JP2002061202A - 基礎構造及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】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。 【構成】本発明に係る基礎構造は、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。一方、ＲＣ基礎スラブ２内には、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。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。

Description

【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、杭又は柱からなる圧縮材の頭部にスラブ又はフーチ
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。

【０００９】また、本発明に係る基礎構造の構築方法は
請求項２に記載したように、杭又は柱からなる圧縮材の
頭部にコンクリートで形成された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。

【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】圧縮材としては、主として杭が該当する
が、地下階などの柱も含まれる。基礎部材としては、主
として基礎スラブや地下スラブが該当するが、フーチン
グも含まれる。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Ｒ
Ｃ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１
１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Ｓ
ＲＣ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１
０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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 杭又は柱からなる圧縮材の頭部にスラブ
   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。
2. 【請求項２】 杭又は柱からなる圧縮材の頭部にコンク
   リートで形成された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。
3. 【請求項３】 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２記載の基礎構造の構築方法。