直接基礎の設計

建築基礎構造講義(５)
基礎形式の種類と選定
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到達目標
z基礎構造と上部構造の違い、基礎の種類（直
接基礎と杭基礎）と直接基礎の種類（独立・
複合・連続フーチング基礎、べた基礎）につい
て説明できる。
z地耐力と基礎形式の選択の関係を説明でき
る。
z免震基礎の原理と選択の基準がわかる。
テキスト第5章 p.61～65，p.85～86
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基礎の構造
最下階の柱脚より下
が基礎構造
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基礎の種類
フーチング基礎
直接基礎　基礎
独立フーチング基礎
複合フーチング基礎
連続フーチング基礎
べた基礎
杭基礎
支持杭基礎
摩擦杭基礎
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直接基礎の種類
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独立基礎（住宅）
z柱下だけに基礎を設け建物重量を地盤に伝
える
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連続フーチング基礎（布基礎）
z 躯体の外周部および、重力のかかる部分の下に線上に構造
物（一般には鉄筋コンクリート造）を置き、それらをしっかり繋
いで一体構造にした基礎。
http://www.2550.net/myhome-jiban.htm
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べた基礎
z 躯体の外周部だけではなく、躯体の下部全体を一枚の鉄筋
コンクリートの板にして、それと外周部（床下換気の必要性
から、外周部は床下スペース分だけ高くなっているのが標準
的）とをしっかり接続して一体構造としたもの。
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基礎構造の選定
z 上部構造の構造計画と基礎形式は深く関連してい
るので，上部構造の計画を作る段階で地盤条件を
十分に把握して，基礎を含めた総合的な構造計画
を行う必要がある。
z 基礎構造の選定にあたっては，上部構造の条件，
地盤条件，敷地の条件，施工法，および経済性など
を十分考慮して，総合的に判断しなければならない。
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上部構造の条件
z 上部構造からの条件としては，規模，重量，用途，
構造などが考えられる。
z 建物重量と基礎構造の選定は密接な関係がある。
z 上部構造の剛性と不同沈下は密接な関係がある。
{RC造では剛性が高く不同沈下が起こりにくいが，大き
な不同沈下には亀裂が発生する。
{S造では，剛性は低いが，不同沈下には粘り強い構造
である。
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上部構造の重量
日本建築学会『建築物荷重指針・同解説』
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地盤の条件
z 基礎形式の選定は地盤の性質を適切に判断して行
う必要がある。
{支持層が深い場合は杭基礎になるが，その杭基礎を摩擦
杭とするか，支持杭にするかの判断は，周辺の建物の基礎
形式や経験に基づいた高度の判断が必要
{一つの建物で異種の基礎の混用は極力さけるべき
{凍結の恐れのある地域では基礎の根入れ深さは凍結深
度より深くする
{地下水位より深い位置に基礎を設ける場合は，止水や排
水に多額の費用を要することが多いので，地盤の透水係
数の調査が必要
{地下水位が将来低下する恐れのある地域では地盤沈下
が生じる可能性があるので，その影響も考慮する
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敷地の条件
z敷地の状態によって基礎形式が変わる。
{隣地境界線近くに設けられた柱の基礎は偏心基礎
として，基礎が隣地にはみだすことがないようにす
る
{隣地の地盤掘削によって基礎支持力が低下する
恐れがあるので注意が必要
{隣地の建物による地中応力も配慮して基礎を選定
する必要がある
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施工方法
z基礎の建設には騒音や振動を伴うので，建
設地点に対応した騒音規制法や振動規制法
に基づいた基礎形式や工法の選択が必要
{杭基礎の場合，所定の長さの杭が現場に搬入可
能かの調査が必要
{施工方法によっては施工機械や付属設備のため
のスペースが確保できるか等を調べて基礎を選定
する
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経済性
z基礎は建物の大元であるから十分安全でな
ければならないが，上部構造とのバランスを
考慮して基礎を選定する必要がある。
{基礎形式とコストは関連するので，各種基礎形式
による安全性，コストの比較を行い総合的な判断
に基づいて基礎の選定が必要である。
{無理のない範囲でできるだけ経済的な基礎を選択
すべきである。
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過剰設計
建築地盤工学より
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直接基礎と杭基礎の選定
z 一般に直接基礎は杭基礎より経済的であり，地盤
の許容支持力と建物規模が概ね次の場合は直接
基礎を採用することが多い。
{RC造2階以下，S造3階以下の場合で許容支持力が
50kN/m2程度あるとき。
{許容支持力が300kN/m2程度あり10階以下であれば直接基
礎が可能
{地下室がある場合は基礎根入れによる浮基礎的な設計が
可能であり，上記の地盤支持力より小さな許容支持力でも
べた基礎としての設計が可能
z 地表から軟弱地盤が厚く堆積し，この地盤に構造物
を直接支持されることが困難な場合に杭基礎が採
用される。
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直接基礎のスラブ形式の選択
z 独立基礎，複合基礎，連続基礎，べた基礎のどの
基礎を用いるかは上部構造や地盤の許容支持力に
より判断する
{上部構造が壁式構造の場合は連続基礎（布基礎）とする場
合が多い
{S造やRC造のラーメン構造の場合，柱から建物重量をその
