JP6402060B2 - 基礎構造および基礎構造の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、建築物の基礎構造および基礎構造の施工方法に関する。

従来、複数の円筒材のそれぞれの一部を１８０°未満の中心角の範囲で切欠いて、これらの複数の円筒材を切欠きにより形成された開口部どうしを合せた状態で接合して形成された型枠が知られている。（例えば、特許文献１参照）。この型枠を用いた基礎構造は、複数の杭体の上方に型枠がその複数の円筒材の中心部が複数の杭体の中心軸と一致するように設置され、型枠の内部にコンクリートが打設されることで構築されている。
このような基礎構造は、平面視において一方向に配列された複数の杭体の上方に構築されており、平面視において長方形に近い形状に形成されている。

特開２０１３−２３８０３５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような型枠は、例えば、３つの杭体が平面視において三角形のそれぞれの頂点に配置されていたり、４つの杭体が平面視において四角形のそれぞれの頂点に配置されていたりするように、複数の杭体が平面視で環状に配列されている場合には、形状が合わず適用が難しいという問題がある。
また、３つの杭体が平面視で環状に配列される場合には、３つの杭体の上方に平面視形状が略三角形状の基礎構造が構築されることがある。しかしながら、このような平面視形状が略三角形状の基礎構造は、一般的な在来工法で構築すると複数の専門業者を必要とするため、基礎構造の構築に係る工程管理や品質管理が煩雑であるという問題がある。

そこで、本発明は、平面視で環状に配列された３つ以上の杭体の上方に施工できるとともに、工程管理や品質管理を容易に行うことができる基礎構造および基礎構造の施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る基礎構造は、平面視で環状に配列された３つ以上の複数の杭体の上方に構築され、該複数の杭体を平面視で外側から覆う型枠と、該型枠の内部に打設されるコンクリートと、を有する基礎構造において、前記型枠は、平面視で前記複数の杭体を外側から覆う環状に配列されそれぞれ平面視形状が外側に突出する円弧状に形成された３つ以上の複数の鋼板と、隣り合う前記鋼板の間に配置され隣り合う前記鋼板がそれぞれ接合される複数の支柱と、を有し、前記支柱は、延在方向に直交する断面形状がＬ字形となるように形成され、上下方向に延びて前記Ｌ字形の角部が環状に配列された前記複数の杭体の中心と離間する側に突出する向きに配置され、前記Ｌ字形を構成するように前記角部を介して接合される２つの板部のうちの一方の板部に隣り合う前記鋼板のうちの一方の鋼板の端部が接合され、前記２つの板部のうちの他方の板部に隣り合う前記鋼板のうちの他方の鋼板の端部が接合されていることを特徴とする。

また、本発明に係る基礎構造の施工方法では、上記の基礎構造を構築するための基礎構造の施工方法であって、前記複数の杭体の上方で前記型枠の内部に相当する範囲に鉄筋を配筋する配筋工程と、前記複数の杭体の上方に前記型枠を設置する型枠設置工程と、前記型枠の内部にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を有することを特徴とする。

本発明では、平面視形状が円弧状の複数の鋼板が平面視で複数の杭体を外側から覆う環状に配列されていて、これらの鋼板が隣り合う鋼板の間に配置された支柱にそれぞれ接合されていることにより、平面視で環状に配列された３つ以上の複数の杭体の上方に基礎構造を構築することができる。
また、隣り合う鋼板は、それぞれ支柱に接合されていることにより、型枠の強度を高めることができる。
また、隣り合う鋼板は、それぞれ支柱に接合されていることにより、隣り合う鋼板を支柱を介して容易に接合させることができる。
そして、型枠の設置が容易で、型枠の設置に多数の専門業者を必要としないため、基礎構造の構築にかかる工程管理や品質管理などを容易に行うことができる。
なお、本発明における鋼板とは、１枚の板材で形成されているもの、複数の板材が接合されて形成されているもののいずれも含むものとする。

