JP7401363B2 - 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の下面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。
そこで、基礎上部に杭を接合しない構成とすると、建物に大きな水平力が生じた場合に基礎上部が大きく滑ってしまうことが考えられる。
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とともに基礎上部の過大な滑りを抑制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、前記基礎上部の下面に下方が開放された複数の凹部が設けられ、前記複数の杭それぞれの杭頭部は、前記複数の凹部にそれぞれ挿入され、前記杭頭部の外周面と前記凹部の内周面との間に、前記基礎上部と前記杭頭部との相対的な水平方向の移動を許容する間隙が設けられ、前記基礎上部の直下に、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とともに基礎上部の過大な滑りを抑制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。 （Ａ）は第１の実施の形態にかかる杭とフーチングとの構成を示す断面図であって、（Ｂ）は（Ａ）において建物に水平力が発生した場合の断面図である。 第２の実施の形態にかかる杭とフーチングとの構成を示す断面図である。 第３の実施の形態にかかる杭とフーチングとの構成を示す断面図である。 第４の実施の形態にかかる杭とフーチングとの構成を示す断面図である。 第５の実施の形態にかかる杭とフーチングとの構成を示す断面図である。 第６の実施の形態にかかる杭とフーチングとの構成を示す断面図である。 第７の実施の形態にかかる杭とフーチングとの構成を示す断面図である。 第８の実施の形態にかかる杭とフーチングとの構成を示す断面図である。 第９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９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（図２参照）。
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、パイルドラフト基礎が適用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１～３（Ａ）、（Ｂ）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。本実施の形態において、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で構成されたラフトである。
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。
基礎上部２０Ａの直下には、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、フーチング２２近傍の部分を杭頭部１２と称する。
杭１０は、水平方向に所定の間隔をあけて地盤Ｇに打設されており、杭頭部１２が上層地盤Ｇ１から上方に向けて突出している。この突出している杭頭部１２の上下方向の長さ（鉛直方向の長さ）は、例えば１０ｃｍ程度である。
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１０の上面、すなわち杭頭部１２の上面には、滑り材１４が取着されている。
滑り材１４は、上面に接する部材に対して滑りやすくするものであって、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）などの材質で構成されている。

フーチング２２は、鉄筋コンクリート製の直方体形状の部材であって、複数の杭１０それぞれの杭頭部１２の上方に配置され、下面が上層地盤Ｇ１の上面に接している。
複数のフーチング２２は、上層地盤Ｇ１の上面近傍で基礎梁２６により繋がれており、複数のフーチング２２それぞれの上面には、上部構造を構成する柱２８が立設されている。
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。

また、複数のフーチング２２は、それぞれの下面の中央部分に、内周面２２０２と内周面２２０２の上部を接続する底面２２０４とで構成され下方が開放された円筒状の凹部２２Ａが設けられている。
複数の杭１０それぞれの杭頭部１２は、複数の凹部２２Ａにそれぞれ挿入されている。
凹部２２Ａの底面２２０４は、杭頭部１２の上面に取着された滑り材１４の上面に当接している。滑り材１４と凹部２２Ａの底面２２０４との摩擦係数は、杭頭部１２の上面と凹部２２Ａの底面２２０４との摩擦係数よりも小さい。言い換えると、滑り材１４は、杭頭部１２の上面と凹部２２Ａの底面２２０４の間の摩擦力を低減するように設けられている。
また、杭１０を構成している杭主筋（不図示）は、フーチング２２に定着させずに杭１０の内部に設置されている。
複数のフーチング２２は、基礎梁２６よりも広い幅を有しており、建物の荷重を複数の杭１０それぞれに伝達している。

また、凹部２２Ａの内周面２２０２に、円筒状に形成された鋼管３０が軸心方向を上下方向にして設けられている。
鋼管３０は、例えば、厚さが５ｍｍ～１０ｍｍ程度であり、上下方向の長さ（軸心方向の長さ）は、上層地盤Ｇ１から突出している杭頭部１２の長さとほぼ等しくなっている。
ここで、本実施の形態では、フーチング２２に設けられた凹部２２Ａの内周面２２０２に鋼管３０が設けられているため、凹部２２Ａの内周面が鋼管３０の内周面３００２となっている。

