浮き上がったときには、図2のBに示したように、鋼管22が、フーチング18の凹部24から半ば抜け出るようにしてある。支持杭14の杭頭の端面には、フーチング18の底面が当接する緩衝材26を設け、また鋼管22の上端には、フーチング18の凹部24の端面が当接する緩衝材28を設けてある。これら緩衝材26、28は、浮き上がった建物上部構造16が復位する際の衝撃を緩和するものである。
この具体例では、図2のBに示すように、フーチング18が浮き上がった状態にあっても、鋼管22の上側部分がフーチング18の凹部24に嵌合しているため、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、支持杭14が抵抗力を発揮する。尚、この図2の具体例の構成を改変して、鋼管を支持杭14側ではなくフーチング18側に固定し、その鋼管の下方延出部を支持杭14の杭頭に形成した凹部に嵌合させるようにしてもよい。
【0012】
図3の具体例では、支持杭14の杭頭に凹部32が形成され、フーチング18には、この凹部32に嵌合する凸部34が形成されている。建物上部構造16が浮き上がったときには、図3のBに示したように、フーチング18の凸部34が杭頭の凹部32から抜け出るようにしてある。杭頭の凹部32の表面には、フーチング18の凸部34が当接する緩衝材36を設けてあり、この緩衝材36は、浮き上がった建物上部構造16が復位する際の衝撃を緩和するものである。
この具体例では、図3のBに示すように、フーチング18が浮き上がった状態では、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、支持杭14が抵抗力を発揮せず、フーチング18が浮き上がっていない部分の支持杭14だけが、その抵抗力を発揮する。尚、この図3の具体例の構成を改変して、凹部を支持杭14側ではなくフーチング18側に形成し、その凹部に嵌合する凸部を支持杭14の杭頭に形成するようにしてもよい。
【0013】
図2と図3に示したいずれの構造も、支持杭14の杭頭と、支持杭14の杭頭で支持される建物上部構造16とを縁切りして、地震による転倒モーメントが作用した際に建物上部構造16が支持杭14の杭頭から浮き上がり可能であるように構成したものである。ただし、本発明は、図2や図3に例示した構造に限られず、かかる機能を有するその他の様々な構造を用いて実施することが可能なものである。
【0014】
図1の杭基礎12は更に、適当な配列で地盤に打設した複数の摩擦杭38を備えており、それら摩擦杭38は、杭頭を建物上部構造16に連結することで、建物上部構造16が浮き上がり復位する際にそれら摩擦杭38が地盤に対して長手方向に相対移動するようにしてある。そして、建物上部構造16が浮き上がり復位する際に、地盤に対して相対移動する摩擦杭38と、地盤との間に働く周面摩擦が減衰力となって、建物上部構造16の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるようにしてある。
図4のA及びBは、摩擦杭38の杭頭をフーチング18に連結する連結構造の2つの具体例を示した図である。図4のAの具体例では、フーチング18の底面に、比較的直径が小さく高さの低い円筒状の凸部18aを形成して、摩擦杭38の杭頭がこの凸部18aの端面に当接するようにし、更に、摩擦杭38とフーチング18とを、複数の接合鉄筋42で接合したものである。接合鉄筋42の上端部分はフーチング18内の鉄筋(不図示)に連結され、下端部分は摩擦杭38内の鉄筋(不図示)に連結されている。この構成によれば、建物上部構造16が浮き上がって摩擦杭38が地盤から引き抜かれる際に、複数の鉄筋42が互いに僅かに異なる伸びを生じることにより、摩擦杭38がフーチング18に対して揺動することができる。従って、摩擦杭38が建物上部構造16に対して揺動可能であるように、摩擦杭38の杭頭が建物上部構造16に連結されているのである。このように摩擦杭38が揺動可能であるため、建物上部構造16の浮き上がりに伴ってフーチング18が水平方向に対して僅かに傾く際に、摩擦杭38の杭頭に大きな曲げモーメントが作用することが防止される。
図4のBの具体例では、摩擦杭38の杭頭とフーチング18とが、比較的小径の鋼管44を介して連結されている。この鋼管44は、その外周にスタッドボルト46が植設されており、それらスタッドボルト46がフーチング18のコンクリート内と摩擦杭38のコンクリート内とに定着されることで、鋼管44の上端部分はフーチング18に連結され、下端部分は摩擦杭38に連結されている。この構成によれば、建物上部構造16が浮き上がって摩擦杭38が地盤から引き抜かれる際に、鋼管44が僅かに曲がり変形することによって、摩擦杭38がフーチング18に対して揺動することができる。従って、摩擦杭38が建物上部構造16に対して揺動可能であるように、摩擦杭38の杭頭が建物上部構造16に連結されているのである。そのため、この図4のBの連結構造でも、図4のAの連結構造と同様に、建物上部構造16の浮き上がりに伴ってフーチング18が水平方向に対して僅かに傾く際に、摩擦杭38の杭頭に大きな曲げモーメントが作用することが防止される。
