JP2001323481A - 鋼製基礎部材および基礎構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フーチングを鉄骨造とした場合でも、建方
時の微調整が容易にできる鋼製基礎部材および基礎構造
を提供する。 【解決手段】 球面状の凸状摺動面を具備するトッププ
レートと、球面状の凹状摺動面を形成するスチフナを有
す基礎部材において、トッププレートとスチフナが相互
に当接して摺動自在であり、それぞれ柱と杭頭に設置さ
れている。したがって、柱の立設角度の調整が可能で、
建方時の微調整が容易にできるから、杭と基礎構造と柱
を鋼製部材で構成することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築構造の鋼製基礎構
造、特に、建方時の位置微調整が容易な構成基礎構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、特開平５−３３１８６２号公報
に開示された従来の鉄骨基礎構造の地中梁付杭基礎の場
合の具体例の説明図である。図６において、Ｈ形鋼、鋼
鈑等を井桁状に溶接により一体的に構成した基礎部１２
を設け、基礎部１２を柱１１の下部に一体に接合してお
く。そして、この一体接合体を建方クレーンにより杭頭
３０に裁置して、溶接により両者を接合する。したがっ
て、各構造部材間の応力伝達が精度よく確実に行われる
（従来技術１）。

【０００３】図７は、特開平９−２５６６６７号公報に
開示された従来の中低層の鉄骨ラーメン造建築物の基礎
構造の部分側面図である。図７において、基礎部５を地
面に配置し、柱２の下端部を鉄骨浮き基礎梁３を用いて
それぞれ連結し、該柱の下端部2ａを免震装置４を介し
て基礎部５に固定している（従来技術２）。

【０００４】図８は、特開平９−２７３３３０号公報に
開示された従来の建築物への地震入力低減方法である。
図８において、建築物の基礎スラブ３は ローラベアリング４を介して基礎杭２に支持され、水平
移動を拘束する柱状部材６により位置決めされている。
地震時の所定水平力が印加される柱状部材６がせん断し
て、建築物が横滑りするため、建築物には所定水平力が
伝わらない（従来技術３）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術１においては、柱と基礎の接合部周辺の構造を一体化
させた鉄骨基礎構造の技術であるが、一体化させる領域
が大きすぎるため、建方時の微調整、すなわち、基礎部
の設置位置が正確でなかった場合、階上の梁を設置する
際に、その誤差を解消する微調整がが困難であった（問
題点１）。

【０００６】また、従来技術２においては、基礎梁を含
めた上部構造は鉄骨造であるが、基礎部（フーチング）
はＲＣ構造であるため上部構造との接合部において剛性
の不連続が生じ、そこが破壊の起点になっていた（問題
点２）。しかも、従来技術１と同様、建方時の微調整が
困難であった（問題点１）。

【０００７】また、従来技術３において、杭頭部を絶縁
した免震の取り方を採用し、横滑りを抑制する柱状部材
により常時固定しているため、その位置調整などが大変
であり、施工に長時間を要し、コスト増となっていた。
また、従来技術１および２と同様、建方時の微調整が困
難であった（問題点１）。

【０００８】ところで、建築などの基礎構造に多く用い
られるフーチング基礎を設計する際には、構造物と地中
（杭基礎の場合には杭）の間の軸力・せん断力・曲げモ
ーメントの伝達が、支障なく行われるよう設計する必要
があり、建築構造においては、基礎梁が地表面下になる
場合が多かった。この場合、基礎より上部の構造（上部
構造と称す）が鉄骨造であるのに対し、基礎部分を鉄骨
造とするには極めて施工性が悪くなるため、基礎部分の
構造はＲＣ構造となることが多かった。

【０００９】また、建物を杭頭部分で絶縁してエネルギ
ー吸収を行おうとする場合、なんらかの装置を組み込む
ために、杭頭部のみ鋼管などの鋼構造とすることがあっ
た。その際、上部フーチングをコンクリート系構造とす
ると、大きな荷重を負担する部分が構造種別の異なる接
合となるため、構造上の不具合が生じやすい。このと
き、鉄筋コンクリート構造と鉄骨造との接合部分で剛性
の不連続点が生じ、ここが破壊の起点になることがあっ
た。（問題点２）

【００１０】さらに、フーチングを鉄骨造とした場合、
工場で製作した際の製作誤差がわずかであっても、一般
的に杭の施工誤差が数ｃｍ（センチメートル）であるの
に対し、建物の許容誤差は数ｍｍ（ミリメートル）と1
桁小さい為、現場でその不具合を調整するのに手間がか
かっていた。（問題点１）

