(57)【要約】【課題】地震による転倒モーメントが作用した際に建物の一側が浮き上がるように構成した基礎構造において、浮き上がりの発生時に十分な減衰能力を発揮することができるようにし、しかも低コストでそれを可能にする。【解決手段】建物の基礎構造は、支持杭１４の杭頭と、支持杭１４の杭頭で支持される建物上部構造１６とを縁切りして、地震による転倒モーメントが作用した際に建物上部構造１６が支持杭１４の杭頭から浮き上がり可能であるように構成されている。地盤に打設した摩擦杭３８の杭頭を建物上部構造１６に連結することで、建物上部構造１６が浮き上がり復位する際に摩擦杭３８が地盤に対して長手方向に相対移動するようにした。建物上部構造１６が浮き上がり復位する際に地盤と摩擦杭３８との間に働く周面摩擦が減衰力となって、建物上部構造１６の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減される。【選択図】      図１
2004293282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持杭の杭頭と、支持杭の杭頭で支持される建物上部構造とを縁切りして、地震による転倒モーメントが作用した際に前記建物上部構造が支持杭の杭頭から浮き上がり可能であるように構成した建物の基礎構造において、
地盤に打設した摩擦杭の杭頭を前記建物上部構造に連結することで、前記建物上部構造が浮き上がり復位する際に前記摩擦杭が地盤に対して長手方向に相対移動するようにし、
前記建物上部構造が浮き上がり復位する際に地盤と前記摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、前記建物上部構造の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるように構成した、
ことを特徴とする建物の基礎構造。
【請求項２】
前記摩擦杭が、前記建物の外周部分の、隣り合う２本の前記支持杭１４の中間位置に配されていることを特徴とする請求項１記載の建物の基礎構造。
【請求項３】
前記摩擦杭が、前記建物の外周部分の、前記支持杭の配列の更に外側に配されていることを特徴とする請求項１記載の建物の基礎構造。
【請求項４】
地震発生時に前記建物と地盤との間に作用する水平力に対して、前記支持杭は実質的に抵抗力を発揮し、前記摩擦杭は実質的に抵抗力を発揮しないように構成したことを特徴とする請求項１記載の建物の基礎構造。
【請求項５】
地震発生時に前記建物と地盤との間に作用する水平力に対して、前記支持杭は実質的に抵抗力を発揮せず、前記摩擦杭は実質的に抵抗力を発揮するように構成したことを特徴とする請求項１記載の建物の基礎構造。
【請求項６】
地震発生時に前記建物と地盤との間に作用する水平力に対して、前記支持杭と前記摩擦杭とが共に抵抗力を発揮するように構成したことを特徴とする請求項１記載の建物の基礎構造。
【請求項７】
前記摩擦杭が前記建物上部構造に対して揺動可能であるように前記摩擦杭の杭頭を前記建物上部構造に連結したことを特徴とする請求項１記載の建物の基礎構造。
【請求項８】
直接基礎を備え、地震による転倒モーメントが作用した際に前記直接基礎が地盤から浮き上がり可能であるように構成した建物の基礎構造において、
地盤に打設した摩擦杭の杭頭を前記建物に連結することで、前記建物が浮き上がり復位する際に前記摩擦杭が地盤に対して長手方向に相対移動するようにし、
前記建物が浮き上がり復位する際に地盤と前記摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、前記建物の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるように構成した、
ことを特徴とする建物の基礎構造。
【請求項９】
前記摩擦杭が前記建物に対して揺動可能であるように前記摩擦杭の杭頭を前記建物に連結したことを特徴とする請求項８記載の建物の基礎構造。
【請求項１０】
