大熊町教育施設整備事業基本設計・実施設計業務
基本設計説明書

建築構造

機械

電気

■構造設計概要

工法

既成コンクリート杭工法

スラリー添加方式ブロック状混合処理工法

柱状地盤改良1. 全体計画
本計画は、認定こども園〜小・中学校教育が一貫した機能を有する２階建ての教育施設である。平面計画の特徴は、幼保・小・中学校、体育館といったの教育機能を建物外周部に向かって放射状に配置し、建物の中心にはそれらの機能が交流する図書ひろばが設けられている。図書ひろばは空間の連続性を実現するために、必要最低限の柱のみで構成されており開放性が高い。加えて、上下階の連続性に配慮して大きな吹き抜けや階段を配置することで、建築全体を印象づける概要図空間が計画されている。
構造形式は建物の一部に大スパン架構を有することや、規模に対して短い工期に対応することを目的に、鉄骨造を採用する。架構は、図書ひろばとその周辺に放射状に機能を配置した平面計画と整合することを目的に、通り芯毎に柱位改良深度 5ｍまで対応可能なスラリー添置を半スパンずらした「三角形グリッド」で建築全体を計画している。この「三角形グリッド」は一般的に用いられる「直加型の地盤改良。支持層を目視確認する交グリッド」に比べ、２階床と屋根の面内剛性を容易に確保することができる。この特徴を活かすことで、吹き抜けでことができることから、支持層の傾斜等分断された各々の空間にエキスパンションジョイント等を設けることなく、地震時に建築物全体が一体となって安全をといった監理者判断を要する地盤に対し現場作業が最も短いが、納期を見込む必て対応しやすい工法

要がある。

確保する架構を実現する。
２．地盤概要大深度まで対応可能な地盤改良工法

支持層

標高 79.0 付近の粘土混じり砂礫層

標高 70.0 付近の砂質泥岩層

標高 70.0 付近の砂質泥岩層

基礎形式

地盤改良の上にべた基礎

杭基礎

地盤改良の独立基礎

工期

33 日

23 日 ( 別途納期 2.5 か月程度 )

72 日

コスト

1.00

1.061.30

評価◎〇△

令和 3 年 1 月 8 日〜 2 月 9 日に掛けて、計画地にて土質調査が実施された。調査結果の代表例として計画建物中央部分で実施された標準貫入試験結果を図１に示す。
地盤の構成は、盛土厚さや N 値 50 以上の砂質泥岩層には傾斜が見られるものの各柱状図共に、地表面下 3ｍ程度の位置に粘土混じり砂礫層が出現し、以深は礫混じりシルト質細砂、粘土混じり砂礫、風化砂質泥岩、砂質泥岩の順に構成されている。本計画では、鉄骨２階建てという比較的軽量な建物であることから、・粘土混じり砂礫層を支持層とした、スラリー添加方式ブロック状混合処理工法 ( 改良深度 3ｍ程度 )・砂質泥岩層を支持層とした、既成コンクリート杭工法・柱状改良工法による基礎構造が考えられる ( 表 1 参照 )。

表1

基礎工法比較

３．基礎構造地盤調査結果をもとに基礎形式の比較検討を行った。検討結果を ( 表１) に示す。
計画建物は、鉄骨造２階建てと比較的軽量な建築物であることから、地表面下 3ｍ付近の粘土混じり砂礫層を支持とする地盤改良の上にべた基礎とする方法が最も本件の基礎工法に適した方法と言える。改良の方法は、支持層とする粘土混じり砂礫層が傾斜しているため、支持層を目視確認できるスラリー添加型ブロック状混合処理工法が望ましい。実施設計において再度、安全性、コスト、工期等を総合的に判断し、工法を選定する。

４．上部構造4-1. 校舎棟
架構形式は、意図された開放的な内部空間に整合した小断面の鉄骨柱による架構の実現を目的に、地震力のすべてをブレースで負担するブレース構造を採用する。
耐震要素となるブレースは、用途上必要となる間仕切壁の位置に整合させるとともに、図書ひろばによって分断された各ゾーンに対してバランスよく配置する。ブレース材には、引張・圧縮共に高い強度と優れた靭性を有する座屈拘束ブレースを採用することで、高い耐震性を確保する。
校舎棟中央に配置された開放性豊かな図書ひろばは、大スパン屋根が架かる無柱空間となっている。屋根には「張弦梁構造」を採用し、屋根に必要とされる耐力・剛性を確保するとともに、建築の中心にふさわしい印象的な屋根架構を実現する。