【００１１】しかしながら、鉄骨造は、靭性などの性能
面でコンクリート系構造物よりも上回る性能を持ち、免
震構造とした場合でも耐震設計上有効となるため、地下
・地上を鉄骨造で構成するものが要請されていた。

【００１２】したがって、本発明は、前記の要請に応
え、かつ上記問題点を解決するためになされたもので、
球面状の摺動面を具備する鋼製の基礎部材を、杭頭に設
置することにより、鋼製構造でありながら、施工時の建
方の微調整が容易な鋼製基礎部材および構成基礎構造を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明の鋼製基礎部材および鋼製基礎構造の特
徴は、以下のとおりである。

【００１４】［１］ 杭頭に設置されるベースプレート
と、ベースプレートに設置されたスチフナと、スチフナ
の上面に裁置されるトッププレートとを有し、スチフナ
の上面が球面状の凹面を形成し、かつ、トッププレート
の下面が該凹面と同一形状の凸面を形成し、スチフナの
上面とトッププレートの下面が摺動自在であることを特
徴とするものである。

【００１５】［２］ 前記［１］において、スチフナが
ベ−スプレート上面に略放射状に配置された、複数の板
材によって構成され、該複数の板材の上端面が球面状の
凹面を形成することを特徴とするものである。

【００１６】［３］ 地中に立設された杭と、該杭の杭
頭に設置されたベースプレートと、ベースプレートに設
置されたスチフナと、スチフナの上面に裁置されたトッ
ププレートと、トッププレートの上面に裁置された柱を
有し、スチフナの上面が球面状の凹面を形成し、かつ、
トッププレートの下面が該凹面と同一形状の凸面を形成
し、スチフナの上面とトッププレートの下面が摺動自在
であって、トッププレートがベースプレートに対し所定
角度になるよう調整して、ベースプレートまたはスチフ
ナに固定手段によって固定され、さらに、柱が固定手段
によってトッププレートに固定されることを特徴とする
ものである。

【００１７】［４］ 前記［３］において、ベースプレ
ートが、杭の杭頭に配置された免震手段の上に裁置さ
れ、該免震手段が、鉛直荷重を支持するとともに、地震
時におけるベースプレートの水平移動を許容するローラ
またはボールを具備することを特徴とするものである。

【００１８】［５］ 前記［４］において ベースプレ
ートが、杭の杭頭に配置された制震手段を介して杭頭に
設置され、制震手段が、地震時における震動エネルギを
吸収する積層ゴムまたは鋼製ねじりダンパーを具備する
ことを特徴とするものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、本発明
に係る鋼製基礎部材の一実施形態を示す斜視図である。
図１において、ベースプレート１０の上面に、8枚のス
チフナ２１〜２８が設置され、スチフナ２１〜２８の上
端面２１ａ〜２８ａが球面の一部を形成している。上端
面２１ａ〜２８ａの上にトッププレート３０が裁置され
る。トッププレート３０の下面は上記球面と同一形状の
球面であって、上記上端面２１ａ〜２８ａに全面が摺動
自在に接触している。換言すると、トッププレート３０
はスチフナ上で揺動自在に裁置されることになる。な
お、スチフナ２１〜２８の外側の側面２１ｂ〜２８ｂに
は、スチフナを包囲する外面が略四角錐台形状のカバー
が設置されているが、図面では省略し記載していない。

【００２０】ベースプレート１０には、裁置されたトッ
ププレート３０を所定の姿勢（傾き）で固定するための
図示しない複数の固定ボルト５０が設置されるネジ１１
が円周状に配置され、一方、トッププレート３０には固
定ボルト５０が余裕を持って貫通自在な貫通孔３１が複
数個所に設けられている。

【００２１】さらに、トッププレート３０には柱を固定
するための複数のアンカーボルト４１が、設置されてい
る。

【００２２】したがって、建方時に杭の設置姿勢（傾
き）を微調整する必要が生じた場合、位置が決定して固
定ボルト５０による締め付けが終了するまでは、柱が固
定されたトッププレートがスチフナ上で揺動自在である
から、柱の傾きを容易に微調整することができる。

