JP2003090051A

JP2003090051A - 杭と柱との接合構造

Info

Publication number: JP2003090051A
Application number: JP2001283170A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kubota; 一男久保田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】地震時に杭頭部に集中する曲げモーメントを
緩和（低減）し、かつ施工の省力化と大幅なコスト削減
を可能にした杭と柱との接合構造を提供する。【解決手段】地中に基礎杭１を形成し、その杭頭部に
柱２を建て付け、柱２の両側に基礎梁３を接合する。ま
た、基礎杭１の杭頭部と柱２との間にせん断力伝達部材
４ａとアイソレーター４ｂとからなる杭頭接合部材４を
取り付ける。せん断力伝達部材４ａの下側は杭頭部に定
着し、上側はアイソレーター４ｂ、中空部８および水平
ダイヤフラム７ｂを鉛直に連続して貫通し、かつ柱２の
コンクリート２ｂ内に定着する。アイソレーター４ｂと
して積層ゴムを取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は杭とその杭頭部に建
て付けられた柱との接合構造に関し、特に地震時に杭頭
部に集中する曲げモーメントを緩和（低減）し、かつ施
工の大幅な省力化と建設コストの削減を可能にしたもの
である。

【０００２】

【従来の技術】上部構造の荷重を杭（以下「基礎杭」と
いう）を介して地盤に伝える、これまでの杭基礎構造に
おいては、例えば図３に図示するように地中に地盤の支
持層まで達する基礎杭２０が形成され、その杭頭部に基
礎（フーチング基礎または基礎スラブ、基礎梁）２１が
形成され、さらにこの基礎２１に上部構造の柱２２が建
て付けられている。

【０００３】この場合の基礎杭２０と基礎２１とは剛接
合されており、杭基礎の設計に際しては、柱２２を介し
て基礎２１に作用する曲げ応力は基礎梁２３に伝達さ
れ、軸力とせん断力は基礎杭２０と基礎２１にそれぞれ
伝達されるものとして設計されている。

【０００４】したがって、基礎２１は地震時のせん断力
を接地地盤上に伝え得るように大面積に形成され、また
基礎杭２０と柱２２が互いに剛接合されていることか
ら、相当量の鉄筋とコンクリートによって強固に形成さ
れている。

【０００５】また、基礎杭２０の杭頭部は基礎２１に埋
め込まれ、複数の定着筋２４によって強固に基礎２１に
固定されている。

【０００６】しかし、基礎杭２０の杭頭部が基礎２１と
完全に剛接合されることから、巨大地震時に杭頭部に大
きな曲げモーメントが作用した際、基礎杭２０、基礎杭
２０と基礎２１との接合部、さらに上部構造物に大きな
負荷がかかる構造になっている。また、基礎２１がある
ことで杭頭部の施工ががきわめて大がかりなものとな
り、工期の長期化、大幅なコスト増が免れないものにな
っている。

【０００７】このため、近年、杭頭部に作用する曲げモ
ーメントの低減化を図るべく、杭頭部と基礎部との接合
を免震構造などとした杭と柱との接合構造が開発されて
いる。

【０００８】例えば、特開平１０−２５２０８２号公報
には、杭頭部に免震ユニットを設置することで、基礎杭
から上部構造物への入力地震動を長周期化するようにし
た基礎構造に関する技術が記載されている。

【０００９】また、特開平０７−０２６５６８号公報に
は、一本の柱を一本の基礎杭で直接支持し、かつ基礎梁
として鋼製基礎梁を設置することで、基礎梁や柱などの
大断面化によって建物の床面積が狭められるのを防止で
きる、きわめて合理的な基礎構造に関する技術が記載さ
れている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の基礎構
造においては、杭頭部のせん断力を伝達するための水平
力伝達部材が基礎スラブのコンクリート内に定着される
構造になっているため、水平力伝達部材の定着長さを必
要長確保するためには、基礎スラブを相当ボリュームの
ある厚さと幅に形成する必要があり、このため基礎工事
の大規模化、大幅なコスト増が避けられない等の課題が
あった。

【００１１】一方、後者の基礎構造においては、上述す
るような基礎スラブは不要であるが、基礎と杭頭部の接
合が剛接合になっているため、地震時に基礎杭、基礎杭
と柱との接合部、さらに上部構造体に大きな負荷が作用
し、このため各部材の断面を大きくする必要がある等の
課題があった。

