WO2000046451A1 - Fondations servant d'infrastructures sur pieux - Google Patents

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WO2000046451A1
WO2000046451A1 PCT/JP1999/000447 JP9900447W WO0046451A1 WO 2000046451 A1 WO2000046451 A1 WO 2000046451A1 JP 9900447 W JP9900447 W JP 9900447W WO 0046451 A1 WO0046451 A1 WO 0046451A1
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pile
joint
foundation
support structure
pile head
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PCT/JP1999/000447
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Sakae Ueda
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Nippon Pillar Packing Co Ltd
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Nippon Pillar Packing Co Ltd
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/10—Deep foundations
    • E02D27/12—Pile foundations
    • E02D27/14—Pile framings, i.e. piles assembled to form the substructure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/34—Foundations for sinking or earthquake territories

Definitions

  • the present invention supports the foundation (footing) of a large and heavy superstructure such as a high-rise building, and loads the load of the superstructure on the underground ground at a distance from each other within the construction range of the superstructure.
  • the present invention relates to a pile foundation structure that can be transmitted to deep underground through multiple tip support piles or friction piles. Background art
  • pile foundation structures of this type are, as shown in Fig. 11 and Fig. 12, the construction area of the upper structure A (upper section).
  • This structure is embedded in the foundation 101 of the upper structure A side (hereinafter referred to as footing) and rigidly joined.
  • Fig. 13 shows the details of the joint structure between the unit pile 100 and the flooring 101, which were driven into the underground ground B.
  • the footing 1 0 is attached to the head of the pile 100.
  • the lower end of 1 is placed, and the pile 100 and the footing 101 are rigidly connected to each other by the concrete and the reinforcing material 102 such as the pile reinforcement and the filling concrete reinforcement.
  • the pile foundation consisting of the rigid connection of the pile 100 and the footing 101 is vertically and horizontally spaced within the construction range of the superstructure A.
  • the pile foundation structure of the sliding structure is composed of a plurality of reinforcing bars 103 arranged in an annular shape from the upper end of the pile 100, and the side of these reinforcing bars 103.
  • the pile 100 is embedded and connected to the upper end.
  • a top plate 106 is fixedly welded to the upper end of the steel pipe 104, and a through hole 107 passing through the top plate 106 so as to allow the individual runout of the rebar material 103 is allowed.
  • the upper fitting 101 is connected to the reinforcing bar 103 projecting upward from the top plate 106 through the through hole 107, and the top plate 106 is connected to the top plate 106.
  • a sliding member 109 is interposed between the metal fitting 108 and the top plate 1 via the sliding member 109.
  • the present invention has been made in view of the background of the related art as described above, and reduces the stress concentration on the pile head joint and the bending moment on the pile due to the earthquake motion, thereby reducing the overall weight and weight.
  • the pile foundation structure according to the first invention joins the heads of a plurality of piles driven into the underground ground at an interval within the construction range of the superstructure and the foundation of the superstructure.
  • Pile foundation structure However, the joint structure of some of the piles above and the corresponding foundation of the superstructure has a flat top surface that protrudes above the upper surface of the underground ground.
  • the joint structure with the foundation of the structure corresponds to the outer surface of the spherical bearing on the pile head side, which is formed in a convex or concave shape, protruding above the upper surface of the underground ground, and this spherical bearing.
  • a sliding member is formed between the bearing and the inner surface of the spherical joint formed in a concave or convex shape larger than the bearing.
  • an earthquake is generated.
  • seismic motion transmitted from the underground ground side is input from a plurality of piles to the superstructure through bearings of the spout support structure and the pin support structure at the pile heads.
  • the horizontal component of the seismic motion is mainly caused by sliding material between the opposing flat top surfaces of the convex bearing part formed on the pile head side and the concave joint part formed on the foundation side. Absorbed by the sliding action of the interposed roller support structure, it is possible to reduce the stress concentration at the pile head joint and the bending moment generated on the pile driven into the ground. Becomes On the other hand, when a large external force such as an earthquake motion acts on the superstructure, the superstructure easily rotates.
  • a pin support structure in which a sliding material is interposed between the outer surface of the spherical bearing formed on the pile head side and the inner surface of the spherical joint formed on the foundation corresponding to this spherical bearing. Becomes possible.
  • the presence of the pin support structure can ensure the position recovery performance of the superstructure after the earthquake.
  • a roller support structure with excellent horizontal vibration absorption performance and vertical vibration absorption performance and rotation By adopting a composite structure with a pin support structure with excellent suppression performance, it is possible to prevent damage to and damage to the pile head joint and the pile itself during the action of large external forces such as seismic motion. Therefore, it is possible to reduce the amount of reinforcing bars used for piles and foundations, to reduce the weight and cost of the entire pile foundation structure, and to exert an excellent seismic isolation function.
  • a roller support structure is arranged within the construction range of the upper structure, and a pin support structure is arranged on the outer peripheral side of this roller support structure.
  • the pile foundation structure according to the second aspect of the present invention includes a plurality of piles placed on the underground ground at an interval from each other within a construction range of the superstructure.
  • This is a pile foundation structure in which the head of the pile is connected to the foundation of the superstructure.
  • the connection structure between some of the piles and the corresponding foundation of the upper structure is
  • the structure is composed of a rigid joint made of reinforcing steel and concrete
  • the joint structure between the remaining piles and the corresponding foundation of the upper structure is located above the underground ground surface.
  • a protruding support part on the pile head side whose top surface is formed flat in a protruding state, and an upper structure whose top surface is formed to be larger than the support part so as to correspond to this convex support part.
  • a roller support structure that allows the pile head joint to slide relatively in the horizontal direction with a sliding material interposed between the flat top surface and the concave joint on the foundation side of the object This is a special feature.
  • the rotation of the upper structure is performed between the pile head and the foundation.
  • an external force such as a seismic motion transmitted from the underground ground acts on the upper structure at the time of the earthquake
  • the rotation of the upper structure is performed between the pile head and the foundation.
  • the horizontal component is absorbed by the sliding action of the roller support structure, stress concentration at the pile head joint and bending generated at the pile
  • the seismic moment can be reduced, and the pile head joint and the pile itself can be prevented from being damaged or damaged when a large external force such as seismic motion is applied. This has the effect of being able to exert
  • a roller support structure is disposed within a construction range of an upper structure, and the rigid joint structure is provided on an outer peripheral side of the roller support structure.
  • a mouth support structure is arranged within the construction area of the upper structure, and the above-mentioned structure is provided on the inner peripheral side of this mouth support structure.
  • any configuration having a rigid joint structure may be used, but the former configuration is particularly desirable.
  • the amount of horizontal movement is larger than that supported by the roller support structure that allows the upper structure to slide horizontally in the event of an external force such as seismic motion. Since the horizontal movement of the upper structure part on the outer peripheral side of the roller support structure is regulated by the rigid joint structure, the upper structure is normally used only when relatively small external force such as traffic vibration or wind load acts on the upper structure. It is possible to prevent damage to the pile head joint and the pile itself and to prevent damage to the pile itself when a large external force such as ground vibration is applied, while preventing the deterioration of livability due to unnecessary swinging of the structure. .
  • the pile foundation structure according to the third aspect of the present invention joins the heads of a plurality of piles, which are driven into the underground ground at intervals from each other, within the construction range of the superstructure, and the foundation of the superstructure.
  • the outer surface of the spherical support portion on the pile head side formed in a convex or concave shape in a state protruding from the pile and a concave or convex shape larger than the spherical support portion corresponding to the spherical support portion.
