JP7333708B2 - 基礎構造とその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は基礎構造とその施工方法に関し、特に基礎梁の構造に関する。

建物の基礎杭と上部構造との間に基礎梁が設けられることがある。基礎梁は上部構造の自重や地震荷重を複数の基礎杭に伝達するために設けられている。近年、工期短縮や品質向上のため、プレキャスト化された基礎梁（以下、ＰＣａ基礎梁という）が用いられることがある（特許文献１，２）。

特開２０１７－１２５３２２号公報 特開２０１８－２１４４５号公報

上部構造で発生する排水を下水道などに排出するため、建物の内部には排水配管が設置される。排水配管は上部構造から建物の地下空間まで延びて、建物の外部に埋設された下水管に接続される。このため、排水配管が基礎梁を貫通することがある。通常、排水配管の引き回しルートは好ましい下り勾配が確保されるように計画され、基礎梁の貫通孔の位置は引き回しルートによって決定される。一方、ＰＣａ基礎梁は工場製作されるため、据付工事の数ヶ月前には、貫通孔の位置まで含めて設計が完了している必要がある。しかし、建物の設備計画は着工の直前まで確定しないことがあり、また基礎梁は着工後早期に施工されることから、貫通孔の位置がＰＣａ基礎梁の設計時に確定しない可能性がある。このような工程上のミスマッチを避けるため、従来、基礎梁は現場施工されてきた。すなわち、基礎梁配筋、貫通孔のスリーブ設定及びコンクリート打設は現場で行われている。この方法によれば、基礎梁の貫通孔の位置やサイズを現場で調整できるため、工程上のミスマッチが生じる可能性は低い。しかしながら、この結果、上部構造では一般的に行われるプレキャスト構造を基礎梁に採用することが困難な場合が生じている。

本発明は、工程上のミスマッチが生じる可能性を低減することが可能なプレキャスト造の基礎構造を提供することを目的とする。

本発明の板状集合住宅の基礎構造は、建物の外周部に沿って配置された複数の外周梁と、複数の外周梁の内側に設けられた複数の内部梁と、を有している。外周部は一方の長辺と他方の長辺と一対の短辺とからなる。複数の内部梁の各々は、内部梁の長さ方向に、一方の長辺に隣接するプレキャスト部と、中央のプレキャスト部と、他方の長辺に隣接する現場打設部とに３分割されている。排水配管が貫通する少なくとも一つの第１の貫通孔が現場打設部だけに設けられ、人通口が中央のプレキャスト部だけに設けられている。

本発明によれば、排水配管が貫通する第１の貫通孔は現場打設部だけに設けられるため、工程上のミスマッチが生じる可能性を低減することができる。

本発明が適用される板状集合住宅の正面図である。 図１のＡ－Ａ線からみた基礎梁の平面図である。 基礎構造の斜視図である。 図３に示す基礎構造の分解斜視図である。 図２のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 図２のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。 外周梁とフーチングの上面図を示す図２のＤ部拡大図である。 図２のＥ－Ｅ線からみた内部梁の側面図である。 従来技術における工程ミスマッチを説明する概念図である。 本発明の他の実施形態を示す図５と同様の図である。

図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明は基礎梁を有するあらゆる建物に適用できるが、ここでは板状集合住宅を例に説明する。以下の説明及び図面においてＸ方向は板状集合住宅の桁行方向、Ｙ方向は板状集合住宅の梁間方向、Ｚ方向は鉛直方向ないし上下方向を示し、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交している。図１は板状集合住宅１の正面図を示している。基礎杭３が地盤２７に設置され、基礎梁４が基礎杭３の杭頭３Ａに設置され、建物の上部構造５が基礎梁４に支持されている。基礎杭３と基礎梁４を合わせて基礎構造２という。図２は図１のＡ－Ａ線からみた基礎梁４の平面図を、図３は基礎構造２の斜視図を、図４は基礎構造２の分解斜視図を、図５は図２のＢ－Ｂ線に沿った断面図を、図６は図２のＣ－Ｃ線に沿った断面図を、図７は、外周梁６とフーチング９の上面図（図２のＤ部拡大図）を示している。なお、図２においてハッチングをした部位は、現場打設梁６Ｂまたは現場打設部７Ｂを示す。

