JP6708872B2 - 拡頭杭杭頭免震構造 - Google Patents

Description

本発明は、構造物を杭頭部上に免震装置を介して免震支持する杭頭免震構造に関し、特に、拡頭杭を用いた拡頭杭杭頭免震構造に関する。

従来、建物などの構造物に採用される免震構造は、免震ピット内の底部に免震基礎が設けられ、この免震基礎上に多くの免震装置が設置されて、これらの免震装置により構造体を免震支持するようになっている。この場合、下部構造と上部構造の双方に剛強な基礎が二重に設けられるため、免震ピットの深さが大きくなって、根切り量が多くなり、一般的な構造物に比べて基礎全体の構造および施工が複雑化し、コストは増大する。

そこで、免震基礎の簡略化を目的として、免震基礎を独立の杭により形成し、杭の杭頭部に免震装置を直接設置する形式の新たな杭頭免震構造が特許文献１などにより提案されている。
この文献１の杭頭免震構造は、免震装置を設置するための台座としての偏平な杭頭キャピタルを杭頭部に一体に設けるとともに、杭頭回転の発生に伴う杭頭曲げモーメントを杭頭部から杭頭キャピタルに伝達可能とし、かつ隣接設置した杭頭キャピタルの間には、それら杭頭キャピタルどうしを相互に連結することによって、各杭頭部から各杭頭キャピタルに伝達された杭頭曲げモーメントを曲げ戻すことによって各杭の杭頭回転を制御するための偏平つなぎ梁を設けてなる。
このように杭頭部に偏平な杭頭キャピタルを設け、杭頭キャピタル間に偏平つなぎ梁を設けて、この偏平つなぎ梁によって杭頭回転を制御する構造としたことにより、大断面かつ剛強な基礎によって杭頭回転を無条件に拘束する従前の免震構造に比べて下部構造としての基礎を大幅に簡略化でき、免震ピットも充分に浅くすることができ、根切り量の削減を含めて施工ロスを大きく削減することができる。また、杭頭回転をほぼ無条件で許容する従来の杭頭免震構造に比べれば、地震時における杭頭部の挙動が明解かつ適正に評価可能であって構造的により合理的であり、免震構造としての信頼性や安全性を一層向上させることができ、液状化地盤を含めて様々な地盤条件に幅広く適用することが可能となる。

特開２００７−１２０２３２公報

しかしながら、上記従来の杭頭免震構造では、次のような問題がある。
（１）杭頭部に杭頭部の径よりも大きい径の別体の杭頭キャピタルを設け、しかも、杭頭部に一体化するために、構造が複雑となる。
（２）杭頭の回転を制御するため、杭頭キャピタル間を連結するための扁平つなぎ梁を必要とし、免震基礎の簡略化を十分に図ることができない。
（３）杭頭キャピタルと免震ピットの底スラブとの間で厚さや配筋に違いがあるため、免震ピットの底部分もまた複雑になり、その施工に多くの手間が掛かる。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、この種の杭頭免震構造において、杭頭部に別体の杭頭キャピタルを不要とすること、杭頭キャピタルを不要とすることで免震ピットの底部分の構造を簡略化し、施工を容易にすること、杭頭部の固定度を任意に調整できること、免震装置を固定するためのアンカーなど固定部材の埋込長さに任意に対応できることなど、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、
免震ピットの底部に免震基礎として複数の杭が形成され、前記各杭は杭本体が所定の径を有する筒形状をなし、前記各杭の杭本体の上部である杭頭部上に免震装置を設置されて、構造物を前記各杭頭部上に免震装置を介して免震支持する杭頭免震構造において、
前記各杭は、
免震ピットの底部に前記杭本体のための孔が所定の径を有する筒形状に掘削され、さらに、前記杭本体のための孔の上部に当該孔の径よりも大きい所定の径を有する拡径部が所定の長さに形成されて、前記杭本体のための孔に配筋され、前記杭本体を構成する鉄筋と、前記杭本体のための孔の上部の前記拡径部に配筋され、前記杭頭部を構成する鉄筋と、前記杭本体のための孔及び前記拡径部に打設されるコンクリートとにより一体に形成され、
前記杭頭部が前記杭本体の径よりも大きくかつ天端を前記免震装置の設置に必要な設置面積と略同じかそれよりも大きくなるように拡径されて、
前記各杭は前記杭頭部を拡頭部とする拡頭杭として構成され、前記拡頭部が前記免震ピットの底部に配置されて、
前記各免震装置は前記拡頭部の天端に設置される、
ことを要旨とする。
この場合、各杭の各拡頭部間に、前記各杭の相対的な位置関係を保持するための伝達部材が介在されることが好ましい。

