(57)【要約】【課題】    残土の発生を抑制しかつ構築や解体にかかる手間を低減することができ、建設コストや環境負荷を低減することができる建物の基礎構造を提供すること。【解決手段】基礎梁６を鉄骨製としたことで、ＲＣ造の基礎梁と比較して体積が大幅に小さくなるため、基礎梁６の周囲に埋め戻し土１０Ｂを埋め戻して残土の発生量を極めて少なくすることができる。また、基礎梁６に型枠工事、鉄筋工事、コンクリート工事および養生期間が不要なので、基礎工事にかかる工期を短縮でき、さらに解体の際の破砕やガラの運搬、処分も不要で再度の埋め戻し土も少なくてすむため、解体工事にかかる手間や工期も縮減することができる。そして、ＲＣ造に比べて自重の小さい鉄骨製の基礎梁６を介して建物１の荷重を地盤１０に伝達することで、地盤面１０Ａとの必要接地面積を小さくして掘削等に要するコストや施工手間を削減することができる。【選択図】  図１
2006104740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が地盤中に配置される鉄骨製の基礎梁と、
前記基礎梁の下面と掘削された地盤面との間に介装される板状部材とを備え、
前記基礎梁および前記板状部材を介して建物の荷重を地盤に伝達する直接基礎であることを特徴とする建物の基礎構造。
【請求項２】
請求項１に記載の建物の基礎構造において、
前記板状部材は、予め板状に成形された発泡樹脂材であって、前記地盤面に並べて配置された前記発泡樹脂材の上面に前記基礎梁が載置されることを特徴とする建物の基礎構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の建物の基礎構造において、
前記基礎梁がＨ形鋼、溝形鋼、山形鋼等の形鋼であることを特徴とする建物の基礎構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の建物の基礎構造において、
前記基礎梁が耐候性鋼材から形成されることを特徴とする建物の基礎構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の建物の基礎構造において、
前記基礎梁の表面には、防錆材層が形成されていることを特徴とする建物の基礎構造。
【請求項６】
請求項５に記載の建物の基礎構造において、
前記防錆材層は、タールエポキシ樹脂塗料、変性エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン樹脂塗料、ウレタンエラストマー、ブチルゴムシート、ポリエチレンライニング、ポリエチレンテープ、アスファルト、コールタールエナメル、塩化ビニル、エポキシ粉体塗料から選択した少なくとも１つで形成されていることを特徴とする建物の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の基礎構造に関し、詳しくは、建物の荷重が基礎梁を介して地盤に伝達される布基礎形式の直接基礎である建物の基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の荷重を地盤に伝達して建物を支持する基礎構造として、ベタ基礎や布基礎、独立基礎等の直接基礎が知られている。（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１、２に記載された基礎構造は、建物の柱や壁の下端が連結される基礎梁や基礎スラブと、これらの基礎梁や基礎スラブの下面と支持地盤面との間に介装された発泡樹脂材とを備えて構成され、基礎梁や基礎スラブ、および発泡樹脂材を介して建物の荷重が地盤に伝達されるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２７３１６０号公報
【特許文献２】特開２０００−１５４５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１、２に記載の基礎構造では、基礎梁や基礎スラブは、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）であって、これらの下側過半の部分が地盤中に配置されているため、以下のような問題が生じる。
すなわち、基礎梁や基礎スラブを構築する際に地盤を掘削した掘削土が発生するとともに、基礎梁や基礎スラブの構築後に掘削土を埋め戻すための空間がほとんどないことから、掘削土が大量の残土となってしまい、この残土を処分するために多額の運搬費や処理費が必要となる。
また、ＲＣ造である基礎梁や基礎スラブを構築するために、型枠工事、鉄筋工事、コンクリート工事および養生期間が必要となり、基礎工事にかかる工期が長期化するとともにコストが増大してしまう。
