JP2016041871A

JP2016041871A - 建物基礎構造

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Publication number: JP2016041871A
Application number: JP2014165966A
Authority: JP
Inventors: 勇介江原; Yusuke Ehara; 和雄青木; Kazuo Aoki; 哲也枡井; Tetsuya Masui; 順子須賀; Junko Suga; 藍山田; Ai Yamada; 中村　亮太; Ryota Nakamura; 亮太中村; 和範若松; Kazunori Wakamatsu; 鬼丸　貞友; Sadatomo Onimaru; 貞友鬼丸; 馨大谷; Kaoru Otani
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2014-08-18
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2016-03-31

Abstract

【課題】杭を用いずに、建物基礎の支持力を向上させる。【解決手段】地盤上に載置された建物基礎と、前記地盤を取り囲むように設けられ、前記建物基礎に連結されて前記建物基礎を支持する第１シートパイルと、前記地盤中に設けられ、前記建物基礎に連結されて前記建物基礎を支持する第２シートパイルと、を有する建物基礎構造。【選択図】図１

Description

本発明は、建物を支持する建物基礎構造に関する。

建物を直接基礎で支持する地盤強度が得られない場合、この直接基礎に杭を併用して建物基礎の支持力を大きくすることがある。例えば、特許文献１には、地盤中に打設された支持杭に支持された独立フーチング基礎が開示されている。

しかし、杭の施工には多くの施工手間や施工コストが掛かり、また、杭の施工により発生する多量の掘削土を処分しなければならない。

特開平７−２３８５５７号公報

本発明は係る事実を考慮し、杭を用いずに、建物基礎の支持力を向上させることを課題とする。

第１態様の発明は、地盤上に載置された建物基礎と、前記地盤を取り囲むように設けられ、前記建物基礎に連結されて前記建物基礎を支持する第１シートパイルと、前記地盤中に設けられ、前記建物基礎に連結されて前記建物基礎を支持する第２シートパイルと、を有する建物基礎構造である。

第１態様の発明では、直接基礎による建物基礎の支持力と、第１シートパイルの鉛直摩擦力と、第２シートパイルの鉛直摩擦力とにより、建物基礎の支持力を大きくすることができる。すなわち、建物基礎にかかる鉛直荷重を第１シートパイルと第２シートパイルに負担させることにより、杭を用いずに、建物基礎の支持力を向上させることができる。また、地盤中に第２シートパイルを設けることにより、建物基礎の底面積が大きい場合においても、地盤上に建物基礎を確実に支持することができる。

第２態様の発明は、地盤上に載置された複数のフーチング基礎によって構成されたフーチング基礎群と、前記地盤を取り囲むように設けられ、前記フーチング基礎群の外周に沿って配置された前記フーチング基礎に連結されて当該フーチング基礎を支持するシートパイルと、を有する建物基礎構造である。

第２態様の発明では、直接基礎によるフーチング基礎の支持力と、シートパイルの鉛直摩擦力とにより、フーチング基礎の支持力を大きくすることができる。すなわち、フーチング基礎にかかる荷重をシートパイルに負担させることにより、フーチング基礎の支持力を向上させることができる。これにより、複数のフーチング基礎によって構成される建物基礎の支持力を、杭を用いずに向上させることができる。

本発明は上記構成としたので、杭を用いずに、建物基礎の支持力を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造を示す側断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。本発明の第１実施形態に係るシートパイルが交差している部分を示す平断面図である。本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造の施工手順を示す側断面図である。本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造の作用を示す側断面図である。本発明の第１実施形態に係るシートパイルの平面配置のバリエーションを示す平断面図である。本発明の第２実施形態に係る建物基礎構造を示す側断面図である。本発明の第２実施形態に係る建物基礎構造の作用を示す側断面図である。本発明の第２実施形態に係る建物基礎構造のバリエーションを示す側断面図である。

図を参照しながら本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造について説明する。

図１の側断面図には、鉄筋コンクリート造の建物１０を支持する建物基礎構造１２が示されている。建物１０は、建物基礎構造１２を介して軟弱地盤１４上に支持されている。

図１、及び図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すように、建物基礎構造１２は、べた基礎によって構成され建物１０の底版となる建物基礎１６と、第１シートパイルとしてのシートパイル１８と、第２シートパイルとしてのシートパイル２０と、を有して構成されている。

建物基礎１６は、地盤としての軟弱地盤１４Ａの上に載置されている。軟弱地盤１４Ａは、軟弱地盤１４のうちの建物基礎１６の直下に位置する地盤を意味する。すなわち、建物基礎１６は、直接基礎により軟弱地盤１４Ａ上に支持されている。

