JP3887577B2 - 建築物の免震基礎構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の免震基礎構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の建築物の基礎は、地表又は地中に直接構築する布基礎又はべた基礎が一般的であるが、例えば、地表から地中に向けて掘り下げた基礎空間に割栗石を入れて捨てコンクリートを打設一体にし、前記捨てコンクリート上に布基礎又はべた基礎を設ける場合もある。しかし、こうしたコンクリート一体型の布基礎又はべた基礎は、建築物の荷重を支持する意味での静的安定性には優れるが、地震等における建築物の安全性から見た動的安定性に劣り、かえって建築物に被害を及ぼす可能性がある。そこで、以前より様々な耐震性又は免震性を備えた基礎が提案されている。
【０００３】
特許第2623517号「建物の耐震支持構造」は、建築物の底面全面に亘って水平方向に面状に延び且つこの建築物の底面全面に対応した面積のコンクリート板からなる支持体を地盤に埋設すると共に、この支持体の上面全面に多数の砕石からなる砕石層を積層し、更にこの砕石層の上に建築物の底面全面に亘って水平方向に面状に延びる板状の基礎スラブを有する、この支持体とは分離構造の建物基礎を横方向に微少距離相対移動可能な状態に載せ、建物荷重をそれら建物基礎、砕石層、支持体を介して地盤に伝える構造を提案している。
【０００４】
登録実用新案第3025091号「耐震建物支持構造」は、布基礎によって囲まれた地面上の領域に盛土を充填して突き固め、盛土の表面及び前記布基礎と盛土との間に、充填して突き固められた砕石層を設け、更に前記砕石層上面を覆うよう合成樹脂膜層を載置し、その上に相対する布基礎立上り上部より鉄筋を交叉するよう掛け渡し、この鉄筋上より砕石層上面を覆う合成樹脂膜層上にコンクリートを流し込み、布基礎の立ち上り上部に接続した鉄筋入コンクリート床層を形成する構造を提案している。
【０００５】
特開平09-273160号「低層建築物用基礎構造及び構築方法」は、低層建築物基礎構造において、整地した地表に溝を設け、地表あるいは溝に排水材を敷設し、この排水材の上及び地表に基盤材が均等になるように敷設し、この基盤材を束部を設けるコンクリート材で空隙なく敷設被覆した構成を提案している。特開平11-350500号「建物の基礎構造物及び基礎工事方法」は、布基礎やべた基礎に備えられている立ち上がりを設けず、基礎の上面を面一に形成し、土台は基礎上面に緊結する構造を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許第2623517号は、板状の支持体を介して基礎を支持する構造であり、前記支持体と基礎との間に介在する砕石層がベアリング作用を発揮することにより、横揺れの基礎への伝達を抑制する。しかし、横揺れの基礎への伝達は軽減されるものの、基礎自体の横揺れを制限するものがなく、地震の程度ではかえって砕石層によるベアリング作用が基礎に横ずれをもたらす可能性がある。登録実用新案第3025091号は、基礎が有する内部空間へ、表面に砕石層を突き固めた盛土を充填することで、基礎の構造強度を向上させて耐震性を向上させるとしているが、地面との一体性は横揺れが直接基礎に伝達されることを意味し、特に横揺れに対する耐震性の向上が期待しにくい。特開平09-273160号は、基礎を発泡樹脂による基盤材で包むように保持しているが、基盤材に必要十分な構造強度を付加すると、基礎と地面との一体性が増して上述のような横揺れに対する問題が発生するし、横揺れを吸収するような基盤材とすると、基盤材に必要十分な構造強度が得られない問題がある。特開平11-350500号は、割栗石及び防湿フィルムを捨てコンクリートで一体にし、その上に上面が面一となるコンクリートを打設して基礎とするが、この構造には登録実用新案第3025091号同様な問題がある。
【０００７】
このように、それぞれに耐震性を発揮するのに適当な構造を工夫してはいるが、まだ不十分な面、とりわけ免震性が不十分であることも否めない。盛土等に対して密に基礎を構成するものでは、基礎が有する内部空間を盛土等で満たすことにより、基礎の構造強度を低下させない換気窓を省略させる利点があるが、上述したように、地面との一体性が高まる結果、横揺れの抑制又は軽減が不完全となりやすい。そこで、地震の影響を受ける地盤に建築物を構築しようとするとき、基礎の構造強度を高めるために換気窓を省略できる構成としながら、なお横揺れに強い免震基礎構造を開発するため、検討した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