前記摩擦杭の先端と地盤との間に緩衝材を設けたことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載の建物の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の基礎構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地震発生時に建物の基礎に水平方向の加速度が加わると、建物に転倒モーメントが作用して、建物の一側が浮き上がろうとする。この傾向は、建物のアスペクト比（幅に対する高さの比）が大きいほど強く出現する。例えば杭基礎を使用している建物では、建物の浮き上がり側では杭に引張荷重が作用し、その反対側では杭に加わっている圧縮荷重が増大する。杭頭と建物本体とを連結している部材をこれら荷重に耐えられるようにするには、その部材の断面積を大きくする必要があり、そのことが、材料費、施工費のコストアップをもたらす。
【０００３】
そこで、杭頭と、杭頭で支持される建物上部構造とを縁切りして、地震により大きな転倒モーメントが作用したときには、建物上部構造が杭頭から浮き上がり可能であるように構成した建物の基礎構造が提案されている。杭頭と建物上部構造とを縁切りする構造としては、例えば特許文献１、特許文献２などに開示されている構造がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３３１１７３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２４０３１５号公報
【０００５】
これら特許文献に開示されている構造によれば、浮き上がった建物上部構造が復位する際に杭頭に衝突するため、その衝撃力を緩和するための緩衝材が設けられている。しかしながら、それら構造に使用されている緩衝材は、十分な緩衝性能を提供するものではなく、実際に建物上部構造が浮き上がって復位する際にはかなり大きな衝撃力が作用し、建物が損傷するおそれが大きかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、地震による転倒モーメントが作用した際に建物の一側が浮き上がるように構成した基礎構造において、浮き上がりの発生時に十分な減衰能力を発揮することができるようにし、しかも低コストでそれを可能にすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明にかかる建物の基礎構造は、支持杭の杭頭と、支持杭の杭頭で支持される建物上部構造とを縁切りして、地震による転倒モーメントが作用した際に前記建物上部構造が支持杭の杭頭から浮き上がり可能であるように構成した建物の基礎構造において、地盤に打設した摩擦杭の杭頭を前記建物上部構造に連結することで、前記建物上部構造が浮き上がり復位する際に前記摩擦杭が地盤に対して長手方向に相対移動するようにし、前記建物上部構造が浮き上がり復位する際に地盤と前記摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、前記建物上部構造の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるように構成したことを特徴とする。
また、本発明にかかる建物の基礎構造は、直接基礎を備え、地震による転倒モーメントが作用した際に前記直接基礎が地盤から浮き上がり可能であるように構成した建物の基礎構造において、地盤に打設した摩擦杭の杭頭を前記建物に連結することで、前記建物が浮き上がり復位する際に前記摩擦杭が地盤に対して長手方向に相対移動するようにし、前記建物が浮き上がり復位する際に地盤と前記摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、前記建物の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明にかかる建物の基礎構造によれば、建物ないし建物上部構造が浮き上がり復位する際に地盤と摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、その建物ないし建物上部構造の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減される。従って、摩擦杭をダンパーとして用いることで、浮き上がり後の残留変位を生じることなく、建物ないし建物上部構造を確実に元の位置に復位させることができるようにしている。また、摩擦杭の直径、長さ、本数、配列、分布密度、等々を様々に設定することによって、浮き上がり発生荷重、減衰量、着地速度などの調整が可能であることから、設計が容易となっている。