シートパイル１８は、軟弱地盤１４Ａを取り囲むように設けられている。シートパイル１８は、上端部を建物基礎１６に連結することにより建物基礎１６を支持している。

シートパイル１８の上端部と建物基礎１６とは、建物基礎１６に生じる鉛直荷重、せん断力、及び回転モーメントに対して軟弱地盤１４中のシートパイル１８が抵抗できるように連結されていればよい。例えば、シートパイル１８の上端部内面にスタッドを取り付け、建物基礎１６をコンクリート打設によって形成する際に、スタッドをコンクリート中に埋設してこのコンクリートを硬化させることにより、シートパイル１８の上端部を建物基礎１６に固定してもよい。

シートパイル２０は、軟弱地盤１４Ａ中に設けられている。すなわち、シートパイル２０は、建物基礎１６の直下に配置されている。シートパイル２０は、上端部を建物基礎１６に連結することにより建物基礎１６を支持している。

シートパイル２０の上端部と建物基礎１６とは、建物基礎１６に生じる鉛直荷重、せん断力、及び回転モーメントに対して軟弱地盤１４Ａ中のシートパイル２０が抵抗できるように連結されていればよい。例えば、建物基礎１６をコンクリート打設によって形成する際に、シートパイル２０の上端部をコンクリート中に埋設することにより、シートパイル２０の上端部を建物基礎１６に固定してもよい。

図２に示すように、シートパイル２０は、平面視にて格子状に配置されている。また、図３（ａ）〜（ｃ）の平断面図に示すように、交差するシートパイル２０とシートパイル２０、シートパイル１８とシートパイル２０、及びシートパイル１８とシートパイル１８は、連続するように（接触して）配置されている。なお、シートパイル１８同士、シートパイル２０同士、及びシートパイル１８とシートパイル２０は、施工可能な範囲で近接して配置すれば、離れていてもよい。

次に、本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造の施工手順の一例を示す。

まず、図４（ａ）の側断面図に示すように、軟弱地盤１４Ａを取り囲むように、軟弱地盤１４中にシートパイル１８を打設する。

次に、図４（ｂ）の側断面図に示すように、シートパイル１８に取り囲まれた軟弱地盤１４Ａを所定の深さまで掘削する。そして、軟弱地盤１４Ａの掘削により露出したシートパイル１８の上端部内面に複数のスタッド（不図示）を取り付ける。

次に、図４（ｃ）の側断面図に示すように、軟弱地盤１４Ａ中にシートパイル２０を打設する。シートパイル２０の上端部は、シートパイル２０の打設を完了した状態で、掘削底面２２から突出させておく。

次に、図４（ｄ）の側断面図に示すように、掘削底面２２上に鉄筋コンクリート造の建物基礎１６を形成する。シートパイル１８、２０は、建物基礎１６を形成するために打設したコンクリート中に、シートパイル１８の上端部内面に取り付けられたスタッド、及びシートパイル２０の上端部を埋設し、このコンクリートを硬化させることにより、建物基礎１６に連結されて一体化される。

次に、本発明の第１実施形態に係る建物基礎構造の作用と効果について説明する。

第１実施形態の建物基礎構造１２では、図５（ａ）の側断面図に示すように、直接基礎による建物基礎１６の支持力Ｎ_１と、シートパイル１８の軟弱地盤１４に対する鉛直摩擦力Ｎ_２と、シートパイル２０の軟弱地盤１４Ａに対する鉛直摩擦力Ｎ_３とにより、軟弱地盤１４に対する建物基礎１６の支持力を大きくすることができる。すなわち、建物基礎１６に生じる鉛直荷重Ｎをシートパイル１８とシートパイル２０に負担させることにより、杭を用いずに、建物基礎１６の支持力を向上させることができる。また、軟弱地盤１４Ａ中にシートパイル２０を設けることにより、建物基礎１６の底面積が大きい場合においても、軟弱地盤１４Ａ上に建物基礎１６を確実に支持することができる。

また、第１実施形態の建物基礎構造１２では、図１に示すように、地震時に軟弱地盤１４Ａに発生したせん断応力をシートパイル１８とシートパイル２０が負担することによって低減し、軟弱地盤１４Ａがせん断変形するのを抑制することができる。これにより、地震時に軟弱地盤１４Ａが液状化するのを抑制することができる。また、地震時にシートパイル１８の外側にある軟弱地盤１４に過剰間隙水圧が発生して液状化したときに、シートパイル１８の内側にある軟弱地盤１４Ａへこの過剰間隙水圧が侵入するのをシートパイル１８により抑制し、シートパイル１８の内側にある軟弱地盤１４Ａが液状化するのを抑制することができる。これらにより、地震時における直接基礎による建物基礎１６の支持力を向上させることができる。

