(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁と、前記鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁の地表部付近で基部を一体化されて地上に所要の高さをもつ複数のコンクリート充填鋼管柱とが設けられ、前記コンクリート充填鋼管柱の上部間にスーパーフレーム架構を組んで上部構造物が構築されていること、
前記鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁は、その長手方向に間隔をあけて鉛直に配置された複数の鉄骨部材と、前記鉄骨部材の両外側に長手方向に配置された縦横筋とが設けられ、前記鉄骨部材及び縦横筋を外巻き可能な大きさであって所要の高さの管状に形成された管状鉄板が地表部付近において前記鉄骨部材及び縦横筋を囲んで設けられ、前記管状鉄板以下の地下壁内に先打ちのコンクリートが打設され、管状鉄板内の前記先打ちコンクリートの天端上に、コンクリート充填鋼管柱がその下端を載置して建て込まれ、前記管状鉄板の内部に後打ちコンクリートが打設されることにより鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁とコンクリート充填鋼管柱とが一体化されていることを特徴とする、鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁を基礎とするコンクリート充填鋼管柱応用の構造物。
【請求項２】
鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁を補強する鉄骨部材の上部と、コンクリート充填鋼管柱を形成する鋼管の下部の各外面にコンクリートと一体化するスタッドが取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載した鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁を基礎とするコンクリート充填鋼管柱応用の構造物。
【請求項３】
イ） 地下壁の長手方向に間隔をあけて配置した鉄骨部材を地下壁内の鉛直方向に複数平行に設け、前記鉄骨部材の両外側に縦横筋を設けると共に、前記縦横筋を外巻き可能な大きさであって所要の高さに形成した管状鉄板を地表部付近の鉄骨部材、縦横筋を囲むように設け、前記管状鉄板以下の地下壁内に先打ちのコンクリートを充填して鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁を施工する段階と、
ロ） 前記先打ちコンクリートが硬化した後に、地上に所要の高さをもつ鋼管を管状鉄板内の前記先打ちコンクリートの天端上に下端を載置する形に建て込み、前記鋼管と管状鉄板の各内部にコンクリートを後打ちして地表部付近で鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁と一体化されたコンクリート充填鋼管柱を施工する段階と、
ハ） 鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁を基礎として建てられた複数本のコンクリート充填鋼管柱の上部間にスーパーフレーム架構を組んで上部構造物を構築する段階と、
より成ることをそれぞれ特徴とする、鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁を基礎とするコンクリート充填鋼管柱応用の構造物の施工方法。
【請求項４】
鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁を補強する鉄骨部材の上部と、コンクリート充填鋼管柱をなす鋼管の下部の各外側面にコンクリートと一体化するスタッドを予め取り付けておくことを特徴とする、請求項３に記載した鉄骨鉄筋コンクリート造地下壁を基礎とするコンクリート充填鋼管柱応用の構造物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄骨鉄筋コンクリート造（以下「ＳＲＣ造」と略して云う。）地下壁（連続地下壁又は地中梁の概念を含む。以下同じ）を基礎として構築される構造物に係り、さらに云えば、特に軌道や道路等をはさんだ配置で地下壁を一方向にしか設置できない場合に、その一方向に構築したＳＲＣ造地下壁を基礎とし、当該ＳＲＣ造地下壁に支持されたコンクリート充填鋼管柱（以下「ＣＦＴ柱」と略して云う。）