JP6886811B2 - 基礎構造及び基礎構造の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造の基礎構造及び基礎構造の構築方法に関する。

一般に、建築物の基礎構造としては、例えばフーチングを基礎梁でつなぐ基礎構造や、基礎全体を１枚の厚いコンクリートの固まりであるマットスラブで覆う基礎構造などが知られている。

基礎梁を用いる基礎構造では、建物の種類や大きさにもよるが、例えば物流倉庫などであれば１８００ｍｍ〜２０００ｍｍの梁せいが必要とされる。このように高い梁せいの基礎梁を施工するために地盤の掘削深さ及び掘削量も増えるという問題がある。掘削深さが大きいと山留の設置が必要となる場合があり、また、掘削量が増えると掘削残土の処理が必要となる場合があり、いずれもコストアップの要因となる。

また、配筋で補強されたマットスラブを用いる基礎構造では、基礎梁を用いる方法に比べて高さを抑えることができ、例えば１０００ｍｍ前後となるが、１階全体を厚いマットスラブで覆うため、躯体数量が増加し、建物重量の増加に伴う杭基礎などのコストの増加が問題となる。

このような従来の基礎構造の問題を解決するため、例えば、地盤上に格子状に形成された偏平基礎が提案されている（特許文献１）。

特開２０１５−２２９８５４号公報

本発明は、基礎梁の梁せいを抑えることができると共に、躯体数量も抑えることができる鉄筋コンクリート造の基礎構造及び基礎構造の構築方法を提供することを目的とする。

［適用例１］
本適用例に係る基礎構造は、
鉄筋コンクリート造の基礎構造であって、
平面視で格子状に構成された梁と、
前記梁に四方を囲まれた領域で前記梁と一体に形成されたスラブと、
を含み、
前記スラブは、地盤上に設けられると共に、前記スラブの上面に配置された免震装置または前記上面に固定された柱を介して建物の上部構造体の鉛直荷重を受けることを特徴とする。

本適用例に係る基礎構造によれば、スラブが建物の上部構造体の鉛直荷重を受け、スラブを囲む梁が格子状に構成されることによって、梁せいを抑えることができ、躯体数量も抑えることができる。

［適用例２］
本適用例に係る基礎構造において、
前記スラブは、平面視で矩形状であり、
前記梁における前記スラブを囲む部分は、付帯梁であり、
前記梁における前記付帯梁の長手方向の端部から当該長手方向に沿って延びる部分は、境界梁であり、
前記付帯梁は、前記スラブの側面の全長に渡って接続し、
前記境界梁は、隣接する他の前記スラブを囲む他の前記付帯梁に接続することができる。

本適用例に係る基礎構造によれば、付帯梁がスラブの側面の全長に渡って接続しているので、梁に加わる水平方向の応力の一部をスラブに負担させることができるため梁せいを抑えることができ、躯体数量も抑えることができる。
［適用例３］
前記適用例に係る基礎構造において、
前記境界梁と前記付帯梁とによって囲まれた領域は、スラブを形成せずに地盤の上面を土間床に形成することができる。

［適用例４］
前記適用例に係る基礎構造において、
前記スラブの鉄筋の少なくとも一部は、前記付帯梁に定着することができる。

本適用例に係る基礎構造によれば、地震時の曲げ応力をスラブと付帯梁との間で確実に伝達し、それぞれが応力を負担することができる。

［適用例５］
前記適用例に係る基礎構造において、
前記スラブの上面は、前記付帯梁の上面と同じ高さにすることができる。

本適用例に係る基礎構造によれば、スラブと付帯梁との段差をなくすことができる。

［適用例６］
前記適用例に係る基礎構造において、
前記スラブの上面は、前記付帯梁の上面よりも低い位置にあることができる。

本適用例に係る基礎構造によれば、免震装置を配置しても付帯梁を低くする必要がないので、地盤の掘削量を抑えることができる。

［適用例７］
前記適用例に係る基礎構造において、
前記スラブに埋設される鉄筋の本数は、前記スラブの四隅より中央部の方が鉄筋の本数が多いことができる。

本適用例に係る基礎構造によれば、スラブの中央部と付帯梁との間の鉄筋の本数を多くすることで、鉛直荷重を受けるスラブの中央部を効率よく補強することができる。

［適用例８］
本適用例に係る基礎構造の構築方法は、
格子状に構成された梁を形成するための第１鉄筋を配筋し、
前記梁に四方を囲まれた領域にスラブを形成するための第２鉄筋を配筋し、
前記スラブから見て前記第１鉄筋の外側に型枠を設置し、
前記型枠内にコンクリートを打設して、前記梁と前記スラブとを一体に形成し、
前記スラブが建物の上部構造体の鉛直荷重を受けるように構成される鉄筋コンクリート造の基礎構造を構築することを特徴とする。