【００１２】本発明は、以上の課題を解決するためにな
されたもので、地震時に杭頭部に集中する曲げモーメン
トを緩和（低減）でき、かつ施工の省力化と大幅なコス
ト削減を可能にした杭と柱との接合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】請求項１記載の杭と柱と
の接合構造は、杭とその杭頭部に建て付けられた柱との
間に、せん断力伝達部材とアイソレーターとからなる杭
頭接合部材が取り付けられ、前記せん断力伝達部材の下
側は前記杭の杭頭部に定着され、上側は前記柱の下部に
形成された中空部を貫通し、かつ前記柱に定着されてな
ることを特徴とするものである。

【００１４】この場合のせん断力伝達部材は、杭と柱間
のせん断力を伝達するとともに、地震力を吸収して上部
構造の揺れを減衰させるダンパー（減衰材）としての働
きをする部材で、鋼管や鋼棒などで形成することができ
る。

【００１５】また、アイソレーターは地震時の水平力を
柱にじかに伝えないようにするための部材で、例えばゴ
ムと鋼板を交互にはさんだ積層ゴム、あるいは滑り部
材、転がり部材などを取り付けてよい。

【００１６】さらに、柱の下部にコンクリートが充填さ
れない中空部を有することで、せん断力伝達部材が地震
時の水平力で変形することにより、地震力を吸収して上
部構造の揺れを減衰させることができる。したがって、
想定される地震力の大きさに応じて中空部の大きさ（高
さ）を適当に調整することで、せん断力伝達部材の変形
能力を調整することができる。

【００１７】請求項２記載の杭と柱との接合構造は、請
求項１記載の杭と柱との接合構造において、せん断力伝
達部材の外周に複数の突起が形成されていることを特徴
とするものである。杭の杭頭部に建て付けられた柱が充
填コンクリート鋼管（ＣＦＴ）で形成されている場合、
せん断力伝達部材の外周に複数の突起が形成されている
ことで、せん断力伝達部材の上側を柱のコンクリート内
に強固に定着することができる。

【００１８】また、せん断力伝達部材の下側にも複数の
突起が形成されていれば、せん断力伝達部材の下端側を
杭のコンクリート内に定着する場合、せん断力伝達部材
の下端側を杭の頭部に強固に定着することができる。

【００１９】したがって、この場合の突起は原則として
コンクリート中に埋設される部分にのみ形成すればよ
く、またコンクリートの付着力を高められるものであれ
ば、形状や大きさは特に限定されるものではない。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１（ａ），（ｂ）は、この発明
に係る杭と柱との接合構造の一例を示し、図において、
地中に基礎杭１が形成され、その杭頭部に柱２が建て付
けられ、柱２の両側に基礎梁３が配置されている。ま
た、基礎杭１の杭頭部と柱２間にせん断力伝達部材４ａ
とアイソレーター４ｂとからなる杭頭接合部材４が双方
に跨がって取り付けられている。

【００２１】基礎杭１は鋼管１ａ内にコンクリート１ｂ
が充填されたコンクリート充填鋼管（ＣＦＴ）から形成
され、柱２は鋼管２ａ内にコンクリート２ｂが充填され
たコンクリート充填鋼管（ＣＦＴ）から形成され、さら
に基礎梁３はＨ形鋼などの形鋼から形成されている。

【００２２】また、基礎杭１の杭頭部と柱２の下端部に
はそれぞれ、ベースプレート５ａと柱脚プレート６が取
り付けられ、かつベースプレート５ａの上に支持プレー
ト５ｂが重ねて取り付けられ、さらに支持プレート５ａ
と柱脚プレート６との間にアイソレーター４ｂとして積
層ゴムが取り付けられている。

【００２３】なお、この場合のベースプレート５ａは、
杭頭部のコンクリート１ｂ内に定着されたアンカー部材
（図省略）によって杭頭部に固定され、かつその周縁部
が柱２の鋼管２ａに溶接されている。また、支持プレー
ト５ｂはベースプレート５ａの上に、柱脚プレート６は
鋼管２ａの下端部に溶接することによりそれぞれ取り付
けられている。

【００２４】基礎梁３は、柱２の鋼管２ａの側部に溶接
によって接合されている。この場合、基礎梁３の上側フ
ランジ３ａは鋼管２ａの側部に鋼管２ａの円周方向にリ
ング状に連続して形成された継手７ａに溶接され、基礎
梁３の下側フランジ３ｂは鋼管２ａを水平に貫通して形
成された水平ダイヤフラム７ｂの縁端部に溶接されてい
る。