を利用して軌道等の上部スペースに構築するステーションビル等の構造物及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軌道や道路、河川等を跨ぐような前提条件のため、地下壁（基礎梁）を軌道などと平行な一方向に設置して、軌道等の上部スペースに構造物を構築しようとする場合、その基礎構造としては、例えば図５に示したものが公知である。これは矢印ｍで示した一方向に設けられた地下鉄ａを間にはさむ配置で鉄筋コンクリート造（以下「ＲＣ造」と略して云う。）の地下壁ｂ，ｂを設け、当該ＲＣ造地下壁ｂ，ｂを支持杭と基礎梁に兼用し、その上部にＲＣ造又はＳＲＣ造などの柱ｅで支持された上部構造物ｃが施工されている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
上記図５のＲＣ造地下壁を基礎とする構造物は、上部構造物ｃの荷重が大きくなると、柱ｅの軸力や曲げモーメント、水平力を地下壁ｂへ効果的に伝達することが困難となる。その結果、地下壁ｂの上部の壁厚が２〜３ｍと大きくなり、敷地条件によっては実施できない場合がある。この点、ＳＲＣ造地下壁（例えば、特開平６−１９３０４９号公報など参照）は、面外の曲げ耐力、せん断耐力が大きい利点があり、このＳＲＣ造地下壁を前記のＲＣ造地下壁に代わる基礎梁として用いることが提案されている。しかし、この場合でも上部構造物の軸力や曲げモーメント、水平力を効果的に伝達させるためには、ＲＣ造地下壁と同様に壁厚がかなり大きくなり、やはり条件次第で実施不可能な場合が生ずる。
【０００４】
ところで、ＣＦＴ柱は、じん性が高く高耐力で、有効断面積を相対的に小さくできる等の利点がある。そこで、このＣＦＴ柱を上部構造物の支柱とし、上記ＲＣ造又はＳＲＣ造地下壁を基礎梁（柱脚部）に応用することが考えられる。しかし、ＲＣ造又はＳＲＣ造地下壁をＣＦＴ柱の柱脚部として利用するためには、両者の構造的、力学的一体化をどのようにして達成するかに技術的課題がある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、特に基礎梁を一方向にしか設置できない場合に、地上構造のＣＦＴ柱が負担する軸力、曲げモーメント、水平力などを効果的に、且つ特別な基礎梁を設けることなくＳＲＣ造地下壁へ伝達できる構造を確立して、軌道、河川、道路などの上の空間スペースの有効利用を図れるＳＲＣ造地下壁を基礎とするＣＦＴ柱応用の構造物と、その構造物の構築に実施される施工方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るＳＲＣ造地下壁を基礎とするＣＦＴ柱応用の構造物は、
ＳＲＣ造地下壁と、前記ＳＲＣ造地下壁の地表部付近で基部を一体化されて地上に所要の高さをもつ複数のＣＦＴ柱とを設け、前記ＣＦＴ柱の上部間にスーパーフレーム架構を組んで上部構造物を構築すること、
前記ＳＲＣ造地下壁は、その長手方向に間隔をあけて鉛直に配置された複数の鉄骨部材と、前記鉄骨部材の両外側に長手方向に配置された縦横筋とを設け、前記鉄骨部材及び縦横筋を外巻き可能な大きさであって所要の高さの管状に形成された管状鉄板が地表部付近において前記鉄骨部材及び縦横筋を囲んで設けられ、前記管状鉄板以下の地下壁内に先打ちのコンクリートを打設し、管状鉄板内の前記先打ちコンクリートの天端上に、コンクリート充填鋼管柱がその下端を載置して建て込み、前記管状鉄板の内部に後打ちコンクリートを打設することによりＳＲＣ造地下壁とＣＦＴ柱とを一体化したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明に係るＳＲＣ造地下壁を基礎とするＣＦＴ柱応用の構造物において、
ＳＲＣ造地下壁を補強する鉄骨部材の上部と、ＣＦＴ柱を形成する鋼管の下部の各外面にコンクリートと一体化するスタッドを取り付けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載した発明に係るＳＲＣ造地下壁を基礎とするＣＦＴ柱応用の構造物の施工方法は、
イ） 地下壁の長手方向に間隔をあけて配置した鉄骨部材を地下壁内の鉛直方向に複数設け、前記鉄骨部材の両外側に縦横筋を設けると共に、前記縦横筋を外巻き可能な大きさであって所要の高さに形成した管状の管状鉄板を地表部付近の鉄骨部材、縦横筋を囲むように設け、前記管状鉄板以下の地下壁内に先打ちのコンクリートを充填してＳＲＣ造地下壁を施工する段階と、
