地下空間施設及びその構築方法
【課題】収容物の荷重とは関係なく、大規模な地中空間に無柱の空間を創り出し、それによって収容率を向上させせるとともに、無柱空間ゆえ、さまざまな用途に用いることが可能な地下空間施設を提供する。
【解決手段】本発明に係る地下空間施設１を構成する環状トラス架構４は、外周リング材７と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材８と、一端を外周リング材７に他端を内周リング材８にそれぞれピン接合した連結材９とから構成してある。ここで、環状トラス架構４は、外周リング材７を掘削孔３の内面に連結するとともに、かかる状態で内周リング材８の水平構面が外周リング材７の水平構面よりもΔＨだけ高くなるように構成してある。
【解決手段】本発明に係る地下空間施設１を構成する環状トラス架構４は、外周リング材７と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材８と、一端を外周リング材７に他端を内周リング材８にそれぞれピン接合した連結材９とから構成してある。ここで、環状トラス架構４は、外周リング材７を掘削孔３の内面に連結するとともに、かかる状態で内周リング材８の水平構面が外周リング材７の水平構面よりもΔＨだけ高くなるように構成してある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や自転車といった収容物を格納することをはじめとした様々な用途に用いられる地下空間施設及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下空間の有効利用が取り沙汰されるようになって以来、駐車場や駐輪場を地下に設置する技術開発が数多く行われてきたが、都心部においては、そのニーズはますます高まっている。
【０００３】
具体的には、エレベータやリフトといった昇降設備を中央に設置し、それを取り囲むようにして放射状の駐車場や駐輪場の設置区画を多層状に設けた円筒型施設の提案が数多く見られる。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−８２９２７
【特許文献２】特開平９−３２８９２３
【特許文献３】特開平１０−１１５１２１
【特許文献４】特開２０００−２３０３４０
【特許文献５】特開平１１−１３１８４９
【特許文献６】特開２００１−２４８３２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる従来技術においては、荷重支持構造と空間利用性という観点で改善の余地があった。
【０００６】
すなわち、従来技術では、各階（各層）の自動車の荷重を下階の柱で順次受けるというごく普通の荷重支持構造になっているため、地中空間は、柱だらけになって空間を有効利用するにも限度があり、結果として収容効率が低下するという問題を生じていた。
【０００７】
また、地中空間に柱が林立しているため、用途としてはせいぜい駐輪場や駐車場あるいは倉庫程度に限られてしまうという問題も生じていた。
【０００８】
一方、駐輪場のように収容物の載荷荷重が小さい場合には、従来技術が開示しているように収容物を格納するための部材を円筒状の壁の内壁から片持ち状に突設すれば足りるであろうが、これでは自動車のような相対的に重い収容物を収容することは困難であるだけではなく、エレベータやリフトからの距離の関係上、地中空間の内径を小さくせざるを得ず、結果として、施設の規模を大規模にして収容効率を向上させることも難しいという別の問題を生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、収容物の荷重とは関係なく、大規模な地中空間に無柱の空間を創り出し、それによって収容率を向上させせるとともに、無柱空間ゆえ、さまざまな用途に用いることが可能な地下空間施設及びその構築方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る地下空間施設は請求項１に記載したように、外周リング材と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材と、一端を前記外周リング材に他端を前記内周リング材にそれぞれピン接合した連結材とから環状トラス架構を構成し、該環状トラス架構を地盤の掘削孔内に水平に複数段設置するとともに、該環状トラス架構の中央に形成されている中空空間に昇降設備を貫通設置してなり、前記外周リング材を前記掘削孔の内面に連結するとともに、かかる状態で前記内周リング材の水平構面が前記外周リング材の水平構面よりも所定高さだけ高くなるように前記環状トラス架構を構成したものである。
【００１１】
また、本発明に係る地下空間施設は、前記環状トラス架構の中央に形成されている中空空間に円筒状壁体を配置して該円筒状壁体の内部に前記昇降設備を設置するとともに、該昇降設備の出入り開口を前記円筒状壁体に形成し、前記環状トラス架構の上に床材を水平に敷設したものである。
【００１２】
また、本発明に係る地下空間施設は、複数段設置された前記環状トラス架構のうち、上下に対向する一対の環状トラス架構を相互に連結したものである。
【００１３】
また、本発明に係る地下空間施設の構築方法は請求項４に記載したように、地盤内に杭を構築し、該杭と干渉しないように環状の土留め壁を前記地盤内に構築し、該土留め壁で囲まれた内側の地盤を掘り下げることで該土留め壁の内部空間として掘削孔を形成するとともに該掘削孔内に環状トラス架構を水平に複数段設置し、該環状トラス架構の中央に形成される中空空間に昇降設備を貫通設置し、前記杭の頭部に連結する形で上部構造物を構築する地下空間施設の構築方法であって、前記環状トラス架構を、外周リング材と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材と、一端を前記外周リング材に他端を前記内周リング材にそれぞれピン接合した連結材とから構成するとともに前記外周リング材を前記掘削孔の内面に連結し、かかる状態で前記内周リング材の水平構面が前記外周リング材の水平構面よりも所定高さだけ高くなるように構成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る地下空間施設の構築方法は、前記杭と前記環状トラス架構とを鉛直方向の相対移動が許容されるように相互に連結するものである。
【００１５】
本発明に係る地下空間施設においては、外周リング材を掘削孔の内面に連結するとともに、かかる状態で内周リング材の水平構面が外周リング材の水平構面よりも所定高さだけ高くなるように環状トラス架構を構成してある。
【００１６】
すなわち、連結材は、概ね放射状に配置されるとともに内周リング材から外周リング材へ向けて概ね放射状となるように下り勾配でピン接合されることになる。
【００１７】
このようにすると、内周リング材に鉛直荷重が作用したとき、内周リング材は、鉛直下方に下がろうとする変形が生じ、それに伴って、連結材は下り勾配の傾斜状態からより水平に近い傾斜になるように回転しようとする変形が生じる。
【００１８】
この結果、内周リング材は径が縮む方向の変形となるために圧縮力が生じ、連結材も軸方向の長さが縮む方向の変形となるために圧縮力が生じる。
【００１９】
そのため、内周リング材に作用する鉛直荷重は、放射状に押し出す方向の水平成分と鉛直成分とをもって外周リング材に伝達する。
