JP7401362B2 - 建物の基礎構造 - Google Patents

Description

本発明は、建物の基礎構造に関する。

建物の基礎構造として、建物を多数の杭で支持する杭基礎と、建物を地盤反力で支持する直接基礎とがある。
杭基礎では、建物の全重量を杭が支持することを前提に杭の本数を算定するため、使用する杭の本数が非常に多くなってしまい、その分工期がかかり、コストも上昇してしまう。また、直接基礎では、地盤（地盤反力）で建物の全重量を支持するため、地盤の地耐力が十分でない場合には採用することができない。
そこで、杭基礎と直接基礎とを組み合わせた基礎構造として、パイルドラフト基礎が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－６８２５３号公報

しかしながら、特許文献１の構造物の基礎構造などに記載されているパイルドラフト基礎では、基礎コンクリートからなる基礎上部に杭の杭頭部が接合されているため、基礎上部と杭とを接合する必要があった。そのため、建物の施工が煩雑になっていた。
また、地震時に建物に水平力が生じた場合、基礎上部と杭とが接合されていると基礎上部と杭頭部との間における力のやり取りが複雑になるため、建物の設計が困難になる場合があった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、パイルドラフト基礎を用いて複数の杭と基礎上部とにより建物を支持する場合に、建物の施工および設計を容易にする建物の基礎構造を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため本発明は、複数の杭と基礎上部とにより建物を支持する建物の基礎構造であって、前記基礎上部は、前記複数の杭それぞれの杭頭部と上下方向に離間して設けられ、前記複数の杭それぞれの前記杭頭部と前記基礎上部との間に、パイルドラフト基礎が適用可能な地盤である上層地盤が設けられていることを特徴とする。

パイルドラフト基礎を用いて複数の杭と基礎上部とにより建物を支持する場合に、建物の施工および設計を容易にする上で有利となる。

第１の実施の形態にかかる建物の基礎構造を示す平断面図である。 第１の実施の形態にかかる建物の基礎構造を示す側断面図である。 第２の実施の形態にかかる建物の基礎構造を示す平断面図である。 第２の実施の形態にかかる建物の基礎構造を示す側断面図である。 （Ａ）は第２の実施の形態にかかる鋼材の断面図であって、（Ｂ）は鋼材の斜視図である。 第３の実施の形態にかかる建物の基礎構造を示す側断面図である。 （Ａ）は第３の実施の形態にかかる鋼材の断面図であって、（Ｂ）は鋼材の斜視図である。 第４の実施の形態にかかる建物の基礎構造を示す側断面図である。 （Ａ）は第４の実施の形態にかかる鋼材の断面図であって、（Ｂ）は鋼材の斜視図である。 第５の実施の形態にかかる建物の基礎構造を示す側断面図である。 （Ａ）は第５の実施の形態にかかる鋼材の断面図であって、（Ｂ）は鋼材の斜視図である。 第６の実施の形態にかかる建物の基礎構造を示す側断面図である。 （Ａ）は第６の実施の形態にかかる鋼材の断面図であって、（Ｂ）は鋼材の斜視図である。 第７の実施の形態にかかる建物の基礎構造を示す平断面図である。 第７の実施の形態にかかる建物の基礎構造を示す側断面図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明の建物の基礎構造は、複数の杭と、基礎上部（建物の基礎構造のうち、杭を含まない部分）とにより建物を支持するパイルドラフト基礎を用いた建物の基礎構造である。

本実施の形態では、建物の基礎構造１が構築される地盤Ｇの表面側である上側の地盤が、パイルドラフト基礎が適用できない地盤であった場合について説明する。
パイルドラフト基礎が適用できない地盤とは、例えば、泥や多量の水を含んだ柔らかい土などからなり建物の荷重を支えきれず建物が沈下するおそれがある軟弱地盤などである。
そして、本実施の形態の地盤Ｇは、パイルドラフト基礎が適用できない軟弱地盤からなる軟弱層の下方に、建物を支持可能な支持層がある地盤となっている。
したがって、本実施の形態では、上側の地盤である軟弱地盤を地盤改良し、パイルドラフト基礎が適用可能な改良地盤、すなわちパイルドラフト基礎が適用可能とされる地盤と同等の性状を有する地盤である上層地盤Ｇ１とした後に、建物の基礎構造１を構築している。

