(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建替え前から地下に存置された既存躯体と、建替え時に施工された新設躯体とで構成された合成躯体を備え、
前記新設躯体は、前記既存躯体と一体化された中間部と、前記中間部の両側にそれぞれ位置する支持点と前記中間部との間にそれぞれ形成された端部とを有し、
前記支持点は、前記合成躯体がべた基礎として用いられる場合は前記合成躯体の左右両側の柱位置、前記合成躯体が地下側壁として用いられる場合は前記合成躯体の上下両側のスラブ位置及びべた基礎位置であり、
前記新設躯体の端部は、厚みが減少する偏断面に構成され、且つ、前記新設躯体の端部は、前記合成躯体がべた基礎として用いられる場合は前記既存躯体、又は前記新設躯体と前記既存躯体との間に充填された充填材と一体化されておらず、前記合成躯体が地下側壁として用いられる場合は前記スラブ及び前記べた基礎と一体化されていないことを特徴とする地下構造。
【請求項２】
前記新設躯体の端部と前記既存躯体との間又は前記充填材との間に配設され、前記新設躯体の端部と前記既存躯体又は前記充填材とを分離する、又は前記新設躯体の端部と前記スラブ及び前記べた基礎との間に配設され、前記新設躯体の端部と前記スラブ及び前記べた基礎とを分離する絶縁材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の地下構造。
【請求項３】
建替え時に新設鉄筋を前記新設躯体に配筋したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地下構造。
【請求項４】
前記合成躯体は、べた基礎を構成していることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の地下構造。
【請求項５】
前記合成躯体は、地下側壁を構成していることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の地下構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビル等の建築物の建替え時に、建替え前から地下に存する既存基礎（既存躯体）を再利用して基礎を構築することが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。ここで、既存基礎を構成するコンクリートは、養生状態として環境がよいため、強度上問題ない場合が多いが、これに対して既存基礎に残存する鉄筋はさび等により必要強度を有していない場合があり、そのような場合、鉄筋については新設する必要がある。
【０００３】
ところで、基礎にはその下に地下水が存在する場合には水圧が作用し、その場合以外にも地反力が作用する。これにより、基礎の両端側の支持点（基礎上に建てられた柱の荷重点）の間の中間部では、既存躯体側に圧縮荷重が生じるのに対し、支持点近傍（支持点と中間部との間に存する端部）では、既存躯体側に引張り荷重が生じるため（図４（Ｂ）のモーメント図参照）、鉄筋を基礎の上端部のみならず下端部にも配筋しなければならなくなり、これにより、鉄筋の施工性が悪化する。また、支持点の位置を設定するに際して鉄筋の配筋からの制約が大きくなり、基礎上の建築物の設計自由度が低下する。
【特許文献１】特開平１１−１９３６４１号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９８１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、既存躯体と新設躯体とからなる合成躯体における既存躯体側に生じる引張り荷重を減少できる地下構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の地下構造は、建替え前から地下に存置された既存躯体と、建替え時に施工された新設躯体とで構成された合成躯体を備え、前記新設躯体は、前記既存躯体と一体化された中間部と、前記中間部の両側にそれぞれ位置する支持点と前記中間部との間にそれぞれ形成された端部とを有し、前記支持点は、前記合成躯体がべた基礎として用いられる場合は前記合成躯体の左右両側の柱位置、前記合成躯体が地下側壁として用いられる場合は前記合成躯体の上下両側のスラブ位置及びべた基礎位置であり、前記新設躯体の端部は、厚みが減少する偏断面に構成され、且つ、前記新設躯体の端部は、前記合成躯体がべた基礎として用いられる場合は前記既存躯体、又は前記新設躯体と前記既存躯体との間に充填された充填材と一体化されておらず、前記合成躯体が地下側壁として用いられる場合は前記スラブ及び前記べた基礎と一体化されていないことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の地下構造は、地盤に接して設けられた躯体が、建替え前から地下に存置された既存躯体と、建替え時に施工された新設躯体とで構成された合成躯体を備えている。
