(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭からなる圧縮材の頭部に基礎スラブ又はフーチングからなる基礎部材が接合されるとともに前記圧縮材及び前記基礎部材のうち、少なくともいずれか一方がコンクリートで形成されてなる基礎構造において、
前記圧縮材の頭部から突出する補強材を該補強材の周囲に所定の減衰部材が配置された状態にて前記基礎部材内に埋設して前記補強材と前記基礎部材との鉛直相対変位を前記減衰部材で減衰させるように構成するとともに、前記補強材の頂部近傍を取り囲む頂部空間を前記基礎部材内に設け、該頂部空間の下方に形成された当接面との間に所定の間隙が形成されるよう前記補強材の頂部近傍に所定のストッパーを取り付けたことを特徴とする基礎構造。
【請求項２】
地下階の柱からなる圧縮材の頭部に地下スラブからなる基礎部材が接合されるとともに前記圧縮材及び前記基礎部材のうち、少なくともいずれか一方がコンクリートで形成されてなる基礎構造において、
前記圧縮材の頭部から突出する補強材を該補強材の周囲に所定の減衰部材が配置された状態にて前記基礎部材内に埋設して前記補強材と前記基礎部材との鉛直相対変位を前記減衰部材で減衰させるように構成するとともに、前記補強材の頂部近傍を取り囲む頂部空間を前記基礎部材内に設け、該頂部空間の下方に形成された当接面との間に所定の間隙が形成されるよう前記補強材の頂部近傍に所定のストッパーを取り付けたことを特徴とする基礎構造。
【請求項３】
杭からなる圧縮材の頭部にコンクリートで形成された基礎スラブ又はフーチングからなる基礎部材が接合されてなる基礎構造の構築方法において、
前記圧縮材の頭部から突出する補強材の周囲に所定の減衰部材を配置するとともに該補強材の頂部近傍に所定のストッパーを取り付け、前記ストッパーを取り囲むようにかつ該ストッパーの下方に所定の間隙が形成されるように前記補強材の頂部近傍に中空型枠部材を取り付け、かかる状態で前記減衰部材及び前記中空型枠部材の周囲にコンクリートを打設して前記基礎部材を形成することを特徴とする基礎構造の構築方法。
【請求項４】
地下階の柱からなる圧縮材の頭部にコンクリートで形成された地下スラブからなる基礎部材が接合されてなる基礎構造の構築方法において、
前記圧縮材の頭部から突出する補強材の周囲に所定の減衰部材を配置するとともに該補強材の頂部近傍に所定のストッパーを取り付け、前記ストッパーを取り囲むようにかつ該ストッパーの下方に所定の間隙が形成されるように前記補強材の頂部近傍に中空型枠部材を取り付け、かかる状態で前記減衰部材及び前記中空型枠部材の周囲にコンクリートを打設して前記基礎部材を形成することを特徴とする基礎構造の構築方法。
【請求項５】
収縮自在なコンクリート流入防止材を前記中空型枠部材内に充填し、しかる後に前記コンクリートを打設する請求項３又は請求項４記載の基礎構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてＲＣ杭、ＳＲＣ杭といったコンクリート系圧縮材の基礎構造及びその構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
杭基礎は、上部構造物の鉛直荷重を支持することが主目的であって圧縮強度特性が重要となることは言うまでもないが、地震時には、上部構造物からの水平力によって杭頭に大きなせん断力や曲げモーメントが作用するのみならず、振動方向の水平幅に対する高さの比率によっては、上部構造物にロッキング振動が生じて端部側が浮き上がろうとするため、該箇所に接続された杭に大きな引抜力が作用することがある。
【０００３】
かかる場合には、杭に過大な引抜力が作用し、該杭あるいは杭が接合された基礎スラブに亀裂が生じて引張破壊を生じたり、引抜力作用下の曲げ耐力やせん断耐力の低下によって、曲げ破壊やせん断破壊が生じ、その結果、杭本来の鉛直荷重を支持する機能が失われるといった事態を招く。
【０００４】
