(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向から水平荷重を受け、上方から鉛直荷重を受ける構造体であって、
前記水平荷重を受ける壁部材と、
前記壁部材から前記横方向に所定距離離間して設けられ、前記鉛直荷重を受けて上方から下方に軸力を伝達する軸力伝達部材と、
前記壁部材に属する第１端部と、前記軸力伝達部材の最下端部である第２端部とを連結し、前記水平荷重を前記第１端部から前記第２端部へ伝達する水平荷重伝達部材と、
前記第２端部から前記横方向と下方の成分を合成したベクトル方向に延出する傾斜柱と、
を備え、
前記軸力伝達部材から前記傾斜柱に伝達される前記軸力の水平分力を、前記水平荷重伝達部材を介して前記第２端部から前記第１端部へ伝達する、ことを特徴とする構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の構造体であって、
前記傾斜柱の下部が、前記構造体の最も下側に設けられた耐圧版または基礎梁に接合されている、ことを特徴とする構造体。
【請求項３】
請求項２に記載の構造体であって、
水平方向について互いの傾斜方向が対向するように一対の前記傾斜柱が設けられており、
一対の前記傾斜柱の下部は、それぞれ前記耐圧版または前記基礎梁に接合されている、ことを特徴とする構造体。
【請求項４】
請求項１に記載の構造体であって、
前記壁部材で前記第１端部とは異なる位置に属する第３端部と、前記傾斜柱の下方に属する第４端部とを連結し、前記水平荷重を前記第３端部から前記第４端部へ伝達する第２の水平荷重伝達部材と、
前記第４端部から前記横方向と下方の成分を合成したベクトル方向に延出し、前記傾斜柱から伝達される前記軸力を下方に伝達する第２の傾斜柱と、
を備え、
前記傾斜柱から前記第２の傾斜柱に伝達される前記軸力の水平分力を、前記第２の水平荷重伝達部材を介して前記第４端部から前記第３端部へ伝達する、ことを特徴とする構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の構造体であって、
前記第２の傾斜柱の鉛直方向に対する傾斜角度は、前記傾斜柱の鉛直方向に対する傾斜角度の２倍以上である、ことを特徴とする構造体。
【請求項６】
請求項４または５に記載の構造体であって、
前記第２の傾斜柱の下端部が、前記構造体の最も下側に設けられた耐圧版または基礎梁に接合されている、ことを特徴とする構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
土圧を受ける構造体を建造する場合、土圧に抵抗することができるよう十分な強度を有する設計が要求される。特に、地上構造体の下部に地下構造体を建造する際には、当該地下構造体の周囲の地盤が土圧によって崩壊しないように、山留壁や支保工を用いて土圧を支持することが一般に行われている。例えば、特許文献１には、地下構造体の構築に際して底部に向かって拡幅した山留壁を用いることにより、土圧に対して有効に対抗することが可能な構築方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０１４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように山留壁の少なくとも一部を厚く形成する方法では建造コストが高くなったり、山留壁を設置するために大きなスペースが必要になったりするという問題がある。また、地下構造体の中間層に吹き抜け等が設けられる場合には、支保工を十分に架設することができないため、山留壁を支持する柱及び梁からなるラーメン構造で土圧に抵抗する必要がある。