  • a sliding material is interposed between the inner surface of the spherical joint and the pile head joint Those characterized that you have configured rotatable
  • the ground is
  • an external force such as a seismic motion transmitted from the middle ground acts on the superstructure
  • the rotation of the superstructure is regulated by the rigid joint structure between the pile head and the foundation, while a certain amount of external force acts by the seismic motion.
  • the stress can be released by the sliding rotation of the pin support structure to reduce the stress concentration at the pile head joint and the bending moment generated at the pile, and the pile head joint and the pile itself can be reduced. Damage and breakage can be prevented.
  • the caulking material is sealed in a slip surface between the bearing part of the pile head and the joint part on the foundation side.
  • the vibration absorbing function is enhanced by the caulking material sealed on the slip surface between the bearing part of the pile head and the joint part on the foundation side, and the slip surface is externally attached. Water can be prevented from entering, thereby reducing the corrosion of steel as a constituent material and reducing the deterioration of sliding materials. The effect is that the performance can be maintained smoothly and stably for many months.
  • FIG. 1 is an overall schematic side view showing a pile foundation structure in Example 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic plan view of FIG. 1
  • FIG. 5 to FIG. 7 are enlarged schematic vertical cross-sectional views of the main part of Example 1, respectively.
  • FIG. 5 to FIG. 7 are overall schematic plan views showing modifications of the pile foundation structure in Example 1 of the present invention.
  • Is an overall schematic plan view showing a pile foundation structure in Example 2 of the present invention
  • FIG. 9 is an overall schematic plan view showing a modification example of the pile foundation structure in Example 2
  • FIG. FIG. 11 is an overall schematic plan view showing a pile foundation structure according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is an overall schematic side view showing a conventional general pile foundation structure
  • FIG. 13 is a schematic plan view
  • Fig. 13 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part of a conventional general pile foundation structure
  • Fig. 14 is an enlarged vertical cross-section of a main part showing a pile foundation structure that has been already proposed.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1 will be described. As shown in Fig. 1 and Fig.
  • piles the joint structure between the head of the pile 1 located on the outer peripheral side of the above construction area and the footing 2 on the upper structure A side
  • Fig. 2 employs a pin support structure X indicated by a hatched circle, while the center of the above construction range employs a roller support structure Y indicated by a square in FIG.
  • the roller support structure Y is configured as shown in FIG. That is, a column-shaped convex bearing 3 having a flat top surface is formed at the head of a long reinforced concrete pile 1 in a state of protruding above the upper surface of the underground ground B. ing. On the outer surface of the convex support portion 3 of the pile head portion, a corresponding metal fitting (mainly iron) pile fitting 4 having a convex seat shape is fitted in close contact with the metal. The inner surface of the pile fitting 4 and the head of the pile 1 are fixedly connected to the body through a plurality of anchoring materials 5 for iron.
  • a mortar seat 6 and a crushed stone layer 7 for supporting the footing 2 so as to be movable in the horizontal direction are laminated and formed.
  • the crushed stone layer 7 and the head of the pile 1 are placed on the crushed stone layer 7.
  • the lower part of the reinforced concrete footing 2 corresponding to the head of the pile 1 is provided with a diameter larger than that of the bearing 3 so as to correspond to the convex bearing 3. Cylinder-shaped concave joint with flat surface 9 Is formed.
  • the footing 2 is not connected to the pile 1 by a reinforcing bar, but is structurally separated from the pile 1.
  • the inner surface of the concave coupling portion 9 below the footing 2 has a corresponding concave seat shape.
  • the metal (mainly iron) footing fitting 10 is tightly fitted, and the outer surface of the footing fitting 10 and the fitting 2 lower part are composed of a plurality of iron fixing anchor materials 1. They are fixedly connected together via 1.
  • the pile head joint With the sliding material 12 interposed between the top surfaces, the pile head joint is configured as a roller support structure that can slide relatively in the horizontal direction, and the convex support on these piles 1 side
  • the caulking material 13 is sealed in the slip surface (clearance other than the interposition of the sliding material 12) between the portion 3 and the concave coupling portion 9 on the footing 2 side.
  • a resin sheet such as a fluororesin or a polyethylene resin is bonded and bonded, or a fluororesin or polyethylene resin is coated and used.
  • a solid lubricant such as a carbon material or a molybdenum material may be applied to the sliding surface of the resin sheet. In any case, a material having self-lubricating properties is used as the sliding material 12.
  • coking material 13 it is preferable to use a material having excellent water stopping function and vibration absorbing function such as sealant material and rubber packing.
  • the pin support structure X is specified as shown in Fig. 4. It is configured. That is, a convex spherical bearing portion 23 having a spherical top surface is formed at the head of the reinforced concrete pile 1 so as to protrude above the upper surface of the underground ground B, and this spherical shape is formed. A corresponding convex seat-shaped pile fitting 24 is fitted to the outer surface of the support portion 23, and the inner surface of the pile fitting 24 and the head of the pile 1 are connected to a plurality of iron fixing anchors. In addition to being integrally fixedly connected via the material 25, the bearing is provided below the footing 2 made of reinforced concrete, corresponding to the convex spherical bearing portion 23 of the head of the pile 1.
  • a concave spherical joint portion 29 having a spherical top surface is formed larger than the portion 23, and a concave seating fitting 30 corresponding to the concave spherical joint portion 30 is formed on the inner surface of the spherical joint portion 29.
  • the outer surface of the fitting 30 and the lower part of the fitting 2 are made of a plurality of iron fixing anchors. They are fixedly connected integrally via the material 21.
  • a sliding material 32 is interposed between the vertically facing spherical surfaces of the pile fitting 24 on the pile 1 side and the footing fitting 30 on the footing 2 side to relatively connect the pile head joint.
  • the sliding surface between the convex spherical bearing portion 23 on the pile 1 side and the spherical joint portion 29 on the footing 2 side (sliding material)
  • the coking material 33 is enclosed in the clear part (other than the intervening part of 32).
  • the pin support structure X also has a mortar seat 6 and a crushed stone layer 7 formed between the upper surface of the underground ground B and the lower portion of the wing 2, and the sliding material 32 and the caulking material 3 3 is made of the same material as that of the supporting structure Y.
  • the central area of the construction area of 1 Roller support structure Y that allows the lower part and the pile 1 head to slide relative to each other in the horizontal two-dimensional directions (fig. 3 arrow a direction and cross-dot direction) in the horizontal direction.
  • the lower part of the footing 2 and the head of the pile 1 slide relatively in all directions (the direction of the arrow b in FIG. 4) along the spherical bearing 23 and the spherical joint 29.
  • the upper structure due to the action of large external force such as seismic motion can be restrained by the pin support structure X.
  • the presence of the pin support structure X can ensure the position recovery performance of the upper structure A after the earthquake.
  • the pile foundation structure is Because of the insulation, the seismic isolation effect of the upper structure A greatly reduces the seismic force and roll of the superstructure A, and improves the livability. At the same time, the effect of preventing damage to the upper structure ⁇ can be further enhanced.
  • the slip surface between the convex bearing 3 on the head of the pile 1 and the concave joint 9 at the bottom of the footing 2 and the convex spherical bearing 23 on the side of the pile 1 and the footing 2 on the side of the footing 2 Since the sliding surfaces between the spherical joints 29 are filled with caulking materials 13 and 33, respectively, the vibration absorbing function is enhanced by these caulking materials 13 and 33. It is possible to prevent water or the like from intruding into the sliding surface from the outside, so that corrosion of steel as a constituent material of the pile fittings 4, 24, the footing fittings 10, 30 and the like can be prevented. In addition, the deterioration of the sliding materials 12 and 32 can be reduced, and the sliding movement performance can be kept smooth and stable for many months.