そのため、地震による転倒モーメントが作用した際に建物の一側が浮き上がるように構成した基礎構造において、浮き上がりの発生時に十分な減衰能力を発揮することができ、しかもそれを低コストで可能にしている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１のＡ及びＢは本発明の第１の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図、図２のＡ及びＢは図１の建物の基礎構造における支持杭の杭頭及び建物上部構造のフーチングの第１の具体例を示した模式図、図３のＡ及びＢは同じく第２の具体例を示した模式図、図４のＡ及びＢは摩擦杭の杭頭を建物上部構造に連結する連結構造の２つの具体例を示した模式図、図５のＡ〜Ｃは図１の建物の基礎構造における摩擦杭の配列の３つの具体例を示した模式図、図６のＡ〜Ｃは本発明の第２〜第４の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図でありＤはそれら基礎構造における摩擦杭の配列の具体例を示した模式図、図７のＡは本発明の第５の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図でありＢはその基礎構造における摩擦杭の配列の具体例を示した模式図、図８は摩擦杭の変更例を示した模式図である。
【００１０】
図１のＡ及びＢは本発明の第１の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図である。図示した建物は杭基礎１２を備え、この杭基礎１２は、縦横に並べて打設した複数本の支持杭１４と、建物上部構造１６の底部に形成したフーチング（基礎梁）１８とを備えている。
支持杭１４の杭頭とフーチング１８とは剛接されておらず、地震による転倒モーメントが建物に作用した際に、その転倒モーメントが一定の大きさ以上であると、その転倒モーメントの方向に応じて建物上部構造１６の一側が支持杭１４の杭頭から浮き上がり可能であるように構成されている。図１のＡは、建物上部構造１６が浮き上がっていないときの状態を示しており、図１のＢは、建物上部構造１６の図中左側が浮き上がったときの状態を示している。
このような浮き上がりを許容する杭頭及びフーチングの構成としては、従来より様々なものが公知となっており、図２及び図３にその具体例を示した。
【００１１】
図２の具体例では、支持杭１４の杭頭に、鉛直方向に延在する鋼管２２が固設されており、この鋼管２２の上方延出部が、フーチング１８に形成した凹部２４に嵌合している。建物上部構造１６が浮き上がったときには、図２のＢに示したように、鋼管２２が、フーチング１８の凹部２４から半ば抜け出るようにしてある。支持杭１４の杭頭の端面には、フーチング１８の底面が当接する緩衝材２６を設け、また鋼管２２の上端には、フーチング１８の凹部２４の端面が当接する緩衝材２８を設けてある。これら緩衝材２６、２８は、浮き上がった建物上部構造１６が復位する際の衝撃を緩和するものである。
この具体例では、図２のＢに示すように、フーチング１８が浮き上がった状態にあっても、鋼管２２の上側部分がフーチング１８の凹部２４に嵌合しているため、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、支持杭１４が抵抗力を発揮する。尚、この図２の具体例の構成を改変して、鋼管を支持杭１４側ではなくフーチング１８側に固定し、その鋼管の下方延出部を支持杭１４の杭頭に形成した凹部に嵌合させるようにしてもよい。
【００１２】
図３の具体例では、支持杭１４の杭頭に凹部３２が形成され、フーチング１８には、この凹部３２に嵌合する凸部３４が形成されている。建物上部構造１６が浮き上がったときには、図３のＢに示したように、フーチング１８の凸部３４が杭頭の凹部３２から抜け出るようにしてある。杭頭の凹部３２の表面には、フーチング１８の凸部３４が当接する緩衝材３６を設けてあり、この緩衝材３６は、浮き上がった建物上部構造１６が復位する際の衝撃を緩和するものである。
この具体例では、図３のＢに示すように、フーチング１８が浮き上がった状態では、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、支持杭１４が抵抗力を発揮せず、フーチング１８が浮き上がっていない部分の支持杭１４だけが、その抵抗力を発揮する。尚、この図３の具体例の構成を改変して、凹部を支持杭１４側ではなくフーチング１８側に形成し、その凹部に嵌合する凸部を支持杭１４の杭頭に形成するようにしてもよい。
【００１３】
