JP6125386B2 - 構造物 - Google Patents

Description

本発明は、構造物に関する。

特許文献１には、液状化層を有する地盤上に構築される建物の基礎の構造が開示されている。この先行技術では、液状化層の上層に位置する地盤を地盤改良することで平板状の地盤改良体を形成して、その地盤改良体を液状化層により支持するとともに、その地盤改良体により建物を支持している。

特許文献２には、液状化する可能性のある液状化層上に構築される構造物の基礎地盤の液状化対策構造が開示されている。この先行技術では、液状化層の液状化による構造物の沈下量が許容沈下量以下となるような層厚を有する地盤改良体が、構造物の外周部の直下に形成されている。

特許文献３には、軟弱地盤の上方に建築される建物に基礎地盤の不同沈下による傾きが生じた際に、建物の傾きを修正できるようにした軟弱地盤における建物の基礎構造が開示されている。この先行技術では、表層改良による地盤側基盤層は、地盤側基盤層の全体に分散配置されて地盤側基盤層の下方の地盤に設けられた複数の摩擦杭の上端部と接合して形成されている。また、基礎地盤の不同沈下によって地盤側基盤層に生じる傾きを摩擦杭で抑制すると共に、建物に生じる傾きを、建物側基盤層と地盤側基盤層との間に挟み込まれた一又は複数の加圧膨張体を選択して膨張させることで修正している。

ここで、液状化する可能性のある液状化層を有る地盤上に構造物を構築する場合は、地震時に液状化層が液状化しても構造物の沈下が抑制されるように、液状化層の下層の支持層に根入れした基礎杭で構造物を支持する基礎構造や先行技術のように液状化層を地盤改良する等の液状化対策が行われている。

このような液状化対策を行った第一の構造物に隣接して又は第一の構造物内に、別の第二の構造物を構築する際、施工の条件等の何らかの理由により、液状化対策をとることが困難な場合は液状化対策をとることなく、液状化層を含む地盤上に別の第二の構造物を構築することになる。

このような場合、地震時に液状化層が液状化すると、第一の構造物は沈下が抑制されているが、別の第二の構造物は沈下が抑制されていないので、第二の構造物だけが不同沈下し第一の構造物に対して大きく相対移動することになる。よって、この点において改善の余地がある。

特開２００３−１５５７５３号公報 特開２００５−８３１７５号公報 特開２０１０−２３６２４９号公報

本発明は、上記事実を鑑み、第一構造物に隣接して又は第一構造物内に構築され、液状化する可能性のある液状化層を有する地盤に支持された第二構造物の沈下を抑制することが課題である。

請求項１の発明は、液状化する可能性のある液状化層を有する地盤上に構築され、前記液状化層の液状化による沈下が抑制された第一構造物と、前記第一構造物に隣接して又は前記第一構造物内に構築され、前記地盤に支持された第二構造物と、前記液状化層の液状化によって沈下する前記第二構造物の荷重を前記第一構造物に支持させる支持手段と、を備える。

請求項１に記載の発明では、第二構造物は、液状化する可能性のある液状化層を有する地盤に支持されている。しかし、液状化層の液状化によって第二構造物が沈下すると、沈下が抑制された第一構造物が第二構造物の荷重を支持することで、第二構造物の沈下が抑制される。

請求項２の発明は、前記支持手段は、前記第一構造物に設けられた第一支持部と、前記第二構造物に設けられ、前記第一支持部の上側に配置、又は液状化によって前記第二構造物が沈下すると前記第一支持部に支持されるように構成された第二支持部と、を有する。

請求項２に記載の発明では、液状化層の液状化によって第二構造物が沈下すると、第二構造物の第二支持部が第一構造物の第一支持部に支持され、第二構造物の沈下が抑制される。

請求項３の発明は、前記支持手段は、前記第一構造物が沈下した前記第二構造物の一端側を片持ち支持するように構成され、片持ち支持された前記一端側を支点として前記第二構造物の他端側が沈下する方向の傾きを抑制する傾斜抑制手段を有する。

請求項３に記載の発明では、沈下した第二構造物の一端側が第一構造物に片持ち支持された構成であっても、傾斜抑制手段が第二構造物の他端側が沈下する方向の傾きを抑制する。このように、第二構造物が両持ち支持されていなくても、第二構造物の沈下及び傾きが抑制されるので、第二構造物の構築の自由度が向上する。