本適用例に係る基礎構造の構築方法によれば、梁せいを抑えることができると共に、躯
体数量も抑えることができる鉄筋コンクリート造の基礎構造を構築することができる。

本実施形態に係る基礎構造の平面図である。 本実施形態に係る基礎構造のＡ−Ａ断面図である。 本実施形態に係る基礎構造の斜視図である。 本実施形態に係る基礎構造の配筋を示す図である。 変形例１に係る基礎構造のＡ−Ａ断面図である。 変形例２に係る基礎構造のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

本実施形態に係る基礎構造は、鉄筋コンクリート造の基礎構造であって、平面視で格子状に構成された梁と、前記梁に四方を囲まれた領域で前記梁と一体に形成されたスラブと、を含み、前記スラブは、地盤上に設けられると共に、前記スラブの上面に配置された免震装置または前記上面に固定された柱を介して建物の上部構造体の鉛直荷重を受けることを特徴とする。

本実施形態に係る基礎構造の構築方法は、格子状に構成された梁を形成するための第１鉄筋を配筋し、前記梁に四方を囲まれた領域にスラブを形成するための第２鉄筋を配筋し、前記スラブから見て前記第１鉄筋の外側に型枠を設置し、前記型枠内にコンクリートを打設して、前記梁と前記スラブとを一体に形成し、前記スラブが建物の上部構造体の鉛直荷重を受けるように構成される鉄筋コンクリート造の基礎構造を構築することを特徴とする。

１．基礎構造
図１〜図４を用いて本実施形態に係る基礎構造２について説明する。図１は本実施形態に係る基礎構造２の平面図であり、図２は本実施形態に係る基礎構造２のＡ−Ａ断面図であり、図３は本実施形態に係る基礎構造２の斜視図であり、図４は本実施形態に係る基礎構造２の配筋を示す図である。

図１〜図３に示す基礎構造２は、鉄筋コンクリート造の基礎構造２である。

図１に示すように、基礎構造２は、平面視で格子状に構成された梁２０と、梁２０に四方を囲まれた領域で梁と一体に形成されたスラブ３０と、を含む。図１においてスラブ３０は破線で囲まれた網掛け領域で示した。梁２０は、内部に複数の第１鉄筋２２ｃ（図４）が埋設された鉄筋コンクリート造である。

図２に示すように、基礎構造２は、建物１の上部構造体３の下方にあって、地盤４０上に構築された構造物である。基礎構造２は、上部構造体３の荷重を地盤４０に伝える。基礎構造２の下方には、図２のように複数の杭４２を設けてもよいし、安定した地盤４０であれば基礎構造２を地盤４０上に直接構築してもよい。なお、図２では、基礎構造２と地盤４０との間の砂利及び捨コンクリートを省略して示している。

スラブ３０は、地盤４０上に設けられる。スラブ３０は、建物１の上部構造体３の鉛直荷重を受ける。スラブ３０は、内部に複数の第２鉄筋３０ｃ（図４）が埋設された鉄筋コンクリート造であり、格子状の梁２０と連続している。スラブ３０は、平面視で矩形状の厚い板状である。スラブ３０の上面３０ａは略平坦であり、上面３０ａの中央にある免震装置基礎３６に設置された免震装置１０を介して上部構造体３の鉛直荷重を受ける。本実
施の形態では免震構造を採用したが、免震構造に限らず、耐震構造を採用してもよい。

このように、スラブ３０が建物１の上部構造体３の鉛直荷重を受け、スラブ３０を囲む梁２０が格子状に構成されることによって、従来の基礎梁構造に比べて梁２０の梁せいを抑えることができる。梁２０と一体に形成されたスラブ３０が水平方向の応力を負担することにより、梁２０の応力負担が減ることで梁せいを抑えることができるからである。梁２０の梁せいとしては、物流倉庫の場合、例えば１０００ｍｍ〜１３５０ｍｍ程度にすることができる。また、基礎構造２は、従来の基礎全体を覆うマットスラブ工法に比べて、建物１の躯体数量も抑えることができる。スラブ３０を部分的に配置すればよいからである。