【０００７】
この新設躯体の中間部は、既存躯体と一体化された合成構造とされている。これにより、既存躯体を利用して剛性及び耐力を向上させることを可能としている。また、新設躯体の中間部の両側にそれぞれ位置する支持点と中間部との間にそれぞれ形成された新設躯体の端部は、厚みが減少する偏断面に構成されている。なお、支持点は、合成躯体がべた基礎として用いられる場合は合成躯体の左右両側の柱位置、合成躯体が地下側壁として用いられる場合は合成躯体の上下両側のスラブ位置及びべた基礎位置である。
【０００８】
ここで、新設躯体の端部は、合成躯体がべた基礎として用いられる場合は既存躯体、又は新設躯体と既存躯体との間に充填された充填材から分離されており、合成躯体が地下側壁として用いられる場合はスラブ及びべた基礎から分離されており、合成躯体の端部の支持構造がピン支持構造に近づけられている。これにより、既存躯体と新設躯体とからなる合成躯体における既存躯体側に生じる引張り荷重を減少できる。
【０００９】
請求項２に記載の地下構造は、請求項１に記載の地下構造であって、前記新設躯体の端部と前記既存躯体との間又は前記充填材との間に配設され、前記新設躯体の端部と前記既存躯体又は前記充填材とを分離する、又は前記新設躯体の端部と前記スラブ及び前記べた基礎との間に配設され、前記新設躯体の端部と前記スラブ及び前記べた基礎とを分離する絶縁材を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の地下構造では、新設躯体の端部と既存躯体との間又は前記充填材との間に配設され、新設躯体の端部と既存躯体又は充填材とを分離する、又は新設躯体の端部とスラブ及びべた基礎との間に配設され、新設躯体の端部とスラブ及びべた基礎とを分離する絶縁材を設けることにより、これらの分離をより確実なものとしている。
【００１１】
請求項３に記載の地下構造は、請求項１又は請求項２に記載の地下構造であって、建替え時に新設鉄筋を前記新設躯体に配筋したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の地下構造では、建替え時に新設鉄筋を新設躯体に配筋することで、合成躯体に生じる応力に応じた補強を行うことができ、鉄筋による合成躯体の補強を確実なものとしている。ここで、合成躯体における既存躯体側に生じる引張り荷重を減少できていることにより、新設鉄筋を合成躯体における既存躯体側ではなく新設躯体側に配筋することで、合成躯体の強度を確保することが可能である。
【００１５】
請求項４に記載の地下構造は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の地下構造であって、前記合成躯体は、べた基礎を構成していることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の地下構造では、べた基礎を上記合成躯体とすることにより、地下水から受ける水圧や地反力によりべた基礎における既存基礎側に生じる引張り荷重を減少させている。
【００１７】
請求項５に記載の地下構造は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の地下構造であって、前記合成躯体は、地下側壁を構成していることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の地下構造では、地下側壁を上記合成躯体とすることにより、土圧により地下側壁における既存基礎側に生じる引張り荷重を減少させている。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は上記構成にしたので、既存躯体と新設躯体とからなる合成躯体における既存躯体側に生じる引張り荷重を減少できる地下構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【００３３】
図１及び図２には、本発明の第１実施形態に係る地下構造１０が示されている。なお、本実施形態における地下は平面視にて矩形状に構成されており、図１に示す左右方向（地下の長手方向）をＸ方向と示し、図１に示す上下方向（地下の長手方向と直交する方向）をＹ方向と示し、図２に示す高さ方向をＺ方向と示す。