本発明によれば、第一構造物に隣接して又は第一構造物内に構築され、液状化する可能性のある液状化層を有する地盤に支持された第二構造物の沈下を抑制することができる。

本発明の一施形態の構造物を模式的に示す立面図である。 （Ａ）は図１の構造物における昇降路が構築された領域を拡大した拡大立面図であり、（Ｂ）は液状化層の液状化によって昇降路が構造物本体に支持された状態を示す拡大立面図である。 （Ａ）は図１の構造物における外階段が構築された領域を拡大した拡大立面図であり、（Ｂ）は液状化層の液状化によって外階段が構造物本体に支持された状態を示す拡大立面図である。 構造物本体と昇降路とが連結された構造例を示す図である。

＜実施形態＞
本発明の実施形態の構造物について説明する。

［全体構造］
図１に示すように、構造物１０は、地震時に液状化する可能性のある液状化層（軟弱地盤）２２と、液状化層２２の下層の支持層２４と、を有する地盤２０に構築されている。

構造物１０は、構造物本体１００と、構造物本体１００の中に構築された昇降路（エレベータシャフト）２００と、構造物本体１００に隣接して構築された外階段３００と、を有している。なお、本実施形態において、構造物本体１００は先に構築された既存構造物であり、昇降路２００及び外階段３００は構造物本体１００が構築された後に増築した増築構造物である。

［構造物本体］
図１に示す構造物本体１００は、基礎フラットスラブ１２０、柱１０２、梁１０４、及びスラブ（図示略）等の構造部材で構成されているラーメン構造の構造物である。構造物本体１００は、支持層２４に根入れされた基礎杭１１０で支持されている。つまり、構造物本体１００は液状化対策が行われている。よって、構造物本体１００は、地震時に液状化層２２が液状化しても沈下が抑制又は防止されている。

［昇降路（エレベータシャフト）］
図１及び図２（Ａ）に示す昇降路（エレベータシャフト）２００は、エレベータ設備を構成する筒状の鉄筋コンクリート構造や鉄骨構造の構造物であり、図示されていない荷物を搬送するエレベータのかご（籠）が昇降装置によって昇降するように構成されている。この昇降路２００は、構造物本体１００の内部を上下方向に貫通する竪穴部１０６に設けられている。そして、昇降路２００の底部を構成する基礎スラブ２１０が、地盤２０に支持されている。つまり、昇降路２００は、地盤２０からの反力Ｋ１によって支持されており、液状化対策は行われていない。

また、昇降路２００には、水平方向外側に延出する支持部２２０が設けられている。この支持部２２０は、階層毎に設けられ、構造物本体１００の各階層の各梁１０４（又はスラブ等の構造部材）の上側に近接して配置されている。

［外階段］
図１及び図３（Ａ）に示す外階段３００は、構造物本体１００に隣接して構築され、階段本体３０２と基礎スラブ３１０とを有している。基礎スラブ３１０は地盤２０に支持され、基礎スラブ３１０の上に階段本体３０２が構築されている。つまり、外階段３００は、地盤２０からの反力Ｋ２によって支持されており、液状化対策が行われていない。

構造物本体１００は、二階部分からデッキ１５０が張り出し、このデッキ１５０の端部１５０Ａには、上側に凸となったデッキ側凸部１５２が形成されている。

また、階段本体３０２における構造物本体１００側の上部の水平部３０４は、平面視においてデッキ１５０の上側に重なるように延出されている。この水平部３０４の端部３０４Ａには、下側に垂下する階段側凸部３０６が形成されている。なお、階段側凸部３０６は、下面３０６Ａがデッキ１５０に近接し、側面３０６Ｂがデッキ側凸部１５２に近接している。

また、構造物本体１００の基礎フラットスラブ１２０の端部１２０Ａには、縦壁部１３０が設けられている。縦壁部１３０は、液状化層２２に埋設され、外階段３００の基礎スラブ３１０における構造物本体１００側の端部３１０Ａの端面３１０Ｃに近接するように設けられている。なお、縦壁部１３０は、増築時に新たに形成してもよいし、既存の基礎梁を利用してもよい。

更に、縦壁部１３０には、外階段３００側に突出する壁側凸部１３２が設けられている。この壁側凸部１３２は、外階段３００の基礎スラブ３１０の端部３１０Ａの下面３１０Ｂに近接するように設けられている。

＜作用及び効果＞
つぎに本実施形態の作用及び効果について説明する。

図１に示すように、構造物本体１００は、地震時に液状化する可能性のある液状化層２２を有する地盤２０に構築されているが、支持層２４に根入れされた基礎杭１１０で支持されており、液状化対策が行われている。よって、地震によって液状化層２２が液状化しても、構造物本体１００は、沈下が抑制又は防止される。

しかし、図１及び図２（Ａ）に示すように構造物本体１００の内部に構築された昇降路２００は、底部を構成する基礎スラブ２１０が地盤２０からの反力Ｋ１によって支持され、液状化対策が行われていない。