また、梁２０におけるスラブ３０を囲む部分は、付帯梁２２である。梁２０における付帯梁２２の長手方向の端部から当該長手方向に沿って延びる部分は、境界梁２４である。付帯梁２２は、スラブ３０の側面３０ｂの全長に渡って接続する。境界梁２４は、隣接する他のスラブ３０を囲む他の付帯梁２２に接続する。梁２０は、平面視で矩形状のスラブ３０の４つの側面３０ｂに接続する４本の付帯梁２２と、付帯梁２２の端部からその長手方向に沿って延びる少なくとも４本の境界梁２４と、を含む。ここで、「接続する」とは、一体につながっている状態を示す。「接続する」部分では、一方の鉄筋が他方の内部にまで延びて固着されてもよいし、定着されてもよい。スラブ３０と付帯梁２２とは一体であり、スラブ３０の側面３０ｂ及び付帯梁２２の側面２２ｂは付帯梁２２を説明するための便宜的なものであって、図１〜図４の実施形態では実際に側面３０ｂと側面２２ｂとが「面」として存在するわけではない。また、境界梁２４と付帯梁２２とは一体であり、連続して梁２０を構成する。

このように、上部構造体３の鉛直荷重を受けるスラブ３０に接続する４本の付帯梁２２と他のスラブ３０の付帯梁２２に接続する境界梁２４とを有することによって、付帯梁２２及び境界梁２４の梁せいを抑えることができる。付帯梁２２を介してスラブ３０が梁２０に加えられる水平方向の応力を負担するからである。また、基礎構造２は、従来のマットスラブ工法に比べて、建物１の躯体数量も抑えることができる。隣接するスラブ３０の間を境界梁２４で接続しているため、スラブ３０を部分的に配置すればよいからである。

スラブ３０のせい（厚さ）は、従来のマットスラブ工法に比べると同じかわずかに高くなるように設定することができる。スラブ３０のせいは、物流倉庫の場合、例えば１０００ｍｍ〜１３５０ｍｍ程度である。

図２及び図３に示すように、付帯梁２２の上面２２ａと境界梁２４の上面２４ａとは同じ高さであって、連続している。境界梁２４と付帯梁２２とによって囲まれた領域は、スラブ３０がなく、地盤４０をそのまま土間床６０としてもよいし、土間床６０の上面にコンクリートを打設して土間スラブとしてもよい。

土間床６０の領域は地盤４０を掘削しなくてもよいので、掘削量が少なくて済み、掘削残土の処理の面からも低コストである。また、従来のように基礎構造の全体をマットスラブとする場合に比べて、土間床６０の領域がある分、コンクリート量を削減できる。さらに、土間床６０の地盤４０を利用して捨て型枠工法を採用することができる。

スラブ３０の上面３０ａは、付帯梁２２の上面２２ａと同じ高さにある。スラブ３０と付帯梁２２との段差をなくすことができるため、例えば作業員のスラブ３０上の移動が容易であり、作業員の移動のための仮設足場（地足場）が不要となる。

スラブ３０の上面３０ａ、付帯梁２２の上面２２ａ、境界梁２４の上面２４ａ、及び土
間床６０は同じ高さにあるため、上部構造体３の上部梁１２との間のスペースは段差なく利用することができ、例えばピットとして使用するのに適している。

上部構造体３は、免震装置１０に支えられた柱１１と、上部梁１２と、上部梁１２上に設けられる１階床スラブと、図示しない２階以上の構造物を含む。上部構造体３の鉛直荷重は免震装置１０を介してスラブ３０に加えられる。スラブ３０の下方には杭４２が設置され、スラブ３０に加えられた鉛直荷重を地盤４０の図示しない支持層へ伝える。免震装置１０を用いない場合は、柱１１を直接スラブ３０と接続する。杭４２の杭頭はスラブ３０と接続する。杭４２の杭頭から延びる公知の杭頭補強筋がスラブ３０内に延びて固着してもよいし、金属製のキャップを杭４２の杭頭に被せて公知の杭頭半剛性接合構造を用いてもよい。

２．配筋構造
図４を用いて基礎構造２の内部の配筋構造について説明する。図４は図１〜図３における基礎構造２の配筋を示す図である。なお、図４では、型枠５０が配置される部分を斜線で表し、第１鉄筋２２ｃ及び第２鉄筋３０ｃは実線で表した。

