テキスト原稿様式（パネル）ＢＲＩ－Ｒ０４講演会テキスト

地震後の継続使用性を確保するためのコンクリート系杭基礎構造システムの耐震性能評価手法および試設計
構造研究グループ 主任研究員

Ⅰ はじめに

渡邊 秀和

本発表では，第Ⅱ章で靱性のある既製コンクリート杭として2011年の東北地方太平洋沖地震や，2016年の熊本地震では，開発した中実杭工法の概要を，第Ⅲ章で杭頭接合部で破壊する建築物の杭基礎に発生した被害が原因で上部構造物が傾き，当ことを想定した降伏埋込工法の概要を，第Ⅳ章でパイルキャッ該建築物が地震後継続使用できなくなる事例が報告されていプの保証設計に資する終局耐力評価のための構造実験の概要

る 1)2)。現行基準における杭基礎構造システムは，中小地震にを示す。第Ⅴ章では，第Ⅱ章と第Ⅲ章で開発した中実杭工法とおける損傷制御を目的とした設計が行われているものの，大地降伏埋込工法を用いて，また第Ⅳ章で示した保証設計を用いた

震後の継続使用性を確保するための終局限界状態の構造性能

試設計の概要を示す。に基づく設計はほとんど行われていない。
そのような中，建築研究所では 2013 年から 3 年間実施した

なお，本発表の内容の詳細な資料は，建築研究資料として建築研究所の HP に近日公開予定である。

研究課題「庁舎・避難施設等の地震後の継続使用性確保に資する耐震性能評価手法の構築」において地震後の継続使用性を確

Ⅱ 中実杭工法の構造実験の概要

保するための基礎構造の試設計を実施した 3)4)ところ，場所打既往の研究では場所打ち鋼管コンクリート杭や SC 杭では鋼ちコンクリート杭のみ設計可能で，既製杭は設計できなかった。

管の座屈によって早期に終局状態に至ることが報告されておまた，基礎梁やパイルキャップを含めた杭基礎構造システムのり，杭体の靱性能を確保するためには技術的な課題がある 5)。

構造性能評価ができておらず，実験による検証が必要なことがそこで本研究では，杭外殻鋼管の座屈を発生させない方法としわかった。て，図 1 のようにパイルキャップと杭外殻鋼管に隙間部を設けこれを受けて 2016 年より 3 年間実施した指定課題「既存建て鋼管に圧縮力を負担させない方法を採用した。本研究では，築物の地震後継続使用のための耐震性評価技術の開発」におい

この工法を，鋼管による拘束中実（既製）杭工法（略称：中実て，既製杭や場所打ち鋼管コンクリート杭などの構造実験を網杭工法）とした。この中実杭工法は，施工性を考慮し鋼管とコ羅的に多数実施し，構造性能を把握した 5)ところ，靱性のあるンクリートの間の付着を除去するような特別な処理はしてい既製コンクリート杭の開発，杭頭接合部で破壊する場合の構造ない。この中実杭工法を用いた構造実験を実施し，高い靱性能性能評価，パイルキャップのせん断終局耐力の評価等に関してを持つ既製杭工法であることが確認できた。

課題を残していた。
そこで建築研究所では 2019 年より 3 年間で，指定課題「新柱耐震基準で設計された鉄筋コンクリート造建築物の地震後継続使用のための耐震性評価手法の開発」の中でコンクリート系

パイルキャップ

パイルキャップ
基
礎梁
鋼管

杭基礎構造システムを対象とした構造実験を実施し，大地震後の継続使用性を確保するために靱性のある杭基礎構造システ

隙間部

杭隙間部

杭頭部拡大ムの開発及びその耐震性評価手法の検討を行った。具体的に本課題では，前課題で問題となった部分の検討を実施するとともに，開発を行った靱性のある杭基礎構造システムを用いた試設計を実施した。