  • the K position of the roller support structure Y is changed between the object region A 1 and the structure region A 2 on the lighter weight side, and surrounds the outer periphery of the roller support structure Y in both regions A 1 and A 2. It is desirable to use a composite configuration in which the pin support structures X are arranged.
  • FIG. 8 shows Example 2 of the present invention.
  • the pile foundation structure of Example 2 is a joint structure between the head of the pile 1 located on the outer peripheral side of the construction area of the upper structure A and the footing 2 on the upper structure A side, as shown in FIG. While the rigid joint structure Z shown by a white circle is used inside, the roller support structure Y shown by a square in FIG.
  • FIG. 13 is the same as that specified in Fig. 13, the lower end of the footing 101 (2) is placed on the head of the pile 100 (1), It consists of a rigid connection between a pile 100 (1) and a footing 101 (2) by means of a reinforced material such as concrete reinforcement (102) (15) and concrete. is there.
  • a reinforced material such as concrete reinforcement (102) (15) and concrete. is there.
  • the symbols in parentheses are the components in the rigid joint structure Z of the second embodiment.
  • the roller support structure Y is the one specified in Fig. 3. The detailed description of the configuration is omitted.
  • the rigid joint structure Z in which the footing 2 lower part and the pile 1 head are rigidly joined via the reinforcing steel members 15 and concrete is provided.
  • the bottom of the fitting 2 and the head of the pile 1 are placed on the outer peripheral side in the horizontal two-dimensional directions ( fig . 3 arrow a direction and cross-dot direction)
  • Example 2 In the pile foundation structure of Example 2 described above, a composite structure was described in which the rigid connection structure Z was arranged on the outer peripheral side of the construction area of the upper structure A, and the roller support structure Y was arranged on the center side. Conversely, as shown in Fig. 9, a composite structure in which a roller support structure Y is arranged on the outer peripheral side of the construction area of the upper structure A and a rigid joint structure Z is arranged on the center side. Even if adopted, it is almost equivalent to the above It has effects and effects.
  • the roller support structure Y is arranged as shown in Fig. 5 and 6 corresponding to each form, and surrounds the outer periphery of the roller support structure Y. It is desirable to use a composite structure in which the rigid joint structures Z are arranged as described above.
  • the pile foundation structure of the third embodiment has a joint structure between the head of the pile 1 located on the center side of the construction range of the upper structure A and the footing 2 of the upper structure A, as shown in FIG. While the rigid joint structure Z indicated by a white circle is adopted inside, the pin support structure X indicated by a hatched circle in FIG.
  • the rigid joint structure Z is Example 2 F i g. 1 3 similarly bets were also expressly, placing the lower end of the footing 2 on the head of the pile 1, pile rebar and medium filling co link rie
  • the pile 1 and the footing 2 are rigidly connected to each other by a concrete and a reinforcing material 15 such as a reinforcing bar.
  • the pin support structure X is the same as that specified in FIG. 4 and a detailed description of the configuration is omitted.
  • a rigid joint structure Z in which the footing 2 lower part and the pile 1 head are rigidly joined to each other via the reinforcing bar 15 and concrete, is located at the center side of the construction area of the upper structure A.