図２と図３に示したいずれの構造も、支持杭１４の杭頭と、支持杭１４の杭頭で支持される建物上部構造１６とを縁切りして、地震による転倒モーメントが作用した際に建物上部構造１６が支持杭１４の杭頭から浮き上がり可能であるように構成したものである。ただし、本発明は、図２や図３に例示した構造に限られず、かかる機能を有するその他の様々な構造を用いて実施することが可能なものである。
【００１４】
図１の杭基礎１２は更に、適当な配列で地盤に打設した複数の摩擦杭３８を備えており、それら摩擦杭３８は、杭頭を建物上部構造１６に連結することで、建物上部構造１６が浮き上がり復位する際にそれら摩擦杭３８が地盤に対して長手方向に相対移動するようにしてある。そして、建物上部構造１６が浮き上がり復位する際に、地盤に対して相対移動する摩擦杭３８と、地盤との間に働く周面摩擦が減衰力となって、建物上部構造１６の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるようにしてある。
図４のＡ及びＢは、摩擦杭３８の杭頭をフーチング１８に連結する連結構造の２つの具体例を示した図である。図４のＡの具体例では、フーチング１８の底面に、比較的直径が小さく高さの低い円筒状の凸部１８ａを形成して、摩擦杭３８の杭頭がこの凸部１８ａの端面に当接するようにし、更に、摩擦杭３８とフーチング１８とを、複数の接合鉄筋４２で接合したものである。接合鉄筋４２の上端部分はフーチング１８内の鉄筋（不図示）に連結され、下端部分は摩擦杭３８内の鉄筋（不図示）に連結されている。この構成によれば、建物上部構造１６が浮き上がって摩擦杭３８が地盤から引き抜かれる際に、複数の鉄筋３９が互いに僅かに異なる伸びを生じることにより、摩擦杭３８がフーチング１８に対して揺動することができる。従って、摩擦杭３８が建物上部構造１６に対して揺動可能であるように、摩擦杭３８の杭頭が建物上部構造１６に連結されているのである。このように摩擦杭３８が揺動可能であるため、建物上部構造１６の浮き上がりに伴ってフーチング１８が水平方向に対して僅かに傾く際に、摩擦杭３８の杭頭に大きな曲げモーメントが作用することが防止される。
図４のＢの具体例では、摩擦杭３８の杭頭とフーチング１８とが、比較的小径の鋼管４４を介して連結されている。この鋼管４４は、その外周にスタッドボルト４６が植設されており、それらスタッドボルト４６がフーチング１８のコンクリート内と摩擦杭３８のコンクリート内とに定着されることで、鋼管４４の上端部分はフーチング１８に連結され、下端部分は摩擦杭３８に連結されている。この構成によれば、建物上部構造１６が浮き上がって摩擦杭３８が地盤から引き抜かれる際に、鋼管２０が僅かに曲がり変形することによって、摩擦杭３８がフーチング１８に対して揺動することができる。従って、摩擦杭３８が建物上部構造１６に対して揺動可能であるように、摩擦杭３８の杭頭が建物上部構造１６に連結されているのである。そのため、この図４のＢの連結構造でも、図４のＡの連結構造と同様に、建物上部構造１６の浮き上がりに伴ってフーチング１８が水平方向に対して僅かに傾く際に、摩擦杭３８の杭頭に大きな曲げモーメントが作用することが防止される。
【００１５】
図１の杭基礎１２においては、摩擦杭３８として比較的直径の小さな杭を使用して、摩擦杭３８の杭頭に水平荷重が作用したならば摩擦杭３８が容易に撓むようにしてあり、これによって、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、摩擦杭３８が実質的に抵抗力を発揮しない構成としている。
【００１６】
また、摩擦杭３８の本数及び配列は、個々の建物の設計に応じて、地震発生時に建物上部構造１６が浮き上がり復位する際に所望の大きさ及び所望の分布の減衰力が得られるように様々に設定されるものである。図５のＡ〜Ｃには、そのような摩擦杭３８の配列の３つの具体例を示した。
図５のＡに示した摩擦杭３８の配列は、建物の全ての支持杭１４について、隣り合う２本の支持杭１４の中間位置に摩擦杭３８を配したものである。
図５のＢに示した摩擦杭３８の配列は、建物の外周部分に位置する支持杭１４についてのみ、隣り合う２本の支持杭１４の中間位置に摩擦杭３８を配したものである。このようにしたのは、建物の外周部分は中央部付近と比べて、建物上部構造１６が浮き上がる際の上下方向変位量が大きいことから、減衰効果の大きい建物の外周部だけに摩擦杭１４を配するようにしたのである。