凹部２２Ａに挿入された杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に、基礎上部２０Ａと杭１０との相対的な水平方向の移動を許容する間隙Ｃが設けられている。
間隙Ｃには、基礎上部２０Ａと杭頭部１２との相対的な水平方向の移動用のスペースを確保するために環状の間隙充填材４０が設けられている。
間隙充填材４０は、杭１０の上方にフーチング２２を設けるためにコンクリートを打設する際、コンクリートが間隙Ｃに入り込んで基礎上部２０Ａと杭頭部１２との相対的な水平方向の移動用のスペースがなくならないように、すなわち、移動用のスペースを確保するため、間隙Ｃに配置するものである。
間隙充填材４０は、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。

凹部２２Ａの内径は、上部構造の大きさや杭１０の外径との関係を考慮して定められるが、例えば、杭１０の外径をｄとし、凹部２２Ａの内径Ｄをとした場合、以下の式（１）を満たすように形成する。

Ｄ＝１．１ｄ～１．５ｄ ・・・（１）

したがって、例えば、杭１０の外径が１ｍであった場合は、凹部２２Ａの内径は１．１ｍ～１．５ｍとなるため、半径方向の幅が５ｃｍ～２５ｃｍ程度の環状の間隙Ｃが杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられる。

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、複数のフーチング２２の下方に複数の杭１０が打設されている。
したがって、基礎上部２０Ａは、建物の荷重を受けると、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。

また、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それぞれの下面に設けられた凹部２２Ａに杭１０の杭頭部１２が挿入され、杭頭部１２に取着された滑り材１４の上面と凹部２２Ａの底面２２０４が当接している。そして、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に間隙Ｃを設け、その間隙Ｃに間隙充填材４０が設けられている。
したがって、例えば地震が発生した場合、図３（Ｂ）に示すように、基礎上部２０Ａが建物の水平力Ｆを受け、基礎上部２０Ａは杭１０に対して水平方向に移動すると、基礎上部２０Ａの下面と上層地盤Ｇ１の上面との間に摩擦力が発生する。
一方、杭頭部１２の上面には滑り材１４が取着されているため、杭１０の杭頭部１２の上面とフーチング２２の凹部２２Ａの底面２２０４との間の摩擦力は低減される。
その結果、比較的小さな地震が発生した場合は、間隙Ｃが設けられていることより、基礎上部２０Ａが杭１０に対して水平方向に移動できるが、比較的大きな地震が発生した場合は、基礎上部２０Ａが水平方向に大きく移動するため、図３（Ｂ）に示すように、凹部２２Ａの内周面３３０２が杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に接触する。
つまり、建物の荷重（鉛直荷重）は地震が発生した場合でも基礎上部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、小さい地震の場合には基礎上部２０Ａの摩擦力により抵抗し、大きい地震の場合には杭１０が抵抗力として働くことになる。

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。
まず、改良した上層地盤Ｇ１の所望の位置に、滑り材１４をそれぞれの上面に取着した複数の杭１０を配置し、上層地盤Ｇ１から所定の長さの杭頭部１２を突出させて打設する。
次に、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。
そして、複数の杭１０のそれぞれの杭頭部１２の外周面１２０２に間隙充填材４０を取着し、間隙充填材４０の外周部に鋼管３０を設置する。
間隙充填材４０の取り付け方法は、例えば、環状の間隙充填材４０を直径で２つに分割した分割体を、杭頭部１２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。
次いで、複数の杭１０それぞれの上方に複数のフーチング２２の配筋を行い、杭頭部１２、間隙充填材４０、および鋼管３０を覆うようにコンクリートを打設して複数のフーチング２２を設置する。
そして、基礎梁２６、耐圧版２４の配筋を行い、複数のフーチング２２間を繋ぐ複数の基礎梁２６を設け、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。
その後、複数のフーチング２２の上面に柱２８を立設し、上層階の梁、スラブ、および柱を含む上部構造を建設する。