本実施の形態の地盤改良は、例えば、流動化処理工法や浅層混合処理工法等のセメント系固化材を用いた工法を用いて行う。
流動化処理工法は、発生土に流動性を高めるための調整泥水（粘土・シルト程度の細粒土に所定の水を加えた泥水）と固化材を適切な配合で混合し、用途に適した流動状態にして、直接またはポンプ圧送により流し込む工法である。
また、浅層混合処理工法は、表層改良などとも呼ばれ、バックホウ等を用いて改良対象地盤を平面的に掘削し、５０ｃｍ～３ｍ程度の深さまで石灰、セメント、セメント系固化材等を混合しながら埋め戻す。埋め戻しの際は厚さ３０ｃｍ～５０ｃｍ程度の間隔でローラやランマーにより十分に転圧し締め固める工法である。

図１、２に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造１は、複数の杭１０と、基礎上部２０Ａとで構成されている。
図２は、図１の平断面図のＡ－Ａ断面における側断面図である。
本実施の形態の基礎上部２０Ａは、複数のフーチング２２、耐圧版２４、および基礎梁２６を有するラフトである。そして、基礎上部２０Ａは、複数の杭１０それぞれの杭頭部１００２と上下方向に離間して設けられている。すなわち、基礎上部２０Ａと複数の杭１０それぞれの杭頭部１００２とは、互いに接しておらず、かつ、互いに接合されていない。
複数の杭１０それぞれの杭頭部１００２と基礎上部２０Ａとの間には、上述した改良地盤、本実施の形態では軟弱地盤を改良した上層地盤Ｇ１が設けられている。
そして、上層地盤Ｇ１の上には、不図示の砕石や捨てコンクリートなどが設けられている。

杭１０は、鋼管杭やコンクリート杭などであって、支持層まで到達しない所定の長さおよび径を有する円筒状に形成されている。円筒状の杭１０の長さ方向において、上層地盤Ｇ１近傍の部分を杭頭部１００２と称する。
杭１０は、水平方向に所定の間隔をあけて、基礎上部２０Ａの下方の地盤Ｇに打設されている。
杭は、既製杭でも、場所打ち杭でも適用することができる。

杭頭部１００２の上面には、上方の上層地盤Ｇ１の下面に当接する滑り材１２が取着されている。
滑り材１２は、例えば、フッ素原子と炭素原子のみからなるフッ素樹脂（フッ化炭素樹脂）であるポリテトラフルオロエチレン（テフロン：登録商標）などである。杭頭部１００２と上層地盤Ｇ１との摩擦係数よりも、滑り材と上層地盤Ｇ１との摩擦係数の方が小さい。

フーチング２２は、杭１０の杭頭部１００２の上方において、杭１０の長さ方向の延長上に配置されている。言い換えると、フーチング２２と杭１０は、鉛直方向において同一直線状に配置されている。また、フーチング２２は、上層地盤Ｇ１の上面近傍で基礎梁２６により接合されている。そして、フーチング２２の上面には、上部構造を構成する柱２８が接合されている。
フーチング２２は、基礎梁２６の幅よりも広い幅を有する鉄筋コンクリート製の部材であって、建物の荷重を杭１０に伝達する。
耐圧版２４は、平面視において、複数のフーチング２２間を繋ぐ基礎梁２６に囲まれた領域に設けられ、所定の厚さを有する鉄筋コンクリート製の板状部材である。
本実施の形態の耐圧版２４は、４つのフーチング２２を繋ぐ４本の基礎梁２６に囲まれた矩形状の領域に設けられている。なお、耐圧版２４が設けられている領域は矩形状に限定されず、少なくとも、平面視において、基礎梁２６に囲まれた領域であればよい。

このように本実施の形態の建物の基礎構造１は、複数のフーチング２２と耐圧版２４とを含む基礎上部（ラフト）２０Ａの直下には上層地盤Ｇ１があり、さらにその下に複数の杭１０が打設されている。基礎上部（ラフト）２０Ａと上層地盤Ｇ１とは、互いに接している。
したがって、基礎上部２０Ａは、建物の荷重を受けると、上層地盤Ｇ１を介して鉛直荷重を複数の杭１０に伝達する。このため、建物の荷重は基礎上部２０Ａと複数の杭１０の両方で支持されている。

そして、例えば地震が発生した場合、基礎上部２０Ａが建物の水平力を受けると基礎上部２０Ａと上層地盤Ｇ１の上面との間に摩擦力が発生する。また、複数の杭１０それぞれの杭頭部１００２の上面には滑り材１２が取着されているため、複数の杭１０の杭頭部１００２の上面と上層地盤Ｇ１の下面との間の摩擦力は低減される。
このため、基礎上部２０Ａが受けた建物の水平力は、離間されている複数の杭１０に伝達されにくくなっている。
したがって、地震発生時でも建物の荷重（鉛直荷重）は基礎上部２０Ａと複数の杭１０の両方で支持されているが、建物の水平力は基礎上部２０Ａが主に負担することになる。