このような場合、土圧によって生じる水平方向の力により柱部に大きな曲げ応力が作用するため、当該柱部の断面を大きくとる必要があり、やはり建造コストや配置スペースの面で問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は土圧を受ける地下構造体において、低コストかつ省スペースで十分に土圧に抵抗可能な構造を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための主たる発明は、横方向から水平荷重を受け、上方から鉛直荷重を受ける構造体であって、前記水平荷重を受ける壁部材と、前記壁部材から前記横方向に所定距離離間して設けられ、前記鉛直荷重を受けて上方から下方に軸力を伝達する軸力伝達部材と、前記壁部材に属する第１端部と、前記軸力伝達部材の最下端部である第２端部とを連結し、前記水平荷重を前記第１端部から前記第２端部へ伝達する水平荷重伝達部材と、前記第２端部から前記横方向と下方の成分を合成したベクトル方向に延出する傾斜柱と、を備え、前記軸力伝達部材から前記傾斜柱に伝達される前記軸力の水平分力を、前記水平荷重伝達部材を介して前記第２端部から前記第１端部へ伝達する、ことを特徴とする構造体である。
【０００７】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、土圧を受ける地下構造体において、低コストかつ省スペースで十分に土圧に抵抗可能な構造を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の構造体１の全体構造を示す概略側面図である。
【図２】図１の領域Ａについて拡大して表した地下構造体２０の部分斜視図である。
【図３】第１実施形態において地下構造体２０に作用する力について説明する図である。
【図４】図４Ａは、第１実施形態の地下構造体２０において傾斜柱が設けられている場合の変形量について示す図である。図４Ｂは、比較例の地下構造体２０において傾斜柱が設けられていない場合の変形量について示す図である。
【図５】図５Ａは、第１実施形態の地下構造体２０において傾斜柱が設けられている場合の曲げモーメントについて示す図である。図５Ｂは、比較例の地下構造体２０において傾斜柱が設けられていない場合の曲げモーメントについて示す図である。
【図６】第２実施形態の構造体１の全体構造を示す概略側面図である。
【図７】第２実施形態において地下構造体２０に作用する力について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
所定方向から水平荷重を受け、上方から鉛直荷重を受ける構造体であって、前記水平荷重を受ける壁部材と、前記壁部材から前記所定方向に所定距離離間して設けられ、前記鉛直荷重を受けて上方から下方に軸力を伝達する軸力伝達部材と、前記壁部材に属する第１端部と、前記軸力伝達部材の下方に属する第２端部とを連結し、前記水平荷重を前記第１端部から前記第２端部へ伝達する水平荷重伝達部材と、前記第２端部から前記所定方向かつ下方に延出する延出部材と、を備え、前記軸力伝達部材から前記延出部材に伝達される前記軸力の水平分力を、前記水平荷重伝達部材を介して前記第２端部から前記第１端部へ伝達する、ことを特徴とする構造体。
【００１２】
このような構造体によれば、傾斜柱で発生する水平力を所定方向からの水平荷重（例えば土圧）に対抗させることで、効率的に水平荷重を支持することができる。また、柱を傾斜させて配置することにより、柱を鉛直に配置する場合と比較して当該傾斜柱に作用する曲げモーメントを小さくすることができるため、傾斜柱自体のサイズを小さくすることができる。これにより、配置スペースを小さくすると共にコストを低減することができる。
【００１３】
かかる構造体であって、前記延出部材の下部が、前記構造体の最も下側に設けられた耐圧版または基礎梁に接合されている、ことが望ましい。
【００１４】
このような構造体によれば、土壌との間に大きな摩擦力が作用することで水平方向の位置が安定な耐圧版または基礎梁と接合されることにより、傾斜柱が水平方向に移動しにくくなる。これにより、水平方向に作用する土圧に対して対抗しやすくなる。
【００１５】
かかる構造体であって、水平方向について互いの傾斜方向が対向するように一対の前記延出部材が設けられており、一対の前記延出部材の下部は、それぞれ前記耐圧版または前記基礎梁に接合されている、ことが望ましい。
【００１６】