【００３４】
図１及び図２に示すように、地下構造１０は、ビル等の地上建築物１２の建替えの際に、既存躯体１４をその一部を存置して解体し、存置された既存躯体１４を再利用して構築されている。この地下構造１０は、地盤底壁（地盤）１上に既存躯体１４と新設躯体１６とにより構成された合成躯体としてのべた基礎（マットスラブ基礎）１８と、べた基礎１８と地盤底壁１との間を充填する充填材としての埋め戻し部２０とを備えている。
【００３５】
図２及び図３に示すように、既存躯体１４は、地盤底壁１上に施工された鉄筋コンクリート製の基礎梁１４ＡがＸ方向及びＹ方向に沿って延設されて（格子状に配設されて）構成されており、外周部には、地下天面まで延設された地下壁部１４Ｂが設けられている。また、複数の基礎梁１４Ａ及び地下壁部１４Ｂは、地盤底壁１上に敷設された底盤１４Ｃにより連結されている。
【００３６】
また、Ｘ方向の基礎梁（以下、単に基礎梁という）１４Ａと地下壁部１４Ｂとの間には、埋め戻し部２０が敷設されている。埋め戻し部２０は再生骨材により形成されている。また、埋め戻し部２０の高さは、基礎梁１４Ａの成（高さ）と同等とされており、上端部は略平坦に形成されている。
【００３７】
ここで、図３に示すように、埋め戻し部２０のＸ方向中央側の端部には、Ｙ方向に沿って延在する絶縁材としてのキーストン型枠２２が嵌め込まれている。このキーストン型枠２２は、下側から上側へかけてＸ方向外側へ傾斜されており、上端部は略水平へ屈曲され、また、下端部は基礎梁１４ＡのＸ方向外側下部に当接されている。
【００３８】
即ち、埋め戻し部２０のＸ方向中央側の端部は、底側から上側へかけてＸ方向外側へ傾斜したテーパ部２０Ａとされ、埋め戻し部２０の底側は、基礎梁１４Ａまで充填されており、埋め戻し部２０と基礎梁１４Ａとの間には、Ｙ方向から見た場合に三角形状の空間が形成され、また、Ｘ方向両側の埋め戻し部２０の間には、Ｙ方向から見た場合に逆台形状の空間が形成されている。
【００３９】
そして、上記逆台形状の空間、及び埋め戻し部２０及び基礎梁１４Ａの上側には、コンクリートを打設した新設躯体１６が構築されている。この新設躯体１６は、目荒らしやシア筋等の一体化処理により基礎梁１４Ａと一体化された中間部１６Ａと、中間部１６ＡのＸ方向両側に存する端部１６Ｂとで構成されている。
【００４０】
端部１６ＢのＸ方向外側には、柱状地下構造物２４が建てられており、端部１６ＢのＸ方向外側は、柱状地下構造物２４の荷重入力点（後述の支持点）とされている。即ち、べた基礎１８は、新設躯体１６の中間部１６Ａと既存躯体１４の基礎梁１４Ａとが一体化された中間部１８Ａと、支持点Ｐと中間部１８Ａとの間に存する端部１８Ｂとにより構成されている。
【００４１】
ここで、端部１８Ｂは、基礎梁１４ＡからＸ方向外側へかけて次第に厚みが減少する（テーパ状に傾斜した）偏断面に構成されており、且つ、キーストン型枠２２により埋め戻し部２０から分離されている。
【００４２】
また、新設躯体１６における基礎梁１４Ａの上側には、新設鉄筋２６がＸ方向及びＹ方向に沿って（縦横に）配筋されている。また、図３に示すように、コンクリートを打設した新設躯体２８が、地下壁部１４Ｂに接して設けられており、地下壁部１４Ｂと新設躯体２８とからなる合成躯体３０が地盤側壁２に接して設けられている。
【００４３】
ここで、本実施形態では、べた基礎１８の強度・剛性の算定に際して、基礎梁１４Ａの部分の強度・剛性については、鉄筋の強度については考慮せず、コンクリートの強度についてのみ考慮している。
【００４４】
なお、埋め戻し部２０を構成する材料としては、再生骨材の他に、再生骨材と流動化処理土とを合成したもの、コンクリート等の他の材料も適用可能である。また、新設躯体１６は、コンクリートが最適であるが、解体ガラとセメントとを混合したもの等の他の材料も適用可能である。また、キーストン型枠２２は、埋め戻し部２０を施工するための型枠として用い、そのまま捨て型枠とすることにより所望の位置に施工できることから、施工上有用であるが、これに替えて、ビニールシートや発泡材等の他の絶縁材も適用可能である。
【００４５】
次に、本実施形態における作用について説明する。
【００４６】
図４に示すように、べた基礎１８には、地盤底側から地下水による水圧や地反力が作用する。ここで、べた基礎１８のＸ方向両端部におけるＡ点及びＣ点（図３参照）には、柱状地下構造物２４からの鉛直下向き荷重が作用し、Ａ点及びＣ点は、水圧や地反力を受けたべた基礎１８の支持点Ｐとなっている。
【００４７】
