JPH0971952A

JPH0971952A - 杭基礎構造

Info

Publication number: JPH0971952A
Application number: JP7229008A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Takayama; 正春高山; Keiji Ogura; 桂治小倉; Junichi Fukushima; 順一福島
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】基礎杭が受ける水平力を低減することで、当該
杭基礎構造の安全性を向上させることを課題としてい
る。【解決手段】建物１の各基礎スラブ１ａ（建物１の柱１
ｂ直下の位置）下方に基礎杭２が配設されている。基礎
杭２は、頭部を上記基礎スラブ１ａに連結すると共に、
地盤３内を下方に延び、その先端部を所定の支持層４に
定着させている。基礎梁１ｃの各中央部下方の地盤３に
は、水平力抵抗用の杭５が埋設されている。水平力抵抗
用の杭５は、その頭部を基礎梁１ｃの下面と上下方向で
所定間隔を開けて対向させ且つ地盤３内を下方に延びて
いる。上記水平力抵抗用の杭５の杭頭と基礎梁１ｃとの
間には、弾塑性ダンパ６が介装されている。この弾塑性
ダンパ６は、所定の復元力特性を備え、入力されたエネ
ルギーをその復元力特性の履歴ループによって吸収可能
となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物を支持する基
礎構造に係り、特に、地震による水平入力等に対して有
効な杭基礎構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】杭基礎構造においては、例えば、図４に
示すように、建物１からの荷重を複数の基礎杭２を介し
て地盤に伝達させている。即ち、各基礎杭２は、その杭
頭を、建物１の柱直下に配置される基礎スラブ１ａに連
結すると共に、軸を上下に向けた状態で地盤内３に埋設
される。これによって、建物１からの鉛直荷重を基礎杭
２によって支持する構造となっている。

【０００３】なお、上記各基礎杭２は、必要な支持力を
得るだけの十分な長さが地盤３内に埋設されているか、
その先端部が所定の支持層４に定着されている。ここ
で、従来の杭基礎構造においては、上記基礎杭２によっ
て建物１からの鉛直荷重を支持させると共に、当該基礎
杭２によって地震時の水平力にも抵抗させる構造となっ
ている。即ち、上記基礎杭２は、鉛直力を受けると同時
に地震時の水平力も受ける構造にする必要がある。そし
て、この水平力に抵抗させるために、基礎杭２の杭径を
大きくする、基礎杭２の本数を増やす、又は、大きな曲
げ剪断力が入力される杭頭に対して、その杭頭のみの径
を大きくしたり、杭頭に鋼帯を巻いて補強するなどの処
置が取られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の杭基礎構造においては、上述のように所望
の水平力に抵抗可能な構造に上記基礎杭２を構成して
も、想定以上の水平力が大地震によって入力されると、
基礎杭２の杭頭部が曲げ剪断により破損する場合があ
り、この場合には、基礎杭２による鉛直力を支持する能
力が劣化するという問題があった。

【０００５】さらに、上記破損などにより上記基礎杭２
に要求される鉛直力支持能力が劣化した場合には、その
基礎杭２を補修する必要があるが、基礎杭２は建物１の
鉛直荷重を支持する部材であるので、その補修は手間の
掛かる作業になるという問題もある。本発明は、上記の
ような問題点に着目してなされたもので、上記基礎杭が
受ける水平力を低減することで、当該杭基礎構造の安全
性を向上させることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の杭基礎構造は、建物の鉛直荷重を支持する
基礎杭と、基礎梁の下方の地盤に埋設された水平力抵抗
用部材と、その水平力抵抗用部材と基礎梁との間に介装
されたダンパとを備えることを特徴としている。

【０００７】上記構成の杭基礎構造を採用することで、
基礎杭は、主に鉛直荷重のみを支持し、地震入力等によ
る水平力は、主に水平力抵抗用部材及びダンパによって
抵抗されるようになる。即ち、建物からの鉛直荷重は、
従来と同様に基礎杭が負担する。また、地震等によって
基礎に水平力が入力されると、その水平力によって、水
平力抵抗用部材と基礎梁との間に相対変位が生じるが、
両者の間に介装されているダンパが弾塑性変形等するこ
とで水平力に抵抗し、入力された水平方向のエネルギー
を吸収する。ここで、上記ダンパは、上記のように水平
力に抵抗する際、上記水平力抵抗用部材に反力をとり、
また、上記水平力抵抗用部材は、地盤に水平反力をと
る。