また、本発明に係る建築物の基礎構造では、前記複数の杭体それぞれと、該複数の杭体それぞれの外側に配置された鋼板との距離が等しいことが好ましい。
このような構成とすることにより、複数の杭体と鋼板との間に打設されるコンクリートの量が均等となる。このため、例えば平面視で長辺と短辺との長さに差がある長方形状の型枠を使用したときのように、複数の杭体のうちの一部の杭体と鋼板との間に必要以上の量のコンクリートが打設されるようなことがなく、経済的に基礎構造を構築することができる。

また、本発明に係る建築物の基礎構造では、前記鋼板は、平面視で中心角が１８０°以下の円弧状であることが好ましい。
このような構成とすることにより、隣り合う鋼板が支柱を介して鋭角を成すように接合されることがないため、支柱が型枠の内側に深く入り込むことがなく、支柱および鋼板が型枠内の鉄筋と干渉することを防止できる。その結果、鉄筋の配筋や型枠の設置、型枠内へのコンクリートの打設を容易に行うことができる。
また、複数の杭体の配列の内側に支柱が入り込まないことにより、複数の杭体の配列の内側に確実に鉄筋を配筋することができ、基礎構造の品質を向上させることができる。

また、本発明に係る建築物の基礎構造では、隣り合う前記支柱をそれぞれ接合する複数の緊張材を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、隣り合う支柱どうしが接合されるため、型枠の強度を高めることができ、基礎構造の強度を高めることができる。

また、本発明に係る建築物の基礎構造では、前記緊張材は、水平方向に延在し隣り合う前記支柱それぞれに接合された横材と、水平面に交差する方向に延在し隣り合う前記支柱それぞれに前記横材を介してまたは直接に接合された斜材と、を有することが好ましい。
このような構成とすることにより、横材および斜材によって隣り合う支柱が確実に接合されるため、型枠の強度をより高めることができ、基礎構造の強度をより高めることができる。

本発明によれば、平面視で環状に配列された３つ以上の複数の杭体の上部に基礎構造を施工できるとともに、基礎構造の構築にかかる工程管理や品質管理を容易に行うことができる。

（ａ）は本発明の実施形態による基礎構造の一例を平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は型枠内部の鉄筋を説明する平面図、（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）は鋼板と支柱とが接合される前の鋼板、支柱および緊張材を説明する平面図、（ｂ）は鋼板と支柱とが接合されている状態の鋼板、支柱および緊張材を説明する図である。 （ａ）杭体を説明する平面図、（ｂ）は配筋工程を説明する図、（ｃ）は支柱と緊張材とを設置する工程を説明する図、（ｄ）は鋼板を設置する工程を説明する図である。 （ａ）は従来の一般工法で施工した平面視六角形状の基礎構造の平面視形状を説明する図、（ｂ）は従来の平面視円形の基礎構造の平面視形状を説明する図、（ｃ）は、本実施形態による基礎構造の平面視形状を説明する図である。 本実施形態の変形例による基礎構造を説明する図である。

以下、本発明の実施形態による基礎構造および基礎構造の施工方法について、図１乃至図５に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態による基礎構造１は、平面視において正三角形の頂点にそれぞれ配置されるように環状に配列された３つの杭体２，２，２の上方に構築されていて、上部には建築物（不図示）が構築される。３つの杭体２，２，２は、基礎構造１の上下方向に延びる中心軸１ａ回りに配列されている。

基礎構造１は、３つの杭体２，２，２全体を平面視で外側から覆う型枠３と、型枠３内部に配筋される鉄筋４，４…（図２参照）と、型枠３の内部に打設されるコンクリート（不図示）と、を有している。なお、図１および図２では、コンクリートの図示を省略しているが、コンクリートは、型枠３の内部全体に充填されているものとする。
型枠３は、平面視で３つの杭体２，２，２を外側から覆う環状に配列された３つの鋼板５，５，５と、隣り合う鋼板５，５の間に配置され隣り合う鋼板５，５がそれぞれ接合される３つの支柱６，６，６（図１参照）と、隣り合う支柱６，６をそれぞれ接合する３つの緊張材７，７，７（図１参照）と、を有している。

