JP6143068B2 - 建物の地下構造 - Google Patents

Description

本発明は、ビルなどの複数の地上階と複数の地下階を備える建物の地下構造に関する。

従来、ビルなどの複数の地上階と複数の地下階を備える建物を構築する方法として、狭い敷地で短期に地下構造を構築できることから逆打ち工法等が多用されている。

逆打ち工法は、地盤に形成した掘削孔内に例えばＨ型鋼や十字型鋼、鋼管内にコンクリートを充填して一体化したコンクリート充填鋼管構造（ＣＦＴ造）などの構真柱を建て込み、掘削孔内の深部を土砂で埋め戻し、構真柱の下端側を基礎杭に埋設させて一体化する。そして、仮設の山留壁を設けた後に、施工の進捗に応じ地盤を根切りしながら上方から下方に向けて本設の鉄骨梁を複数の構真柱に架け渡して順次取り付けるとともに、本設の床スラブ、地下壁を順次地下１階から施工して、地下階を構築してゆく。また、一般に、逆打ち工法では、掘削階より２層程度遅らせて、地下外周壁を施工してゆくケースが多い。

また、逆打ち工法では、１階の梁、床スラブを先行して構築し、この１階の本設躯体を支保工、作業床として利用しながら、地下工事と地上工事を同時に行ってゆくケース（新地下工法）もある。

一方、柱や梁の架構にＳ造（鉄骨造）のみ、またはＲＣ造（鉄筋コンクリート造）のみを採用して建物を構築するケースが多々あるが、Ｓ造は、工期が短くなるという大きな利点を有する反面、高価格の鋼材を多く使用することでコスト増を招き、さらにＲＣ造に比べて剛性が低いという欠点がある。また、ＲＣ造は、Ｓ造よりも剛性が高く、かつ経済性に優れる反面、工期が長期化するという欠点がある。

これに対し、鉄骨（鉄骨部）と鉄筋コンクリート（鉄筋コンクリート部）を組み合わせて架構を構築するハイブリッド構法が提案、実用化されている。

例えば、ＲＣ造の柱とＳ造の梁を組み合わせるＲＣＳ構造や、高強度コンクリートを用いたＲＣ造の柱とＳ造の梁を組み合わせるＲＣＳＳ構造（シミズＲＣＳＳ構法）は、鉄筋コンクリートと鉄骨のそれぞれの材料の良さを活かした合理的な構造で、特にＲＣＳＳ構造は、高強度で高耐震性を備え、柱間隔を大きくとることができるため、柱の少ない大空間をローコスト・短工期で構築することができる（例えば、特許文献１参照）。

また、ＣＦＴ造（コンクリート充填鋼管構造）の柱とＳ造の梁（鉄骨梁）を組み合わせたＲＣＳＴ構造（シミズＲＣＳＴ構法）は、構造体の一部となる柱鋼管の中にコンクリートを打設するため、型枠の組立・解体作業が不要である。また、各階における鋼管柱と柱梁接合用の部材とを接合鉄筋とコンクリートで一体化できるため、溶接作業が不要になる。さらに、充填コンクリートを覆っている鋼管がせん断補強筋の役割を果たすため、せん断補強鉄筋(帯筋)が不要になる。これにより、Ｓ造に比べて鉄骨使用量が少なくなり、躯体費用を最大で約１割程度低くすることができ、また、施工方法を簡素化していることでＳ造同等の短工期を実現できる（例えば、特許文献２参照）。

さらに、ＲＣ造の柱とＳ造の梁（鉄骨梁）を組み合わせるとともに、柱と接合する鉄骨梁の両端部側を鉄筋コンクリートに所定埋設長だけ埋設してなる混合構造梁（Ｈｙ−ＥＣＯＳ構法）もある。この混合構造梁は、大きなせん断力が作用する梁構造の両端部側に鉄筋コンクリートが設けられているため、せん断耐力に優れ、また、鉄骨の断面サイズを小さくしても剛性の高い梁構造を実現できるため、使用鋼材量を減少させて低コスト化を図りつつ、大スパン架構を実現できるという大きな利点を有する。また、鉄骨を柱に貫入して接合する必要がないため、柱の主筋の施工が容易になり、かつ鉄骨端部の加工を容易にすることができ、施工性の向上、ひいては工期の短縮をも図ることができる（例えば、特許文献３参照）。

そして、ビルなどの建物を構築する際に、上記のＲＣＳＳやＲＣＳＴ、Ｈｙ−ＥＣＯＳなどのハイブリッド構法、また、ＰＣａ化やユニット化を図る工業化工法を適用して架構を構築することにより、施工の合理化を図り、経済性、施工性を向上させることができる。