さらに、構築した建物が老朽化した際に解体する場合には、ＲＣ造の基礎梁を破砕し、ガラを運搬、処分するための費用および手間が多大になるとともに、解体後の地盤の穴に埋め戻すための大量の土を外部から運搬し、埋め戻すための費用および手間も必要となってしまう。
また、ＲＣ造の基礎梁や基礎スラブの自重が大きいので、その自重分を支持するために地耐力との関係から地盤との必要接地面積が広がってしまい、この点でもコストが増加してしまう。
以上のように、大量の残土処理や、基礎工事および解体工事にかかる多大な手間などにより、重機や運搬用車両の運転量が増大するとともに躯体数量も増加することから、二酸化炭素（ＣＯ2）や窒素酸化物（ＮＯx）等が大量に排出されて環境負荷が増加してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、残土の発生を抑制しかつ構築や解体にかかる手間を低減することができ、建設コストや環境負荷を低減することができる建物の基礎構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の建物の基礎構造は、少なくとも一部が地盤中に配置される鉄骨製の基礎梁と、前記基礎梁の下面と掘削された地盤面との間に介装される板状部材とを備え、前記基礎梁および前記板状部材を介して建物の荷重を地盤に伝達する直接基礎であることを特徴とする。
【０００７】
ここで、建物としては、倉庫や工場、事務所ビル、住宅等から任意の用途が選択可能であり、また建物の構造種別としては、鉄骨造が望ましく、また、建物の規模としては、２〜３階建て以下の低層のものが望ましい。
また、板状部材の材質としては、樹脂、発泡樹脂、金属、ガラス、ゴム等から任意の材質が選択可能であり、さらにセメント成形板のような成形品が選択できるが、普通コンクリートよりも比重の小さい材質が望ましい。普通コンクリートよりも小さい比重としては、１．０g/cm3以下が望ましく、より望ましくは、０．５g/cm3以下、０．２g/cm3以下、または０．１g/cm3以下である。そして、板状部材としては、３．０t/m2以上の圧縮強度を有し、土中での耐久性、耐腐食性等を有した材料から形成されたものであることが望ましい。
【０００８】
以上の建物の基礎構造によれば、基礎梁を鉄骨製としたことで、従来のＲＣ造の基礎梁と比較して基礎梁の体積が大幅に小さくなるため、掘削土を基礎梁の周囲に埋め戻すことができ、残土の発生量を極めて少なくすることができる。従って、残土を処分するための運搬費や処理費が節約でき、コスト低減を実現することができる。また、建物が鉄骨造である場合には、互いに鉄骨製の基礎梁と柱との接合部の構造が単純化でき、ＲＣ造の基礎梁と鉄骨製の柱とを接合する場合と比較して、接合部に要する鋼材量や施工手間を削減し、コストをさらに低減することができる。
【０００９】
また、鉄骨製の基礎梁では、型枠工事、鉄筋工事、コンクリート工事および養生期間が不要なので、基礎工事にかかる工期を短縮できるとともに、解体の際の破砕やガラの運搬、処分も不要で埋め戻し土も少なくてすむため、解体工事にかかる手間や工期も縮減することができる。
さらに、自重の小さい鉄骨製の基礎梁および板状部材を介して建物の荷重を地盤に伝達することで、従来のＲＣ造の基礎梁よりも基礎構造の自重が軽量化でき、地盤との必要接地面積を小さくして掘削等に要するコストや施工手間を削減することができる。この際、板状部材を普通コンクリートよりも比重の小さい材質で形成すれば、より効果的である。
【００１０】
以上のように、残土の発生量が極めて少なくなるとともに、基礎工事および解体工事にかかる施工手間が大幅に削減されることから、重機や運搬用車両の運転量や躯体数量を減少させることができ、二酸化炭素（ＣＯ2）や窒素酸化物（ＮＯx）等の排出量を抑制して環境負荷を低減させることができる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の建物の基礎構造は、請求項１に記載の建物の基礎構造において、前記板状部材は、予め板状に成形された発泡樹脂材であって、前記地盤面に並べて配置された前記発泡樹脂材の上面に前記基礎梁が載置されることを特徴とする。
このような構成によれば、比重の小さい発泡樹脂材を用いることで、前述のように基礎構造の自重がより一層軽量化でき、地盤との必要接地面積を小さくすることができる。
さらに、予め板状に成形した発泡樹脂材を地盤面に並べて配置し、この発泡樹脂材の上面に基礎梁を載置するだけで基礎構造が構築されるので、建設現場で行う作業が少なくなり、従来のＲＣ造の基礎構造に比べて工期を飛躍的に短縮化することができる。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３に記載の建物の基礎構造は、請求項１または請求項２に記載の建物の基礎構造において、前記基礎梁がＨ形鋼、溝形鋼、山形鋼等の形鋼であることを特徴とする。