【0015】
図1の杭基礎12においては、摩擦杭38として比較的直径の小さな杭を使用して、摩擦杭38の杭頭に水平荷重が作用したならば摩擦杭38が容易に撓むようにしてあり、これによって、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、摩擦杭38が実質的に抵抗力を発揮しない構成としている。
【0016】
また、摩擦杭38の本数及び配列は、個々の建物の設計に応じて、地震発生時に建物上部構造16が浮き上がり復位する際に所望の大きさ及び所望の分布の減衰力が得られるように様々に設定されるものである。図5のA〜Cには、そのような摩擦杭38の配列の3つの具体例を示した。
図5のAに示した摩擦杭38の配列は、建物の全ての支持杭14について、隣り合う2本の支持杭14の中間位置に摩擦杭38を配したものである。
図5のBに示した摩擦杭38の配列は、建物の外周部分に位置する支持杭14についてのみ、隣り合う2本の支持杭14の中間位置に摩擦杭38を配したものである。このようにしたのは、建物の外周部分は中央部付近と比べて、建物上部構造16が浮き上がる際の上下方向変位量が大きいことから、減衰効果の大きい建物の外周部だけに摩擦杭14を配するようにしたのである。
図5のCに示した摩擦杭38の配列は、建物の外周部分の、隣り合う4本の支持杭14の中心位置に摩擦杭38を配したものである。
建物の平面形状が図示例のような矩形でなく、三角形やL字形の場合には、地震発生時にその建物のどの部分が浮き上がりやすいかを解析し、その解析結果に応じた適当な配列とすればよい。
【0017】
図6のA〜Cは、本発明の第2〜第4の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図である。これらの図に示した建物はいずれも杭基礎12を備え、それら杭基礎12は、縦横に並べて打設した複数本の支持杭14と、建物上部構造16の底部に形成したフーチング(基礎梁)18とを備えている。
図1の実施の形態と同様に、図6のA〜Cの実施の形態でも、支持杭14の杭頭とフーチング18とは剛接されておらず、地震による転倒モーメントが建物に作用した際に、その転倒モーメントが一定の大きさ以上であると、その転倒モーメントの方向に応じて建物上部構造16の一側が支持杭14の杭頭から浮き上がり可能であるように構成されている。
【0018】
図6のA〜Cに示した第2〜第4の実施の形態のうち、第2の実施の形態(図6のA)及び第4の実施の形態(図6のC)は、浮き上がりを許容する杭頭及びフーチングの構造として、図2や図3に示した具体例のように、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、支持杭14が抵抗力を発揮する構造を採用している。
一方、第3の実施の形態(図6のB)は、浮き上がりを許容する杭頭及びフーチングの構造として、支持杭14がその水平力に対する抵抗力を発揮しない構造を採用している。そのための構造としては、図6のBの図中中央の支持杭14のように、支持杭14の杭頭とフーチング18との間にローラー支承48を設けた構造や、図中左右の支持杭14のように、支持杭14の杭頭とフーチング18との間に滑り支承52を設けた構造などを採用すればよい。これらローラー支承や滑り支承は、建物上部構造16側、即ちフーチング18側か、或いは支持杭14の杭頭の側かの、いずれか一方の側に取り付けておき、建物上部構造16が支持杭14の杭頭から浮き上がり可能であるようにしておく。尚、図6のBにおいてローラー支承48と滑り支承52とを組み合わせているのは、具体的な一例を示したに過ぎず、ローラー支承のみを使用する場合、滑り支承のみを使用する場合もあり、また更に、その他の適当な構造を採用するようにしてもよい。
【0019】
図6のA〜Cに示した杭基礎12は更に、適当な配列で地盤に打設した複数の摩擦杭38を備えている。それら摩擦杭38は、図1の杭基礎12の場合と同様に、それら摩擦杭38の杭頭を建物上部構造16に連結することで、建物上部構造16が浮き上がり復位する際にそれら摩擦杭38が地盤に対して長手方向に相対移動するようにしてある。そして、建物上部構造16が浮き上がり復位する際に、地盤に対して相対移動する摩擦杭38と地盤との間に働く周面摩擦が減衰力となって、建物上部構造16の浮き上がり後の建物応答と、復位時の着地速度とが低減されるようにしてある。また、図6のA〜Cの実施の形態でも、図1の実施の形態と同様に、摩擦杭38が建物上部構造16に対して揺動可能であるように、摩擦杭38の杭頭が建物上部構造16に連結されている。
