特許 7408364 構造体

(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】

(24)【登録日】2023-12-22

(45)【発行日】2024-01-05

(54)【発明の名称】構造体

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/00 20060101AFI20231225BHJP

   E02D 27/12 20060101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

E02D27/00 Z

E02D27/12 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019218568

(22)【出願日】2019-12-03

(65)【公開番号】P2020148081

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2022-08-02

(31)【優先権主張番号】P 2019043529

(32)【優先日】2019-03-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】302060926

【氏名又は名称】株式会社フジタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】土佐内 優介

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 仁

(72)【発明者】

【氏名】小林 勝已

【審査官】柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－００３３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３７７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２３０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３３３７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４８－０１１６０９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２００５－３３０７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４９－０２３４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２４３２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８６８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４９－０６３２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０３１６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０４３９５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２７／００

Ｅ０２Ｄ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一本の杭、
前記少なくとも一本の杭の上に位置し、鉄筋とコンクリートを含むパイルキャップ、
前記パイルキャップの一部を囲む補強材を有し、
前記パイルキャップの側面は前記補強材から一部が露出し、
前記補強材は、前記コンクリートよりも引張強度が大きい、または同一の材料を含み、
前記材料は、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック、およびポリエチレン強化プラスチックから選択される構造体。

【請求項2】

前記パイルキャップに接続される少なくとも一本の梁をさらに有する、請求項１に記載の構造体。

【請求項3】

前記パイルキャップに接続される少なくとも二本の梁をさらに有し、
前記二本の梁の間で前記パイルキャップの側面は前記補強材から露出する、請求項１に記載の構造体。

【請求項4】

前記補強材は、前記パイルキャップの内部に突出するアンカーを有する、請求項１に記載の構造体。

【請求項5】

前記パイルキャップの前記補強材から露出した部分は、前記補強材の外表面と同一平面上に存在する、請求項１に記載の構造体。

【請求項6】

前記補強材の外表面は、前記パイルキャップの前記補強材から露出した部分の外表面と比較して、前記杭の中心軸から遠い、請求項１に記載の構造体。

【請求項7】

前記梁は、Ｈ形の断面、あるいは中空管構造を有する鋼材を含む、請求項２または３に記載の構造体。

【請求項8】

前記補強材は、外枠、および前記外枠の内表面の少なくとも二か所と固定された補強板を備える、請求項１に記載の構造体。

【請求項9】

前記少なくとも一本の杭は複数の杭を含み、
前記複数の杭の各々は、前記外枠と前記補強板によって囲まれる、請求項８に記載の構造体。

【請求項10】

前記補強板は、前記内表面が形成する領域を複数のゾーンに分割し、
各ゾーンに前記杭が一本ずつ配置される、請求項８に記載の構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態の一つは、構造体、およびその施工方法に関する。例えば本発明の実施形態の一つは、鉄筋コンクリートを含む構造体に高い強度を付与する補強材、補強材を有する構造体、および構造体の施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

マンションや学校、病院などに代表される、鉄筋コンクリートを使用して建設される建築物のうち、基礎構造に杭基礎を採用しているものは、地中に固定される杭、杭に連結される柱や基礎梁を基本的な構造体として用い、この構造体に壁や床を組み立てることで施工されることが多い。このような施工方法では、杭の上端部（杭頭）にはパイルキャップ、あるいはフーチング（以下、これらを総じてパイルキャップと記す）が設けられ、パイルキャップに基礎梁や柱が固定・接続される。パイルキャップは、平常時には建築物自体の重量や建物内の積載物によって生じる鉛直荷重を杭に伝達する役割を有する。地震時には、地震動によって構造体に生じる応力を杭、基礎梁、柱の間で相互に伝達する役割を有しており、パイルキャップは構造体の安定性や耐震性にとって重要な部材である。パイルキャップは通常鉄筋コンクリートで施工される。パイルキャップの大型化やコンクリート強度の増大、鉄筋量の増加などによってパイルキャップの強度を向上させることができ、その結果、構造体の安定性や耐震性を向上させることができる。特許文献１では、鉄骨造建物のパイルキャップを効率的に作製する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－８５４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態の一つは、パイルキャップに高い強度を与える補強材、およびパイルキャップと補強材を含む構造体とその施工方法を提供することを課題の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態の一つは構造体である。この構造体は、少なくとも一本の杭、パイルキャップ、および補強材を有する。パイルキャップは、少なくとも一本の杭の上に位置し、鉄筋とコンクリートを含む。補強材はパイルキャップの一部を囲む。

