構造コラム第27回「塔状比と基礎計画」

今回は、建物の高さと幅の比率と基礎計画ついての話です。

建物の高さ／建物の幅の比を塔状比と言います。

この塔状比が基礎の計画の目安になります。

この塔状比が2.5未満ですと、直接基礎の場合は常時荷重が支配的です。

必要地耐力は長期時の接地圧を考慮して検討します。

この塔状比が2.5以上となると、直接基礎の場合に地震時荷重の影響が出てきます。

必要地耐力は短期時の接地圧も考慮して検討します。

この塔状比が4未満ですと、杭基礎の場合は柱が押し込む力が支配的です。

杭は、長期軸力，短期軸力を考慮して必要支持力（＝杭径）を検討します。

この塔状比が4以上となると、建物が倒れないように計画する必要が出てきます。

支点（柱下の杭位置）に引抜きが発生する可能性が高くなるためです。

杭は、地震時の引抜抵抗力を考慮して検討します。

また、この塔状比が大きくなればなるほど、杭に求められる引抜抵抗力も大きくなります。

そして、この引抜抵抗力は杭表面と地面との摩擦力が主たる要因です。

従って、場所打ち杭とした場合は杭径を大きくして杭表面積を大きくします。

建物形状によっては、部分的に塔状比2.5以上ないし4.0以上の場合があるかと思われます。

この時は前述の目安で考えると、部分的に地震力の影響が大きい直接基礎、部分的に引抜抵抗力の大きい杭基礎での設計が考えられます。

ここで、上図のように敷地境界までが狭い時の、直接基礎＋地盤改良の場合を考えます。

まず、どのような改良工法であれ、一般的に一つの建物に対して部分的に改良体を変えることは行っておりません。

従って、『建物の殆どの部分で塔状比2.5未満だが、一部が2.5以上となる建物』の場合、その一部で必要となる短期接地圧が改良地盤の強度を決定する事があります。

（部分的に基礎面積を大きくして、短期接地圧と長期接地圧のバランスをとる方法もあります）

以上の様に、塔状比（建物の高さと幅の比）によって基礎計画が変わってきます。

構造種別、階数、高さ、面積などが似通っていても、建物形状が違えば（部分塔状など）、杭径や必要地耐力が変わってくるのはこのためです。

特に狭小地では、杭が打設できるか否かや、直接基礎を大きくできるかの問題点も含んでいます。

建物を計画する際には、塔状比が基礎計画へ影響することを考慮いただけると幸いです。