JP2002180483A - 鋼管杭を柱に利用した構造物とその施工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 逆打ち工法で構築される地下建造物の骨組み
において、施工コストと施工期間を合理化できる方法を
提供する。 【解決手段】 基礎に鋼管杭を使用する構造物であっ
て、鋼管杭３を地下部分の柱にそのまま使用すると共
に、地下部分の梁に鉄骨梁１３を使用し、この鉄骨梁１
３を鋼管杭３に分割外ダイヤフラムを用いて接合し、鋼
管杭３の外周に位置し、土と接する部分についてはコン
クリート壁７を設け、当該鋼管杭３で支持させることに
よって、地下構造物の全部または一部を鉄骨造としたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管杭を柱に利用
した構造物とその施工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の地下構造物の施工は、杭を地下室
底レベルまで打ち込み、その後山止めを設置しながら掘
削して地下構造物を建設する工法が一般的である。しか
しこの工法では、地下構造が完成するまで地上部工事が
開始できないため、工期が長期にわたる問題点があっ
た。

【０００３】一方、工期を短縮するため、Ｈ型断面の鋼
真柱を地下部分の土中に予め打ち込み、地上部をその上
に建設しながら地下を同時に掘削する「逆打ち工法」も
一般的に使用されている。

【０００４】従来の逆打ち工法を図８（Ａ）、（Ｂ）に
よって説明する。

【０００５】地盤１に建造物構築範囲を取囲むように山
止め用壁を施工し、所定の位置に場所打ちコンクリート
杭あるいは、鋼管杭３を施工した後、その杭の上方に施
工中の建物荷重を支える鋼真柱４を建込み、杭の頂部３
ａと鋼真柱４の下端４ａとをコンクリートで一体化す
る。その後、掘削機械５によって地下を掘削し、つづい
て、仮設切り梁材６を施工すると共に、山止め用壁の内
側に外周コンクリート壁７を施工し、このようにして、
地下工事を進めながら同時に地上の工事も進めるもので
ある。

【０００６】逆打ち工法に用いられる鋼真柱４がＨ型断
面である場合、このＨ型断面鋼真柱４は、建方精度が悪
く、また剛性が低いため、周囲に鉄筋コンクリート８を
打設し、地下構造物全体２を鉄骨鉄筋コンクリート造に
する必要があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
一般的な地下構造の構築方法は、施工能率が悪く、他
方、鋼真柱建込み工法は、施工能率が向上できる反面、
建方精度等の関係で、地下構造物全体を鉄骨鉄筋コンク
リート造にする必要があるという問題があった。

【０００８】本発明は、従来の逆打ち工法の前記の欠点
を改良したものである。

【０００９】

【問題を解決するための手段】前記の課題を有利に解決
するために、本発明は、次のように構成した。

【００１０】第１の発明は、基礎に鋼管杭を使用する構
造物であって、地下部分の柱に鋼管杭をそのまま使用す
ると共に、地下部分の梁に鉄骨梁を使用して、当該鉄骨
梁を前記鋼管杭に接合し、鋼管杭が外周の土と接する部
分についてはコンクリート壁を設けることによって、地
下構造物の全部または一部を鉄骨造としたことを特徴と
する。

【００１１】第２の発明は、第１の発明において、前記
地下構造物は、逆打ち工法で構築され、前記鉄骨梁は、
前記鋼管杭の地中への打設後掘削により露呈した部位に
ダイヤフラムにて接合されていることを特徴とする。

【００１２】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記鋼管杭と鉄骨梁は、分割された外ダイヤフラ
ムを鋼管杭と鉄骨梁上下フランジ間に架け渡し、それぞ
れ溶接することにより一体化することを特徴とする。

【００１３】第４の発明は、第３の発明において、前記
分割された外ダイヤフラムは、鉄骨梁フランジ面内に分
割線を持ち、前記鋼管杭と分割外ダイヤフラム、分割外
ダイヤフラムと各鉄骨梁をそれぞれ隅肉溶接で接合する
ことにより一体化することを特徴とする。

【００１４】第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明
において、前記鋼管杭にコンクリートを充填したことを
特徴とする。

【００１５】第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明
において、前記鋼管杭をそのまま地上部に延長し、地上
部柱として使用することを特徴とする。