  • the lower part of the footing 2 and the head of the pile 1 are arranged in all directions along the spherical bearing part 23 and the spherical joint part 29 (arrow b in FIG. 4).
  • the pin support structure X is such that the spherical bearing portion 23 of the head of the pile 1 is formed in a convex shape, and the spherical joint portion 29 in the lower portion of the footing 2 is formed in a concave shape.
  • the reverse configuration that is, even if the spherical bearing portion 23 of the head of the pile 1 is formed in a concave shape and the spherical joint portion 29 in the lower portion of the footing 2 is formed in a convex shape
  • the support structure X has the same functions and effects as described above. Industrial applicability
  • the pile foundation structure according to the present invention is a pile foundation that supports the footing and transmits the load of the superstructure to the deep part of the ground.
  • a roller support structure and a pin support structure By using a roller support structure and a pin support structure, a rigid joint structure and a roller support structure, or a composite structure of a rigid joint structure and a pin support structure between the head support part and the joint part under the footing.
  • stress concentration at the pile head joint due to earthquake motion and bending moment on the pile are reduced to reduce the overall weight and cost, and damage to the pile head joint and pile
  • This technology prevents damage and improves the position restoration performance of the upper structure after an earthquake.

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Description

曰月 糸田 ¾ 杭基礎構造 技術分野
本発明は高層建築物などの大型大重量の上部構造物の基礎 (フーチング） を支承して該上部構造物の荷重をそれの構築 範囲内で互いに間隔を隔てて地中地盤に打設された複数本の 先端支持杭あるいは摩擦杭を介して地中深層部にまで伝達す るように構成される杭基礎構造に関する。 背景技術
この種の杭基礎構造と して、 従来から一般的に知られてい るものは、 F i g. 1 1及び F i g. 1 2に示すように、 上 部構造物 Aの構築範囲 （上部構造物の外形線で示す） 内で互 いに間隔を隔てて地中地盤 Bに打設した複数本の先端支持杭 あるいは摩擦杭 1 0 0 (以下、 杭と称する） の頭部をそれぞ れ上部構造物 A側の基礎 1 0 1 (以下、 フーチングと称する ) に埋め込んで剛接合してなる構造である。
F i g. 1 3は、 地中地盤 Bに打設された単位の杭 1 0 0 とフ一チング 1 0 1 との接合構造の詳細を示し、 杭 1 0 0の 頭部にフーチング 1 0 1の下端部を載置し、 杭鉄筋および中 詰めコ ンク リ ー ト補強筋のような鉄筋材 1 0 2 とコ ンク リ ー トにより杭 1 0 0 とフーチング 1 0 1 とを剛接合している。 上記のように杭 1 0 0 とフーチング 1 0 1 とを剛接合して なる杭基礎を上部構造物 Aの構築範囲内に縦横に適宜間隔を 隔てて配置した従来一般の杭基礎構造の場合は、 地震発生時 に地中地盤 B側から伝達される地震動が杭 1 0 0の頭部とフ 一チ ング 1 0 1 との剛接合部を介して上部構造物 Aに入力さ れる こ とになる。 このとき、 両者の境界部となる杭頭接合部 に剪断力等の応力が集中するだけでな く 、 杭 1 0 0の頭部と フ一チング 1 0 1 との接合が健全であっても、 地中地盤 B中 の杭 1 0 0に大きな曲げモ一メ ン 卜が発生し、 杭頭部とフー チング 1 0 1の接合部及び杭 1 0 0が損傷、 破損しやすい。 このよ う に、 杭 1 0 0及び杭頭部とフーチ ング 1 0 1の接合 部に損傷、 破損が生じると、 その復旧工事には非常な困難を 伴い、 長期間及び莫大な費用を要するという問題がある。
また、 上記のような問題点を解消する ものと して、 例えば 特開平 1 — 1 0 2 1 2 4号公報に記載された滑り構造を採用 した杭基礎構造も提案されている。
その滑り構造の杭基礎構造は、 F i g. 1 4に示すように 、 杭 1 0 0の上端部から環状に配設した複数の鉄筋材 1 0 3 と、 これら鉄筋材 1 0 3の横振れを許容する状態で該鉄筋材 1 0 3を囲繞するように配置した鋼管 1 0 4 とを上向きに延 出し、 鋼管 1 0 4の下端部には環状の係止突起 1 0 5を設け て、 杭 1 0 0の上端部分に埋込み連結する。 また、 上記鋼管 1 0 4の上端部に天板 1 0 6を溶接固着し、 この天板 1 0 6 に上記鉄筋材 1 0 3個々の振れを許容する状態に貫通する融 通孔 1 0 7を設け、 この融通孔 1 0 7を通して天板 1 0 6の 上方へ突出する鉄筋材 1 0 3に上部のフ一チ ング 1 0 1を連 結し、 かつ、 天板 1 0 6 とフ一チング金物 1 0 8との間に滑 り材 1 0 9を介装し、 この滑り材 1 0 9を介して上記天板 1 00/46451
0 6上にフーチング 1 0 1 を摺動可能に載置した杭基礎構造 ίある。
このような滑り構造を持つ杭基礎構造においては、 地震動 が作用 したとき、 鉄筋材 1 0 3が撓み、 この橈み時に滑り材 1 0 9 により フーチング 1 0 1が杭 1 0 0 に対してすベり移 動して杭頭接合部に応力が集中する ことを抑制できるものの 、 そのすベり量は上記天板 1 0 6に設けられた融通孔 1 0 7 の大きさにより規制されており、 また、 杭 1 0 0 とフ一チン グ 1 0 ]. とが鉄筋材 1 0 3で連結されている関係上、 過大な 地震動が作用した時には剪断力および曲げモーメ ン 卜を良好 に吸収するこ とができず、 杭 1 0 0頭部とフーチング 1 0 1 の接合部に損傷、 破損が発生することは避けられず、 F i g . 1 3に示した従来一般の杭基礎構造と同様に、 耐震機能、 免震機能を十分に確保する ことができないという問題があつ た。 発明の開示