このような構成によれば、建物の構造用鋼材として一般的なＨ形鋼、溝形鋼、山形鋼等の形鋼を用いることで、低コスト化を図ることができる。この際、基礎梁を単材の形鋼から形成してもよく、また、２つ以上の形鋼を組み合わせて形成してもよい。さらに、このような形鋼は、開断面を有しているため、余分な空間を残すことなく土を埋め戻すことができ、残土の発生量をより一層低減することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載の建物の基礎構造は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の建物の基礎構造において、前記基礎梁が耐候性鋼材から形成されることを特徴とする。
このような構成によれば、地盤中に少なくとも一部が配置される基礎梁を耐候性鋼材から形成することで、地盤中に配置される基礎梁の腐食を防止することができ、建物寿命を長期化することができる。
ここで、耐候性鋼材とは、耐候性元素であるリン（Ｐ）や、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等が適量添加され、銅やクロム共存して耐候性を高める補助的元素として珪素（Ｓｉ）や、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）等を適宜組み合わせた鋼材であって、緻密で密着性の良い表面酸化膜により鋼材の表面が覆われて保護されることで、有害な錆の発生が抑制された鋼材を意味する。
【００１４】
そして、本発明の請求項５に記載の建物の基礎構造は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の建物の基礎構造において、前記基礎梁の表面には、防錆材層が形成されていることを特徴とする。
この際、前記防錆材層は、タールエポキシ樹脂塗料、変性エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン樹脂塗料、ウレタンエラストマー、ブチルゴムシート、ポリエチレンライニング、ポリエチレンテープ、アスファルト、コールタールエナメル、塩化ビニル、エポキシ粉体塗料から選択した少なくとも１つで形成されていることが望ましい。
このような構成によれば、防錆効果の高い防錆材層を基礎梁の表面に形成することで、前述と同様に基礎梁の腐食を防止することができ、建物寿命を長期化することができる。ここで、防錆材層を形成する基礎梁の鋼材としては、通常の建築構造用鋼材でもよいが、前記耐候性鋼材を用いれば、より高い防錆効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のような本発明の建物の基礎構造によれば、掘削残土の発生を抑制することができるとともに、建物の構築や解体にかかる手間を低減することができ、建設コストや環境負荷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る建物の基礎構造を示す断面図である。図２(Ａ)，(Ｂ)は、建物１を示す平面図および断面図であり、図２(Ｂ)は、図２(Ａ)に矢視線で示す断面図である。図３は、建物１を示す断面図である。
図１〜図３において、建物１は、鉄骨造の上部構造２と、布基礎形式の直接基礎である基礎構造３とを備えた３階建の建築物である。上部構造２は、それぞれ鉄骨製の柱４および梁５を剛接合して構築されたラーメン構造により構成されている。ここで、柱４は、例えば、鋼管製であり、梁５は、Ｈ形鋼製である。そして、梁５は、工場等で予め柱４に溶接等により固定されて柱４と一体で建設現場に搬入される梁端部５Ａと、建設現場にて建方した隣接する柱４同士の梁端部５Ａにボルト等により固定される梁中央部５Ｂとを有して構成されている。なお、図示を省略したが、２階以上の階の床スラブは、互いに対向する梁５同士の間に架設したデッキプレートと、このデッキプレート上に打設したコンクリートとから形成されている。
【００１７】
基礎構造３は、下側の過半の部分が地盤１０中に配置される鉄骨製の基礎梁６と、この基礎梁６の下面と地盤１０を掘削して形成された地盤面１０Ａとの間に介装される板状部材としての発泡樹脂材７と、を備えて構成されている。また、地盤面１０Ａ上には、砕石８および砂が敷かれ、発泡樹脂材７は、平坦に均された砕石８および砂の上に載置されている。そして、地盤１０の掘削部分における基礎梁６、発泡樹脂材７、砕石８および砂以外の部分には、掘削した際の掘削土からなる埋め戻し土１０Ｂ（図１）が埋め戻されている。基礎梁６は、Ｈ形鋼製であり、工場等で予め柱４の柱脚部に溶接等により固定されて柱４と一体で建設現場に搬入される基礎梁端部６Ａと、建設現場にて基礎梁端部６Ａにボルト等により固定される基礎梁中央部６Ｂとを有して構成されている。