このような構造体によれば、水平方向の右側に配置された傾斜柱の軸力のうち水平方向左側に向かう成分の力と、水平方向の左側に配置された傾斜柱の軸力のうち水平方向右側に向かう成分の力とが対抗することにより、一対の傾斜柱の水平方向位置が移動しにくくなる。これにより、水平方向に作用する土圧に対してより対抗しやすくなる。
【００１７】
かかる構造体であって、前記壁部材で前記第１端部とは異なる位置に属する第３端部と、前記延出部材の下方に属する第４端部とを連結し、前記水平荷重を前記第３端部から前記第４端部へ伝達する第２の水平荷重伝達部材と、前記第４端部から前記所定方向かつ下方に延出し、前記延出部材から伝達される前記軸力を下方に伝達する第２の延出部材と、を備え、前記延出部材から前記第２の延出部材に伝達される前記軸力の水平分力を、前記第２の水平荷重伝達部材を介して前記第４端部から前記第３端部へ伝達する、ことが望ましい。
【００１８】
このような構造体によれば、鉛直方向に沿って配置される複数の傾斜柱（第１の傾斜柱及び第２の傾斜柱）、及び、水平荷重伝達梁（第１の水平荷重伝達梁及び第２の水平荷重伝達梁）によって、鉛直方向の複数の位置で土圧に対抗することができるようになる。これにより、低コストかつ省スペースで土圧に対抗可能となることに加えて、複数の階層を有する構造体等を設計しやすくすることができる。
【００１９】
かかる構造体であって、前記第２の延出部材の鉛直方向に対する傾斜角度は、前記延出部材の鉛直方向に対する傾斜角度の２倍以上である、ことが望ましい。
【００２０】
このような構造体によれば、傾斜柱（第１の傾斜柱）で発生する水平力よりも、当該傾斜柱よりも地中の深い位置に配置された第２の傾斜柱で発生する水平力を大きくすることができる。これにより、深さによって変化する土圧の大きに応じて、より適切な力（水平力の大き）で対抗することができるようになる。
【００２１】
かかる構造体であって、前記第２の延出部材の下端部が、前記構造体の最も下側に設けられた耐圧版または基礎梁に接合されている、ことが望ましい。
【００２２】
このような構造体によれば、土壌との間に大きな摩擦力が作用することで水平方向の位置が安定な耐圧版または基礎梁と接合されることにより、第２の傾斜柱が水平方向に移動しにくくなる。これにより、水平方向に作用する土圧に対して対抗しやすくなる。
【００２３】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜構造体の概要＞
はじめに、本実施形態における構造体１の概要について説明する。
【００２４】
図１は第１実施形態の構造体１の全体構造を示す概略側面図である。本実施形態における構造体１は、地上構造体１０と地下構造体２０とを有する。また、構造体１について説明するため、以下に示すように各方向を定義する。すなわち、図１で高さ方向に相当する鉛直方向を「Ｚ方向」とする。また、図１で横方向に相当し、Ｚ方向と直交する方向を「Ｘ方向」とする。また図１で奥行き方向に相当し、Ｚ方向及びＸ方向と直交する方向を「Ｙ方向」とする（図２参照）。
【００２５】
地上構造体１０は、構造体１のうち、地上部に設けられている部分である。地上構造体１０は、例えば、図１に示されるような柱１１及び梁１２が剛接合されることによって形成された、所謂ラーメン構造を有する構造体であり、人が生活や作業をすることができる。なお、地上構造体１０は他の構造によって構築されていても良い。
【００２６】
地上構造体１０のＺ方向下端部には、後述する地下構造体２０の鉛直荷重受け柱２３に荷重を伝達する。
【００２７】
地下構造体２０は、構造体１のうち、地上構造体１０のＺ方向下部、すなわち地下部に設けられている部分である。図２は図１の領域Ａについて拡大して表した地下構造体２０の部分斜視図である。地下構造体２０は、擁壁２１と、耐圧版２２と、鉛直荷重受け柱２３と、土圧受け梁２４と、傾斜柱２５と、架橋梁２６とを有する。
【００２８】
