JP2002212959A - 杭基礎構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた耐震性能及び免震性能を発揮しうる杭
基礎構造を提供する。 【解決手段】 基礎杭２の上端部たる杭頭部２ａとそ
の上位に配置されたフーチング６とが、杭頭部２ａに固
定した下部支承部材９とフーチング６の下端に固定した
上部支承部材８との間に弾性部材１０を装填してなるピ
ン接合手段７を介して接合されている。下部支承部材９
は、その下面部に垂設した所定長さＨの連結筒９３を杭
頭部２ａに嵌合させることにより、基礎杭２に固定され
ている。連結筒９３と杭頭部２ａとの嵌合部分の隙間に
は、必要に応じて、樹脂材１３が充填，硬化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビルや橋梁
等のような建築・土木関係の構造物に固定されて地中地
盤に埋め込まれたコンクリート製フーチング（構造物の
基礎）を、基礎杭（硬盤層などの深い層に伝達して支持
させる先端支持杭や杭外周面と地盤土砂との間の摩擦力
で支持させる摩擦杭）の上端部たる杭頭部に支承させて
なる杭基礎構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の杭基礎構造にあっては、一般
に、図７に示す如く、地中地盤１８１に構造単位として
の基礎杭１８２を打設し、その杭頭部１８２ａとその上
位に配置したコンクリート製のフーチング１８３とを、
複数の杭鉄筋１８４…を両者１８２，１８３にコンクリ
ート打設により埋設させることにより、剛接合している
のが普通である。なお、フーチング１８３は、上部構造
体側の柱１８５及び基礎梁１８６に固定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる剛接合
構造では、地震等による過大な力（以下「地震力」とい
う）が作用した場合、両者の境界部となる杭頭部接合部
に応力が集中し、大地震時に杭頭部１８２ａ及びフーチ
ング１８３の下部が損傷、破損し易く、それが原因で上
部構造物の倒壊など被害が拡大する可能性がある。ま
た、剛接合であるため、杭頭部接合部に作用する応力が
大きくなるため、鉄筋１８４…の埋設数を必要以上に多
くしたり、杭１８２やフーチング１８３の断面を大きく
したりする必要がある。その結果、施工が煩雑になるば
かりでなく、配筋工事の増大によって施工コストが嵩
む。また、杭頭部接合部に損傷、破損が生じた際にはそ
の箇所を復旧する必要があるが、杭頭部接合部は、地中
地盤１８１に構造単位としてコンクリート打設された杭
１８２に支持された下部構造であるために、復旧作業自
体の作業性が非常に悪いとともに莫大な復旧費用を要す
る。

【０００４】本発明は、このような問題を生じることな
く、優れた耐震性能及び免震性能を発揮しうる杭基礎構
造を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明の杭基礎構造にあっては、基礎杭の上端部たる杭頭部
とその上位に配置されたフーチングとが、杭頭部に固定
した下部支承部材とフーチングの下端に固定した上部支
承部材との間に弾性部材を装填してなるピン接合手段を
介して接合されており、下部支承部材は、その下面部に
垂設した所定長さの連結筒を杭頭部に嵌合させることに
より、基礎杭に固定されている。ところで、下部支承部
材の基礎杭への固定強度を向上させるためには、連結筒
と杭頭部との嵌合部分の隙間に樹脂材を充填，硬化して
おくことが好ましい。また、樹脂材の充填を良好且つ容
易に行うためには、連結筒に上記樹脂材たる充填材の流
出入口を形成しておくことが好ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図６に基づいて具体的に説明する。

【０００７】図１〜図３は本発明の実施の形態を示すも
ので、この実施の形態における杭基礎構造にあっては、
図１に示す如く、基礎杭２の上端部たる杭頭部２ａとそ
の上位に配置されたフーチング６とが、ピン接合手段７
により接合（ピン接合）されている。なお、基礎杭２
は、地中地盤１に打設された既製杭（鋼管杭，ＳＣ杭，
ＰＨＣ杭等）であり、この例ではＰＨＣ杭である）であ
り、フーチング６は、上部構造体である建物３から下方
へ一体に延設した柱４及び基礎梁５に固定させて地中に
埋め込み設置されたコンクリート製のものである。