【0006】

本発明の実施形態の一つは構造体を施工する方法である。この方法は、少なくとも一本の杭を地中に固定すること、少なくとも一本の杭を囲みつつ杭から離隔するように補強材を形成すること、補強材と接する型枠を形成すること、補強材の少なくとも一部と接するように、型枠内にレディーミクストコンクリートを打設すること、およびレディーミクストコンクリートを硬化させることを含む。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態により、高い強度を有する鉄筋コンクリート製のパイルキャップを提供することが可能となる。また、このパイルキャップを含む構造体、およびその施工方法を提供することができる。これにより、耐震性の高い建造物とその施工方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的斜視図。

【図2】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的側面図と上面図。

【図3】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的断面図。

【図4】本発明の実施形態の一つである補強材の模式的側面図と上面図。

【図5】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的断面図。

【図6】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的断面図と上面図。

【図7】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的上面図。

【図8】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的断面図と上面図。

【図9】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的断面図と上面図。

【図10】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的斜視図。

【図11】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的側面図と上面図。

【図12】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的断面図。

【図13】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的斜視図。

【図14】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的側面図と上面図。

【図15】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的断面図。

【図16】本発明の実施形態の一つである補強材の模式的上面図と断面図。

【図17】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的側面図と上面図。

【図18】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的断面図と上面図。

【図19】従来の構造体の模式的側面図。

【図20】構造体の杭の部材角と水平荷重との関係を示す模式図。

【図21】本発明の実施形態の一つである構造体の施工方法を示す模式的断面図と上面図。

【図22】本発明の実施形態の一つである構造体の施工方法を示す模式的断面図と上面図。

【図23】本発明の実施形態の一つである構造体の施工方法を示す模式的断面図と上面図。

【図24】本発明の実施形態の一つである構造体の施工方法を示す模式的断面図と上面図。

【図25】本発明の実施形態の一つである構造体の施工方法を示す模式的断面図と上面図。

【図26】本発明の実施形態の一つである構造体の模式的斜視図。

【図27】本発明の実施形態の一つである補強材の模式的上面図と断面図。

【図28】本発明の実施形態の一つである補強材の模式的上面図と断面図。

【図29】本発明の実施形態の一つである補強材の模式的上面図と断面図。

【図30】本発明の実施形態の一つである補強材の模式的上面図と断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0010】

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。符号が付された要素の一部を表記する際には、符号に小文字のアルファベットが添えられる。

【0011】

以下、「ある構造体が他の構造体から露出するという」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。

【0012】

以下、コンクリートとは、原料の一つであるセメントが水と反応して生成する水和物が硬化し、流動性を示さないものを指す。一方、セメントと水を含む混合物が完全に硬化せずに流動性を有する状態はレディーミクストコンクリート（生コンクリートとも呼ばれる）と記す。

【0013】

１．全体構造
本節では、本発明の実施形態の一つであるパイルキャップ１０４、およびそれを含む構造体１００の構造について説明する。添付される図１から図１６には構造体１００の一部が示されており、以下、便宜上、水平な地表面（例えば図２（Ａ）などにおいて点線ＧＬで表記される面）をｘｙ平面とし、鉛直方向がｚ軸であるとして説明を行う。

【0014】

構造体１００の模式的斜視図を図１に、側面図と上面図を図２（Ａ）、図２（Ｂ）に、図２（Ｂ）の鎖線Ａ－Ａ´に沿ったｘｚ平面の断面模式図を図３（Ａ）にそれぞれ示す。構造体１００は、地中に固定される少なくとも一本の杭１０２、杭１０２上に設けられるパイルキャップ１０４、およびパイルキャップ１０４に固定される補強材１１０を基本的な構成として有する。構造体１００はさらに、パイルキャップ１０４上面と側面にそれぞれ接続される柱１０６や梁１０８を備えてもよく（図１）、図２（Ａ）では、隣接するパイルキャップ１０４や柱１０６の一部も示されている。梁１０８は地上に配置してもよく、地中に配置してもよい。後述するように、少なくとも一本の杭１０２は、複数の杭１０２を含んでもよい。

【0015】

杭１０２は構造体１００の基礎となるものであり、地中に埋め込まれ、固定される。杭１０２は地中の支持層（岩盤）に固定されていてもよく、支持層には達しない摩擦杭でもよい。杭１０２の上端（杭頭）、あるいは杭頭に接続される鉄筋ユニット（後述）は地表面から露出する。杭１０２は鉄筋コンクリートで構成されていてもよく、中空管構造を有する鋼材（鋼管）やＨ形鋼材で構成されていてもよい。あるいは鋼管とコンクリートの両者で構成されていてもよい。鋼管の断面は円形でも角形でもよい。