特開昭６１−２３７７３７号公報 特開２００４−９２０５０号公報 特開２０１０−２８１０４４号公報

一方、上記のＲＣＳＳやＲＣＳＴ、Ｈｙ−ＥＣＯＳなどのハイブリッド構法や工業化工法は、地上構造（地上躯体）の架構法として多用され、地下構造（地下躯体）への適用はほとんど進んでいないという現状がある。

すなわち、地下構造に対しては、構造設計上、地上階の応力を地下階に伝達しやすく、また、逆打ち工法（や新地下工法）を採用した場合に、構真柱との親和性が高いなどの理由から、ＳＲＣ造（鉄骨鉄筋コンクリート造）またはＳＣ造（鉄骨コンクリート造）を採用するケースが多い。

しかしながら、地下構造にＳＲＣ造を適用することは、地下の狭隘空間での作業となるため、地上階の工事に比べて生産性が低いと言わざるを得ず、例えば地下階の作業歩掛りが地上階の１／２以下になることが多い。

このため、地下構造の施工においても、鉄筋コンクリート（ＲＣ、ＰＣａ）造の柱と鉄骨（Ｓ）の梁を活用するハイブリッド構法を導入してＳＲＣ造（やＳＣ造）の躯体工事を極力減らし、施工性、経済性の向上を図ることが強く望まれていた。

ここで、従来では、地上構造の躯体（ＣＦＴ造またはＳ造）から地下構造の躯体への応力を１層分（１階層分）の高さで伝達する柱として建物内部の柱を想定しており、建物外周部の柱に関しては、地下外周壁等のとの納まりの関係上対象外としていた。このため、建物外周部は、従来通りＳＲＣ造とするか、地下構造の躯体の数層分の高さを利用して地上構造の躯体からの応力を切り替える必要があった。そして、このように建物内部の柱を応力切替柱、外周部の柱をＳＲＣ造と分けることで、施工上煩雑となり、管理手間の増大を招くことになる。

これに対し、本願の発明者らによって検討を重ねた結果、この地下構造の施工にハイブリッド構法を導入して施工の合理化を図るためには、第一に、地上階のＣＦＴ造またはＳ造の柱から地下階のＲＣ造の柱への応力切替を１層分の高さの中で納めること、第二に、地下階のＳ造の梁と地下階のＲＣ造の地下外周壁の確かな接合方法を開発することが必要であるとの結論に至った。

本発明は、上記事情に鑑み、地下構造にＲＣ造の柱とＳ造の梁を備えたハイブリッド構法を適用し、施工性、経済性の向上を図り、合理的に構築することが可能な建物の地下構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の建物の地下構造は、複数の地上階と複数の地下階を備える建物の地下構造であって、前記地下構造の柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造として形成するとともに、一の地下階の柱は、地上構造の柱と接合するための接合鋼管を備えて形成されて、１層分の高さで前記地上構造の柱からの応力を前記一の地下階の直下の他の地下階以深の鉄筋コンクリート造の柱に伝達する応力切替柱とされ、且つ建物内部と建物外周部とに分け、前記建物内部の応力切替柱は、前記接合鋼管内にコンクリートを打設し、前記接合鋼管及びコンクリートを介して前記地上構造の柱と接合して形成され、前記建物外周部の応力切替柱を地下外周壁と一体化させる場合は、一部の側面を開口させて形成した前記接合鋼管を用い、鉄筋コンクリート造の地下外周壁と互いのコンクリートを一体にして形成されていることを特徴とする。

また、本発明の建物の地下構造において、前記建物外周部の応力切替柱は、前記接合鋼管の一部を開口させた側面側に、両端を前記接合鋼管に固着してタイロッドが配設されていることが望ましい。

さらに、本発明の建物の地下構造において、前記建物内部の柱は、複数の柱主筋と帯筋を備えて形成した鉄筋かごと、前記鉄筋かごの各階層の高さに相当する所定位置に一体に取り付けられ、隣り合う柱の間に架設される鉄骨を接合するための接合用鉄骨を備えてなる仕口構成体と、前記鉄筋かご及び前記仕口構成体の一部を埋設するコンクリートとを備えて形成されていることがより望ましい。