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、複数の杭１０それぞれの杭頭部１２は、基礎上部２０Ａである複数のフーチング２２の下面に設けられた複数の凹部２２Ａにそれぞれ挿入されている。複数の杭１０それぞれの杭主筋は、複数のフーチング２２には定着させておらず、凹部２２Ａの底面２２０４は杭頭部１２の上面に取着された滑り材１４の上面に当接している。
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複数の杭１０には伝達されにくい。
このため、杭１０の杭主筋をフーチング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１２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、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に、基礎上部２０Ａと複数の杭１０との相対的な水平方向の移動を許容するスペースが間隙Ｃおよび間隙充填材４０を介して確保されている。
したがって、比較的小さな地震が発生した場合は、建物に水平力が生じて基礎上部２０Ａが複数の杭１０に対して水平方向に移動できるため、基礎上部２０Ａの上層地盤Ｇ１に対する摩擦力により建物の水平力に抵抗することができる。このとき、複数の杭１０は基礎上部２０Ａに追随して移動することがないため、杭１０の変形を抑制する上で有利となる。
また、比較的大きな地震が発生した場合は、建物に大きな水平力が生じて基礎上部２０Ａが水平方向に大きく移動して凹部２２Ａの内周面３００２が杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に接触するため、複数の杭１０が抵抗力として働き、基礎上部２０Ａの過大な滑りを抑制する上で有利となる。

また、複数の杭１０の上面、すなわち杭頭部１２の上面に滑り材１４が取着されていることで、建物に水平力が生じると複数の杭１０に対して基礎上部２０Ａが滑るため、複数の杭１０の杭頭部１２の上面と複数のフーチング２２に設けられた凹部２２Ａの底面２２０４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し、複数の杭１０で負担する水平力を低減させることができる。そのため、複数の杭１０の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。

また、複数のフーチング２２の下面に設けられた凹部２２Ａの内周面２２０２に鋼管３０が設けられているため、凹部２２Ａの内周面３００２（鋼管３０の内周面３００２）が杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に接触した際に複数のフーチング２２に損傷が生じることを抑制できる。

また、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに間隙充填材４０が設けられているため、フーチング２２を作製する際のコンクリート打設時において間隙Ｃにコンクリートが入り込むことを抑制できる。

また、建物の基礎構造１では、基礎上部２０Ａの直下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。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、フーチング２２の下面に設けられた凹部２２Ａの内周面２２０２に鋼管３０が設けられていたのに対して、第２の実施の形態では、杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に鋼管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に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造２では、杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に、鋼管３２が設けられている。
したがって、鋼管３２の外周面３２０２と凹部２２Ａの内周面２２０２との間に、基礎上部２０Ａと複数の杭１０との相対的な水平方向の移動を許容する間隙Ｃが設けられており、間隙Ｃには第１の実施の形態と同様に環状の間隙充填材４０が設けられている。

本実施の形態の建物の基礎構造２を施工する場合、地盤Ｇに複数の杭１０を打設し、砕石や捨てコンクリートを配置した後、複数の杭１０のそれぞれの杭頭部１２の外周面１２０２に鋼管３２を取着し、鋼管３２の外周面３２０２に間隙充填材４０を取着する。
そして、第１の実施の形態と同様に、複数のフーチング２２を設置し、基礎梁２６を設け、耐圧版２４を打設する。その後、柱２８を立設し、上部構造を建設していく。

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、複数の杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に鋼管３２が設けられているため、凹部２２Ａの内周面２２０２が杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に接触した際に複数の杭１０の杭頭部１２に損傷が生じることを抑制できる。
また、本実施の形態においても、第１の実施の形態の鋼管３０を設けたことによる効果以外の効果を奏する。

（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、フーチング２２の下面に設けられた凹部２２Ａの内周面２２０２に鋼管３０が設けられ、第２の実施の形態では、杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に鋼管３２が設けられていたのに対し、第３の実施の形態では、凹部２２Ａの内周面２２０２および杭頭部１２の外周面１２０２の両方に鋼管が設けられている点が異なっている。

図５に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造３では、複数のフーチング２２の下面に設けられた凹部２２Ａの内周面２２０２に鋼管３０が設けられており、杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に、鋼管３２が設けられている。
したがって、鋼管３０の３００２内周面と鋼管３２の外周面３２０２との間に、基礎上部２０Ａと複数の杭１０との相対的な水平方向の移動を許容する間隙Ｃが設けられており、間隙Ｃには第１の実施の形態と同様に環状の間隙充填材４０が設けられている。

本実施の形態の建物の基礎構造３を施工する場合、地盤Ｇに複数の杭１０を打設し、砕石や捨てコンクリートを配置した後、複数の杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に鋼管３２を取着し、鋼管３２の外周面３２０２に間隙充填材４０を取着し、さらに間隙充填材４０の外周面４００２に鋼管３２を設置する。
そして、第１の実施の形態と同様に、複数のフーチング２２を設置し、基礎梁２６を設け、耐圧版２４を打設する。その後、柱２８を立設し、上部構造を建設していく。