【００２０】
外周リング材に伝達された鉛直成分については、該外周リング材が掘削孔の内面に連結されているため、該掘削孔の内側に沿って形成されている土留め壁に伝達支持される。
【００２１】
一方、外周リング材に伝達された水平成分については、土留め壁及び地盤の剛性と外周リング材の剛性との相対的な大きさの相違によって伝達性状が異なり、土留め壁及び地盤の剛性が小さい場合には、外周リング材に引張力が生じ、場合によっては土留め壁に水平成分が作用せず、外周リング材の引張力で水平成分が釣り合う。この場合、土留め壁と環状トラス架構とは、鉛直方向に関してのみ荷重伝達が行われ、水平方向に関しては互いに独立した構造となる。
【００２２】
逆に、土留め壁及び地盤の剛性が大きい場合には、外周リング材に圧縮力が生じ、土留め壁及びその背面に拡がる地盤にさらに伝達される。この場合、地盤、土留め壁及び環状トラス架構は、一体化されることとなる。
【００２３】
そして、かかる一体化により、環状トラス架構から見れば、その載荷荷重を土留め壁の背面土圧及び土留め壁の剛性で支持させることで、環状トラス架構の部材断面を小さくすることができるとともに、土留め壁から見れば、背面土圧を環状トラス架構の剛性とその上の載荷荷重で支持させることで、土留め壁の断面厚を小さくすることができるため、環状トラス架構及び土留め壁の規模を軽減し、ひいては工期や構築コストを低減することが可能となる。
【００２４】
なお、環状に形成されている土留め壁は、掘削孔の規模によって後述するように鋼矢板からＲＣ地中壁とさざまなであるが、どのような土留め壁であっても背面土圧を曲げ剛性で抵抗するか、圧縮剛性で抵抗するかのいずれかであるため、放射状の水平成分の力は、土留め壁に生じている曲げモーメントや圧縮力と相殺されつつ、背面土圧を反力として安定支持されることとなる。
【００２５】
いずれにしても、環状トラス架構の載荷荷重を支持する柱が不要になり、掘削孔内の地中空間を有効利用することが可能となる。なお、環状トラス架構のうち、外周リング材にも鉛直荷重が作用するが、かかる鉛直荷重は土留め壁で支持すればよいため、柱が不要であることに違いはない。
【００２６】
外周リング材及び内周リング材は、掘削孔が例えば真円であれば、掘削孔の曲率に合わせて例えば１２０゜づつ分割して湾曲加工し、これらを現地に搬入した後、リング状に接合形成することが考えられるが、真直なトラス部材を多角形状に組み合わせて構成してもかまわない。
【００２７】
外周リング材及び内周リング材をどのような部材で構成するかは任意であり、例えばＨ型鋼等の鋼材で構成することができるが、内周リング材については、特に圧縮抵抗力が強い部材、例えば閉断面の円形又は角形鋼管・パイプ、鋼管内部にコンクリートが充填されたＣＦＴなどで構成するのが望ましい。
【００２８】
連結材についても内周リング材と同様に構成すればよい。
【００２９】
外周リング材及び内周リング材はできるだけ真円が望ましいが、環状トラス架構に作用する鉛直荷重を上述した力の流れで実質的に支持できる限り、必ずしも真円である必要はなく、真円に近い楕円でもかまわない。
【００３０】
外周リング材がなす水平構面から内周リング材がなす水平構面までの高さについても、環状トラス架構に作用する鉛直荷重を上述した力の流れで実質的に支持できる限り、どのような高さに設定するかは任意であり、掘削孔の径、想定される設計上の載荷荷重、連結材などを考慮して適宜定めればよい。
【００３１】
環状トラス架構の設置段数が任意であることは言うまでもないが、設置段数が多くなればなるほど、地盤の掘削深度が深くなるため、その掘削深度に見合う土留め壁を採用する。例えば、鋼矢板、鋼管矢板、ソイルセメントからなる柱状連続壁、ＲＣ地中壁、セグメントなどから適宜選択すればよい。
【００３２】
昇降設備は、エレベータやリフトなど、用途に応じて選択する。なお、昇降設備を設置する方法や設置構成については、既に多くの方法が公知になっているので、ここではその具体的な説明を省略する。
【００３３】
外周リング材を掘削孔の内面に固定する方法としては公知の手段から適宜採用することが可能であり、例えばＲＣ地中壁に予め金物を埋め込んでおき、該金物に溶接固定する方法や、鋼矢板あるいは鋼管矢板に溶接固定する方法などが考えられる。
【００３４】
なお、外周リング材の側面と掘削孔の内面とが全周にわたって当接している必要はなく、例えば掘削孔が矩形状であっても、外周リング材を矩形状をなす掘削孔の４点で内接するようにしてもかまわない。また、背面土圧を土留め壁が支持しなければならないため、大規模（大深度）になれば、ＲＣ地中壁による円筒状の土留め壁で掘削孔の内面を形成する必要性が高くなり、その場合にはおのずと、外周リング材の外径と掘削孔の内径とはほぼ等しくなるが、かかる場合においても、荷重を伝達する当接点（連結点）を全周にわたって連続的に設けるか、例えば１０゜ごとに離散的に設けるかは任意である。
【００３５】
このような地下空間施設は、駐車場や駐輪場あるいは倉庫はもとより、無柱空間となって空間が拡がるため、植物工場やレンタルルームなど、さまざまな用途に利用することができる。
【００３６】
ここで、前記環状トラス架構の中央に形成されている中空空間に円筒状壁体を配置して該円筒状壁体の内部に前記昇降設備を設置するとともに、該昇降設備の出入り開口を前記円筒状壁体に形成し、前記環状トラス架構の上に床材を水平に敷設したならば、本発明に係る地下空間施設に人が出入り可能でかつ該地下空間施設で所定の作業を行うことが可能となり、例えば研究施設、特に温度や湿度の変動に影響されないのが望ましい研究施設として利用することができる。
【００３７】
また、環状トラス架構と円筒状壁体とを一体化させるようにすれば、構造安定性を高めることも可能となる。
【００３８】
なお、上述した床材は、傾斜している連結材の上に水平に敷き込む必要があるが、かかる床材は、環状トラス架構の水平剛性を向上させるのにも寄与する。
【００３９】
また、複数段設置された前記環状トラス架構のうち、上下に対向する一対の環状トラス架構を相互に連結したならば、環状トラス架構の剛性をより立体的な形で高めることが可能となる。
【００４０】
上下に対向する一対の環状トラス架構をどの位置の環状トラス架構とするかは任意であるが、例えば掘削孔の底部に形成される底版近傍位置とすれば、底版周囲の剛性が高くなるため、底版をそれほど厚くせずとも地下水圧に抵抗することができる。また、土質性状の関係上、土圧が高い土層や液状化しやすい土層（飽和砂質地盤）の深さ位置とすれば、十分な剛性でこれらに対抗することができる。その他上載圧が大きい位置とすれば、十分な剛性で大きな載荷荷重を支持することができる。
【００４１】
本発明に係る地下空間施設の構築方法においては、まず、地盤内に杭を構築し、次いで、該杭と干渉しないように環状の土留め壁を地盤内に構築する。
【００４２】
土留め壁は、掘削深度や土質性状に応じて例えば、鋼矢板、鋼管矢板、ソイルセメントからなる柱状連続壁、ＲＣ地中壁などから適宜選択すればよい。
【００４３】
次に、土留め壁で囲まれた内側の地盤を掘り下げることで該土留め壁の内部空間として掘削孔を形成するとともに該掘削孔内に環状トラス架構を水平に複数段設置する。
【００４４】