本発明は、 上記のような従来技術の背景に鑑みてなされた もので、 地震動に伴う杭頭接合部への応力集中及び杭への曲 げモーメ ン 卜を低減して、 全体の軽量化及び低コス 卜化を図 りつつ杭頭部接合部及び杭の損傷、 破損を防止することがで き、 しかも、 地震後における上部構造物の位置復元性能にも 優れた杭基礎構造を提供することを目的とする ものである。 本第 1発明に係る杭基礎構造は、 上部構造物の構築範囲内 で互いに間隔を隔てて地中地盤に打設された複数本の杭の頭 部と上部構造物の基礎とを接合してなる杭基礎構造であつて 、 上記複数本の杭のう ち一部の杭とこれに対応する上部構造 物の基礎との接合構造は、 地中地盤の上面より も上方へ突出 する状態でその頂面が平らに形成された杭頭部側の凸形支承 部とこの凸形支承部に対応させて該支承部より も大き く その 頂面が平らに形成された上部構造物の基礎側の凹形結合部と の平らな頂面間に滑り材を介設して、 杭頭結合部を水平方向 に相対的にすべり移動可能と した口ーラ支持構造に構成され ている一方、 残りの杭とこれに対応する上部構造物の基礎と の接合構造は、 地中地盤の上面より も上方へ突出する状態で 凸面形または凹面形に形成された杭頭部側の球状支承部の外 面とこの球状支承部に対応させて該支承部より も大きい凹面 形または凸面形に形成された球状結合部の内面との間に滑り 材を介設して、 杭頭結合部を相対的にすべり回転可能と した ピン支持構造に構成されていることを特徴とする ものである このような構成の本第 1発明によれば、 地震発生時に地中 地盤側から伝達される地震動が複数本の杭からそれら杭頭部 における口ーラ支持構造及びピン支持構造の支承部を介して 上部構造物に入力される。 このとき、 地震動のうちの水平分 力は、 主と して杭頭部側に形成の凸形支承部と基礎側に形成 の凹形結合部の互いに対向する平らな頂面間に滑り材を介設 させたローラ支持構造のすべり作用により吸収されることに なり、 杭頭接合部への応力集中及び地中地盤に打設された杭 に発生する曲げモーメ ン トを低減するこ とが可能となる。 一 方、 上部構造物に地震動等の大きな外力が作用 した時に該上 部構造物は回転しやすく なるが、 この上部構造物の回転は、 杭頭部側に形成の球状支承部の外面とこの球状支承部に対応 させて基礎側に形成の球状結合部の内面との間に滑り材を介 設させたピン支持構造により拘束するこ とが可能となる。 ま た、 ピン支持構造の存在によって地震後における上部構造物 の位置復元性能も確保するこ とが可能である。
上記のように、 複数本の杭の頭部と上部構造物の基礎との 接合部と して、 水平方向の揺れの吸収性能に優れたローラ支 持構造と垂直方向の揺れの吸収性能及び回転抑制性能に優れ たピン支持構造との複合構成を採用するこ とで、 地震動等の 大きな外力作用時における杭頭接合部及び杭自体の損傷、 破 損を防止するこ とができ、 これによつて、 杭及び基礎に用い られる鉄筋の配筋量の低減を可能にして、 杭基礎構造全体の 軽量化及びコス 卜低減を達成することができるとともに、 優 れた免震機能を発揮させることができるといった効果を奏す このよ う な複合構成の杭基礎構造において、 特に、 上部構 造物の構築範囲内にローラ支持構造を配置し、 このローラ支 持構造の外周側にピン支持構造を配置した構成とする場合は 、 地震動等の外力の作用時において上部構造物の水平方向の すべり移動を許容するローラ支持構造で支持されている箇所 より も水平方向の移動量が大き く なる口一ラ支持構造の外周 側の上部構造物部分の水平移動がピン支持構造で規制される ために、 地震後における位置復元性能を一層高めるこ とがで さる。
また、 本第 2発明に係る杭基礎構造は、 上部構造物の構築 範囲内で互いに間隔を隔てて地中地盤に打設された複数本の 杭の頭部と上部構造物の基礎とを接合してなる杭基礎構造で あって、 上記複数本の杭のうち一部の杭と これに対応する上 部構造物の基礎との接合構造は、 鉄筋材とコ ンク リ 一 卜によ る剛接合構造に構成されている一方、 残りの杭とこれに対応 する上部構造物の基礎との接合構造は、 地中地盤の上面より も上方へ突出する状態でその頂面が平らに形成された杭頭部 側の凸形支承部とこの凸形支承部に対応させて該支承部より も大き く その頂面が平らに形成された上部構造物の基礎側の 凹形結合部との平らな頂面間に滑り材を介設して、 杭頭結合 部を水平方向に相対的にすべり移動可能と したローラ支持構 造に構成されているこ とを特徵とする ものである。
このよ う な構成の本第 2発明においても、 地震発生時に地 中地盤側から伝達される地震動等の外力が上部構造物に作用 したときの上部構造物の回転は杭頭部と基礎との剛接合構造 により規制しつつ、 地震動等によって大きな水平分力が作用 したときは、 ローラ支持構造のすべり作用によりその水平分 力を吸収させて杭頭接合部への応力集中及び杭に発生する曲 げモーメ ン 卜を低減するこ とが可能となり、 地震動等の大き な外力作用時における杭頭接合部及び杭自体の損傷、 破損を 防止するこ とができるとと もに、 優れた免震機能を発揮させ るこ とができるといった効果を奏する。
このよ う な剛接合構造と ローラ支持構造との複合構成の杭 基礎構造においては、 上部構造物の構築範囲内にローラ支持 構造を配置し、 このローラ支持構造の外周側に上記剛接合構 造を配置した構成、 あるいは、 上部構造物の構築範囲内に口 ーラ支持構造を配置し、 この口ーラ支持構造の内周側に上記
— o 一 剛接合構造を配置した構成のいずれであってもよいが、 特に 、 前者の構成とするこ とが望ま しい。 すなわち、 前者の構成 による場合は、 地震動等の外力の作用時において上部構造物 の水平方向のすべり移動を許容するローラ支持構造で支持さ れている箇所より も水平方向の移動量が大き く なるローラ支 持構造の外周側の上部構造物部分の水平移動が剛接合構造で 規制されるために、 通常時において上部構造物に交通振動や 風荷重などの比較的小さい外力が作用する程度で上部構造物 が不必要に揺れ動く こ とによる居住性の悪化を防ぎつつ、 地 震動等の大きな外力が作用 したときには杭頭接合部及び杭自 体の損傷、 破損防止機能を十分に発揮させることができる。
また、 本第 3発明に係る杭基礎構造は、 上部構造物の構築 範囲内で互いに間隔を隔てて地中地盤に打設された複数本の 杭の頭部と上部構造物の基礎とを接合してなる杭基礎構造で あって、 上記複数本の杭のうち上記上部構造物の構築範囲の 中央側に位置する杭とこれに対応する上部構造物の基礎との 接合構造は、 鉄筋材とコンク リ ー トによる剛接合構造に構成 されている一方、 上記構築範囲の外周側に位置する杭とこれ に対応する上部構造物の基礎との接合構造は、 地中地盤の上 面より も上方へ突出する状態で凸面形または凹面形に形成さ れた杭頭部側の球状支承部の外面とこの球状支承部に対応さ せて該支承部より も大きい凹面形または凸面形に形成された 球状結合部の内面との間に滑り材を介設して、 杭頭結合部を 相対的にすべり回転可能と したピン支持構造に構成されてい ることを特徴とする ものである。
このような構成の本第 3発明においても、 地震発生時に地 中地盤側から伝達される地震動等の外力が上部構造物に作用 したときの上部構造物の回転は杭頭部と基礎との剛接合構造 により規制しつつ、 地震動等によって一定以上の外力が作用 したときは、 ピン支持構造のすべり回転によって応力を開放 させて杭頭接合部への応力集中及び杭に発生する曲げモーメ ン 卜を低減するこ とが可能となり、 杭頭接合部及び杭自体の 損傷、 破損を防止する ことができる。 また、 地中地盤の水平 移動に伴い上部構造物の重心が移動することで、 剛接合構造 を採用 した杭に橈みが発生するとと もに、 杭頭部を中心とす る上部構造物の上下運動が発生し、 この箇所にピン支持構造 を採用するこ とにより、 地震後における上部構造物の位置復 元性能を非常に優れたものとすることができるといった効果 を奏する。
上記構成の本第 1発明ないし本第 3発明の杭基礎構造にお いて、 上記杭頭部の支承部と上記基礎側の結合部との間のす ベり面にコーキング材を封入する構成を採用するこ とによつ て、 上記杭頭部の支承部と基礎側の結合部とのすべり面に封 入されているコーキング材により振動吸収機能を高めるとと もに、 すべり面に外部から水などが侵入するこ とを防止する ことができ、 これによつて、 構成材料と しての鋼材の腐蝕の 低減および滑り材の劣化の低減が図れ、 すべり材によるすベ り移動やすべり回転性能を長年月に亘つて円滑かつ安定のよ いものに維持することができるという効果を奏する。
また、 上記構成の本第 1発明ないし本第 3発明の杭基礎構 造において、 上記杭頭部の支承部の外面および基礎側の結合 部の内面にそれぞれ金属製の金具を密着状に嵌合し、 これら 金具をァンカ一材を介して杭頭部および基礎下部に一体連結 する構成とすることによって、 杭頭部および基礎の損傷、 破 損を確実に防止しつつ、 所定のすべり移動機能、 すべり回転 機能の円滑化、 安定化を図ることができるという効果を奏す o
さ らに、 上記構成の本第 1発明ないし本第 3発明の杭基礎 構造において、 上記滑り材と して、 自己濶滑性を有する材料 から構成したものを用いることによって、 施工から長期間経 過後に初めて地震等の外力が作用した場合であっても、 所定 のすベり移動機能、 すべり回転機能を確実に発揮させること ができるという効果を奏する。 図面の簡単な説明