【０００８】而して、ピン接合手段７は、図２及び図３
に示す如く、フーチング６の下端部に固定した上部支承
部材８と杭頭部２ａに固定した下部支承部材９との間に
弾性部材１０を装填してなる。

【０００９】上部支承部材８は、図２及び図３に示す如
く、金属製のもので、平板状の取付フランジ８１とその
下面中央部に垂設されたピストン部８２と取付フランジ
８１の上面部に固着された複数のスタッドボルト８３…
とからなる。上部支承部材８は、取付フランジ８１の下
面がフーチング６の下面に略一致する形態に配置させた
状態でフーチング６のコンクリート打設を行って、スタ
ッドボルト８３…をフーチング６に埋設させることによ
り、フーチング６に固定されている。ピストン部８２は
横断面形状が円形又は方形をなすもので、下端外周部に
は充填材入りＰＴＦＥ等からなる合成樹脂製のシールリ
ング１１が嵌合固定されている。なお、シールリング１
１の外周形状は、ピストン部８２の外周から若干突出す
る円形又は方形をなしており、ピストン部８２の下端外
周面とシールリング１１の内周面とは、相互に密接する
下窄まり状のテーパ面に構成されている。

【００１０】下部支承部材９は、図２及び図３に示す如
く、金属製のもので、杭頭部２ａの上面形状よりやや大
きい円形又は方形をなす平板状の取付フランジ９１とそ
の上面中央部に突設されたピストン受部９２と取付フラ
ンジ９１の下面外周部に垂設された所定長さＨの連結筒
９３とからなる。連結筒９３は、杭頭部２ａの横断面形
状よりやや大きな内周面形状をなすもので、杭頭部２ａ
に嵌合させることにより、下部支承部材９を杭頭部２ａ
に固定する。連結筒９３の鉛直方向長さＨは、地震力等
による引抜力が作用した場合に連結筒９３と杭頭部２ａ
との嵌合が解除されない程度に設定され、通常、２０ｃ
ｍ程度に設定される。また、連結筒９３の断面形状は、
杭頭部２ａの断面形状に相似するものであるが、杭頭部
２ａへの嵌合を容易に行いうる範囲で可及的に小さくし
ておくこと、つまり両者２ａ，９３間の隙間が可及的に
小さくなるように設定しておくことが好ましい。また、
ピストン受部９２には上方開放状の凹部９２ａが形成さ
れており、この凹部９２ａの横断面形状は、ピストン部
８２に固定したシールリング１１の外周形状に略一致す
るように設定されている。凹部９２ａには、その内周面
にシールリング１１が密に接触した状態で、ピストン部
８２が嵌合されている。

【００１１】弾性部材１０は、図２及び図３に示す如
く、ピストン受部９２の凹部９２ａに密に嵌合する平板
形状をなすもので、凹部９２ａの底面部とピストン部８
２の下面部との間にシムプレート１２を介在させた状態
で挟圧されている。弾性部材１０の構成材としては、一
般に、圧縮復元特性に優れたゴム弾性材又はゴム基材で
構成されるエラストマー材が使用されるが、流動変形性
のある鉛や鉛合金又は粘弾性体等を使用することも可能
である。シムプレート１２は、弾性部材１０と同一の平
面形状をなすものであり、弾性部材１０とピストン部８
２との間に介挿されている。シムプレート１２の構成材
としては、ＰＴＦＥ等の低摩擦性樹脂材が使用される。

【００１２】以上のようなピン接合手段７により杭頭部
２ａとフーチング６とをピン接合した杭基礎構造にあっ
ては、地震力が作用した場合、両支承部材８，９間に充
填された弾性部材１０の弾性変形による杭頭部２ａとフ
ーチング６との全方向への相対回転変位により、地震力
によるエネルギーが効果的に吸収緩和されることにな
る。したがって、地震力が作用したときの杭頭部２ａと
フーチング６との接合部への応力集中が著しく減少され
るために、杭２及びフーチング６の断面を強度上の必要
最低限に縮小し、かつ、配筋量も低減して施工の容易性
及び低コスト化を図りながらも、過大な水平力が作用し
たときでも、杭頭部２ａ及びフーチング６の損傷、破損
を防止して優れた耐震性能、免震性能を発揮させること
が可能となる。