板状集合住宅１は桁行方向Ｘに複数スパンが、梁間方向Ｙに１スパンが設けられた板状の建物である。基礎梁４は建物の外周部に沿って配置された複数の外周梁６と、外周梁６の内側に設けられた少なくとも一つの内部梁７と、を有している。外周梁６と内部梁７は１階の床スラブ２４とともに地下空間８を形成し、地下空間８は内部梁７によって複数の区画８Ａに分割されている。

外周梁６は基本的にプレキャスト化されているが、後述するように、少なくとも一つの外周梁６、本実施形態では一つの外周梁６だけが現場打設梁６Ｂとされ、残りはプレキャスト化されている。桁行方向Ｘの外周梁６はスパン毎に区分されたプレキャスト梁（ＰＣａ梁）６Ａであり、梁間方向Ｙの外周梁６は３つのＰＣａ部６Ｃに等分割されている。梁間方向Ｙの外周梁６は構造的には一つの梁であり、ＰＣａ部６Ｃ同士はモルタルで接合される。

内部梁７はスパン毎に設けられ、Ｙ方向に互いに対向する外周梁６同士を接続している。各内部梁７は３つの部分、すなわち２つのプレキャスト部（ＰＣａ部）７Ａと１つの現場打設部７Ｂに等分割されている。内部梁７は構造的には一つの梁であり、ＰＣａ部７Ａ同士はモルタルで接合される。ＰＣａ部７Ａと現場打設部７Ｂは現場打設のコンクリートで接合される。本実施形態では内部梁７のＹ方向端部に現場打設部７Ｂが設けられているが、内部梁７のＹ方向中央部に現場打設部７Ｂを設けてもよい。現場打設部７Ｂは内部梁７のどこかに設けられていればよく、そのＹ方向位置やＹ方向長さは限定されない。梁間方向Ｙの外周梁６及び内部梁７の分割数は３つに限定されず、２つまたは４つ以上でもよい。ＰＣａ梁６Ａ，ＰＣａ部６Ｃ，７Ａは揚重機で据え付けられることから、分割数は揚重機の性能を考慮して決定するのが好ましい。なお、ＰＣａ部７Ａの範囲をできるだけ確保するため、現場打設部７ＢのＹ方向長さは内部梁７のＹ方向長さの概ね１／３以下とすることが好ましい。

外周梁６と内部梁７の交差部にはフーチング９が設けられている。フーチング９は概ね直方体の鉄筋コンクリート構造物であり、現場で施工される。フーチング９は建物の外壁側で上部がカットされた形状となっている。フーチング９の下には基礎杭３が、フーチング９の上には柱１０が設けられている。基礎杭３は鋼管杭であり、杭頭３Ａには複数の杭頭補強筋１１が設けられている。杭頭補強筋１１は基礎杭３の杭頭３Ａ近傍の側面に溶接などによって周方向に設けられ、鉛直方向Ｚ上方に延びている。基礎杭３の杭頭３Ａと杭頭補強筋１１はフーチング９で覆われている。基礎構造２の施工性を考慮し、外周梁６と内部梁７の下端レベルは一致している。フーチング９の下端は外周梁６と内部梁７の下端より下方にある。すなわち、施工時には地盤２７はフーチング９の範囲だけが周囲より深く掘削される。

