特許 6703857 構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6703857

(24)【登録日】2020年5月13日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】構造物

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/00 20060101AFI20200525BHJP

   E02D 27/01 20060101ALI20200525BHJP

   E02D 27/12 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   E02D27/00 Z

   E02D27/01 Z

   E02D27/12 Z

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-30971(P2016-30971)

(22)【出願日】2016年2月22日

(65)【公開番号】特開2017-150142(P2017-150142A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2018年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】大堀 太志

(72)【発明者】

【氏名】島野 幸弘

(72)【発明者】

【氏名】田中 弘臣

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−００８４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８９２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２２８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００９４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００２１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９７３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表昭６３−５０１０２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ２７／００

Ｅ０２Ｄ ２７／０１

Ｅ０２Ｄ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部構造体と、
地盤上に設けられ、前記上部構造体を支持する基礎スラブと、
地盤に埋設され、前記上部構造体を基礎スラブを介さずに支持するとともに、杭頭部が前記上部構造体に対して水平方向に相対変位可能とされ、若しくは前記上部構造体にピン接又は半剛接される杭と、
を備え、
前記基礎スラブは、地盤の浅支持層に支持され、
前記杭は、前記浅支持層よりも深い地盤の深支持層に支持される、
構造物。

【請求項2】

前記基礎スラブは、改良地盤を介して前記浅支持層に支持される、
請求項１に記載の構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物に関する。

【背景技術】

【0002】

上部構造体を支持する基礎として、直接基礎及び杭基礎を併用した異種基礎構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−０８９２８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、地震時には、上部構造体に作用する水平力（地震力）を地盤に伝達する必要がある。この点に関し、特許文献１に開示された技術では、地震時に、上部構造体に作用する水平力を、直接基礎を介して地盤に伝達することができる。

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、地震時に、上部構造体に作用する水平力が杭の杭頭部にも伝達される。そのため、杭の水平力負担により杭径を大きくしたり、杭頭部を鋼管巻きとするなどの必要があり、杭仕様や杭基礎構築が大がかりなものとなる。

【0006】

本発明は、上記の事実を考慮し、地震時に上部構造体に作用する水平力を地盤に伝達しつつ、杭仕様や杭基礎構築を簡素化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１態様に係る構造物は、上部構造体と、地盤上に設けられ、前記上部構造体を支持する直接基礎と、地盤に埋設され、前記上部構造体を支持するとともに、杭頭部が前記上部構造体に対して水平方向に相対変位可能とされ、若しくは前記上部構造体にピン接又は半剛接される杭と、を備える。

【0008】

第１態様に係る構造物によれば、上部構造体は、直接基礎及び杭によって支持される。これにより、上部構造体の鉛直力（長期荷重）は、直接基礎及び杭を介して地盤に伝達される。

【0009】

一方、地震時には、上部構造体に作用する水平力が、直接基礎の底面と地盤との間に発生する摩擦力等によって地盤に伝達される。

【0010】

ここで、杭の杭頭部は、上部構造体に対して水平方向に相対変位可能とされ、若しくは、上部構造体にピン接又は半剛接される。これにより、地震時に、上部構造体が杭頭部に対して水平方向に滑り易くなるため、上部構造体から杭頭部に伝達される水平力が低減される。つまり、地震時に、杭が負担する水平力が低減される。したがって、杭の水平力負担が低減されるため、杭仕様や杭基礎構築を簡素化できる。

【0011】

また、前述したように、地震時に上部構造体に作用する水平力は、直接基礎を介して地盤に伝達される。したがって、上部構造体の耐震性能を確保することができる。

【0012】

このように本発明では、地震時に上部構造体に作用する水平力を地盤に伝達しつつ、杭仕様や杭基礎構築を簡素化できる。

【0013】

第２態様に係る構造物は、第１態様に係る構造物において、前記直接基礎は、地盤の浅支持層に支持され、前記杭は、前記浅支持層よりも深い地盤の深支持層に支持される。

【0014】

第２態様に係る構造物によれば、直接基礎は、地盤の浅支持層に支持される。一方、杭は、浅支持層よりも深い深支持層に支持される。これにより、上部構造体の鉛直力（長期荷重）は、直接基礎を介して浅支持層に伝達されるとともに、杭を介して深支持層に伝達される。