擁壁２１は、地下構造体２０のＸ方向両側部に設けられる壁部材である。以下の説明では、壁部材である擁壁２１が土圧を受ける場合について説明するが、壁部材が水圧を受ける構造であっても良い。擁壁２１のＸ方向の外側は土壌と接しており（図１参照）、土壌から作用するＸ方向（水平方向）の荷重（土圧）を受け止める。また、擁壁２１のＸ方向の内側には擁壁支持柱２１１や擁壁支持梁２１２、土圧受け梁２４等の各種部材が配置されている（図２参照）。擁壁支持柱２１１はＺ方向に沿って配置される柱部材であり、擁壁支持梁２１２はＹ方向に沿って配置される梁部材であり、擁壁２１は両者によってＸ方向の内側から支持されている。
【００２９】
耐圧版２２は、地下構造体２０のＺ方向最下部に設けられる部材である。耐圧版２２は、Ｚ方向の下側において土壌と接しており、構造体１（すなわち地上構造体１０及び地下構造体２０）の鉛直荷重を地盤へ伝える。また、耐圧版２２のＺ方向上側には傾斜柱２５や擁壁支持柱２１１が配置されている。詳細は後述するが、構造体１の荷重は傾斜柱２５を介して上方から下方（耐圧版２２側）へ伝達される。そのため、耐圧版２２は、構造体１の荷重及び地盤からの反力に耐えられるよう十分な強度を有するように形成される。本実施形態では、例えば、耐圧版２２が鉄筋コンクリートによって形成されている。また、耐圧版２２に代えて基礎梁が設けられていても良い。
【００３０】
鉛直荷重受け柱２３は、擁壁２１からＸ方向に所定距離だけ離間した位置において、床版１５のＺ方向下側にＺ方向（鉛直方向）に沿って配置される部材である。この鉛直荷重受け柱２３は、地上構造体１０等から鉛直方向の荷重を受けて当該荷重を軸力としてＺ方向の下側に伝達する。すなわち、鉛直荷重受け柱２３は、「軸力伝達部材」である。
【００３１】
土圧受け梁２４は、擁壁２１（擁壁支持柱２１１，擁壁支持梁２１２）に属する一端（第１端部とする）と、鉛直荷重受け柱２３の下方（図１では鉛直荷重受け柱２３のＺ方向下端部）に属する他端（第２端部とする）とを連結する部材である。土圧受け梁２４は、擁壁２１と鉛直荷重受け柱２３との間においてＸ方向に沿って配置され、擁壁２１に作用する土圧等による水平荷重を第１端部（Ｘ方向の外側）から第２端部（Ｘ方向の内側）に伝達する。すなわち、土圧受け梁２４は、「水平荷重伝達部材」である。
【００３２】
傾斜柱２５は、第２端部（図１では鉛直荷重受け柱２３のＺ方向下端部）からＸ方向の内側かつ下方に延出する「延出部材」である。傾斜柱２５の下端部は耐圧版２２のＺ方向上側面に接続され、Ｚ方向（鉛直方向）に対して所定の角度αだけ傾斜して設けられている。そして、傾斜柱２５は、鉛直荷重受け柱２３から伝達された上述の軸力を傾斜方向に沿って耐圧版２２に伝達する。なお、傾斜柱２５と鉛直荷重受け柱２３とはそれぞれ異なる部材同士が接合されて形成されているのであっても良いし、一の部材によって形成されているのであっても良い。
【００３３】
架橋梁２６は、Ｙ方向に並んで複数設けられた鉛直荷重受け柱２３同士を連結する梁部材である。具体的に、架橋梁２６は図２に示されるようにＹ方向に沿って配置され、Ｙ方向に隣り合う２つの鉛直荷重受け柱２３のＺ方向下端部間を接続する。
【００３４】
＜地下構造体２０に作用する荷重の説明＞
地下構造体２０には、地上構造体１０からの鉛直方向（Ｚ方向）の荷重、及び、土圧による水平方向（Ｘ方向）の荷重が作用することを述べたが、以下では、地下構造体２０を構成する各部材に対して実際にどのような力が作用するのかについて具体的に説明する。
【００３５】
図３は、第１実施形態において地下構造体２０に作用する力について説明する図である。先ず、鉛直荷重受け柱２３に対して地上構造体１０の鉛直荷重ＷｖがＺ方向の下向きに作用する。すると、鉛直荷重受け柱２３では鉛直荷重Ｗｖに抵抗する力が軸力Ａｆｖとして発生する。この軸力Ａｆｖは、鉛直荷重受け柱２３の軸方向（すなわちＺ方向）に沿って上側から下側に伝達され、鉛直荷重受け柱２３のＺ方向下端部において傾斜柱２５に伝達される。ここで、傾斜柱２５はＸ方向に対して所定の角度αだけ傾斜して設けられているため、傾斜柱２５ではその軸方向（すなわちＸ方向に対して角度αだけ傾斜した方向）に沿って軸力Ａｆｓが発生し、上側から下側に伝達される。そして、伝達された軸力Ａｆｓは、傾斜柱２５のＺ方向最下部において耐圧版２２や不図示の基礎梁を介して地盤に伝えられることにより、地盤からの反力によって鉛直荷重Ｗｖを支えることができるようになる。