図５のＣに示した摩擦杭３８の配列は、建物の外周部分の、隣り合う４本の支持杭１４の中心位置に摩擦杭３８を配したものである。
建物の平面形状が図示例のような矩形でなく、三角形やＬ字形の場合には、地震発生時にその建物のどの部分が浮き上がりやすいかを解析し、その解析結果に応じた適当な配列とすればよい。
【００１７】
図６のＡ〜Ｃは、本発明の第２〜第４の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図である。これらの図に示した建物はいずれも杭基礎１２を備え、それら杭基礎１２は、縦横に並べて打設した複数本の支持杭１４と、建物上部構造１６の底部に形成したフーチング（基礎梁）１８とを備えている。
図１の実施の形態と同様に、図６のＡ〜Ｃの実施の形態でも、支持杭１４の杭頭とフーチング１８とは剛接されておらず、地震による転倒モーメントが建物に作用した際に、その転倒モーメントが一定の大きさ以上であると、その転倒モーメントの方向に応じて建物上部構造１６の一側が支持杭１４の杭頭から浮き上がり可能であるように構成されている。
【００１８】
図６のＡ〜Ｃに示した第２〜第４の実施の形態のうち、第２の実施の形態（図６のＡ）及び第４の実施の形態（図６のＣ）は、浮き上がりを許容する杭頭及びフーチングの構造として、図２や図３に示した具体例のように、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、支持杭１４が抵抗力を発揮する構造を採用している。
一方、第３の実施の形態（図６のＢ）は、浮き上がりを許容する杭頭及びフーチングの構造として、支持杭１４がその水平力に対する抵抗力を発揮しない構造を採用している。そのための構造としては、図６のＢの図中中央の支持杭１４のように、支持杭１４の杭頭とフーチング１８との間にローラー支承４８を設けた構造や、図中左右の支持杭１４のように、支持杭１４の杭頭とフーチング１８との間に滑り支承５２を設けた構造などを採用すればよい。これらローラー支承や滑り支承は、建物上部構造１６側、即ちフーチング１８側か、或いは支持杭１４の杭頭の側かの、いずれか一方の側に取り付けておき、建物上部構造１６が支持杭１４の杭頭から浮き上がり可能であるようにしておく。尚、図６のＢにおいてローラー支承４８と滑り支承５２とを組み合わせているのは、具体的な一例を示したに過ぎず、ローラー支承のみを使用する場合、滑り支承のみを使用する場合もあり、また更に、その他の適当な構造を採用するようにしてもよい。
【００１９】
図６のＡ〜Ｃに示した杭基礎１２は更に、適当な配列で地盤に打設した複数の摩擦杭３８を備えている。それら摩擦杭３８は、図１の杭基礎１２の場合と同様に、それら摩擦杭３８の杭頭を建物上部構造１６に連結することで、建物上部構造１６が浮き上がり復位する際にそれら摩擦杭３８が地盤に対して長手方向に相対移動するようにしてある。そして、建物上部構造１６が浮き上がり復位する際に、地盤に対して相対移動する摩擦杭３８と地盤との間に働く周面摩擦が減衰力となって、建物上部構造１６の浮き上がり後の建物応答と、復位時の着地速度とが低減されるようにしてある。また、図６のＡ〜Ｃの実施の形態でも、図１の実施の形態と同様に、摩擦杭３８が建物上部構造１６に対して揺動可能であるように、摩擦杭３８の杭頭が建物上部構造１６に連結されている。
【００２０】
図６のＡ〜Ｃに示した杭基礎１２における摩擦杭３８の配列は、図６のＤに示したように、建物の外周部分の、支持杭１４の配列の更に外側に摩擦杭３８を配したものとなっている。この摩擦杭３８の配列は、図６のＡ〜Ｃの３通りの杭基礎１２に共通するものであるが、ただし、それら３通りの杭基礎１２に使用している摩擦杭３８の直径は互いに異なっている。
図６のＡの杭基礎１２では、図１の杭基礎１２と同様に、摩擦杭３８として比較的直径の小さな杭を使用して、摩擦杭３８の杭頭に水平荷重が作用したならば摩擦杭３８が容易に撓むようにしてあり、これによって、摩擦杭３８が、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、実質的に抵抗力を発揮しない構成としている。この図６のＡの構成によれば、かかる水平力に対する抵抗力は、実質的に杭基礎１４のみが発揮することになる。