【００２３】図２は、本発明に係る鋼製基礎部材のトッ
ププレートの一実施形態を示す断面図である。図２の
（ａ）は、１枚の板で形成されたものであって、、一枚
の鋼板を機械加工したり、鋳造によって製作されてい
る。図２の（ｂ）は、１枚の板で形成されたものであっ
て、下面中央部が平坦で、その周囲のみが球面になって
いる。一枚の鋼板を機械加工したり、鋳鋼によって製作
されている。図２の（ｃ）は、平らなプレート３２と３
次元の曲率を持ったプレート３３を溶接接合して製作し
たものである。この場合、現場で建方調整後に溶接して
もよい。図２の（ｄ）は、平らなプレート３４と３次元
の曲率を持ったプレート３５をボルト３６により接合し
て製作したものである。この場合、テーパー座金等の傾
きが調整できる治具３７を介している。

【００２４】［実施の形態２］図３は、本発明に係る鋼
製基礎構造の一実施形態を示す側面図である。図３は、
杭１の頭部に上記実施の形態１における鋼製基礎部材を
設置し、その上に柱７０を設置したものである。すなわ
ち、柱７０は、アンカーボルト４０によってトッププレ
ート３０に固定され、トッププレート３０はスチフナ２
０に裁置され、スチフナ２０はべースプレート１０に設
置され、そして、ベースプレート１０が地中に立設した
杭１の頭部に接合されている。また、トッププレート３
０は、ベースプレート１０に螺設されている固定ボルト
５０により、スチフナ２０に固定されている。

【００２５】したがって、建方時に杭の設置姿勢（傾
き）を微調整する必要が生じた場合、柱が固定されたト
ッププレート３０がスチフナ２０上で揺動自在であり、
固定ボルト５０がトッププレートの貫通孔内で遊びがあ
るため、柱の傾きを容易に微調整することができる。

【００２６】なお、図３においては、柱７０の高さ調整
のため、柱７０の下端部に設置した下フランジ７１の下
面とトッププレート３０の上面との間に、フィラープレ
ート６０を挿入している。

【００２７】［実施の形態３］図４は、本発明に係る鋼
製基礎構造の一実施形態を示す側面図である。図４は、
前記図３における実施の形態において、杭１の頭部にべ
アリンぐ８０とダンパー９０を設置したものである。

【００２８】図５は、前記図４における杭頭部の構成を
示す断面図である。図５において、筒体８１の下端部が
杭１に接合され、筒体８１の上端面にベアリング８０が
設置され、そこにベースプレレート１０が裁置されて、
鉛直荷重が支持されている。ベアリングのボールは自転
自在であり、また杭の外径方向に公転自在である。

【００２９】一方、筒体１に設置されたダンパープレー
ト９１が、杭体１の上端面に当接して配置されるように
して、筒体８１が杭１に溶接接合されている。ダンパー
―９０は下面がダンパープレート９１に、上面がベース
プレート１０にそれぞれ設置されている。 ダンパー９
０は、減衰ゴムを積層したもの、塑性変形自在な金属を
配置したものである。また、クランク機構を介して塑性
変形自在な金属にねじり変形を付与するものもよい。

【００３０】したがって、地震発生時において、水平変
移がベアリングにより絶縁され、且つ、ダンパーにより
減衰されるから、本発明に鋼製基礎構造に支持された上
部構造の耐震性が格段に上昇する。

【００３１】なお、この構造は、上部構造が鉄骨造の場
合に限らず、ＲＣ構造やＳＲＣ構造、ＣＦＴ構造、木構
造の場合にも適用することができ、橋脚などの土木構造
物にも適用することができる。

【００３２】さらに、本発明は、以下の発明をも開示す
るものである。 （イ）杭頭に設置されるベースプレートと、ベースプレ
ートに設置されたスチフナと、スチフナの上面に裁置さ
れるトッププレートとを有し、スチフナの上面が球面状
の凸面を形成し、かつ、トッププレートの下面が該凸面
と同一形状の凹面を形成し、スチフナの上面とトッププ
レートの下面が摺動自在であることを特徴とする鋼製基
礎部材。

【００３３】（ロ）スチフナがベ−スプレート上面に略
放射状に配置された、複数の板材によって構成され、該
複数の板材の上端面が球面状の凹面を形成することを特
徴とする上記（イ）記載の鋼製基礎部材。

【００３４】（ハ）地中に立設された杭と、該杭の杭頭
に設置されたベースプレートと、ベースプレートに設置
されたスチフナと、スチフナの上面に裁置されたトップ
プレートと、トッププレートの上面に裁置された柱を有
し、スチフナの上面が球面状の凸面を形成し、かつ、ト
ッププレートの下面が該凸面と逆の曲率を持つ凹面を形
成し、スチフナの上面とトッププレートの下面が摺動自
在であって、トッププレートがベースプレートに対し所
定角度になるよう調整して、ベースプレートまたはスチ
フナに固定手段によって固定され、さらに、柱が固定手
段によってトッププレートに固定されることを特徴とす
る鋼製基礎構造。