【0020】
図6のA〜Cに示した杭基礎12における摩擦杭38の配列は、図6のDに示したように、建物の外周部分の、支持杭14の配列の更に外側に摩擦杭38を配したものとなっている。この摩擦杭38の配列は、図6のA〜Cの3通りの杭基礎12に共通するものであるが、ただし、それら3通りの杭基礎12に使用している摩擦杭38の直径は互いに異なっている。
図6のAの杭基礎12では、図1の杭基礎12と同様に、摩擦杭38として比較的直径の小さな杭を使用して、摩擦杭38の杭頭に水平荷重が作用したならば摩擦杭38が容易に撓むようにしてあり、これによって、摩擦杭38が、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、実質的に抵抗力を発揮しない構成としている。この図6のAの構成によれば、かかる水平力に対する抵抗力は、実質的に杭基礎14のみが発揮することになる。
図6のBの杭基礎12では、摩擦杭38として比較的直径の大きな杭を使用して、摩擦杭38の杭頭に通常の地震による水平荷重が作用しても摩擦杭38が容易には撓まないようにしてあり、これによって、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、摩擦杭38が実質的に抵抗力を発揮することのできる構成としている。この図6のBの構成では、既述のごとく、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、支持杭14は実質的に抵抗力を発揮しないため、かかる水平力に対する抵抗力は、実質的に摩擦杭38のみが発揮することになる。
図6のCの杭基礎12では、摩擦杭38として中程度の直径の杭を使用して、摩擦杭38に、撓みに対するある程度の剛性を持たせたものである。この図6のCの構成によれば、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、支持杭14と摩擦杭38との両者が抵抗力を発揮することになる。また、摩擦杭38の直径を変更し、或いは、摩擦杭38の設置本数を増減することにより、上述の水平力に対する抵抗力の、支持杭14と摩擦杭38との間の分担割合を適宜設定することができる。
【0021】
図7のAは、本発明の第5の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図である。図示した建物は直接基礎54を備え、この直接基礎12は、建物の底部に形成したフーチング(基礎梁)18を備えている。
フーチング18は地盤上に形成されており、地震による転倒モーメントが建物に作用した際に、その転倒モーメントが一定の大きさ以上であると、その転倒モーメントの方向に応じて直接基礎54の一側が地盤から浮き上がり可能であるように構成されている。
【0022】
図7に示した直接基礎54は更に、適当な配列で地盤に打設した複数の摩擦杭38を備えており、それら摩擦杭38は、杭頭をこの直接基礎54のフーチング18に連結することで、建物が浮き上がり復位する際にそれら摩擦杭38が地盤に対して長手方向に相対移動するようにしてある。そして、建物が浮き上がり復位する際に、地盤に対して相対移動する摩擦杭38と地盤との間に働く周面摩擦が減衰力となって、建物の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるようにしてある。
【0023】
図7の直接基礎54では、摩擦杭38が建物に対して揺動可能であるように、摩擦杭38の杭頭が建物に連結されており、これは、図1の杭基礎12の場合と同様に、例えば図4のAやBに示した連結構造を用いて摩擦杭38の杭頭とフーチング18とを連結するようにすればよい。これによって、建物の浮き上がりに伴ってフーチング18が水平方向に対して僅かに傾く際に、摩擦杭38の杭頭に大きな曲げモーメントが作用することが防止される。
図7の直接基礎54では更に、図1や図6のAの杭基礎12と同様に、摩擦杭38として比較的直径の小さな杭を使用しており、それによって、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、摩擦杭38は実質的に抵抗力を発揮せず、直接基礎54のフーチング18が、その抵抗力を発揮する構成としている。ただし、図6のCの杭基礎12のように、摩擦杭38としてやや直径の大きな杭を使用し、フーチング18と摩擦杭38との両方で水平力に対する抵抗力を発揮するようにしてもよい。
【0024】
図7の直接基礎54に関しても、図1や図6のA〜Cの杭基礎12の場合と同様に、摩擦杭38の本数及び配列は、個々の建物の設計に応じて、地震発生時に建物が浮き上がり復位する際に所望の大きさ及び所望の分布の減衰力が得られるように様々に設定される。その1つの具体例を示したのが図7のBであり、同図に示した摩擦杭38の配列では、摩擦杭38が縦横に列設されている。尚、図5のA〜Cや、図6のDに示したような摩擦杭38の配列を、図7の直接基礎54の摩擦杭38に対して適用することも可能である。