検討の結果、建築物の逆べた基礎が有する内部空間及びこの逆べた基礎の脚部の周囲に塊状物を充填した基礎支持層を地表から地中に向けて掘り下げた基礎空間に形成し、地中及び逆べた基礎の間に前記基礎支持層を介在させた建築物の免震基礎構造を開発した。本発明は、逆べた基礎内、すなわち逆べた基礎の脚部に囲まれた内部空間のみならず、この逆べた基礎の脚部の周囲にまで塊状物を充填して基礎支持層を形成し、この基礎支持層を介した逆べた基礎への横揺れの伝達を略完全に遮断する。逆べた基礎が有する内部空間を塊状物で満たすため、逆べた基礎に対する換気窓は設けなくてもよい。
【０００９】
逆べた基礎は、地上に露出する基礎本体とこの基礎本体から垂下する脚部を地下で支持する基礎支持部とからなり、前記基礎支持部に対して脚部を摺動自在に載せるとよい。ここで、地下とは、地表より下という意味で、実際には基礎支持部の周囲には基礎支持層が形成されている。基礎支持部には、コンクリート板等を例示できる。これら基礎支持部は、通常地中と一体となるため、基礎支持部に対して基礎本体から垂下する脚部を摺動自在にすれば、横揺れの伝達を抑制できる。
【００１０】
基礎支持層を構成する塊状物は、ベアリング作用を発揮して、逆べた基礎に伝達される横揺れを減衰させる。また、逆べた基礎を包むように充填した塊状物個々が、横揺れ等に際して相互の隙間を変化させながら微少に位置関係をずらし、横揺れ等による力を吸収する。この意味で、本発明の基礎支持層は緩衝層としても機能する。この場合、相互の隙間を変化させながら微少に位置関係をずらすことを実現する基礎支持層は、主に割栗石を塊状物の要素とする構成が好ましく、割栗石のみで基礎支持層を形成するとなお好ましい。これら作用は、塊状物が散逸せずに基礎支持層が一体性を有していることを前提としており、軟弱地盤に本発明を適用する場合、前記軟弱地盤に鋼管杭又はコンクリート杭等を打ち込み、基礎支持層を杭頭フーチングで支持するとよい。
【００１１】
また、上記のように、相互の隙間を変化させながら微少に位置関係をずらすことを実現する基礎支持層は、最も外周は塊状物が地中に接することになるため、本発明を適用する地盤の硬軟によって、塊状物の外周における保形が必要になる場合がある。こうした基礎支持層では、水平方向外側面に保形壁を添設するとよい。前記保形壁は、単純に塊状物の外方への離散を防止するコンクリート壁でもよいし、更に外部と基礎支持層との熱交換を遮断する樹脂製断熱壁でもよい。基礎支持層を外部から熱遮断すると、基礎支持層が保温又は保冷される結果、逆べた基礎を通じて建築物自体の保温又は保冷を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明を適用した基本的な免震基礎構造の断面図、図２は基礎支持部としてコンクリート板５を用いた基礎構造の断面図、図３は基礎支持層３に対して鋼管杭13を用いた免震基礎構造の断面図、図４は保形壁としてコンクリート壁14を用いた免震基礎構造の断面図であり、図５は保形壁として樹脂製断熱壁15を用いた免震基礎構造の断面図である。各例示の基礎支持層３は、塊状物として割栗石を用いている。
【００１３】
本発明の免震基礎構造は、図１に見られるように、地表１から地中２に向けて掘り下げて基礎空間（根切り）８を設け、この基礎空間８に割栗石を充填して、逆べた基礎４が有する内部空間及びこの逆べた基礎４の脚部９の周囲を満たす基礎支持層３を形成している。基礎支持層の大きさ（＝基礎空間の大きさ）は、一例として、コンクリート板５から深さ30cm程度、逆べた基礎４外周から50cm程度を示すことができる。また、内部空間を満たす基礎支持層３の部分に防湿シート10を被覆し、逆べた基礎４構築（コンクリートの打設）に際して逆べた基礎４及び基礎支持層３の一体化を防ぐと共に、基礎支持層３内への湿気の侵入を抑制している。このように、逆べた基礎４は地中２との間に前記基礎支持層３を介在させており、いわば基礎支持層３に包まれた状態になっている。本例では、逆べた基礎４は基礎本体７と前記基礎本体７から垂下する脚部９を支持する基礎支持部であるコンクリート板５とからなり、基礎本体７から垂下する脚部９とコンクリート板５とが一体に基礎支持層３で包まれている。
【００１４】