図１に示すように、鋼板５，５，５は、それぞれ板面が水平方向を向き、平面視で外側（杭体２と離間する側）に突出し、中心角が略１８０°の半円弧状に形成されている。本実施形態では、１つの鋼板５は、平面視で中心角が略９０°の円弧状の２枚の板材５１，５１がその端部同士が重ね合わされて固定具５２で接合されることで形成されている。なお、１つの鋼板５は、１枚の板材で形成されていてもよいし、３枚以上の板材が接合されて形成されていてもよい。
鋼板５，５，５は、平面視における半円弧の中心軸が杭体２の中心軸と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
鋼板５，５，５は、それぞれ平面視における端部５ａ，５ａ（図１（ａ）参照）が支柱６に、例えばボルト接合などで接合されている。
鋼板５，５，５は、下端部５ｂ（図１（ｂ）参照）が地盤上に設けられた捨てコンクリート１１の上面１１ａと当接している。
また、本実施形態では、３つの鋼板５，５，５それぞれと、それぞれの内側に配置された杭体２，２，２との距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３（図１（ａ）参照）が等しくなるように設定されている。

図１、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、支柱６，６，６は、それぞれ上下方向に延在し、延在方向に直交する断面形状が略Ｌ字状の鋼材で、捨てコンクリート１１の上部に立設している。支柱６，６，６は、それぞれアンカー材によって捨てコンクリート１１に支持されている。ここで、図３に示すように、支柱６，６，６の断面形状のＬ字形状を構成する２つの板部を、板部６１，６２とし、２つの板部６１，６２のそれぞれの一方の端部が連続し、それぞれの他方の端部が離間しているとすると、支柱６，６，６は、２つの板部６１，６２が連続している側が基礎構造１の中心軸１ａと離間する側（外側）に配置され、２つの板部６１，６２が離間している側が基礎構造１の中心軸１ａ側（内側）に配置される向きとなるように設けられている。

そして、２つの板部６１，６２のうちの一方の板部６１の外面には、支柱６の両側に配置された鋼板５，５のうちの一方の鋼板５の平面視における端部５ａが接合され、他方の板部６２の外面には他方の鋼板５の平面視における端部５ａが接合されている。
本実施形態では、図３に示すように、一方の鋼板５の端部５ａが支柱６の一方の板部６１と板状の補強材５３とに挟まれた状態で、固定具５４（図３（ｂ）参照）によって固定されて、他方の鋼板５の端部５ａが支柱６の他方の板部６２と板状の補強材５３とに挟まれた状態で、固定具５４（図３（ｂ）参照）によって固定されている。

また、図１および図３に示すように、支柱６，６，６には、それぞれ上下方向の中間部に上下方向に間隔をあけて緊張材７，７を接合するための２つの接合プレート６３，６３が接合されている。接合プレート６３，６３は、板面が上下方向を向き、平面視において略直角となる角部６３ａ（図３参照）を有している。
図３に示すように、接合プレート６３，６３は、角部６３ａを挟む２つの縁部６３ｂ，６３ｃのうちの一方の縁部６３ｂが支柱６の一方の板部６１の内面に接合され、他方の縁部６３ｃが支柱６の他方の板部６２の内面に接合されている。
なお、接合プレート６３，６３は、緊張材７，７を固定可能な形状に形成されており、本実施形態では、基礎構造１の中心軸１ａ側（内側、図１参照）の端部が支柱６よりも基礎構造１の中心軸１ａ側に突出している。
また、本実施形態では、接合プレート６３，６３は、支柱６の製作段階で溶接などによって支柱６に接合されている。

