JP5850528B2 - ラーメン架構を有する構造物 - Google Patents

Description

本発明は、杭基礎で支持されたラーメン架構を有する構造物に関し、詳しくは、ラーメン架構両端の柱脚部が、各々、スパン方向において１本の基礎杭で支持された大スパン、高階高のラーメン架構と土間コンクリートを有する大規模な構造物等の低コスト化技術に関する。

例えば、スパンが３０ｍ以上、階高が２０ｍ以上といった大スパン、高階高のラーメン架構においては、柱脚がピン支持の場合、曲げモーメント・変形量ともに大きくなり、架構上部の構造材数量の増大を招くので、層の剛性を確保するためには、ラーメン柱脚の固定度確保が特に重要である。

ラーメン柱脚の固定度を確保する手法としては、通常、次の三つが採用される。
第一の手法は、図７の（Ａ）に示すように、ラーメン架構両端の柱脚部間に基礎梁９を設けて、ラーメン架構に作用する水平力Ｑによる柱脚の曲げモーメントおよびせん断力を基礎梁９に負担させることである。
第二の手法は、図７の（Ｂ）に示すように、スパン方向に間隔をあけて複数本の基礎杭３，３を設置して、これらの基礎杭３，３の押し引きによる回転抵抗で柱脚の固定度を確保することである。
第三の手法は、図７の（Ｃ）に示すように、柱脚を支持する大きな基礎１０を設けて、基礎１０の回転抵抗で柱脚の固定度を確保することである。

しかしながら、第一の手法においては、梁成の高い基礎梁９を造成するため、地盤の掘削量が増加するうえ、基礎梁９の材料費や施工手間が多くかかり、工費、工期の両面で不経済である。殊に、リフト、クレーン、コンベア等の搬送機器をコンピュータと連動させて、入出庫作業を自動化した多段高層の棚が設備された自動倉庫のように、スパンが３０ｍ以上、階高が２０ｍ以上といった大スパン、高階高のラーメン架構を有し、しかも、このラーメン架構が桁行き方向に所定間隔おきに多数配置された大規模な構造物である場合、必要な積載荷重を支持することができる頑丈な土間コンクリート（自重を地盤に預けているので、自らを空中で支持する必要がない鉄筋コンクリート造の床スラブ）が建屋全面に構築されているにもかかわらず、その下面に長く且つ梁成の高い鉄筋コンクリート造の基礎梁９を桁行き方向に所定ピッチで多数本築造することは、土工事の著しい増大を招くのみならず、鉄筋やコンクリートなどの使用量が増え、極めて不経済である。

第二の手法においては、本来の鉛直支持力だけなら柱１本につき１本の基礎杭３で済むところを、わざわざ基礎杭３を２本打ちしなければならず、工費、工期の両面で不経済であることは、第一の手法と大同小異である。しかも、２本の基礎杭３，３の押し引きによる回転抵抗で柱脚の固定度を確保するためには、２本の基礎杭３，３をスパン方向に広い間隔を隔てて設置する必要があり、杭頭接合部のコンクリート量が増える点でも不経済である。

第三の手法では、本来ならば鉛直支持力だけで決まる経済的な基礎で済むところを、わざわざ回転抵抗を得るために大きい基礎１０にしなければならない点で、同様に、不経済である。

尚、カーポートのような小規模の構造物を対象とする技術ではあるが、土間コンクリートを構造体として活用することで、土の掘削や掘削土の搬出作業に要する手間や費用を低減する技術が、特許文献１によって提案されている。しかし、この公知技術は、柱の地中埋め込み部周囲から一体的に土間コンクリートを打設して、土間コンクリートを基礎として利用するものであり、杭基礎で支持されたラーメン架構や、大スパン、高階高のラーメン架構における層の剛性を確保する基礎梁については、特許文献１に開示されていない。