【０００８】これによって、水平力に対する基礎杭の負
担は低減される。また、上記水平力によってダンパや水
平力抵抗用部材等が破損しても、水平力抵抗用部材は建
物の荷重を受けていないので、その補修は、基礎杭を補
修する場合に比べて容易な作業となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
に基づいて説明する。まず構成を説明すると、図１に示
すように、建物１の各基礎スラブ１ａ（建物１の柱１ｂ
直下の位置）下方に基礎杭２が配設されている。その基
礎杭２は、頭部を上記基礎スラブ１ａに連結すると共
に、地盤３内を下方に延び、その先端部を所定の支持層
４に定着させている。なお、上記基礎杭２は、必ずしも
その先端部を支持層４に定着させる必要はなく、支持層
４に定着させる代わりに所望の支持力が得られる必要長
さを持たせて地盤３内に埋設させればよい。

【００１０】また、上記基礎スラブ１ａ間は基礎梁１ｃ
によってを水平に連結される。その基礎梁１ｃの各中央
部下方の地盤３には、水平力抵抗用部材を構成する水平
力抵抗用の杭５が埋設されている。水平力抵抗用の杭５
は、その頭部を基礎梁１ｃの下面と上下方向で所定間隔
を開けて対向させ且つ地盤３内を下方に延びている。こ
の水平力抵抗用の杭５は、地盤３から所定の水平反力が
得られるだけの長さがあればよいので、杭５の長さは、
上記基礎杭２に比べて短くて構わないが、杭径は大きい
方が有利である。なお、この水平力抵抗用の杭５は、建
物１の柱直下に配置されないが、建物１の鉛直荷重を支
持しないので問題はない。

【００１１】また、上記水平力抵抗用の杭５の杭頭と基
礎梁１ｃとの間には、ダンパの一つである弾塑性ダンパ
６が介装されている。この弾塑性ダンパ６は、図２に示
すように、軸を上下方向に向けて配設される複数の鋼棒
６ａから構成されている。各鋼棒６ａは、下端部が水平
力抵抗用の杭５の杭頭に埋設され且つ上端部が基礎梁１
ｃに埋設されることで、両者１ｃ，５の間に介装された
状態となっている。

【００１２】この弾塑性ダンパ６は、上記鋼棒６ａの耐
力等を調整することで、図３に示すような復元力特性を
備え、入力された水平力エネルギーをその復元力特性の
履歴ループによって吸収可能となっている。なお、図３
中、δは、弾塑性ダンパの変形量を、Ｑは、弾塑性ダン
パに負荷された荷重をそれぞれ表している。次に、上記
構成の杭基礎構造の作用等について説明する。

【００１３】上記杭基礎構造を採用することで、鉛直荷
重を支持する基礎杭１と、水平力に抵抗する水平力抵抗
用の杭５とに、各杭１，５の役割が分離された構造とな
る。そして、建物１の自重等による鉛直荷重は、従来と
同様に、基礎杭２によって支持され当該基礎杭２を介し
て地盤３，４に伝達される。このとき、水平力抵抗用の
杭５の頭部と基礎梁１ｃとの間には間隙があるので、当
該水平力抵抗用の杭５は建物１の鉛直荷重を受けない。

【００１４】また、地震が発生し、その地震による水平
力によって地盤３に対し建物１の基礎が左右に相対変位
すると、水平力抵抗用の杭５と基礎梁１ｃとの間の鋼棒
６ａが、図２に示すように、弾塑性変形することで上記
水平力に抵抗し、その入力エネルギーを、図３に示す復
元力特性の履歴ループによって吸収する。これによっ
て、鉛直荷重を支持する基礎杭２に入力される水平力は
低減され、地震による基礎杭２の破損が防止される。

【００１５】即ち、従来の杭基礎構造では基礎杭の杭頭
が破損する程の大きな地震が建物１の基礎に入力されて
も、本実施の形態の杭基礎構造では、建物１の鉛直荷重
を支持する基礎杭２の破損が防止される。このとき、上
記鋼棒６ａや水平力抵抗用の杭５等が破損しても、水平
力抵抗用の杭５は鉛直荷重を受けていないので、基礎杭
２が破損した場合の補修作業に比べて容易に補修を行う
ことができる。