本発明の建物の地下構造においては、この地下構造の柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造として形成するとともに、例えば地下１階である一の地下階の柱は、地上構造の柱と接合するための接合鋼管を備えて形成する。さらに、建物内部の応力切替柱を、接合鋼管内にコンクリートを打設し、接合鋼管及びコンクリートを介して地上構造の柱と接合して形成し、建物外周部の応力切替柱を、地下外周壁と一体化させる場合に、一部の側面を開口させて形成した接合鋼管を用い、鉄筋コンクリート造の地下外周壁と互いのコンクリートを一体にして形成する。

これにより、建物外周部の柱も地上構造の柱からの応力切替に利用することができ、一の地下階（例えば地下１階）の１層分の高さで地上構造の柱からの応力を、一の地下階の直下の他の地下階（地下２階）以深の鉄筋コンクリート造の柱に伝達することができる。

また、建物外周部の応力切替柱を、一部の側面を開口させて形成した接合鋼管を用い、鉄筋コンクリート造の地下外周壁と互いのコンクリートを一体にして形成する。これにより、地下構造の建物外周部の応力切替柱と地下外周壁を確実且つ強固に一体形成することが可能になる。

よって、本発明の建物の地下構造においては、従来、ＳＲＣ造やＳＣ造とするしかなかった地下構造の躯体に対し、柱をＲＣ造にすることができ、鉄骨使用量を大幅に削減することが可能になる。また、ＲＣ造であるため、ＰＣａ化も可能であり、パネルゾーンをＰＣａ化し、ＲＣ造の柱と一体のＰＣａ部材で構成することも可能になる。そして、このように柱やパネルゾーンのＰＣａ化を図ることにより、現場作業量を削減でき、工期も短縮することが可能になる。

さらに、地下構造の躯体を早期に構築できることで、地上構造の躯体からの荷重が大きくなる前に地下階の本設構造を完成させることが可能になる。このため、例えば、構真柱を使用する場合に、細い構真柱で対応することが可能になる。また、逆打ち工法（新地下工法）において、地下構造の構築状況によって地上構造の躯体工事の進捗が制限されることなく工事を進めることが可能になるので、地上構造の躯体工事を早期に行ってさらなる工期短縮を図ることが可能になる。

これにより、材料の削減、工数と労務の減少、仮設費の削減を図ることでき、ひいては施工コストの削減、工期の短縮を実現することが可能になる。

すなわち、本発明の建物の地下構造によれば、地下構造の躯体にＲＣ造の柱とＳ造の梁を備えたハイブリッド構法を適用することが可能になり、施工性、経済性の向上を図り、合理的に地下構造の躯体を構築することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る建物の地下構造を示す断面図である。 図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る建物の地下構造の建物内部の応力切替柱を示す断面図である。 図３のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る建物の地下構造の建物内部の応力切替柱を示す断面図である。 図５のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る建物の地下構造の建物外周部の応力切替柱を示す断面図である。 図７のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 図７のＸ２−Ｘ２線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る建物の地下構造のＲＣ造の柱の鉄筋鉄骨複合柱を示す図である。 本発明の一実施形態に係る建物の地下構造のＲＣ造の柱（鉄筋鉄骨複合柱）を示す斜視図である。 図１１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る建物の地下構造の建物内部を構築している状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る建物の地下構造の建物外周部の混合構造梁を示す断面図である。

以下、図１から図１４を参照し、本発明の一実施形態に係る建物の地下構造について説明する。

はじめに、本実施形態の地下構造を備える建物は、複数の地上階と複数の地下階を備える建物であり、例えば地上２０階前後、地下２〜４階程度のオフィスビルなどである。

そして、この建物は、逆打ち工法（や新地下工法）を適用して構築され、地上階の架構の構造（地上構造の躯体）が、柱をＣＦＴ造（あるいはＳ造）とし、梁をＳ造（あるいはＳＲＣ造）とし、ＲＣＳ、ＲＣＳＳ、ＲＣＳＴ、Ｈｙ−ＥＣＯＳなどのハイブリッド構法を選択的に採用して構築されている。なお、本発明においては、勿論、建物の地上躯体の構成を限定する必要はなく、ハイブリッド構法を適用せずに地上構造を構築するようにしてもよい。

一方、本実施形態の建物の地下構造Ａは、図１及び図２に示すように、まず、ソイルセメント柱列壁などの土留め壁Ｔが設けられ、地下１階（一の地下階）の柱１が、１層分の高さで地上構造のＣＦＴ造（あるいはＳ造）の柱２からの応力を地下２階（一の地下階の直下の他の地下階）以深のＲＣ造の柱３に伝達できる応力切替柱とされている。そして、本実施形態では、この地下１階の応力切替柱１が、現場打設によるＲＣ造の柱及び／又はＰＣａ柱として形成されている。