このため、図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示すように、Ａ点とＣ点との中間部であるＢ点（図３参照）においては、地盤底側へ向かうモーメントＭが発生し（上端引張、下端圧縮）、既存躯体１４側に圧縮荷重が発生する。一方、Ａ点近傍及びＣ点近傍においては、モーメントＭがほぼ０となる。
【００４８】
これは、厚みが減少する偏断面に構成された端部１８Ｂ（支持点Ｐの近傍）が、キーストン型枠２２により埋め戻し部２０から分離されていることから、当該端部１８Ｂの支持構造がピン支持構造に近似されていることによる。
【００４９】
一方、べた基礎１８のＸ方向両端部を厚さが均一な一様断面構造とした場合には、図４（Ｂ）のグラフに示すように、また、図５（Ｂ）に破線で示すように、Ａ点及びＣ点において地上側へ向かうモーメントＭｄが発生し（上端圧縮、下端引張）、既存躯体１４側に引張り荷重が発生する。この場合には、図５（Ｂ）に破線で示すように、べた基礎１８の上端側のみならず下端側（すなわち既存躯体１４内）にも新設鉄筋２６を配筋しなければならず、新設鉄筋２６の配筋が困難になる。
【００５０】
これに対して、本実施形態では、Ａ点近傍及びＣ点近傍において発生する荷重をほぼ０とすることが可能であるため、図５（Ａ）に示すように、べた基礎１８の上端部のみに新設鉄筋２６を配筋し、下端部への新設鉄筋２６の補強配筋を不要とすることが可能である。また、新設鉄筋２６の配筋に縛られることなく、支持点Ｐの位置を設定することが可能となるため、柱状地下構造物２４の設計自由度が拡大する。
【００５１】
また、既存躯体１４のコンクリート部分は、養生状態として環境がよいこともあり強度上問題ない場合が多いのに対して、既存躯体１４の鉄筋部分は、コンクリート部分に含有される塩化物等の影響による錆び等の問題から、強度不足となるおそれがある。
【００５２】
しかし、本実施形態では、べた基礎１８の強度・剛性の算定に際して、基礎梁１４Ａについては鉄筋の強度を考慮せず、コンクリートの強度のみを考慮しているため、既存躯体を利用した合成躯体を生成して、必要十分な強度・剛性を確保することが可能である。
【００５３】
また、本実施形態では、べた基礎１８の端部１８Ｂを支持点Ｐ側へかけて上側（地盤底壁１の反対側）へ傾斜したテーパ状に構成したことにより、当該端部１８Ｂにおける応力集中が緩和され、また、当該端部１８Ｂの施工が容易化されている。
【００５４】
なお、本実施形態では、端部１８Ｂと地盤底壁１との間の空間に埋め戻し部２０を設けたが、当該空間部分に既存躯体を設けてもよい。また、本実施形態では、端部１８Ｂの下端部と埋め戻し部２０の下端部とを残してその上側を分離させたが、端部１８Ｂと埋め戻し部２０との下端から上端までの全体を分離してもよい。この場合には、べた基礎１８のＡ点及びＣ点における支持構造がピン支持構造により近づくため、端部１８Ｂにおける既存躯体１４側に生じる引張り荷重をより一層抑制できる。
【００５５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００５６】
図６に示すように、地下壁部１４Ｂと新設躯体２８とからなる合成躯体（地下側壁）３０が、地盤側壁２に接して構築されている。新設躯体２８には、上下方向及び左右方向に沿って新設鉄筋（図示省略）が配筋されている。また、地下天面には、建替え後に新設された地上１階部分のスラブ３２が構築されている。
【００５７】
ここで、新設躯体２８の上端部は、下側から上側へかけてＸ方向外側へ傾斜したテーパ状に構成され、新設躯体２８の下端部は、上側から下側へかけてＸ方向外側へ傾斜したテーパ状に構成されており、新設躯体２８の上端部とスラブ３２との間及び新設躯体２８の下端部とべた基礎１８との間にはＹ方向から見た場合に三角形状の空間が形成されている。この三角形状の空間には、Ｙ方向から見た断面形状が三角形状でＹ方向へ延在する絶縁材としてのバックアップ材３４が嵌め込まれており、これにより、新設躯体２８の上端部がスラブ３２から分離され、新設躯体２８の下端部がべた基礎１８から分離されている。なお、バックアップ材３４の材料としては、発泡スチロール等が適用可能である。
【００５８】
次に、本実施形態における作用について説明する。
【００５９】
図７に示すように、合成躯体３０には、地下側方側から側土圧が作用する。ここで、合成躯体３０の上端部及び下端部（Ａ点及びＣ点（図６参照））にはそれぞれ、スラブ３２又はべた基礎１８からＸ方向外側向きに反力が作用しており、Ａ点及びＣ点は、側土圧を受けた合成躯体３０の支持点Ｐとなっている。
【００６０】
このため、合成躯体３０におけるＡ点とＣ点との中間部であるＢ点（図６参照）においては、Ｘ方向外側へ向かうモーメントＭが発生し、既存躯体側に圧縮荷重が発生する。一方、Ａ点近傍及びＣ点近傍においては、モーメントがほぼ０となる。