図１に戻り、３つの緊張材７，７，７は、水平方向に延在し上下方向に間隔をあけて配置されそれぞれ隣り合う支柱６，６に接合された２本の横材７１，７２と、水平方向に対して斜め方向に延在し２本の横材７１，７２に接合された斜材７３と、をそれぞれ有している。
２本の横材７１，７２は、延在方向に直交する断面形状が略Ｌ字状の鋼材で、それぞれの一方の端部７１ａ，７２ａが隣り合う支柱６，６のうちの一方の支柱６の接合プレート６３に例えばボルト接合などにより接合され、それぞれの他方の端部７１ｂ，７２ｂが他方の支柱６の接合プレート６３に例えばボルト接合などにより接合されている。
斜材７３は、長尺の平板状の鋼板で、延在方向の一方の端部７３ａが上側に配置された横材７１の一方の端部７１ａ近傍に接合され、他方の端部７３ｂが下側に配置された横材７２の他方の端部７２ｂ近傍に接合されている。２つの横材７１，７２および斜材７３は、同一鉛直面内に配置されている。

図２に示すように、複数の鉄筋４，４…は、平面視で格子状に配筋されている、鉄筋４，４…は、型枠３の内部（３つの鋼板５，５，５の内側）全体に均等に配筋されている。
鉄筋４，４…は、設計された形態に適宜配筋されている。例えば、図２（ｂ）に示すように水平方向に延びる鉄筋４と上下方向に延びる鉄筋４とが配筋されていてもよいし、型枠３の内部の上部側と下部側に水平方向に延びる鉄筋４のみが配筋され、上下方向に延びる鉄筋４が配筋されていなくてもよい。
なお、鉄筋４，４…と緊張材７とは干渉しないように適宜位置調整されている。

次に、上述した基礎構造１の施工方法について説明する。
まず、図４（ａ）に示す３つの杭体２，２，２が埋設された地盤の上部に捨てコンクリート１１（図１（ｂ）、図２（ｂ）参照）を施工する。なお、本実施形態では、杭体２，２，２の上端部は、捨てコンクリート１１の上部よりも上方に突出している。
続いて、図４（ｂ）に示すように、杭体２，２，２および捨てコンクリート１１の上方に鉄筋４，４…を配筋する（配筋工程）。

続いて、型枠３を設置する（型枠設置工程）。
図４（ｃ）に示すように、３つの支柱６，６，６を配置し、３つの支柱６，６，６それぞれをアンカー材によって捨てコンクリート１１に固定し、捨てコンクリート１１上に立設させる。
続いて、隣り合う支柱６，６を緊張材７で接合する。
まず、図１（ｂ）に示す２本の横材７１，７２を隣り合う支柱６，６の接合プレート６３，６３に上下方向に間隔をあけて接合する。そして、隣り合う支柱６，６に取り付けられた２本の横材７１，７２それぞれに斜材７３を接合する。
このとき、緊張材７の横材７１，７２および斜材７３と鉄筋４，４…とが緩衝しないようにそれぞれの位置調整を行う。

続いて、図４（ｄ）に示すように、隣り合う支柱６，６間それぞれに鋼板５を取り付ける。このとき、鋼板５の下端部５ｂ（図１（ｂ）参照）を捨てコンクリート１１の上面１１ａと当接させる。
続いて、型枠３の内部にコンクリートを打設し、硬化させる（コンクリート打設工程）。
このようにして、基礎構造１が構築される。

次に、上述した基礎構造１および基礎構造の施工方法の作用・効果について図面を用いて説明する。

上述した本実施形態による基礎構造１および基礎構造の施工方法では型枠３は、平面視形状が円弧状の３つの鋼板５，５，５が、平面視で３つの杭体２，２，２を外側から覆う環状に配列されていて、これらの鋼板５，５，５が隣り合う鋼板５，５の間に配置された支柱６に接合されていることにより、平面視で環状に配列された３つの杭体２，２，２の上方に基礎構造１を構築することができる。
また、複数の鋼板５，５，５は、それぞれ支柱６に接合されていることにより、隣り合う鋼板５，５が直接接合されている場合と比べて、型枠３の強度を高めることができる。
また、複数の鋼板５，５，５は、それぞれ支柱６に接合されていることにより、隣り合う鋼板５，５が直接接合されている場合と比べて、型枠３を容易に構築することができる。そして、型枠３の構築に多数の専門業者が必要とならず、工程管理や品質管理などを容易に行うことができる。