この場合、土留め壁の内部空間を掘り下げながら、環状トラス架構を順次下方に向けて構築していってもかまわないし、掘削が完了してから環状トラス架構を上方に向けて構築するようにしてもかまわない。前者の施工方法は、環状トラス架構に切梁と同様の機能を持たせたい場合に適する施工方法であり、後者の施工方法は、土圧を土留め壁だけで支持することで構造的に独立したものとする場合に適する施工方法である。
【００４５】
次に、環状トラス架構の中央に形成される中空空間に昇降設備を貫通設置し、最後に、杭の頭部に連結する形で上部構造物を構築する。
【００４６】
環状トラス架構の構成については既に述べたので、ここではその説明を省略する。
【００４７】
このような本発明に係る地下空間施設の構築方法によれば、上部構造物の地下部分に本発明に係る地下空間施設を構築することが可能となり、上部構造物がオフィスビルやマンションであれば、地下空間施設を例えば駐車場に使用することができるし、上部構造物が研究所ビルであれば、地下空間施設を保管庫や研究施設あるいは植物工場に使用することができる。
【００４８】
なお、光ファイバーを用いて自然光を地下空間施設に送り込むことができることは言うまでもない。
【００４９】
ここで、前記杭と前記環状トラス架構とを鉛直方向の相対移動が許容されるように相互に連結するようにすれば、杭の座屈を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明に係る地下空間施設及びその構築方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
（第１実施形態）
【００５２】
図１は、本実施形態に係る地下空間施設を示した図である。同図でわかるように本実施形態に係る地下空間施設１は、地盤２の掘削孔３内に環状トラス架構４を水平に複数段設置するとともに、該環状トラス架構の中央に形成されている中空空間５に昇降設備６を貫通設置してなる。
【００５３】
環状トラス架構４は図２に詳細に示すように、外周リング材７と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材８と、一端を外周リング材７に他端を内周リング材８にそれぞれピン接合した連結材９とから構成してある。
【００５４】
ここで、環状トラス架構４は同図(b)でよくわかるように、外周リング材７を掘削孔３の内面に連結するとともに、かかる状態で内周リング材８の水平構面が外周リング材７の水平構面よりもΔＨだけ高くなるように構成してある。
【００５５】
外周リング材７及び内周リング材８は、掘削孔３が真円であれば、例えばＨ型鋼を掘削孔３の曲率に合わせて１２０゜づつ湾曲加工し、これらを現地に搬入した後、リング状に溶接接合すればよい。
【００５６】
連結材９についてもＨ型鋼を用いて構成すればよいが、上述したように連結材９は、その両端を外周リング材７及び内周リング材８にそれぞれボルト等でピン接合する。
【００５７】
昇降設備６は、例えばエレベータで構成することができるが、該昇降設備を設置する方法や設置構成については、用途に応じて公知技術から適宜選択すればよい。
【００５８】
掘削孔３は、円筒状をなす土留め壁としてのＲＣ地中壁１０とその下端に設けられた底版１１とからなる土圧支持躯体の内部空間であり、外周リング材７は、掘削孔３を取り囲む土留め壁１０の内面に固定してある。
【００５９】
外周リング材７の側面を掘削孔３の内面としてのＲＣ地中壁１０の内面に固定するにあたっては、ＲＣ地中壁１０の埋込み金物（図示せず）を利用し、該埋込み金物に溶接するようにすればよい。
【００６０】
本実施形態に係る地下空間施設１においては、外周リング材７を掘削孔３の内面（ＲＣ地中壁１０の内面）に連結するとともに、かかる状態で内周リング材８の水平構面が外周リング材７の水平構面よりもΔＨだけ高くなるように環状トラス架構４を構成してある。
【００６１】
すなわち、連結材９は、概ね放射状に配置されるとともに内周リング材８から外周リング材７へ向けて概ね放射状となるように下り勾配でそれぞれピン接合されることになる。
【００６２】
このようにすると、内周リング材８に鉛直荷重が作用したとき、図３でよくわかるように、内周リング材８は、鉛直下方に下がろうとする変形が生じ、それに伴って、連結材９は、下り勾配の傾斜状態から、より水平に近い傾斜になるように回転しようとする変形が生じる。
【００６３】
この結果、内周リング材８は、径ＤがΔＤだけ縮む方向の変形となるために圧縮力が生じ、連結材９も軸方向の長さが縮む方向の変形となるために圧縮力が生じる。
【００６４】
そのため、内周リング材８に作用する鉛直荷重は、放射状に押し出す方向の水平成分と鉛直成分とをもって外周リング材７に伝達される。
【００６５】
外周リング材７に伝達された鉛直成分については、該外周リング材がＲＣ地中壁１０の内面に連結されているため、該ＲＣ地中壁に伝達支持される。
【００６６】
一方、外周リング材７に伝達された水平成分については、ＲＣ地中壁１０及び地盤２の剛性と外周リング材７の剛性との相対的な大きさの相違によって伝達性状が異なる。
【００６７】
ここでは、ＲＣ地中壁１０及び地盤２の剛性が大きいとする。この場合、外周リング材７に圧縮力が生じ、ＲＣ地中壁１０及びその背面に拡がる地盤２にさらに伝達される。
【００６８】
そして、放射状の水平成分の力は、ＲＣ地中壁１０に生じている圧縮力と相殺されつつ、背面土圧を反力として安定支持されることとなる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態に係る地下空間施設１によれば、外周リング材７をＲＣ地中壁１０の内面に連結するとともに、かかる状態で内周リング材８の水平構面が外周リング材７の水平構面よりもΔＨだけ高くなるように環状トラス架構４を構成したので、環状トラス架構４の載荷荷重を支持する柱が不要になり、掘削孔３内の地中空間を有効利用することが可能となる。
【００７０】
そして、このような地下空間施設１は、駐車場や駐輪場あるいは倉庫はもとより、無柱空間となって空間が拡がるため、植物工場やレンタルルームなど、さまざまな用途に利用することができる。
【００７１】
本実施形態では特に言及しなかったが、連結材９の下り勾配、言い換えれば外周リング材７や内周リング材８の径に対するΔＨは、発明理解の便宜上、各図面で誇張して描かれているが、現実の下り勾配は、もっと小さいことを念のため付言しておく。
【００７２】
また、本実施形態では、地下空間施設１の用途の具体例を述べなかったが、例えば図４に示すように駐車場として利用することができる。
【００７３】
かかる変形例においては、昇降設備６は、パレット４１の上に載った自動車４２を昇降させるものであり、この自動車４２をパレット４１に載せたまま、環状トラス架構４に送り込めばよい。
【００７４】
なお、パレット４１を回転させる回転機構や、その搬出入機構については公知の手段から適宜選択すればよい。
【００７５】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、図５に示すように、環状トラス架構４の中央に形成されている中空空間５に円筒状壁体５２を配置して該円筒状壁体の内部に昇降設備であるエレベータ６を設置するとともに、該エレベータの出入り開口５３を円筒状壁体５２に形成し、環状トラス架構４の上に床材５１を水平に敷設してもよい。
【００７６】
エレベータ６の出入り開口５３には、室内側の開閉扉５４を設けてあるとともに、床材５１の水平を確保するため、外周リング材７の上にスペーサを介在させてある。
【００７７】