【0025】
以上に図1〜図7を参照して説明した実施の形態では、摩擦杭38がフーチング18に対して揺動可能であるようにして、摩擦杭38の杭頭をフーチング18に連結していたが、摩擦杭38と建物ないし建物上部構造との間の連結態様は、これ以外の連結態様とする場合もあり得る。例えば、浮き上がりに伴って発生する建物の傾きが比較的小さいと予測される場合には、摩擦杭38の杭頭を建物ないし建物上部構造に剛接するようにしてもよい。一方、これとは逆に、浮き上がりに伴って発生する建物の傾きが比較的大きいと予測され、図4のAやBのような連結構造ではその傾きを十分に吸収しきれないおそれがある場合には、図8に示すように、軸心が水平方向に延在するピン56を介して摩擦杭38の杭頭をフーチング18にピン接合し、それによって、転倒モーメントにより建物ないし建物上部構造が傾くと予測される方向に摩擦杭38が大きく揺動可能であるようにしておくとよい。
【0026】
また、摩擦杭38の先端と地盤との間には、押し込み時の変位が確保できるだけのクリアランスを設けておくと好都合であり、更にそのクリアランス部分に、図8に示すように緩衝材58を設けておくのもよい。そうすれば、杭基礎と直接基礎とのいずれを採用する場合でも、一旦浮き上がった建物ないし建物上部構造が復位ないし着地する際の衝撃を緩和する衝撃緩和性能を一層強化することができる。この緩衝材58としては、例えば粘弾性体などを用いるとよい。
また、摩擦杭38の周辺地盤を改良して、例えば砂、粘土、アスファルトなどの一様材料に置き換えておくのもよく、そうすれば、摩擦性能の予測が容易となるため好都合である。更に、支持杭14と摩擦杭38のいずれも、施工性やコスト等を勘案して、場所打ち杭としてもよく、既製杭としてもよい。
【0027】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明によれば、建物ないし建物上部構造が浮き上がり復位する際に地盤と摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、その建物ないし建物上部構造の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減される。従って、摩擦杭をダンパーとして使用しており、それによって、浮き上がり後の残留変位を生じることなく、建物ないし建物上部構造を確実に元の位置に復位させることができるようにしている。また、摩擦杭の直径、長さ、本数、配列、分布密度、等々を様々に設定することによって、浮き上がり発生荷重、減衰量、着地速度などの調整が可能であることから、設計が容易である。そのため、地震による転倒モーメントが作用した際に建物の一側が浮き上がるように構成した基礎構造において、浮き上がりの発生時に十分な減衰能力を発揮することができ、しかもそれを低コストで可能にしている。
【図面の簡単な説明】
【図1】A及びBは本発明の第1の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図である。
【図2】A及びBは図1の建物の基礎構造における支持杭の杭頭及び建物上部構造のフーチングの第1の具体例を示した模式図である。
【図3】A及びBは図1の建物の基礎構造における支持杭の杭頭及び建物上部構造のフーチングの第2の具体例を示した模式図である。
【図4】A及びBは摩擦杭の杭頭を建物上部構造に連結する連結構造の2つの具体例を示した模式図である。
【図5】A〜Cは図1の建物の基礎構造における摩擦杭の配列の3つの具体例を示した模式図である。
【図6】A〜Cは本発明の第2〜第4の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図であり、Dはそれら基礎構造における摩擦杭の配列の具体例を示した模式図である。
【図7】Aは本発明の第5の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図であり、Bはその基礎構造における摩擦杭の配列の具体例を示した模式図である。
【図8】摩擦杭の変更例を示した模式図である。
【符号の説明】
12 杭基礎
14 支持杭
16 建物上部構造
18 フーチング(基礎梁)
22 鋼管
24 凹部
26 緩衝材
28 緩衝材
32 凹部
34 凸部
36 緩衝材
38 摩擦杭
42 接合鉄筋
44 鋼管
46 スタッドボルト
54 直接基礎
56 ピン
58 緩衝材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a building foundation.
