建物、建物の構築方法

【課題】大深度地下を利用した新たな建物を提供する。
【解決手段】建物１０は、下部に表面から突出する節部２１及び拡底部２２を備え、内部の地盤が掘削された平面視略円環状の地中壁２０と、地中壁２０により囲まれた空間の底部に構築された基礎３１と、基礎３１上に、外周の少なくとも一部が、水平方向に地中壁２０の内周との間に空間４１が形成されるように構築された建物本体４０と、少なくとも地表高さにおいて、地中壁２０と建物本体４０とを連結するように設けられた連結橋５０とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形の地中壁内に建物本体が構築されてなる建物及びこの建物の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、深さ数十ｍの大深度地下の様々な用途への利用が試みられており、例えば、特許文献１には、大深度地下工事を行うための山留め壁の構築方法が記載されている。
【特許文献１】特開平６―１７４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、大深度地下を建物に利用する場合には、地下階では十分な採光を得ることができず、オフィスなどの居住空間としての利用に適さないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、このような大深度地下を利用した建物の地下階における採光性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の建物は、平面視略円環状に形成され、内部の地盤が掘削された地中壁と、当該地中壁により囲まれた空間の底部に構築された基礎と、当該基礎上に、前記地中壁の内周面との間に空間が形成されるように構築された建物本体と、前記地中壁と前記建物本体とを連結する少なくとも一つの連結部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
上記の建物において、前記連結部は、複数の高さ位置において、前記地中壁と前記建物本体とを結ぶように設けられていてもよく、また、前記地中壁は、その複数の高さ位置において内周面から突出するように構築された回廊を有し、前記連結部は前記建物本体と前記回廊とを連結してもよい。
【０００７】
また、前記地中壁は、内周面から突出するように構築された螺旋状の回廊を有し、前記連結部は、前記連結部は前記建物本体と前記回廊とを連結してもよい。また、前記建物本体の平面視中央部は、駐車場として利用されていてもよい。
【０００８】
また、前記連結部は、前記建物本体の下端高さから地表高さまでの部分において、前記地中壁と前記建物本体とを結ぶように設けられていてもよい。
また、前記地中壁には表面から突出する突出部が形成されていてもよい。
【０００９】
また、本発明の建物の構築方法は、平面視略円環状の地中壁を構築し、前記地中壁の内部の地盤を掘削し、前記地中壁により囲まれた空間の底部に基礎を構築し、当該基礎上に、前記地中壁の内周面との間に空間が形成されるように建物本体を構築し、この際、前記地中壁と前記建物本体とを少なくとも一つの連結部により連結することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、地中壁と建物本体との間に空間を設けることにより、建物本体の地下階でも採光を確保できるため、地下階部分をオフィス等として利用できる。また、地表高さにおいて連結部により地中壁と建物本体とを結ぶことにより、外部から建物の地上階へ容易にアクセスできる。また、従来の逆打ち工法を用いて同規模の建物を構築する場合に比べて、逆打支柱等の杭工事が不要となり、地盤を掘削する際には支保工を省略することができ、地下階も地上階と同様に構築することができるため、施工期間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の建物の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施形態の建物を示す鉛直断面図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ´矢視図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＣ−Ｃ´矢視図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＤ−Ｄ´矢視図である。同図に示すように、本実施形態の建物は、平面視円環状に構築された深さ１００ｍに及び地中壁２０と、地中壁２０で囲まれた空間に構築され、地表よりも低い部分の高さが５０ｍ程度の建物本体４０とから構成される。
【００１２】