さらに、第１実施形態の建物基礎構造１２では、図５（ｂ）の側断面図に示すように、建物基礎１６に生じるせん断力Ｑに対して、シートパイル１８とシートパイル２０が抵抗し（シートパイル１８が軟弱地盤１４から受ける受働抵抗力Ｑ_２と、シートパイル２０が軟弱地盤１４Ａから受ける受働抵抗力Ｑ_３とによるせん断抵抗力Ｑ_ｆで抵抗）、建物基礎１６に生じるせん断力Ｑを低減することができる。

また、第１実施形態の建物基礎構造１２では、図５（ｃ）の側断面図に示すように、建物基礎１６に生じる回転モーメントＭに対して、シートパイル１８とシートパイル２０が抵抗し（シートパイル１８の軟弱地盤１４に対する鉛直摩擦力Ｎ_２と、シートパイル２０の軟弱地盤１４Ａに対する鉛直摩擦力Ｎ_３とによる曲げ抵抗力Ｍ_ｆで抵抗）、建物基礎１６に生じる回転モーメントＭを低減することができる。

さらに、第１実施形態の建物基礎構造１２では、フーチング直接基礎に杭を併用する従来の基礎構造の施工において必要とされていた、フーチング直接基礎を取り囲む土留め用シートパイルの撤去が不要であり、建物基礎１６を形成するためのコンクリート打設用の側型枠としてシートパイル１８を利用することができる。

また、本実施形態の建物基礎構造１２には杭が用いられないので、杭の施工により発生する多量の掘削土を処分する必要がない。すなわち、建設発生土を低減することができる。

以上、本発明の第１実施形態について説明した。

なお、第１実施形態では、シートパイル２０を平面視にて格子状に配置した例を示したが、シートパイル２０は、他の配置にしてもよい。例えば、図６の平断面図に示すように、複数のシートパイル２０を平面視にて平行に配置してもよい。

また、第１実施形態では、建物基礎１６を建物１０の底版とした例を示したが、建物基礎１６は、他の形式の直接基礎であってもよい。例えば、建物基礎１６をフーチング直接基礎にしてもよい。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

図７の側断面図には、鉄筋コンクリート造の建物２４を支持する建物基礎構造２６が示されている。建物２４は、建物基礎構造２６を介して軟弱地盤１４上に支持されている。建物基礎構造２６は、フーチング基礎群２８と、シートパイル３０と、を有して構成されている。

フーチング基礎群２８は、地盤としての軟弱地盤１４Ｂの上に載置された複数のフーチング基礎３２によって構成されている（図７の例では、平面視にて軟弱地盤１４Ｂのコーナー部に配置された４つのフーチング基礎３２によってフーチング基礎群２８を構成している）。軟弱地盤１４Ｂは、軟弱地盤１４のうちの建物２４の底版直下に位置する地盤を意味する。すなわち、複数のフーチング基礎３２は、直接基礎により軟弱地盤１４Ｂ上に支持されている。

シートパイル３０は、軟弱地盤１４Ｂを取り囲むように設けられている。シートパイル３０は、フーチング基礎群２８の外周に沿って配置されたフーチング基礎３２（図７の例では、フーチング基礎群２８を構成する全てのフーチング基礎３２）に上端部を連結することによりフーチング基礎３２を支持している。

シートパイル３０の上端部とフーチング基礎３２とは、フーチング基礎３２に生じる鉛直荷重、せん断力、及び回転モーメントに対して軟弱地盤１４中のシートパイル３０が抵抗できるように連結されていればよい。例えば、シートパイル３０の上端部内面にスタッドを取り付け、フーチング基礎３２をコンクリート打設によって形成する際に、スタッドをコンクリート中に埋設してこのコンクリートを硬化させることにより、シートパイル３０の上端部をフーチング基礎３２に固定してもよい。

シートパイル３０同士が交差するコーナー部においては、第１実施形態の図３（ｃ）と同様に、シートパイル３０同士は、連続するように（接触して）配置されている。なお、シートパイル３０同士は、施工可能な範囲で近接して配置すれば、離れていてもよい。

建物基礎構造２６は、例えば、第１実施形態の図４（ａ）〜（ｄ）で説明した建物基礎構造１２の施工手順とほぼ同じ方法で構築することができる。

まず、軟弱地盤１４Ｂを取り囲むように、軟弱地盤１４中にシートパイル３０を打設する。

次に、シートパイル３０に取り囲まれた軟弱地盤１４Ｂを所定の深さまで掘削する。そして、軟弱地盤１４Ｂの掘削により露出したシートパイル３０の上端部内面に複数のスタッド（不図示）を取り付ける。

次に、掘削底面上に鉄筋コンクリート造のフーチング基礎３２を形成する。シートパイル３０は、フーチング基礎３２を形成するために打設したコンクリート中に、シートパイル３０の上端部内面に取り付けられたスタッドを埋設し、このコンクリートを硬化させることにより、フーチング基礎３２に連結されて一体化される。