次に、建物の基礎構造１の施工方法の一例の概要について説明する。以下の工程Ｐ１からＰ５を順に行うことで、建物の基礎構造１を施工する。
（工程Ｐ１ 杭打ち工程）
まず、上面に滑り材１２を取着した複数の杭１０を打設し、地中の所望の位置に配置する。
（工程Ｐ２ 地盤改良工程）
次に、流動化処理工法や浅層混合処理工法等のセメント系固化材を用いた工法を用いて、地盤Ｇのうち杭の上面よりも上側の地盤を改良し、上層地盤Ｇ１とする。
改良した上層地盤Ｇ１は複数の杭１０に取着された滑り材１２の上面に当接させる。
（工程Ｐ３ 捨てコンクリート打設工程）
そして、上層地盤Ｇ１の上に砕石を敷き、さらにその上に位置確定のための墨出しや型枠が載る下地となる捨てコンクリートを打設する。
（工程Ｐ４ ラフト施工工程）
次に、フーチング２２、基礎梁２６、および耐圧版２４の配筋を行い、コンクリートを打設することにより、複数の杭１０それぞれの上方に複数のフーチング２２を設け、複数のフーチング２２間を繋ぐ複数の基礎梁２６を設け、平面視において複数のフーチング２２間を繋ぐ基礎梁２６に囲まれた領域に、耐圧版２４となるコンクリートを打設する。
（工程Ｐ５ 上部構造施工工程）
その後、複数のフーチング２２の上面に柱２８を設け、上層階の梁、スラブ、および柱を含む上部構造を建設する。
なお、上述のＰ１からＰ５は一例であって、他の方法で施工することもできる。

このように、第１の実施の形態にかかる建物の基礎構造１によれば、基礎上部２０Ａが複数の杭１０それぞれの杭頭部１００２と上下方向に離間して設けられている。
したがって、建物の荷重（鉛直荷重）を複数のフーチング２２および耐圧版２４を含む基礎上部（ラフト）２０Ａと複数の杭１０との両方で支持するというパイルドラフト基礎構造の特性を維持しつつ、地震時になどに生じる建物の水平力は離間している複数の杭１０には伝達されにくい。そのため、水平力を主に基礎上部２０Ａで負担するので、水平力が杭１０に伝達されにくい。
このため、杭１０の主筋をフーチング２２内に飲み込ませて基礎上部２０Ａと杭１０とを接合することによる建物の煩雑な施工や、基礎上部２０Ａと杭頭部１００２との間における力のやり取りを考慮しなければならない困難な設計を回避でき、建物の施工および設計を容易にする上で有利となる。

また、建物の基礎構造１では、複数の杭１０それぞれの杭頭部１００２と基礎上部２０Ａとの間にはパイルドラフト基礎が適用可能な地盤である上層地盤Ｇ１が設けられていることが好ましい。
しかしながら、本実施の形態では、上側の地盤がパイルドラフト基礎が適用できない地盤であったため、上側の地盤を地盤改良してパイルドラフト基礎が適用可能な上層地盤Ｇ１としている。
したがって、上側の地盤がパイルドラフト基礎が適用できない地盤であっでも、地盤を改良することでパイルドラフト基礎を用いた本実施の形態の建物の基礎構造１を適用することができる。
地盤を改良していない一般の地盤と比較すると、地盤が改良された改良地盤からなる上層地盤Ｇ１が設けられている方が建物の荷重に対する鉛直支持力、および地震時に水平力が生じた場合の基礎上部２０Ａの上層地盤Ｇ１に対する水平方向の摩擦力を厳密に評価して正確に把握する上で有利となる。
また、改良地盤からなる上層地盤Ｇ１では、上層地盤Ｇ１の性状が偏ることを抑制できるため、建物の荷重を複数の杭１０それぞれに確実に伝達する上で有利となる。

また、すなわち杭頭部１００２の上面には滑り材１２が取着されており、建物に水平力が生じると複数の杭１０に対して上層地盤Ｇ１が滑るため、複数の杭１０の杭頭部１００２の上面と上層地盤Ｇ１の下面との間の摩擦力が低減される。
したがって、地震時における建物の水平力（慣性力）が基礎上部２０Ａから複数の杭１０に伝わることを抑制できる。このため、複数の杭１０で負担する水平力を低減させることができ、その結果として杭径を小さくすることが可能となり、コストを抑える上で有利となる。なお、本実施の形態において、滑り材１２が取着されている位置は、杭頭部１００２の上面であるが、少なくとも、杭１０と上層地盤Ｇ１とが接する位置に滑り材１２が取着されていればよい。ただし、本実施の形態のように、杭頭部１００２の上面に滑り材１２が取着されていた方が、地震時において、複数の杭１０で負担する水平力をより効果的に低減させることができる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、基礎上部２０Ａの耐圧版２４の下に上層地盤Ｇ１が設けられていたのに対して、第２の実施の形態では、さらに耐圧版２４と上層地盤Ｇ１とを跨いで鋼材３０が設けられている点が異なっている。
なお、以下の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同様な個所、部材に同一の符号を付してその説明を省略し、第１の実施の形態と異なった個所について重点的に説明する。