【0016】

パイルキャップ１０４は杭１０２を覆うように杭１０２の上に設けられ、杭頭はパイルキャップ１０４内に埋め込まれる。パイルキャップ１０４は鉄筋コンクリートで構成される。パイルキャップ１０４の形状にも制約はなく、図２（Ａ）から図３（Ａ）に示すように立方体や直方体の形状でもよく、円柱形状でもよい。パイルキャップ１０４は地表面上に直接設けられてもよく、杭１０２を囲むように設けられるコンクリートスラブ（捨てコンクリート）上に形成されてもよい。

【0017】

柱１０６はパイルキャップ１０４上に設けられて鉛直方向に延伸し、パイルキャップ１０４上を介して杭１０２に接続される。柱１０６は鉄筋コンクリートで構成されてもよく、鉄筋を含まないコンクリートで構成されてもよい。柱１０６の中心軸は杭１０２やパイルキャップ１０４の中心軸と一致するように設けられることが好ましい。柱１０６の形状にも制約はなく、例えば円柱や四角柱であってよい。

【0018】

梁１０８はパイルキャップ１０４の側面に接続され、柱１０６と交差する。梁１０８は水平方向に延伸してもよく、水平方向から傾くように延伸してもよい。梁１０８も鉄筋コンクリートで構成することができる。なお、見やすさを考慮し、図２（Ａ）から図３（Ａ）ではパイルキャップ１０４や柱１０６、梁１０８を構成する鉄筋コンクリートの鉄筋は図示されていない。

【0019】

図１、図３（Ａ）に示すように、補強材１１０は中空管構造を有することができ、パイルキャップ１０４の一部を囲む。パイルキャップ１０４は杭頭、あるいは杭頭に接続される鉄筋ユニットの一部を取り囲んでもよい。補強材１１０のｘｙ平面における断面の形状はパイルキャップ１０４の形状によって適宜調整することができ、例えば断面が円、楕円、あるいは正方形や長方形などの多角形となるように補強材１１０が構成される。補強材１１０も地表面上に直接設けられてもよく、捨てコンクリート上に形成されてもよい。補強材１１０は、中空管構造の中心軸がパイルキャップ１０４の中心軸や杭１０２の中心軸と一致するように設けることができる。補強材１１０は、その内表面１１０ａがパイルキャップ１０４の外表面に接する。図１や図２（Ａ）に示すように、パイルキャップ１０４の側面は、一部が補強材１１０に覆われ、一部が露出する。例えばパイルキャップ１０４に接続される二本の梁１０８の間において、パイルキャップ１０４の側面は補強材１１０から露出する。パイルキャップ１０４の外表面はコンクリートであるため、この露出した部分（以下、単に露出部と記す）ではコンクリートが補強材１１０から露出することになる。パイルキャップ１０４の補強材１１０に囲まれた外表面は、この露出部における外表面と比較して杭１０２の中心軸により近い（図３（Ａ））。なお、図４に示すように、梁１０８の下においてもパイルキャップ１０４の側面の一部が補強材１１０から露出するように構造体１００を構成してもよい。

【0020】

補強材１１０はパイルキャップ１０４に含まれるコンクリートと同じ、あるいはそれ以上の引張強度を有する材料を含むことが好ましい。このような材料としては、金属、あるいは繊維強化プラスチックを挙げることができる。金属としては鉄が典型例として挙げられるが、補強材１１０は銅やニッケル、およびクロムなどの他の金属を含んでもよい。繊維強化プラスチックは、例えばガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック、およびポリエチレン強化プラスチックから選択することができる。補強材１１０の厚さｔ（すなわち、外径と内径の差の１／２）に制約はなく（図３（Ａ）参照）、構造体１００や杭１０２の大きさによって適宜設計され、例えば０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができる。また、補強材１１０の高さｈ₁と厚さｔの関係も任意に選択できる。高さｈ₁と厚さｔは同じでもよく、あるいは例えば図３（Ａ）に示すように、高さｈ₁が厚さｔよりも大きくてもよい。逆に、高さｈ₁が厚さｔよりも小さくてもよい（図３（Ｂ））。