[0002]
[Prior art]
If a horizontal acceleration is applied to the foundation of the building at the time of the earthquake, a falling moment acts on the building and one side of the building tends to rise. This tendency appears stronger as the aspect ratio of the building (ratio of height to width) increases. For example, in a building using a pile foundation, a tensile load acts on the pile on the uplift side of the building, and a compressive load applied to the pile increases on the opposite side. In order to withstand the loads connecting the pile head and the building body, it is necessary to increase the cross-sectional area of the members, which leads to increased material costs and construction costs. .
[0003]
Therefore, the foundation structure of the building is constructed so that the pile head and the building upper structure supported by the pile head are cut off and the building upper structure can be lifted from the pile head when a large overturning moment is applied due to an earthquake. Has been proposed. As a structure for cutting off the pile head and the building upper structure, for example, there are structures disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and the like.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 10-331173 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-240315
[0005]
According to the structures disclosed in these patent documents, a shock absorber is provided to alleviate the impact force because the upper structure of the building that has been lifted collides with the pile head when it is restored. However, the cushioning materials used in these structures do not provide sufficient cushioning performance, and when the building superstructure actually lifts and restores, a considerable impact force acts and the building may be damaged. Was big.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sufficient damping capacity when a lift occurs in a foundation structure configured so that one side of a building is lifted when an overturning moment due to an earthquake acts. Is to enable it at a low cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the foundation structure of the building according to the present invention has a structure in which the tip of the support pile and the upper structure of the building supported by the pile head of the support pile are cut and an overturning moment due to an earthquake acts. In the foundation structure of the building constructed so that the upper structure of the building can be lifted from the pile head of the supporting pile, the pile head of the friction pile placed on the ground is connected to the upper structure of the building, The friction pile moves relative to the ground in the longitudinal direction when the structure is lifted and restored, and the peripheral friction acting between the ground and the friction pile when the upper structure of the building is lifted and restored is the damping force. Thus, the building response after the building upper structure is lifted and the landing speed at the time of restoration are reduced.
Further, the foundation structure of the building according to the present invention has a direct foundation, and the foundation structure of the building is constructed so that the direct foundation can be lifted from the ground when an overturning moment due to an earthquake is applied. By connecting the pile heads of the friction piles to the building, the friction piles move relative to the ground in the longitudinal direction when the building is lifted and restored, and the ground and the building are lifted and restored. The structure is such that the peripheral friction acting between the friction piles becomes a damping force, and the building response after the building is lifted and the landing speed at the time of repositioning are reduced.