【００１６】第７の発明は、第１〜第６の何れかに記載
の構造物の施工法であって、梁取付用のウェブガセット
プレートと、上下の分割外ダイヤフラムとを用いて、前
記ウェブガセットプレートと前記下部分割ダイヤフラム
を一体化して現場にて鋼管杭に仮支持させたうえ、前記
鋼管杭と下部分割ダイヤフラム、および鋼管杭とウェブ
ガセットプレートを溶接接合し、その後、鉄骨梁と上部
分割外ダイヤフラムを下部分割ダイヤフラムの上に乗せ
掛けて溶接接合で一体化することを特徴とする。

【００１７】第８の発明は、第７の発明に記載の施工法
において、鋼管杭にボルト孔を有する小突片を溶接接合
し、この小突片のボルト孔と、下部分割ダイヤフラムに
固着した前記ウェブガセットプレートのボルト孔にボル
トを挿通することで、両部材を仮支持したうえ、当該ウ
ェブガセットプレートと下部分割ダイヤフラムを鋼管杭
に溶接接合して一体化することを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明によると、次の作用がある。

【００１９】第１に、剛性の高い鋼管杭をそのまま柱と
し、鉄骨梁をこれに取り付けることにより、地下構造を
鉄骨造とすることで、従来の鋼真柱のように鉄筋コンク
リートでの補強を不要にできる。土と接する外周の鋼管
杭には、コンクリート壁を設けて防水すると共に、コン
クリート壁を前記鋼管杭で支持でき、従来の仮設切り梁
なしで地下鉄骨構造物の建方が可能である。

【００２０】第２に、逆打ち工法では、杭柱には、打設
時に予めダイヤフラムやブラケットを設けることができ
ないため、分割外ダイヤフラム接合を使用することによ
り、現場での梁柱接合を可能としている。

【００２１】第３に、前記ダイヤフラムにおける外分割
ダイヤフラム接合は、梁の接合位置調整機能も有するた
め、杭の打設位置の誤差があっても容易に接合可能とす
る。

【００２２】第４に、地下を鉄骨造とし、逆打ち工法を
可能とすることで、地上部と地下部が同時施工でき、鉄
筋・型枠工事が不要になるため工期短縮、工事削減を図
る。

【００２３】第５に杭柱と梁が山止め支持構造にできる
ため、仮設の切り梁を不要とする。また、鉄骨梁とデッ
キプレートを使用することにより、梁・床の仮設支持も
不要とする。

【００２４】第６に、コンクリート構造物が外周と底板
のみになるため、地下構造の変更が容易で、解体時に廃
棄物を少なく、環境負荷も少なくしている。

【００２５】

【発明の実施の形態】次にこの発明を図１〜図７に示す
実施形態に基づいて詳細に説明する。

【００２６】既述と一部重複するが、本実施形態の主な
構造的特徴点（ポイント）を要約すると、次の２点であ
る。

【００２７】第１に、基本的に逆打ち工法を使用し、か
つ剛性の高い鋼管杭の杭頂部を地表レベルまで上げて、
Ｈ形の鋼真柱よりも剛性の高い前記鋼管杭そのまま柱と
して鉄骨梁をこれに取り付けることにより、杭柱の鉄筋
コンクリート補強を不要ならしめた地下鉄骨造とする。

【００２８】第２に、逆打ち工法であるので、鋼管杭柱
には、打設時に予めダイヤフラムや梁材接合のためのブ
ラケットを設けることができない。このため、地下掘削
することで露呈した鋼管杭にダイヤフラムやブラケット
を取付け、これらの部材に梁材を溶接接合することにな
るが、溶接作業には困難が伴うので、本実施形態では、
分割外ダイヤフラムを介しての接合とし、この分割外ダ
イヤフラムを仮支持して溶接できるようにすることで、
溶接作業の簡易化を図ると共に、必要な溶接個所を可及
的に減らし、現場での非溶接を主とする梁柱接合を可能
とするものである。

【００２９】図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の逆打ち工
法による地下構造の施工中の断面図と完成時の断面図、
図２は、図１の平面図である。

【００３０】図１、図２によって、概要を説明すると、
地盤１に建造物構築範囲を取囲むように山止め用壁を施
工し、杭頂部３ａが地表レベル１２となる様に所定の位
置に鋼管杭３を施工した後、杭頭上に地上部鉄骨の建方
を行う。同時に、掘削機械５によって地下を掘削して鋼
管杭３を露呈させ、この露呈した鋼管杭３に鉄骨梁１３
を接合する。鉄骨梁１３を接合した後、鋼管杭３を内側
支持材として外周コンクリート壁７を施工し、山止め用
壁を支持する。この時、山止め用壁をコンクリートと
し、コンクリート壁７と兼用しても良い。