スラブ３０の第２鉄筋３０ｃは、付帯梁２２からスラブ３０を挟んで対向する付帯梁２２へ向かって配筋され、複数の第２鉄筋３０ｃが直交して格子状に配筋される。図４で示した第２鉄筋３０ｃはスラブ３０の上面２２ａ，２４ａ側にある上端筋（主筋）であり、図示しないが同様の下端筋も配筋されている。

付帯梁２２の第１鉄筋２２ｃは、付帯梁２２の長手方向に沿って配筋され、境界梁２４に延びる。図４で示した第１鉄筋２２ｃは、上面２２ａ，２４ａ側にある付帯梁２２及び境界梁２４の梁主筋であり、図示しないが同様の主筋が下面側にも配筋されている。

スラブ３０の第２鉄筋３０ｃの少なくとも一部は、付帯梁２２に定着している。第１鉄筋２２ｃと第２鉄筋３０ｃとの相互作用により、地震時の曲げ応力をスラブ３０と付帯梁２２との間で確実に伝達し、それぞれが応力を負担することができる。

スラブ３０の四隅３２（図４で太い破線の円で示した領域）を通る第２鉄筋３０ｃは、いずれもその両端または一方が付帯梁２２に定着され、中央部３４（図４で太い破線の円で示した領域）を通る第２鉄筋３０ｃは、いずれもその両端または一方が付帯梁２２に定着される。

スラブ３０に埋設される第２鉄筋３０ｃの本数は、スラブ３０の四隅３２より中央部３４の方がより多く配筋することができる。中央部３４と付帯梁２２との間の第２鉄筋３０ｃの本数を多くすることにより、鉛直荷重を受けるスラブ３０の中央部３４を補強することができる。

３．構築方法
図２及び図４を用いて、基礎構造２の構築方法について説明する。

まず、基礎構造２を構築する前に、地盤４０を掘削する。掘削する部分は、境界梁２４、付帯梁２２及びスラブ３０が構築される部分である。すなわち、土間床６０の部分を除いて地盤４０を掘削する。

次に、掘削された境界梁２４、付帯梁２２及びスラブ３０が構築される部分に、図示しない砂利を敷き、捨コンクリートを打設する。なお、砂利及び捨コンは構造上の必須構成要素ではない。

次に、格子状に構成された梁２０（付帯梁２２及び境界梁２４）を形成するための第１鉄筋２２ｃを配筋する。付帯梁２２及び境界梁２４は、掘削された基礎工事を行う土地ではなく、別の土地で第１鉄筋２２ｃを先組みし、クレーンで掘削された場所へ釣り込んでもよい。施工作業の向上のためである。先組みされた梁２０の１組は、境界梁２４の中間地点までとし、所定位置へ配置された後に隣接する先組みされた他の梁２０の１組の境界梁２４の第１鉄筋２２ｃ同士を例えば溶接で接合することができる。

次に、付帯梁２２に四方を囲まれた領域にスラブ３０を形成するための第２鉄筋３０ｃを配筋する。第２鉄筋３０ｃは、その一方の端部または両端部を付帯梁２２に定着する。

次に、スラブ３０から見て第１鉄筋２２ｃの外側に型枠５０を設置する。型枠５０は、コンクリートを打設後に回収しない捨て型枠を用いてもよい。

最後に、型枠５０内にコンクリートを打設する。付帯梁２２及びスラブ３０並びに境界梁２４は同時にコンクリートが打設され、一体的に形成される。

さらに、土間床６０の部分の表面にもコンクリートを打設してもよい。スラブ３０から土間床６０を含む平坦な床が形成されるからである。

このように、格子状の梁２０とスラブ３０とを形成することで、梁２０の梁せいを抑えることができると共に、躯体数量も抑えることができる。

また、梁２０の形状が基礎構造２の全体で統一されることにより、以下のメリットがある。
・梁２０内の鉄筋を地組して現地で組み立てることにより工期が短縮できる。
・型枠の形状が基礎構造２の全体で統一できるため、システム化できる。
・基礎用の仮設足場（地足場）が不要になる。

４．変形例１
図５を用いて変形例１に係る基礎構造２ａについて説明する。図５は、変形例１に係る基礎構造２ａのＡ−Ａ断面図である。なお、図１〜図４の基礎構造２と同様の構成については同様の符号を付し、重複する説明は省略する。

