JPH1161845A - 杭を柱に利用した建築構造物 - Google Patents

杭を柱に利用した建築構造物

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JPH1161845A
JPH1161845A JP22392097A JP22392097A JPH1161845A JP H1161845 A JPH1161845 A JP H1161845A JP 22392097 A JP22392097 A JP 22392097A JP 22392097 A JP22392097 A JP 22392097A JP H1161845 A JPH1161845 A JP H1161845A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 杭を柱に利用した建築構造物に於ける杭柱に
対する水平支持力を高める。 【解決手段】 建築構造物11の杭柱12は、地中の杭
部12Pと地上の柱部12Cとからなり、杭材としての
機能と柱材としての機能とを併有している。また、地表
に敷設された床スラブ17から突起19が地中へ垂設さ
れている。この突起19は柱部12Cの水平変形に対す
る地盤13の水平抵抗の反力材として機能する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は地中の杭部と地上
の柱部とからなる杭柱により杭材をそのまま柱材として
利用した建築構造物に関するものであり、特に、該建築
構造物に於いて、杭柱に対する水平支持力を高めるため
の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本願出願人は、低層の店舗や倉庫等に適
し、建築コストの大幅な低廉化を図ることのできる建築
構造物として、杭をそのまま柱に利用することを提案し
た(特願平8−275116号等)。この杭を柱に利用
した建築構造物に於いては、基礎フーチングや地中梁が
不要になる分、工期が大幅に短縮され、それだけ建築コ
ストも低廉化する。他方、建築構造物たり得るには地震
等に対して所要の強度を有していることが前提条件にな
るので、敷地地盤の表層を地盤改良することとした。こ
れは以下のような解析結果に基づくものである。
【0003】図7に於いて、線材Lはこの解析に用いた
杭柱のモデルである。解析ではこの線材Lの全長を13
000mmに設定するとともに、該線材Lのうち地中へ埋
設される杭部に相当する部分LP の長さを9000mmと
し、地上に立設される柱部に相当する部分LC の長さを
4000mmとした。また、該線材Lの先端(下端)をピ
ン支持するとともに、杭部に相当する部分LP には杭材
が地盤から受ける弾性復原力に相当するものとして、合
計9個のバネk1 ,k2 …k9 を1000mm間隔で水平
に接続した。そして、線材Lの天端に外力として軸力P
及び水平力Hを加えた。
【0004】その結果、前記バネk1 ,k2 …k9 のう
ち線材Lの変形モードを支配する度合が最も大きいもの
は最上部のバネk1 であり、残りのバネk2 〜k9 は影
響度が小さいことが判明した。即ち、これらのバネ
1 ,k2 …k9 のバネ定数を種々の大きさに設定して
線材Lの変形モードがどのように変化するかを調べたと
ころ、バネk1 のバネ定数が変わると線材Lの変形モー
ドも大きく変化するが、その他のバネk2 〜k9 のバネ
定数が変わっただけでは線材Lの変形モードにそれほど
大きな変化は見られなかった。
【0005】これによって、表層の地盤特性についての
み、正確に把握することができれば、柱部の変形量は制
御可能であることが判明した。これはシステム全体の評
価を極めて容易にするものである。即ち、本解析モデル
を具体的な施工現場に適用する場合には、敷地地盤をボ
ーリングして各深さ毎のバネ定数を定め、それを前記バ
ネk1 ,k2 …k9 のバネ定数に当て嵌めることとなる
が、ボーリングデータにはばらつきが大きいので正確な
値を出すのは困難である。ところが、正確さを要求され
るのは表層のバネk1 のバネ定数のみであり、それ以深
のバネ定数は多少正確さを欠いても良い。そこで、この
表層を地盤改良することにすれば、その地盤特性を人為
的に操作することができ、従って、バネk1 のバネ定数
を正確に算定することができる。斯くして、信頼性の高
い評価が可能となり、此種建築構造物の所要強度を充分
に確保することができる。尚、地盤条件等によっては、
地盤改良をする必要のない場合もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】此種杭を柱に利用した