【００３１】ところで、本発明が従来の逆打ち工法と大
きく異なる第１の点は、既述のように、上部構造の施工
と平行して掘削機械５によって地下を掘削し、露出した
剛性の高い鋼管杭３をそのまま柱とし、鉄骨梁１３を当
該鋼管杭３に取り付けて、両部材により地下構造を鉄骨
造とすることである。

【００３２】つまり従来は、図８に示したように、地下
構造の底部に近い位置で、鋼管杭３の杭頂部３ａとＨ型
の鋼真柱４の下端４ａとをコンクリートで一体化してい
た。これに対し、本発明では、図１に示すように、鋼管
杭３の杭頂部３ａを略地表レベル１２に近い位置まで伸
長して設けており、この地表レベル１２において、鋼管
杭３の杭頂部３ａに上部鉄骨架構が接合されている。鋼
管杭３をさらに地上部にまで延長して、地上部柱として
使用することもある（図示省略する）。

【００３３】前記の構成とした理由を説明する。基礎杭
はコンクリート杭または鋼管杭の何れかであり、この基
礎杭は十分な強度を有しているのに対し、多くの場合使
用されるＨ形鋼製の鋼真柱４は鋼管杭ほどの強度がな
い。従来の逆打ち工法では、鋼管杭３の杭頂部３ａと鋼
真柱４の下端４ａとが、地下構造の底部に近い位置でコ
ンクリートで一体化されているので、既述のように地下
梁を取り付けるレベルではＨ形鋼製の鋼真柱４が位置す
ることになる。このためＨ形の鋼真柱４を鉄筋コンクリ
ートで補強する必要があると共に、コンクリート周壁を
構築する際に仮設切り梁が必要であった。

【００３４】本発明の実施形態では、地下梁を取り付け
るレベルでは、剛性の高い鋼管杭３が位置することにな
り、したがって、鉄骨梁１３をこの鋼管杭３に取り付け
ることができるので、当該鋼管杭３には従来のように鉄
筋コンクリートでの補強が必要でない。また、地下構造
を鉄骨造で構築した後、鋼管杭３の土と接する外周には
コンクリート壁７を設けて防水するが、この場合、従来
の仮設切り梁を用いることなく、剛性のある鋼管杭３で
コンクリート壁７を支持することができる。なお、地表
レベル１２で鋼管杭３に鋼真柱４を接合したのち、地下
構造の構築と平行して地上部を構築する。

【００３５】本発明が従来の逆打ち工法と大きく異なる
第２の点は、次のとおりである。逆打ち工法では、従来
の鋼真柱や本発明の鋼管杭の何れでも地中に打設される
ので、これらの杭柱には、打設時に予めダイヤフラムや
ブラケットを設けることができない。

【００３６】このため従来の逆打ち工法では、多くの場
合、地下を掘削して鋼真柱を露出させた後、その周囲に
鉄筋を配置し、コンクリートを打設することによって鉄
筋コンクリートの柱を構成し、梁及び床も鉄筋コンクリ
ートとしていた。しかし、鉄筋コンクリートによる地下
構造は、配筋及び型枠の施工、コンクリートの打設など
多くの手間を有し、また型枠廃材の発生など環境的負荷
も大きい。

【００３７】本発明では、地下を掘削して鋼管杭柱を露
出させた後、鋼管杭柱に現場にてダイヤフラムを取り付
け、このダイヤフラムに鉄骨の梁を接合することによ
り、鉄筋コンクリート架構の施工に伴う手間及び工期の
削減を実現した。さらに、熟練を必要とする突合せ溶接
部をなくし、円滑な梁柱接合を可能とした分割外ダイヤ
フラム接合（詳細は後述）とするものである。

【００３８】図２〜図７によって、鋼管杭３と鉄骨梁１
３の分割外ダイヤフラムによる接合構造を説明する。

【００３９】図２は、図１の平面図で、同図に示される
ように、この鉄骨造には、格子状に配置された各鋼管杭
３に鉄骨梁１３が３方向から接合される部位（イ）と、
４方向から接合される部位（ロ）と、２方向から接合さ
れる部位（ハ）とが存在する。