かかる構成によれば、地下空間施設に人が出入り可能でかつ該地下空間施設で所定の作業を行うことが可能となり、例えば研究施設、特に温度や湿度の変動に影響されないのが望ましい研究施設として利用することができる。
【００７８】
また、床材５１は、傾斜している連結材９の上に水平に敷き込む必要があるが、かかる床材５１は、環状トラス架構４の水平剛性を向上させるのにも寄与する。
【００７９】
また、本実施形態では、複数段設置された環状トラス架構４を上下で連結せず、それゆえ無柱空間となり得る構成としたが、部分的に上下に対向する一対の環状トラス架構を相互に連結するようにしてもよい。
【００８０】
図６は、かかる変形例を示した図である。
【００８１】
同図でわかるように、かかる変形例では、複数段設置された環状トラス架構のうち、上下に対向する一対の環状トラス架構４，４を鉛直ブレース架構９で相互に連結してある。鉛直ブレース架構９は、連結材９を利用する形で該連結材の間に挟み込むように設けてある。
【００８２】
かかる構成によれば、環状トラス架構４の剛性をより立体的な形で高めることが可能となり、例えば掘削孔３の底部に形成される底版１１の近傍位置とすれば、底版１１周囲の剛性が高くなるため、底版１１をそれほど厚くせずとも地下水圧に抵抗することができる。また、土質性状の関係上、土圧が高い土層や液状化しやすい土層（飽和砂質地盤）の深さ位置とすれば、十分な剛性でこれらに対抗することができる。その他上載圧が大きい位置とすれば、十分な剛性で大きな載荷荷重を支持することができる。
【００８３】
（第２実施形態）
【００８４】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
図７は、本実施形態に係る地下空間施設の構築方法を用いて構築された地下空間施設１を示した図である。同図に示す地下空間施設１を構築するには、図７に示すように、まず、地盤２内に杭７１を構築し、次いで、該杭と干渉しないように環状の土留め壁としてのＲＣ地中壁１０を地盤２内に構築する。
【００８６】
次に、ＲＣ地中壁１０で囲まれた内側の地盤を掘り下げることで該ＲＣ地中壁の内部空間として掘削孔３を形成するとともに、該掘削孔内に環状トラス架構４を水平に複数段設置する。
【００８７】
この場合、ＲＣ地中壁１０の内部空間を掘り下げながら、環状トラス架構４を順次下方に向けて構築していってもかまわないし、掘削が完了してから環状トラス架構を上方に向けて構築するようにしてもかまわない。前者の施工方法は、環状トラス架構４に切梁と同様の機能を持たせたい場合に適する施工方法であり、後者の施工方法は、土圧をＲＣ地中壁１０だけで支持することで構造的に独立したものとする場合に適する施工方法である。
【００８８】
次に、環状トラス架構４の中央に形成される中空空間に昇降設備６を貫通設置し、最後に、杭７１の頭部に連結する形で上部構造物７２を構築する。
【００８９】
環状トラス架構４の構成については既に述べたので、ここではその説明を省略する。
【００９０】
本実施形態に係る地下空間施設の構築方法によれば、上部構造物７２の地下部分に地下空間施設１を構築することが可能となり、上部構造物がオフィスビルやマンションであれば、地下空間施設１を例えば駐車場に使用することができるし、上部構造物が研究所ビルであれば、地下空間施設１を保管庫や研究施設あるいは植物工場に使用することができる。また、必要であれば、光ファイバーを用いて自然光を地下空間施設１内に送り込むことができる。
【００９１】
本実施形態では特に言及しなかったが、杭７１と環状トラス架構４とを鉛直方向の相対移動が許容されるように相互に連結するようにすれば、杭７１の座屈を防止することが可能となる。具体的には、外周リング材７、内周リング材８あるいは連結材９から杭７１を取り囲むようにして複数の座屈防止用鋼材を架け渡せばよい。
【００９２】
このようにすれば、複数の座屈防止用鋼材で囲まれた開口に杭７１が挿通されることとなり、該座屈防止用鋼材によって側方移動が拘束され、ひいては杭７１の座屈を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１実施形態に係る地下空間施設の鉛直断面図。
【図２】第１実施形態に係る地下空間施設を構成する環状トラス架構４の図であり、(a)は平面図、(b)はＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】第１実施形態に係る地下空間施設を構成する環状トラス架構４の作用を示した図であり、(a)は断面図、(b)はＢ−Ｂ線に沿う矢視図。
【図４】第１実施形態に係る地下空間施設の用途を示した図。
【図５】第１実施形態に係る地下空間施設の変形例を示した図であり、(a)は平面図、(b)はＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図６】第１実施形態に係る地下空間施設の変形例を示した図であり、(a)は断面図、(b)はＤ−Ｄ線に沿う断面図、(c)は、Ｅ−Ｅ線方向から見た矢視図。
【図７】第２実施形態に係る構築方法を用いて構築された地下空間施設の図であり、(a)は平面図、(b)はＦ−Ｆ線に沿う断面図。
【符号の説明】
【００９４】
１ 地下空間施設
２ 地盤
４ 環状トラス機構
６ 昇降設備
７ 外周リング材
８ 内周リング材
９ 連結材
１０ ＲＣ地中壁（土留め壁）
５１ 床材
５２ 円筒状壁体
５３ 昇降設備の出入り開口
７１ 杭
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や自転車といった収容物を格納することをはじめとした様々な用途に用いられる地下空間施設及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下空間の有効利用が取り沙汰されるようになって以来、駐車場や駐輪場を地下に設置する技術開発が数多く行われてきたが、都心部においては、そのニーズはますます高まっている。
【０００３】
具体的には、エレベータやリフトといった昇降設備を中央に設置し、それを取り囲むようにして放射状の駐車場や駐輪場の設置区画を多層状に設けた円筒型施設の提案が数多く見られる。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−８２９２７
【特許文献２】特開平９−３２８９２３
【特許文献３】特開平１０−１１５１２１
【特許文献４】特開２０００−２３０３４０
【特許文献５】特開平１１−１３１８４９
【特許文献６】特開２００１−２４８３２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる従来技術においては、荷重支持構造と空間利用性という観点で改善の余地があった。
【０００６】
すなわち、従来技術では、各階（各層）の自動車の荷重を下階の柱で順次受けるというごく普通の荷重支持構造になっているため、地中空間は、柱だらけになって空間を有効利用するにも限度があり、結果として収容効率が低下するという問題を生じていた。
【０００７】
また、地中空間に柱が林立しているため、用途としてはせいぜい駐輪場や駐車場あるいは倉庫程度に限られてしまうという問題も生じていた。
【０００８】