本発明の拡頭杭杭頭免震構造によれば、上記の構成により、各杭が杭頭部を拡頭部とする拡頭杭として構成され、拡頭部が免震ピットの底部に配置されて、各免震装置は拡頭部の天端に設置されるようにしたので、各杭の杭頭部に従来のような別体の杭頭キャピタルを不要とし、免震ピットの底部分の構造を簡略化して、全体として施工を容易にすることができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。
また、このような拡頭杭杭頭免震構造により、構造物は免震装置によって免震ピット内で水平方向に変位可能に免震支持され、そして、地震の発生により杭頭回転が生じた際に、その曲げモーメントは拡頭部で受けられ、この拡頭部の曲げ耐力により過大な杭頭回転が抑制される、という利点を有する。

本発明の一実施の形態による拡頭杭杭頭免震構造を示す斜視図 同拡頭杭杭頭免震構造の断面図 同拡頭杭杭頭免震構造において免震ピットの底部に床スラブ（つなぎスラブ）に代えて梁（つなぎ梁）が設置された状態を示す斜視図

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。図１、図２に拡頭杭杭頭免震構造を示している。
図１に示すように、この拡頭杭杭頭免震構造は、免震ピットＰの底部に免震基礎として複数の杭１が形成され、各杭１の杭頭部１０上に免震装置２が設置されて、構造物Ｂを各杭頭部１０上に免震装置２を介して免震支持する形式になっている。
この構造では、特に、各杭１は杭頭部１０を杭１本体の径よりも大きくかつ天端１００を免震装置２の設置に必要な設置面積と略同じかそれよりも大きくなるように拡径されて拡頭部１１となす拡頭杭からなり、拡頭部１１が免震ピットＰの底部に配置されて、免震装置２は拡頭部１１の天端１１０上に設置される。

図２に示すように、この杭頭免震構造において、杭１は、場所打ち鉄筋コンクリートにより一体に形成され、拡頭部１１が杭１の杭頭部１０であることにより、杭１と拡頭部１１は一体に形成される。この場合、まず、地盤Ｇ（免震ピットＰの底部）上の所定の位置に複数の孔ａ１が略円筒状に掘削され、さらに、これらの孔ａ１の上部に孔ａ１の径よりも大きい所定の径を有する拡径部ａ１０が所定の長さに形成される。続いて、これらの孔ａ１にそれぞれ、杭１本体を構成するための鉄筋、すなわち、複数の主筋１０１が孔ａ１内を縦方向に向けて平面視略円形に配筋され、これら主筋１０１の周囲に複数の帯金１０２が略円形に配筋され、全体として略円筒状に組まれる。これにさらに、孔ａ１上部の拡径部ａ１０において杭１本体を構成する複数の主筋１０１の外側に所定の間隔を開けて、拡頭部１１を構成するための鉄筋、すなわち、複数の主筋１１１が拡径部ａ１０内を縦方向に向けて平面視略円形に配筋され、これら主筋１１１の周囲に複数の帯金１１２が略円形に配筋され、全体として略円筒状に組まれて、この部分は２重に配筋される。この状態で、各孔ａ１の拡径部ａ１０内に地盤Ｇの地表面の上方所定の高さまで突出して型枠（図示省略）が設置されて、各孔ａ１内にコンクリートＣが打設され、杭１全体が略円筒形状に構築されるとともに、孔ａ１上部の拡径部ａ１０の型枠内で杭頭部１０が大径の略円筒形状に形成されて、杭１の上部に所定の長さ及び径を有する拡頭部１１が一体に形成され、地盤Ｇの地表面（免震ピットＰの底部）の上下に跨って設置される。なお、拡頭部１１の天端１１０は水平面である。
この場合、拡頭部１１の径は、既述のとおり、杭１本体の径よりも大きくかつ天端１１０が免震装置２の底面の径と略同じかそれよりも大きく拡大される。
また、この場合、拡頭部１１の径と長さによって、杭頭部１０の固定度が調整される。また、拡頭部１１の長さは免震装置２の固定部材（アンカーボルト２０１）の埋込長さに応じて調整される。
このようにして杭１の杭頭部１０は拡頭部１１として形成され、地震の発生により杭頭回転が生じたときにその曲げモーメントに抗する曲げ耐力が確保される。
なお、この杭頭免震構造の場合、上記の構成から、従来のような各杭の曲げモーメントや各免震装置の回転量を制御するためのつなぎ梁は必要としないが、各杭１の相対的な位置関係を保つために、各拡頭部１１間に伝達部材としての床や梁が設置されたり（図１、図３参照）、また、伝達部材としての鋼製の連結部材がピン接合により介設されたりして、各杭１が一体的に動くようにすることが好ましい。この場合、床や梁に配筋された鉄筋が、また、連結部材が拡頭部につながっていてもよくつながっていなくてもよい。この実施の形態では、各杭１の相対的な位置関係を保つため、また、止水の目的も含めて、免震ピットＰの底部に床スラブ３（鉄筋コンクリート）が打たれている。この場合、床スラブ３に配筋された鉄筋は杭１の拡頭部１１につながっていて、つなぎスラブになっているが、床スラブ３は拡頭部１１につながっていなくても差し支えない。