【００６１】
これは、厚みが減少する偏断面に構成された新設躯体２８の上下端部（支持点Ｐの近傍）が、バックアップ材３４によりスラブ３２又はべた基礎１８から分離されて、ピン支持状態に近似されているためである。
【００６２】
従って、合成躯体３０におけるＡ点近傍及びＣ点近傍において発生するモーメントをほぼ０とすることが可能であるため、新設躯体２８の表面側のみに新設鉄筋２６を配筋し、既存躯体１４への補強配筋を不要とすることが可能である。また、新設鉄筋の配筋に縛られることなく、支持点Ｐの位置を設定することが可能となるため、スラブ３２等の設計自由度が拡大する。
【００６３】
なお、新設躯体２８の上下端部とスラブ３２又はべた基礎１８との分離構造は、本実施形態における構造以外にも考えられる。例えば、図８に示すように、新設躯体２８の上端部とスラブ３２との間、及び新設躯体２８の下端部とべた基礎１８との間にＹ方向から見た場合に矩形状の空間を形成し、この空間にＹ方向から見た断面形状が矩形状のキーストン型枠３６を嵌め込んだ構造が挙げられる。この構造の構築に際しては、新設躯体２８を施工する際にキーストン型枠３６を型枠として用い、そのまま捨て型枠として残存させればよい。
【００６４】
また、図９に示すように、新設躯体２８の上端部、地下壁部１４Ｂ及びスラブ３２の境界部、及び新設躯体２８の下端部、地下壁部１４Ｂ及びべた基礎１８の境界部にビニールシート３８を挟み込んだ構造も挙げられる。
【００６５】
以上、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、地下構造の全体をべた基礎１８としたが、地下水による水圧を受ける範囲のみを耐圧盤として機能するべた基礎１８とし、その他の範囲は、再生骨材等による埋め戻し部とする等、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る地下構造の概略を示す平面図である。
【図２】図１の２−２断面図である。
【図３】図２の一部を拡大した断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る地下構造に備えられたべた基礎の曲げモーメント図であり、（Ｂ）は比較例に係る地下構造に備えられたべた基礎の曲げモーメント図である。
【図５】（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る地下構造に備えられたべた基礎の中間部における曲げモーメントの作用状態を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る地下構造に備えられたべた基礎の端部における曲げモーメントの作用状態を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る地下構造の概略を示す側断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る地下構造に備えられた合成躯体の曲げモーメント図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る地下構造の変形例の概略を示す側断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る地下構造の変形例の概略を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      地盤底壁（地盤）
２      地盤側壁（地盤）
１０    地下構造
１４    既存躯体
１６    新設躯体
１８    べた基礎（合成躯体）
１８Ａ  中間部
１８Ｂ  端部
２０    埋め戻し部（充填材）
２２    キーストン型枠（絶縁材）
２６    新設鉄筋
２８    新設躯体
３０    合成躯体
３４    バックアップ材（絶縁材）
３６    キーストン型枠（絶縁材）
３８    ビニールシート（絶縁材）
Ｐ        支持点
【図１】
0005189334.tif 000002
【図２】
0005189334.tif 000003
【図３】
0005189334.tif 000004
【図４】
0005189334.tif 000005
【図５】
0005189334.tif 000006
【図６】
0005189334.tif 000007
【図７】
0005189334.tif 000008
【図８】
0005189334.tif 000009
【図９】
0005189334.tif 000010