より具体的に、本実施形態の応力切替柱１は、図３及び図４に示すように、コンクリート部１ａの内部に鉄筋が埋設された周知の鉄筋コンクリート造の柱である。また、柱軸方向に延在する複数の柱主筋１ｂと、柱主筋１ｂに直交する方向に延在する複数の帯筋１ｃとを備えている。また、この応力切替柱１と接合する地上構造のＣＦＴ造柱２は、角筒状の鋼管２ａと、その内側に充填された充填コンクリート２ｂとからなる周知のコンクリート充填鋼管柱である。

そして、応力切替柱１（地上構造のＣＦＴ造柱２の接合構造）は、図３及び図４に示すように、ＣＦＴ造柱２の鋼管２ａの下部側が接合鋼管４とされ、この接合鋼管４の内側に、応力切替柱１の複数の柱主筋１ｂの上部（定着部分）がそれぞれ挿入され、これら複数の柱主筋１ｂの上部を充填コンクリート２ｂ内に定着して構成されている。なお、柱主筋１ｂの上端には、拡径された定着端がそれぞれ設けられている。

また、接合鋼管４（鋼管２ａ）の内周面には、充填コンクリート２ｂ内に定着した複数のスタッド４ａが突設されている。これら複数のスタッド４ａは、柱軸方向に間隔をあけて並列されているとともに、角筒状の接合鋼管４の各面において柱幅方向に間隔をあけて並列されている。

さらに、接合鋼管４の内周面には、柱内側に突出したリブ４ｂが設けられている。このリブ４ｂは、接合鋼管４の周方向に沿って延在する凸条部であり、縦断面視において略等脚台形状に形成されている。すなわち、リブ４ｂは、その上面が柱内側に向かって下向きに傾斜し、下面が柱外側に向かって下向きに傾斜している。また、リブ４ｂは、接合鋼管４の内周面の全周に亘って延設されており、平面視環状（角環状）に形成されている。なお、接合鋼管４（鋼管２ａ）の下端面は、リブ４ｂの下面と面一に形成されており、柱外側に向かって下向きに傾斜している。

あるいは、応力切替柱１（地上構造のＣＦＴ造柱２の接合構造）は、図５及び図６に示すように、ＣＦＴ造柱２の下部を包含する接合鋼管４を介してＲＣ造の応力切替柱１の上にＣＦＴ造柱２を接合するように構成されていてもよい。このように応力切替柱１を構成した接合構造は、軸力（引張・圧縮）及び曲げモーメントが大きい場合に好適な構造である。

より具体的に、この場合の応力切替柱１は、図５及び図６に示すように、所定の位置に配筋された複数の柱主筋１ｂ、帯筋１ｃ及び副帯筋１ｄをコンクリート部１ａ内に埋設して構築される。

一方、ＣＦＴ造柱２は、例えば角筒状の鋼管２ａと、その内側に充填された充填コンクリート２ｂと、鋼管２ａの下端に接合された平面視四角形のベースプレート２ｃとを備えている。また、鋼管２ａの横断面視の外形は、応力切替柱１の横断面視の外形よりも小さくなっている。さらに、ベースプレート２ｃの平面視の外形は、鋼管２ａの横断面視の外形よりも大きく、且つ、応力切替柱１の横断面視の外形よりも小さくなっている。また、ベースプレート２ｃの中央部分には、平面視円形の開口２ｄが形成され、この開口２ｄにより、ＣＦＴ造柱２の充填コンクリート２ｂと接合鋼管４内のコンクリート（１ａ）とが一体になる。

接合鋼管４は、柱軸方向に沿って延在する例えば角筒状の鋼管であり、応力切替柱１のコンクリート部１ａの上方に配設されている。この接合鋼管４の横断面視の外形は応力切替柱１のコンクリート部１ａ横断面視の外形と同一形状であり、接合鋼管４の外周面は応力切替柱１のコンクリート部１ａの外周面と面一に形成されている。また、接合鋼管４の内側には、コンクリート部１ａと連続的にコンクリートが打設して充填されている。このコンクリートは、接合鋼管４の下端から上端までの範囲に亘って充填されている。

さらに、接合鋼管４の内側には、ＣＦＴ造柱２の下部（定着部）が接合鋼管４の上端開口部から挿入され、接合鋼管４内のコンクリート内に定着されている。ＣＦＴ造柱２の定着部は、接合鋼管４の柱軸方向の中間位置まで延在しており、コンクリートに対する十分な根入れ長さが確保されている。