【００１３】ところで、ピストン受部９２の凹部９２ａ
に収納されている弾性部材１０にはフーチング６を通じ
て上部構造体の重量が長期鉛直荷重として作用してお
り、さらに、地震力が作用した場合には、杭頭部２ａと
フーチング６との相対回転変位に伴い弾性部材１０には
強大な偏荷重が作用することになり、このとき、ピスト
ン受部９２の凹部内周面とこれに嵌合するピストン部８
２との間に僅かな隙間があっても、その隙間に弾性部材
１０の外周縁部がはみ出して弾性部材１０が損傷（亀裂
が入る等）し易く、それに伴い所定のエネルギー吸収機
能が損なわれる可能性がある。

【００１４】しかし、ピストン受部９２の凹部９２ａに
収納されている弾性部材１０の上面全域にはシムプレー
ト１２が敷設されており且つピストン受部９２とピスト
ン部８２との間にはシールリング１１が装填されている
ことから、杭頭部２ａとフーチング６との相対回転変位
に伴う弾性部材１０の摩耗（上面部の摩耗）や破損（外
周縁部のはみ出しによる破損やピストン部８２の下端縁
部の片当たりにより破損）が確実に防止される。さら
に、弾性部材１０に長期鉛直荷重や杭頭部２ａとフーチ
ング６との相対回転変位に伴う偏荷重が作用したときに
も、それらの荷重はピストン部８２の下端外周面である
下窄まり状のテーパ面により弾性部材側への押圧力とピ
ストン受部９２の内周面側への押付力との分力に分けら
れることから、シールリング１１の下面が全面的にシム
プレート１２で受け止められていることとも相俟って、
ピストン受部９２の内周面側へのシールリング１１の押
付力が増強されることになる。

【００１５】したがって、地震等の発生時においても、
ピストン受部９２の内周面（凹部９２ａの内周面）とピ
ストン部８２との間に弾性部材１０がはみ出すような空
間が生じず、弾性部材１０の外周縁部のはみ出しによる
亀裂等の損傷を確実に防止することができると共に、弾
性部材１０の腐食及び劣化を可及的に防止することがで
き、その結果、弾性部材１０による上述した如き優れた
耐震性能、免震性能を長期に亘って安定よく維持するこ
とができる。

【００１６】ところで、基礎杭２がＰＨＣ杭等の既製杭
である場合、連結筒９３を設けることなく、施工現場で
取付フランジ９１を杭頭部２ａに溶接させることによ
り、下部支承部材９を杭頭部２ａに固定するようにする
ことも考えられるが、施工効率上、問題がある。すなわ
ち、屋外の施工現場での溶接作業は、かなりの時間を要
するため施工効率が低下する。しかも降雨時や強風時に
は行うことができないため、天候によって作業工程が遅
延し、施工効率が更に低下する。また、溶接熟練者を確
保する必要がある。

【００１７】しかし、上記した如く、連結筒９３を杭頭
部２ａに嵌合することにより下部支承部材９を固定する
ようにすれば、天候に左右されず且つ作業者に熟練度が
要求されず、施工効率を大幅に向上させることができ
る。また、杭頭部２ａとフーチング６とが弾性部材１０
により相対回転変位自在に接合されていることとも相俟
って、据付精度誤差を吸収することができ、適正な杭基
礎構造を容易に構築することができる。

【００１８】ところで、本発明は上記した実施の形態に
限定されるものでなく、本発明の基本原理を逸脱しない
範囲において、適宜に改良，変更することができる。

【００１９】例えば、上部支承部材８の取付フランジ８
１に、スタッドボルト８３に代えて、図４及び図５に示
す如き抵抗鉄筋８４を設けておくことにより、上部支承
部材８のフーチング６への固定強度（引抜抵抗力）を更
に向上させることができる。すなわち、図４及び図５に
示すものでは、取付フランジ８１の上面部に複数の袋ナ
ット８５…を固着（溶着）し、各袋ナット８５に長尺な
抵抗鉄筋８４を螺着すると共に、抵抗鉄筋８４の上端部
に、これに螺合させた一対のナット８６，８６により支
圧ワッシャ８７を固定して、スタッドボルト８３を使用
した場合に比して、上部支承部材８のフーチング６への
固定強度を大幅に向上させるようにしている。