地震では、縦波に基づく縦揺れ、横波に基づく横揺れのほか、表面波による縦横複合的な揺れがある。ここで、基礎本体７から垂下する脚部９とコンクリート板５との摩擦が高いと、地震の揺れに対して脚部９がコンクリート板５にひっかかるようになり、本発明の基礎支持層３による免震性が低下する場合がある。そこで、図２に見られるように、基礎本体７から垂下する脚部９と基礎支持部であるコンクリート板５との間にも防湿シート10を介装させ、脚部９がコンクリート板５上を横滑りできるようにしている。逆べた基礎４に伝達される横揺れは、基礎支持層３によって緩和されるので、更に逆べた基礎４はコンクリート板５上を安定して横方向にだけ微少に動くだけなので、結果として建築物６が大きく横揺れすることがなくなる。
【００１５】
基礎支持層３は一体となって地震による振動を緩和、吸収し、逆べた基礎４に伝達する揺れを低減する働きを発揮する必要がある。このためには、基礎支持層３を構成する割栗石（塊状物）が周囲の地中２と一体になることを防ぐ手段を講じるとよい。例えば、図３に見られるように、基礎支持層３下方に対しては、地中２に鋼管杭13を打ち込み、各鋼管杭13の杭頭フーチング12で前記基礎支持層３を支持するとよい。この鋼管杭13は、軟弱地盤を補強し、基礎支持層３が下方において地中２と一体となることを防止する。
【００１６】
また、基礎支持層３を構成する割栗石が周囲に散逸することを防ぐには、図４に見られるように、基礎支持層３を保形壁としてコンクリート壁14で囲むとよい。更に、図５に見られるように、前記コンクリート壁に代えて樹脂製断熱壁15を用いると、基礎支持層３の恒温化を図ることができ、基礎４を通じた建築物６の断熱性を高めることができる。いずれの場合も、保形壁14,15で囲まれる基礎支持層３内の換気又は排水を図る貫通孔11を設けておくとよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明に基づく建築物の免震基礎構造は、割栗石等の塊状物による基礎支持層が、地震に伴う振動を吸収又は緩衝し、各塊状物が振動方向を分散させることで、建築物の地震による被害を減少させ、建築物の寿命を延ばし、そして建築物倒壊等による人的被害をも防ぐ効果がある。従来は、耐震基礎構造が主に提案されているが、免震基礎構造の提案は少なかった。実際には、自然力である地震の力は、抑止しがたく、むしろ建築物に与える地震の影響を最小限にとどめる免震技術が好ましい。基礎支持層は、逆べた基礎の地中からの連続性を断絶して、逆べた基礎への振動の伝達を減少させ、かつ構成要素である塊状物相互の変位による振動吸収又は緩衝を図ることができる。特に主たる塊状物として割栗石を用いた場合、割栗石は入手しやすい利点がある。この割栗石が個々に丸みを帯びた形状であれば、前記基礎支持層の効力をよりよく発揮できる。このほか、基礎支持層の散逸を防止する保形壁としてコンクリート壁や樹脂製断熱壁を用いれば、本発明の適用によって建築物の断熱性を向上させることができる。このように、本発明は免震性を建築物に付与することを主たる効果としながら、このほか断熱性等、総じて建築物の性能を向上させる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した基本的な免震基礎構造の断面図である。
【図２】 基礎支持部としてコンクリート板を用いた免震基礎構造の断面図である。
【図３】 基礎支持層に対して鋼管杭を用いた免震基礎構造の断面図である。
【図４】 保形壁としてコンクリート壁を用いた免震基礎構造の断面図である。
【図５】 保形壁として樹脂製断熱壁を用いた免震基礎構造の断面図である。
【符号の説明】
３ 基礎支持層
４ 逆べた基礎
５ コンクリート板
６ 建築物
７ 基礎本体
８ 基礎空間（根切り）
12 杭頭フーチング
13 鋼管杭
14 コンクリート壁
15 樹脂製断熱壁

Claims (6)

1. 地上に露出する基礎本体と該基礎本体から垂下する脚部とからなる逆べた基礎が有する内部空間及び該逆べた基礎の脚部の周囲に塊状物を充填した基礎支持層を地表から地中に向けて掘り下げた基礎空間に形成し、地中及び逆べた基礎の間に前記基礎支持層を介在させてなる建築物の免震基礎構造。
2. 逆べた基礎は、基礎本体から垂下する脚部を地下で支持する基礎支持部を設け、前記基礎支持部に対して脚部を摺動自在に載せてなる請求項１記載の建築物の免震基礎構造。
3. 基礎支持層は、割栗石のみで形成してなる請求項１記載の建築物の免震基礎構造。
4. 基礎支持層は、水平方向外側面を保形壁を囲ってなる請求項１記載の建築物の免震基礎構造。
5. 保形壁は、塊状物の外方への離散を防止するコンクリート壁面である請求項４記載の建築物の免震基礎構造。
6. 保形壁は、外部と基礎支持層との熱交換を遮断する樹脂製断熱壁である請求項４記載の建築物の免震基礎構造。

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