(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に打設された杭と、この杭に対して水平方向に相対移動することができるように下面が杭の杭頭の上面に当接して当該杭頭上に載置された上部構造物と、杭に埋設されており、杭頭上において上部構造物に向かって伸びた突出部を有した少なくとも一本の鋼棒と、この鋼棒に対応して上部構造物下部に埋め込まれていると共に内周面に凹凸が形成されている筒体と、鋼棒の突出部の周囲を囲繞して、筒体の中に収容されて当該筒体の内周面に保持されており、鋼棒の突出部と上部構造物下部との間に介在された鉛又は粘弾性体とを具備した、杭と上部構造物との接合構造。
【請求項２】
鋼棒は、コンクリート製の杭又は鋼管杭のコンクリート部に予め埋め込まれて、杭に固定された鉄筋又は異形鉄筋からなる請求項１に記載の杭と上部構造物との接合構造。
【請求項３】
筒体は鋼製である請求項１又は２に記載の杭と上部構造物との接合構造。
【請求項４】
筒体の外周面には凹凸が付されている請求項１から３のいずれか一項に記載の杭と上部構造物との接合構造。
【請求項５】
上部構造物下部がコンクリート製の基礎又は床スラブである請求項１から４のいずれか一項に記載の杭と上部構造物との接合構造。
【請求項６】
鋼棒は、複数本からなり、各鋼棒の突出部の周囲を囲繞して鉛又は粘弾性体が配されている請求項１から５のいずれか一項に記載の杭と上部構造物との接合構造。
【請求項７】
少なくとも一本の鋼棒は、杭の軸心に配されている請求項１から６のいずれか一項に記載の杭と上部構造物との接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤に打設された杭とこの杭上に構築される事務所ビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚等の基礎を含む上部構造物との間の構造、特に、免震機能を付加した、杭と上部構造物との接合構造に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
通常、事務所ビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚等（以下、事務所ビル等という）を構築する場合には、地盤に杭を打設し、この杭頭に、当該杭頭から伸びる鉄筋又は鋼材等の鋼棒にコンクリートを絡めるようにして基礎又は事務所ビル等の床スラブを形成する。
【０００３】
このような杭は、基礎又は床スラブに鉄筋等を介して固着されることになるために、地震により上部構造物が地盤に対して横揺れ（水平方向振動）すると、杭頭に過大な力が付加され、杭頭が破壊される虞がある。
【０００４】
また、最近では、事務所ビル等と杭頭又は基礎との間に免震装置を配して、事務所ビル等と地盤との水平方向の相対移動を免震装置により許容して、事務所ビル等への地盤の振動の伝達を当該免震装置により少なくして、事務所ビル等の免震化が図られているのであるが、斯かる免震装置は、事務所ビル等と杭頭又は基礎との間に配するものであるために、その間に比較的大きな空間を必要とし、事務所ビル等の下面の高さが高くなる虞を有する。
【０００５】
本発明は前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、杭頭の破壊を回避でき、しかも、事務所ビル等の下面の高さを低くできると共に、免震機能をも具備した、杭と上部構造物との接合構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の杭と上部構造物との接合構造は、地盤に打設された杭と、この杭の杭頭上に配された上部構造物と、杭に埋設されており、杭頭上において上部構造物に向かって伸びた突出部を有した少なくとも一本の鋼棒と、この鋼棒の突出部の周囲を囲繞して、上部構造物下部に埋設されており、鋼棒の突出部と上部構造物下部との間に介在された鉛又は粘弾性体とを具備している。
【０００７】
第一の態様の接合構造によれば、鉛又は粘弾性体が鋼棒の突出部と上部構造物下部との間に介在されているために、地盤に固定される杭に対して上部構造物が横揺れしても、鋼棒の突出部の鉛又は粘弾性体内での変位で当該鉛又は粘弾性体に流動を生じさせて鋼棒の突出部の変位を許容でき、而して、杭頭への大きな力が生じなく杭頭の破壊を回避でき、しかも、鉛の流動又は粘弾性体と鋼棒の突出部との間の相対変位等に基づくエネルギ吸収により上部構造物の横揺れエネルギ（振動エネルギ）を吸収できて、上部構造物を杭上に免震支持できる。
【０００８】
第一の態様の接合構造は、鉛又は粘弾性体を介して杭と上部構造物とを連結するものであるために、杭に対して上部構造物が特に水平方向に関して自由度をもち、これにより上部構造物を、杭を介して地盤に対して免震支持できるのである。そして、第一の態様の接合構造では、免震機構が実質的に上部構造物に埋設されるものであるために、免震機構のために特に準備された空間を必要とせず、而して、事務所ビル等の下面の高さを低くできるのである。