地中壁２０は、鉄筋コンクリート造の構造物であり、円筒状に形成された地中壁本体２０Ａと、地中壁本体２０Ａの下端に周方向に間隔をあけて、地中壁本体２０Ａの表面から外周及び内周に向かって夫々突出するように形成された拡底部２２と、地中壁本体２０Ａの中間部に周方向に間隔をあけて、地中壁本体２０Ａの表面から外周及び内周に向かって夫々突出するように形成された節部２１とを備えてなる。
【００１３】
地中壁２０の内部は所定の深さまで掘削され、地中壁２０の内周面に沿って内壁３０が構築されるとともに、地中壁２０内の掘削孔の底部には鉄筋コンクリート造の基礎３１が構築されている。この基礎３１上に建物本体４０が構築されている。
建物本体４０は、例えば、平面視正方形状を呈しており、地中壁２０と建物本体４０との間には空間４１（以下、ドライエリア４１という）が形成されている。建物１０はその周囲にドライエリア４１が形成されることにより、ドライエリア４１を通して建物本体４０の地下階の部分まで採光が得られることとなり、建物本体４０の地下階をオフィスなどの居住空間として利用することが可能となる。
【００１４】
建物本体４０地上階の各角隅部は、連結橋５０により地中壁２０の上端部と接続されている。この連結橋５０を通じて、地中壁２０外部の地表面から建物本体４０の地上階へのアクセスが可能である。
【００１５】
図２は、連結橋５０と地中壁２０との接続部の構成を示す鉛直断面図である。同図に示すように、地中壁本体２０Ａには接合鉄筋２３が埋設されている。接合鉄筋２３の上端部は水平方向に屈曲しており、この屈曲部の端部には機械式継手２４が地中壁２０の内周面に露出するように接続されている。連結橋５０は、機械式継手２４に連結橋５０の端部から突出する鉄筋５１の端部が接続されることにより、地中壁２０の上端部に接合されている。
【００１６】
かかる建物１０には、地盤中の地下水により大きな浮力が作用する。これに対して、本実施形態では、地中壁２０が節部２１及び拡底部２２を備えており、建物１０に浮力が作用しても、節部２１及び拡底部２２に下方に向かって支圧力が作用するため、浮力に対して抵抗することができる。
【００１７】
以下、かかる建物の構築方法を図３Ａ〜図３Ｄを参照しながら説明する。なお、各図において（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ´矢視図である。
まず、図３Ａに示すように、円環状に地中壁２０を構築する。すなわち、地盤を掘削して掘削孔を形成するとともに、拡底バケットにより節部２１及び拡底部に相当する部分の地盤を掘削する。そして、孔内に鉄筋かごを挿入する。この際、地中壁２０の上端部に相当する位置に、接合鉄筋２３が接続された機械式継手２４を、接合鉄筋２３が接続された側とは反対側の端部が地中壁２０の内壁側に露出するように配置しておく。そして、孔内にコンクリートを打設し、このコンクリートが硬化することで、節部２１及び拡底部２２を備えた地中壁２０の構築が完了する。
【００１８】
次に、図３Ｂに示すように、地中壁２０を土留壁として利用して、地中壁２０の内側の地盤を地中壁２０の中間部（節部２１より上方の高さ）まで掘削する。地中壁２０内の地盤を掘削すると、地中壁２０には外部の地盤より内側へ向かって土水圧が作用する。しかし、本実施形態では、地中壁２０が円環状に構築されているので、この土水圧に対して、地中壁２０の周方向の圧縮耐力により抵抗するため、支保工を設けることなく地中壁２０に外部の地盤から作用する圧縮力に抵抗することができる。
【００１９】
次に、図３Ｃに示すように、地中壁２０内を掘削した部分の底部に鉄筋を配筋し、コンクリートを打設して基礎３１を構築し、地中壁２０の内周面に沿って内壁３０を構築する。
【００２０】
次に、図３Ｄに示すように、基礎３１上に建物本体４０を構築する。なお、建物本体４０の地表高さの部分を構築する際には、建物本体４０と一体に連結橋５０を構築し、図２を参照して説明したように、連結橋５０を構成する鉄筋５１が、地中壁２０の上端近傍に埋設した機械式継手２４により接合鉄筋２３に接続されるようにすることで、連結橋５０を地中壁２０の上端部に接続する。
以上の工程により建物１０の構築が完了する。
【００２１】
本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）地中壁２０と建物本体４０との間にドライエリア４１を設けることにより、建物本体４０の地下階部分でも採光を確保できるため、地下階部分をオフィスなどとして利用することが可能となる。
【００２２】
（２）連結橋５０が無い場合には、内壁３０に沿って最下階まで降りなければ、建物本体４０へアクセスすることができなかったが、地表高さに建物本体４０と地中壁２０の上端とを結ぶように連結橋５０を設けることにより、地表高さにおいて外部から建物本体４０へのアクセスが可能となる。これにより建物本体４０の居住性を向上することができる。
【００２３】
（３）地上高さにおいて地中壁２０の上部と建物本体４０とを連結することで、地震などにより建物に水平力が作用した際に生じる建物本体４０の揺れを抑えることができる。