次に、本発明の第２実施形態に係る建物基礎構造の作用と効果について説明する。

第２実施形態の建物基礎構造１２では、図８（ａ）の側断面図に示すように、直接基礎によるフーチング基礎３２の支持力Ｎ_１と、シートパイル３０の軟弱地盤１４に対する鉛直摩擦力Ｎ_２とにより、軟弱地盤１４に対するフーチング基礎３２の支持力を大きくすることができる。すなわち、フーチング基礎３２に生じる鉛直荷重Ｎをシートパイル３０に負担させることにより、杭を用いずに、フーチング基礎３２の支持力を向上させることができる。これにより、複数のフーチング基礎３２によって構成される建物基礎の支持力を、杭を用いずに向上させることができる。

また、第２実施形態の建物基礎構造２６では、図７に示すように、地震時に軟弱地盤１４Ｂに発生したせん断応力をシートパイル３０が負担することによって低減し、軟弱地盤１４Ｂがせん断変形するのを抑制することができる。これにより、地震時に軟弱地盤１４Ｂが液状化するのを抑制することができる。また、地震時にシートパイル３０の外側にある軟弱地盤１４に過剰間隙水圧が発生して液状化したときに、シートパイル３０の内側にある軟弱地盤１４Ｂへこの過剰間隙水圧が侵入するのをシートパイル３０により抑制し、シートパイル３０の内側にある軟弱地盤１４Ｂが液状化するのを抑制することができる。これらにより、地震時における直接基礎によるフーチング基礎３２の支持力を向上させることができる。

さらに、第２実施形態の建物基礎構造２６では、図８（ｂ）の側断面図に示すように、フーチング基礎３２に生じるせん断力Ｑに対して、シートパイル３０が抵抗し（シートパイル３０が軟弱地盤１４から受ける受働抵抗力Ｑ_２によるせん断抵抗力Ｑ_ｆで抵抗）、フーチング基礎３２に生じるせん断力Ｑを低減することができる。

また、第２実施形態の建物基礎構造２６では、図８（ｃ）の側断面図に示すように、フーチング基礎３２に生じる回転モーメントＭに対して、シートパイル３０が抵抗し（シートパイル３０の軟弱地盤１４に対する鉛直摩擦力Ｎ_２による曲げ抵抗力Ｍ_ｆで抵抗）、フーチング基礎３２に生じる回転モーメントＭを低減することができる。

以上、本発明の第２実施形態について説明した。

なお、第２実施形態では、図７に示すように、４つのフーチング基礎３２によってフーチング基礎群２８を構成した例を示したが、フーチング基礎群２８は、複数であれば幾つでもよい。例えば、図９の側断面図に示すように、９つのフーチング基礎３２（平面視にて軟弱地盤１４Ｂの外周部に配置された８つのフーチング基礎３２と、平面視にて軟弱地盤１４Ｂの中央部に配置された１つのフーチング基礎３２）よってフーチング基礎群２８を構成してもよい。

以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明した。

なお、第１及び第２実施形態では、建物基礎１６及びフーチング基礎３２を直接基礎とした例を示したが、建物基礎１６及びフーチング基礎３２をパイルドラフト基礎としてもよい。

また、第１及び第２実施形態では、シートパイル１８、３０により取り囲まれた軟弱地盤１４Ａ、１４Ｂを所定の深さまで掘削し、この掘削底面上に建物基礎１６やフーチング基礎３２を構築した例を示したが、所定の深さがある程度深い（例えば、３ｍを超える深さ）場合には、切梁を適宜設置して土留め対策を施した後に、建物基礎１６やフーチング基礎３２を構築するのが好ましい。

さらに、第１及び第２実施形態では、建物１０、２４を鉄筋コンクリート造とした例を示したが、第１及び第２実施形態の建物基礎構造１２、２６によって支持される建物は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物であってもよいし、新築建物又は改修建物であってもよい。第１及び第２実施形態の建物基礎構造１２、２６は、中規模の建物の基礎構造に適用するのが有効である。

以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１及び第２実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１２、２６建物基礎構造
１４Ａ、１４Ｂ軟弱地盤（地盤）
１６建物基礎
１８シートパイル（第１シートパイル）
２０シートパイル（第２シートパイル）
２８フーチング基礎群
３０シートパイル
３２フーチング基礎

Claims

地盤上に載置された建物基礎と、
前記地盤を取り囲むように設けられ、前記建物基礎に連結されて前記建物基礎を支持する第１シートパイルと、
前記地盤中に設けられ、前記建物基礎に連結されて前記建物基礎を支持する第２シートパイルと、
を有する建物基礎構造。
地盤上に載置された複数のフーチング基礎によって構成されたフーチング基礎群と、
前記地盤を取り囲むように設けられ、前記フーチング基礎群の外周に沿って配置された前記フーチング基礎に連結されて当該フーチング基礎を支持するシートパイルと、
を有する建物基礎構造。