【００１８】
対向する基礎梁６間には、基礎小梁９が架設されており、これらの基礎梁６および基礎小梁９上に最下階（１階）の床スラブ１１が支持されている。床スラブ１１は、２階以上の階の床スラブと同様に、デッキプレートと、このデッキプレート上に打設したコンクリートとから形成されている。そして、基礎小梁９の下面と地盤面１０Ａとの間にも、前述と同様の発泡樹脂材７が介装されている。基礎小梁９は、基礎梁６と同様に、Ｈ形鋼製であり、基礎梁６Ａに設けたガセットプレートに建設現場にてボルト固定されている。
なお、基礎梁６および基礎小梁９は、Ｈ形鋼製に限らず、溝形鋼や山形鋼等の開断面を有した形鋼で構成されたものでもよい。また、基礎梁６を基礎梁端部６Ａおよび基礎梁中央部６Ｂから構成せずに、１本の部材で構成して建設現場にて柱４の柱脚部に溶接により固定するようにしてもよい。
【００１９】
また、基礎梁６および基礎小梁９の表面には、タールエポキシ樹脂塗料、変性エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン樹脂塗料、ウレタンエラストマー、ブチルゴムシート、ポリエチレンライニング、ポリエチレンテープ、アスファルト、コールタールエナメル、塩化ビニル、エポキシ粉体塗料から選択した少なくとも１つの塗装材料からなる防錆効果の高い防錆材層が形成されている。この防錆材層は、工場等で予め基礎梁６の表面に塗布や吹付け等により形成されるとともに、基礎梁端部６Ａと基礎梁中央部６Ｂとの接合部や、基礎梁６と柱４の柱脚部との接合部、基礎小梁９と基礎梁６との接合部については、建設現場において同一の塗装材料をタッチアップ塗装することにより形成されている。このような防錆材層を形成することで、基礎梁６および基礎小梁９を埋め戻し土１０Ｂ中に配置しても、基礎梁６および基礎小梁９の錆（腐食）が防止できるようになっている。
【００２０】
なお、基礎梁６や基礎小梁９を耐候性鋼材から形成してもよく、このようにすれば、防錆材層を省略することもでき、あるいは防錆材層を形成して防錆効果をより高めることもできる。また、最下階の床スラブ１１を合成床として設計する場合には、そのデッキプレート下面に上述と同様の防錆材層を形成することが望ましく、最下階の床スラブ１１を合成床としない場合には、防錆材層を形成してもよいし形成しなくてもよい。
【００２１】
発泡樹脂材７は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂から発泡成形された比重が０．１g/cm3以下の部材であり、３．０t/m2以上の圧縮強度、および土中での耐久性、耐腐食性等を有している。発泡樹脂材７の幅寸法Ａは、建物１からの荷重と地盤１０の地耐力との関係から、例えば、約６００mmに設定され、その厚さ寸法Ｂは、その幅寸法Ａと基礎梁６のフランジ幅寸法Ｃとの関係から、例えば、２００〜４００mmに設定されている。すなわち、発泡樹脂材７の厚さ寸法Ｂは、基礎梁６のフランジ下端縁と発泡樹脂材７の下端縁とを結ぶ平面と水平面とのなす角度θが３０度〜４５度となるように設定されている。また、発泡樹脂材７には、適宜な間隔、例えば１m2当たり４箇所程度に、当該発泡樹脂材７を上下に貫通する排水孔７Ａが形成され、埋め戻し土１０Ｂから浸透した雨水等が発泡樹脂材７の上面に溜まらないようになっている。
【００２２】
以上のような基礎構造３では、基礎梁６、発泡樹脂材７、砕石８および砂を介して建物１の荷重が地盤１０に伝達できるようになっており、これにより建物１が地盤１０に支持されている。
【００２３】
次に、建物１の構築方法について、説明する。
先ず、工場において、柱４に梁端部５Ａおよび基礎梁端部６Ａを溶接固定して一体化した部材、および梁中央部５Ｂ、基礎梁中央部６Ｂ、基礎小梁９等の各鉄骨部材を製造するとともに、柱４と基礎梁端部６Ａとの接合部および基礎梁中央部６Ｂに防錆材層を形成しておく。また、発泡樹脂材７を板状に成形しておく。
建設現場において、地盤１０を掘削した地盤面１０Ａに砕石８および砂を敷き均す。建設現場に搬入した発泡樹脂材７を適宜な大きさに切断し、柱４と基礎梁端部６Ａとの接合部下方位置の砕石８および砂の上に並べて設置するとともに、この発泡樹脂材７上に柱４を建方する。
建方した柱４をワイヤー等で仮固定した状態で、基礎梁中央部６Ｂ下方位置の砕石８および砂の上に発泡樹脂材７を並べて設置するとともに、基礎梁端部６Ａ間に基礎梁中央部６Ｂを設置してボルト固定する。また、上部構造２の梁端部５Ａ間に梁中央部５Ｂをボルト固定する。
そして、基礎小梁９下方位置の砕石８および砂の上に発泡樹脂材７を設置して基礎梁６間に基礎小梁９を架設するとともに、基礎梁端部６Ａと基礎梁中央部６Ｂとの接合部、および基礎小梁９と基礎梁６との接合部にタッチアップ塗装により防錆材層を形成する。