（４）従来は地上階及び地下階を有する建物を構築する場合には逆打ち工法が用いられていた。図４は、本実施形態の建物と同規模の建物を逆打ち工法を用いて構築する場合（一点鎖線で示す）と、本実施形態の建物１０を構築する場合（実線で示す）の構築作業の進行状況を示すグラフである。同図に示すように、逆打ち工法を用いる場合には、地上階及び地下階の構築作業を行う前に逆打支柱の打設を行う必要があり、杭工事に時間を要する。また、地下階の構築作業は、支保工の構築作業及び地盤の掘削作業を行いながらの作業となるため、通常の地下階の構築作業に比べて時間を要する。このため、施工期間が長期化していた。
【００２４】
これに対して、本実施形態では、地中壁２０を構築した後、逆打支柱を打設することなく地盤の掘削作業を行うことができる。また、建物本体４０の地下階部分を地上階と同様に構築することができるため、地下階部分の構築作業に時間がかからない。このため、逆打ち工法に比べて、短期間で同規模の建物を構築することができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、地中壁２０の中間部及び下端に、周方向に間隔を開けて節部２１及び拡底部２２を設ける構成としたが、これに限らず、図５に示すように、地中壁１２０の中間部及び下端の内周面及び外周面に、全周に亘って環状の突出部１２１、１２２を形成することとしてもよい。
【００２６】
また、本実施形態では、地表高さにおいてのみ、建物本体４０と外部とをアクセス可能に結ぶものとしたが、これに限らず、図６に示すように、内壁２３０の内周の複数の高さ位置に全周に亘って円環状の回廊２３２が設けておき、この回廊２３２と建物本体４０とを連結橋２３３によりアクセス可能に結ぶこととしてもよい。なお、この際、地表高さと各階の回廊２３２との間でアクセス可能なようにエレベータなどの昇降手段（不図示）を設けておく。これにより、外部から建物本体４０の地下階にアクセスする際に、地表高さ以外の階から建物本体４０の地下階にアクセスすることが可能となる。
【００２７】
また、図６に示す実施形態では、複数の高さに夫々回廊２３２を設けることとしたが、これに限らず、内壁２３０の内周面に沿って螺旋状に回廊を設けることとしてもよい。このような螺旋状の回廊に商店等を設け、ショッピングモールとして利用することも可能である。
【００２８】
また、内壁３３０の内周面に沿って螺旋状に回廊３３２を設ける場合、例えば、図７に示すように、建物本体４０のうち、ドライエリア４１からの採光を確保できる外周部４０Ａはオフィス等として利用し、建物本体の中央部４０Ｂは駐車場として利用するとよい。その場合、地下階の各階において回廊３３２と建物本体４０とを連結橋３３３によりアクセス可能に接続することにより、回廊３３２を駐車場への通路として利用することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、地中壁２０と建物本体４０の角隅部とを地表高さにおいてのみ連結することとしたが、これに限らず、図８に示すように、地中壁２０及び建物本体４０との間を、建物本体４０の下端から地表高さまでの部分を連結部４５０により剛に接続することとしてもよい。かかる場合には、地震力などの水平力が作用した際に、建物本体４０の上部における揺れをより効果的に抑えることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、建物本体４０が平面視正方形である場合について説明したが、これに限らず、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、建物本体５４０、５４１を平面視三角形や五角形などの多角形状としてもよいし、同図（Ｃ）に示すように、建物本体５４２を円形状としてもよい。
また、上記の各実施形態において、建物本体を多角形状とした場合には、各角隅部において地中壁と連結したが、これに限らず、一部の角隅部のみを連結してもよい。また、図９（Ｃ）に示す実施形態において、円形状の建物本体と地中壁とを平面視４箇所で連結するものとしたが、連結箇所は４箇所に限られない。
【００３１】
また、本実施形態では、地中壁２０に接合鉄筋２３が接続された機械式継手２４を埋設しておき、この機械式継手２４に連結橋５０を構成する鉄筋５１を接続することにより、連結橋５０と地中壁２０とを接続するものとしたが、これに限らず、図１０に示すように、地中壁２０に、一方の面にスタッド６２３が打ち込まれた鋼板６２４を、他方の面が地中壁２０の内側表面に露出するように埋設しておき、この鋼板６２４に連結橋５０を構成するＨ型鋼６５１を溶接することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態の建物を示す鉛直断面図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ´矢視図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＣ−Ｃ´矢視図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＤ−Ｄ´矢視図である。