また、３つの鋼板５，５，５それぞれと、それぞれの内側に配置された杭体２，２，２との距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が等しくなるように設定されていることにより、３つの杭体２，２，２の外側に均等にコンクリートが打設される。このため、例えば平面視で長辺と短辺との長さに差がある長方形状の型枠を使用したときのように、３つの杭体２，２，２の一部の外側に必要以上のコンクリートが打設されることがなく、経済的に基礎構造１を構築することができる。

また、平面視において正三角形の頂点にそれぞれ配置されるように環状に配列された３つの杭体２，２，２の上方に配置される基礎構造の形状としては、図５（ａ）に示すような平面視で正三角形の角部をそれぞれ切除した六角形状に形成された鋼板５０Ａを有する基礎構造１０Ａや、図５（ｂ）に示すような平面視で円形状に形成された鋼板５０Ｂを有する基礎構造１０Ｂが想定される。図５（ｃ）は、本実施形態の基礎構造１を示している。
本実施形態では、これらの基礎構造１，１０Ａ，１０Ｂは、隣り合う杭体２，２の中心軸の間隔Ｌ４を杭径ｒの２．５〜３．０倍、杭体２の中心軸から鋼板５０Ａ，５０Ｂ，５までの間隔Ｌ５を杭径ｒの１．２５倍以上と想定している。

本実施形態による基礎構造１では、平面視で円形の基礎構造１０Ｂと比べて平面積を大幅に削減できるため、経済的に基礎構造１を構築することができる。
なお、平面視で六角形状の基礎構造１０Ａは、在来工法による施工方法となり、多数の専門業者が必要で、工程管理や品質管理などが煩雑になる。このため、本実施形態による基礎構造１は、平面視で六角形状の基礎構造１０Ａと比べて平面積が若干大きくなるが、工程管理や品質管理などが容易になるという効果を奏している。

また、鋼板５，５，５は、平面視で中心角が１８０°の半円弧状であることにより、隣り合う鋼板５，５が支柱６を介して鋭角に接合されることがない。このため、支柱６が型枠３の内側に入り込むことがなく、型枠３内への鉄筋４，４…の配筋やコンクリートの打設を容易に行うことができる。
また、３つの杭体２，２，２の配列の内側に支柱６が入り込まないことにより、３つの杭体２，２，２の配列の内側に確実に鉄筋４，４…を配筋することができ、基礎構造１の品質を向上させることができる。

また、隣り合う支柱６，６は緊張材７によって接合されていることにより、型枠３の強度を高めることができる。その結果、基礎構造１の強度を高めることができる。
また、緊張材７は、隣り合う支柱６，６にそれぞれ接合された２本の横材７１，７２と、２本の横材７１，７２にそれぞれ接合された斜材７３と、を有することにより、隣り合う支柱６，６が確実に接合されるため、型枠３の強度をより高めることができる。その結果、基礎構造１の強度をより高めることができる。

以上、本発明による基礎構造１および基礎構造の施工方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の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。
例えば、上記の実施形態では、基礎構造１は、平面視で環状に配列された３つの杭体２，２，２の上方に構築されているが、平面視で環状に配列された４つ以上の杭体２，２…の上方に構築されてもよい。また、上記の実施形態では、型枠３は、３つの鋼板５，５，５を有しているが、４つ以上の鋼板５，５…を有していてもよい。４つ以上の鋼板５，５…を有している場合においても、隣り合う鋼板５，５の間には支柱６が設けられて、鋼板５，５が支柱６に接合されている構成とする。
また、杭体２の数と鋼板５の数とは、一致していなくてもよい。また、複数の鋼板５は、全て同じ形状でなくてもよい。