建築構造物に於いては、表層地盤の水平抵抗で杭柱を水
平方向に支持している。しかし、地盤が緩い場合には充
分な水平抵抗を得られないおそれがある。また、屋根等
の上部架構の重量が大きいと変形時の慣性力も大きくな
り、地盤の水平抵抗だけでは支持しきれないおそれがあ
る。このような場合でも、前述した地盤改良をより密
に、且つ、深くしていけば充分に杭柱を支持し得るが、
地盤改良には一定のコストがかかるので、その程度や範
囲を大きくすることは建築コストの低廉化という当該建
築構造物の所期の目的を損なうことになる。
【0007】そこで、地盤改良以外の手段で杭柱に対す
る水平支持力を高めるために解決すべき技術的課題が生
じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、地中の杭部と
地上の柱部とからなる杭柱により杭材としての機能と柱
材としての機能とを併有させ、且つ、地表に1階の床ス
ラブを敷設した、杭を柱に利用した建築構造物に於ける
上記課題を解決するために提案されたものであり、前記
床スラブから地中へ突起を垂設し、又は、杭柱の杭部の
上方部に突起を周設することにより、斯かる突起を地盤
の水平抵抗の反力材又は受け材として機能させた構造を
提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
乃至図6に従って詳述する。図1は請求項1記載の発明
の実施の形態に係る杭を柱に利用した建築構造物11の
骨組を構築した状態を示したものであり、該建築構造物
11には基礎フーチングや地中梁は設置されておらず、
地中の杭部12Pと地上の柱部12Cとからなる杭柱1
2に、該建築構造物11の杭材としての機能と柱材とし
ての機能とを併有させている。ここで、杭柱12はPH
Cパイル、PRCパイル、鋼管巻PCパイル等のコンク
リート杭を用いることとするが、特にこれに限定される
ものではなく、鋼管やH型鋼、溝型鋼等の型鋼でも良
い。
【0010】また、必要に応じて地盤13の表層に固化
剤を注入して地盤改良を施す。この地盤改良の深さは大
略1m程度であるが、建築構造物11の高さ、杭柱1
2,12…に加わる荷重、固化剤の物性(硬度)及び地
盤13の状態等に応じて増減させる。また、建築構造物
11の敷地全面を地盤改良するのが望ましいが、コスト
面を考慮して杭柱12,12…間を縦横に結ぶ格子形状
にすると良い。然るときは、その地盤改良部分が地中梁
と同様の作用を奏することとなり、機能的にも優れてい
る。
【0011】前記杭柱12を構築する際は、オーガ等に
て地盤13に立孔14を掘削し、該立孔14内にセメン
トミルク15を充填しつつ該杭柱12の下部を挿入し
て、杭部12Pとなす。これにより地上には該杭柱12
の上残り分が立設されて柱部12Cとなる。そして、該
柱部12Cが鉛直になるように微調整し、前記セメント
ミルク15が固化するのを待つ。
【0012】尚、杭部12Pの先端(下端)は支持層1
3aまで達するようにし、且つ、このとき柱部12Cの
天端が建築構造物11の天井高さまで達するようにす
る。また、立孔14を掘削せずに杭柱12を直接地盤1
3に打ち込んで、杭部12Pを埋設することとしても良
い。
【0013】然る後に、杭柱12の天端間に梁16を架
設し、更に、屋根や壁(図示せず)等を構築するととも
に、地表には1階の床スラブ17を敷設する。該床スラ
ブ17は土間スラブで構成される場合もあり、又、構造
スラブで構成される場合もある。土間スラブは鉄筋をシ
ングルに配筋して土間コンクリートを打設したものであ
り、簡易に施工することができる。一方、構造スラブは
所定の配筋基準に沿って配筋され、構造体の強度評価の
要素に加えることのできるコンクリートスラブである。
また、杭柱12の周囲に数mm〜数cm程度の間隙(縁切り
部18)を設けて該床スラブ17と杭柱12とを縁切り
する。これは地震時変形によって杭柱12と床スラブ1
7との接触部に応力が集中して両者が破壊されるのを防
止するためである。
【0014】そして、該床スラブ17から地中へ突起1
9を垂設する。ここで、該突起19は床スラブ17の打
設時にそれと一体的に打設成型されるRC製とするが、
特に之に限定されるものではなく、PCa製でも鋼製で
も良い。また、図2に示す如く、1本の杭柱12当り複
数本の円柱状の突起19a,19a…を該杭柱12の周
囲に所定間隔置きに配置する場合の他、図3に示す突起
19bの如く、大径の円環状に形成して杭柱12の全周
を囲繞させることとしても良い。
【0015】更に、突起19を図4に示す杭19cにて