直下の地盤に独立基礎で直接支持されるのが合理的であ
り，経済的な場合が多い。しかし，地盤支持力が小さい場合
は独立基礎の底面積は大きなものになり，隣の柱に繋がる
ような場合は，建物全体を一体の基礎としたべた基礎が用
いられる。
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{べた基礎に適した建物は，地下室をもつ建物や柱
間隔が小さく耐圧盤が地中梁によって小さな面積
に区画できるものなどである
{階数や地盤支持力が上記の条件を満足していても，
大スパンの建物の場合は，各柱の軸力が大きくな
り，直接基礎より杭基礎のほうが適切な場合があ
る。
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免震基礎の選択
z地震に対する対策として免震基礎が普及して
きている。
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建物が地震に耐える３つの方法
制震
減衰を大きくする
地動の
最大加速度
耐震
建物を軽く剛く造る
免震
建物を思い切り
柔らかく造る
固有周期って何？
行って
帰る時間
Mu
Te = 2π
Ke
初期変位を与えた場合の自由振動
免震建物の仕組み
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積層ゴム（アイソレータ）の原理
積層ゴムとゴムの固まり（ゴム
ブロック）の働きの違いは右図
のとおりです。
柱の大きい荷重を支えながら、
地震の大きな揺れをも可能とす
るのが積層ゴムです。鋼板に
挟まれたゴム板は、水枕のよう
に全ての方向へ張りつめた張
力だけによって柱の大きな荷重
や、地震の大きな揺れにも耐え
ています。日常的に使われてい
る輪ゴムの張力と全く同じ働き
によって、何千㌧もの重たい建
物を支えています。
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アイソレーターの種類
z天然ゴムアイソレーター
z高減衰積層ゴムアイソレーター
z鉛プラグ入り積層ゴムアイソレーター
z滑り支承アイソレーター
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ダンパーの種類
zオイルダンパー
z鋼棒ダンパー
z鉛ダンパー
z摩擦ダンパー
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免震構造とコスト
z 免震構造を採用した建築物では、免震装置の上の
部分の地震荷重は当然小さなものになり、強度をさ
げることができるため、コストダウンにつながります。
z しかし一方では、新たに免震装置が必要になり、そ
れを取り付ける下部構造の部分や、建物周辺のクリ
アランスを確保するために、別なコストが発生するこ
とになります。これらを全て含めたトータルコストで
は、一般に数％のコストアップと言われています。
http://www.maruhiko.co.jp/03eigyo/04.html
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免震ピット
「基礎下免震」ではメンテナンススペースを確保するた
めに、免震装置を取り付ける部分に“免震ピット”が必要
になり、装置の上下に基礎梁を配置することになります。
また、ピットスペースが取れない場合は、中間柱に免震
装置を取り付ける「中間免震」があります。
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クリアランス
z 建物の揺れを吸収するために、周囲全ての方向に
クリアランスを設けます。このため、敷地に余裕が必
要になり、また、地震のときに挟まれないように安全
対策を講じなければなりません。当社社屋の設計で
は水平500mm、垂直50mmのクリアランスを確保し
ています。
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設備配管
建物の水平方向の変位（ズレ）に対応するため、建物内外
の接続が必要な給排水管、電力線等の取り付けは、下の
図に示すようにフレキシブルにしなければなりません。
平面図
平面図
断面図
断面図
電力引込図
給排水・消火管設備
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コストアップとコストダウン
コストアップ要因
コストダウン要因
•免震装置費用
•基礎の二重躯体、アクセス部など、
免震用のディーテイル
•設備配管のフレキシブルジョイント
•設計、許認可用の追加費用
•免震構法の採用によって、上部構
造に働くせん断力が大幅に減ります
ので、柱や梁などの構造部材は小さ
くすることができます。従って上部構
造体のコストは低減できます。
•高層ではＳＲＣ構造にするところを、
構造計画を変更し、ＲＣ造で造ること
が可能です。
•カーテンウォールや設備機器取付
部など、非構造材でのコスト削減が
可能です。シーリング材やサポート
金具も簡略化できます。
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http://www.ando-corp.co.jp/j/ja/ja0904.htm
木造住宅の免震技術
転がる。
滑る。
免震装置の種類
■転がり支承
凹面の皿の上をボー
ルまたはローラーが転
がり、加速度を低減
免震性能が高い
■すべり支承
凹面状の皿の上を
すべり部がすべり、
加速度を低減
■積層ゴム支承
ゴムの変形により加
速度を低減
戸建免震のコスト
z 鉄骨架台は標準的に4ton～5ton程度の重量となり、60万円
前後は必要。
z 免震設計は免震装置廻り，架台を含む上部構造，下部構造
の、申請施工可能な設計図と限界耐力計算(告示)法免震構
造計算が必要。設計料は現状では90万円前後。
z 免震装置の数はメーカーによって異なるが、標準的木造住
宅の免震装置は、6組×25万円＝150万円前後。
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まとめ
z 基礎の種類には，直接基礎と杭基礎があり，直接
基礎には，独立基礎，複合基礎，連続基礎，べた基
礎がある。
z 基礎の選定にあたっては，上部構造の条件，地盤
条件，敷地の条件，施工法，経済性などを考慮して
総合的に判断しなければならない。
z 免震基礎は地震力を低減できる有効な方法である
が，架台の設置，免震ピットの確保，クリアランスの
確保，設備配管の配慮などが必要となる。
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