【００３６】
図３に示されるように、傾斜柱２５において発生する軸力Ａｆｓは、Ｚ方向成分の力ＡｆｓｖとＸ方向成分の力Ａｆｓｈとに分解して考えることができる。Ｚ方向成分の力Ａｆｓｖは、鉛直荷重受け柱２３の軸力Ａｆｖと等しい大きさの力であり、Ｚ方向において軸力Ａｆｓｖと軸力Ａｆｖとがつり合うことになる。一方、Ｘ方向成分の力Ａｆｓｈが、Ｘ方向の左右に作用する。図３で、傾斜柱２５の下端部においてＸ方向の左側（内側）に作用する力Ａｆｓｈは相対する架構からの水平力Ａｆｓｈと釣り合うか、耐圧版２２から地盤に伝達されており、傾斜柱２５の上端部（第２端部）においてＸ方向の外側（図３ではＸ方向の右側）に作用する力Ａｆｓｈは、擁壁２１を介してＸ方向の外側（第１端部）から内側（第２端部）に作用する土圧に対抗する力となる。
【００３７】
また、擁壁２１に対して、周囲の土壌からＸ方向の内側（図３ではＸ方向の左側）向きに土圧ＥＰｈが作用する。土圧ＥＰｈは擁壁支持柱２１１や擁壁支持梁２１２を介して土圧受け梁２４に伝達され、擁壁２１側（第１端部）から鉛直荷重受け柱２３側（第２端部）へと水平方向に伝達される。このとき、土圧受け梁２４では土圧ＥＰｈに抵抗する力が軸力Ｒｆｈとして発生する。軸力Ｒｆｈは、土圧受け梁２４の軸方向（水平方向）に作用する。
【００３８】
一方、土圧受け梁２４には、傾斜柱２５において発生した軸力ＡｆｓのＸ方向成分の力Ａｆｓｈが伝達され、Ｘ方向の外側（右側）向きに作用している。つまり、水平方向の力Ａｆｓｈが鉛直荷重受け柱２３側（第２端部）から擁壁２１側（第１端部）へ作用している。これにより、Ｘ方向の外側（右側）に作用する力Ａｆｓｈと、Ｘ方向の内側（左側）に作用する力Ｒｆｈとが対抗するようになる。言い換えると、土圧ＥＰｈに起因する力（Ｒｆｈ）に対して、地上構造体１０の鉛直荷重Ｗｖに起因する力（Ａｆｓｈ）が対抗し、地下構造体２０に作用する土圧を効率的に支えることができるようになる。
【００３９】
本実施形態では傾斜柱２５において発生する軸力の水平分力を土圧に対抗させることにより、傾斜柱２５が設けられていない場合と比較して、各部材に作用する負荷を部分的に軽減することができる。図４Ａ及び図４Ｂは、地下構造体２０を構成する各部材に対して無負荷状態から荷重を作用させたときの構造体の水平方向の変形について説明する図である。図４Ａは、本実施形態の地下構造体２０において傾斜柱が設けられている場合の変形量について示している。図４Ｂは、比較例の地下構造体２０において傾斜柱が設けられていない場合の変形量について示している。同図４Ｂの比較例では、地下構造体２０において、傾斜柱２５の代わりに鉛直柱２９が鉛直方向に沿って設けられているものとする（図４Ｂの左側の図参照）。
【００４０】
図４Ａにおいて、鉛直荷重受け柱２３と傾斜柱２５との接続点Ａ（図３の第２端部に相当）の位置の変形量は、−０．２９７ｍｍとなっている。これは、接続点ＡがＸ方向の右側（水平方向の外側）に０．２９７ｍｍ分だけ移動していることを表している。一方、図４Ｂにおいて、鉛直荷重受け柱２３と鉛直柱２９との接続点Ｂの位置の変形量は、１．１２１ｍｍとなっている。これは、接続点ＢがＸ方向の左側（水平方向の内側）に１．１２１ｍｍ分押し込まれていることを表している。
【００４１】
図４Ｂの比較例では、鉛直柱２９において地上構造体の荷重に起因して発生する軸力がそのまま鉛直方向（Ｙ方向）に作用し、土圧に対抗可能な水平方向（Ｘ方向）の力は発生しない。そのため、接続点Ｂに対して土圧による水平方向の力（Ｒｆｈ）がそのまま作用する。その結果、接続点ＢはＸ方向の内側に大きく移動してしまう。これに対して、図４Ａの本実施形態では、傾斜柱２５によって地上構造体１０の鉛直荷重Ｗｖに起因して水平方向の力（図３のＡｆｓｈ）が発生しているため、接続点Ａに対して作用する土圧に対抗することができる。これにより、接続点Ａの水平方向（Ｘ方向）の変形量の絶対値（０．２９７ｍｍ）は接続点Ｂの水平方向（Ｘ方向）の変形量の絶対値（１．１２ｍｍ）よりも小さくなる。なお、図４Ａの接続点Ａと図４Ｂの接続点Ｂとでは変形の方向が異なっているためここでは、変形量の絶対値について着目している。