【0015】

また、前述したように、杭の杭頭部は、上部構造体に対して水平方向に相対変位可能とされ、若しくは上部構造体にピン接又は半剛接される。これにより、地震時に、上部構造体から杭頭部に伝達される水平力が低減されるため、杭の水平力負担が低減され、杭仕様や杭基礎構築を簡素化できる。

【0016】

また、地震時に上部構造体に作用する水平力は、直接基礎を介して地盤の浅支持層に伝達される。したがって、上部構造体の耐震性能を確保することができる。

【0017】

このように本発明では、上部構造体の下の地盤に深さが異なる浅支持層及び深支持層がある場合に、直接基礎及び杭を併用し、かつ、杭頭部を上部構造体に対して水平方向に相対変位可能等にすることで、地震時に上部構造体に作用する水平力を直接基礎を介して地盤に伝達しつつ、杭が負担する水平力を合理的に低減することができる。したがって、杭仕様や杭基礎構築を簡素化できる。

【0018】

第３態様に係る構造物は、第２態様に係る構造物において、前記直接基礎は、改良地盤を介して前記浅支持層に支持される。

【0019】

第３態様に係る構造物によれば、直接基礎は、改良地盤を介して浅支持層に支持される。これにより、地震時に、上部構造体に作用する水平力は、直接基礎及び改良地盤を介して浅支持層に伝達される。

【0020】

このように本発明では、例えば、浅支持層の上に軟弱層がある場合であっても、当該軟弱層に改良地盤を形成することで、地震時に上部構造体に作用する水平力を直接基礎及び改良地盤を介して浅支持層に伝達することができる。したがって、本発明を適用可能な地盤が増えるため、汎用性が向上する。

【発明の効果】

【0021】

以上説明したように、本発明に係る構造物によれば、地震時に上部構造体に作用する水平力を地盤に伝達しつつ、杭仕様や杭基礎構築を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】第１実施形態に係る構造物を示す立面図である。

【図2】第２実施形態に係る構造物を示す立面図である。

【図3】第１実施形態に係る直接基礎の変形例を示す図１の一部拡大図に相当する立面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る構造物について説明する。

【0024】

先ず、第１実施形態について説明する。

【0025】

（地盤）
図１には、本実施形態に係る構造物１０が構築される地盤１２が示されている。この地盤１２では、起伏した支持層１４の上に軟弱層１６が積層されている。そのため、地盤１２の表層には、支持層１４及び軟弱層１６が存在している。

【0026】

支持層１４は、後述する構造物１０の上部構造体２０を支持可能な強固な地層とされている。この支持層１４は、上側に凸状を成しており、地表面１２Ｇからの深さが深くなるに従って幅（横幅）Ｗが広くなっている。この支持層１４は、地盤１２の浅層を構成する浅支持層１４Ｕと、浅支持層１４Ｕよりも深さ（深度）が深い深支持層１４Ｌとを有している。

【0027】

浅支持層１４Ｕは、地盤１２の表層を構成しており、その上面１４Ｕ１が地盤１２の地表面１２Ｇから露出している。また、浅支持層１４Ｕの上面１４Ｕ１は、切土された平坦面とされている。この浅支持層１４Ｕの周囲は、軟弱層１６とされている。軟弱層１６は、例えば、盛土や粘性土、砂質土によって構成されており、圧密沈下や液状化の発生が懸念される地層とされる。この軟弱層１６は、浅支持層１４Ｕと共に地盤１２の表層（浅層）を構成している。

【0028】

深支持層１４Ｌは、浅支持層１４Ｕの下に配置されている。深支持層１４Ｌは、凸状を成す支持層１４の中腹部分から麓部分（根元部分）に亘っている。また、深支持層１４Ｌは、地表面１２Ｇからの深さが深くなるに従って、浅支持層１４Ｕの外側へ湾曲又は傾斜する支持面１４Ｌ１を有している。この支持面１４Ｌ１の上に、前述した軟弱層１６が積層されている。