ロ） 前記先打ちコンクリートが硬化した後に、地上に所要の高さをもつ鋼管を管状鉄板内の前記先打ちコンクリートの天端上に下端を載置する形に建て込み、前記鋼管と管状鉄板の各内部にコンクリートを後打ちして地表部付近でＳＲＣ造地下壁と一体化されたＣＦＴ柱を施工する段階と、
ハ） ＳＲＣ造地下壁を基礎として建てられた複数本のＣＦＴ柱の上部間にスーパーフレーム架構を組んで上部構造物を構築する段階と、より成ることをそれぞれ特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、請求項３に記載した発明に係るＳＲＣ造地下壁を基礎とするＣＦＴ柱応用の構造物の施工方法において、
ＳＲＣ造地下壁を補強する鉄骨部材の上部と、ＣＦＴ柱をなす鋼管の下部の各外面にコンクリートと一体化するスタッドを予め取り付けておくことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のＳＲＣ造地下壁を基礎としＣＦＴ柱を利用した構造物は、請求項１に記載したように、地中のＳＲＣ造地下壁１と、前記ＳＲＣ造地下壁１と一体化され地上に所要の高さをもつ複数のＣＦＴ柱６とが設けられ、前記ＣＦＴ柱６の上部間に所謂メガトラスと称されるスーパーフレーム架構を組んで上部構造物が構築されている。したがって、上部構造物が重く、ＣＦＴ柱６に大きな軸力、曲げモーメント、水平力が負荷されても、ＳＲＣ造地下壁１へ効果的に伝達されて安全に処理される。
【００１２】
更に具体的には、ＳＲＣ造地下壁１は、その長手方向に間隔をあけて配置された複数の垂直な鉄骨部材２…と、前記鉄骨部材２の両外側の長手方向に配置された縦横筋３とが設けられ、前記複数の鉄骨部材２…と縦横筋３を外巻き可能な大きさであって所要の高さに形成された管状の管状鉄板４が地表部付近の鉄骨部材２…と縦横筋３を囲んで設けられ、まず、前記管状鉄板４以下の地下壁９内に先打ちコンクリート１０が打設され、管状鉄板４内に前記先打ちコンクリート１０の天端上に下端を載置する形でＣＦＴ柱６が建て込まれ、当該ＣＦＴ柱６を囲む管状鉄板４の内部に後打ちコンクリート１１、１２が打設され、もってＳＲＣ造地下壁１とＣＦＴ柱６とを構造的に強固に一体化する構成が好適に実施される。したがって、ＣＦＴ柱６は、ＳＲＣ造地下壁１を柱脚部とする形で、その上部に管状鉄板４及び当該管状鉄板４内に充填されたコンクリート１１を介して一体化されている。この場合、コンクリート１１はその外周を管状鉄板４によって強固に拘束され、ＣＦＴ柱６との密着度が高められている。換言すれば、管状鉄板４を用いた地下壁部分も、概念的にはその内部にコンクリート１１が打設された広い意味のＣＦＴ柱と捉えることができ、大きな耐力を発揮する。よって、ＳＲＣ造地下壁１の壁厚をむやみに大きくする必要はなく、敷地条件の制約を受けにくい。なお、上述した縦横筋３を外巻き可能な管状鉄板４の大きさとは、鉄骨部材２の両外側に配置した縦横筋３と地下壁９との間に設けた端部同士を、両端の鉄骨部材２の外側で接合するに必要かつ十分な大きさをいう（図１参照）。
【００１３】
本発明は、打設コンクリート１１との密着度を可及的に高めるため、請求項２のように、前記ＳＲＣ造地下壁１を補強する鉄骨部材２の上部（管状鉄板４に包囲される部分）と、ＣＦＴ柱６を形成する鋼管７の下部（同じく管状鉄板４で包囲される部分）の各外面にスタッド５、８を取り付けた態様でも実施される。前述の上部構造物は、請求項３に記載した内容で合理的に構築される。
【００１４】
まず、地下壁９の長手方向に間隔をあけて配置した鉄骨部材２を地下壁９内の鉛直方向に複数設け、前記鉄骨部材２の両外側の長手方向に縦横筋３を設けると共に、管状鉄板４を地表部付近の前記鉄骨部材２と縦横筋３を囲むように設ける。管状鉄板４は、前記鉄骨部材２と縦横筋３を外巻き可能な大きさであって所要高さ（地下壁とＣＦＴ柱との一体化に必要な高さ）に形成されている。そして、前記管状鉄板４以下の地下壁９内に先打ちのコンクリート１０を打設してＳＲＣ造地下壁１が施工される。
【００１５】
前記先打ちコンクリート１０が硬化し所定の強度を発現した後に、地上に所要高さをもつＣＦＴ柱６又はそれ用の鋼管７を、前記管状鉄板４内の鉄骨部材２…の中間位置に、前記先打ちコンクリート１０の天端上に下端を載置する形で建て込む。その後、鋼管７を使用した場合、その内部にコンクリート１２を打設すると共に、管状鉄板４の内部に後打ちコンクリート１１を打設する。かくして、地表部付近でＳＲＣ造地下壁１と強固に一体化されたＣＦＴ柱６が施工される。
【００１６】