このような状況を踏まえ、本出願人は、上部構造物のロッキング振動による杭や基礎スラブの破壊を防止すべく、杭頭部から突出する主筋と基礎スラブとの鉛直相対変位を許容する接合形式を検討してきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる接合形式によれば、剛接合のときとは異なり、杭やスラブに引き抜き力が作用するのを防止することが可能となる。
【０００６】
しかしながら、きわめて大きな地震に遭遇した場合には、上部構造物のロッキング振動により杭頭部の主筋が基礎スラブから完全に抜け出てしまい、構造物が転倒するおそれがあるため、基礎スラブ内での杭主筋の定着長さを十分に確保しなければならないという問題を生じていた。
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、引抜力に伴う杭やスラブの破壊を防止しつつ構造物の転倒を防止することが可能な基礎構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る基礎構造は請求項１に記載したように、杭からなる圧縮材の頭部に基礎スラブ又はフーチングからなる基礎部材が接合されるとともに前記圧縮材及び前記基礎部材のうち、少なくともいずれか一方がコンクリートで形成されてなる基礎構造において、前記圧縮材の頭部から突出する補強材を該補強材の周囲に所定の減衰部材が配置された状態にて前記基礎部材内に埋設して前記補強材と前記基礎部材との鉛直相対変位を前記減衰部材で減衰させるように構成するとともに、前記補強材の頂部近傍を取り囲む頂部空間を前記基礎部材内に設け、該頂部空間の下方に形成された当接面との間に所定の間隙が形成されるよう前記補強材の頂部近傍に所定のストッパーを取り付けたものである。
また、本発明に係る基礎構造は請求項２に記載したように、地下階の柱からなる圧縮材の頭部に地下スラブからなる基礎部材が接合されるとともに前記圧縮材及び前記基礎部材のうち、少なくともいずれか一方がコンクリートで形成されてなる基礎構造において、前記圧縮材の頭部から突出する補強材を該補強材の周囲に所定の減衰部材が配置された状態にて前記基礎部材内に埋設して前記補強材と前記基礎部材との鉛直相対変位を前記減衰部材で減衰させるように構成するとともに、前記補強材の頂部近傍を取り囲む頂部空間を前記基礎部材内に設け、該頂部空間の下方に形成された当接面との間に所定の間隙が形成されるよう前記補強材の頂部近傍に所定のストッパーを取り付けたものである。
【０００９】
また、本発明に係る基礎構造の構築方法は請求項３に記載したように、杭からなる圧縮材の頭部にコンクリートで形成された基礎スラブ又はフーチングからなる基礎部材が接合されてなる基礎構造の構築方法において、前記圧縮材の頭部から突出する補強材の周囲に所定の減衰部材を配置するとともに該補強材の頂部近傍に所定のストッパーを取り付け、前記ストッパーを取り囲むようにかつ該ストッパーの下方に所定の間隙が形成されるように前記補強材の頂部近傍に中空型枠部材を取り付け、かかる状態で前記減衰部材及び前記中空型枠部材の周囲にコンクリートを打設して前記基礎部材を形成するものである。
また、本発明に係る基礎構造の構築方法は請求項４に記載したように、地下階の柱からなる圧縮材の頭部にコンクリートで形成された地下スラブからなる基礎部材が接合されてなる基礎構造の構築方法において、前記圧縮材の頭部から突出する補強材の周囲に所定の減衰部材を配置するとともに該補強材の頂部近傍に所定のストッパーを取り付け、前記ストッパーを取り囲むようにかつ該ストッパーの下方に所定の間隙が形成されるように前記補強材の頂部近傍に中空型枠部材を取り付け、かかる状態で前記減衰部材及び前記中空型枠部材の周囲にコンクリートを打設して前記基礎部材を形成するものである。
【００１０】
また、本発明に係る基礎構造の構築方法は、収縮自在なコンクリート流入防止材を前記中空型枠部材内に充填し、しかる後に前記コンクリートを打設するものである。
【００１１】
本発明に係る基礎構造及びその構築方法においては、圧縮材の頭部から突出する補強材が該補強材の周囲に所定の減衰部材が配置された状態にて基礎部材内に埋設してあるため、上部構造物にロッキング振動が生じた場合、圧縮材から突出する補強材は、基礎部材内から抜け出すとともに、その抜け出しに伴って減衰部材による減衰力が発生する。