図６のＢの杭基礎１２では、摩擦杭３８として比較的直径の大きな杭を使用して、摩擦杭３８の杭頭に通常の地震による水平荷重が作用しても摩擦杭３８が容易には撓まないようにしてあり、これによって、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、摩擦杭３８が実質的に抵抗力を発揮することのできる構成としている。この図６のＢの構成では、既述のごとく、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、支持杭１４は実質的に抵抗力を発揮しないため、かかる水平力に対する抵抗力は、実質的に摩擦杭３８のみが発揮することになる。
図６のＣの杭基礎１２では、摩擦杭３８として中程度の直径の杭を使用して、摩擦杭３８に、撓みに対するある程度の剛性を持たせたものである。この図６のＣの構成によれば、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、支持杭１４と摩擦杭３８との両者が抵抗力を発揮することになる。また、摩擦杭３８の直径を変更し、或いは、摩擦杭３８の設置本数を増減することにより、上述の水平力に対する抵抗力の、支持杭１４と摩擦杭３８との間の分担割合を適宜設定することができる。
【００２１】
図７のＡは、本発明の第５の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図である。図示した建物は直接基礎５４を備え、この直接基礎１２は、建物の底部に形成したフーチング（基礎梁）１８を備えている。
フーチング１８は地盤上に形成されており、地震による転倒モーメントが建物に作用した際に、その転倒モーメントが一定の大きさ以上であると、その転倒モーメントの方向に応じて直接基礎５４の一側が地盤から浮き上がり可能であるように構成されている。
【００２２】
図７に示した直接基礎５４は更に、適当な配列で地盤に打設した複数の摩擦杭３８を備えており、それら摩擦杭３８は、杭頭をこの直接基礎５４のフーチング１８に連結することで、建物が浮き上がり復位する際にそれら摩擦杭３８が地盤に対して長手方向に相対移動するようにしてある。そして、建物が浮き上がり復位する際に、地盤に対して相対移動する摩擦杭３８と地盤との間に働く周面摩擦が減衰力となって、建物の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減されるようにしてある。
【００２３】
図７の直接基礎５４では、摩擦杭３８が建物に対して揺動可能であるように、摩擦杭３８の杭頭が建物に連結されており、これは、図１の杭基礎１２の場合と同様に、例えば図４のＡやＢに示した連結構造を用いて摩擦杭３８の杭頭とフーチング１８とを連結するようにすればよい。これによって、建物の浮き上がりに伴ってフーチング１８が水平方向に対して僅かに傾く際に、摩擦杭３８の杭頭に大きな曲げモーメントが作用することが防止される。
図７の直接基礎５４では更に、図１や図６のＡの杭基礎１２と同様に、摩擦杭３８として比較的直径の小さな杭を使用しており、それによって、地震発生時に建物と地盤との間に作用する水平力に対して、摩擦杭３８は実質的に抵抗力を発揮せず、直接基礎５４のフーチング１８が、その抵抗力を発揮する構成としている。ただし、図６のＣの杭基礎１２のように、摩擦杭３８としてやや直径の大きな杭を使用し、フーチング１８と摩擦杭３８との両方で水平力に対する抵抗力を発揮するようにしてもよい。
【００２４】
図７の直接基礎５４に関しても、図１や図６のＡ〜Ｃの杭基礎１２の場合と同様に、摩擦杭３８の本数及び配列は、個々の建物の設計に応じて、地震発生時に建物が浮き上がり復位する際に所望の大きさ及び所望の分布の減衰力が得られるように様々に設定される。その１つの具体例を示したのが図７のＢであり、同図に示した摩擦杭３８の配列では、摩擦杭３８が縦横に列設されている。尚、図５のＡ〜Ｃや、図６のＤに示したような摩擦杭３８の配列を、図７の直接基礎５４の摩擦杭３８に対して適用することも可能である。
【００２５】
以上に図１〜図７を参照して説明した実施の形態では、摩擦杭３８がフーチング１８に対して揺動可能であるようにして、摩擦杭３８の杭頭をフーチング１８に連結していたが、摩擦杭３８と建物ないし建物上部構造との間の連結態様は、これ以外の連結態様とする場合もあり得る。例えば、浮き上がりに伴って発生する建物の傾きが比較的小さいと予測される場合には、摩擦杭３８の杭頭を建物ないし建物上部構造に剛接するようにしてもよい。一方、これとは逆に、浮き上がりに伴って発生する建物の傾きが比較的大きいと予測され、図４のＡやＢのような連結構造ではその傾きを十分に吸収しきれないおそれがある場合には、図８に示すように、軸心が水平方向に延在するピン５６を介して摩擦杭３８の杭頭をフーチング１８にピン接合し、それによって、転倒モーメントにより建物ないし建物上部構造が傾くと予測される方向に摩擦杭３８が大きく揺動可能であるようにしておくとよい。