【0021】

補強材１１０の内表面１１０ａにはアンカー１１０ｃが設けられていてもよい。例えば図４（Ａ）の断面模式図や図４（Ｂ）の上面模式図に示すように、補強材１１０は、補強材１１０の内表面１１０ａから補強材１１０の中心軸方向に突き出る凸部としてアンカー１１０ｃを備えることができる。これにより、補強材１１０をより強固にパイルキャップ１０４に固定することができる。図４（Ｂ）に示すように、アンカー１１０ｃは、補強材１１０の中心軸に近い部分の断面積がそれ以外の部分の断面積よりも大きい形状を有することが好ましい。

【0022】

２．鉄筋ユニット
パイルキャップ１０４は、任意の構成として鉄筋を有することができる。本節では、パイルキャップ１０４や柱１０６、梁１０８に組み込むことが可能な鉄筋ユニットの一例を図６（Ａ）から図９（Ｂ）を用いて説明する。これらの図では、鉄筋ユニット以外の構成は点線で示されている。

【0023】

図６（Ａ）に構造体１００のｘｚ平面の断面模式図を、図６（Ｂ）と図７に上面模式図を示す。これらの図では、パイルキャップ１０４を主に構成する鉄筋が示されており、柱１０６や梁１０８へ延伸する鉄筋は省略されている。パイルキャップ１０４には、複数の横補強筋１２２、複数のはかま筋１２０、および任意の構成としての複数の基礎筋（以下、ベース筋）１２４が配置される。

【0024】

複数のベース筋１２４は、例えばそれぞれＵ字形状を有する鉄筋であり、Ｕ字形状の開いた部分が上になるように配置される（図６（Ａ））。複数のベース筋１２４の一部はｘ方向に、他方はｙ方向に延伸し、互いに交差して格子形状を形成し、杭１０２と重なるように配置される（図６（Ａ）、図６（Ｂ））。ベース筋１２４は、柱１０６と杭１０２に心ずれがある際などにパイルキャップのひび割れを防止する。

【0025】

ベース筋１２４と同様、複数のはかま筋１２０もそれぞれＵ字形状を有する鉄筋であり、Ｕ字形状の開いた部分が下になるように配置される（図６（Ａ））。複数のはかま筋１２０の一部はｘ方向に延伸し、他方はｙ方向に延伸し、これらは互いに交差して格子形状を形成し、杭１０２と重なるように配置される（図６（Ａ）、図７）。はかま筋１２０を設けることで、パイルキャップ１０４のひび割れを抑制することができ、横補強筋を簡単に配置することができる。

【0026】

横補強筋１２２は、複数のベース筋１２４と複数のはかま筋１２０を囲むように設けられる。横補強筋１２２により、パイルキャップ１０４のひび割れを抑制することができる。

【0027】

図８（Ａ）、図８（Ｂ）にそれぞれ、構造体１００のｘｚ平面の模式的断面図と上面図を示す。これらの図では、柱１０６とパイルキャップ１０４を主に構成する鉄筋が示されており、梁１０８を主に構成する鉄筋、およびパイルキャップ１０４を構成する鉄筋の一部は省略されている。パイルキャップ１０４内部には、複数の杭頭定着筋１２８が設けられる。杭頭定着筋１２８は杭１０２に固定され、鉛直方向に延伸する。杭頭定着筋１２８は横補強筋１２２によって囲まれ、少なくともその一部は複数のベース筋１２４によって形成される格子を貫通する。杭頭定着筋１２８により、構造体１００に対して水平方向に力が加えられた際、杭頭に作用する曲げモーメントをパイルキャップ１０４や梁１０８に効果的に伝達することができる。また、杭頭の飲み込み長さｈ（図８（Ａ）参照）が大きい場合には杭頭定着筋１２８を設けないこともあるが、その場合にも補強材１１０を設けることは可能である。

【0028】

パイルキャップ１０４と柱１０６の内部には、杭１０２と重なり、鉛直方向に柱１０６内部を延伸する複数の柱筋１２６が配置される。柱筋１２６は横補強筋１２２によって囲まれる。はかま筋１２０を配置する場合、柱筋１２６の少なくとも一部は複数のはかま筋１２０によって形成される格子を貫通する。図示しないが、構造体１００は、複数の柱筋１２６と交差し、柱筋１２６を囲む補強筋をさらに備えてもよい。