外周梁６はその下部に幅方向（Ｙ方向）両側に張り出した張出部１２を有している。フーチング９は杭頭補強筋１１、外周梁６の鉄筋１４、内部梁７の鉄筋１５などが集中するため、鉄筋の納まりが困難となる場合がある。特にＸ方向及びＹ方向に設けられる鉄筋１４，１５と円周上に設けられる杭頭補強筋１１は干渉が生じやすい。図４～７に示すように、外周梁６の下端筋１４Ａの少なくとも一部、本実施形態ではＹ方向両側の下端筋１４Ａは張出部１２に設けられ、張出部１２に設けられた下端筋１４Ａは杭頭補強筋１１の幅方向（Ｙ方向）外側を通っている。このため、鉄筋の配置スペースに余裕が生じ、鉄筋の納まりが改善される。

図８は図２のＥ－Ｅ線からみた内部梁７の側面図である。内部梁７には様々な貫通孔が設けられている。貫通孔は円形であるが、矩形その他の形状であってもよい。現場打設部７Ｂには排水配管２３が貫通する４つの第１の貫通孔１６が設けられている（図２には１本の排水配管２３を例として示している）。このうち３つの第１の貫通孔１６は浴室、トイレ、キッチン、洗面所などで発生する排水を排出する排水配管が貫通するためのものである。排水配管２３は、通常は板状集合住宅１の外部の地下に埋設された公共下水管に接続される。このため、各住戸で発生した排水は集合住宅内で１本または数本の排水配管２３に集約され、外周梁６と内部梁７とで仕切られる地下空間８まで引き回され、地下空間８から外周梁６を通って板状集合住宅１の外部に排出される。もう一つの第1の貫通孔１６は雨水などを排水する排水配管（以下、上述の排水配管と区別するためドレン配管という）が貫通するためのものである。本実施形態では、ドレン配管も他の排水配管と同様に公共下水管に接続される。現場打設部７Ｂにはさらに通気口１７と連通管１８が設けられている。通気口１７は、地下空間８に立ち入る人の安全確保のため、内部梁７で区画された地下空間８の各区画８Ａを空気が連通可能となるように設けられている。連通管１８は、地下空間８の一区画８Ａで溢水が発生したときに水を分散させるために、内部梁７の底部に設けられている。中央のＰＣａ部７Ａには人が各区画８Ａを移動できるようにするための人通口１９と、給水配管、ガス配管の共通貫通孔２０とが設けられている。端部のＰＣａ部７Ａには通気口１７と、連通管１８と、強電系ケーブルの貫通孔２１と、弱電系ケーブルの貫通孔２２とが設けられている。

排水配管２３はフロア間を貫通する部位では概ね鉛直方向に延びており、フロア内では排水が重力で流れるように、所定の下り勾配が付けられている。下り勾配は汚物等が水に同伴して流れやすくするように、例えば１／１００～３／１００程度の比較的緩い勾配に設定される。地下空間８においても、排水配管２３の引き回しルートはこの下り勾配を目安に計画される。しかし、内部梁７を全てＰＣａ化すると工程上のミスマッチが生じる可能性がある。図９は、内部梁７を全てＰＣａ化したときの、集合住宅の主な設計工程と工事工程を示している。設計が開始されると、まず各住戸の大まかな間取りなどが決定され、次に構造設計や設備計画が行われる。排水配管２３のルートは設備計画で決定されるが、そのためにはトイレやキッチンなどの配置が決定している必要がある。従って、排水配管２３のルートは設備計画の後半から終盤にならないと確定しないことがある。一方、工事については設計が終了し、建築確認などの手続が終わり次第着工可能となる。着工後は基礎杭３がまず施工され、続いて基礎梁４が施工される。ＰＣａ基礎梁は、据付のタイミングにあわせて予め設計及び製作が行われる。ＰＣａ基礎梁の設計では貫通孔計画、すなわち貫通孔の設置位置、形状及び大きさに関する情報が必要となる。しかし、ＰＣａ基礎梁の設計は着工よりかなり早いタイミングで行われるため、その時点で貫通孔計画が確定していない可能性がある。すなわち、工程上のミスマッチが生じる可能性がある。ミスマッチが生じると、ＰＣａ基礎梁の施工が遅れるなど工期に重大な影響が生じる可能性がある。これを避けるためには、予め決定された貫通孔の位置に合わせて排水配管２３の引き回しを計画する必要がある。しかし、上述のように排水配管２３は下り勾配に関して厳しい制約があるため、合理的な引き回しルートが実現できないなど、設備計画に大きな影響が生じる可能性がある。以上の問題はＰＣａ基礎梁に特有のものであり、現場打設の基礎梁では貫通孔計画は施工時までに確定していればいいため、このような問題は基本的に起こらない。