【００４０】図３、図４には、３方向接合部位（イ）の
分離斜視図が示され、図５（Ａ）、（Ｂ）には、同じく
３方向接合部位（イ）の詳細な組立て平面図と斜視図が
示される。図６（Ａ）、（Ｂ）には、４方向接合部位
（ロ）の詳細な分離斜視図と組立て斜視図が示される。
図７（Ａ）、（Ｂ）には、２方向接合部位（ハ）の詳細
な分離斜視図と組立て斜視図が示される。

【００４１】３方向接合部位（イ）における、鋼管杭３
に鉄骨梁１３を接合する接合構造は、次のようになされ
る。図３、図４に組立て順を分解図示するように、前記
の接合構造は、鋼管杭３の外周に固着した小突片１６
と、小突片１６に仮支持される下部分割外ダイヤフラム
１７と、予めＨ形断面の鉄骨梁１３の上フランジ１３ａ
に固着された上部第１分割外ダイヤフラム１８ａと上部
第２分割外ダイヤフラム１８ｂとからなる。

【００４２】各部材の構成を組立て手順を追って順に説
明する。小突片１６はボルト孔１５を有し、鋼管杭３の
外周の鉄骨梁１３を接合するレベルで、かつ鉄骨梁１３
を接合する向きに、１枚または２枚、小間隔をあけて平
行に配置され鋼管杭３に隅肉溶接１１で固着されてい
る。

【００４３】小突片１６は、後述の下部分割外ダイヤフ
ラム１７を鋼管杭３に溶接１１するとき、それを仮支持
するために設けられる。小突片１６は、これを鋼管杭３
に固着するに際し、小突片１６であるので軽量で取り扱
いやすく、安定支持した態様で容易に溶接でき、しか
も、小突片１６であるから隅肉溶接１１の範囲は最小限
少なくて済む。このように最初小突片１６を鋼管杭３へ
素早くかつ、手軽に溶接し、この小突片１６に、後述の
下部分割外ダイヤフラム１７を仮支持して鋼管杭３に溶
接することにより、小突片１６よりも大きく重量がある
前記下部分割外ダイヤフラム１７を安定支持し、円滑に
溶接できる（詳細は次に述べる）。前記の意味で、小突
片１６の存在は、本発明の主要な要素の一つをなしてい
る。

【００４４】次に、下部分割外ダイヤフラム１７は、鋼
管杭３の外周面に接触できる円弧状凹部２０を水平プレ
ート１９の内面に有し、外面にテーパ面２１を有し、一
端部に接合端縁２２を有し、他端縁に垂直プレート２３
を有する。垂直プレート２３の突出先端には溶接長確保
のための凹状切り欠き部３５が形成されている。さら
に、水平プレート１９の上面で垂直プレート２３の近傍
にウェブガセットプレート１０が隅肉溶接で固着されて
いる。ウェブガセットプレート１０はたて長の矩形で、
複数のボルト孔１５が開設されると共に、プレート下端
で杭と反対側にはＬ字形の内角部１４が形成されてい
る。

【００４５】下部分割外ダイヤフラム１７は、鉄骨梁１
３を鋼管杭３に固着する前に、図３、図４に示すように
鋼管杭３の外周面に固着する。この場合、ウェブガセッ
トプレート１０を鋼管杭３に溶接してある１枚の小突片
１６の側面に当てがい（または２枚の小突片１６の間に
挿入し）、それぞれの複数のボルト孔のうち最上部のボ
ルト孔１５を合致させてこれに固定ボルトを挿入し、こ
の固定ボルト２４を支軸として下部分割外ダイヤフラム
１７を仮支持し、かつ、当該ダイヤフラム１７に作用す
るモーメントを利用して、ウェブガセットプレート１０
の一側縁を鋼管杭３の外周面上下方向に密接させ、一側
縁と鋼管杭３との当接部を隅肉溶接１１で固着する。

【００４６】また、このとき、垂直プレート２３の突出
先端部も鋼管杭３の周面に接触するので、その凹状切り
欠き部３５に沿って当接部を隅肉溶接１１で固着する。
さらに、鋼管杭３の周面と水平プレート１９の円弧状凹
部２０の当接部を隅肉溶接１１で固着する。

【００４７】前述の溶接作業を行うとき、下部分割外ダ
イヤフラム１７全体が、ウェブガセットプレート１０を
介して鋼管杭３に仮支持されているので、各部の隅肉溶
接１１を安定して行うことができる。前記の各作業は、
鋼管杭３の両側ともに同じように行うもので、このとき
両側の水平プレート１９の各端縁部３３は近接してい
る。