【0029】

図９（Ａ）、図９（Ｂ）にそれぞれ、構造体１００のｘｚ平面の模式的断面図と上面図を示す。これらの図では、梁１０８を主に構成する鉄筋が示されており、柱１０６とパイルキャップ１０４を主に構成する鉄筋は一部省略されている。梁１０８は複数の梁筋１３０を有しており、各梁筋１３０は柱筋１２６や杭頭定着筋１２８と交差する。梁筋１３０は、少なくとも一部が二つの杭頭定着筋１２８の間、および二つの柱筋１２６の間を通過するように配置される。図示していないが、構造体１００はさらに、複数の梁筋１３０と交差し、梁筋１３０を囲む補強筋を備えてもよい。梁筋１３０は、構造体１００に作用する荷重を杭１０２や柱１０６へ伝達する機能を有する。図９（Ａ）では梁筋１３０が水平方向に梁１０８内部を延伸する例が示されているが、梁１０８が水平方向から傾くように設けられる場合には、梁筋１３０も水平方向から傾く。

【0030】

上述した鉄筋によって鉄筋ユニットが構築される。パイルキャップ１０４が鉄筋ユニットを有する場合、コンクリートは横補強筋１２２、杭頭定着筋１２８、柱筋１２６の一部、梁筋１３０の一部、はかま筋１２０ならびにこれらを埋め込むように設けられる。ベース筋１２４を設ける場合、ベース筋１２４もコンクリート内に埋め込まれる。一方柱１０６は、柱筋１２６の他の一部とこれを埋め込むように打設されるコンクリートを含み、梁１０８は梁筋１３０の他の一部とこれを埋め込むように打設されるコンクリートを含む。

【0031】

上述した構造は本発明の実施形態の一例であり、構造体１００の杭１０２や柱１０６、梁１０８の数に制約はない。また、構造体１００内部に設けられる鉄筋ユニットの構成も上述した構成に限られず、各鉄筋は異なる配置で設けられてもよく、上述した鉄筋以外の鉄筋をさらに備えてもよい。

【0032】

３．変形例
３－１．変形例１
上述した例では、パイルキャップ１０４の露出部の外表面と補強材１１０の外表面１１０ｄ（図３（Ａ）参照）は同一平面上に存在するが、これらは互いに異なる平面上に存在するように補強材１１０を構成することができる。具体的には模式的斜視図（図１０）と側面図（図１１（Ａ））、上面図（図１１（Ｂ））、およびｘｚ平面の断面模式図（図１２（Ａ）に示すように、補強材１１０の外表面１１０ｄは露出部の外表面と比較して外側に位置する、すなわち杭１０２の中心軸からより遠くてもよい。

【0033】

あるいは模式的斜視図（図１３）と側面図（図１４（Ａ））、上面図（図１４（Ｂ））、およびｘｚ平面の断面模式図（図１５（Ａ）に示すように、補強材１１０は外表面１１０ｄがパイルキャップ１０４の露出部の外表面と比較して外側に位置し、かつ内表面１１０ａがこの露出部の外表面と同一平面上に存在するように構成してもよい。これらの場合においても、補強材１１０は内表面１１０ａや上面１１０ｂにアンカー１１０ｃを備えてもよい（図１２（Ｂ）、図１５（Ｂ））。

【0034】

３－２．変形例２
補強材１１０は中空管構造を有するが、複数の中空管構造を有してもよい。すなわち、断面（ｘｙ平面における断面）が複数のゾーンに分割されてもよい。具体的には上面図（図１６（Ａ））、およびその鎖線Ｂ－Ｂ´に沿ったｘｚ平面の断面図（図１６（Ｂ））に模式的に示すように、補強材１１０は外枠１１０ｅと一つ、あるいは複数の補助板１１０ｆによって構成されてもよい。補助板１１０ｆは内表面１１０ａの少なくとも二か所で外枠１１０ｅに溶接によって固定され、これにより、内表面１１０ａが形成する領域が補助板１１０ｆによって複数のゾーンに分割される。補助板１１０ｆを設けることで、補強材１１０の強度を増大させることができる。補助板１１０ｆは、杭１０２が少なくとも一つのゾーン内に配置されるように設けられる。杭１０２はこのゾーンを貫通してもよい。複数の補助板１１０ｆを設ける場合、補助板１１０ｆは互いに平行になるように設けることができる。杭１０２が一本の場合、杭１０２は少なくとも二つの補助板１１０ｆに挟まれる。補強材１１０は、補助板１１０ｆと杭１０２が互いに接するように構成してもよく、補助板１１０ｆが杭１０２と接しないように補強材１１０を構成してもよい。補助板１１０ｆの厚さｔ´は補強材１１０（すなわち、外枠１１０ｅ）の厚さｔと実質的に同じでもよく、あるいは図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示すように厚さｔよりも大きくてもよい。また、補助板１１０ｆの高さｈ₂は補強材１１０の高さｈ₁と同じでもよく、あるいは図１６（Ｂ）に示すように高さｈ₁よりも小さくてもよい。