[0008]
According to the basic structure of a building according to the present invention, the peripheral friction acting between the ground and the friction pile when the building or the building upper structure is lifted and restored is a damping force, and the building or the building upper structure is lifted. Subsequent building response and landing speed during restoration are reduced. Therefore, by using the friction pile as a damper, the building or the upper structure of the building can be reliably restored to the original position without causing residual displacement after lifting. In addition, by setting the diameter, length, number, arrangement, distribution density, etc. of the friction piles in various ways, it is possible to adjust the lift load, attenuation, landing speed, etc. ing. Therefore, in a foundation structure that is constructed so that one side of a building is lifted when a falling moment due to an earthquake acts, it is possible to exhibit sufficient damping capacity when the lift occurs, and at the same time, it is possible to do so at low cost.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1A and 1B are schematic views showing the basic structure of the building according to the first embodiment of the present invention in an elevational view, and FIGS. 2A and 2B are diagrams of support piles in the basic structure of the building of FIG. Schematic diagram showing a first specific example of footing of pile head and building superstructure, A and B in FIG. 3 are schematic diagrams showing a second specific example, and A and B in FIG. 4 are piles of friction piles. Schematic diagram showing two specific examples of the connecting structure for connecting the head to the building upper structure, FIGS. 5A to 5C are schematic diagrams showing three specific examples of the arrangement of the friction piles in the foundation structure of the building of FIG. 6A to 6C are schematic views showing the basic structures of the buildings according to the second to fourth embodiments of the present invention in elevation, and D is a specific example of the arrangement of the friction piles in the basic structures. FIG. 7A is a schematic view showing the basic structure of a building according to the fifth embodiment of the present invention in an elevation view. Schematic diagram showing a specific example of the arrangement of the friction pile in its basic structure, FIG. 8 is a schematic view showing a modification of the friction piles.
[0010]
1A and 1B are schematic views showing the basic structure of a building according to the first embodiment of the present invention in an elevation view. The illustrated building includes a
The pile head of the
Various configurations of pile heads and footings that allow such lifting are conventionally known, and specific examples are shown in FIGS. 2 and 3.
[0011]
In the specific example of FIG. 2, the
In this specific example, as shown in FIG. 2B, even when the
[0012]
In the specific example of FIG. 3, a
In this specific example, as shown in FIG. 3B, in the state where the
[0013]
Both the structures shown in FIGS. 2 and 3 cut off the pile head of the
[0014]
The
4A and 4B are diagrams showing two specific examples of a connection structure for connecting the pile head of the
In the specific example of FIG. 4B, the pile head of the
[0015]
In the
[0016]
Further, the number and arrangement of the friction piles 38 are varied depending on the design of each building so that a desired magnitude and a desired distribution of damping force can be obtained when the
The arrangement of the friction piles 38 shown in FIG. 5A is such that the friction piles 38 are arranged at intermediate positions between two adjacent support piles 14 for all the support piles 14 in the building.
The arrangement of the friction piles 38 shown in FIG. 5B is such that the friction piles 38 are arranged at intermediate positions between two adjacent support piles 14 only for the support piles 14 located on the outer peripheral portion of the building. The reason for this is that the outer peripheral portion of the building has a larger amount of vertical displacement when the
The arrangement of the friction piles 38 shown in FIG. 5C is such that the friction piles 38 are arranged at the center positions of the four adjacent support piles 14 in the outer peripheral portion of the building.
If the plan shape of the building is not a rectangle as shown in the figure, but a triangle or L shape, analyze which part of the building is likely to rise when an earthquake occurs, and use an appropriate arrangement according to the analysis result. That's fine.
[0017]
6A to 6C are schematic views showing the basic structure of the building according to the second to fourth embodiments of the present invention in an elevation view. Each of the buildings shown in these figures includes a
As in the embodiment of FIG. 1, in the embodiment of FIGS. 6A to 6C, the pile head of the
[0018]
Among the second to fourth embodiments shown in FIGS. 6A to 6C, the second embodiment (A in FIG. 6) and the fourth embodiment (C in FIG. 6) are not lifted. As an example of allowable pile head and footing structure, the support pile 14 exhibits resistance against the horizontal force acting between the building and the ground when an earthquake occurs, as in the specific examples shown in FIGS. The structure to be adopted is adopted.