【００１２】
すなわち、補強材と基礎部材との鉛直相対変位が許容されることによって、圧縮材や基礎部材における引張応力の発生が未然に防止されるとともに、上述した鉛直相対変位の発生に伴って減衰部材が減衰力を発生させるため、上部構造物のロッキング振動は速やかに収れんする。
【００１３】
一方、補強材の頂部近傍を取り囲む頂部空間を基礎部材内に設け、該頂部空間の下方に形成された当接面との間に所定の間隙が形成されるように補強材の頂部近傍に所定のストッパーを取り付けてあるため、補強材と基礎部材との鉛直相対変位に一定の制限が設けられることとなり、上部構造物の転倒が未然に防止される。
【００１４】
すなわち、かかる鉛直相対変位がストッパーと頂部空間下方に形成された当接面との間隙内に収まっている場合、いいかえれば、中小地震の場合には、上部構造物は上述したように圧縮材及び基礎部材に引張応力を発生させることなく、しかも補強材と基礎部材との鉛直相対変位に伴う減衰作用によってロッキング振動が抑制されるが、大地震の場合には、補強材に取り付けられたストッパーが基礎部材内の頂部空間下方に形成された当接面に当たって鉛直相対変位が拘束されるため、補強材が基礎部材から抜け出すおそれはなくなり、かくして、上部構造物の転倒が未然に防止される。
【００１５】
本発明において圧縮材とは、杭又は地下階の柱を意味する。また、基礎部材とは、基礎スラブ、地下スラブ又はフーチングを意味する。補強材としては、鉄筋をはじめ鉄骨も含まれる。
【００１６】
減衰部材をどのように構成するかは任意であり、摩擦減衰型、粘性減衰型、履歴減衰型のいずれを用いてもかまわない。
【００１７】
摩擦減衰型の減衰部材を用いる場合は、補強材と基礎部材との隙間に粒状あるいは粉状物質を充填してこれを減衰部材とし、これら粒状物質あるいは粉状物質の相互接触による摩擦熱を利用したり、減衰部材の摩擦面と補強材又は基礎部材の接触面との滑動に伴う摩擦熱を利用したりすることができるが、かかる減衰部材としては、例えば自動車用ブレーキに使用されている摩擦材、例えば金属粉を焼結させた焼結合金パッドを使用することが考えられる。
【００１８】
粘性減衰型の減衰部材を用いる場合は、補強材と基礎部材との隙間に減衰部材として粘弾性材を充填することによって粘性抵抗を利用することができる。
【００１９】
履歴減衰型の減衰部材を用いる場合は、補強材の引抜き動作に係る運動エネルギーは、減衰部材自体の履歴減衰によって吸収され、引抜き動作を速やかに減衰することができるが、かかる減衰部材としては、例えば高減衰ゴムや減衰性の高い樹脂を補強材と基礎部材との隙間に注入固化させて使用することが考えられる。
【００２０】
ストッパーと当接面との間に間隙を設けるにあたっては、中小地震時は構造物のロッキング振動を十分吸収できるようになおかつ大地震時には浮き上がりを拘束して構造物の転倒を防止できるように適宜その大きさを設定すればよい。
【００２１】
ストッパーをどのように構成するかは任意であり、例えば、ナットで構成して補強材に螺合するようにしたり、プレートで構成したものを補強材に溶接したりする構成が考えられる。
【００２２】
基礎部材のコンクリートを打設する前に補強材の頂部近傍に取り付ける中空型枠部材は、打設時のコンクリートの圧力に耐えられる強度を有するとともに、コンクリート打設後は頂部空間となる内部空間にコンクリートが流入することのないよう高い水密性を保持できるものであればその構造や取付け方法は任意であるが、収縮自在なコンクリート流入防止材を中空型枠部材内に充填し、しかる後にコンクリートを打設するようにしたならば、中空型枠部材に高い水密性をもたせなくとも、コンクリート打設時における中空型枠部材内へのコンクリート流入を防止することができる。なお、コンクリート流入防止材は収縮自在であるので、地震時における頂部空間内でのストッパーの上下動、すなわち補強材と基礎部材との鉛直相対変位を妨げることもない。
【００２３】