一方、駐輪場のように収容物の載荷荷重が小さい場合には、従来技術が開示しているように収容物を格納するための部材を円筒状の壁の内壁から片持ち状に突設すれば足りるであろうが、これでは自動車のような相対的に重い収容物を収容することは困難であるだけではなく、エレベータやリフトからの距離の関係上、地中空間の内径を小さくせざるを得ず、結果として、施設の規模を大規模にして収容効率を向上させることも難しいという別の問題を生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、収容物の荷重とは関係なく、大規模な地中空間に無柱の空間を創り出し、それによって収容率を向上させせるとともに、無柱空間ゆえ、さまざまな用途に用いることが可能な地下空間施設及びその構築方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る地下空間施設は請求項１に記載したように、外周リング材と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材と、一端を前記外周リング材に他端を前記内周リング材にそれぞれピン接合した連結材とから環状トラス架構を構成し、該環状トラス架構を地盤の掘削孔内に水平に複数段設置するとともに、該環状トラス架構の中央に形成されている中空空間に昇降設備を貫通設置してなり、前記外周リング材を前記掘削孔の内面に連結するとともに、かかる状態で前記内周リング材の水平構面が前記外周リング材の水平構面よりも所定高さだけ高くなるように前記環状トラス架構を構成したものである。
【００１１】
また、本発明に係る地下空間施設は、前記環状トラス架構の中央に形成されている中空空間に円筒状壁体を配置して該円筒状壁体の内部に前記昇降設備を設置するとともに、該昇降設備の出入り開口を前記円筒状壁体に形成し、前記環状トラス架構の上に床材を水平に敷設したものである。
【００１２】
また、本発明に係る地下空間施設は、複数段設置された前記環状トラス架構のうち、上下に対向する一対の環状トラス架構を相互に連結したものである。
【００１３】
また、本発明に係る地下空間施設の構築方法は請求項４に記載したように、地盤内に杭を構築し、該杭と干渉しないように環状の土留め壁を前記地盤内に構築し、該土留め壁で囲まれた内側の地盤を掘り下げることで該土留め壁の内部空間として掘削孔を形成するとともに該掘削孔内に環状トラス架構を水平に複数段設置し、該環状トラス架構の中央に形成される中空空間に昇降設備を貫通設置し、前記杭の頭部に連結する形で上部構造物を構築する地下空間施設の構築方法であって、前記環状トラス架構を、外周リング材と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材と、一端を前記外周リング材に他端を前記内周リング材にそれぞれピン接合した連結材とから構成するとともに前記外周リング材を前記掘削孔の内面に連結し、かかる状態で前記内周リング材の水平構面が前記外周リング材の水平構面よりも所定高さだけ高くなるように構成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る地下空間施設の構築方法は、前記杭と前記環状トラス架構とを鉛直方向の相対移動が許容されるように相互に連結するものである。
【００１５】
本発明に係る地下空間施設においては、外周リング材を掘削孔の内面に連結するとともに、かかる状態で内周リング材の水平構面が外周リング材の水平構面よりも所定高さだけ高くなるように環状トラス架構を構成してある。
【００１６】
すなわち、連結材は、概ね放射状に配置されるとともに内周リング材から外周リング材へ向けて概ね放射状となるように下り勾配でピン接合されることになる。
【００１７】
このようにすると、内周リング材に鉛直荷重が作用したとき、内周リング材は、鉛直下方に下がろうとする変形が生じ、それに伴って、連結材は下り勾配の傾斜状態からより水平に近い傾斜になるように回転しようとする変形が生じる。
【００１８】
この結果、内周リング材は径が縮む方向の変形となるために圧縮力が生じ、連結材も軸方向の長さが縮む方向の変形となるために圧縮力が生じる。
【００１９】
そのため、内周リング材に作用する鉛直荷重は、放射状に押し出す方向の水平成分と鉛直成分とをもって外周リング材に伝達する。
【００２０】
外周リング材に伝達された鉛直成分については、該外周リング材が掘削孔の内面に連結されているため、該掘削孔の内側に沿って形成されている土留め壁に伝達支持される。
【００２１】
一方、外周リング材に伝達された水平成分については、土留め壁及び地盤の剛性と外周リング材の剛性との相対的な大きさの相違によって伝達性状が異なり、土留め壁及び地盤の剛性が小さい場合には、外周リング材に引張力が生じ、場合によっては土留め壁に水平成分が作用せず、外周リング材の引張力で水平成分が釣り合う。この場合、土留め壁と環状トラス架構とは、鉛直方向に関してのみ荷重伝達が行われ、水平方向に関しては互いに独立した構造となる。
【００２２】
逆に、土留め壁及び地盤の剛性が大きい場合には、外周リング材に圧縮力が生じ、土留め壁及びその背面に拡がる地盤にさらに伝達される。この場合、地盤、土留め壁及び環状トラス架構は、一体化されることとなる。
【００２３】
そして、かかる一体化により、環状トラス架構から見れば、その載荷荷重を土留め壁の背面土圧及び土留め壁の剛性で支持させることで、環状トラス架構の部材断面を小さくすることができるとともに、土留め壁から見れば、背面土圧を環状トラス架構の剛性とその上の載荷荷重で支持させることで、土留め壁の断面厚を小さくすることができるため、環状トラス架構及び土留め壁の規模を軽減し、ひいては工期や構築コストを低減することが可能となる。
【００２４】
なお、環状に形成されている土留め壁は、掘削孔の規模によって後述するように鋼矢板からＲＣ地中壁とさざまなであるが、どのような土留め壁であっても背面土圧を曲げ剛性で抵抗するか、圧縮剛性で抵抗するかのいずれかであるため、放射状の水平成分の力は、土留め壁に生じている曲げモーメントや圧縮力と相殺されつつ、背面土圧を反力として安定支持されることとなる。
【００２５】
いずれにしても、環状トラス架構の載荷荷重を支持する柱が不要になり、掘削孔内の地中空間を有効利用することが可能となる。なお、環状トラス架構のうち、外周リング材にも鉛直荷重が作用するが、かかる鉛直荷重は土留め壁で支持すればよいため、柱が不要であることに違いはない。
【００２６】
外周リング材及び内周リング材は、掘削孔が例えば真円であれば、掘削孔の曲率に合わせて例えば１２０゜づつ分割して湾曲加工し、これらを現地に搬入した後、リング状に接合形成することが考えられるが、真直なトラス部材を多角形状に組み合わせて構成してもかまわない。
【００２７】
外周リング材及び内周リング材をどのような部材で構成するかは任意であり、例えばＨ型鋼等の鋼材で構成することができるが、内周リング材については、特に圧縮抵抗力が強い部材、例えば閉断面の円形又は角形鋼管・パイプ、鋼管内部にコンクリートが充填されたＣＦＴなどで構成するのが望ましい。
【００２８】
連結材についても内周リング材と同様に構成すればよい。
【００２９】
外周リング材及び内周リング材はできるだけ真円が望ましいが、環状トラス架構に作用する鉛直荷重を上述した力の流れで実質的に支持できる限り、必ずしも真円である必要はなく、真円に近い楕円でもかまわない。
【００３０】
外周リング材がなす水平構面から内周リング材がなす水平構面までの高さについても、環状トラス架構に作用する鉛直荷重を上述した力の流れで実質的に支持できる限り、どのような高さに設定するかは任意であり、掘削孔の径、想定される設計上の載荷荷重、連結材などを考慮して適宜定めればよい。