【図２】連結橋と地中壁との接続部の構成を示す鉛直断面図である。
【図３Ａ】本実施形態の建物の構築方法を説明するための図（その１）であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ´矢視図である。
【図３Ｂ】本実施形態の建物の構築方法を説明するための図（その２）であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ´矢視図である。
【図３Ｃ】本実施形態の建物の構築方法を説明するための図（その３）であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ´矢視図である。
【図３Ｄ】本実施形態の建物の構築方法を説明するための図（その４）であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ´矢視図である。
【図４】本実施形態の建物と同規模の建物を逆打ち工法を用いて構築する場合と、本実施形態の建物を構築する場合の構築作業の進行状況を示すグラフである。
【図５】地中壁の中間部及び下端の内周面及び外周面に、全周に亘って環状の突出部を形成した場合の建物を示す図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ´矢視図である。
【図６】内壁の内周の複数の高さ位置に全周に亘って円環状の回廊が設けた場合の建物を示す図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ´矢視図である。
【図７】建物本体の中央部を駐車場として利用した場合の建物を示す水平断面図である。
【図８】地中壁及び建物本体との間を、建物本体の下端から地表高さまでの部分を連結部により剛に接続した場合の建物を示す図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ´矢視図である。
【図９】（Ａ）は建物本体を平面視三角形に、（Ｂ）は建物本体を平面視五角形に、（Ｃ）は建物本体を平面視円形にした場合の建物を示す水平断面図である。
【図１０】地中壁と連結橋との接続部の別の実施形態を示す鉛直断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０建物
２０地中壁２０Ａ地中壁本体
２１節部２２拡底部
２３接合鉄筋２４機械式継手
３０内壁３１基礎
４０建物本体４１ドライエリア
５０連結橋５１鉄筋
１２０地中壁１２１突出部
２３０内壁２３２回廊
２３３連結橋３４０内壁
３３２回廊３３３連結橋
４５０連結部５４０、５４１、５４２建物本体
６２３スタッド６２４鋼板
６５１Ｈ型鋼

【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視略円環状に形成され、内部の地盤が掘削された地中壁と、
当該地中壁により囲まれた空間の底部に構築された基礎と、
当該基礎上に、前記地中壁の内周面との間に空間が形成されるように構築された建物本体と、
前記地中壁と前記建物本体とを連結する少なくとも一つの連結部とを備えることを特徴とする建物。
【請求項２】
請求項１記載の建物であって、
前記連結部は、複数の高さ位置において、前記地中壁と前記建物本体とを結ぶように設けられていることを特徴とする建物。
【請求項３】
請求項２記載の建物であって、
前記地中壁は、その複数の高さ位置において内周面から突出するように構築された回廊を有し、前記連結部は前記建物本体と前記回廊とを連結することを特徴とする建物。
【請求項４】
請求項２記載の建物であって、
前記地中壁は、内周面から突出するように構築された螺旋状の回廊を有し、
前記連結部は、前記連結部は前記建物本体と前記回廊とを連結することを特徴とする建物。
【請求項５】
請求項１から４のうち何れか１項に記載の建物であって、
前記建物本体の平面視中央部は、駐車場として利用されていることを特徴とする建物。
【請求項６】
請求項１記載の建物であって、
前記連結部は、前記建物本体の下端高さから地表高さまでの部分において、前記地中壁と前記建物本体とを結ぶように設けられていることを特徴とする建物。
【請求項７】
請求項１から６のうち何れか１項に記載の建物であって、
前記地中壁には表面から突出する突出部が形成されていることを特徴とする建物。
【請求項８】
平面視略円環状の地中壁を構築し、
前記地中壁の内部の地盤を掘削し、
前記地中壁により囲まれた空間の底部に基礎を構築し、
当該基礎上に、前記地中壁の内周面との間に空間が形成されるように建物本体を構築し、この際、前記地中壁と前記建物本体とを少なくとも一つの連結部により連結することを特徴とする建物の構築方法。

【図１】