【００４２】
また、擁壁２１を支持する擁壁支持柱２１１の接続点Ｃ（図３の第１端部に相当）についても、本実施形態における変形量の絶対値（０．０５ｍｍ）の方が、比較例における変形量の絶対値（１．３９４ｍｍ）よりも小さくなっている。
【００４３】
このように、実際の変形量が小さくなることによって、各部材に作用する曲げモーメントを小さくすることが可能となる。図５Ａは、本実施形態の地下構造体２０において傾斜柱が設けられている場合の曲げモーメントについて示す図である。図５Ｂは、比較例の地下構造体２０において傾斜柱が設けられていない場合の曲げモーメントについて示す図である。図５Ａの左側の図では、傾斜柱２５において発生する曲げモーメントの大きさを具体的な数値で示している。図５Ｂの左側の図では、鉛直柱２９において発生する曲げモーメントの大きさを具体的な数値で示している。
【００４４】
図５Ａの傾斜柱２５に作用する曲げモーメントは、図５Ｂの鉛直柱２９に作用する曲げモーメントよりも小さいことが分かる。これは、上述したように、本実施形態における傾斜柱２５の接続点Ａの変形量（図４Ａ参照）が、比較例の鉛直柱２９の接続点Ｂの変形量（図４Ｂ参照）よりも小さいためである。傾斜柱２５では、下端部であるＤ点における変形量がゼロであるため、上端部である接続点Ａの変形量が小さいほど（０．２９７ｍｍ）、傾斜柱２５自体の変形が小さくなり、曲げモーメントも小さくなる。一方、鉛直柱２９では、下端部であるＤ点における変形量がゼロであるのに対して、上端部である接続点Ｂの変形量が大きいため（１．１２ｍｍ）、傾斜柱２５の変形が大きくなり、その分、曲げモーメントも大きくなる。
【００４５】
また、本実施形態では、地上構造体１０の鉛直荷重Ｗｖによって傾斜柱２５をＺ方向の下向きに曲げるような力が作用している。一方、土圧ＥＰｈによって傾斜柱２５を反対側に曲げるような力も作用している。したがって、鉛直荷重Ｗｖに起因して発生する曲げモーメントと土圧ＥＰｈに起因して発生する曲げモーメントが互いに打ち消し合う方向に作用するため、傾斜柱２５に作用する曲げモーメントは相対的に小さくなる。これに対して、比較例では、土圧ＥＰｈに起因して発生する曲げモーメントを打ち消す力が作用しないため、鉛直柱２９に作用する曲げモーメントは傾斜柱２５に作用する曲げモーメントよりも大きくなる。
【００４６】
このように、本実施形態では、地下構造体２０において傾斜柱２５に作用する曲げモーメントを、鉛直柱２９が設けられる場合と比較して小さくすることができるため、部材の断面耐力を小さく設計することができる。すなわち、傾斜柱２５として鉛直柱２９よりも小さな部材を使用することが可能となる。これにより、地下構造体２０を省コストかつ省スペースで建造することができる。
【００４７】
なお、Ｘ方向の外側に向かう力Ａｆｓｈを土圧ＥＰｈに対抗させるためには、傾斜柱２５自体が土圧に押されてＸ方向の内側に移動してしまうことがないように位置を固定しておく必要がある。すなわち、傾斜柱２５の下端部ＤにおいてＸ方向の内側に作用している力Ａｆｓｈに対抗する力が必要である。そのため、本実施形態では、傾斜柱２５の下端部（図４ＡにおいてＤ点）が耐圧版２２と接合されている。耐圧版２２は、地盤との間に大きな摩擦力が作用することでＸ方向の位置がずれにくくなっているため、当該耐圧版２２と接合されることにより、傾斜柱２５の下端部（Ｄ点）もＸ方向の位置が固定されやすくなる。したがって、傾斜柱２５において発生する軸力ＡｆｓのＸ方向成分の力Ａｆｓｈを、効率的に土圧に対抗させることができる。また、傾斜柱２５の下端部が基礎梁に接合されていても良く、この場合も耐圧版２２と接合されているのと同様の効果を得ることができる。また、アンカーボルトやケミカルアンカー等を用いて、傾斜柱２５の下端部（Ｄ点）のＸ方向の位置をより強固に固定できるようにしても良い。
【００４８】
