New Horizons in Structural Design April, 2008

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構造デザインの最前線　　　　FACT　NIKKEN SEKKEI43地盤・基礎技術Ground Technology基礎構造は、建物の重量を安全に地盤に伝える役割を担う重要な構造部分です。建物を支える地盤は一般に支持層と呼ばれています。基礎構造には、大別すると、支持層が浅く建物重量が直に支持層に伝えられる直接基礎形式と、支持層が深いため建物重量が杭を介して支持層に伝えられる杭基礎形式があります。支持層の深さが比較的浅い場合は杭に代えて地盤改良を用いる場合があります。昨今、新しい基礎形式として、直接基礎と杭基礎を併用したパイルド・ラフト基礎が注目されており、実際に採用される事例が出てきています。パイルド・ラフト基礎は、支持層となる地盤が深い場合に、支持層まで杭を打たず、杭支持層にたどり着く前の比較的柔らかい地盤までとし、その地盤に建物を支持させる形式で、一定の沈下量は許容した上で安全性と経済性を実現する基礎形式です。ただし、パイルド・ラフト基礎は現時点では通常の建築確認では認められていないので特別な審査が必要となります。また、この基礎形式を採用できる地盤は限定され調査等にも時間がかかるため、沈下量の制御が重要なポイントとなるので、設計にあたっては詳細な検討がされます。日建設計では、グループ内の建築構造、地盤工学、地盤調査のそれぞれの専門家からなるチームの協働により、地盤特性についての高度な知識、最新の解析技術を用いて設計を行っています。 原克巳・二宮利治The foundation is a critical part of every structure, serving to safely transmit the weight of the building to the ground. The ground that supports the build-ing is generally called the bearing layer.Foundation structures can be classified as "spread foundations," with the building weight directly applied to the shallow bearing layer; and "pile foundations," with the building weight trans-mitted to the deep bearing layer through piles. Recently, new "piled raft foundations," which are combinations of spread foundations and pile foun-dations, have also been attracting attention. In a piled raft foundation, when the bearing layer is quite deep, piles are only driven into the relatively soft ground above such layer. A certain degree of settlement is allowed, which satisfies safety and economic criteria. In designing this type of foundation, which is not yet authorized in standard building certifica-tion, careful examination is required in order to control the degree of settlement. Nikken Sekkei assembles a collaborative team of specialists drawn from building construction, geotechnique, and ground investigation groups in order to implement efficient designs using sophisticated knowledge and advanced technology for analysis of ground characteristics. Katsumi Hara, Toshiharu Ninomiya支持層　Bearing layer基礎スラブ（ラフト）Foundation slab (raft)杭Pile支持層　Bearing layer支持層　Bearing layer直接基礎Spread foundation杭基礎Pile foundationパイルド･ラフト基礎Piled raft foundation支持層は、岩盤やよく締まった砂礫層、砂層及び固結した粘性土層などで地盤の固さ・強さほか、建物の規模などに応じて選定される。The type of bearing layer is chosen in accordance with the scale of the building and the necessary solidity and strength of the ground.実測 Actual解析結果 Analyzed Results-20-10010200-2123456鉛直変位量(mm)Vertical displacement 掘削Excavationマットスラブ施工　Mat slab地下躯体施工　Underground building frame 低層躯体施工　Low-story building frame中層躯体施工Mid-story building frame高層躯体施工High-story building frame供用時Placed in service施工ステップ Construction process建物沈下量の解析値と実測値の比較Comparison of analyzed and actual values for building settlementパイルド・ラフト基礎を採用した建物の工事開始から竣工直前までの基礎の沈下状況の実測と解析結果を比較すると、両者は良い一致を示している。この例では、パイルド・ラフト基礎の採用で杭基礎に比べ全建設コスト2％の縮減が可能となった。The above chart shows the process from start of construction to comple-tion of a building using the piled raft foundation method. A reduction in construction costs of about 2% was achieved compared with a case using the pile foundation method. パイルド・ラフト基礎の解析例Analyzed example of piled raft foundation直接基礎とパイルド・ラフト基礎の有限要素法による（FEM）による解析結果の一例。パイルド･ラフトでは沈下が緩和されていることがわかる。Examples of spread foundation and piled raft foundation analyzed by the nite element method (FEM): Settlement is improved with the piled raft foundation.直接基礎形式の変形Deformed spread foundation中央の沈下量Central settlement 45 mmパイルド・ラフト基礎形式の変形Deformed piled raft foundation中央の沈下量Central settlement 25 mm

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