本実施形態では、少なくとも排水配管２３が貫通する第１の貫通孔１６は現場打設部７Ｂだけに設けられている。上述のように、現場打設部７Ｂでは貫通孔計画が早期に確定している必要がないため、工程上のミスマッチが生じにくい。一方、排水配管２３以外の配管、ケーブル等が貫通する貫通孔は引き回しの自由度が高いため、事前に貫通孔の位置が決定していても引き回し上の大きな制約は生じない。例えば、水道水や消化水などの給水配管は通常加圧されているため、勾配に関して大きな制約はなく、下り勾配と上り勾配が混在していても大きな問題とはならない。ケーブルは勾配に関する制約がないため、引き回しルートへの影響はほとんどない。さらに、配管やケーブルが貫通しない貫通孔（通気口１７、連通管１８、人通口１９）に関してはこのような問題はそもそも生じない。

排水配管２３が貫通する第１の貫通孔１６は少なくとも一つ設けられていればよく、その数は限定されない。しかし、本実施形態では、設備計画の自由度を確保するため、複数の第１の貫通孔１６が設けられており、第１の貫通孔１６の少なくとも一部は互いに口径が異なっており、且つ互いに異なる高さに設けられている。また、ＰＣａ部７Ａに設けられる貫通孔はできる限り集約することが好ましい。例えば本実施形態では、給水配管と消火配管とガス配管の貫通孔２０は共用されている。これによってＰＣａ部７Ａの貫通孔の数を削減することができ、ＰＣａ部７Ａの設計が簡略化される。

前述のように、桁行方向Ｘの外周梁６は、複数のプレキャスト梁６Ａと、一つの現場打設梁６Ｂとからなっている。現場打設梁６Ｂは排水配管２３が貫通する部位だけに設けられている。本実施形態では排水配管２３を外部に引き出すための貫通孔（以下、第２の貫通孔２５という）は一つの現場打設梁６Ｂだけに設けられている。従って、桁行方向Ｘの外周梁６のうち現場打設梁６Ｂは一つだけであり、残りはすべてＰＣａ梁６Ａとなっている。排水配管２３の引き回しによっては複数の現場打設梁６Ｂを設けることも可能である。

このように、本実施形態では内部梁７のうち、排水配管２３が貫通する第１の貫通孔１６が設けられる部位だけが現場打設部７Ｂとされ、その他はＰＣａ部７Ａとされている。また、外部梁６のうち、排水配管２３が貫通する第２の貫通孔２５が設けられる部位だけが現場打設梁６Ｂとされ、その他はＰＣａ梁６ＡまたはＰＣａ部６Ｃとされている。例えば桁行方向Ｘに６スパン、梁間方向Ｙに1スパンの板状集合住宅１で、梁間方向Ｙの梁が３分割される場合、外周梁６は１７個のＰＣａブロックと１個の現場打設ブロックとからなり、内部梁７は１０個のＰＣａブロックと５個の現場打設ブロックとからなる。従って、ＰＣａブロックは合計２７個、現場打設ブロックは合計６個となる。つまり、全体の約８割をＰＣａ造とすることができるため、工期短縮と基礎構造の品質確保が可能となる。