【0029】

（構造物）
構造物１０は、上部構造体２０と、上部構造体２０を支持する基礎２４とを備えている。上部構造体２０は、基礎２４を介して地盤１２に支持されている。この上部構造体２０の下部には、例えば、複数の基礎梁２２が設けられている。これらの基礎梁２２は、平面視にて格子状に接合されている。

【0030】

基礎２４は、直接基礎３０及び杭基礎４０を併用した異種基礎（異種基礎構造）とされている。直接基礎３０は、例えば、鉄筋コンクリート造の基礎底盤（基礎スラブ）３２を有している。基礎底盤３２は、地盤１２の浅支持層１４Ｕ上に敷設されている。この直接基礎３０を介して上部構造体２０が浅支持層１４Ｕに支持されている。なお、基礎底盤３２の底面３２Ｌは、直接基礎３０の底面を形成している。

【0031】

杭基礎４０は、複数の杭４２を有している。複数の杭４２は、浅支持層１４Ｕの周囲の軟弱層１６に埋設されている。各杭４２の下端部４２Ｌは、深支持層１４Ｌの支持面１４Ｌ１に達しており、当該深支持層１４Ｌに支持されている。なお、杭４２は、例えば、鋼杭、コンクリート杭、及び合成杭（例えば、ＲＣ杭など）の種々の構造の杭が用いられる。

【0032】

杭４２の杭頭部４２Ｕは、例えば、複数の基礎梁２２の交点に設けられたフーチング４４の底面の下に配置されており、フーチング４４を介して上部構造体２０を支持している。このフーチング４４は、杭頭部４２Ｕと接合されておらず、杭頭部４２Ｕに対して水平方向に相対変位可能とされている。なお、フーチング４４の底面は、上部構造体２０の底面を構成している。

【0033】

次に、第１実施形態の作用について説明する。

【0034】

図１に示されるように、本実施形態に係る構造物１０によれば、上部構造体２０は、直接基礎３０を介して地盤１２の浅支持層１４Ｕに支持されるとともに、複数の杭４２を介して地盤１２の深支持層１４Ｌに支持されている。これにより、上部構造体２０の鉛直力（長期荷重）Ｎは、直接基礎３０を介して浅支持層１４Ｕに伝達されるとともに、複数の杭４２を介して支持層１４に伝達される。

【0035】

また、直接基礎３０は、浅支持層１４Ｕの上面１４Ｕ１上に敷設されており、当該浅支持層１４Ｕと面接触されている。この直接基礎３０の底面３２Ｌと浅支持層１４Ｕの上面１４Ｕ１との間には、上部構造体２０の鉛直力（重量）Ｎに応じた摩擦力Ｑが発生する。そして、地震時には、上部構造体２０に作用する水平力Ｆが、直接基礎３０の底面３２Ｌと浅支持層１４Ｕの上面１４Ｕ１との間に発生する摩擦力Ｑによって浅支持層１４Ｕに伝達される。

【0036】

ここで、杭４２の杭頭部４２Ｕは、上部構造体２０のフーチング４４を下側から支持する一方で、当該フーチング４４とは接合されていない。つまり、フーチング４４は、杭４２の杭頭部４２Ｕに対して水平方向に相対変位可能とされている。

【0037】

これにより、地震時に、フーチング４４が杭頭部４２Ｕに対して水平方向に滑り易くなるため、上部構造体２０から杭頭部４２Ｕに伝達される水平力Ｆが低減される。つまり、地震時に、杭４２が負担する水平力が低減される。したがって、杭頭部４２Ｕに対する補強等が低減されるため、杭４２の杭仕様や杭基礎構築を簡素化できる。

【0038】

また、前述したように、地震時に上部構造体２０に作用する水平力Ｆは、直接基礎３０を介して地盤１２の浅支持層１４Ｕに伝達される。したがって、上部構造体２０の耐震性能を確保することができる。