【００３５】（ニ）ベースプレートが、杭の杭頭に配置
された免震手段の上に裁置され、該免震手段が、鉛直荷
重を支持するとともに、地震時におけるベースプレート
の水平移動を許容するローラまたはボールを具備するこ
とを特徴とする上記（ハ）記載の鋼製基礎部材。

【００３６】（ホ）ベースプレートが、杭の杭頭に配置
された制震手段を介して杭頭に設置され、制震手段が、
地震時における震動エネルギを吸収する積層ゴムまたは
鋼製ねじりダンパーを具備することを特徴とする上記
（ハ）記載の鋼製基礎部材。

【００３７】

【発明の効果】以上述べた本発明の鋼製基礎部材および
鋼製基礎構造によれば、球面状の凹面を具備するトップ
プレートを、その曲率にあわせた受け面をもつスチフナ
プレートによって支持するから、トッププレートに設置
された柱の立設角度の調整が容易になり、さらに、トッ
ププレートの上面に平らなフィラープレート挿入するこ
とにより柱の高さ調整が容易になるから、杭と基礎構造
と柱を鋼製部材で構成することが可能になる。さらに、
杭と基礎構造と柱を鋼製部材で構成した場合の、建方時
の微調整が容易になるという顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋼製基礎部材の一実施形態を示す
斜視図である。

【図２】本発明に係る鋼製基礎部材のトッププレートの
一実施形態を示す断面図である。

【図３】本発明に係る鋼製基礎構造の一実施形態を示す
側面図である。

【図４】本発明に係る鋼製基礎構造の一実施形態を示す
側面図である。

【図５】図４における杭頭部の構成を示す断面図であ
る。

【図６】従来の鉄骨基礎構造の地中梁付杭基礎の場合の
具体例の説明図である

【図７】従来の中低層の鉄骨ラーメン造建築物の基礎構
造の部分側面図である

【図８】従来の建築物への地震入力低減方法である

【符号の説明】

１ 杭 １０ ベースプレート ２１〜２８ スチフナ ３０ トッププレート ７０ 柱 ８０ ベアリング ９０ ダンパー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 杭頭に設置されるベースプレートと、ベ
   ースプレートに設置されたスチフナと、スチフナの上面
   に裁置されるトッププレートとを有し、スチフナの上面
   が球面状の凹面を形成し、かつ、トッププレートの下面
   が該凹面と同一形状の凸面を形成し、スチフナの上面と
   トッププレートの下面が摺動自在であることを特徴とす
   る鋼製基礎部材。
2. 【請求項２】 スチフナがベ−スプレート上面に略放射
   状に配置された、複数の板材によって構成され、該複数
   の板材の上端面が球面状の凹面を形成することを特徴と
   する請求項１記載の鋼製基礎部材。
3. 【請求項３】 地中に立設された杭と、該杭の杭頭に設
   置されたベースプレートと、ベースプレートに設置され
   たスチフナと、スチフナの上面に裁置されたトッププレ
   ートと、トッププレートの上面に裁置された柱を有し、
   スチフナの上面が球面状の凹面を形成し、かつ、トップ
   プレートの下面が該凹面と逆の局率を持つ凸面を形成
   し、スチフナの上面とトッププレートの下面が摺動自在
   であって、トッププレートがベースプレートに対し所定
   角度になるよう調整して、ベースプレートまたはスチフ
   ナに固定手段によって固定され、さらに、柱が固定手段
   によってトッププレートに固定されることを特徴とする
   鋼製基礎構造。
4. 【請求項４】 ベースプレートが、杭の杭頭に配置され
   た免震手段の上に裁置され、該免震手段が、鉛直荷重を
   支持するとともに、地震時におけるベースプレートの水
   平移動を許容するローラまたはボールを具備することを
   特徴とする請求項３記載の鋼製基礎部材。
5. 【請求項５】 ベースプレートが、杭の杭頭に配置され
   た制震手段を介して杭頭に設置され、制震手段が、地震
   時における震動エネルギを吸収する積層ゴムまたは鋼製
   ねじりバンパーを具備することを特徴とする請求項４記
   載の鋼製基礎部材。