図４は、図３の平断面図のＢ－Ｂ断面における側断面図である。
図３、４に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造２は、耐圧版２４と上層地盤Ｇ１とを鉛直方向に跨いで鋼材３０が設けられている。
具体的には、鋼材３０の下部は上層地盤Ｇ１に埋設され、鋼材３０の上部は耐圧版２４に埋設されている。鋼材３０は、耐圧版２４に埋設される部分より上層地盤Ｇ１に埋設される部分が多くなっている。
また、上層地盤Ｇ１の上面には砕石が敷かれ、さらにその上に捨てコンクリートが打設されているため、鋼材３０の軸心方向の中間部は砕石および捨てコンクリートを貫通している。
本実施の形態では、図３に示すように、耐圧版２４の中央部分の下部に鋼材３０が設けられているが、耐圧版２４と上層地盤Ｇ１とを跨いで設けられていれば、いずれの場所に設けてもよい。

図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、鋼材３０は、円形の管状に形成され、耐圧版２４と上層地盤Ｇ１とを跨いで設ける際に軸心方向を上下方向にして配置される。
鋼材３０は、例えば、厚さが５ｍｍ～１０ｍｍ程度であり、鋼材３０の内部にはコンクリート３２が充填されている。
また、鋼材３０は、例えば、外径が１ｍ～１．５ｍ程度であり、上下方向の長さ（軸心方向の長さ）が３０ｃｍ～５０ｃｍ程度である。
鋼材３０を円筒状の鋼鉄ではなく、管状に形成しコンクリート３２を充填することでコストを抑える上で有利となる。

鋼材３０を設ける場合の建物の基礎構造２の施工方法は、第１の実施の形態の施工方法と基本的に同様であるが、本実施の形態では、さらに、工程Ｐ１の後、地盤を改良した上層地盤Ｇ１の所望の位置を掘削し、掘削した部分に鋼材３０を配置して鋼材３０の下部を埋めるように設置する。
そして、工程Ｐ３において鋼材３０の周りの上層地盤Ｇ１の上に砕石を敷き、さらに捨てコンクリートを打設する。
第１の実施の形態と同様に、フーチング２２、基礎梁２６などを設ける。
工程Ｐ４においては、複数のフーチング２２間を繋ぐ基礎梁２６に囲まれた領域に、耐圧版２４となるコンクリートを鋼材３０を覆いながら打設する。
その後、工程Ｐ５を行う。

このように、第２の実施の形態にかかる建物の基礎構造２によれば、第１の実施の形態の効果と同様の効果を奏する。
また、本実施の形態では、基礎上部２０Ａを構成する耐圧版２４と上層地盤Ｇ１とを跨いで鋼材３０を設けることで、地震時などに建物に水平力が発生した場合に、耐圧版２４と鋼材３０が一体となって水平方向に移動するため、基礎上部２０Ａの上層地盤Ｇ１に対する水平抵抗に寄与することができる。

（第３の実施の形態）
第２の実施の形態では、鋼材３０が管状に形成されその内部にコンクリート３２が充填されていたのに対して、第３の実施の形態では、さらに鋼材３０の外周に間隙充填材３４が設けられている点が異なっている。

図６に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造３は、耐圧版２４と上層地盤Ｇ１とを跨いで、間隙充填材３４が取着された鋼材３０が設けられている。
図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、鋼材３０の外周に耐圧版２４と上層地盤Ｇ１との相対的な水平方向の移動用のスペースを確保する環状の間隙充填材３４が設けられている。
間隙充填材３４は、鋼材３０の外周にコンクリートが入り込まないように設けるものであって、例えば、ポアソン比が比較的小さくコンクリートより柔らかい材料である発泡スチロールなどである。