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、複数のフーチング２２の下面に設けられた凹部２２Ａの内周面２２０２、および複数の杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２にそれぞれ鋼管３０、３２が設けられているため、凹部２２Ａの内周面３００２が杭１０の杭頭部１２に設けられた鋼材３２の外周面３２０２に接触した際に複数のフーチング２２および複数の杭１０の杭頭部１２に損傷が生じることを抑制できる。
また、本実施の形態においても、第１の実施の形態の鋼管３０を設けたことによる効果以外の効果を奏する。

（第４の実施の形態）
第１の実施の形態では、フーチング２２の下面に設けられた凹部２２Ａの内周面２２０２に鋼管３０が設けられ、第２の実施の形態では、杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に鋼管３２が設けられていたのに対し、第４の実施の形態では、凹部２２Ａの内周面２２０２および杭頭部１２の外周面１２０２のいずれにも鋼管が設けられていない点が異なっている。

図６に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造４では、凹部２２Ａの内周面２２０２および杭頭部１２の外周面１２０２のいずれにも鋼管が設けられておらず、凹部２２Ａの内周面２２０２と杭頭部１２の外周面１２０２との間に基礎上部２０Ａと複数の杭１０との相対的な水平方向の移動を許容する間隙Ｃが設けられており、間隙Ｃには第１の実施の形態と同様に環状の間隙充填材４０が設けられている。

本実施の形態の建物の基礎構造４を施工する場合、地盤Ｇに複数の杭１０を打設し、砕石や捨てコンクリートを配置した後、複数の杭１０の杭頭１２の外周面１２０２に間隙充填材４０を取着する。
そして、第１の実施の形態と同様に、複数のフーチング２２を設置し、基礎梁２６を設け、耐圧版２４を打設する。その後、柱２８を立設し、上部構造を建設していく。

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、鋼管が設けられていないため、施工を容易にするとともにコストを抑える上で有利となる。
また、本実施の形態においても、第１の実施の形態の鋼管３０を設けたことによる効果以外の効果を奏する。

（第５の実施の形態）
第１の実施の形態では、フーチング２２の下面に設けられた凹部２２Ａの内周面２２０２に鋼管３０が設けられていたのに対し、第５の実施の形態では、凹部２２に有蓋円筒状の鋼材が設けられている点が異なっている。

図７に示すように、本実施の形態の鋼材３４は、円筒状の鋼管３６と鋼管３６の一方の端部を塞ぐ蓋板３８とにより構成されており、他方の端部は開放されている。
鋼材３４は、軸心方向を上下方向にして設けられ、蓋板３８を上側とし、開放された他方の端部を下側とし鋼管３６の下部が上層地盤Ｇ１に接触して設置されている。
本実施の形態の建物の基礎構造５では、複数の杭１０の杭頭部１２を覆うように鋼材３４が被せられて設置されており、杭頭部１２の上面に取着された滑り材１４の上面に蓋板３８の下面３８０２が当接している。
したがって、杭頭部１２の外周面１２０２と、蓋部３８の下面３８０２と、鋼管３６の内周面３６０２と、上層地盤Ｇ１の上面とにより環状の空間が形成され、この空間が基礎上部２０Ａと複数の杭１０との相対的な水平方向の移動を許容する間隙Ｃとなっている。本実施の形態の間隙Ｃには、間隙充填材は設けられていない。

本実施の形態の建物の基礎構造５を施工する場合、地盤Ｇに複数の杭１０を打設し、砕石や捨てコンクリートを配置した後、鋼材３４を杭１０の上方から杭頭部１２を覆うように載置する。これにより、杭１０の杭頭部１２の外周に内部が空間となる間隙Ｃが形成される。
そして、第１の実施の形態と同様に、複数のフーチング２２を設置し、基礎梁２６を設け、耐圧版２４を打設する。その後、柱２８を立設し、上部構造を建設していく。

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、杭１０の杭頭部１２を覆うように鋼材２３が設けられており、杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に間隙充填材を取着しなくても間隙Ｃを形成できるため、施工を容易にする上で有利となる。なお、鋼材２３の代わりに、鋼材２３と同様の形状の木材からなる木枠を設けてもよい。
また、本実施の形態においても、第１の実施の形態の間隙充填材４０を設けたことによる効果以外の効果を奏する。