【０００９】
本発明に用いる鉛としては、所望のエネルギ吸収を行わせるために、高純度、例えば純度９９．９％以上のものがよく、一方、粘弾性体としては、エポキシ系高分子材料、シリコーンゲル又は高減衰ゴムからなる粘弾性体を好ましい例として挙げることができる。
【００１０】
本発明の鋼棒としては、外周面が平坦な丸棒のような鉄筋又は鋼材でも、これに代えて、外周面に凹凸が形成された異形鉄筋又は異形鋼材でもよいが、鉛又は粘弾性体との軸方向の必要な比較的強固な接合性を得るためには、異形鉄筋が好ましい。
【００１１】
本発明の第二の態様の杭と上部構造物との接合構造では、第一の態様の接合構造において、鋼棒は、コンクリート製の杭又は鋼管杭のコンクリート部に予め埋め込まれて、杭に固定された鉄筋又は異形鉄筋からなる。
【００１２】
杭としては、上記のように全体がコンクリート製の中実杭若しくは中空杭又はコンクリート製の中実若しくは中空内部杭を鋼管で被覆した鋼管杭のいずれでもよく、このような杭は、工場で予め製造されたものであってもよく、或いは、現場にて打設、製造されたものであってもよい。
【００１３】
本発明の第三の態様の杭と上部構造物との接合構造では、第一又は第二の態様の接合構造において、上部構造物下部に埋め込まれた鋼製の筒体を更に具備しており、鉛又は粘弾性体は、筒体の中に収容されている。
【００１４】
第三の態様の接合構造によれば、鉛又は粘弾性体を収容する筒体を具備しているために、鉛又は粘弾性体を上部構造物下部に埋設する作業が容易となり、製造性の向上を図ることができる。なお、このような筒体を用いない際には、鋼棒の突出部の周囲を囲繞するように鉛又は粘弾性体を配した後に、コンクリート等を鉛又は粘弾性体の周りに打設して、基礎又は床スラブ等の上部構造物下部を形成するとよい。
【００１５】
本発明においては、鉛又は粘弾性体は、鋼棒の突出部の周囲を囲繞していればよく、その形状は、円柱状のものに限らず、四角等の角柱状のものであっても、截頭円錐台状又は鼓状等のいずれの形状のものであってもよい。したがって、筒体もまた、鉛又は粘弾性体の形状に対応した形状であればよく、円筒状のものに限らず、四角等の角筒状のものであっても、截頭円錐台状又は鼓状等のいずれの形状のものであってもよい。
【００１６】
本発明の第四の態様の杭と上部構造物との接合構造では、第三の態様の接合構造において、筒体の外周面には凹凸が付されている。
【００１７】
第四の態様の接合構造によれば、凹凸により筒体がしっかりと上部構造物下部に保持される。なお、このような凹凸を筒体の内周面に形成して、筒体内の鉛又は粘弾性体をしっかりと筒体に保持させるようにしてもよく、筒体の内外両周面に凹凸を形成すると、鉛又は粘弾性体を上部構造物下部側にしっかりと保持できる。
【００１８】
本発明の第五の態様の杭と上部構造物との接合構造では、第一から第四のいずれかの態様の接合構造において、上部構造物下部がコンクリート製の基礎又は床スラブである。
【００１９】
本発明の第六の態様の杭と上部構造物との接合構造では、第一から第五のいずれかの態様の接合構造において、鋼棒は、複数本からなり、各鋼棒の突出部の周囲を囲繞して鉛又は粘弾性体が配されている。
【００２０】
本発明の第七の態様の杭と上部構造物との接合構造では、第一から第六のいずれかの態様の接合構造において、少なくとも一本の鋼棒は、杭の軸心に配されている。
【００２１】
本発明において、上部構造物としては、杭上に基礎を介して事務所ビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚等が構築される場合には、この基礎を含めた事務所ビル、集合住宅、戸建住宅又は橋脚等を意味し、杭上に直接に事務所ビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚等が構築される場合には、これら事務所ビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚等を意味し、後者の場合には、床スラブ等に鉛又は粘弾性体を埋設して本発明を実施する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【００２３】
図１から図５において、本例の杭と上部構造物との接合構造１は、地盤２に打設された多数の杭３と、これら多数の杭３の杭頭４の上に配された上部構造物としての高層の事務所ビル６と、各杭３の杭頭４上において上部構造物の下部である各基礎７に向かって伸びた突出部８を有して、夫々杭３に埋設されて当該杭３に固定された少なくとも一本、本例では８本の鋼棒９と、各杭３において、各鋼棒９の突出部８の周囲を囲繞して、基礎７に埋設されており、各鋼棒９の突出部８と基礎７との間に介在された鉛１０と、各鋼棒９に対応して基礎７に埋め込まれた鋼製の円形の筒体１１とを具備している。なお、接合構造１では、地震等の振動後において基礎７及び事務所ビル６を各杭３に対して元の位置に復帰させる原点復帰機能を有さないために、原点復帰機能を有した積層ゴム等の免震装置を地盤２と事務所ビル６との間に介在させておくのが好ましい。