前記のようにしてＳＲＣ造地下壁１を基礎梁又は柱脚部として建てられた複数本のＣＦＴ柱６…の上部間にスーパーフレーム架構を組んで上部構造物を構築する。本発明は、ＣＦＴ柱の高耐力を生かしたメガトラス等との組み合せにより、軌道の上部スペースにステーションビルを構築したり、河川の上の橋や道路の上の高架式軌道、立体交差などの構造物の構築に実施可能である。上記したように地下壁を一方向にしか設置した場合でも、ＳＲＣ造地下壁の壁厚をむやみと大きくすることなく、安全な上部構造物を合理的に構築することができる。
【００１７】
【実施例】
次に、図１〜図４に従って、軌道の両側に地下壁（基礎梁）を一方向にしか設置できない場所で構築されるステーションビルに関する実施例を説明する。図１に示したように、ステーションビル（の躯体）１６は、複数の軌道１３…をはさんで平行に対向する配置で設けられたＳＲＣ造地下壁１の地表部付近で、基部を一体化され地上に所要の高さを突き出されたＣＦＴ柱６…の上部間にスーパーフレーム架構を組んで構築されている。
【００１８】
図２〜図４に示したように、一施工単位のＳＲＣ造地下壁１とＣＦＴ柱６との関係につき説明すると、地下壁の補強材である鉄骨部材２は、支持層に到達する程の長さを有するＨ形鋼で構成され、その上端から３〜４ｍ位の範囲（つまり、後記管状鉄板４で囲まれる部分）のウェブの両外面及びフランジの外面に複数個のスタッド５…が規則的配列で取り付けられている。一施工単位には前記Ｈ形鋼が４本、各々約１ｍの間隔をあけて地下壁９内の鉛直方向に深く設けられている。前記Ｈ形鋼２の両外側に、やはり支持層に到達する長さの縦横筋３，３を長手方向に設ける。更に、前記二つの縦横筋３、３を外巻き可能な管状鉄板４を、地表部付近（地上から３〜４ｍの深さ）のＨ形鋼２と縦横筋３を囲む配置で設ける。管状鉄板４は、厚さが約２０ｍｍの鋼板により、奥行き幅が１．４〜１．５ｍ、長さが４〜５ｍ、高さが約３〜４ｍ程に形成されている。次に、前記管状鉄板４の下端部以下の地下壁９内に先打ちのコンクリート１０を打設して地中に深いＳＲＣ造地下壁１を施工する（図３Ｂ参照）。前記先打ちコンクリート１０が強度を発現した段階で、管状鉄板４内の前記Ｈ形鋼２…の中間位置であって、前記先打ちコンクリート１０の天端上にＣＦＴ柱用の鋼管７の下端を載置する形で同鋼管の建て込みが行なわれる。鋼管７は、厚さが約２０ｍｍ、一辺の長さが約８００ｍｍの角鋼管であり、高さが約７〜８ｍに形成されている。この鋼管７の下端から３〜４ｍ上の範囲（つまり、管状鉄板４で囲まれる部分）における外面に複数のスタッド８…が規則的配列で取り付けられている。当該鋼管７と管状鉄板４の各内部に後打ちコンクリート１１，１２が打設され、同コンクリート１１，１２が硬化し強度を発現することによってＳＲＣ造地下壁１とＣＦＴ柱６とが構造的に強固に一体化され、ＳＲＣ造地下壁１を柱脚部又は基礎梁とするＣＦＴ柱６が構築される（図４Ｂ）。即ち、ＣＦＴ柱６は、その下部がＳＲＣ地下壁１の上部の管状鉄板４内に打設されたコンクリート１１により一体化されている。同コンクリート１１は管状鉄板４によって外周を強固に拘束され、ＣＦＴ柱６との密着度が高められている。したがって、ステーションビル１６のように大きな荷重がかかる大型構造物であっても、ＣＦＴ柱６の軸力や曲げモーメント、水平力はＳＲＣ造地下壁１へ効果的に安全に伝達される。
【００１９】
【本発明が奏する効果】
本発明に係るＳＲＣ造地下壁を基礎とするＣＦＴ柱応用の構造物及びその施工方法によれば、地上構造のＣＦＴ柱の軸力、曲げモーメント、水平力を、特別な基礎梁を設けることなく、基礎構造のＳＲＣ造連続地下壁による基礎へ効率よく伝達する構造が得られる。また、ＣＦＴ柱の高耐力を生かしてメガトラス等との組合せにより、軌道、河川、道路などの上の空間スペースの有効利用が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステーションビルの構築状況を基礎部分を中心に示した斜視図である。
【図２】Ａ，ＢはＳＲＣ造地下壁の施工状況を示した平面図と断面図である。
【図３】Ａ，ＢはＣＦＴ柱の建て込み状況を示した平面図と断面図である。
【図４】Ａ，Ｂはコンクリートの打設要領を示した平面図と断面図である。
【図５】従来例を示した全体図である。
【符号の説明】
１  ＳＲＣ造地下壁
２  鉄骨部材
３  縦横筋
４  管状鉄板
５，８  スタッド
６  ＣＦＴ柱
７  鋼管
９  地下壁
１０  先打ちコンクリート
１１，１２  後打ちコンクリート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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