【００２０】また、弾性部材１０を介しての両支承部材
８，９の嵌合形態における上下関係は、上記した場合と
逆にすることも可能である。すなわち、図４及び図５に
示すピン接合手段７にあっては、上部支承部材８が取付
フランジ８１とその下面中央部に垂設したピストン受部
８８とからなり、下部支承部材９が取付フランジ９１と
その上面中央部に突設したピストン部９４と取付フラン
ジ９１の下面部に垂設した連結筒９３とからなり、ピス
トン受部８８の凹部８８ａにその上方から順に弾性部材
１０、シムプレート１２及びピストン部９４が嵌合され
ていて、上記したものと同一の耐震性能及び免震性能が
発揮される。

【００２１】また、ピン接合手段７による接合部分を、
引抜抵抗力が付与されるように構成することもできる。
例えば、図４及び図５に示す如く、ピストン部９４の中
間外周部に環状凸部９５を形成すると共に、ピストン受
部８８の下端部に断面Ｌ字状の係合リング８９を取り付
けて、両者８９，９５の係合作用により、両支承部材
８，９の相互離間（鉛直方向への相互離間）を阻止する
ように構成することができる。なお、係合リング８９は
分割構造（例えば二つ割構造）をなすものである。

【００２２】また、杭頭部２ａと連結筒９３との連結強
度は、図６に例示する如く、両者２ａ，９３間の隙間に
適当な樹脂材１３を充填，硬化させておくことにより、
大幅に高めておくことができる。樹脂材１３としては、
エポキシ樹脂やポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂やそ
の他の金属接着剤等が使用される。かかる樹脂材１３の
充填は、図６に示す如く、連結筒９３の上端部及び下端
部に夫々充填材流出口１４及び充填材流入口１５を形成
して、連結筒９３の下端部と杭頭部２ａとの間を適当な
シール材１６で閉塞した上、流入口１５から樹脂材たる
充填材１３を注入し、その注入を流出口１４から充填材
１３が流出するようになった時点で停止するようにする
ことにより、容易に行うことができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の杭基礎構造によ
れば、冒頭で述べた問題を生じることなく、建物の耐震
性能及び免震性能を大幅に向上させることができる。ま
た、基礎杭がＰＨＣ杭等の既製杭である場合にも、下部
支承部材の杭頭部への固定を容易に行うことができ、ピ
ン接合手段の組み立て、延いては杭基礎構造の施工効率
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る杭基礎構造の一例を示す縦断正面
図である。

【図２】図１の要部（隅柱の周辺部分）を拡大して示す
縦断正面図である。

【図３】図２の要部（ピン接合手段の周辺部分）を拡大
して示す詳細図である。

【図４】ピン接合手段の変形例を示す図２相当の縦断正
面図である。

【図５】図４の要部を拡大して示す詳細図である。

【図６】ピン接合手段の他の変形例を示す図４相当の縦
断正面図である。

【図７】従来の杭基礎構造を示す縦断正面図である。

【符号の説明】

２… 基礎杭、２ａ…杭頭部、６…フーチング、７…ピ
ン接合手段、８…上部支承部材、９…下部支承部材、１
０…弾性部材、１３…充填材（樹脂材）、１４…充填材
の流出口、１５…充填材の流入口。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎杭の上端部たる杭頭部とその上位に
   配置されたフーチングとが、杭頭部に固定した下部支承
   部材とフーチングの下端に固定した上部支承部材との間
   に弾性部材を装填してなるピン接合手段を介して接合さ
   れており、下部支承部材は、その下面部に垂設した所定
   長さの連結筒を杭頭部に嵌合させることにより、基礎杭
   に固定されていることを特徴とする杭基礎構造。
2. 【請求項２】 連結筒と杭頭部との嵌合部分の隙間に
   は、樹脂材が充填，硬化されていることを特徴とする、
   請求項１に記載する杭基礎構造。
3. 【請求項３】 連結筒には、前記樹脂材たる充填材の流
   出入口が形成されていることを特徴とする、請求項２に
   記載する杭基礎構造。