図 1 中実杭工法概要
Ⅲ 降伏埋込工法の構造実験の概要
一般的な既製杭のパイルキャップへの接合方法は二つあり，一つは，杭頭定着筋を用いてパイルキャップ内に定着する接合て設計を行った。極稀地震時の要求性能は，ランク S は許容方法である。もう一つは，杭頭部をパイルキャップに埋め込む応力度以内，ランク A は終局強度以内，ランク B では杭頭が接合方法である。一方，文献 5)では，既製杭をパイルキャップ終局強度に達して塑性ヒンジとなることを許容するが，他はに埋め込み，かつ定着筋を用いてパイルキャップ内に定着する終局強度以内とした。また，極稀地震に対する余裕度および工法の検証が行われている。この接合方法は，図 2 のように，脆性破壊（せん断破壊，圧縮破壊）の防止を確認する保証設

埋込部のてこ作用による抵抗機構と，埋込み上端の水平面に作計を行った。試設計を行った地上 8 階搭屋 2 階の鉄骨鉄筋コ用するコンクリートの圧縮と鉄筋の引張力による曲げ抵抗機

ンクリート造建築物を図 3 に示す。検討の結果，第Ⅱ章と第構の二つの抵抗機構の組み合わせで地震力に抵抗する工法でⅢ章で開発した中実杭工法と降伏埋込工法を用いることで，ある。本研究ではこの工法を，既製コンクリート杭を用いて靱靱性能に期待した設計例を示すことができた。

性能を確保するための工法として採用し，接合面降伏型埋込既製杭工法（略称：降伏埋込工法）と名付けた。降伏埋込工法を用いた部分架構試験体を作成し構造実験を実施した結果，靱性能を持つ曲げ性状を確認できた。
コンクリート圧縮柱基
礎梁

パイル
キャップ

杭埋込部

鉄筋引張力

てこ作用

杭頭部拡大

図 2 降伏埋込工法概要Ⅳ パイルキャップの終局耐力評価
文献 5)では，パイルキャップ終局せん断耐力式の提案を行

図 3 試設計を行った建築物った。また，パイルキャップのせん断破壊を対象とした構造

参考文献
1) 国土技術政策総合研究所，建築研究所：平成 23 年（2011 年）東実験の結果を用いて提案式の検証を行ったところ，精度良くパイルキャップのせん断終局耐力を評価することが出来た。
本研究では，既往のパイルキャップせん断終局耐力式の適2)用範囲拡大のために，杭芯やパイルキャップ芯に対して柱などが水平方向に偏心して取付く場合や基礎梁が両側に取り付

3)く場合の構造実験を行った。また，文献 6)の場所打ち杭のパイルキャップの場合に採用されている，接合部曲げ降伏破壊の検証を目的に構造実験を実施した。
4)
Ⅴ 試設計の概要
試設計では，3 棟の建築物を用いて，15 ケースの試設計を行った。この試設計では基礎構造に対して，1 次設計，2 次設

5)計の 2 段階で設計を行った。2 次設計では，既往の設計例 3)4)を踏襲し，防災拠点等を対象にした大地震後の継続使用性確保のための要求性能のランクを S, A, B の三つのランクに分け

6)

北地方太平洋沖地震被害調査報告，国土技術政策総合研究所資料第 674 号，建築研究資料第 136 号，2012.3
建築研究所：熊本地震で被災した鉄筋コンクリート造建築物を対象とした地震後継続使用確保に資する検討，建築研究資料第 204号，2021.10
若林博，三町直志，永田敦，柏尚稔，溜正俊，倉持博之，向井智久，平出務，飯場正紀：地震後の継続使用性を確保した新築建築物の設計・耐震性能評価 その 5 杭基礎の耐震設計フローと耐震性能評価方法，日本建築学会大会学術講演梗概集，pp.53-54，
2015.9伊藤裕一，向井智久，田所敦志，田沼毅彦，草刈崇圭，柏尚稔，
小田聡：地震後の継続使用性を確保した新築建築物の設計・耐震性能評価 その 9 高層壁付き共同住宅の杭基礎の耐震設計・評価
例，日本建築学会大会学術講演梗概集，pp.47-48，2016.8
建築研究所：大地震後の継続使用性を確保するためのコンクリー
ト系杭基礎構造システムの構造性能評価に関する研究，建築研究
資料第 195 号，2019.10
日本建築学会：鉄筋コンクリート基礎構造部材の耐震設計指針（案）
・同解説, 2017