図５に示すように、基礎構造２ａは、スラブ３０の上面３０ａは、付帯梁２２の上面２２ａよりも低い位置にあり、スラブ３０の上面３０ａには、免震装置１０が配置される。

スラブ３０だけが低い位置にあるため、免震装置１０を配置しても梁２０または付帯梁２２を低くする必要がないので、１階床面の高さが決まっている場合には、図１〜図４の基礎構造２と比べて、地盤４０の掘削量を抑えることができる。

スラブ３０の側面３０ｂと付帯梁２２の側面２２ｂとは、例えば、梁せいの２／３程度の高さで接続している。

５．変形例２
図６を用いて変形例２に係る基礎構造２ｂについて説明する。図６は、変形例２に係る基礎構造２ｂのＡ−Ａ断面図である。なお、図１〜図４の基礎構造２と同様の構成については同様の符号を付し、重複する説明は省略する。

図６に示すように、基礎構造２ｂは、免震装置１０（図２）を設けず、スラブ３０に柱
１１を直接固定して上部構造体３ａを支えている。基礎構造２ｂのような耐震構造を採用することもできる。

スラブ３０の上面３０ａからは上方に向かって柱１１が延び、スラブ３０の下面からは杭４２が下方に向かって延びている。柱１１は鉄筋コンクリート造に限らず、鉄骨をアンカーでスラブ３０に定着した構造でもよい。隣接する付帯梁２２ａの間には土間コンクリート６２が打設されている。そのため、スラブ３０、梁２０及び土間コンクリート６２の上面がそのまま平坦な１階の床として利用できる。なお、土間コンクリート６２は構造スラブとしてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…建物、２，２ａ，２ｂ…基礎構造、３，３ａ…上部構造体、１０…免震装置、１１…柱、１２…上部梁、１３…１階床スラブ、２０…梁、２２…付帯梁、２２ａ…付帯梁の上面、２２ｂ…付帯梁の側面、２２ｃ…第１鉄筋、２４…境界梁、２４ａ…境界梁の上面、３０…スラブ、３０ａ…スラブの上面、３０ｂ…スラブの側面、３０ｃ…第２鉄筋、３２…四隅、３４…中央部、３６…免震装置基礎、４０…地盤、４２…杭、５０…型枠、６０…土間床、６２…土間コンクリート

Claims (8)

1. 鉄筋コンクリート造の基礎構造であって、
   平面視で格子状に構成された梁と、
   前記梁に四方を囲まれた領域で前記梁と一体に形成されたスラブと、
   を含み、
   前記スラブは、地盤上に設けられると共に、前記スラブの上面に配置された免震装置または前記上面に固定された柱を介して建物の上部構造体の鉛直荷重を受けることを特徴とする、基礎構造。
2. 請求項１において、
   前記スラブは、平面視で矩形状であり、
   前記梁における前記スラブを囲む部分は、付帯梁であり、
   前記梁における前記付帯梁の長手方向の端部から当該長手方向に沿って延びる部分は、境界梁であり、
   前記付帯梁は、前記スラブの側面の全長に渡って接続し、
   前記境界梁は、隣接する他の前記スラブを囲む他の前記付帯梁に接続することを特徴とする、基礎構造。
3. 請求項２において、
   前記境界梁と前記付帯梁とによって囲まれた領域は、スラブを形成せずに地盤の上面を土間床に形成されることを特徴とする、基礎構造。
4. 請求項２または３において、
   前記スラブの鉄筋の少なくとも一部は、前記付帯梁に定着していることを特徴とする、基礎構造。
5. 請求項２〜４のいずれか一項において、
   前記スラブの上面は、前記付帯梁の上面と同じ高さにあることを特徴とする、基礎構造
   。
6. 請求項２〜４のいずれか一項において、
   前記スラブの上面は、前記付帯梁の上面よりも低い位置にあることを特徴とする、基礎構造。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、
   前記スラブに埋設される鉄筋の本数は、前記スラブの四隅より中央部の方が鉄筋の本数が多いことを特徴とする、基礎構造。
8. 格子状に構成された梁を形成するための第１鉄筋を配筋し、
   前記梁に四方を囲まれた領域にスラブを形成するための第２鉄筋を配筋し、
   前記スラブから見て前記第１鉄筋の外側に型枠を設置し、
   前記型枠内にコンクリートを打設して、前記梁と前記スラブとを一体に形成し、
   前記スラブが建物の上部構造体の鉛直荷重を受けるように構成される鉄筋コンクリート造の基礎構造を構築することを特徴とする、基礎構造の構築方法。

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