【0039】

このように本実施形態では、地盤１２に深さが異なる浅支持層１４Ｕ及び深支持層１４Ｌがある場合に、直接基礎３０及び杭４２を併用し、かつ、杭頭部４２Ｕを上部構造体２０に対して水平方向に相対変位可能にすることで、地震時に上部構造体２０に作用する水平力Ｆを支持層１４に伝達しつつ、杭４２が負担する水平力を合理的に低減することができる。したがって、杭４２の杭仕様や杭基礎構築を簡素化できる。

【0040】

次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成の部材等については、同符号を付して説明を省略する。

【0041】

図２には、本実施形態に係る構造物４８が構築される地盤１２が示されている。この地盤１２では、地盤１２の表層に軟弱層１６が存在し、当該軟弱層１６の下に起伏する支持層１４が存在している。支持層１４は、浅支持層１４Ｕと、深支持層１４Ｌとを有している。

【0042】

ここで、本実施形態では、浅支持層１４Ｕ上の軟弱層１６が地盤改良されている。この地盤改良としては、例えば、柱状地盤改良や柱列式地盤改良、浅層混合処理工法等が用いられる。そして、改良された改良地盤（地盤改良体）５０上に、直接基礎６０が敷設されている。

【0043】

直接基礎６０は、改良地盤５０上に布基礎状に敷設される複数の基礎底盤６２を有している。これらの基礎底盤６２及び改良地盤５０を介して上部構造体２０が地盤１２の浅支持層１４Ｕに支持されている。なお、各基礎底盤６２の底面６２Ｌは、直接基礎６０の底面を形成している。

【0044】

また、改良地盤５０の周囲にある軟弱層１６には、複数の杭４２が埋設されている。これらの杭４２を介して上部構造体２０が地盤１２の深支持層１４Ｌに支持されている。また、各杭４２の杭頭部４２Ｕは、上記第１実施形態と同様に、フーチング４４に対して水平方向に相対変位可能とされている。

【0045】

次に、第２実施形態の作用について説明する。

【0046】

図２に示されるように、本実施形態に構造物４８によれば、上部構造体２０は、直接基礎６０及び改良地盤５０を介して地盤１２の浅支持層１４Ｕに支持されるとともに、複数の杭４２を介して地盤１２の深支持層１４Ｌに支持されている。これにより、上部構造体２０の鉛直力Ｎは、直接基礎６０及び改良地盤５０を介して浅支持層１４Ｕに伝達されるとともに、複数の杭４２を介して支持層１４に伝達される。

【0047】

また、直接基礎６０は、改良地盤５０上に敷設されており、当該改良地盤５０の上面５０Ｕと面接触されている。この直接基礎６０の底面６２Ｌと改良地盤５０の上面５０Ｕとの間には、上部構造体２０の鉛直力Ｎに応じた摩擦力Ｑが発生する。そして、地震時には、上部構造体２０に作用する水平力Ｆが、直接基礎６０の底面６２Ｌと改良地盤５０の上面５０Ｕとの間に発生する摩擦力Ｑによって改良地盤５０に伝達されるとともに、当該改良地盤５０を介して浅支持層１４Ｕに伝達される。

【0048】

一方、杭４２の杭頭部４２Ｕは、上記第１実施形態と同様に、フーチング４４に対して水平方向に相対変位可能とされている。これにより、地震時には、フーチング４４が杭頭部４２Ｕに対して水平方向に滑り易くなるため、上部構造体２０から杭頭部４２Ｕに伝達される水平力Ｆが低減される。つまり、地震時に、杭４２が負担する水平力が低減される。したがって、杭仕様や杭基礎構築を簡素化できる。

【0049】

このように本実施形態では、例えば、浅支持層１４Ｕの上に軟弱層１６がある場合であっても、当該軟弱層１６に改良地盤５０を形成することで、地震時に上部構造体２０に作用する水平力Ｆを直接基礎６０及び改良地盤５０を介して浅支持層１４Ｕに伝達することができる。したがって、本実施形態を適用可能な地盤１２が増えるため、汎用性が向上する。

【0050】

次に、上記第１，第２実施形態に変形例について説明する。なお、以下では、上記第１実施形態を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は、第２実施形態にも適宜適用可能である。