【0035】

複数の補助板１１０ｆは互いに交差するように設けてもよい。例えば図１６（Ｃ）に示すように、互いに直角に交差する複数の補助板１１０ｆを設けてもよい。交差する補助板１１０ｆ同士は溶接によって固定される。

【0036】

構造体１００が複数の杭１０２を有する場合には、各ゾーンに一つの杭１０２を配置してもよい。具体的には、図２６に示すように、少なくとも一本の杭１０２は複数の杭１０２を含むことができる。この場合、パイルキャップ１０４は複数の杭１０２の上に重なるように配置され、図２７（Ａ）、および図２７（Ａ）の鎖線Ｃ－Ｃ´に沿った断面図（図２７（Ｂ））に示すように、複数の杭１０２が補強材１１０によって囲まれる。第１実施形態（図３（Ａ）、図３（Ｂ）参照）と同様、補強材１１０の高さｈ₁と厚さｔは実質的に同じでもよく、高さｈ₁が厚さｔよりも大きくてもよい（図２７（Ｂ））。図示しないが、高さｈ₁が厚さｔよりも小さくてもよい。

【0037】

同様に、図２８（Ａ）に示すように、直線的に延伸し、互いに交差する複数の補助板１１０ｆを、それぞれ補強材１１０の内表面１１０ａの少なくとも二か所と接するように設けてもよい。この場合には、補助板１１０ｆによって形成される複数のゾーンのそれぞれに、杭１０２を一本ずつ配置することができる。したがって各杭１０２は外枠１１０ｅの一部と補助板１１０ｆの一部によって囲まれる。

【0038】

杭１０２を一本のみ配置する場合と同様、図２８（Ａ）の鎖線Ｄ－Ｄ´に沿った断面の模式図（図２８（Ｂ））に示すように、補助板１１０ｆの厚さｔ´は外枠１１０ｅの厚さｔと実質的に同じでもよい。補助板１１０ｆの高さｈ₂は、外枠１１０ｅの高さｈ₁と実質的に同じでもよく、高さｈ₁よりも小さくてもよい。高さｈ₂が高さｈ₁よりも小さい場合、図２９（Ａ）、および図２９（Ａ）の鎖線Ｅ－Ｅ´に沿った断面の模式図（図２９（Ｂ））に例示されるように、ｘｙ平面においては幅と認識することもできる補助板１１０ｆの厚さｔ´は、外枠１１０ｅの厚さｔや補助板１１０ｆの高さｈ₂よりも大きくてもよい。あるいは図３０（Ａ）、および図３０（Ａ）の鎖線Ｆ－Ｆ´に沿った断面の模式図（図３０（Ｂ））に示すように、外枠１１０ｅの厚さｔと補助板１１０ｆの厚さｔ´がそれぞれ外枠１１０ｅの高さｈ₁と補助板１１０ｆの高さｈ₂よりも大きくなるように補強板１１０を構成してもよい。この場合も、厚さｔとｔ´は同じでも異なってもよい。

【0039】

３－３．変形例３
上述した例では、梁１０８は鉄筋コンクリートによって構成される、いわゆるＲＣ造と呼ばれる構造を有するが、梁１０８は鉄筋コンクリートと鉄骨を組み合わせたハイブリッド構造を有してもよい。この構成の一例を図１７（Ａ）から図１８（Ｂ）に示す。図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）はそれぞれ構造体１００の模式的側面図と上面図であり、内部に鉄筋ユニットを設けた場合の模式的断面図と上面図を図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）に示す。図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）に示すように、ハイブリッド構造を有する梁１０８は、パイルキャップ１０４に接続される鉄筋コンクリート部（以下、ＲＣ部）１０８ａ、およびＲＣ部１０８ａに接続され、隣接する二つのＲＣ部１０８ａに挟まれる鉄骨部（以下、Ｓ部）１０８ｂを有する。