間隙充填材３４が取着された鋼材３０を設ける場合の建物の基礎構造３の施工方法は、第２の実施の形態の施工方法の流れと基本的に同様であるが、本実施の形態では、建物の基礎構造３を構築する前に、予め鋼材３０の外周に環状の間隙充填材３４を取着してから、上層地盤Ｇ１の所望の位置を掘削して鋼材３０の下部を埋めるように配置する。
間隙充填材３４の取り付け方法は、例えば、環状の間隙充填材３４を直径で２つに分割した分割体を、鋼材３０を挟んで対向する位置から突き合わせて嵌め込み、端部同士を接着剤などで接合する。
また、間隙充填材３４は、工場等で鋼材３０を製造する際に鋼材３０に取り付けてもよいし、建物の基礎構造３の施工現場で、鋼材３０に取り付けてもよい。

このように、第３の実施の形態にかかる建物の基礎構造３によれば、第２の実施の形態の効果と同様の効果を奏する。
また、本実施の形態では、鋼材３０の外周に耐圧版２４と上層地盤Ｇ１との相対的な水平方向の移動用のスペースを確保する間隙充填材３４を取着することにより、地震時などに建物に水平力が発生した場合に、耐圧版２４と鋼材３０とが一体となって水平方向に移動することができる。

（第４の実施の形態）
第３の実施の形態では、鋼材３０の外周全体に間隙充填材３４が設けられていたのに対して、第４の実施の形態では、鋼材３０の下部の外周に間隙充填材３６が設けられている点が異なっている。

図８に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造４は、耐圧版２４と上層地盤Ｇ１とを跨いで、間隙充填材３６が取着された鋼材３０が設けられている。
図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、
上層地盤Ｇ１に埋設される鋼材３０の下部の外周に、耐圧版２４と上層地盤Ｇ１との相対的な水平方向の移動用のスペースを確保する環状の間隙充填材３６が設けられている。
すなわち、鋼材３０が設置されたときに、間隙充填材３６の上面と上層地盤Ｇ１の上面とがほぼ面一となるように鋼材３０の下部の外周に間隙充填材３６が取着されている。
間隙充填材３６は、第３の実施の形態と同様、発泡スチロールなどである。

間隙充填材３６が取着された鋼材３０を設ける場合の建物の基礎構造４の施工方法は、第３の実施の形態の施工方法の流れと同様である。

このように、第４の実施の形態にかかる建物の基礎構造４によれば、第３の実施の形態の効果と同様の効果を奏する。
また、本実施の形態では、鋼材３０の下部の外周に間隙充填材３６が設けられるため、鋼材３０の上部の外周面と耐圧版２４との間には隙間が形成されない。したがって、耐圧版２４と鋼材３０とが密着して一体となるため、基礎上部２０Ａが水平方向に滑って移動する際に、耐圧版２４と鋼材３０とが離れることを抑制することができる。

上述した第３、４の実施の形態では、鋼材３０に環状の発泡スチロールなどの間隙充填材３４、３６を取着する構成としたが、これに限定されず、鋼材３０の外周に隙間を設けることができればよく、例えば、鋼材３０の外周に型枠を設け、その型枠に粒状の複数の発泡スチロールを充填する構成としてもよい。

（第５の実施の形態）
第３の実施の形態では、鋼材３０の外周に間隙充填材３４が設けられていたのに対して、第５の実施の形態では、鋼材３０の外周に緩衝材３８および間隙充填材４０が設けられている点が異なっている。

図１０に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造５は、耐圧版２４と上層地盤Ｇ１とを跨いで、緩衝材３８および間隙充填材４０が取着された鋼材３０が設けられている。
図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、鋼材３０の外周に耐圧版２４と上層地盤Ｇ１との相対的な水平方向の移動を緩衝する環状の緩衝材３８および環状の間隙充填材４０が設けられている。
間隙充填材４０は、鋼材３０の外周にコンクリートが入り込まないように設けるものである。

緩衝材３８は、例えば、ポアソン比が０．５に近い弾性体であるゴム材などであり、間隙充填材４０は、第３の実施の形態と同様、発泡スチロールなどである。
緩衝材３８は、上下方向の長さ（鋼材３０の軸心方向に沿った長さ）が、鋼材３０の上下方向の長さ（軸心方向の長さ）よりも短く形成されており、緩衝材３８の上下方向の長さの中央を、鋼材３０の上下方向の長さの中央に合致させて鋼材３０の外周に設けられている。
間隙充填材４０は、緩衝材３８の上面と当該上面に対向する耐圧版２４との間、および緩衝材３８の下面と当該下面に対向する上層地盤Ｇ１との間に設けられており、緩衝材３８の上下方向への変形を許容するものである。
本実施の形態では、鋼材３０の上端近傍および下端近傍の外周にそれぞれ設けられている。つまり、本実施の形態では、鋼材３０の外周において、緩衝材３８を上下方向から挟むように間隙充填材４０が設けられている。
このように、鋼材３０の上端近傍および下端近傍の外周に間隙充填材４０を設けることで、鋼材３０に水平力が生じた際に緩衝材３８が間隙充填材４０を押圧して上下方向（鉛直方向）に変形し広がることを許容する。