【００３１】
環状トラス架構の設置段数が任意であることは言うまでもないが、設置段数が多くなればなるほど、地盤の掘削深度が深くなるため、その掘削深度に見合う土留め壁を採用する。例えば、鋼矢板、鋼管矢板、ソイルセメントからなる柱状連続壁、ＲＣ地中壁、セグメントなどから適宜選択すればよい。
【００３２】
昇降設備は、エレベータやリフトなど、用途に応じて選択する。なお、昇降設備を設置する方法や設置構成については、既に多くの方法が公知になっているので、ここではその具体的な説明を省略する。
【００３３】
外周リング材を掘削孔の内面に固定する方法としては公知の手段から適宜採用することが可能であり、例えばＲＣ地中壁に予め金物を埋め込んでおき、該金物に溶接固定する方法や、鋼矢板あるいは鋼管矢板に溶接固定する方法などが考えられる。
【００３４】
なお、外周リング材の側面と掘削孔の内面とが全周にわたって当接している必要はなく、例えば掘削孔が矩形状であっても、外周リング材を矩形状をなす掘削孔の４点で内接するようにしてもかまわない。また、背面土圧を土留め壁が支持しなければならないため、大規模（大深度）になれば、ＲＣ地中壁による円筒状の土留め壁で掘削孔の内面を形成する必要性が高くなり、その場合にはおのずと、外周リング材の外径と掘削孔の内径とはほぼ等しくなるが、かかる場合においても、荷重を伝達する当接点（連結点）を全周にわたって連続的に設けるか、例えば１０゜ごとに離散的に設けるかは任意である。
【００３５】
このような地下空間施設は、駐車場や駐輪場あるいは倉庫はもとより、無柱空間となって空間が拡がるため、植物工場やレンタルルームなど、さまざまな用途に利用することができる。
【００３６】
ここで、前記環状トラス架構の中央に形成されている中空空間に円筒状壁体を配置して該円筒状壁体の内部に前記昇降設備を設置するとともに、該昇降設備の出入り開口を前記円筒状壁体に形成し、前記環状トラス架構の上に床材を水平に敷設したならば、本発明に係る地下空間施設に人が出入り可能でかつ該地下空間施設で所定の作業を行うことが可能となり、例えば研究施設、特に温度や湿度の変動に影響されないのが望ましい研究施設として利用することができる。
【００３７】
また、環状トラス架構と円筒状壁体とを一体化させるようにすれば、構造安定性を高めることも可能となる。
【００３８】
なお、上述した床材は、傾斜している連結材の上に水平に敷き込む必要があるが、かかる床材は、環状トラス架構の水平剛性を向上させるのにも寄与する。
【００３９】
また、複数段設置された前記環状トラス架構のうち、上下に対向する一対の環状トラス架構を相互に連結したならば、環状トラス架構の剛性をより立体的な形で高めることが可能となる。
【００４０】
上下に対向する一対の環状トラス架構をどの位置の環状トラス架構とするかは任意であるが、例えば掘削孔の底部に形成される底版近傍位置とすれば、底版周囲の剛性が高くなるため、底版をそれほど厚くせずとも地下水圧に抵抗することができる。また、土質性状の関係上、土圧が高い土層や液状化しやすい土層（飽和砂質地盤）の深さ位置とすれば、十分な剛性でこれらに対抗することができる。その他上載圧が大きい位置とすれば、十分な剛性で大きな載荷荷重を支持することができる。
【００４１】
本発明に係る地下空間施設の構築方法においては、まず、地盤内に杭を構築し、次いで、該杭と干渉しないように環状の土留め壁を地盤内に構築する。
【００４２】
土留め壁は、掘削深度や土質性状に応じて例えば、鋼矢板、鋼管矢板、ソイルセメントからなる柱状連続壁、ＲＣ地中壁などから適宜選択すればよい。
【００４３】
次に、土留め壁で囲まれた内側の地盤を掘り下げることで該土留め壁の内部空間として掘削孔を形成するとともに該掘削孔内に環状トラス架構を水平に複数段設置する。
【００４４】
この場合、土留め壁の内部空間を掘り下げながら、環状トラス架構を順次下方に向けて構築していってもかまわないし、掘削が完了してから環状トラス架構を上方に向けて構築するようにしてもかまわない。前者の施工方法は、環状トラス架構に切梁と同様の機能を持たせたい場合に適する施工方法であり、後者の施工方法は、土圧を土留め壁だけで支持することで構造的に独立したものとする場合に適する施工方法である。
【００４５】
次に、環状トラス架構の中央に形成される中空空間に昇降設備を貫通設置し、最後に、杭の頭部に連結する形で上部構造物を構築する。
【００４６】
環状トラス架構の構成については既に述べたので、ここではその説明を省略する。
【００４７】
このような本発明に係る地下空間施設の構築方法によれば、上部構造物の地下部分に本発明に係る地下空間施設を構築することが可能となり、上部構造物がオフィスビルやマンションであれば、地下空間施設を例えば駐車場に使用することができるし、上部構造物が研究所ビルであれば、地下空間施設を保管庫や研究施設あるいは植物工場に使用することができる。
【００４８】
なお、光ファイバーを用いて自然光を地下空間施設に送り込むことができることは言うまでもない。
【００４９】
ここで、前記杭と前記環状トラス架構とを鉛直方向の相対移動が許容されるように相互に連結するようにすれば、杭の座屈を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明に係る地下空間施設及びその構築方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
（第１実施形態）
【００５２】
図１は、本実施形態に係る地下空間施設を示した図である。同図でわかるように本実施形態に係る地下空間施設１は、地盤２の掘削孔３内に環状トラス架構４を水平に複数段設置するとともに、該環状トラス架構の中央に形成されている中空空間５に昇降設備６を貫通設置してなる。
【００５３】
環状トラス架構４は図２に詳細に示すように、外周リング材７と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材８と、一端を外周リング材７に他端を内周リング材８にそれぞれピン接合した連結材９とから構成してある。
【００５４】
ここで、環状トラス架構４は同図(b)でよくわかるように、外周リング材７を掘削孔３の内面に連結するとともに、かかる状態で内周リング材８の水平構面が外周リング材７の水平構面よりもΔＨだけ高くなるように構成してある。
【００５５】
外周リング材７及び内周リング材８は、掘削孔３が真円であれば、例えばＨ型鋼を掘削孔３の曲率に合わせて１２０゜づつ湾曲加工し、これらを現地に搬入した後、リング状に溶接接合すればよい。
【００５６】
連結材９についてもＨ型鋼を用いて構成すればよいが、上述したように連結材９は、その両端を外周リング材７及び内周リング材８にそれぞれボルト等でピン接合する。
【００５７】
昇降設備６は、例えばエレベータで構成することができるが、該昇降設備を設置する方法や設置構成については、用途に応じて公知技術から適宜選択すればよい。
【００５８】
掘削孔３は、円筒状をなす土留め壁としてのＲＣ地中壁１０とその下端に設けられた底版１１とからなる土圧支持躯体の内部空間であり、外周リング材７は、掘削孔３を取り囲む土留め壁１０の内面に固定してある。
【００５９】