【００４８】前述のようにして、下部分割外ダイヤフラ
ム１７と鋼管杭３に溶接した後、図４の左手前から伸び
るＨ形断面の鉄骨梁１３（１３−１）を鋼管杭３に近づ
けて溶接接合し、その後、同図左右から伸びる、上部分
割外ダイヤフラム１８が予めボルト接合されているＨ形
断面の鉄骨梁１３を鋼管杭３の左右のウェブガセットプ
レート１０に近づけて溶接接合する。

【００４９】このとき、図４の左手前から伸びる鉄骨梁
１３（１３−１）のウェブ１３ａの端部には、添接板３
６をウェブ端縁から突出して固定ボルト２４で固着して
あり、この鉄骨梁１３（１３−１）先端を下部分割外ダ
イヤフラム１７の水平プレート１９上に載置して仮支持
した上、添接板３６の端縁を鋼管杭３の周面に当接し、
この当接部を安定保持した状態で隅肉溶接１１できる。
さらに、下部フランジ１３ｃの側縁と下部分割外ダイヤ
フラム１７の水平プレート１９との接合部を隅肉溶接１
１で固着する。

【００５０】こうして下部分割外ダイヤフラム１７を介
して鉄骨梁１３（１３−１）を鋼管杭３に固着した上、
左右方向から伸びる上部分割外ダイヤフラム１８付きの
鉄骨梁１３を鋼管杭３に接合する。

【００５１】鋼管杭３における上部分割外ダイヤフラム
１８は、上部第１分割外ダイヤフラム１８ａと上部第２
分割外ダイヤフラム１８ｂからなる。上部第１分割外ダ
イヤフラム１８ａは、鋼管杭３の外周面に接触できる円
弧状凹部２５と、これの反対側にＬ形の内角部２６を有
する水平プレート１９の外側縁に垂直プレート３４を有
しており、垂直プレート３４の突出先端には溶接長確保
のための凹状切り欠き部３５が形成されている。

【００５２】そして、水平プレート１９を鉄骨梁１３の
上フランジ１３ａに載置し、両部材に開設のボルト孔に
固定ボルト２４を挿通して、図示の態様で上部第１分割
外ダイヤフラム１８ａを鉄骨梁１３に固着する。固定ボ
ルト２４は、上部分割ダイヤフラム１８を鉄骨梁１３に
仮支持する役目をなしており、これにより後の作業で、
上部分割ダイヤフラム１８を鉄骨梁１３に容易に隅肉溶
接が行える。

【００５３】上部第２分割外ダイヤフラム１８ｂは、鋼
管杭３の外周面に接触できる円弧状凹部２８と、これの
反対側にＬ形の第１内角部２９と第２内角部３０を有す
る水平プレート３１を有してなり、水平プレート３１を
鉄骨梁１３の上フランジ１３ａに載置し、かつ第１分割
外ダイヤフラム１８ａの水平プレート１９と突合せ端面
３２で突合せ、かつ、水平プレート３１と上フランジ１
３ａに開設のボルト孔に固定ボルト２４を挿通して、図
示の態様で上部第２分割外ダイヤフラム１８ｂを鉄骨梁
１３に固着する。第１と第２の上部第２分割外ダイヤフ
ラム１８ａ、１８ｂは突合せ端面３２で分割されている
が、両部材は一体に設けても良い。

【００５４】前述の上部分割外ダイヤフラム１８が接合
されたＨ形断面の鉄骨梁１３の端部を鋼管杭３に左右か
ら近づけて、鋼管杭３に固着された各ウェブガセットプ
レート１０と鉄骨梁１３のウェブ１３ｂの端部を重ね合
わせ、両部材のボルト孔１５に固定ボルト２４を挿通し
ナットで締結する。このとき、鉄骨梁１３の下フランジ
１３ｃは、下部分割外ダイヤフラム１７の上面に載置さ
れ支持される。またこのとき、上部分割外ダイヤフラム
１８の水平プレート１９、３１の各円弧状凹部２５、２
８が鋼管杭３の周面に当接させる。このとき、鉄骨梁１
３の下フランジ１３ｃの端部は、ウェブガセットプレー
ト１０の下端の内角部１４に係合することで、下フラン
ジ１３ｃの上方の動きが規制される。さらに、垂直プレ
ート３４の突出先端部を鋼管杭３の周面に接触させる。