免震装置２は一般に知られている積層ゴム支承で、ゴムシートと堅い鋼板を交互に積層してなる積層ゴム２０と、積層ゴム２０の上下に固定される円形の鋼板からなる上フランジ２１及び下フランジ２２とにより構成される。
この免震装置２は、既述のとおり、杭１上部の拡頭部１１の天端１１０上に設置される。この場合、免震装置２は、上フランジ２１が構造物Ｂの底部躯体に固定部材により、この場合、複数のアンカーボルト２０１により強固に固定され、下フランジ２２が拡頭部１１の天端１１０上に、同様に、アンカーボルト２０１により強固に固定されて、構造物Ｂと杭１との間に介設される。

このような拡頭杭杭頭免震構造により、構造物Ｂは免震装置２によって免震ピットＰ内で水平方向に変位可能に免震支持される。そして、地震の発生により杭頭回転が生じた際に、その曲げモーメントは拡頭部１１で受けられ、この拡頭部１１の曲げ耐力により過大な杭頭回転が抑制される。

以上説明したように、この杭頭免震構造によれば、既述のとおり、各杭１の杭頭部１０を杭１の径よりも大きくかつ天端１００を免震装置２の設置に必要な設置面積と略同じかそれよりも大きくなるように拡径して拡頭部１１とし、この拡頭部１１を免震ピットＰの底部に配置して、この拡頭部１１の天端１１０上に免震装置２を設置するようにしたので、杭頭部１０に従来のような別体の杭頭キャピタルを不要とし、免震ピットＰの底部の構造を簡略化して、施工を容易にすることができる。なお、この場合、免震ピットＰの底部が床スラブ３になっているが、床スラブ３なので配筋量も少なく、免震ピットＰの底部の構造の簡略化に影響することはない。
また、この構造では、拡頭部１１の径と長さによって杭頭部１０の固定度を調整するので、杭頭部１０の固定度を任意に調整することができ、拡頭部１１の長さを免震装置２の固定部材、この場合、アンカーボルト２０１の埋込長さに応じて調整するので、免震装置２を固定するためのアンカーボルト２０１の埋込長さに任意に対応することができる。

なお、この実施の形態では、各杭１の拡頭部１１が免震ピットＰの底部の上下に跨って配置されるものとして例示したが、拡頭部１１は全体が免震ピットＰの底部に埋設されて天端１１０が底部上に表出される（つまり、拡頭部１１の天端１１０と免震ピットＰの底部が略同一レベルとなる）ように配置されてもよく、また、全体が免震ピットＰの底部上に突出される（つまり、拡頭部１１の下端と免震ピットＰの底部が略同一レベルとなる）ように配置されてもよい。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、この実施の形態では、杭１を場所打ちコンクリート杭として例示したが、既成杭の場合でも、同様に適用することができ、同様の作用効果を得ることができる。

Ｇ 地盤
Ｂ 構造物
Ｐ 免震ピット
１ 杭（拡頭杭）
１０ 杭頭部
１００ 天端
１１ 拡頭部
１１０ 天端
ａ１ 孔
ａ１０ 拡径部
１０１ 主筋
１０２ 帯金
１１１ 主筋
１１２ 帯金
Ｃ コンクリート
２ 免震装置
２０ 積層ゴム
２１ 上フランジ
２２ 下フランジ
２０１ アンカーボルト
３ 床スラブ

Claims (2)

1. 免震ピットの底部に免震基礎として複数の杭が形成され、前記各杭は杭本体が所定の径を有する筒形状をなし、前記各杭の杭本体の上部である杭頭部上に免震装置を設置されて、構造物を前記各杭頭部上に免震装置を介して免震支持する杭頭免震構造において、
   前記各杭は、
   免震ピットの底部に前記杭本体のための孔が所定の径を有する筒形状に掘削され、さらに、前記杭本体のための孔の上部に当該孔の径よりも大きい所定の径を有する拡径部が所定の長さに形成されて、前記杭本体のための孔に配筋され、前記杭本体を構成する鉄筋と、前記杭本体のための孔の上部の前記拡径部に配筋され、前記杭頭部を構成する鉄筋と、前記杭本体のための孔及び前記拡径部に打設されるコンクリートとにより一体に形成され、
   前記杭頭部が前記杭本体の径よりも大きくかつ天端を前記免震装置の設置に必要な設置面積と略同じかそれよりも大きくなるように拡径されて、
   前記各杭は前記杭頭部を拡頭部とする拡頭杭として構成され、前記拡頭部が前記免震ピットの底部に配置されて、
   前記各免震装置は前記拡頭部の天端に設置される、
   ことを特徴とする拡頭杭杭頭免震構造。
2. 各杭の各拡頭部間に、前記各杭の相対的な位置関係を保持するための伝達部材が介在される請求項１に記載の拡頭杭杭頭免震構造。

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