よって、図２（Ｂ）に示すように、地震によって液状化層２２が液状化すると、反力Ｋ１（図２（Ａ）参照）が得られなくなり昇降路２００が沈下する。しかし、昇降路２００が沈下すると、直ちに支持部２２０が構造物本体１００の梁１０４（又はスラブ等の構造部材）に当たり、構造物本体１００の梁１０４（又はスラブ等の構造部材）からの反力Ｓ１によって支持され、昇降路２００の沈下が止る。

同様に、図１及び図３（Ａ）に示すように、構造物本体１００に隣接して構築された外階段３００は、基礎スラブ３１０が地盤２０からの反力Ｋ２によって支持され、液状化対策が行われていない。

よって、図３（Ｂ）に示すように、地震によって液状化層２２が液状化すると、反力Ｋ１（図３（Ａ））が得られなくなり外階段３００が沈下する。しかし、外階段３００が沈下すると、直ちに水平部３０４の端部３０４Ａから垂下する階段側凸部３０６の下面３０６Ａがデッキ１５０に当たると共に基礎スラブ３１０の端部３１０Ａの下面３１０Ｂが縦壁部１３０の壁側凸部１３２に当たることで、それぞれデッキ１５０からの反力Ｓ２及び壁側凸部１３２からの反力Ｓ３によって支持され、沈下が止まる。

しかし、このように外階段３００における構造物本体１００側は構造物本体１００に支持されているが、外階段３００における構造物本体１００の反対側は支持されていない。よって、外階段３００の構造物本体１００側の構造物本体１００に支持されている部位（本実施形態では、水平部３０４の階段側凸部３０６及び基礎スラブ３１０の端部３１０Ａ）を支点として、構造物本体１００の反対側が沈下するＲ方向に傾く。別の観点から説明すると、外階段３００は構造物本体１００に支持されている部位を回転支点として構造物本体１００の反対側が沈下するＲ方向に回転する。

しかし、外階段３００がＲ方向に傾き（回転）すると、直ちに階段側凸部３０６の側面３０６Ｂがデッキ側凸部１５２に当たると共に基礎スラブ３１０の端部３１０Ａの端面３１０Ｃが縦壁部１３０に当たることで、それぞれデッキ１５０からの反力Ｓ４及び縦壁部１３０からの反力Ｓ５によって支持され、傾き（回転）が止まる。よって、外階段３００は構造物本体１００側のみが構造物本体１００に支持される片持支持構造であっても、沈下及び傾きが抑制される。

このように、構造物本体１００の内部に構築された昇降路２００、及び構造物本体１００に隣接して構築された外階段３００は、それぞれ地盤２０に支持され液状化対策が行われていないが、地震時に液状化層２２が液状化しても、沈下が抑制又は防止された構造物本体１００に支持されることで、沈下が抑制又は防止される。また、沈下が抑制されることよって、昇降路２００及び外階段３００が傾いたり倒れたりしたり、或いは構造物本体１００との間に大きな隙間があいたりすることが防止される。

なお、地震後、構造物本体１００に支持された状態の昇降路２００及び外階段３００は、それぞれジャッキアップ等を行って、再度地盤２０に支持された状態に復帰させる。また、この復帰させるためのジャッキ等の復帰機構を、予め昇降路２００及び外階段３００に組み込んでいてもよい。

ここで、仮に、昇降路２００及び外階段３００を増築する際に、既存の構造物本体１００に常時支持される構造とした場合、構造物本体１００に対して昇降路２００及び外階段３００の荷重を支持するための大掛かりな補強が必要となる。また、このような大掛かりな補強によって、既存の構造物本体１００の重量が増加し耐震性能が低下する。よって、構造物本体１００の耐震性能を確保するための耐震補強や耐震改修も必要となる。

また、仮に昇降路２００及び外階段３００を液状化層２２が液状化しても沈下しないように液状化対策を行うと、その分増築コストが増加する。更に、昇降路２００のように構造物本体１００の内部に構築する場合、例えば、支持層２４に達するような長杭を打つことができない又は困難であるので、短杭を継合わせた圧入高管杭等を用いる必要があり更にコストが増加する。更に、構造物本体１００の内部に大型の重機を搬入することが非常に困難である。或いは、搬入するための開口部やスペースを新たに形成する工事等でコストが更に増大する。

これに対して、本実施形態では、昇降路２００及び外階段３００は地盤２０に常時支持されており、既存の構造物本体１００に常時支持されていない。よって、昇降路２００及び外階段３００を増築する際に、既存の構造物本体１００に対して、大掛かりな補強が不要であり、若干の補強や改修で済む。また、昇降路２００及び外階段３００を液状化層２２が液状化しても沈下しないようにする液状化対策の工事及びコストが不要である。