【００１６】なお、上記実施の形態では、基礎梁１ｃの
中央部下方のみに水平力抵抗用の杭５及び弾塑性ダンパ
６を設けた例で説明しているが、基礎梁１ｃの複数箇所
の下方に、上記水平力抵抗用の杭５及び弾塑性ダンパ６
の組をそれぞれ配設させてもよい。また、上記実施の形
態では、弾塑性ダンパ６の上端部を直接，基礎梁１ｃに
固定させているが、これに限定されるものではない。例
えば、基礎梁１ｃの下面から下方に向けてダンパ取付け
部を突設させ、そのダンパ取付け部に弾塑性ダンパ６の
上端部を固定させるようにしてもよい。

【００１７】また、上記実施の形態では、ダンパとして
弾塑性ダンパ６を採用した例を説明したが、これに限定
されるものではない。例えば、ダンパとして、粘性体ダ
ンパや摩擦ダンパ等の周知のダンパを上記基礎梁１ｃと
水平力抵抗用の杭５との間に介装させてもよい。但し、
上記弾塑性ダンパ６を採用した場合には、上記のように
基礎梁１ｃと水平力抵抗用の杭５との間に鋼棒等の金物
を介装させるだけで構成されるので、構造が簡易で且つ
施工等が容易になる。

【００１８】また、上記実施の形態では、弾塑性ダンパ
６の上端部を、基礎梁１ｃに剛に固定させているが、上
端部を剛に固定する代わりに、ベアリング等を介して軸
方向にのみ変位可能な状態で上記基礎梁１ｃに固定させ
てもよい。この場合には、弾塑性ダンパ６の支持点に発
生する応力集中が小さくなると共に、上記のように上下
変位可能に取り付けると、その弾塑性ダンパ６の取り替
などの補修がさらに容易となる。

【００１９】なお、上記実施の形態では、水平力抵抗用
部材として杭５を適用した例で説明しているが、杭５に
限定されるものではない。要は、地盤３に水平反力が得
られる部材であれば、箱状の鋼部材等、他の公知の部材
であってもよい。但し、施工性や、地盤３に水平反力を
得るために専有する横断面積が少なくて済むなど、水平
力抵抗用部材としては、上記杭５が有利である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の杭基
礎構造においては、鉛直荷重を支持する基礎杭による水
平力の負担が低減されるので、従来の杭基礎構造では基
礎杭が破壊されるような大きな地震による水平力が入力
されても、そのエネルギーはダンパ及び水平力抵抗用部
材によって吸収されて、当該基礎杭の破壊が防止され
る。このように、本発明の杭基礎構造を建物の基礎とし
て採用しても、杭基礎構造の地震時の安全性が向上する
という効果がある。

【００２１】また、上記地震による水平力に抵抗するこ
とでダンパや水平力抵抗用部材等が破損しても、水平力
抵抗用部材は建物の鉛直荷重を支持していないので、基
礎杭が破損した場合に比べ、基礎の補修作業が容易にな
る効果もある。また、上記ダンパ及び水平力抵抗用部材
により地震によって基礎に入力されたエネルギーが吸収
されるので、基礎ばかりでなく、基礎に支持される建物
への地震入力も低減されるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る杭基礎構造を示す全
体概要図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る水平力抵抗用の杭と
基礎梁との間に介装されるダンパを示す側面図であり、
（ａ）は相対変位をする前の状態を、（ｂ）は相対変位
した状態をそれぞれ示す図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る弾塑性ダンパの復元
力特性の一例を示す図である。

【図４】一般的な杭基礎構造を示す全体概要図である。

【符号の説明】

１建物１ａ基礎スラブ１ｃ基礎梁２基礎杭５水平力抵抗用の杭（水平力抵抗用部材）６ダンパ６ａ鋼棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物の鉛直荷重を支持する基礎杭と、基
礎梁の下方の地盤に埋設された水平力抵抗用部材と、そ
の水平力抵抗用部材と基礎梁との間に介装されたダンパ
とを備えることを特徴とする杭基礎構造。