【００２４】
各杭３は、本例ではコンクリート製であって円柱状に形成されており、各鋼棒９が中心Ｏの周りで等角度間隔に配されて且つ軸方向に伸びて予め埋め込まれた態様で形成されている。各杭３に対応して配された直方体状の基礎７は、杭３と同様にコンクリート製であって、本例では、杭頭４の上面５に載置されるような態様で形成されている。事務所ビル６は、基礎７の上面にアンカーボルト等により固定されている。
【００２５】
夫々の杭３における各鋼棒９は、軸方向に等間隔に配された多数の環状の突起２５を有した異形鉄筋からなり、対応の杭３に埋め込まれて杭３に固定されている。各鋼棒９の周りに配された円柱状の鉛１０は夫々、筒体１１の中に収容されている。本例では、筒体１１の外周面２６には、軸方向に等間隔に環状の凹凸２７及び２８が付されている。
【００２６】
なお、本例においては、地盤２の表面３１と杭頭４の上面５とを面一にしているが、地盤２の表面３１と基礎７の下面３２との間に隙間を設けてもよい。
【００２７】
以上の杭と上部構造物との接合構造１により、事務所ビル６は、多数の基礎７及び杭３を介して地盤２上に免震支持される。すなわち、地震により地盤２が水平方向に振動して、杭３に対して基礎７が水平方向に相対移動すると、各鋼棒９の突出部８が対応の筒体１１内で水平方向及び垂直方向に相対変位して、これにより筒体１１内の鉛１０に塑性流動を生じさせ、鉛１０のこの塑性流動により基礎７の振動エネルギ、延いては事務所ビル６の振動エネルギを吸収して、事務所ビル６の地震による振動を可及的に速やかに減衰させる。
【００２８】
そして、接合構造１によれば、鉛１０が鋼棒９の突出部８と基礎７との間に介在されているために、地盤２に固定される杭３に対して基礎７が横揺れ（水平方向振動）しても、鉛１０の塑性流動を生じさせて鋼棒９の突出部８の変位を許容でき、而して、杭頭４への大きな力が生じなく杭頭４の破壊を回避でき、しかも、鉛１０と鋼棒９の突出部８との間の相対変位等に基づくエネルギ吸収により基礎７の横揺れエネルギを吸収できて、基礎７を杭３上に免震支持できる。また接合構造１によれば、鉛１０を介して杭３と基礎７とを連結しているために、杭３に対して基礎７が特に水平方向に関して自由度をもち、これにより基礎７を、杭３を介して地盤２に対して免震支持できる。
【００２９】
なお、本例の接合構造１においては、筒体１１内に鉛１０を収容したが、これに代えて、筒体１１内に、鋼棒９の突出部８を囲繞するように粘弾性体を収容して、鋼棒９の突出部８の相対変位における粘弾性体による速度依存性の粘弾性抵抗を利用して、基礎７の横揺れエネルギを吸収するようにしてもよい。
【００３０】
更に上記の杭と上部構造物との接合構造１においては、コンクリート製の杭３を用いたが、これに代えて、杭としては、図６及び図７に示すように、コンクリート製の内部杭４１を円形の鋼管４２で被覆した鋼管杭３でもよい。
【００３１】
更に上記の接合構造１では、鋼棒９を複数本設けたが、図８に示すように、杭３の軸心に一本の鋼棒９を配して接合構造７１を構成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、杭頭の破壊を回避できて、しかも、事務所ビル等の下面の高さを低くできると共に、免震機能を具備した杭と上部構造物との接合構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態の一例の断面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示す例の一部の拡大図である。
【図４】本発明の好ましい実施の形態の一例が用いられた全体側面説明図である。
【図５】図４の平面一部説明図である。
【図６】本発明の好ましい実施の形態の他の例の断面図である。
【図７】図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】本発明の好ましい実施の形態の更に他の例の断面図である。
【符号の説明】
１  杭と上部構造物との接合構造
２  地盤
３  杭
４  杭頭
５  上面
６  事務所ビル
７  基礎
８  突出部
９  鋼棒
１０  鉛
【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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【図８】
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