また、上記の実施形態では、３つの鋼板５，５，５それぞれと、それぞれの内側に配置された杭体２，２，２との距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が等しくなるように設定されているが、異なるように設定されていてもよい。
また、上記の実施形態では、鋼板３，３，３は、平面視で中心角が１８０°の半円弧状であるが、鋼板３，３，３の中心角の値は適宜設定されてよい。なお、鋼板３，３，３は、平面視で中心角が１８０°以下の円弧状とすることが好ましい。

また、上記の実施形態では、隣り合う支柱６，６に緊張材７が接合されているが、基礎構造１が強度的に問題なければ、緊張材７が接合されていなくてもよい。
また、上記の実施形態では、緊張材７は、２本の横材７１，７２と、２本の横材７１，７２にそれぞれ接合された斜材７３と、を有する形態であるが、これ以外の形態としてもよい。例えば、図６に示すように、１つの横材７４と１つの斜材７５とを有する緊張材７Ａとしてもよい。このようにすることにより、上述した本実施形態による緊張材７よりも緊張材７Ａの製造・設置にかかるコストを削減することができる。また、斜材７３が設けられておらず１または複数の横材７１，７２のみの緊張材７としてもよいし、トラス構造の緊張材７としてもよい。

１ 基礎構造
１ａ 中心軸
２ 杭体
３ 型枠
４ 鉄筋
５ 鋼板
６ 支柱
７，７Ａ 緊張材
１１ 捨てコンクリート
７１，７２，７４ 横材
７３，７５ 斜材

Claims (6)

1. 平面視で環状に配列された３つ以上の複数の杭体の上方に構築され、該複数の杭体を平面視で外側から覆う型枠と、該型枠の内部に打設されるコンクリートと、を有する基礎構造において、
   前記型枠は、平面視で前記複数の杭体を外側から覆う環状に配列されそれぞれ平面視形状が外側に突出する円弧状に形成された３つ以上の複数の鋼板と、
   隣り合う前記鋼板の間に配置され隣り合う前記鋼板がそれぞれ接合される複数の支柱と、を有し、
   前記支柱は、延在方向に直交する断面形状がＬ字形となるように形成され、上下方向に延びて前記Ｌ字形の角部が環状に配列された前記複数の杭体の中心と離間する側に突出する向きに配置され、
   前記Ｌ字形を構成するように前記角部を介して接合される２つの板部のうちの一方の板部に隣り合う前記鋼板のうちの一方の鋼板の端部が接合され、前記２つの板部のうちの他方の板部に隣り合う前記鋼板のうちの他方の鋼板の端部が接合されていることを特徴とする基礎構造。
2. 前記複数の杭体それぞれと、該複数の杭体それぞれの外側に配置された鋼板との距離が等しいことを特徴とする請求項１に記載の基礎構造。
3. 前記鋼板は、平面視で中心角が１８０°以下の円弧状であることを特徴とする請求項１または２に記載の基礎構造。
4. 隣り合う前記支柱をそれぞれ接合する複数の緊張材を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基礎構造。
5. 前記緊張材は、水平方向に延在し隣り合う前記支柱それぞれに接合された横材と、
   水平面に交差する方向に延在し隣り合う前記支柱それぞれに前記横材を介してまたは直接に接合された斜材と、を有することを特徴とする請求項４に記載の基礎構造。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基礎構造を構築するための基礎構造の施工方法であって、
   前記複数の杭体の上方で前記型枠の内部に相当する範囲に鉄筋を配筋する配筋工程と、
   前記複数の杭体の上方に前記型枠を設置する型枠設置工程と、
   前記型枠の内部にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を有することを特徴とする基礎構造の施工方法。

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