さらに、本実施形態の地下構造体２０では、一対の傾斜柱２５がＸ方向について互いの傾斜方向が対向するように配置されている（図１参照）。言い換えると、傾斜柱２５がＸ方向について左右対称な位置関係となるように配置されている。これにより、地下構造体２０のうちＸ方向の右側に配置されている傾斜柱２５によって発生する軸力ＡｆｓのＸ方向左側へ向かう成分と、地下構造体２０のうちＸ方向の左側に配置されている傾斜柱２５によって発生する軸力ＡｆｓのＸ方向右側へ向かう成分とがつり合うことになる。すなわち、Ｘ方向の内側へ向かう力同士が互いに打ち消し合うことになる。したがって、Ｘ方向の左右に配置された一対の傾斜柱２５は、それぞれＸ方向の内側へ押し込まれにくくなるため、土圧に対抗しやすくなる。
【００４９】
上述したように、本実施形態では、水平面に対して傾斜して設けられた傾斜柱２５にて生じる軸力のＸ方向外側に向かう成分を、Ｘ方向内側に向かう土圧と対抗させることができる。これにより、低コストかつ省スペースで十分に土圧に抵抗可能な地下構造体を実現することができる。
【００５０】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形態では、地下構造体２０においてＺ方向に沿って複数の傾斜柱が設けられる。図６は第２実施形態の構造体１の全体構造を示す概略側面図である。
【００５１】
同図６に示されるように、第２実施形態の地下構造体２０では、鉛直荷重受け柱２３のＺ方向下部に、第１の土圧受け梁２４と、第１の傾斜柱２５と、第２の土圧受け梁２７と、第２の傾斜柱２８とを有する。第１の土圧受け梁２４及び第１の傾斜柱２５は、それぞれ第１実施形態の土圧受け梁２４及び傾斜柱２５に相当する部材である。但し、第２実施形態において、第１の傾斜柱２５の下端部は、耐圧版２２ではなく第２の傾斜柱２８のＺ方向上端部に接続されている。
【００５２】
第２の土圧受け梁２７は、擁壁２１（擁壁支持柱２１１，擁壁支持梁２１２）に属する一端（第３端部とする）と、第１の傾斜柱２５の下方（図６では第１の傾斜柱２５のＺ方向下端部及び第２の傾斜柱２８のＺ方向上端部）に属する他端（第４端部とする）とを連結する部材である。そして、第２の土圧受け梁２７は、擁壁２１と第１の傾斜柱２５との間においてＸ方向に沿って配置され、擁壁２１に作用する土圧による水平方向の荷重を第３端部（Ｘ方向の外側）から第４端部（Ｘ方向の内側）に伝達する。すなわち、第２の土圧受け梁２７は、「第２の水平荷重伝達部材」である。
【００５３】
第２の傾斜柱２８は、第４端部（図６では第１の傾斜柱２５の下端部）からＸ方向の内側かつ下方に延出する「第２の延出部材」である。第２の傾斜柱２の下端部は耐圧版２２のＺ方向上側面に接続され、Ｚ方向（鉛直方向）に対して所定の角度βだけ傾斜して設けられている。そして、第２の傾斜柱２８は、第１の傾斜柱２５から伝達された軸力を傾斜方向に沿って耐圧版２２に伝達する。
【００５４】
図７は、第２実施形態において地下構造体２０に作用する力について説明する図である。基本的な力の作用は第１実施形態の図３と同様に考えることができる。すなわち、地上構造体１０等からの鉛直荷重Ｗｖによって鉛直荷重受け柱２３に発生した軸力軸力Ａｆｖが第１の傾斜柱２５及び第２の傾斜柱２８に順次伝達され、第１の傾斜柱２５において軸力Ａｆｓ１が、第２の傾斜柱２８において軸力Ａｆｓ２がそれぞれ発生する。第１の傾斜柱２５で発生した軸力Ａｆｓ１はＺ方向成分の力Ａｆｓ１ｖとＸ方向成分の力Ａｆｓ１ｈとに分解され、このうちＸ方向成分の力Ａｆｓ１ｈが第１の土圧受け梁２４を介して第２端部から第１端部に伝達される。一方、第１の土圧受け梁２４には第１端部から第２端部側へ伝達される土圧ＥＰｈ１（水平荷重）に抵抗する力軸力Ｒｆｈ１が発生する。そして、Ｘ方向の外側（図７の右側）に作用する力Ａｆｓ１ｈと、Ｘ方向の内側（図７の左側）に作用する力Ｒｆｈ１とが対抗するようになる。
【００５５】
同様に、第２の傾斜柱２８で発生した軸力Ａｆｓ２はＺ方向成分の力Ａｆｓ２ｖとＸ方向成分の力Ａｆｓ２ｈとに分解され、このうちＸ方向成分の力Ａｆｓ２ｈが第２の土圧受け梁２７を介して第４端部から第３端部に伝達される。一方、第２の土圧受け梁２７には第３端部から第４端部側へ伝達される土圧ＥＰｈ２（水平荷重）に抵抗する力軸力Ｒｆｈ２が発生する。そして、Ｘ方向の外側（図７の右側）に作用する力Ａｆｓ２ｈと、Ｘ方向の内側（図７の左側）に作用する力Ｒｆｈ２とが対抗するようになる。