また、接合鋼管４の内側には、応力切替柱１の複数の柱主筋１ｂの上部（定着部）が接合鋼管４の下端開口部からそれぞれ挿入され、これら複数の柱主筋１ｂの上部が接合鋼管４内のコンクリート内に定着されている。また、複数の柱主筋１ｂの定着部は、接合鋼管４の上端の手前まで延在しており、柱主筋１ｂの上端面とコンクリートの上端面との間には所定の被り厚さが確保されている。また、複数の柱主筋１ｂの上部は、接合鋼管４内においてＣＦＴ造柱２の柱脚部の周囲に配設されている。すなわち、複数の柱主筋１ｂ（定着部）は、接合鋼管４において、接合鋼管４の内周面に沿って並べられており、これら複数の柱主筋１ｂの定着部の内側にＣＦＴ造柱２の柱脚部が配設されている。

また、接合鋼管４の下端部の内周面には、柱内側に突出したリブ４ｂが設けられている。このリブ４ｂは、接合鋼管４の周方向に沿って延在する凸条部であり、縦断面視において略等脚台形状に形成されている。すなわち、このリブ４ｂは、その上面が柱内側に向かって下向きに傾斜し、下面が柱外側に向かって下向きに傾斜している。また、リブ４ｂは、接合鋼管４の内周面の全周に亘って延設されており、平面視環状（角環状）に形成されている。なお、接合鋼管４の下端面は、リブ４ｂの下面と面一に形成されており、柱外側に向かって下向きに傾斜している。

また、接合鋼管４の上端部の内周面にも、柱内側に突出したリブ４ｃが設けられている。このリブ４ｃは、接合鋼管４の周方向に沿って延在する凸条部であり、縦断面視において略直角台形状に形成されている。すなわち、このリブ４ｃは、上面が水平に形成されてコンクリート（１ａ）の上端面と面一に形成されており、下面が柱外側に向かって下向きに傾斜している。また、リブ４ｃは、接合鋼管４の内周面の全周に亘って延設されており、平面視環状（角環状）に形成されている。なお、接合鋼管４の中間部分にもリブ４ｃを設けるようにしてもよい。

ここで、従来では、地上構造の躯体（ＣＦＴ造あるいはＳ造）から地下構造の躯体への応力を１層分の高さで伝達する柱として建物内部の柱を想定しており、建物外周部の柱に関しては、地下外周壁等のとの納まりの関係上対象外としていた。このため、建物外周部は、従来通りＳＲＣ造とするか、地下構造の躯体の数層分の高さを利用して地上構造の躯体からの応力を切り替える必要があった。そして、従来、このように建物内部の柱を応力切替柱、外周部の柱をＳＲＣ造と分けることで、施工上煩雑となり、管理手間の増大を招くことになっていた。

これに対し、本実施形態では、図１に示すように、建物内部の応力切替柱１と、建物外周部の応力切替柱１’とに分け、上記の図３及び図４、図５及び図６の応力切替柱１を建物内部用の応力切替柱としている。

そして、建物外周部の応力切替柱１’は、図７から図８に示すように、三方のみが囲われている接合鋼管（一部の側面に開口が形成されている接合鋼管）４を用い、地下外周壁５と一体化する残りの一辺に（開口を形成した一側面側に）、両端を接合鋼管４にナットで固着してタイロッド６を設けるようにしている。また、このタイロッドは、水平方向に延設されるとともに、上下方向に所定の間隔をあけて、複数配設されている。

また、タイロッド６を設けた接合鋼管４の一側面（開口）側を通じて充填コンクリート１ａと地下外周壁コンクリートが一体に打設形成され、建物外周部の応力切替柱１’が地下外周壁５に一体に形成されている。さらに、このとき、地下外周壁５の縦筋５ａと、建物外周部の応力切替柱１’の主筋１ｂを囲繞するように帯筋１ｃが設けられ、この帯筋１ｃによっても応力切替柱１’と地下外周壁５の一体化が図られている。

そして、このように地下外周壁５と接合する一側面側にタイロッド６を設置することで、側面に開口がない鋼管と同等の力学的性能を確保することができる。よって、本実施形態では、地下構造Ａの躯体の外周部の柱を応力切替柱１’とすることができる。なお、柱の応力状態によってはタイロッド６を省略しても外周部の柱を応力切替柱１’とすることが可能である。