F i g. 1は本発明の実施例 1 における杭基礎構造を示す 全体概略側面図、 F i g. 2は F i g . 1の概略平面図、 F i g. 3及び F i g. 4はそれぞれ実施例 1の要部の拡大縦 断面図、 F i s . 5乃至 F i g. 7はそれぞれ本発明の実施 例 1における杭基礎構造の変形例を示す全体概略平面図、 F i g. 8は本発明の実施例 2における杭基礎構造を示す全体 概略平面図、 F i g. 9は実施例 2における杭基礎構造の変 形例を示す全体概略平面図、 F i g. 1 0は本発明の実施例 3における杭基礎構造を示す全体概略平面図、 F i g. 1 1 は従来一般の杭基礎構造を示す全体概略側面図、 F i g. 1 2は F i g. 1 1の概略平面図、 F i g. 1 3は従来一般の 杭基礎構造の要部の拡大縦断面図、 F i g. 1 4は従来から 既に提案されている杭基礎構造を示す要部の拡大縦断面図で ある。 発明を実施するための最良の形態 実施例 1 について説明する。 F i g . 1及び F i g . 2 に 示すように、 上部構造物 Aの構築範囲 （上部構造物の外形線 で示す） 内で互いに間隔を隔てて地中地盤 Bに打設した複数 本の先端支持杭あるいは摩擦杭 1 (以下、 杭と称する） のう ち、 上記構築範囲の外周側に位置する杭 1の頭部と上部構造 物 A側のフーチング 2 との接合構造と して、 F i g . 2中に 斜線入り丸印で示すピン支持構造 Xを採用する一方、 上記構 築範囲の中央側は、 F i g . 2中に角印で示すローラ支持構 造 Yを採用 している。
上記ローラ支持構造 Yは F i g . 3 に明示するように構成 されている。 すなわち、 長尺な鉄筋コ ンク リ ー ト製の杭 1の 頭部に地中地盤 Bの上面より も上方へ突出する状態でその頂 面が平らな円柱状の凸形支承部 3を形成している。 この杭頭 部の凸形支承部 3の外面には、 それに対応する凸座形状の金 属 （主と して鉄） 製の杭金具 4が密着状に嵌合されていると と もに、 この杭金具 4の内面と上記杭 1の頭部とは複数の鉄 製定着用ァンカー材 5を介して- -体に固定連結されている。 上記地中地盤 Bの上面にはモルタル座 6 と、 フーチング 2 を水平方向に移動可能に支持する砕石層 7 とが積層形成され ており、 この砕石層 7および上記杭 1 の頭部に載置される鉄 筋コ ンク リ ー ト製のフーチング 2の下部で上記杭 1の頭部に 対応する箇所には、 上記凸形支承部 3に対応させて該支承部 3より も大径でその頂面が平らなシ リ ンダ状の凹形結合部 9 が形成されている。
上記フーチング 2 は杭 1 に鉄筋で連結されてなく 、 杭 1 に 対して構造的に分離されており、 このフ一チング 2下部の凹 形結合部 9の内面には、 それに対応する凹座形状の金属 （主 と して鉄） 製のフーチング金具 1 0が密着状に嵌合されてい るとともに、 このフーチング金具 1 0の外面とフ一チング 2 下部とは複数の鉄製定着用ア ンカー材 1 1 を介して一体に固 定連結されている。
そ して、 上記杭 1側の凸形支承部 3に嵌合固定の杭金具 4 と上記フーチング 2側の凹形結合部 9内に嵌合固定のフ一チ ング金具 1 0 との平らな頂面間に滑り材 1 2を介設して、 杭 頭結合部が水平方向に相対的にすべり移動可能なローラ支持 構造に構成されているとと もに、 これら杭 1側の凸形支承部 3 とフーチング 2側の凹形結合部 9 との間のすべり面 （滑り 材 1 2の介設箇所以外のク リ アラ ンス部分） にコーキング材 1 3を封入させた構造と している。
こ こで、 上記滑り材 1 2 と しては、 フ ッ素樹脂ゃポリエチ レ ン樹脂等の樹脂シー 卜を接着接合したもの、 或いはフ ッ素 樹脂やポリエチレン樹脂をコ一ティ ングして用いる。 また、 上記樹脂シー 卜のすべり面に力一ボン材ゃモリ ブデン材等の 固体潤滑材を塗布してもよい。 いずれにしても滑り材 1 2 と しては自己潤滑性を有する材料が用いられる。
また、 上記コ一キング材 1 3 と しては、 シ一ラン 卜材ゃゴ ムパッキン等の止水機能、 振動吸収機能に優れた材料を用い るこ とが好ま しい。
一方、 上記ピン支持構造 Xは F i g . 4 に明示するよ う に 構成されている。 すなわち、 鉄筋コ ンク リ ー ト製杭 1 の頭部 に地中地盤 Bの上面より も上方へ突出する状態でその頂面を 球面と した凸面形の球状支承部 2 3が形成され、 この球状支 承部 2 3の外面にそれに対応する凸座形状の杭金具 2 4が嵌 合されており、 この杭金具 2 4の内面と上記杭 1 の頭部とは 複数の鉄製定着用ア ンカ一材 2 5を介して一体に固定連結さ れているとと もに、 鉄筋コンク リ ー ト製フーチング 2の下部 に上記杭 1頭部の上記凸面形球状支承部 2 3に対応させて該 支承部 2 3 より も大怪でその頂面を球面と した凹面形の球状 結合部 2 9が形成され、 この球状結合部 2 9 の内面にそれに 対応する凹座形状のフ一チ ング金具 3 0が密着状に嵌合され ており、 このフ一チング金具 3 0 の外面とフ一チ ング 2下部 とは複数の鉄製定着用アンカー材 2 1を介して一体に固定連 結されている。
そ して、 杭 1側の杭金具 2 4 と上記フーチング 2側のフー チング金具 3 0 との上下に対向する球面間に滑り材 3 2を介 設して、 杭頭結合部を相対的にすべり回転可能なピン支持構 造に構成されているとと もに、 これら杭 1側の凸面形球状支 承部 2 3 とフーチング 2側の球状結合部 2 9 との間のすべり 面 （滑り材 3 2の介設箇所以外のク リ アラ ンス部分） にコ一 キング材 3 3を封入させた構造と している。
なお、 この ピン支持構造 Xも、 地中地盤 Bの上面とフ一ン グ 2の下部との間にモルタル座 6及び砕石層 7が形成されて おり、 また、 滑り材 3 2及びコーキング材 3 3は上記口一ラ 支持構造 Yと同様な材料が用いられている。
上記したように、 上部構造物 Aの構築範囲の中央側にはフ 一チング 2下部と杭 1頭部とが左右 · 前後の水平二次元方向 ( F i g . 3矢印 a方向およびク ロス · ドッ 卜方向） に相対 的にすべり移動可能なローラ支持構造 Yを配置し、 かつ、 そ の外周側にはフーチング 2下部と杭 1頭部とが球状支承部 2 3および球状結合部 2 9に沿って全方向 （ F i g . 4の矢印 b方向） に相対的にすべり回転可能なピン支持構造 Xを配置 した複合構成の杭基礎構造を採用することによって、 地震動 のうちの水平分力は、 主と してローラ支持構造 Yのすベり作 用により吸収させて、 杭頭接合部への応力集中及び地中地盤 Bに打設された杭 1 に発生する曲げモーメ ン 卜を低減するこ とが可能となる一方、 地震動等の大きな外力の作用に伴う上 部構造物 Aの回転は、 ピン支持構造 Xにより拘束することが 可能となる。 また、 ピン支持構造 Xの存在によって地震後に おける上部構造物 Aの位置復元性能も確保することが可能で ある。
その結果、 地震等の大きな外力作用時にあっても杭 1頭部 及びフーチング 2が損傷したり、 破損することを防止して、 耐震機能および免震機能を十分に確保するこ とができる。 こ れによって、 杭 1およびフーチング 2に用いられる鉄筋の配 筋量の低減が図れ、 杭基礎構造全体の軽量化とともに施工性 の向上およびコス 卜の低減を図ることができる。
また、 水平分力を吸収する働きを有するローラ支持構造 Y 及びピン支持構造 Xのフーチング 2の下面側には砕石層 7が 形成されていることから、 杭基礎構造が地中地盤 Bに対して 絶縁されるこ とになり、 免震効果の発揮によって上部構造物 Aの地震力および横揺れを大幅に低減させて居住性の向上を 図り得るとと もに、 上部構造物 Λの損傷防止効果を一層高め ることができる。
さ らに、 上記杭 1頭部の凸形支承部 3 と上記フーチング 2 下部の凹形結合部 9 との間のすべり面及び杭 1側の凸面形球 状支承部 2 3 とフーチング 2側の球状結合部 2 9 との間のす ベり面にはそれぞれコーキング材 1 3及び 3 3が封入された 構成であるから、 これらコーキング材 1 3 , 3 3により振動 吸収機能を高めるとと もに、 すべり面に外部から水などが侵 入することを防止することができ、 これによつて、 杭金具 4 , 2 4、 フーチング金具 1 0， 3 0などの構成材料と しての 鋼材の腐蝕および滑り材 1 2 , 3 2の劣化の低減が図れ、 す ベり移動性能を長年月に亘つて円滑かつ安定のよいものに維 持するこ とができる。