【００２５】なお、柱２の下端部には鋼管２ａの水平ダ
イヤフラム７ｂより下側にコンクリートが充填されない
中空部８が形成されている。

【００２６】杭頭接合部材４のせん断力伝達部材４ａ
は、支持プレート５ｂの上に鉛直に突設され、アイソレ
ーター４ｂ、中空部８および水平ダイヤフラム７ｂを鉛
直に連続して貫通し、かつ柱２のコンクリート２ｂ内に
定着されている。

【００２７】なお、せん断力伝達部材４ａは鋼管または
鋼棒などから形成され、その外周にはコンクリート２ｂ
の付着力を高めるべく突起４ｃが多数形成されている。

【００２８】また、符号９は水平ダイヤフラム７ｂに形
成されたせん断力伝達部材４ａの貫通孔７ｃを塞ぐため
の蓋であり、未硬化のコンクリート２ｂの漏出を防ぐ目
的で取り付けられている。

【００２９】このような構成において、図１（ｂ）に図
示するように地震時の水平力で基礎杭１の杭頭部と柱２
間に相対変移が生じた際、せん断力伝達部材４ａが中空
部８内で変形することで前述の水平変移を吸収し、これ
により地震時の曲げモーメントが杭頭部に集中するのを
緩和（低減）できる。

【００３０】図２は、同じくこの発明に係る杭と柱との
接合構造の一例を示し、図において、特に基礎杭１が場
所打ちコンクリートで形成され、かつせん断力伝達部材
４ａの下端側４ｄが基礎杭１のコンクリート内に定着さ
れている例を示し、その他の構成は図１の例で説明した
例と同じである。

【００３１】なお、この場合のせん断力伝達部材４ａの
下端側４ｄは、基礎杭１の杭頭部に形成された穴１ｃに
挿入し、かつその周囲にコンクリートまたはモルタル１
０を充填することにより基礎杭１の杭頭部に定着されて
いる。

【００３２】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおりであり、
基礎杭とその杭頭部に建て付けられた柱との間にせん断
力伝達部材とアイソレーターとからなる杭頭接合部材が
取り付けられ、特に前記せん断力伝達部材の上側が前記
柱の下部に形成された中空部を貫通し、かつ前記柱に定
着されているので、地震時の水平力に対し、せん断力伝
達部材が中空部内で変形することで前述の水平変移を吸
収し、これにより地震時の曲げモーメントが杭頭部に集
中するのを緩和（低減）できる。

【００３３】また、曲げ応力の低減が可能なことで、基
礎杭、杭頭部の接合部、さらに上部構造物の部材寸法を
縮小でき、また基礎スラブやフーチング等の基礎をなく
することができ、さらに杭頭部の施工に伴う杭頭部周辺
の掘削土の大幅な低減が可能なため、施工の大幅な省力
化と大幅なコストダウン、さらに工期の大幅な短縮化な
どが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンクリート充填鋼管（ＣＦＴ）からなる基礎
杭とその杭頭部に建て付けられた鉄骨柱との接合構造を
示し、（ａ）はせん断力伝達部材が変形する前の状態を
示す縦断面図、（ｂ）はせん断力伝達部材が変形した後
の状態を示す縦断面図である。

【図２】場所打ちコンクリート基礎杭とその杭頭部に建
て付けられたコンクリート充填鋼管（ＣＦＴ）からなる
柱との接合構造を示す縦断面図である。

【図３】従来の基礎杭と柱との接合構造を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１基礎杭（杭）１ａ鋼管１ｂコンクリート２柱２ａ鋼管２ｂコンクリート３基礎梁４杭頭接合部材４ａせん断力伝達部材４ｂアイソレーター４ｃ突起４ｄせん断力伝達部材の下端側５ａベースプレート５ｂ支持プレート６柱脚プレート７ａ継手７ｂ水平ダイヤフラム８中空部９蓋１０モルタルまたはコンクリート

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】杭とその杭頭部に建て付けられた柱との
間に、せん断力伝達部材とアイソレーターとからなる杭
頭接合部材が取り付けられ、前記せん断力伝達部材の下
側は前記杭の杭頭部に定着され、上側は前記柱の下部に
形成された中空部を貫通し、かつ前記柱に定着されてな
ることを特徴とする杭と柱の接合構造。
【請求項２】せん断力伝達部材の外周に複数の突起が
形成されていることを特徴とする請求項１記載の杭と柱
との接合構造。