外周リング材７の側面を掘削孔３の内面としてのＲＣ地中壁１０の内面に固定するにあたっては、ＲＣ地中壁１０の埋込み金物（図示せず）を利用し、該埋込み金物に溶接するようにすればよい。
【００６０】
本実施形態に係る地下空間施設１においては、外周リング材７を掘削孔３の内面（ＲＣ地中壁１０の内面）に連結するとともに、かかる状態で内周リング材８の水平構面が外周リング材７の水平構面よりもΔＨだけ高くなるように環状トラス架構４を構成してある。
【００６１】
すなわち、連結材９は、概ね放射状に配置されるとともに内周リング材８から外周リング材７へ向けて概ね放射状となるように下り勾配でそれぞれピン接合されることになる。
【００６２】
このようにすると、内周リング材８に鉛直荷重が作用したとき、図３でよくわかるように、内周リング材８は、鉛直下方に下がろうとする変形が生じ、それに伴って、連結材９は、下り勾配の傾斜状態から、より水平に近い傾斜になるように回転しようとする変形が生じる。
【００６３】
この結果、内周リング材８は、径ＤがΔＤだけ縮む方向の変形となるために圧縮力が生じ、連結材９も軸方向の長さが縮む方向の変形となるために圧縮力が生じる。
【００６４】
そのため、内周リング材８に作用する鉛直荷重は、放射状に押し出す方向の水平成分と鉛直成分とをもって外周リング材７に伝達される。
【００６５】
外周リング材７に伝達された鉛直成分については、該外周リング材がＲＣ地中壁１０の内面に連結されているため、該ＲＣ地中壁に伝達支持される。
【００６６】
一方、外周リング材７に伝達された水平成分については、ＲＣ地中壁１０及び地盤２の剛性と外周リング材７の剛性との相対的な大きさの相違によって伝達性状が異なる。
【００６７】
ここでは、ＲＣ地中壁１０及び地盤２の剛性が大きいとする。この場合、外周リング材７に圧縮力が生じ、ＲＣ地中壁１０及びその背面に拡がる地盤２にさらに伝達される。
【００６８】
そして、放射状の水平成分の力は、ＲＣ地中壁１０に生じている圧縮力と相殺されつつ、背面土圧を反力として安定支持されることとなる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態に係る地下空間施設１によれば、外周リング材７をＲＣ地中壁１０の内面に連結するとともに、かかる状態で内周リング材８の水平構面が外周リング材７の水平構面よりもΔＨだけ高くなるように環状トラス架構４を構成したので、環状トラス架構４の載荷荷重を支持する柱が不要になり、掘削孔３内の地中空間を有効利用することが可能となる。
【００７０】
そして、このような地下空間施設１は、駐車場や駐輪場あるいは倉庫はもとより、無柱空間となって空間が拡がるため、植物工場やレンタルルームなど、さまざまな用途に利用することができる。
【００７１】
本実施形態では特に言及しなかったが、連結材９の下り勾配、言い換えれば外周リング材７や内周リング材８の径に対するΔＨは、発明理解の便宜上、各図面で誇張して描かれているが、現実の下り勾配は、もっと小さいことを念のため付言しておく。
【００７２】
また、本実施形態では、地下空間施設１の用途の具体例を述べなかったが、例えば図４に示すように駐車場として利用することができる。
【００７３】
かかる変形例においては、昇降設備６は、パレット４１の上に載った自動車４２を昇降させるものであり、この自動車４２をパレット４１に載せたまま、環状トラス架構４に送り込めばよい。
【００７４】
なお、パレット４１を回転させる回転機構や、その搬出入機構については公知の手段から適宜選択すればよい。
【００７５】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、図５に示すように、環状トラス架構４の中央に形成されている中空空間５に円筒状壁体５２を配置して該円筒状壁体の内部に昇降設備であるエレベータ６を設置するとともに、該エレベータの出入り開口５３を円筒状壁体５２に形成し、環状トラス架構４の上に床材５１を水平に敷設してもよい。
【００７６】
エレベータ６の出入り開口５３には、室内側の開閉扉５４を設けてあるとともに、床材５１の水平を確保するため、外周リング材７の上にスペーサを介在させてある。
【００７７】
かかる構成によれば、地下空間施設に人が出入り可能でかつ該地下空間施設で所定の作業を行うことが可能となり、例えば研究施設、特に温度や湿度の変動に影響されないのが望ましい研究施設として利用することができる。
【００７８】
また、床材５１は、傾斜している連結材９の上に水平に敷き込む必要があるが、かかる床材５１は、環状トラス架構４の水平剛性を向上させるのにも寄与する。
【００７９】
また、本実施形態では、複数段設置された環状トラス架構４を上下で連結せず、それゆえ無柱空間となり得る構成としたが、部分的に上下に対向する一対の環状トラス架構を相互に連結するようにしてもよい。
【００８０】
図６は、かかる変形例を示した図である。
【００８１】
同図でわかるように、かかる変形例では、複数段設置された環状トラス架構のうち、上下に対向する一対の環状トラス架構４，４を鉛直ブレース架構９で相互に連結してある。鉛直ブレース架構９は、連結材９を利用する形で該連結材の間に挟み込むように設けてある。
【００８２】
かかる構成によれば、環状トラス架構４の剛性をより立体的な形で高めることが可能となり、例えば掘削孔３の底部に形成される底版１１の近傍位置とすれば、底版１１周囲の剛性が高くなるため、底版１１をそれほど厚くせずとも地下水圧に抵抗することができる。また、土質性状の関係上、土圧が高い土層や液状化しやすい土層（飽和砂質地盤）の深さ位置とすれば、十分な剛性でこれらに対抗することができる。その他上載圧が大きい位置とすれば、十分な剛性で大きな載荷荷重を支持することができる。
【００８３】
（第２実施形態）
【００８４】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
図７は、本実施形態に係る地下空間施設の構築方法を用いて構築された地下空間施設１を示した図である。同図に示す地下空間施設１を構築するには、図７に示すように、まず、地盤２内に杭７１を構築し、次いで、該杭と干渉しないように環状の土留め壁としてのＲＣ地中壁１０を地盤２内に構築する。
【００８６】
次に、ＲＣ地中壁１０で囲まれた内側の地盤を掘り下げることで該ＲＣ地中壁の内部空間として掘削孔３を形成するとともに、該掘削孔内に環状トラス架構４を水平に複数段設置する。
【００８７】
この場合、ＲＣ地中壁１０の内部空間を掘り下げながら、環状トラス架構４を順次下方に向けて構築していってもかまわないし、掘削が完了してから環状トラス架構を上方に向けて構築するようにしてもかまわない。前者の施工方法は、環状トラス架構４に切梁と同様の機能を持たせたい場合に適する施工方法であり、後者の施工方法は、土圧をＲＣ地中壁１０だけで支持することで構造的に独立したものとする場合に適する施工方法である。
【００８８】
次に、環状トラス架構４の中央に形成される中空空間に昇降設備６を貫通設置し、最後に、杭７１の頭部に連結する形で上部構造物７２を構築する。
【００８９】
環状トラス架構４の構成については既に述べたので、ここではその説明を省略する。
【００９０】
本実施形態に係る地下空間施設の構築方法によれば、上部構造物７２の地下部分に地下空間施設１を構築することが可能となり、上部構造物がオフィスビルやマンションであれば、地下空間施設１を例えば駐車場に使用することができるし、上部構造物が研究所ビルであれば、地下空間施設１を保管庫や研究施設あるいは植物工場に使用することができる。また、必要であれば、光ファイバーを用いて自然光を地下空間施設１内に送り込むことができる。