コンクリート流入防止材は、中空型枠部材内へのコンクリートの流入を防止しなおかつコンクリート打設後における頂部空間内でのストッパーの上下動を許容するのであればどのように構成するかは任意であり、例えば、ゴムやクッション材等の低剛性の材料を用いることが考えられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基礎構造及びその構築方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
図１(a)は、本実施形態に係る基礎構造を示した全体断面図、図１(b)は杭頭近傍の詳細断面図である。本実施形態に係る基礎構造は図１(a)でわかるように、圧縮材であるＲＣ杭１の頭部から突出する補強材である鉄筋５をその周囲に減衰部材としての高減衰ゴム６を配置した状態にて基礎部材としてのＲＣ基礎スラブ２内に埋設してあるが、該ＲＣ基礎スラブには同図(b)に示すように定着スリーブ３を埋設してあり、鉄筋５及びその周囲に配置された高減衰ゴム６は、定着スリーブ３内に挿入される形で基礎スラブ２に埋設してある。
【００２６】
定着スリーブ３は、図１(c)に示すように、全体をほぼ中空円筒形状に形成し、その外周面に凹凸７を設けてＲＣ基礎スラブ２との付着強度を確保するように構成してある。かかる定着スリーブ３は、例えば繊維強化プラスチックで形成することができる。
【００２７】
高減衰ゴム６は、鉄筋５と定着スリーブ３との隙間に充填して構成してあり、鉄筋５とＲＣ基礎スラブ２との間で鉛直相対変位が生じたとき、該変位が強制変形として作用して履歴減衰が発揮されるようになっている。
【００２８】
一方、ＲＣ基礎スラブ２内には、図１(b)でよくわかるように鉄筋５の頂部近傍を取り囲むように頂部空間９を形成してあるとともに、該頂部空間の下方に形成された当接面８との間に間隙ｄが形成されるよう、ストッパー１０を鉄筋５の頂部近傍に取り付けてある。ストッパー１０は、例えばリング状鋼板を鉄筋５に嵌め込んだ上、溶接等で固定するようにすればよい。
【００２９】
ストッパー１０と当接面８との間に間隙ｄを設けるにあたっては、中小地震時には、図示しない上部構造物のロッキング振動を十分吸収できるよう、また、大地震時には、ロッキング振動による上部構造物の浮き上がりを拘束してその転倒を防止できるよう、その大きさを適宜設定する。
【００３０】
なお、頂部空間９は、鉄筋５の頂部近傍を取り囲むように取り付けられた中空型枠部材４の内部空間として形成され、当接面８は、該中空型枠材の底面として形成される。
【００３１】
本実施形態に係る基礎構造を構築するには、まず、ＲＣ杭１を現場打設しあるいは既製のものを打ち込んだ後、図２(a)に示すように、該ＲＣ杭の天端から上方に突出している鉄筋５に定着スリーブ３を嵌め込み、該定着スリーブと鉄筋５との隙間に同図矢印に示すように高減衰ゴム６を注入する。
【００３２】
このとき、定着スリーブ３の中心を鉄筋５の中心に位置合わせすることによって、定着スリーブ３と鉄筋５との隙間間隔が全周でほぼ同寸法となるようにするのがよい。
【００３３】
次に、図２(b)に示すように、鉄筋５の頂部近傍にストッパー１０を取り付け、次いで、該ストッパーを取り囲むようにかつ該ストッパーの下方に所定の間隙ｄが形成されるように鉄筋５の頂部近傍に中空型枠部材４を取り付ける。
【００３４】
このとき、中空型枠部材４は、打設時のコンクリートの圧力に耐えられる強度を有するとともに、コンクリート打設後は頂部空間９となる内部空間にコンクリートが流入することのないよう高い水密性を保持できるように取り付ける。
【００３５】
中空型枠部材４の取付けが完了したならば、ＲＣ基礎スラブ２の型枠工事を行った後、コンクリート打設を行ってＲＣ基礎スラブ２を形成し、定着スリーブ３及び中空型枠部材１０を該スラブ内に埋設する。なお、ＲＣ杭１の天端とＲＣ基礎スラブ２の底面との間については、引張力が伝達しないように縁を切っておく。
【００３６】