なお、本実施形態では、建物内部の応力切替柱１と、建物外周部の応力切替柱１’とに分け、建物外周部の応力切替柱１’を地下外周壁５と一体化するようにしているが、建物外周部の応力切替柱１’を地下外周壁５と一体化させない場合には、本実施形態の建物内部の応力切替柱１と同様の応力切替柱を建物外周部の応力切替柱１’として用いることができる。

次に、本実施形態の建物の地下構造Ａにおいて、図１及び図２に示すように、地下２階以深の階層は、建物の内部に、高強度コンクリートを用いたＲＣ造の柱３とＳ造の梁（鉄骨梁）７を組み合わせたＲＣＳＳ構法を適用し、その外周部に、ＲＣ造の柱３とＳ造の梁（鉄骨梁）７を組み合わせるとともに、柱３と接合する鉄骨梁７の両端部側を鉄筋コンクリートに所定埋設長だけ埋設してなる混合構造梁８を備えるＨｙ−ＥＣＯＳ構法を適用している。

より具体的に、地下２階以深の建物の内部の架構（ＲＣＳＳ構法）は、図１０から図１３（図１、図２）に示すように、鉄筋鉄骨複合柱１０を用い、この鉄筋鉄骨複合柱１０に鉄骨梁７を架設して構築されている。

鉄筋鉄骨複合柱１０は、鉄筋かご１１と仕口構成体１２とが主な構成要素であり、本実施形態では、これら鉄筋かご１１と仕口構成体１２を分離して鉄筋鉄骨複合柱１０が構成されている。また、鉄筋かご１１は、複数の柱主筋１１ａと帯筋１１ｂとによって、所定の長さをもって先組して形成され、鉄筋かご１１の各階層に応じた高さ位置に、鉄骨梁７を接合するための仕口構成体１２が配設される。また、鉄筋鉄骨複合柱１０の鉄筋かご１１を埋設するようにコンクリート１１ｃを打設し、ＰＣａ化したＲＣ造の柱３（応力切替柱１、１’）が形成されている。このとき、各ＲＣ造の柱３は、柱主筋１１ａの下端に継手１１ｄを取り付け、上階層の柱３（１、１’）に接続する下階層の柱３は上階層の柱３の継手１１ｆに接続するように柱主筋１１ａをコンクリート１１ｃから上方に突出させて形成されている。

また、仕口構成体１２は、Ｈ型鋼を十字状に交差して一体化された梁鉄骨部１２ａと、この梁鉄骨部１２ａの交差部分を囲むように、梁鉄骨部１２ａに一体に取り付けられた型枠兼用プレート部１２ｂとを備えて構成されている。

そして、地下２階以深の建物の内部の架構を構築する際には、図１３（図１及び図２）に示すように、複数の鉄筋鉄骨複合柱１０をクレーン等によってそれぞれ吊り上げ、所定位置に建て込んでゆく。次に、隣り合う鉄筋鉄骨複合柱１０のそれぞれの仕口構成体１２の間に鉄骨梁７を架け渡し、鉄骨梁７の端部と仕口構成体１２の梁鉄骨部１２ａのＨ形鋼の端部とを溶接またはボルト接合する。

これにより、地下２階以深の建物内部に、高強度コンクリートを用いたＲＣ造の柱３とＳ造の梁（鉄骨梁）７を組み合わせてなるＲＣＳＳ構法の架構が構築される。
なお、本実施形態では鉄筋鉄骨複合柱１０がＰＣａ化され、この鉄筋鉄骨複合柱１０を建て込むことでＲＣ造の柱３が形成されるようにしているが、鉄筋鉄骨複合柱１０を所定位置に建て込み、型枠を設置してコンクリートを現場打設することによりＲＣ造の柱３を構築するようにしてもよい。

次に、建物外周部の架構（混合構造梁を備えるＨｙ−ＥＣＯＳ構法）は、図１及び図２に示すように、混合構造梁８を備えて構築されている。

混合構造梁８は、図１４に示すように、隣り合うＲＣ造の柱３同士の間に架設され、両ＲＣ造の柱３の側端にそれぞれ接続してこれら側端から所定の長さで内側（一対のＲＣ造の柱３間の中央側）に突出した鉄筋コンクリート部１３と、端部側が鉄筋コンクリート部１３内に所定の埋設長を確保して埋設されて架構したＨ形鋼からなる鉄骨部１４とを備えて形成されている。