なお、 上記実施例 1の杭基礎構造では、 上部構造物 Aの構 築範囲の外周側にピン支持構造 Xが、 かつ、 中央側にローラ 支持構造 Yを配置した複合構成のものについて説明したが、 これは上部構造物 Aが平面視ほぼ方形で、 かつ、 その重心が 構築範囲の中央部に位置するような場合に好適である一方、 上部構造物 Aが平面視ほぼ方形で、 かつ、 図面上の左右で重 量が異なり、 重心位置が重量の大きい側に偏っている形態の 場合には、 F i g . 5に示すように、 上部構造物 Aの構築範 囲内で重量の大きい側の構造物領域部 A 1 と重量の小さい側 の構造物領域部 A 2 とでローラ支持構造 Yの K置を変え、 そ れら両領域部 A l， A 2のローラ支持構造 Yの外周を取り囲 むようにピン支持構造 Xを配置した複合構成とすることが望 ま しい。
― I 4 ― また、 上部構造物 Aが平面視で略 L型に屈曲しているよう な大型のものである場合は、 F i g. 6に示すように、 屈曲 部の一方側の構造物領域部 A 3 と他方側の構造物領域部 A 4 とでローラ支持構造 Yの配置及び数に変化をつけ、 それら各 構造物領域部 A 3 , A 4のローラ支持構造 Yの外周をそれぞ れ取り囲むようにピン支持構造 Xを配置した複合構成とする ことが望ま しい。
さ らに、 上記実施例 1の杭基礎構造とは逆に、 F i g. 7 に示すように、 上部構造物 Aの構築範囲の外周側にローラ支 持構造 Yを配置し、 かつ、 中央側にピン支持構造 Xを配置し た複合構成を採用 しても、 上記とほぼ同等な作用及び効果を 奏する ものである。
F i g. 8は本発明の実施例 2を示す。 この実施例 2の杭 基礎構造は、 上部構造物 Aの構築範囲の外周側に位置する杭 1の頭部と上部構造物 A側のフーチング 2 との接合構造と し て、 F i g. 8中に白抜き丸印で示す剛接合構造 Zを採用す る一方、 上記構築範囲の中央側は、 F i g. 8中に角印で示 すローラ支持構造 Yを採用 している。
上記剛接合構造 Zは F i g . 1 3に明示したものと同様に 、 杭 1 0 0 ( 1 ) の頭部にフーチング 1 0 1 ( 2 ) の下端部 を載置し、 杭鉄筋および中詰めコ ンク リ ー ト補強筋のような 鉄筋材 1 0 2 ( 1 5 ) とコ ンク リ ー トにより杭 1 0 0 ( 1 ) とフーチング 1 0 1 ( 2 ) とを剛接合してなる ものである。 ここで、 括弧付きの符号は実施例 2の剛接合構造 Zにおける 構成要素である。
また、 上記ローラ支持構造 Yは F i g . 3に明示したもの と同様であり、 その構成の詳細な説明は省略する。
上記のように、 上部構造物 Aの構築範囲の中央側にはフー チング 2下部と杭 1頭部とが鉄筋材 1 5及びコ ンク リ ー トを 介して剛接合させてなる剛接合構造 Zを配置し、 かつ、 その 外周側にはフ一チング 2下部と杭 1頭部とを左右 · 前後の水 平二次元方向 （ F i g . 3矢印 a方向およびク ロス · ドッ ト 方向） に相対的にすべり移動可能なローラ支持構造 Yを配置 した複合構成の杭基礎構造を採用するこ とによって、 地震発 生時に地中地盤 B側から伝達される地震動等の外力が上部構 造物 Aに作用 したとき、 中央側より も大き く 移動する上部構 造物 Aの外周側の水平移動及び回転を剛接合構造 Zで規制す ることによつて通常時に上部構造物 Aに交通振動や風荷重な どの比較的小さい外力が作用する程度では上部構造物 Aが不 必要に揺れ動く こ とによる居住性の悪化を防ぎつつ、 地震動 等に伴い大きな水平分力が作用したときは、 ローラ支持構造 Yのすベり作用によりその水平分力を吸収させて杭頭接合部 への応力集中及び杭 1 に発生する曲げモーメ ン 卜を低減する ことが可能となり、 地震動等の大きな外力作用時における杭 頭接合部及び杭 1 自体の損傷、 破損を防止することができる とと もに、 優れた免震機能を発揮させることができる。
なお、 上記実施例 2の杭基礎構造では、 上部構造物 Aの構 築範囲の外周側に剛接合構造 Zが、 かつ、 中央側にローラ支 持構造 Yを配置した複合構成のものについて説明したが、 こ れとは逆に、 F i g . 9 に示すように、 上部構造物 Aの構築 範囲の外周側にローラ支持構造 Yが、 かつ、 中央側に剛接合 構造 Zを配置した複合構成を採用しても、 上記とほぼ同等な 作用及び効果を奏する ものである。
また、 上部構造物 Aの平面形態がほぼ矩形であっても、 重 心位置が中央から一方側に偏つているような場合、 あるいは 、 上部構造物 Aの平面形態が略 L型に屈曲しているような大 型のものである場合は、 それぞれの形態に対応してローラ支 持構造 Yを F i g . 5や 6に示したように配置し、 それら口 ーラ支持構造 Yの外周を取り囲むように剛接合構造 Zを配置 した複合構成とするこ とが望ま しい。
F i g . 1 0は本発明の実施例 3を示す。 この実施例 3の 杭基礎構造は、 上部構造物 Aの構築範囲の中央側に位置する 杭 1 の頭部と上部構造物 A側のフーチング 2 との接合構造と して、 F i g . 1 0中に白抜き丸印で示す剛接合構造 Zを採 用する一方、 上記構築範囲の外周側は、 F i g . 1 0中に斜 線入り丸印で示すピン支持構造 Xを採用している。
上記剛接合構造 Zは実施例 2の F i g . 1 3に明示したも のと同様に、 杭 1の頭部にフーチング 2の下端部を載置し、 杭鉄筋および中詰めコ ンク リ ー 卜補強筋のような鉄筋材 1 5 とコンク リ ー 卜により杭 1 とフーチング 2 とを剛接合してな るものである。
また、 上記ピン支持構造 Xは F i g . 4 に明示したものと 同様であり、 その構成の詳細な説明は省略する。
上記のように、 上部構造物 Aの構築範囲の中央側にはフー チング 2下部と杭 1頭部とが鉄筋材 1 5及びコンク リー トを 介して剛接合させてなる剛接合構造 Zを配置し、 かつ、 その 外周側にはフーチング 2下部と杭 1頭部とが球状支承部 2 3 および球状結合部 2 9 に沿つて全方向 （ F i g . 4の矢印 b 方向） に相対的にすべり回転可能なピン支持構造 Xを配置し た複合構成の杭基礎構造を採用することによって、 地震発生 時に地中地盤 B側から伝達される地震動等の外力が上部構造 物 Aに作用したときの上部構造物 Aの回転を剛接合構造 Zに より規制しつつ、 地震動等によって一定以上の外力が作用 し たときは、 ピン支持構造 Xのすベり回転によって応力を開放 させて杭頭接合部への応力集中及び杭に発生する曲げモーメ ン トを低減することが可能となり、 杭頭接合部及び杭 1 自体 の損傷、 破損を防止することができる。 また、 地中地盤 Bの 水平移動に伴い上部構造物 Aの重心が移動することで、 剛接 合構造 Zを採用 した杭 1 に撓みが発生するとと もに、 杭頭部 を中心とする上部構造物 Aの上下運動が発生し、 この箇所に ピン支持構造 Xが採用されているこ とにより、 地震後におけ る上部構造物 Aの位置復元性能を非常に優れたものとするこ とができる。
上記実施例 1および 3では、 ピン支持構造 Xと して、 杭 1 頭部の球状支承部 2 3を凸面形に形成し、 フーチング 2下部 の球状結合部 2 9を凹面形に形成したもので説明したが、 こ れとは逆の構成、 つまり、 杭 1頭部の球状支承部 2 3を凹面 形に形成し、 フーチング 2下部の球状結合部 2 9を凸面形に 形成しても、 ピン支持構造 Xと して上記と同様な作用および 効果を奏するものである。 産業上の利用可能性
以上のように、 この発明による杭基礎構造は、 フーチング を支承して上部構造物の荷重を地盤の深層部に伝達する杭の 頭部の支承部とフーチング下部の結合部との間に、 ローラ支 持構造と ピン支持構造、 剛接合構造とローラ支持構造または 剛接合構造と ピン支持構造の複合構成を採用することによつ て、 地震動に伴う杭頭接合部への応力集中及び杭への曲げモ ーメ ン 卜を低減して、 全体の軽量化及び低コス 卜化を図りつ つ杭頭部接合部及び杭の損傷、 破損を防止するこ とができ、 また、 地震後の上部構造物の位置復元性能の向上が図れるよ うにした技術である。

Claims

請求の範囲
( 1 ) 上部構造物の構築範囲内で互いに間隔を隔てて地中 地盤に打設された複数本の杭の頭部と上部構造物の基礎とを 接合してなる杭基礎構造であって、
上記複数本の杭のうち一部の杭とこれに対応する上部構造 物の基礎との接合構造は、 地中地盤の上面より も上方へ突出 する状態でその頂面が平らに形成された杭頭部側の凸形支承 部とこの凸形支承部に対応させて該支承部より も大きく その 頂面が平らに形成された上部構造物の基礎側の凹形結合部と の平らな頂面間に滑り材を介設して、 杭頭結合部を水平方向 に相対的にすべり移動可能と したローラ支持構造に構成され ている一方、