緩衝材３８および間隙充填材４０が取着された鋼材３０を設ける場合の建物の基礎構造５の施工方法は、第２の実施の形態の施工方法の流れと基本的に同様であるが、本実施の形態では、建物の基礎構造４を構築する前に、予め鋼材３０の外周に環状の緩衝材３８および環状の間隙充填材４０を取着してから、上層地盤Ｇ１の所望の位置を掘削して鋼材３０の下部を埋めるように配置する。
緩衝材３８の取り付け方法は、例えば、緩衝材３８の内径を鋼材３０の外径よりわずかに小さく形成しておき、鋼材３０の端部から通してはめ込むことで取着する。
間隙充填材３４の取り付け方法は、第３の実施の形態と同様である。

このように、第５の実施の形態にかかる建物の基礎構造５によれば、第２の実施の形態の効果と同様の効果を奏する。
また、本実施の形態では、鋼材３０の外周に耐圧版２４と上層地盤Ｇ１との相対的な水平方向の移動を緩衝する緩衝材３８を設けることにより、地震時などに建物に水平力が発生して耐圧版２４と鋼材３０とが一体となって水平方向に移動する際、緩衝材３８が抵抗力として作用する。このため、基礎上部２０Ａが過度に滑ることによる水平方向の移動を抑制することができる。
また、本実施の形態では、緩衝材３８を上下方向から挟むように間隙充填材４０を設けることにより、地震時などに建物に水平力が発生して耐圧版２４と鋼材３０とが一体となって水平方向に移動する際、緩衝材３８が上方および下方の間隙充填材４０を押圧して上下方向に変形して広がることが許容されている。このため、耐圧版２４や上層地盤Ｇ１を緩衝材３８が押圧することによる損傷を防止できる。

第５の実施の形態では、間隙充填材４０が鋼材３０の上端近傍および下端近傍の外周に設けられた構成となっていたが、鋼材３０の上端近傍および下端近傍のうち少なくとも一方に設ける構成としてもよい。
すなわち、例えば、鋼材３０の下面と緩衝材３８の下面とを面一に合わせるように緩衝材３８を鋼材３０に取着し、緩衝材３８の上面と当該上面に対向する耐圧版２４との間に間隙充填材４０を設ける構成としてもよい。
また、例えば、鋼材３０の上面と緩衝材３８の上面とを面一に合わせるように緩衝材３８を鋼材３０に取着し、緩衝材３８の下面と当該下面に対抗する上層地盤Ｇ１との間に間隙充填材４０を設ける構成としてもよい。
このように構成しても、鋼材３０に水平力が生じた際に緩衝材３８が上方向、または下方向に変形して広がることを許容することができる。

また、第５の実施の形態では、間隙充填材４０が鋼材３０の上端近傍および下端近傍の外周に設けられた構成となっていたが、間隙充填材４０に代えて、空間を設けてもよい。
すなわち、例えば、緩衝材３８の上下端の鋼材３０の外周に型枠を設けることにより、鋼材３０の上端近傍および下端近傍の外周に空間を確保してもよい。
また、例えば、緩衝材３８の上下端の鋼材３０の外周に薄肉のゴム製で中空の環状体を装着することで、鋼材３０の上端近傍および下端近傍の外周に空間を確保してもよい。
このような空間を設ける構成とした場合でも、鋼材３０に水平力が生じた際に緩衝材３８が当該空間に入り込むことで、上方向および下方向に変形して広がることを許容することができる。

（第６の実施の形態）
第５の実施の形態では、鋼材３０の外周全体に緩衝材３８および間隙充填材４０が設けられていたのに対して、第６の実施の形態では、鋼材３０の下部の外周に緩衝材４２および間隙充填材４４が設けられている点が異なっている。

図１２に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造６は、耐圧版２４と上層地盤Ｇ１とを跨いで、緩衝材４２および間隙充填材４４が取着された鋼材３０が設けられている。
図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、上層地盤Ｇ１に埋設される鋼材３０の下部の外周に、耐圧版２４と上層地盤Ｇ１との相対的な水平方向の移動を緩衝する環状の緩衝材４２および環状の間隙充填材４４が設けられている。
すなわち、鋼材３０が設置されたときに、上側の間隙充填材４４の上面と上層地盤Ｇ１の上面とがほぼ面一となるように鋼材３０の下部の外周に緩衝材４２および間隙充填材４４が取着されている。
第５の実施の形態と同様に、緩衝材４２はゴム材などの弾性体であり、間隙充填材３６は発泡スチロールなどである。