鉄筋コンクリート部１３は、上方と下方とにそれぞれ軸線（材軸）Ｏ１に沿って延びる複数の梁主筋１３ａと、これら上下の梁主筋１３ａを囲み、軸線Ｏ１方向に所定間隔をもって配筋された複数のせん断補強筋１３ｂと、鉄筋コンクリート部１３の一端から他端に向かう長手方向を向けて延び、且つその延在方向に緊張したＰＣ鋼棒（補強棒材）１３ｃとを備えて構成してもよい。

また、各梁主筋１３ａは、ＲＣ造の柱３側の一端が鉄筋コンクリート部１３の軸線Ｏ１方向外側に突出しており、その一端側に固着した定着板がＲＣ造の柱３の内部に配されるように延設されて、ＲＣ造の柱３に一体に接合されている。

鉄筋コンクリート部１３の軸線Ｏ１方向内側の他端に配された複数のせん断補強筋１３ｂは、軸線Ｏ１方向の間隔が他の部分よりも小さく集中した状態で配筋されて集中補強筋部１３ｄを形成している。

ＰＣ鋼棒１３ｃは、ＲＣ造の柱３側の一端が定着プレートを固着した状態で、鉄骨部１４の上下フランジとウェブとに囲まれた領域の側部に沿って配置され、軸線Ｏ１方向内側（図１４で右側）の他端が鉄筋コンクリート部１３の軸線Ｏ１方向内側を向く端面から突出して鉄筋コンクリート部１３に一体に接合している。

さらに、鉄筋コンクリート部１３の端面から突出するＰＣ鋼棒１３ｃの他端には、支圧プレートとナットが取り付けられ、ＰＣ鋼棒１３ｃに緊張力が導入されている。すなわち、ＰＣ鋼棒１３ｃは、緊張力導入状態において、引張応力に抵抗する圧縮力を鉄筋コンクリート部１３に付与している。

鉄骨部１４は、鉄筋コンクリート部１３内に埋設した両端部側が鉄筋コンクリート部１３の上下の主筋１３ａとせん断補強筋１３ｂで囲繞されるように設けられている。

そして、上記構成からなる本実施形態の建物の地下構造Ａにおいては、この地下構造Ａの柱１、１’、３を鉄筋コンクリート造、梁７（８、１４）を鉄骨造として形成するとともに、地下１階の柱１、１’は、地上構造の柱２と接合するための接合鋼管４を備えて形成する。さらに、建物内部の応力切替柱１を、接合鋼管４内にコンクリートを打設し、接合鋼管４及びコンクリートを介して地上構造の柱２と接合して形成し、建物外周部の応力切替柱１’を、地下外周壁５と一体化させる場合に、一部の側面を開口させて形成した接合鋼管４を用い、ＲＣ造の地下外周壁５と互いのコンクリートを一体にして形成する。

これにより、建物外周部の柱１’も地上構造の柱２からの応力切替に利用することができ、地下１階の１層分の高さで地上構造の柱２からの応力を地下２階以深のＲＣ造の柱３に伝達する
ことができる。

また、建物外周部の地下外周壁５と一体化させる応力切替柱１’を、一部の側面を開口させて形成した接合鋼管４を用い、ＲＣ造の地下外周壁５と互いのコンクリートを一体にして形成し、且つ、建物外周部の梁８を、ＲＣ造の柱３の側端から所定の長さで突出する鉄筋コンクリート部１３と、鉄筋コンクリート部１３内に端部を埋設して柱３間に架設した鉄骨からなる鉄骨部１４とを備えた混合構造梁８として形成することもできる。なお、鉄骨造の梁の地下外周壁側の端部を強固に固定させない場合は、アンカーボルト等を用いて地下外周壁に接合するようにしてもよい。

これにより、建物外周部の応力切替柱１’と地下構造Ａの地下外周壁５と鉄骨梁（鉄骨部１４）を確実且つ強固に一体形成することが可能になる。

よって、本実施形態の建物の地下構造Ａにおいては、従来、ＳＲＣ造やＳＣ造とするしかなかった地下構造Ａの躯体に対し、柱１、１’、３をＲＣ造にすることができ、鉄骨使用量を大幅に削減することが可能になる。また、ＲＣ造であるため、ＰＣａ化も可能であり、パネルゾーン（図１の符号１５）をＰＣａ化し、ＲＣ造の柱１、１’、３と一体のＰＣａ部材で構成することも可能になる。そして、このように柱１、１’、３やパネルゾーン１５のＰＣａ化を図ることにより、現場作業量を削減でき、工期も短縮することが可能になる。