代用し、該杭19cの天端を床スラブ17に剛結合する
こととしても良い。然るときは、後述する突起19の機
能に加えて床スラブ17を支承し不同沈下を防止すると
いう機能をも有することとなる。
【0016】而して、斯かる突起19は地盤13の水平
抵抗の反力材として機能する。即ち、杭柱12の柱部1
2Cが水平変形しようとすると、地盤13(特に、表層
地盤)にそれを阻止しようとする水平抵抗が働くが、こ
のとき突起19が背部から地盤13を押さえて、力が有
効に伝達されるように機能する。この結果、杭柱12に
対する水平支持力が増大することとなる。従って、地盤
13が緩い場合や屋根等の上部架構の重量が大きい場合
でも、柱部12Cの変形量が制御可能となり、設計条件
を満たすことができる。
【0017】図5は請求項2記載の発明の実施の形態を
示し、杭柱12の杭部12Pの上方部に突起20が周設
されている。また、床スラブ17の杭柱周辺部分17a
を下方へ垂設して、突起20上に載設する。
【0018】ここで突起20は、図6に示す如く、平面
視矩形に形成されているが、特にこの形状に限定される
ものではない。また、該突起20はPCa製でも鋼製で
も良く、或いは場所打ちによるRC製でも良い。PCa
製又は鋼製の場合は2つ割りや4つ割りに分割して成型
しておき、杭柱12の建込み後に該杭柱12の周囲にボ
ルト21にて固定する。一方、場所打ちにする場合は、
杭柱12の建込み後に杭部12Pの上方部周辺の地盤1
3に窪みを設けて型枠を形成し、杭柱12に突設したボ
ルト21等をアンカー筋としてコンクリートを打設す
る。この場所打ちによる場合は、突起20の打設後に、
続けてその上方に床スラブ17の杭柱周辺部分17aを
打設する。
【0019】而して、該突起20は地盤13の水平抵抗
の受け材として機能する。即ち、杭柱12の柱部12C
が水平変形しようとすると、地盤13(特に、表層地
盤)にそれを阻止しようとする水平抵抗が働くが、この
水平抵抗は突起20を介して杭柱12に作用する。そし
て、この突起20を設けたことにより、それが無い場合
よりも地盤13と水平方向に対接する面積が広くなるの
で、それだけ杭柱12が受ける水平抵抗も大きくなる。
この結果、前述した請求項1記載の発明と同様に、杭柱
12に対する水平支持力が増大して、地盤13が緩い場
合や屋根等の上部架構の重量が大きい場合でも、柱部1
2Cの変形量が制御可能となり、設計条件を満たすこと
ができる。
【0020】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、地盤の水
平抵抗を有効に杭柱へ伝達させることができるので、杭
柱に対する水平支持力が増大する。従って、地盤が緩い
場合や屋根等の上部架構の重量が大きい場合でも、地盤
改良の程度や範囲を大きくすることなく所要の設計条件
を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明の実施の形態を示し、その
側面断面図。
【図2】図1に於いて、杭柱と突起との平面配置例を示
す平面解説図。
【図3】図1に於いて、杭柱と突起との他の平面配置例
を示す平面解説図。
【図4】請求項1記載の発明の実施の形態の変形例を示
し、その側面断面図。
【図5】請求項2記載の発明の実施の形態を示し、その
側面断面図。
【図6】図5に於いて、杭柱と突起との平面配置例を示
す平面解説図。
【図7】外力による杭柱の変形を調べる解析モデルの解
説図。
【符号の説明】
11 建築構造物 12 杭柱 12C 柱部 12P 杭部 13 地盤 17 床スラブ 19,19a,19b,20 突起 19c 杭

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中の杭部と地上の柱部とからなる杭柱
    により杭材としての機能と柱材としての機能とを併有さ
    せ、且つ、地表に1階の床スラブを敷設した、杭を柱に
    利用した建築構造物に於いて、前記床スラブから地中へ
    突起を垂設し、該突起を地盤の水平抵抗の反力材とした
    ことを特徴とする杭を柱に利用した建築構造物。
  2. 【請求項2】 地中の杭部と地上の柱部とからなる杭柱
    により杭材としての機能と柱材としての機能とを併有さ
    せ、且つ、地表に1階の床スラブを敷設した、杭を柱に
    利用した建築構造物に於いて、杭柱の杭部の上方部に突
    起を周設し、該突起を地盤の水平抵抗の受け材としたこ
    とを特徴とする杭を柱に利用した建築構造物。
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