その後、基礎梁６および基礎小梁９位置の掘削部分に埋め戻し土１０Ｂを埋め戻すとともに、最下階の床スラブ１１や各階の床スラブを形成し、各階の外壁や内壁、仕上げ材等を形成して建物１の構築が完了する。
【００２４】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、基礎梁６および基礎小梁９を鉄骨製としたことで、従来のＲＣ造の基礎梁と比較して体積が大幅に小さくなるため、掘削土を基礎梁６および基礎小梁９の周囲に埋め戻すことができ、残土の発生量を極めて少なくすることができる。従って、残土を処分するための運搬費や処理費が節約でき、コスト低減を実現することができる。
【００２５】
（２）また、建物１が鉄骨造であり、鉄骨製の柱４と基礎梁６との接合部の構造が単純化でき、ＲＣ造の基礎梁と鉄骨製の柱とを接合する場合と比較して、接合部に要する鋼材量や施工手間を削減し、コストをさらに低減することができる。
【００２６】
（３）さらに、鉄骨製の基礎梁６および基礎小梁９では、型枠工事、鉄筋工事、コンクリート工事および養生期間が不要なので、基礎工事にかかる工期を短縮できるとともに、解体の際の破砕やガラの運搬、処分も不要で埋め戻し土も少なくてすむため、解体工事にかかる手間や工期も縮減することができる。
【００２７】
（４）そして、ＲＣ造に比べて自重の小さい鉄骨製の基礎梁６および基礎小梁９を介して建物１の荷重を地盤１０に伝達することで、地盤面１０Ａとの必要接地面積を小さくして掘削等に要するコストや施工手間を削減することができる。
【００２８】
（５）また、比重の小さい発泡樹脂材７を介して建物１の荷重を地盤１０に伝達することで、基礎構造３の自重がより一層軽量化でき、地盤１０との必要接地面積を小さくすることができる。さらに、予め板状に成形した発泡樹脂材７を地盤面１０Ａに並べて配置し、この発泡樹脂材７の上面に基礎梁６および基礎小梁９を載置するだけで基礎構造３が構築されるので、建設現場で行う作業が少なくなり、従来のＲＣ造の基礎構造に比べて工期を飛躍的に短縮化することができる。
【００２９】
（６）以上のように、掘削残土の発生量が極めて少なくなるとともに、基礎工事および解体工事にかかる施工手間が大幅に削減されることから、重機や運搬用車両の運転量や躯体数量を減少させることができ、二酸化炭素（ＣＯ2）や窒素酸化物（ＮＯx）等の排出量を抑制して環境負荷を低減させることができる。
【００３０】
（７）また、基礎梁６および基礎小梁９として建築構造用鋼材として一般的なＨ形鋼を用いることで、低コスト化を図ることができる。さらに、このようなＨ形鋼は、開断面を有しているため、余分な空間を残すことなく土を埋め戻すことができ、残土の発生量をより一層低減することができる。
【００３１】
（８）防錆効果の高い防錆材層を基礎梁６および基礎小梁９の表面に形成することで、基礎梁６および基礎小梁９の腐食を防止することができ、建物寿命を長期化することができる。ここで、基礎梁６および基礎小梁９の鋼材として耐候性鋼材を用いれば、より高い防錆効果を得ることができる。
【００３２】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態においては、板状部材として発泡樹脂材７を用いたが、これに限らず、非発泡の樹脂や、金属、ガラス、ゴム等から成形されたものでもよく、また普通コンクリートよりも比重の小さいセメント成形板等の材料も利用可能である。
【００３３】
また、前記実施形態では、基礎梁６および基礎小梁９の表面に塗装材料からなる防錆材層を形成していたが、この防錆材層の材質は特に限定されず、また、２種類以上の塗装材料を組み合わせて防錆材層を形成してもよい。
また、前記実施形態では、３階建ての建物１について説明したが、これに限らず、建物は２階建てや平屋であってもよく、また４階建て以上の建物に本発明の基礎構造を適用してもよい。ただし、本発明の基礎構造は、布基礎形式の直接基礎であることから、低層建物、つまり倉庫や工場、アパート、戸建て住宅等用途の建物に適している。
【００３４】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る建物の基礎構造を示す断面図である。
【図２】(Ａ)，(Ｂ)は、前記建物を示す平面図および断面図である。
【図３】前記建物を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…建物、６…基礎梁、７…板状部材である発泡樹脂材、１０…地盤、１０Ａ…地盤面。
【図１】
2006104740.tif 000003
【図２】
2006104740.tif 000004
【図３】
2006104740.tif 000005