【００５５】このようにして、鉄骨梁１３を下部分割外
ダイヤフラム１７で仮支持させ、かつ上部分割外ダイヤ
フラム１８を鋼管杭３の周面に当接した上、前記各円弧
状凹部２５、２８と鋼管杭３との当接部を隅肉溶接１１
で固着し、さらに、水平プレート１９、３１の２つの内
角部２６、２９と上フランジ１３ａとの当接面を隅肉溶
接１１で固着する。さらに、垂直プレート３４の突出先
端部の凹状切り欠き部３５に沿って鋼管杭３の周面との
当接部を隅肉溶接１１で固着する。前記溶接作業は、前
述のように下部分割外ダイヤフラム１７を介して鉄骨梁
１３を鋼管杭３に仮支持させるので、安定した態様で円
滑かつ迅速に行うことができる。

【００５６】さらに、左右の鉄骨梁１３を鋼管杭３に接
合したとき、上部の分割外ダイヤフラム１８の各水平プ
レート３１が、直角方向の鉄骨梁１３（１３−１）の上
フランジ１３ａ上に載置されるので、上部左右の水平プ
レート１９の２つの内角部３０と上フランジ１３ａとの
当接面を隅肉溶接１１で固着する。前記溶接作業は、前
述のように下部分割外ダイヤフラム１７介して鉄骨梁１
３を鋼管杭３に仮支持させ、安定した態様で円滑かつ迅
速に行うことができる。

【００５７】前述のようにして、３方向から伸びる鉄骨
梁１３を鋼管杭３に対し円滑に溶接接合できる。

【００５８】次に、図６（Ａ）、（Ｂ）によって、４方
向接合部位（ロ）における、鋼管杭３に鉄骨梁１３を接
合する接合構造を説明する。この４方向接合構造に用い
られる分割外ダイヤフラムの形状は、図３〜図５の例と
若干相違するが、各分割外ダイヤフラムの機能と組立方
法は、基本的に図３〜図５と同じであるので、同一要素
には同一符号を付すことで重複説明を省略し、相違点の
みを説明する。

【００５９】図６（Ａ）に示すように、鉄骨梁１３を接
合する前に、図示形状の下部分割外ダイヤフラム１７
（水平プレート１９）を、４方向に等間隔で配置のウェ
ブガセットプレート１０を介して鋼管杭３を取囲むよう
に配置し、当該鋼管杭３に隅肉溶接１１で固着してい
る。

【００６０】つぎに、直角方向から伸びる鉄骨梁１３を
鋼管杭３に近づけ、下部分割外ダイヤフラム１７（水平
プレート１９）に載置し仮保持する。ここで、鉄骨梁１
３の上フランジ１３ａには、図示形状の上部分割外ダイ
ヤフラム１８の第１、第２上部分割外ダイヤフラム１８
ａ、１８ｂの何れか一方または、両方が固定ボルト２４
で固定されている。

【００６１】前述の上部分割外ダイヤフラム１８が接合
されたＨ形断面の鉄骨梁１３の端部を鋼管杭３に近づけ
て、鋼管杭３に固着された各ウェブガセットプレート１
０と鉄骨梁１３のウェブ１３ｂの端部を重ね合わせ、両
部材のボルト孔１５に固定ボルト２４を挿通しナットで
締結する。このとき、鉄骨梁１３の下フランジ１３ｃ
は、下部分割外ダイヤフラム１７の上面に載置され支持
される。またこのとき、上部分割外ダイヤフラム１８の
水平プレート１９、３１の各円弧状凹部２５、２８が鋼
管杭３の周面に当接させる。さらにこのとき、鉄骨梁１
３の下フランジ１３ｃの端部は、ウェブガセットプレー
ト１０の下端の内角部１４に係合することで、下フラン
ジ１３ｃの上方の動きが規制される。さらに、垂直プレ
ート３４の突出先端部を鋼管杭３の周面に接触させる。

【００６２】このようにして、鉄骨梁１３を下部分割外
ダイヤフラム１７で仮支持させ、かつ上部分割外ダイヤ
フラム１８を鋼管杭３の周面に当接した上、前記各円弧
状凹部２５、２８と鋼管杭３との当接部を隅肉溶接１１
で固着し、さらに、水平プレート１９、３１の２つの内
角部２６、２９と上フランジ１３ａとの当接面を隅肉溶
接１１で固着する。さらに、下部フランジ１３ｃの側縁
と下部分割外ダイヤフラム１７の水平プレート１９との
接合部を隅肉溶接１１で固着する。