（第６の実施の形態）
第１の実施の形態では、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに環状の間隙充填材４０が設けられていたのに対して、第６の実施の形態では、間隙Ｃに粒状の間隙充填材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６では、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに粒状の間隙充填材４２が設けられている。
間隙充填材４３は、例えば、球体に形成された粒状の発泡スチロールであって、間隙Ｃを埋められる所定量の発泡スチロールが充填されている。

本実施の形態の建物の基礎構造６を施工する場合、地盤Ｇに複数の杭１０を打設し、砕石や捨てコンクリートを配置した後、複数の杭１０の杭頭部１２の外周部１２０２に鋼管３０を設置し、杭頭部１２の外周面１２０２と鋼管３０の内周面３００２とにより形成された間隙Ｃに間隙充填材４２を充填する。
そして、第１の実施の形態と同様に、複数のフーチング２２を設置し、基礎梁２６を設け、耐圧版２４を打設する。その後、柱２８を立設し、上部構造を建設していく。

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１の実施の形態と同様の効果に加え、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに粒状の間隙充填材４２が充填されているため、杭１０の外径や鋼管３０の内径に関わらず所望の量の間隙充填材４２により間隙Ｃを埋めることができ利便性を向上させる上で有利となる。
また、別途型枠を設けなくとも、鋼管３０を型枠とすることで間隙Ｃに粒状の間隙充填材４２を充填できるため、施工を容易にするとともにコストを抑える上で有利となる。

（第７の実施の形態）
第１の実施の形態では、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに環状の間隙充填材４０が設けられていたのに対して、第７の実施の形態では、間隙Ｃに緩衝材および間隙充填材が設けられている点が異なっている。

図９に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造７では、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに環状の緩衝材４４および環状の間隙充填材４６Ａ、４６Ｂが設けられている。
緩衝材４４は、間隙Ｃを埋め、基礎上部２０Ａと複数の杭１０との相対的な水平方向の移動を緩衝するものであって、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る。
緩衝材４４は、上下方向の長さ（鋼管３０の軸心方向に沿った長さ）が、鋼管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４４の上下方向の長さの中央を、鋼管３０の上下方向の長さの中央に合致させて杭頭部１２の外周面１２０２に設けられている。

間隙充填材４６Ａ、４６Ｂは、例えば、第１の実施の形態と同様、環状の発泡スチロールなどである。
間隙充填材４６Ａは、緩衝材４４の上面と凹部２２Ａの底面２２０４との間に設けられ、間隙緩衝材４６Ｂは、緩衝材４４の下面と上層地盤Ｇ１の上面との間に設けられており、緩衝材４４の上下方向の変形を許容するスペースを確保するものである。
本実施の形態では、杭頭部１２の外周面１２０２において、緩衝材４４を上下方向から挟むように間隙充填材４６Ａ、４６Ｂが設けられているため、基礎上部２０Ａが建物の水平力を受け水平方向に移動した際に、緩衝材４４が間隙充填材４６Ａ、４６Ｂ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。

本実施の形態の建物の基礎構造７を施工する場合、地盤Ｇに複数の杭１０を打設し、砕石や捨てコンクリートを配置した後、複数の杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に下から順に、間隙充填材４６Ｂ、緩衝材４４、間隙充填材４６Ａを取着し、緩衝材４４および間隙充填材４６Ａ、４６Ｂの外周面に鋼管３０を設置する。
緩衝材４４の取り付け方法は、例えば、緩衝材４４の内径を杭頭部１２の外径よりわずかに小さく形成しておき、杭頭部１２の上端部から通してはめ込むことで取着する。
そして、第１の実施の形態と同様に、複数のフーチング２２を設置し、基礎梁２６を設け、耐圧版２４を打設する。その後、柱２８を立設し、上部構造を建設していく。