【００９１】
本実施形態では特に言及しなかったが、杭７１と環状トラス架構４とを鉛直方向の相対移動が許容されるように相互に連結するようにすれば、杭７１の座屈を防止することが可能となる。具体的には、外周リング材７、内周リング材８あるいは連結材９から杭７１を取り囲むようにして複数の座屈防止用鋼材を架け渡せばよい。
【００９２】
このようにすれば、複数の座屈防止用鋼材で囲まれた開口に杭７１が挿通されることとなり、該座屈防止用鋼材によって側方移動が拘束され、ひいては杭７１の座屈を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１実施形態に係る地下空間施設の鉛直断面図。
【図２】第１実施形態に係る地下空間施設を構成する環状トラス架構４の図であり、(a)は平面図、(b)はＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】第１実施形態に係る地下空間施設を構成する環状トラス架構４の作用を示した図であり、(a)は断面図、(b)はＢ−Ｂ線に沿う矢視図。
【図４】第１実施形態に係る地下空間施設の用途を示した図。
【図５】第１実施形態に係る地下空間施設の変形例を示した図であり、(a)は平面図、(b)はＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図６】第１実施形態に係る地下空間施設の変形例を示した図であり、(a)は断面図、(b)はＤ−Ｄ線に沿う断面図、(c)は、Ｅ−Ｅ線方向から見た矢視図。
【図７】第２実施形態に係る構築方法を用いて構築された地下空間施設の図であり、(a)は平面図、(b)はＦ−Ｆ線に沿う断面図。
【符号の説明】
【００９４】
１ 地下空間施設
２ 地盤
４ 環状トラス機構
６ 昇降設備
７ 外周リング材
８ 内周リング材
９ 連結材
１０ ＲＣ地中壁（土留め壁）
５１ 床材
５２ 円筒状壁体
５３ 昇降設備の出入り開口
７１ 杭
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周リング材と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材と、一端を前記外周リング材に他端を前記内周リング材にそれぞれピン接合した連結材とから環状トラス架構を構成し、該環状トラス架構を地盤の掘削孔内に水平に複数段設置するとともに、該環状トラス架構の中央に形成されている中空空間に昇降設備を貫通設置してなり、前記外周リング材を前記掘削孔の内面に連結するとともに、かかる状態で前記内周リング材の水平構面が前記外周リング材の水平構面よりも所定高さだけ高くなるように前記環状トラス架構を構成したことを特徴とする地下空間施設。
【請求項２】
前記環状トラス架構の中央に形成されている中空空間に円筒状壁体を配置して該円筒状壁体の内部に前記昇降設備を設置するとともに、該昇降設備の出入り開口を前記円筒状壁体に形成し、前記環状トラス架構の上に床材を水平に敷設した請求項１記載の地下空間施設。
【請求項３】
複数段設置された前記環状トラス架構のうち、上下に対向する一対の環状トラス架構を相互に連結した請求項１又は請求項２記載の地下空間施設。
【請求項４】
地盤内に杭を構築し、該杭と干渉しないように環状の土留め壁を前記地盤内に構築し、該土留め壁で囲まれた内側の地盤を掘り下げることで該土留め壁の内部空間として掘削孔を形成するとともに該掘削孔内に環状トラス架構を水平に複数段設置し、該環状トラス架構の中央に形成される中空空間に昇降設備を貫通設置し、前記杭の頭部に連結する形で上部構造物を構築する地下空間施設の構築方法であって、前記環状トラス架構を、外周リング材と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材と、一端を前記外周リング材に他端を前記内周リング材にそれぞれピン接合した連結材とから構成するとともに前記外周リング材を前記掘削孔の内面に連結し、かかる状態で前記内周リング材の水平構面が前記外周リング材の水平構面よりも所定高さだけ高くなるように構成したことを特徴とする地下空間施設の構築方法。
【請求項５】
前記杭と前記環状トラス架構とを鉛直方向の相対移動が許容されるように相互に連結する請求項４記載の地下空間施設の構築方法。
【請求項１】
外周リング材と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材と、一端を前記外周リング材に他端を前記内周リング材にそれぞれピン接合した連結材とから環状トラス架構を構成し、該環状トラス架構を地盤の掘削孔内に水平に複数段設置するとともに、該環状トラス架構の中央に形成されている中空空間に昇降設備を貫通設置してなり、前記外周リング材を前記掘削孔の内面に連結するとともに、かかる状態で前記内周リング材の水平構面が前記外周リング材の水平構面よりも所定高さだけ高くなるように前記環状トラス架構を構成したことを特徴とする地下空間施設。
【請求項２】
前記環状トラス架構の中央に形成されている中空空間に円筒状壁体を配置して該円筒状壁体の内部に前記昇降設備を設置するとともに、該昇降設備の出入り開口を前記円筒状壁体に形成し、前記環状トラス架構の上に床材を水平に敷設した請求項１記載の地下空間施設。
【請求項３】
複数段設置された前記環状トラス架構のうち、上下に対向する一対の環状トラス架構を相互に連結した請求項１又は請求項２記載の地下空間施設。
【請求項４】
地盤内に杭を構築し、該杭と干渉しないように環状の土留め壁を前記地盤内に構築し、該土留め壁で囲まれた内側の地盤を掘り下げることで該土留め壁の内部空間として掘削孔を形成するとともに該掘削孔内に環状トラス架構を水平に複数段設置し、該環状トラス架構の中央に形成される中空空間に昇降設備を貫通設置し、前記杭の頭部に連結する形で上部構造物を構築する地下空間施設の構築方法であって、前記環状トラス架構を、外周リング材と、該外周リング材と同心状になるように配置された内周リング材と、一端を前記外周リング材に他端を前記内周リング材にそれぞれピン接合した連結材とから構成するとともに前記外周リング材を前記掘削孔の内面に連結し、かかる状態で前記内周リング材の水平構面が前記外周リング材の水平構面よりも所定高さだけ高くなるように構成したことを特徴とする地下空間施設の構築方法。
【請求項５】
前記杭と前記環状トラス架構とを鉛直方向の相対移動が許容されるように相互に連結する請求項４記載の地下空間施設の構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３２８８３９（Ｐ２００６−３２８８３９Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５４８５６（Ｐ２００５−１５４８５６）
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【出願人】（５０５１９７１６０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【出願人】（５０５１９７１６０）
【Ｆターム（参考）】
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