【００６３】前記において、鋼管杭３に対し鉄骨梁１３
を４方から接合するが、各鉄骨梁１３の接合順と溶接順
は図６（Ａ）に示す手順に限らず任意であり、最終的に
図６（Ｂ）の態様で鋼管杭３に対し鉄骨梁１３が接合さ
れればよい。そして、前記溶接作業は、前述のように下
部分割外ダイヤフラム１７介して鉄骨梁１３を鋼管杭３
に仮支持させ、安定した態様で円滑かつ迅速に行うこと
ができる。

【００６４】前述のようにして、４方向から伸びる鉄骨
梁１３を鋼管杭３に対し円滑に溶接接合できる。

【００６５】次に、図７（Ａ）、（Ｂ）によって、２方
向接合部位（ハ）における、鋼管杭３に鉄骨梁１３を接
合する接合構造を説明する。この２方向接合構造は、あ
たかも、図３〜図５に示した３方向接合構造において、
平面１８０°間隔に位置する一方の鉄骨梁１３が省略さ
れ、２つの鉄骨梁１３が平面９０度の間隔に配置された
ごとき構造である。これに伴って、図７（Ａ）、（Ｂ）
の２方向接合構造における上下の分割外ダイヤフラムの
平面形状は、あたかも、図３〜図５に示した３方向接合
構造における上下の分割外ダイヤフラムの左右側のそれ
ぞれの両端縁の垂直プレート２３が平面１８０°間隔に
位置するのに代えて、９０度間隔に配置されたごとき構
造であり、上下の各分割外ダイヤフラム１７、１８の各
水平プレート３、１９、１９のそれぞれの端縁部３３
が、図示の位置で突き合わせ接合されている。

【００６６】図７の２方向接合構造においても、ウェブ
ガセットプレート１０を介して鋼管杭３に固着された下
部分割外ダイヤフラム１７の平面略３角形状の水平プレ
ート１９上に鉄骨梁１３を仮支持させ、安定した態様で
各部材の接合部を隅肉溶接１１で円滑かつ迅速に溶接作
業を行うことができる。他の構成は、図３〜図５と共通
であるので、共通要素には共通符号を付して重複説明を
省略する。

【００６７】

【発明の効果】本発明は次の効果を有している。

【００６８】本発明では、剛性の高い鋼管杭をそのまま
柱とし、鉄骨梁を鋼管杭に取り付けて地下鉄骨造とした
もので、従来の鋼真柱のように鉄筋コンクリートによる
補強を不要ならしめたので、施工期間の短縮と施工費の
削減が図れる。また、梁を取り付ける鋼管杭柱は、鋼真
柱に比べ強度に富むので、掘削部の土と接する外周に防
水のためコンクリート壁を設けるに際し、コンクリート
壁を鋼管杭と本設梁で支持することができ、従来の鋼真
柱のように仮設切り梁を設けないで施工できるので、こ
の点でも施工期間の短縮と施工費の削減が図れる。

【００６９】さらに本発明では、鋼管杭柱には、地下掘
削して露呈した鋼管杭にダイヤフラムを取付け、ダイヤ
フラムを介して梁材を鋼管杭に溶接接合するが、このダ
イヤフラムを、本発明では分割外ダイヤフラムで構成
し、この分割外ダイヤフラムを安定に仮支持して組立て
ながら鋼管杭に隅肉溶接し、この分割外ダイヤフラムを
介して鉄骨梁を鋼管杭に隅肉溶接接合できるので、本
来、熟練と困難な手間を伴う溶接を本発明では、現場で
迅速かつ円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の逆打ち工法による
地下構造の施工中の断面図と完成時の断面図である。

【図２】図２は、図１の平面図である。

【図３】図２に示す３方向接合部位（イ）の部材を一部
省略して示す第１組立て工程の分離斜視図である。

【図４】図２に示す３方向接合部位（イ）の分離斜視図
である。

【図５】図２に示す３方向接合部位（イ）の詳細な組立
て平面図と斜視図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す４方向接合部位
（ロ）の詳細な分離斜視図と組立て斜視図である。

【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す２方向接合部位
（ハ）の詳細な分離斜視図と組立て斜視図である。

【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、従来例の逆打ち工法による
地下構造の施工中の断面図と完成時の断面図である。