特開２０１０−１１６７５４号公報

本発明は、上記の問題点を踏まえてなされたものであって、その目的とするところは、ラーメン架構を有する構造物において、ラーメン架構のスパン中央部に位置する土間コンクリートに基礎梁機能を代替させることにより（例えば、基礎梁として必要な曲げ剛性を確保させることにより）、スパン中央部の基礎梁を省略して、柱脚部の固定度を確保するための基礎梁用の掘削量を低減すると共に、基礎梁用の鉄筋やコンクリート等の材料費を減少して、工費の軽減と工期の短縮を可能にすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明が講じた技術的手段は、次の通りである。即ち、請求項１に記載の発明は、ラーメン架構と土間コンクリートを有する構造物であって、ラーメン架構両端の柱脚部においては、土間コンクリートの端部に基礎梁状の端部補強部を設けて厚みを増し、ラーメン架構のスパン中央部においては、土間コンクリートに基礎梁機能を代替させることにより、柱脚部の固定度を確保すると共に、スパン中央部の基礎梁を省略したことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、冒頭で説明した第一の手法と同様に、基礎梁によってラーメン柱脚の固定度を確保する考え方に立脚するものであるにもかかわらず、土間コンクリートの端部だけに基礎梁状の端部補強部を設けることにより、換言すれば、あたかも土間コンクリートの端部にのみ基礎梁があるかのように配筋、コンクリート打設を行って、土間コンクリートより厚みのある端部補強部を造成することにより、柱脚の固定度を高めることができ、スパン中央部では、土間コンクリートは基礎梁よりも薄いが、桁行き方向での支配幅が基礎梁の梁幅より十分に広いので、土間コンクリートであるにもかかわらず基礎梁として必要な曲げ剛性を確保できる。

従って、ラーメン架構のスパン中央部に基礎梁を設けることなしにラーメン柱脚の固定度確保が可能となり、柱脚部の固定度を確保するための基礎梁用の掘削量や基礎梁用の鉄筋やコンクリート等の材料費を減少し、工費の軽減と工期の短縮が可能である。

本発明に係るラーメン架構を有する構造物の１階床伏せ図である。 図１のＡ−Ａ線断面拡大図である。 図１の要部拡大図である。 図３のＢ−Ｂ線断面拡大図である。 本発明の他の実施形態を示す縦断正面図である。 本発明の他の実施形態を示す１階床伏せ図の要部拡大図である。 従来技術の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１、図２は、杭基礎で支持されたスパンＳが３０ｍ以上、階高Ｈが２０ｍ以上といった大スパン、高階高のラーメン架構１と屋内全面にわたる土間コンクリート２とを有する構造物を示す。ラーメン架構両端の柱脚部は、各々、スパン方向において１本の基礎杭３で支持されている。ラーメン架構１は、桁行き方向に所定間隔（例えば、７ｍ間隔）で多数配置されている。桁行き方向両端の構面にはブレース（図示せず）が設けられており、桁行き方向に隣り合うラーメン架構１同士の間にも必要箇所にブレース（図示せず）が設けられている。

ラーメン架構１の両端の柱脚部においては、図１〜図４に示すように、土間コンクリート２の端部に基礎梁状の端部補強部４を設け、ラーメン架構１のスパン中央部においては、土間コンクリート２に基礎梁機能を代替させることにより、柱脚部の固定度を確保すると共に、スパン中央部の基礎梁を省略してある。基礎梁状を呈する端部補強部４の断面の寸法は、縦横１ｍ程度に設定されており、長さＬは４ｍ程度に設定されている。土間コンクリート２の厚さは、構造物の用途（積載荷重）に応じて、適宜設定されるが、１８０ｍｍ以上であることが望ましい。因みに、図示の実施形態では、構造物が自動ラック機械を設置する自動倉庫であるため、積載荷重を考慮して、土間コンクリート２の厚さを５００ｍｍ程度に設定してある。