【００２６】
また、摩擦杭３８の先端と地盤との間には、押し込み時の変位が確保できるだけのクリアランスを設けておくと好都合であり、更にそのクリアランス部分に、図８に示すように緩衝材５８を設けておくのもよい。そうすれば、杭基礎と直接基礎とのいずれを採用する場合でも、一旦浮き上がった建物ないし建物上部構造が復位ないし着地する際の衝撃を緩和する衝撃緩和性能を一層強化することができる。この緩衝材５８としては、例えば粘弾性体などを用いるとよい。
また、摩擦杭３８の周辺地盤を改良して、例えば砂、粘土、アスファルトなどの一様材料に置き換えておくのもよく、そうすれば、摩擦性能の予測が容易となるため好都合である。更に、支持杭１４と摩擦杭３８のいずれも、施行性やコスト等を勘案して、場所打ち杭としてもよく、既製杭としてもよい。
本発明にかかる建物の基礎構造は、杭基礎と直接基礎とのいずれにも適用可能であり、この基礎構造によれば、摩擦杭３８の直径、長さ、本数、配列、分布密度、等々を様々に設定することによって、平面形状が矩形の建物に限られず、三角形、Ｌ字形をはじめとする、どのような平面形状の建物にも良好に対応することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明によれば、建物ないし建物上部構造が浮き上がり復位する際に地盤と摩擦杭との間に働く周面摩擦が減衰力となって、その建物ないし建物上部構造の浮き上がり後の建物応答と復位時の着地速度とが低減される。従って、摩擦杭をダンパーとして使用しており、それによって、浮き上がり後の残留変位を生じることなく、建物ないし建物上部構造を確実に元の位置に復位させることができるようにしている。また、摩擦杭の直径、長さ、本数、配列、分布密度、等々を様々に設定することによって、浮き上がり発生荷重、減衰量、着地速度などの調整が可能であることから、設計が容易である。そのため、地震による転倒モーメントが作用した際に建物の一側が浮き上がるように構成した基礎構造において、浮き上がりの発生時に十分な減衰能力を発揮することができ、しかもそれを低コストで可能にしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ及びＢは本発明の第１の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図である。
【図２】Ａ及びＢは図１の建物の基礎構造における支持杭の杭頭及び建物上部構造のフーチングの第１の具体例を示した模式図である。
【図３】Ａ及びＢは図１の建物の基礎構造における支持杭の杭頭及び建物上部構造のフーチングの第２の具体例を示した模式図である。
【図４】Ａ及びＢは摩擦杭の杭頭を建物上部構造に連結する連結構造の２つの具体例を示した模式図である。
【図５】Ａ〜Ｃは図１の建物の基礎構造における摩擦杭の配列の３つの具体例を示した模式図である。
【図６】Ａ〜Ｃは本発明の第２〜第４の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図であり、Ｄはそれら基礎構造における摩擦杭の配列の具体例を示した模式図である。
【図７】Ａは本発明の第５の実施の形態にかかる建物の基礎構造を立面図で示した模式図であり、Ｂはその基礎構造における摩擦杭の配列の具体例を示した模式図である。
【図８】摩擦杭の変更例を示した模式図である。
【符号の説明】
１２  杭基礎
１４  支持杭
１６  建物上部構造
１８  フーチング（基礎梁）
２２  鋼管
２４  凹部
２６  緩衝材
２８  緩衝材
３２  凹部
３４  凸部
３６  緩衝材
３８  摩擦杭
４２  接合鉄筋
４４  鋼管
４６  スタッドボルト
５４  直接基礎
５６  ピン
５８  緩衝材
【図１】
2004293282.tif 000003
【図２】
2004293282.tif 000004
【図３】
2004293282.tif 000005
【図４】
2004293282.tif 000006
【図５】
2004293282.tif 000007
【図６】
2004293282.tif 000008
【図７】
2004293282.tif 000009
【図８】
2004293282.tif 000010