緩衝材４２および間隙充填材４４が取着された鋼材３０を設ける場合の建物の基礎構造５の施工方法は、第５の実施の形態の施工方法の流れと同様である。

このように、第６の実施の形態にかかる建物の基礎構造６によれば、第５の実施の形態の効果と同様の効果を奏する。
また、本実施の形態では、鋼材３０の下部の外周に緩衝材４２および間隙充填材４４が設けられるため、鋼材３０の上部の外周面と耐圧版２４との間には隙間が形成されない。したがって、耐圧版２４と鋼材３０とが密着して一体となるため、基礎上部２０Ａが水平方向に滑って移動する際に、耐圧版２４と鋼材３０とが離れることを抑制することができる。

上述した第２～６の実施の形態では、鋼材３０が円形の管状に形成されていたが、他の形状でもよく、例えば矩形状の管状に形成されていてもよい。

（第７の実施の形態）
第１の実施の形態では、複数のフーチング２２と複数のフーチング２２間を繋ぐ基礎梁２６に囲まれた領域に設けられた耐圧版２４とを有する基礎上部２０Ａが設けられていたのに対して、第５の実施の形態では、基礎上部２０Ｂとして複数のフーチングや基礎梁を有しておらず、所定の厚さを有するマットスラブ５０が設けられている点が異なっている。

図１４、図１５に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造７は、複数の杭１０と基礎上部２０Ｂとで構成されている。
図１５は、図１４の平断面図のＣ－Ｃ断面における側断面図である。
本実施の形態の基礎上部２０Ｂは、マットスラブ５０からなる。そして、マットスラブ５０は、第１の実施の形態と同様に、複数の杭１０それぞれの杭頭部１００２と上下方向に離間して設けられている。すなわち、マットスラブ５０と複数の杭１０それぞれとは、互いに接しておらず、かつ、互いに接合されていない。また、複数の杭１０の杭頭部１００２とマットスラブ５０との間には、上層地盤Ｇ１と、砕石や捨てコンクリートなどが設けられている。

マットスラブ５０は、複数の杭１０それぞれの杭頭部１００２の上方に配置され、上部構造に合わせた大きさで所定の厚さを有する鉄筋コンクリート製の板状部材である。
そして、マットスラブ５０の上面の所望の位置には、上部構造を構成する柱２８が接合されている。
このようなマットスラブ５０を用いることで、基礎梁やフーチングなどを設けず、スラブ一体を基礎とすることができる。
マットスラブ５０は、全体で建物の荷重等を受け、下面全体で建物の荷重等（鉛直荷重）を下方に伝達するため、複数の杭１０をマットスラブ５０に対して均等に設けなくてもよい。
なお、図１４では、１２本の柱２８が均等に設けられた例を示しているが、柱２８の本数や配置位置は、建物の設計に応じて設けることができる。
このように本実施の形態の建物の基礎構造７は、マットスラブ５０の直下には上層地盤Ｇ１があり、さらにその下に複数の杭１０が打設されている。
したがって、第１の実施の形態と同様に、建物の荷重は基礎上部２０Ｂと複数の杭１０の両方で支持されている。
そして、地震が発生した場合も第１の実施の形態と同様に、建物の荷重（鉛直荷重）は基礎上部２０Ｂと複数の杭１０の両方で支持されているが、建物の水平力は基礎上部２０Ｂであるマットスラブ５０が主に負担することになる。

このように、第７の実施の形態にかかる建物の基礎構造７によれば、第１の実施の形態の効果と同様の効果を奏する。
また、本実施の形態では、建物の基礎構造７としてマットスラブ５０を用いることで、マットスラブ５０（基礎上部２０Ｂ）に対する複数の杭１０の配置位置の自由度を向上させる上で有利となる。
すなわち、第１～６の実施の形態のようにフーチング２２と基礎梁２６から構成された基礎上部２０Ａによって建物の荷重を複数の杭１０に伝達する場合は、フーチング２２から鉛直下方に建物の荷重を伝達するため複数のフーチング２２それぞれの下方に複数の杭１０を設ける必要がある。
しかしながら、マットスラブ５０で構成された基礎上部２０Ｂによって建物の荷重を複数の杭１０に伝達する場合は、マットスラブ５０の全体で建物の荷重等を受け、マットスラブ５０の下面全体で建物の荷重等（鉛直荷重）を下方に伝達するため、複数の杭１０をマットスラブ５０に対して均等に設けなくてもよい。つまり、マットスラブ５０に対して所望の位置に複数の杭１０を設けることができる。
したがって、例えば、既存の杭が複数残っている地盤に建物を建設する際に、その既存の杭を抜いてしまうと地盤の強度が低下してしまうが、既存の杭の強度が規定より低く流用できない場合などに、既存の杭を残したままでもその既存の杭をよけて所望の位置に新しい杭１０を打設することができ、コストダウンを図る上で有利となる。