（その他）
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

上記実施形態では、昇降路２００及び外階段３００と構造物本体１００とは非接触状態となっている。しかし、構造物本体１００が昇降路２００及び外階段３００の荷重を常時支持していない構造であれば、昇降路２００及び外階段３００と構造物本体１００とが常時接触又は連結されていてもよい。例えば、昇降路２００の支持部２２０が、構造物本体１００の梁１０４（又はスラブ等の構造部材）に上側に接触していてもよいし、外階段３００の階段側凸部３０６がデッキ１５０に接触していてもよい。

また、昇降路２００及び外階段３００の水平方向の移動を防止するために、構造物本体に側部が当接又は連結されていてもよい。

また、第一支持部の上側に配置に配置されるだけでなく、液状化によって前記第二構造物が沈下すると前記第一支持部に支持されるように構成されていれば、第一支持部の横に配置されていてもよい。

一例としては、図４に示すように、昇降路２００を地盤２０（図１等を参照）に支持されるように構築し、その後、支持部２２０に設けたプレート１８０を梁１０４（Ｈ形鋼）にボルト１８２及びナット１８４で連結する構成であってもよい。

要は、通常は昇降路２００及び外階段３００は構造物本体１００に支持されていないが、液状化層２２の液状化によって昇降路２００及び外階段３００が沈下すると構造物本体１００が支持する構造となっていればよい。

また、上記実施形態では、後から増築する増築構造物は、昇降路２００及び外階段３００であったが、これに限定されない。構造物本体１００の内部に新たに設ける内階段であってもよい。或いは、階段でなくエスカレータであってもよい。或いは、給水設備や空調設備等の各種設備機器等の設置や機器を設置する設備室の増築等にも適用できる。

また、上記実施形態では、構造物本体１００は、支持層２４に根入れした基礎杭１１０によって支持されることで、液状化層２２の液状化による沈下が抑制又は防止されていたが、これに限定されるものではない。例えば、液状化層２２を地盤改良して液状化を抑制して沈下を抑制又は防止してもよい。要は液状化対策が行われ、液状化層２２の液状化による沈下が抑制又は防止されていていればよい。

更に、構造物本体１００（第一構造物）が沈下する場合であっても、構造物本体１００（第一構造物）の沈下量が昇降路２００及び外階段３００（第二構造物）の沈下量よりも小さければよい。また、このような場合でも、昇降路２００及び外階段３００は構造物本体１００に支持されるので、構造物本体１００（第一構造物）に対して昇降路２００及び外階段３００（第二構造物）が大きく相対移動することが防止される。

また、既存構造部の内部又は隣接して増築構造物を増築する場合だけでなく、新築においても本発明を適用することができる。

また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない

１０ 構造物
２０ 地盤
２２ 液状化層
１００ 構造物本体（第一構造物の一例）
１０４ 梁（支持手段の一例、第一支持部の一例）
１３０ 縦壁部（傾斜抑制手段の一例）
１３２ 壁側凸部（支持手段の一例）
１５０ デッキ（支持手段の一例）
１５２ デッキ側凸部（傾斜抑制手段の一例）
２００ 昇降路（第二構造物の一例）
２２０ 支持部（支持手段の一例、第二支持部の一例）
３００ 外階段（第二構造物の一例）
３０６ 階段側凸部（支持手段の一例、傾斜抑制手段の一例）
３１０Ａ 端部（支持手段の一例、傾斜抑制手段の一例）

Claims (3)

1. 液状化する可能性のある液状化層を有する地盤上に構築され、前記液状化層の液状化による沈下が抑制された第一構造物と、
   前記第一構造物に隣接して又は前記第一構造物内に構築され、前記地盤に支持された第二構造物と、
   前記液状化層の液状化によって沈下する前記第二構造物の荷重を前記第一構造物に支持させる支持手段と、
   を備える構造物。
2. 前記支持手段は、
   前記第一構造物に設けられた第一支持部と、
   前記第二構造物に設けられ、前記第一支持部の上側に配置、又は液状化によって前記第二構造物が沈下すると前記第一支持部に支持されるように構成された第二支持部と、
   を有する請求項１に記載の構造物。
3. 前記支持手段は、前記第一構造物が沈下した前記第二構造物の一端側を片持ち支持するように構成され、
   片持ち支持された前記一端側を支点として前記第二構造物の他端側が沈下する方向の傾きを抑制する傾斜抑制手段を有する、
   請求項１又は請求項２に記載の構造物。

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