図３及び図４は本実施形態に係る基礎構造及びその構築方法の作用を示した図である。本実施形態に係る基礎構造及びその構築方法においては、ＲＣ杭１の頭部から突出する鉄筋５を該鉄筋の周囲に配置された高減衰ゴム６とともに定着スリーブ３内に挿入された状態にてＲＣ基礎スラブ２内に埋設してあるため、図３に示すように、上部構造物１１に地震によるロッキング振動が生じた場合、ＲＣ杭１から突出する鉄筋５は、ＲＣ基礎スラブ２内から抜け出すとともに、その抜け出しに伴って高減衰ゴム６による減衰力が発生する。
【００３７】
すなわち、鉄筋５とＲＣ基礎スラブ２との鉛直相対変位が許容されることによって、ＲＣ杭１やＲＣ基礎スラブ２における引張応力の発生が未然に防止されるとともに、上述した鉛直相対変位の発生に伴って高減衰ゴム６から減衰力を発生させるため、上部構造物１１のロッキング振動は速やかに収れんする。
【００３８】
一方、図１で説明したように、鉄筋５の頂部近傍を取り囲む頂部空間９をＲＣ基礎スラブ２内に設け、該頂部空間の下方に形成された当接面８との間に所定の間隙ｄが形成されるように鉄筋５の頂部近傍に所定のストッパー１０を取り付けてあるため、鉄筋５とＲＣ基礎スラブ２との鉛直相対変位に一定の制限が設けられることとなり、上部構造物１１の転倒が未然に防止される。
【００３９】
すなわち、かかる鉛直相対変位がストッパー１０と頂部空間９下方に形成された当接面８との間隙ｄ内に収まっている場合、いいかえれば、中小地震の場合には、上部構造物１１は、上述したようにＲＣ杭１及びＲＣ基礎スラブ２に引張応力を発生させることなく、しかも鉄筋５とＲＣ基礎スラブ２との鉛直相対変位に伴う減衰作用によってロッキング振動が抑制されるが、大地震の場合には、図４に示すように、鉄筋５に取り付けられたストッパー１０がＲＣ基礎スラブ２内の頂部空間９下方に形成された当接面８に当たって鉛直相対変位が拘束されるため、鉄筋５がＲＣ基礎スラブ２から抜け出すおそれはなくなり、かくして、上部構造物１１の転倒が未然に防止される。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る基礎構造及びその構築方法によれば、中小地震時には、高減衰ゴム６による減衰作用を受けつつ設定された間隙ｄの範囲内で鉄筋５とＲＣ基礎スラブ２との鉛直相対変位が許容されるので、ＲＣ杭１やＲＣ基礎スラブ２には引張応力が発生せず、それらの引張破壊並びに引抜力に伴う曲げ耐力やせん断耐力の低下による曲げ破壊やせん断破壊を未然に防止することが可能となる。
【００４１】
一方、大地震時には、間隙ｄを超える鉄筋５とＲＣ基礎スラブ２との鉛直相対変位が拘束されるので、上部構造物１１のロッキング振動によるＲＣ基礎スラブ２の浮き上がりはその範囲内で行われることとなり、上部構造物１１が転倒することを未然に防止することができる。
【００４２】
本実施形態では、ＲＣ杭を前提とし、その杭頭から突出する鉄筋を定着スリーブ３に挿入するようにしたが、圧縮材としてはＲＣ杭に限られず、例えばＳＲＣ杭であれば、該杭から突出する鉄骨に定着材を被せるようにしてもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、圧縮材をＲＣ杭１、基礎部材をＲＣ基礎スラブ２としたが、本発明に係る基礎構造はかかる構成に限定されるものではなく、圧縮材が鋼管杭の場合であっても基礎部材であるＲＣ基礎スラブの引張破壊を防止することができるし、基礎部材が鋼製梁で構成されるような場合であっても、ＲＣ杭の引張破壊を防止することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、減衰部材として高減衰ゴム６を使用したが、これに代えて減衰性の高い樹脂を注入するようにしてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、高減衰ゴム６を注入固化させるように構成したが、これに代えて、鉄筋５に高減衰ゴム等で形成した減衰シートを巻き付け、その上から定着スリーブ３を被せるようにしてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、減衰部材として履歴減衰型の材料を使用したが、これに代えて、粘性減衰型や摩擦減衰型の減衰部材を使用してもよい。摩擦減衰型の減衰部材を使用した場合は、例えば、金属粉を付着させて構成した外周摩擦面を設けて減衰部材を構成することができ、かかる場合においては、円筒状の減衰部材を鉄筋５に被せて溶接等により該鉄筋に固定し、該減衰部材の上から定着スリーブ３を被せるようにすればよい。