第７の実施の形態の建物の基礎構造７においても、第２～６の実施の形態の鋼材３０を設けることができる。この場合、マットスラブ５０と上層地盤Ｇ１とを跨いで鋼材３０を設ける。これにより、第２～６の実施の形態と同様に、マットスラブ５０の上層地盤Ｇ１に対する水平抵抗に寄与することができる。

上述した実施の形態では、上側の地盤がパイルドラフト基礎が適用できない地盤である場合に建物の基礎構造を構築する例について説明したため、上側の地盤の地盤を改良して、パイルドライブ基礎が適用可能な地盤である上層地盤Ｇ１とした上で建物の基礎構造を構築する構成となっていた。
しかしながら、地盤を改良しなくとも上側の地盤がパイルドラフト基礎の適用可能な地盤であった場合は、その地盤をそのまま上層地盤Ｇ１として用い建物の基礎構造を構築すればよい。

１、２、３、４、５、６、７ 建物の基礎構造
１０ 杭
１００２ 杭頭部
１２ 滑り材
２０Ａ 基礎上部（ラフト）
２０Ｂ 基礎上部（マットスラブ）
２２ フーチング
２４ 耐圧版
２６ 基礎梁
２８ 柱
３０ 鋼材
３２ コンクリート
３４、３６、４０、４４ 間隙充填材
３８、４２ 緩衝材
５０ マットスラブ
Ｇ 地盤
Ｇ１ 上層地盤

Claims (10)

1. 複数の杭と基礎上部とにより建物を支持する建物の基礎構造であって、
   前記基礎上部は、前記複数の杭それぞれの杭頭部と上下方向に離間して設けられ、
   前記複数の杭それぞれの前記杭頭部と前記基礎上部との間に、パイルドラフト基礎が適用可能な地盤である上層地盤が設けられ、
   前記基礎上部は、前記複数の杭それぞれの前記杭頭部の上方に配置された複数のフーチングと、平面視において前記複数のフーチング間を繋ぐ基礎梁に囲まれた領域に設けられた耐圧版とを有し、
   前記耐圧版と前記上層地盤とを跨いで設けられた鋼材を備える、
   ことを特徴とする建物の基礎構造。
2. 複数の杭と基礎上部とにより建物を支持する建物の基礎構造であって、
   前記基礎上部は、前記複数の杭それぞれの杭頭部と上下方向に離間して設けられ、
   前記複数の杭それぞれの前記杭頭部と前記基礎上部との間に、パイルドラフト基礎が適用可能な地盤である上層地盤が設けられ、
   前記基礎上部は、所定の厚さを有するマットスラブであって、
   前記マットスラブと前記上層地盤とを跨いで設けられた鋼材を備える、
   ことを特徴とする建物の基礎構造。
3. 前記上層地盤は、パイルドラフト基礎が適用可能に改良した改良地盤である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の建物の基礎構造。
4. 前記杭頭部の上面に、滑り材が取着されており、前記杭頭部の上面と前記上層地盤との摩擦係数よりも、前記滑り材と前記上層地盤との摩擦係数の方が小さい、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の建物の基礎構造。
5. 前記鋼材は、管状に形成され内部にコンクリートが充填され、軸心方向を上下方向にして配置されている、
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の建物の基礎構造。
6. 前記鋼材の外周に前記基礎上部と前記上層地盤との相対的な水平方向の移動用のスペースを確保する間隙充填材が設けられている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の建物の基礎構造。
7. 前記間隙充填材は、少なくとも前記上層地盤に埋設される前記鋼材の下部の外周に設けられている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の建物の基礎構造。
8. 前記鋼材の外周に前記基礎上部と前記上層地盤との相対的な水平方向の移動を緩衝する緩衝材が設けられ、
   前記緩衝材の上下方向の長さは、前記鋼材の上下方向の長さよりも短く形成されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の建物の基礎構造。
9. 前記緩衝材は、少なくとも前記上層地盤に埋設される前記鋼材の下部の外周に設けられている、
   ことを特徴とする請求項８に記載の建物の基礎構造。
10. 前記緩衝材の上面と前記上面に対向する前記基礎上部との間および前記緩衝材の下面と前記下面に対向する前記上層地盤との間のうち少なくとも一方に、前記緩衝材の上下方向の変形を許容する間隙充填材が設けられている、
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の建物の基礎構造。

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