【0051】

上記第１実施形態では、地震時に上部構造体２０に作用する水平力Ｆが、直接基礎３０の底面３２Ｌと浅支持層１４Ｕの上面１４Ｕ１との間に発生する摩擦力Ｑによって浅支持層１４Ｕに伝達されるが、上記第１実施形態はこれに限らない。例えば、図３に示されるように、直接基礎３０の底面３２Ｌに、浅支持層１４Ｕとの間で水平力Ｆを伝達する水平力伝達部材７０を設けても良い。

【0052】

水平力伝達部材７０としては、例えば、直接基礎３０の底面３２Ｌから突出する突起部（コッター）や、鉄筋等のアンカー部材を用いることができる。このように直接基礎３０の底面３２Ｌに水平力伝達部材７０を設けることにより、地震時に、直接基礎３０から地盤１２に伝達される水平力Ｆの伝達効率が向上する。

【0053】

また、上記第１実施形態では、上部構造体２０を杭４２の杭頭部４２Ｕに接合せずに、上部構造体２０を杭頭部４２Ｕに対して水平方向に相対変位可能にしたが、この際、フーチング４４と杭頭部４２Ｕとの間に滑り材等を介在させても良い。これにより、杭頭部４２Ｕに対して上部構造体２０が水平方向にさらに滑り易くなるため、地震時に、杭頭部４２Ｕが負担する水平力をさらに低減することができる。

【0054】

また、例えば、フーチング４４上に滑り支承を設け、当該滑り支承を介して上部構造体２０を杭４２に支持させることで、上部構造体２０を杭頭部４２Ｕに対して水平方向に相対変位可能にしても良い。つまり、上部構造体２０と杭頭部４２Ｕとの間に滑り支承を介在させることで、上部構造体２０を杭頭部４２Ｕに対して水平方向に相対変位可能にしても良い。この場合、杭頭部４２Ｕは、フーチング４４に接合されても良い。

【0055】

また、例えば、上部構造体２０に杭頭部４２Ｕをピン接又は半剛接しても良い。この場合も、上記第１実施形態と同様に、地震時に、上部構造体２０から杭頭部４２Ｕに伝達される水平力Ｆが低減される。したがって、杭４２の杭仕様や杭基礎構築を簡素化できる。

【0056】

なお、ここでいうピン接（ピン接合）とは、構造設計上、上部構造体２０と杭頭部４２Ｕとの接合部に発生する曲げモーメントが無視可能な程度に小さい接合構造を意味する。また、半剛接（半剛接合）とは、接合部へのモーメントの負担のさせ方において、剛接合とピン接合との間の接合方法であって、接合部に負担させるモーメントを減じるような接合状態で２つの部材を接合することをいう。すなわち、上部構造体２０と杭頭部４２Ｕとの接合部に発生する曲げモーメントが、当該接合部を剛接合にした場合よりも小さく（例えば、略半分未満）、かつ、当該接合部をピン接した場合よりも大きい接合構造を意味する。

【0057】

また、上記第１実施形態における地盤１２の支持層１４の形状は、上記したもの限らない。支持層１４は、少なくとも地盤１２の浅層を構成する浅支持層と、当該浅支持層よりも深い位置にある深支持層を有していれば良く、例えば、上部構造体２０の両側に浅支持層があり、その間に深支持層があっても良い。また、例えば、上部構造体２０の一方側に浅支持層があり、上部構造体２０の他方側に深支持層があっても良い。

【0058】

また、上記第１実施形態では、杭４２が深支持層１４Ｌに支持される支持杭とされるが、杭は、支持層（深支持層）に支持されない摩擦杭であっても良い。

【0059】

以上、本発明の一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限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、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。

【符号の説明】

【0060】

１０ 構造物
１２ 地盤
１４Ｕ 浅支持層
１４Ｌ 深支持層
２０ 上部構造体
３０ 直接基礎
４２ 杭
４２Ｕ 杭頭部
４８ 構造物
５０ 改良地盤
６０ 直接基礎

【図1】

【図2】

【図3】