On the other hand, the third embodiment (B in FIG. 6) employs a structure in which the
[0019]
The
[0020]
The arrangement of the friction piles 38 in the
In the
In the
In the
[0021]
FIG. 7A is a schematic diagram showing the basic structure of a building according to the fifth embodiment of the present invention in an elevation view. The illustrated building includes a
The
[0022]
The
[0023]
In the
Further, the
[0024]
As for the
[0025]
In the embodiment described above with reference to FIGS. 1 to 7, the pile head of the
[0026]
Further, it is convenient to provide a clearance between the tip of the
It is also possible to improve the ground around the
[0027]
【The invention's effect】
As is clear from the above, according to the present invention, when the building or the upper structure of the building is lifted and restored, the peripheral friction acting between the ground and the friction pile becomes a damping force, and the building or the upper structure of the building is The response of the building after lifting and the landing speed during repositioning are reduced. Therefore, the friction pile is used as a damper, so that the building or the upper structure of the building can be reliably restored to the original position without causing residual displacement after lifting. In addition, by setting the diameter, length, number, arrangement, distribution density, etc. of the friction piles in various ways, it is possible to adjust the lifted load, attenuation, landing speed, etc. . Therefore, in a foundation structure that is constructed so that one side of the building is lifted when an overturning moment due to an earthquake acts, it is possible to exhibit sufficient damping capacity when the lift occurs, and at the same time, it is possible to do so at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are schematic views showing an elevation of a basic structure of a building according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are schematic views showing a first specific example of a foot of a support pile and a footing of a building upper structure in the foundation structure of the building of FIG. 1;
FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams showing a second specific example of a foot of a support pile and a footing of a building upper structure in the foundation structure of the building of FIG. 1;
FIGS. 4A and 4B are schematic views showing two specific examples of a connection structure for connecting a pile head of a friction pile to a building superstructure. FIGS.
5A to 5C are schematic views showing three specific examples of the arrangement of friction piles in the foundation structure of the building of FIG.
FIGS. 6A to 6C are schematic views showing the foundation structures of the buildings according to the second to fourth embodiments of the present invention in elevation views, and D is a specific example of the arrangement of the friction piles in the foundation structures. It is the schematic diagram which showed the example.
FIG. 7A is a schematic diagram showing an elevation of a building foundation according to a fifth embodiment of the present invention, and B is a diagram showing a specific example of an arrangement of friction piles in the foundation. FIG.
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of changing a friction pile.
[Explanation of symbols]
12 Pile foundation
14 Support pile
16 Building superstructure
18 Footing (foundation beam)
22 Steel pipe
24 recess
26 cushioning material
28 cushioning material
32 recess
34 Convex
36 cushioning material
38 Friction pile
42 Jointed rebar
44 steel pipe
46 Stud Bolt
54 Direct foundation
56 pins
58 cushioning material
Claims (10)
地盤に打設した摩擦杭の杭頭を前記建物上部構造に連結することで、前記建物上部構造が浮き上がり復位する際に前記摩擦杭が地盤に対して長手方向に相対移動するようにし、
前記建物上部構造が浮き上がり復位する際に地盤と前記摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、前記建物上部構造の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるように構成した、
ことを特徴とする建物の基礎構造。Cutting the supporting pile head and the building upper structure supported by the supporting pile head so that the building upper structure can be lifted from the supporting pile head when a falling moment occurs due to an earthquake. In the basic structure of the building
By connecting the pile head of the friction pile placed on the ground to the building upper structure, the friction pile moves relative to the ground in the longitudinal direction when the building upper structure is lifted and restored,
When the building superstructure is lifted and repositioned, the peripheral friction acting between the ground and the friction pile becomes a damping force, and the building response after the building superstructure is lifted and the landing speed during repositioning are reduced. Configured to
The basic structure of the building.
地盤に打設した摩擦杭の杭頭を前記建物に連結することで、前記建物が浮き上がり復位する際に前記摩擦杭が地盤に対して長手方向に相対移動するようにし、
前記建物が浮き上がり復位する際に地盤と前記摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、前記建物の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるように構成した、
ことを特徴とする建物の基礎構造。In the foundation structure of a building that is equipped with a direct foundation and configured so that the direct foundation can be lifted from the ground when an overturning moment due to an earthquake acts,
By connecting the pile head of the friction pile placed on the ground to the building, the friction pile moves relative to the ground in the longitudinal direction when the building is lifted and restored,
When the building is lifted and restored, the peripheral friction acting between the ground and the friction pile becomes a damping force, and the building response after the building is lifted and the landing speed at the time of restoration are reduced. did,
The basic structure of the building.
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