残りの杭とこれに対応する上部構造物の基礎との接合構造 は、 地中地盤の上面より も上方へ突出する状態で凸面形また は凹面形に形成された杭頭部側の球状支承部の外面と この球 状支承部に対応させて該支承部より も大きい凹面形または凸 面形に形成された球状結合部の内面との間に滑り材を介設し て、 杭頭結合部を相対的にすべり回転可能と したピン支持構 造に構成されていることを特徴とする杭基礎構造。
( 2 ) 上部構造物の構築範囲内に上記ローラ支持構造が配 置され、 この口ーラ支持構造の外周側に上記ピン支持構造が 配置されている請求の範囲第 1項記載の杭基礎構造。
( 3 ) 上部構造体の構築範囲内に上記ローラ支持構造が配 置され、 このローラ支持構造の内周側に上記ピン支持構造が 配置されている請求の範囲第 1項記載の杭基礎構造。
( 4 ) 上記上部構造物の基礎の下面と地中地盤の上面との 間には上部構造物の基礎を水平方向に移動可能に支持する砕 石層が形成されている請求の範囲第 1項記載の杭基礎構造。
( 5 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部の凸形支承 部と上記凹形結合部との間のすべり面及び上記ピン支持構造 が構成された杭頭部の球状支承部と上記球状結合部との間の すべり面にはそれぞれコーキング材が封入されている請求の 範囲第 1項記載の杭基礎構造。
( 6 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部の凸形支承 部と上記凹形結合部との間のすべり面及び上記ピン支持構造 が構成された杭頭部の球状支承部と上記球状結合部との間の すべり面にはそれぞれコーキング材が封入されている請求の 範囲第 2項記載の杭基礎構造。
( 7 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部の凸形支承 部と上記凹形結合部との間のすべり面及び上記ピン支持構造 が構成された杭頭部の球状支承部と上記球状結合部との間の すべり面にはそれぞれコーキング材が封入されている請求の 範囲第 3項記載の杭基礎構造。
( 8 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部側の凸形支 承部の外面および上記凹形結合部の内面並びに上記ピン支持 構造が構成された杭頭部の球状支承部の外面および上記球状 結合部の内面にはそれぞれ金属製の金具が密着状に嵌合され 、 これら金具はアンカー材を介して杭頭部および上部構造物 の基礎下部に一体連結されている請求の範囲第 1項に記載の 杭基礎構造。
( 9 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部側の凸形支 承部の外面および上記凹形結合部の内面並びに上記ピン支持 構造が構成された杭頭部の球状支承部の外面および上記球状 結合部の内面にはそれぞれ金属製の金具が密着状に嵌合され 、 これら金具はアンカー材を介して杭頭部および上部構造物 の基礎下部に一体連結されている請求の範囲第 2項に記載の 杭基礎構造。
( 1 0 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部側の凸形 支承部の外面および上記凹形結合部の内面並びに上記ピン支 持構造が構成された杭頭部の球状支承部の外面および上記球 状結合部の内面にはそれぞれ金属製の金具が密着状に嵌合さ れ、 これら金具はア ンカ一材を介して杭頭部および上部構造 物の基礎下部に一体連結されている請求の範囲第 3項に記載 の杭基礎構造。
( 1 1 ) 上記滑り材が、 自己潤滑性を有する材料から構成 されている請求の範囲第 1項記載の杭基礎構造。
( 1 2 ) 上部構造物の構築範囲内で互いに間隔を隔てて地 中地盤に打設された複数本の杭の頭部と上部構造物の基礎と を接合してなる杭基礎構造であつて、
上記複数本の杭のうち一部の杭とこれに対応する上部構造 物の基礎との接合構造は、 鉄筋材とコ ンク リ ー トによる剛接 合構造に構成されている一方、
残りの杭とこれに対応する上部構造物の基礎との接合構造 は、 地中地盤の上面より も上方へ突出する状態でその頂面が 平らに形成された杭頭部側の凸形支承部とこの凸形支承部に 対応させて該支承部より も大き く その頂面が平らに形成され た上部構造物の基礎側の凹形結合部との平らな頂面間に滑り 材を介設して、 杭頭結合部を水平方向に相対的にすべり移動 可能と したローラ支持構造に構成されていることを特徴とす る杭基礎構造。
( 1 3 ) 上部構造物の構築範囲内に上記ローラ支持構造が 配置され、 このローラ支持構造の外周側に上記剛接合構造が 配置されている請求の範囲第 1 2項記載の杭基礎構造。
( 1 4 ) 上部構造体の構築範囲内に上記ローラ支持構造が 配置され、 この口ーラ支持構造の内周側に上記剛接合構造が 配置されている請求の範囲第 1 2項記載の杭基礎構造。
( 1 5 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部の凸形支 承部と上記凹形結合部との間のすべり面にはコ一キング材が 封入されている請求の範囲第 1 2項記載の杭基礎構造。
( 1 6 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部の凸形支 承部と上記凹形結合部との間のすべり面にはコーキング材が 封入されている請求の範囲第 1 3項記載の杭基礎構造。
( 1 7 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部の凸形支 承部と上記凹形結合部との間のすべり面にはコーキング材が 封入されている請求の範囲第 1 4項記載の杭基礎構造。
( 1 8 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部側の凸形 支承部の外面および上記凹形結合部の内面にはそれぞれ金属 製の金具が密着状に嵌合され、 これら金具はアンカー材を介 して杭頭部および上部構造物の基礎下部に一体連結されてい る請求の範囲第 1 2項に記載の杭基礎構造。
( 1 9 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部側の凸形 支承部の外面および上記凹形結合部の内面にはそれぞれ金属 製の金具が密着状に嵌合され、 これら金具はア ンカ一材を介 して杭頭部および上部構造物の基礎下部に一体連結されてい る請求の範囲第 1 3項に記載の杭基礎構造。
( 2 0 ) 上記ローラ支持構造が構成された杭頭部側の凸形 支承部の外面および上記凹形結合部の内面にはそれぞれ金属 製の金具が密着状に嵌合され、 これら金具はア ンカー材を介 して杭頭部および上部構造物の基礎下部に一体連結されてい る請求の範囲第 1 4項に記載の杭基礎構造。
( 2 1 ) 上記滑り材が、 自己潤滑性を有する材料から構成 されている請求の範囲第 1 2項記載の杭基礎構造。
( 2 2 ) 上部構造物の構築範囲内で互いに間隔を隔てて地 中地盤に打設された複数本の杭の頭部と上部構造物の基礎と を接合してなる杭基礎構造であつて、
上記複数本の杭のうち上記上部構造物の構築範囲の中央側 に位置する杭とこれに対応する上部構造物の基礎との接合構 造は、 鉄筋材とコ ンク リ一 卜による剛接合構造に構成されて いる一方、
上記構築範囲の外周側に位置する杭とこれに対応する上部 構造物の基礎との接合構造は、 地中地盤の上面より も上方へ 突出する状態で凸面形または凹面形に形成された杭頭部側の 球状支承部の外面とこの球状支承部に対応させて該支承部よ り も大きい凹面形または凸面形に形成された球状結合部の内 面との間に滑り材を介設して、 杭頭結合部を相対的にすべり 回転可能と したピン支持構造に構成されていることを特徴と する杭基礎構造。
( 2 3 ) 上記ピン支持構造が構成された杭頭部の球状支承 部と上記球状結合部との間のすべり面にはコ一キング材が封 入されている請求の範囲第 2 2項記載の杭基礎構造。
( 2 4 ) 上記ピン支持構造が構成された杭頭部の球状支承 部の外面および上記球状結合部の内面にはそれぞれ金属製の 金具が密着状に嵌合され、 これら金具はァンカー材を介して 杭頭部および上部構造物の基礎下部に一体連結されている請 求の範囲第 2 2項に記載の杭基礎構造。
( 2 5 ) 上記滑り材が、 自己潤滑性を有する材料から構成 されている請求の範囲第 2 2項記載の杭基礎構造。
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