【００４７】
また、本実施形態では、減衰部材である高減衰ゴム６を定着スリーブ３と鉄筋５との間に充填するようにしたが、かかる定着スリーブ３は必ずしも必要ではなく、場合によっては、シート状の高減衰ゴムを鉄筋５の周囲に巻き付け、かかる状態でＲＣ基礎スラブ２を構築するようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、中空型枠部材４は、打設時のコンクリートの圧力に耐えられる強度を有するとともに、コンクリート打設後は頂部空間９となる内部空間にコンクリートが流入することのないよう高い水密性を保持して取り付けるようにしたが、これにかえて、図５に示すように、収縮自在なコンクリート流入防止材２１を中空型枠部材４内に充填し、しかる後にコンクリートを打設するようにしてもよい。かかる構成によれば、中空型枠部材４に高い水密性をもたせなくとも、コンクリート打設時における中空型枠部材４内へのコンクリート流入を防止することができる。なお、コンクリート流入防止材２１は収縮自在であるので、地震時における頂部空間９内でのストッパー１０の上下動、すなわち鉄筋５とＲＣ基礎スラブ２との鉛直相対変位を妨げることもない。
【００４９】
コンクリート流入防止材２１は、中空型枠部材４内へのコンクリートの流入を防止しなおかつコンクリート打設後における頂部空間９内でのストッパー１０の上下動を許容するのであればどのように構成するかは任意であり、例えば、ゴムやクッション材等の低剛性の材料を用いることが考えられる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る基礎構造及びその構築方法によれば、中小地震時には、減衰部材による減衰作用を受けつつ設定された間隙の範囲内で補強材と基礎部材との鉛直相対変位が許容されるので、圧縮材や基礎部材には引張応力が発生せず、それらの引張破壊並びに引抜力に伴う曲げ耐力やせん断耐力の低下による曲げ破壊やせん断破壊を未然に防止することが可能となる。
【００５１】
一方、大地震時には、上述した間隙を超える補強材と基礎部材との鉛直相対変位が拘束されるので、上部構造物のロッキング振動による基礎部材の浮き上がりは該間隙内で行われることとなり、上部構造物が転倒することを未然に防止することができる。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る基礎構造を示した図であり、(a)は全体断面図、(b)は杭頭近傍の詳細断面図、(c)は一部を断面表示した定着スリーブの側面図。
【図２】本実施形態に係る基礎構造を構築している様子を示した図。
【図３】本実施形態に係る基礎構造及びその構築方法の作用を示した図。
【図４】本実施形態に係る基礎構造及びその構築方法の作用を示した図。
【図５】本実施形態の変形例に係る基礎構造を示した図で、一部を断面表示した詳細図。
【符号の説明】
１                    ＲＣ杭（圧縮材）
２                    ＲＣ基礎スラブ（基礎部材）
４                    中空型枠部材
５                    鉄筋（補強材）
６                    高減衰ゴム（減衰部材）
８                    当接面
９                    頂部空間
１０                  ストッパー
２１                  コンクリート流入防止材
【図１】
0003741198.tif 000002
【図２】
0003741198.tif 000003
【図３】
0003741198.tif 000004
【図４】
0003741198.tif 000005
【図５】
0003741198.tif 000006