【符号の説明】

１ 地盤 ２ 地下構造物全体 ３ 鋼管杭 ３ａ 杭頂部 ４ 鋼真柱 ４ａ 鋼真柱下端 ５ 掘削機械 ６ 仮設切り梁 ７ コンクリート壁 ８ 鉄筋コンクリート ９ 水平プレート １０ ウェブガセットプレート １１ 隅肉溶接 １２ 地表レベル １３ 鉄骨梁 １３ａ 上フランジ １３ｂ ウェブ １３ｃ 下フランジ １４ 内角部 １５ ボルト孔 １６ 小突片 １７ 下部分割外ダイヤフラム １８ 上部分割外ダイヤフラム １８ａ 上部分割第１ダイヤフラム １８ｂ 上部分割第２ダイヤフラム １９ 水平プレート ２０ 円弧状凹部 ２１ テーパ面 ２２ 接合端縁 ２３ 垂直プレート ２４ 固定ボルト ２５ 円弧状凹部 ２６ 内角部 ２７ 垂直プレート ２８ 円弧状凹部 ２９ 第１内角部 ３０ 第２内角部 ３１ 水平プレート ３２ 突合せ端部 ３３ 端縁部 ３４ 垂直プレート ３５ 凹状切り欠き部 ３６ 添接板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｅ０２Ｄ 27/12 Ｅ０２Ｄ 29/04 Ｚ Ｅ０４Ｂ 1/24 (72)発明者 瓜生 隆幸 福岡県福岡市博多区住吉２丁目９番２号 株式会社アイ・エス内 (72)発明者 中村 博志 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 Ｆターム(参考） 2D041 AA02 DB02 2D046 CA01 2D047 AB04 AB08 2D049 EA02 EA09 EA10 FB03 FB05 FB14 GB08 GC01 GE04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎に鋼管杭を使用する構造物であっ
   て、地下部分の柱に鋼管杭をそのまま使用すると共に、
   地下部分の梁に鉄骨梁を使用して、当該鉄骨梁を前記鋼
   管杭に接合し、鋼管杭が外周の土と接する部分について
   は鋼管杭の外側にコンクリート壁を設けることによっ
   て、地下構造物の全部または一部を鉄骨造としたことを
   特徴とする鋼管杭を柱に利用した構造物。
2. 【請求項２】 前記地下構造物は、逆打ち工法で構築さ
   れ、前記鉄骨梁は、前記鋼管杭の地中への打設後掘削に
   より露呈した部位にダイヤフラムにて接合されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭を柱に利用した
   構造物。
3. 【請求項３】 前記鋼管杭と鉄骨梁は、分割された外ダ
   イヤフラムを鋼管杭と鉄骨梁上下フランジ間に架け渡
   し、それぞれ溶接することにより一体化することを特徴
   とする請求項１または２に記載の鋼管杭を柱に利用した
   構造物。
4. 【請求項４】 前記分割された外ダイヤフラムは、鉄骨
   梁フランジ面内に分割線を持ち、前記鋼管杭と分割外ダ
   イヤフラム、分割外ダイヤフラムと各鉄骨梁をそれぞれ
   隅肉溶接で接合することにより一体化することを特徴と
   する請求項３記載の鋼管杭を柱に利用した構造物。
5. 【請求項５】 前記鋼管杭にコンクリートを充填したこ
   とを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の鋼管
   杭を柱に利用した構造物。
6. 【請求項６】 前記鋼管杭をそのまま地上部に延長し、
   地上部柱として使用することを特徴とする請求項１〜５
   の何れか１項に記載の鋼管杭を柱に利用した構造物。
7. 【請求項７】 請求項１〜６の何れか１項に記載の構造
   物の施工法であって、梁取付用のウェブガセットプレー
   トと、上下の分割外ダイヤフラムとを用いて、前記ウェ
   ブガセットプレートと前記下部分割ダイヤフラムを一体
   化して現場にて鋼管杭に仮支持させたうえ、前記鋼管杭
   と下部分割ダイヤフラム、および鋼管杭とウェブガセッ
   トプレートを溶接接合し、その後、鉄骨梁と上部分割外
   ダイヤフラムを下部分割ダイヤフラムの上に乗せ掛けて
   溶接接合で一体化する鋼管杭を柱に利用した構造物の施
   工法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の施工法において、鋼管
   杭にボルト孔を有する小突片を溶接接合し、この小突片
   のボルト孔と、下部分割ダイヤフラムに固着した前記ウ
   ェブガセットプレートのボルト孔にボルトを挿通するこ
   とで、両部材を仮支持したうえ、当該ウェブガセットプ
   レートと下部分割ダイヤフラムを鋼管杭に溶接接合して
   一体化することを特徴とする鋼管杭を柱に利用した構造
   物の施工法。