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、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに緩衝材４４が設けられているため、地震時などに建物に水平力が発生して基礎上部２０Ａが水平方向に移動した際、凹部２２Ａの内周面３００２に押圧された緩衝材４４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４４を上下方向から挟むように間隙充填材４６Ａ、４６Ｂ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基礎上部２０Ａが水平方向に移動する際、凹部２２Ａの内周面３００２に押圧された緩衝材４４が上方および下方の間隙充填材４６Ａ、４６Ｂ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、フーチング２２に設けられた凹部２２Ａの底面２２０４を緩衝材４４が押圧することによるフーチング２２の損傷を防止できる。
また、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに、緩衝材４４を挟んで間隙充填材４６Ａ、４６Ｂが設けられているため、フーチング２２を作製する際のコンクリート打設時において間隙Ｃにコンクリートが入ることを抑制できる。
また、本実施の形態においても、第１の実施の形態の間隙充填材４０を設けたことによる効果以外の効果を奏する。

第７の実施の形態では、緩衝材４４の上面と凹部２２Ａの底面２２０４との間、および緩衝材４４の下面と上層地盤Ｇ１の上面との間にそれぞれ間隙緩衝材４６Ａ、４６Ｂが設けられた構成となっていたが、いずれか一方に設ける構成としてもよい。
このように構成しても、建物に水平力が生じて基礎上部２０Ａが水平方向に移動した際に緩衝材４４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、フーチング２２の損傷を防止できる。

また、間隙充填材４４に代えて、空間を設けてもよい。すなわち、例えば、施工時に緩衝材４４の上下端の杭頭部１２の外周部１２０２に型枠を設けることにより、緩衝材４４の上面と凹部２２Ａの底面２２０４との間、および緩衝材４４の下面と上層地盤Ｇ１の上面との間に空間を確保してもよい。
このように構成しても、建物に水平力が生じて基礎上部２０Ａが水平方向に移動した際に緩衝材４４が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、フーチング２２の損傷を防止できる。

（第８の実施の形態）
第７の実施の形態では、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに緩衝材４４および間隙充填材４６Ａ、４６Ｂが設けられていたのに対して、第８の実施の形態では、間隙Ｃに中空の環状体である緩衝材を設けた点が異なっている。

図１０に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造８では、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに中空の環状体である緩衝材４８が設けられている。
緩衝材４８は、例えば、薄肉のゴムなどの弾性体で製造された中空の環状体であって、杭頭部１２の外周面１２０２に装着されている。

本実施の形態の建物の基礎構造８を施工する場合、地盤Ｇに複数の杭１０を打設し、砕石や捨てコンクリートを配置した後、複数の杭１０の杭頭部１２の外周面１２０２に緩衝材４８を取着し、緩衝材４８の外周面に鋼管３０を設置する。
そして、第１の実施の形態と同様に、複数のフーチング２２を設置し、基礎梁２６を設け、耐圧版２４を打設する。その後、柱２８を立設し、上部構造を建設していく。

このように、第８の実施の形態にかかる建物の基礎構造８によれば、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに中空の環状体である緩衝材４８が設けられているため、地震時などに建物に水平力が発生して基礎上部２０Ａが水平方向に移動した際、凹部２２Ａの内周面３００２に押圧された緩衝材４８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、本実施の形態の緩衝材４８は、中空形状であるため、地震時などに建物に水平力が発生して基礎上部２０Ａが水平方向に移動する際、凹部２２Ａの内周面３００２に押圧されると内部に向けて変形することが許容されている。このため、フーチング２２に設けられた凹部２２Ａの底面２２０４を緩衝材４８が押圧することによるフーチング２２の損傷を防止できる。
また、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に設けられた間隙Ｃに、緩衝材４８が設けられているため、フーチング２２を作製する際のコンクリート打設時において間隙にコンクリートが入ることを抑制できる。
また、本実施の形態においても、第１の実施の形態の間隙充填材４０を設けたことによる効果以外の効果を奏する。

（第９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９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が設けられている点が異なっている。

図１１、図１２に示すように、本実施の形態の建物の基礎構造９は、複数の杭１０と基礎上部２０Ｂとで構成されている。本実施の形態において、基礎上部２０Ｂはマットスラブ５０である。
図１２は、図１１の平断面図のＢ－Ｂ断面における側断面図である。
マットスラブ５０は、複数の杭１０それぞれの杭頭部１２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１１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。

また、マットスラブ５０の下面には、第１の実施の形態と同様に、内周面２００２と内周面２００２の上部を接続する底面２２０４とで構成され下方が開放された円筒状の凹部２２Ａが複数設けられている。
複数の杭１０それぞれの杭頭部１２は、複数の凹部２２Ａにそれぞれ挿入されている。
凹部２２Ａの底面２２０４は、杭頭部１２の上面に取着された滑り材１４の上面に当接しており、滑り材１４が杭頭部１２の上面と凹部２２Ａの底面２２０４の間の摩擦係数を小さくしている。
また、複数の杭１０をそれぞれ構成している杭主筋（不図示）は、マットスラブ５０に定着させずに杭１０の内部に設置されている。