【００５６】
ここで、擁壁２１に作用する土圧の分布は、一般に、地層の深い位置ほど大きな力となる。したがって、図７において第１の土圧受け梁２４に作用する土圧ＥＰｈ１と、第１の土圧受け梁２４よりも地層の深い位置に配置されている第２の土圧受け梁２７に作用する土圧ＥＰｈ２とでは、土圧ＥＰｈ２の方がより大きな力となる（ＥＰｈ２＞ＥＰｈ１）。したがって、土圧ＥＰｈ１に対抗する軸力Ｒｆｈ１よりも土圧ＥＰｈ２に対抗する軸力Ｒｆｈ２の方が大きくなることが望ましい。
【００５７】
第２実施形態の地下構造体２０では、上下階での柱の傾斜角度の増分量が大きくなると発生する水平力が大きくなる性質を利用して、第１の傾斜柱２５で発生する水平方向力Ａｆｓ１よりも第２の傾斜柱２８で発生する水平方向力Ａｆｓ２の方が大きくなるように第１の傾斜柱２５の傾斜角度α（鉛直方向に対する傾斜角度）より第２の傾斜柱２８の傾斜角度β（鉛直方向に対する傾斜角度）が大きくなるように調整（２×α＜β）している。これにより、第２の土圧受け梁２７の軸力Ｒｆｈ２が、第１の土圧受け梁２４の軸力Ｒｆｈ１よりも大きくなり（図７参照）、効率的に土圧に抵抗することができるようになる。
【００５８】
なお、図７では、説明のため、各部部材に作用する力を単純化して表している。実際には、第２の傾斜柱２８には第１の傾斜柱２５よりも大きな荷重がかかっているため、仮に、傾斜角度２×α＝βとしても、第２の傾斜柱２８で発生する軸力Ａｆｓ２を第１の傾斜柱２５で発生する軸力Ａｆｓ１よりも大きくすることは可能である。すなわち、第２の土圧受け梁２７の軸力Ｒｆｈ２を第１の土圧受け梁２４の軸力Ｒｆｈ１よりも大きくすることは可能である。
【００５９】
このような第２実施形態の地下構造体２０であれば、低コストかつ省スペースな構造であることに加えて、地層の深さに応じて大きさが変化する土圧にも効率的に対抗することが可能となる。また、Ｚ方向（鉛直方向）に複数の傾斜柱が設けられるため、地下に複数の階層を有する構造体を設計しやすくなる。
【００６０】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【００６１】
上述の実施形態では、地上構造体１０及び地下構造体２０を有する構造体１について説明されていたが、本発明は水平荷重及び鉛直荷重を受ける構造体であれば適用することができる。例えば、地上構造体１０を有さず地下構造体２０を有する構造体であっても適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  構造体、
１０  地上構造体、
１１  柱、１２  梁、１５  床版、
２０  地下構造体、
２１  擁壁（壁部材）、２１１  擁壁支持柱、２１２  擁壁支持梁、
２２  耐圧版、２３  鉛直荷重受け柱（軸力伝達部材）、
２４  土圧受け梁・第１の土圧受け梁（水平荷重伝達部材）、
２５  傾斜柱・第１の傾斜柱（延出部材）、
２６  架橋梁、
２７  第２の土圧受け梁（軸力伝達部材）、２８  第２の傾斜柱（延出部材）、
２９  鉛直柱、
Ｗｖ  鉛直荷重、
ＥＰｈ，ＥＰｈ１，ＥＰｈ２  土圧（水平荷重）、
Ａｆｖ  軸力（鉛直荷重受け柱）、
Ａｆｓ，Ａｆｓ１，Ａｆｓ２  軸力（傾斜柱）、
Ｒｆｓ，Ｒｆｓ１，Ｒｆｓ２  軸力（土圧受け梁）、
Ａｆｓｖ，Ａｆｓ１ｖ，Ａｆｓ２ｖ  軸力（鉛直方向成分）、
Ａｆｓｈ，Ａｆｓ１ｈ，Ａｆｓ２ｈ  軸力（水平方向成分）
【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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【図６】
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【図７】
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