【0040】

図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）に示すように、梁１０８はパイルキャップ１０４に接続される鉄骨１０８ｃを有する。鉄骨１０８ｃはＨ形の断面を有する鋼（Ｈ形鋼）でもよく、中空管構造を有する鋼管でもよい。鉄骨１０８ｃは、梁１０８のＲＣ部１０８ａの補強筋１３２に囲まれた領域に収まり、パイルキャップ１０４を貫通しない。パイルキャップ１０４を介して二つの鉄骨１０８ｃが隣接する場合は、梁筋１３０はパイルキャップ１０４を貫通する。この場合、梁筋１３０の少なくとも一部は杭頭定着筋１２８の間、二つの柱筋１２６の間を通過するように設けられる。

【0041】

梁１０８はさらに、複数の梁筋１３０と一部で重なり、かつ梁筋１３０を取り囲む補強筋１３２を備え、これらがコンクリートで一体化されることにより、鉄骨１０８ｃがパイルキャップ１０４と強固に固定される。補強筋１３２、および補強筋１３２によって囲まれる鉄骨１０８ｃの一部がコンクリートによって埋め込まれる。このコンクリート、補強筋１３２、および補強筋１３２によって囲まれる鉄骨１０８ｃの一部がＲＣ部１０８ａを構成する。補強筋１３２の配置密度はＲＣ部１０８ａにおいて均一である必要は無く、ＲＣ部１０８ａの両端部の配置密度が高くなるよう、補強筋１３２を配置してもよい。

【0042】

上述したように、本発明の実施形態の一つである構造体１００では、パイルキャップ１０４は、梁１０８の下においてその一部が補強材１１０によって取り囲まれる。このため、構造体１００は、補強材１１０を持たない従来のパイルキャップを備える構造体と比較して高い強度を有することができ、構造体に大きな力が加えられてもひび割れなどが生じにくい。例えば図１９（Ａ）に示すように、地震などによって構造体に対して水平方向に大きな荷重が加えられると、杭頭にせん断力が作用する。これにより、パイルキャップ１０４の下部に大きな力が加わり、パイルキャップ１０４が十分な強度を持たない場合、底面付近からパイルキャップ１０４にひび割れ１５０が発生する。コンクリートは引張力に抵抗する強度が小さいため、一度ひび割れ１５０が発生すると、パイルキャップ１０４の強度は大きく低下し、最終的にパイルキャップ１０４の破壊に至る（図１９（Ｂ））。

【0043】

このようなひび割れ１５０の発生を防ぐためには、パイルキャップ１０４の強度を増大させることが必要となる。従来、杭の飲み込み長さｈを大きくする、パイルキャップ１０４の体積を増大させる、コンクリート強度を増大させる、ベース筋１２４や杭頭付近の横補強筋１２２の鉄筋量を増やすことなどにより、パイルキャップ１０４の高強度化が図られてきた。しかしながら、杭の飲み込み長さｈを大きくしたりパイルキャップ１０４を大型化したりすると掘削土が増え、環境に対する負荷が増大し、経済性が低下する。一方、コンクリート強度の高いレディーミクストコンクリートは一般に粘性が高いため、パイルキャップ１０４内に確実にレディーミクストコンクリートを充填することが困難となる。また、ベース筋１２４や横補強筋１２２には配置間隔の制限があるため、鉄筋量の増加にも上限がある。

【0044】

これに対し、本発明の実施形態の一つのように、引張強度が高い鉄などの金属、あるいは繊維強化プラスチックを含む補強材１１０をパイルキャップ１０４の下部に設けることで、パイルキャップ１０４の強度を増大させることができる。その結果、図２０に模式的に示すように、従来の構造体と比較して本実施形態の構造体１００では、杭１０２に同一の水平荷重が作用したとき、杭の変形量は小さくなる。このため、水平方向の荷重に起因するひび割れの発生を効果的に防止することが可能となる。さらに上述したように、パイルキャップ１０４は一部が補強材１１０から露出する。すなわち、補強材１１０はパイルキャップ１０４の外表面全体を覆う必要は無く、杭１０２に近いパイルキャップ１０４の下部のみを覆うだけで高い強度をパイルキャップ１０４に付与することができる。したがって、本実施形態を適用することで、耐震性の高い構造体、およびこれを基礎とする耐震性の高い構造物を低コストで施工することが可能となる。

【0045】

４．構造体の施工方法
本節では、構造体１００の施工方法の一例を図２１（Ａ）から図２５（Ｂ）を用いて説明する。図２１（Ａ）、図２２（Ａ）、図２３（Ａ）、図２４（Ａ）、図２５（Ａ）はｘｚ平面の断面模式図であり、図３（Ａ）に対応する。図２１（Ｂ）、図２２（Ｂ）、図２３（Ｂ）、図２４（Ｂ）、図２５（Ｂ）は上面模式図であり、図２（Ｂ）に対応する。