このように本実施の形態の建物の基礎構造９は、マットスラブ５０を含む基礎上部（ラフト）２０Ｂの直下には上層地盤Ｇ１があり、地盤Ｇには複数の杭１０が打設され凹部２２Ａの底面２２０４に杭頭部１２の上面が滑り材１４を介して当接している。
したがって、第１の実施の形態と同様に、基礎上部２０Ｂは、建物の荷重を受けると、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。

また、本実施の形態の建物の基礎構造９は、マットスラブ５０の下面に設けられた複数の凹部２２Ａに複数の杭１０の杭頭部１２が挿入され、杭頭部１２に取着された滑り材１４の上面と凹部２２Ａの底面２２０４が当接している。そして、杭頭部１２の外周面１２０２と凹部２２Ａの内周面３００２との間に間隙Ｃを設け、その間隙Ｃに間隙充填材４０が設けられている。
したがって、第１の実施の形態と同様に、建物の荷重（鉛直荷重）は地震が発生した場合でも基礎上部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、小さい地震の場合には基礎上部２０Ｂの摩擦力により抵抗し、大きい地震の場合には複数の杭１０が抵抗力として働くことになる。

このように、第９の実施の形態にかかる建物の基礎構造９によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加え、建物の基礎構造９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。

上述した実施の形態では、杭頭部１２の上面に滑り材１４が取着された構成となっているが、凹部２２Ａの底面２２０４に滑り材１４を取着する構成としてもよい。滑り材１４が凹部２２Ａの底面２２０４に取着されている場合、滑り材１４と杭頭部１２の上面との摩擦係数は、凹部２２Ａの底面２２０４と杭頭部１２の上面との摩擦係数よりも小さい。さらに、滑り材１４は、少なくとも、杭頭部１２と凹部２２Ａが互いに接する位置に取着されていればよい。このように構成した場合でも、建物に水平力が生じると複数の杭１０に対して基礎上部２０Ａが滑るため、複数の杭１０の杭頭部１２と凹部２２Ａとの間の摩擦力が低減される。

また、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、地盤を改良を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、８、９ 建物の基礎構造
１０ 杭
１２ 杭頭部
１２０２ 外周面
１４ 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
２２Ａ 凹部
２２０２ 内周面
２２０４ 底面
２４ 耐圧版
２６ 基礎梁
２８ 柱
３０、３２ 鋼管
３００２ 内周面
３４ 鋼材
４０、４２、４６Ａ、４６Ｂ 間隙充填材
４４、４８ 緩衝材
５０ マットスラブ
Ｃ 間隙
Ｇ 地盤
Ｇ１ 上層地盤

Claims (7)

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、
   前記基礎上部の下面に下方が開放された複数の凹部が設けられ、
   前記複数の杭それぞれの杭頭部は、前記複数の凹部にそれぞれ挿入され、
   前記杭頭部の外周面と前記凹部の内周面との間に、前記基礎上部と前記複数の杭との相対的な水平方向の移動を許容する間隙が設けられ、
   弾性体で製造された中空の環状体である緩衝材が前記杭頭部の外周面に装着され、前記間隙を塞ぐように設けられ、
   前記基礎上部の直下に、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、
   ことを特徴とする建物の基礎構造。
2. 前記杭頭部の上面に、滑り材が取着されており、前記滑り材と前記凹部の底面との摩擦係数は、前記杭頭部の上面と前記凹部との摩擦係数よりも小さい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の建物の基礎構造。
3. 前記凹部の底面に、滑り材が取着されており、前記滑り材と前記杭頭部の上面との摩擦係数は、前記凹部の底面と前記杭頭部との摩擦係数よりも小さい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の建物の基礎構造。
4. 前記緩衝材の外周面に鋼管が設けられている、
   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、
   前記複数の凹部は、前記複数のフーチングの下面に設けられている、
   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. 前記基礎上部は、所定の厚さを有するマットスラブである、
   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。
7. 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１～６のいずれか一項に記載の建物の基礎構造。

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