さらに、地下構造Ａの躯体を早期に構築できることで、地上構造の躯体からの荷重が大きくなる前に地下階の本設構造を完成させることが可能になる。このため、例えば、構真柱を使用する場合に、細い構真柱で対応することが可能になる。また、逆打ち工法（や新地下工法）において、地下構造Ａの構築状況によって地上構造の躯体工事の進捗が制限されることなく工事を進めることが可能になるので、地上構造の躯体工事を早期に行ってさらなる工期短縮を図ることが可能になる。

これにより、材料の削減、工数と労務の減少、仮設費の削減を図ることでき、ひいては施工コストの削減、工期の短縮を実現することが可能になる。

すなわち、本実施形態の建物の地下構造Ａによれば、地下構造Ａの躯体にＲＣ造の柱１、１’、３とＳ造の梁７（８、１４）を備えたハイブリッド構法を適用することが可能になり、施工性、経済性の向上を図り、合理的に地下構造Ａの躯体を構築することが可能になる。

また、本実施形態の建物の地下構造Ａにおいては、地下構造Ａの躯体を早期に構築できるようになるため、地下水位を低下させる期間が短くて済み、排水費用の削減、ディープウェルの早期撤去が可能になる。

以上、本発明に係る建物の地下構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本実施形態では、本発明に係る「一の地下階」が地下１階、「他の地下階」が地下２階であるものとして説明を行ったが、「一の地下階」を地下２階以下の地下階とし、「他の地下階」をこの地下２階以下の「一の地下階」の直下の地下階としてもよい。すなわち、一の地下階を地下１階に限定する必要はない。

１ 建物内部の応力切替柱（鉄筋コンクリート造の柱）
１’ 建物外周部の応力切替柱（鉄筋コンクリート造の柱）
１ａ コンクリート部
１ｂ 柱主筋
１ｃ 帯筋
１ｄ 副帯筋
２ 地上構造の柱（ＣＦＴ造柱あるいはＳ造柱）
２ａ 鋼管
２ｂ 充填コンクリート
２ｃ ベースプレート
２ｄ 開口
３ 地下２階以深の鉄筋コンクリート造の柱
４ 接合鋼管
４ａ スタッド
４ｂ リブ
４ｃ リブ
５ 地下外周壁
５ａ 縦筋
６ タイロッド
７ 鉄骨梁
８ 混合構造梁
１０ 鉄筋鉄骨複合柱
１１ 鉄筋かご
１１ａ 柱主筋
１１ｂ コンクリート
１１ｃ 継手
１２ 仕口構成体
１２ａ 梁鉄骨部
１２ｂ 型枠兼用プレート部
１３ 鉄筋コンクリート部
１３ａ 梁主筋
１３ｂ せん断補強筋
１３ｃ ＰＣ鋼棒（補強棒材）
１３ｄ 集中補強筋部
１４ 鉄骨部
１５ パネルゾーン
Ａ 建物の地下構造
Ｏ１ 梁の軸線
Ｔ 土留め壁

Claims (3)

1. 複数の地上階と複数の地下階を備える建物の地下構造であって、
   前記地下構造の柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造として形成するとともに、
   一の地下階の柱は、地上構造の柱と接合するための接合鋼管を備えて形成されて、１層分の高さで前記地上構造の柱からの応力を前記一の地下階の直下の他の地下階以深の鉄筋コンクリート造の柱に伝達する応力切替柱とされ、
   且つ建物内部と建物外周部とに分け、
   前記建物内部の応力切替柱は、前記接合鋼管内にコンクリートを打設し、前記接合鋼管及びコンクリートを介して前記地上構造の柱と接合して形成され、
   前記建物外周部の応力切替柱を地下外周壁と一体化させる場合は、一部の側面を開口させて形成した前記接合鋼管を用い、鉄筋コンクリート造の地下外周壁と互いのコンクリートを一体にして形成されていることを特徴とする建物の地下構造。
2. 請求項１記載の建物の地下構造において、
   前記建物外周部の応力切替柱は、前記接合鋼管の一部を開口させた側面側に、両端を前記接合鋼管に固着してタイロッドが配設されていることを特徴とする建物の地下構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の建物の地下構造において、
   前記建物内部の柱は、複数の柱主筋と帯筋を備えて形成した鉄筋かごと、
   前記鉄筋かごの各階層の高さに相当する所定位置に一体に取り付けられ、隣り合う柱の間に架設される鉄骨を接合するための接合用鉄骨を備えてなる仕口構成体と、
   前記鉄筋かご及び前記仕口構成体の一部を埋設するコンクリートとを備えて形成されていることを特徴とする建物の地下構造。

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