尚、特別な検討がない限り、スパンＳの端部範囲（端部補強部４の長さＬ）はスパンＳの１／４、スパン中央部の範囲はスパンＳの２／４とするが、解析的な検討を施すことにより、端部範囲（端部補強部４の長さＬ）は変更可能であり、端部範囲をスパンＳの１／４より狭く設定することができる。端部範囲を広く設定するほど、基礎梁の剛性が増大するが、その代わり、施工手間が増大して、不経済になる。従って、不経済にならないように、基礎梁の剛性をある程度確保できる端部範囲を設計者が適宜設定する必要がある。因みに、図示の例では端部範囲（端部補強部４の長さＬ）が４ｍ程度であり、スパンＳの１／４よりかなり短いが、解析的にこの端部比率で十分な剛性が確保されることを確認している。

５は柱脚固定用のアンカーボルト、６は端部補強部４に埋設された補強鉄筋であり、梁配筋と同じように、所要本数の主筋６ａとあばら筋６ｂとでかご状に形成されている。端部補強部４の外端は、アンカーボルト５や桁行き方向の鉄筋との干渉を防いで、主筋６ａの定着を容易にするため、杭頭接合部より適当距離（例えば、４００ｍｍ程度）外側へ張出してある。７は割栗石、８は捨てコンクリートである。

上記の構成によれば、土間コンクリート２の端部だけに基礎梁状の端部補強部４を設けることにより、換言すれば、あたかも土間コンクリート２の端部にのみ基礎梁があるかのように配筋、コンクリート打設を行って、土間コンクリート２より厚みのある端部補強部４を造成することにより、柱脚の固定度を高めることができ、スパン中央部では、土間コンクリート２は基礎梁よりも薄いが、桁行き方向での支配幅が基礎梁の梁幅より十分に広いので、土間コンクリート２であるにもかかわらず基礎梁として必要な曲げ剛性を確保できる。

従って、ラーメン架構１のスパン中央部に基礎梁を設けることなしにラーメン柱脚の固定度確保が可能となり、柱脚部の固定度を確保するための基礎梁用の掘削量や基礎梁用の鉄筋やコンクリート等の材料費を減少し、工費の軽減と工期の短縮が可能である。

また、上記の実施形態においては、ラーメン架構両端の柱脚部を支持する基礎杭３が、夫々、スパン方向において１本であるから、冒頭で説明した第二の手法のように、２本の基礎杭３，３の押し引きによる回転抵抗で柱脚の固定度を確保する場合に比して、スパン方向における杭頭接合部のコンクリート量が少なくて済み、経済的である。

図５は、本発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、端部補強部４を垂直ハンチとした点に特徴がある。その他の構成や作用は先の実施形態と同じであるため、説明を省略する。

図６は、本発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、ラーメン架構両端の柱脚部を支持する基礎杭３が、夫々、桁行き方向において複数本（図示の例では２本）であることを特徴としている。

この構成によれば、ラーメン架構両端の柱脚部を支持する基礎杭３が、夫々、桁行き方向において複数本であるから、基礎杭が１本だけでは支持力が不足するような条件下において、複数本の基礎杭３で十分な支持力を確保しながらも、スパン方向における杭頭接合部のコンクリート量が少なくて済み、経済的である。その他の構成や作用は先の実施形態と同じであるため、説明を省略する。

１ ラーメン架構
２ 土間コンクリート
３ 基礎杭
４ 端部補強部
５ アンカーボルト
６ 補強鉄筋
６ａ 主筋
６ｂ あばら筋
７ 割栗石
８ 捨てコンクリート
９ 基礎梁
１０ 基礎
Ｓ スパン
Ｌ 端部補強部の長さ
Ｈ 階高
Ｑ 水平力

Claims (1)

1. ラーメン架構と土間コンクリートを有する構造物であって、ラーメン架構両端の柱脚部においては、土間コンクリートの端部に基礎梁状の端部補強部を設けて厚みを増し、ラーメン架構のスパン中央部においては、土間コンクリートに基礎梁機能を代替させることにより、柱脚部の固定度を確保すると共に、スパン中央部の基礎梁を省略したことを特徴とするラーメン架構を有する構造物。

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