【0046】

まず、地面に埋設・固定される杭１０２の杭頭を囲むように、補強材１１０を形成する（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ））。この時、補強材１１０は杭１０２と接触せず、杭１０２から離隔する。補強材１１０は地表面に直接接するように設けてもよく、図示しない捨てコンクリート上に設けてもよい。図２１（Ａ）などでは杭頭は地表面から露出するように杭１０２が設けられる例が示されているが、杭頭は地表面よりも下に位置するように設けてもよい。

【0047】

次に、構造体１００を構成する鉄筋ユニットを構築する。すなわち、杭１０２の上に上述した鉄筋（ベース筋１２４、横補強筋１２２、杭頭定着筋１２８、柱筋１２６、梁筋１３０、はかま筋１２０）を組み立て、固定する（図２２（Ａ）、図２２（Ｂ））。鉄筋ユニットの構築は公知の方法を適宜利用することで行うことができる。梁１０８が鉄骨である場合には、鉄骨１０８ｃを所定の位置に設置した後、梁筋１３０を有する鉄筋ユニットを構築する。

【0048】

引き続き、杭１０２、鉄筋ユニット、および補強材１１０を取り囲むように型枠１４０を形成する（図２３（Ａ）、図２３（Ｂ））。型枠１４０も公知の方法を適宜利用することで形成されるが、図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）に示すように、補強材１１０の外表面１１０ｄと接するように形成される。

【0049】

この後、型枠１４０内にレディーミクストコンクリート１４２を流し込む（図２４（Ａ）、図２４（Ｂ））。これにより、鉄筋ユニットのすべて、あるいは少なくとも一部がレディーミクストコンクリート１４２によって覆われる。型枠１４０を補強材１１０の外表面１１０ｄと接するように設けることで、露出部におけるレディーミクストコンクリート１４２の外表面と補強材１１０の外表面１１０ｄが同一平面上に位置することになる（図２４（Ａ））。必要に応じ、レディーミクストコンクリート１４２が型枠１４０内で均一に充填されるよう、バイブレータなどを用いて振動を与える。梁１０８がハイブリッド構造である場合には、鉄筋ユニットと鉄骨１０８ｃを配置した後、鉄骨１０８ｃの一部が覆われるようにレディーミクストコンクリートを型枠内に流し込む。

【0050】

この後、レディーミクストコンクリート１４２を硬化させ、硬化後に型枠１４０を除去する。これにより、構造体１００が施工される。ベース筋１２４や横補強筋１２２、杭頭定着筋１２８などのパイルキャップ１０４を構成する鉄筋のみだけでなく、梁筋１３０や柱筋１２６も埋め込むように型枠１４０内にレディーミクストコンクリート１４２を流し込み硬化させることで、パイルキャップ１０４と柱筋１２６、梁１０８が一体化された構造体１００を施工することができる。

【0051】

なお、型枠１４０は補強材１１０の外表面１１０ｄとは接せず、補強材１１０の上面１１０ｂと接するように形成してもよい（図２５（Ａ）、図２５（Ｂ））。すなわち、補強材１１０の内表面１１０ａと上面１１０ｂが型枠１４０から露出されるように型枠１４０を設けてもよい。このように型枠１４０を形成した後にレディーミクストコンクリート１４２を流し込み、硬化させることで、図１１（Ａ）から図１２（Ｂ）に示すように、補強材１１０の外表面１１０ｄは露出部におけるパイルキャップ１０４の外表面と比較して外側に位置することができる。

【0052】

本実施形態を適用するにより、補強材１１０によって補強されたパイルキャップ１０４、およびそれを有する構造体１００を施工することが可能となる。したがって、本実施形態は、高い耐震性を有する構造物の施工に寄与する。

【0053】

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0054】

上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

【符号の説明】

【0055】

１００：構造体、１０２：杭、１０４：パイルキャップ、１０４ａ：露出部、１０６：柱、１０８：梁、１０８ａ：ＲＣ部、１０８ｂ：Ｓ部、１０８ｃ：鉄骨、１１０：補強材、１１０ａ：内表面、１１０ｂ：上面、１１０ｃ：アンカー、１１０ｄ：外表面、１１０ｅ：外枠、１１０ｆ：補助板、１２０：筋、１２２：横補強筋、１２４：ベース筋、１２６：柱筋、１２８：杭頭定着筋、１３０：梁筋、１３２：補強筋、１４０：型枠、１４２：レディーミクストコンクリート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】