図１０は本発明の他の実施形態を示す図５と同様の図である。本実施形態では、外周梁６と内部梁７の下端レベルが、それぞれの下端筋設置領域６１，７１が重ならないように鉛直方向Ｚにずれている。より具体的には、内部梁７の下端レベルと外周梁６の張出部１２の上端レベルが一致している。これによって鉄筋の配置スペースにさらに余裕が生じ、鉄筋の納まりが一層改善される。

１ 板状集合住宅
２ 基礎構造
３ 基礎杭
６ 外周梁
６Ａ プレキャスト梁（ＰＣａ梁）
６Ｂ 現場打設梁
６Ｃ プレキャスト部（ＰＣａ部）
７ 内部梁
７Ａ プレキャスト部（ＰＣａ部）
７Ｂ 現場打設部
９ フーチング
１１ 杭頭補強筋
１２ 張出部
１６ 第１の貫通孔
２５ 第２の貫通孔

Claims (10)

1. 建物の外周部に沿って配置された複数の外周梁と、前記複数の外周梁の内側に設けられた複数の内部梁と、を有し、前記外周部は一方の長辺と他方の長辺と一対の短辺とからなり、
   前記複数の内部梁の各々は、前記内部梁の長さ方向に、前記一方の長辺に隣接するプレキャスト部と、中央のプレキャスト部と、前記他方の長辺に隣接する現場打設部とに３分割され、
   排水配管が貫通する少なくとも一つの第１の貫通孔が前記現場打設部だけに設けられ、人通口が前記中央のプレキャスト部だけに設けられている、板状集合住宅の基礎構造。
2. 前記現場打設部の長さは前記内部梁の長さの１／３以下である、請求項１に記載の基礎構造。
3. 前記少なくとも一つの第１の貫通孔は複数の第１の貫通孔であり、前記複数の第１の貫通孔は前記現場打設部の互いに異なる高さに設けられている、請求項１または２に記載の基礎構造。
4. 前記複数の第１の貫通孔の口径は互いに異なる、請求項３に記載の基礎構造。
5. 電気配線の貫通孔、ガス配管の貫通孔、給水配管の貫通孔、通気口、連通管の少なくともいずれかが前記プレキャスト部に設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の基礎構造。
6. 前記複数の外周梁は、プレキャスト梁と、現場打設梁と、前記排水配管が貫通する少なくとも一つの第２の貫通孔と、を有し、前記少なくとも一つの第２の貫通孔は前記複数の外周梁の前記現場打設梁のみに設けられている、請求項１から５のいずれか１項に記載の基礎構造。
7. 前記外周梁と前記内部梁の交差部の下に設けられた基礎杭と、前記基礎杭の杭頭に設けられ、前記基礎杭の上方に延びる杭頭補強筋と、有し、
   前記外周梁はその下部に幅方向両側に張り出した張出部を有し、前記外周梁の下端筋の少なくとも一部は、前記杭頭補強筋の幅方向外側を通るように前記張出部に設けられている、請求項１から６のいずれか１項に記載の基礎構造。
8. 前記外周梁と前記内部梁の下端レベルが一致している、請求項１から７のいずれか１項に記載の基礎構造。
9. 前記外周梁と前記内部梁の下端レベルが、それぞれの下端筋設置領域が重ならないように鉛直方向にずれている、請求項１から７のいずれか１項に記載の基礎構造。
10. 外周部を形成する複数の外周梁を施工するとともに、前記複数の外周梁の内側に複数の内部梁を施工することを有し、
    前記外周部は一方の長辺と他方の長辺と一対の短辺とからなり、
    前記複数の内部梁の各々は、前記内部梁の長さ方向に、前記一方の長辺に隣接するプレキャスト部と、中央のプレキャスト部と、前記他方の長辺に隣接する現場打設部とに３分割され、
    排水配管が貫通する少なくとも一つの第１の貫通孔が前記現場打設部だけに設けられ、人通口が前記中央のプレキャスト部だけに設けられる、板状集合住宅の基礎構造の施工方法。

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