4-2. 体育館棟
体育館棟の架構形式は、校舎棟と同様に座屈拘束ブレースをバランスよく適切に配置した、ブレース構造とする。
屋根架構には、斜め格子梁構造を採用する。
図１

土質柱状図 ( ボーリング No.05)

飯田善彦・鈴木弘人大熊町教育施設設計業務共同企業体

構造設計概要 (１)S-01

８. 設計用風圧力5. 主な構造材料

耐風設計用の風荷重は「建築基準法施行令第 87 条」に基づく。

高い耐久性を確保することを目的に、コンクリ―トは水セメント比 50％以下とする。
柱・梁の鉄骨は汎用性の高い、以下の一般鋼材を使用する。ブレースには高い耐震性能の確保を目的に、座屈拘束ブレー・風圧力：W = q x cf
・速度圧：q = 0.6 x E x V₀²スを採用する。

E：屋根の高さ周辺地域の工作物、樹木による風速への影響を与えるものの状況に応じて国土交通大臣が定めるコンクリート：Fc＝30N/m2

鉄筋：SD295A、SD345、SD390

鉄骨：SS400、SM490A、SN400B、C、SN490B、C

数値
図２

STKN490B、BCR295
座屈拘束ブレース：JS490-250 同等

V₀：風速 (m/sec) ( 本件では 30 m/sec を採用する )座屈拘束ブレース

・地表面粗度区分：Ⅲ類・風力係数：cf＝cpe-cpi（cpe：外圧係数 cpi：内圧係数）( 図 2)

６. 固定荷重・積載荷重９. 設計用地震力

固定荷重は、設備荷重を含め実情に合わせて適切に評価する。
積載荷重は、建築基準法施行令 第 85 条のほか、建築物荷重指針・同解説 (2015)

本計画建物の耐震設計は、法的に定められた基準に準拠するものとし下記方法に基づき行うものとする。
( 日本建築学会 )、建築構造設計指針 ( 平成 21 年版 )( 文部科学省大臣官房文教施設企画部 ) を参考に実情に合わせて適切に評価する。

(１) 一次設計用地震力（弾性設計用地震力）
・対象地震：中地震・ベースシア係数：C₀ = 0.2
・地域係数：Z = 1.0・重要度係数：I = 1.25
・発生頻度：建物の耐用年数中に数度遭遇する
・地震最大加速度：100 〜 125gal（震度 5 弱程度）
上部構造及び基礎構造共に当該地震力に対し建築基準法の許容応力度設計を行う。
・構造部材の状況：補修をしなくても使用可能な状態
・非構造部材の状況：内外装材の損傷はあっても軽微に留まる。
(２) 二次設計用地震力（塑性設計用地震力）
・対象地震：大地震・ベースシア係数：C₀ = 1.0

鉄筋コンクリート造配筋指針・同解説

・地域係数：Z = 1.0・重要度係数：I = 1.25
・発生頻度：建物の耐用年数中に 1 度遭遇するかもしれない程度
・地震最大加速度：375 〜 500gal（震度 6 強程度）
上部構造は建築基準法に基づき保有水平耐力の確認を行う。
・構造部材の状況：損傷する部材もでる可能性もあるが倒壊を防ぐ。
・非構造部材の状況：内外装材及び建築設備に損傷を生ずる。
・建物再使用の可否：再使用には慎重な調査を要する。

10. 関連法規・準拠規準(１) 建築基準法、同施行令、告示等(２) 2020 年版

建築物の構造関係技術基準解説書(３) 建築物荷重指針・同解説(４) 鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説
表2

積載荷重表

７. 積雪荷重
積雪荷重は、施行令 86 条により、以下の通りとする。
・積雪荷重

：

Ｓ＝( 鉛直積雪量 ) x ( 単位重量 )・鉛直積雪量：30 ㎝

・荷重の取り扱い：

短期

・単位荷重

：

( 国土交通省住宅局建築指導課監修 )( 日本建築学会 )2018( 日本建築学会 )(５) 鉄筋コンクリート造配筋指針・同解説( 日本建築学会 )(６) 鋼構造設計規準 - 許容応力度計算法 -( 日本建築学会 )(７) 合成構造設計規準( 日本建築学会 )(８) 建築耐震設計における保有耐力と変形性能( 日本建築学会 )(９) 建築基礎構造設計指針( 日本建築学会 )(10) 建築構造設計指針 ( 平成 21 年版 )( 文部科学省大臣官房文教施設企画部 )20Ｎ/m² /cm

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構造設計概要 (２)S-02飯田善彦・鈴木弘人大熊町教育施設設計業務共同企業体

1 階伏図

S-03

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2 階伏図

S-04

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屋根伏図（１）S-05

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屋根伏図 (２)S-06