JP2003227138A - 杭頭部と基礎との接合構造 - Google Patents

杭頭部と基礎との接合構造

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JP2003227138A JP2002026323A JP2002026323A JP2003227138A JP 2003227138 A JP2003227138 A JP 2003227138A JP 2002026323 A JP2002026323 A JP 2002026323A JP 2002026323 A JP2002026323 A JP 2002026323A JP 2003227138 A JP2003227138 A JP 2003227138A
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博 藤村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼管杭について地震時等に杭頭部に発生する
大きな曲げモーメントに対してこれを低減し、鋼管杭や
基礎梁の破壊および損傷を防止することができるだけで
なく、例えば建物骨組み架構の外側にある柱直下に配置
された杭については引き抜き力にも抵抗できる。 【解決手段】 杭頭部と基礎との接合部をピン接合構造
とする杭頭部と基礎との接合構造において、鋼管杭1の
上部に、内部に高強度コンクリート4を打設した半球状
鋼板3をその球面部を上側にして接合し杭頭部を凸状の
半球状支承部9に形成し、基礎2の下面に、前記半球状
支承部9に摺動自在に接合する凹状の半球状接合部10を
形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建物などの構造物
の基礎と該基礎を支持する鋼管杭との接合構造に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】杭基礎構造の従来例としては周知のよう
に地中に打設した鋼管杭の頭部に鉄筋を溶接で接合し、
該鉄筋の上部を基礎の中に所要長埋め込んで、鋼管杭を
基礎に接合していた。
【0003】しかしながらこのような杭頭部の接合構造
は、剛接合であり、杭頭部と基礎とは相互に回転が拘束
されているため、地震時などによる外力が作用すると杭
頭部や基礎梁に大きな曲げモーメントが集中する。その
結果、杭頭部や基礎梁が破壊、損傷するおそれがあっ
た。
【0004】そこで、かかる不都合を解消するものとし
て、コンクリート打設杭では、例えば特開平10−22
7040号公報に記載のように杭の頭部に球状支承部を
形成するとともに、該杭と分離されたフーチング下部に
は前記球状支承部に対応する球状結合部を形成し、該球
状支承部と球状結合部との間に滑り材を介装して杭頭接
合部をピン支持するものがある。
【0005】これによれば、フーチング下部と杭頭部と
は互いの球状部に沿って全方向に相対的に滑り回転可能
となり、杭頭接合部への応力付勢時に滑り回転によりそ
の応力を開放することができ、杭頭接合部への曲げモー
メント発生を防止することができる。その結果、地震時
等の外力作用時にあっても杭およびフーチングの損傷を
防止することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】コンクリート打設杭で
は前記のようにコンクリート打設時に杭頭部を凸面形の
球状に形成するとともに、フーチングの下部を前記凸面
形の球状に対応する凹面形の球状に形成するだけでピン
支持構造とすることができるが、鋼管杭の場合は、杭頭
部をそのまま凸面形の球状に形成することは困難であ
り、かかるピン支持構造をそのまま鋼管杭に適用するこ
とは困難であった。
【0007】そして、鋼管杭については、地震時に杭頭
部や基礎梁に生じる大きな曲げモーメントを低減して、
杭や基礎梁の破壊および損傷を防止する手段として有効
なものはなかった。また、杭頭部が地震時の建物転倒に
抵抗するとき、建物骨組み架構の外側にある柱直下に配
置された杭は、建物鉛直荷重よりも大きな引き抜き力を
受けて引き抜かれる場合があるが、前記特開平10−2
27040号公報に記載の構造は杭頭部の回転拘束を低
減させるだけのものであり、かかる引き抜き力には対抗
できなかった。
【0008】本発明の目的は前記不都合を解消し、鋼管
杭について地震時等に杭頭部に発生する大きな曲げモー
メントに対してこれを低減し、鋼管杭や基礎梁の破壊お
よび損傷を防止することができるだけでなく、例えば建
物骨組み架構の外側にある柱直下に配置された杭につい
ては引き抜き力にも抵抗できる杭頭部と基礎との接合構
造を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第1に、杭頭部と基礎との接合部をピン接合
構造とする杭頭部と基礎との接合構造において、鋼管杭
の上部に、内部にコンクリートを打設した半球状鋼板を
その球面部を上側にして接合し杭頭部を凸状の半球状支
承部に形成し、基礎部の下面に、前記半球状支承部に摺
動自在に接合する凹状の半球状接合部を形成したことを
要旨とするものである。
【0010】第2に、杭頭部と基礎との接合部をピン接
合構造とする杭頭部と基礎との接合構造において、鋼管
杭の上部に半球状鋼板を接合して凹状の半球状支承部に
形成し、基礎部の下面に、前記半球状支承部に摺動自在
に接合する凸状の半球状接合部を形成したことを要旨と
するものである。
【0011】第3に、杭頭部と基礎との接合部をピン接
合構造とする杭頭部と基礎との接合構造において、鋼管
杭の上部に、内部にコンクリートを打設した半球状鋼板
をその球面部を上側にして接合し杭頭部を凸状の半球状
支承部に形成し、基礎部の下面に、前記半球状支承部に
摺動自在に接合する凹状の半球状接合部を形成し、杭頭
部と基礎とを引き抜き力に抵抗するように線材で緊結し
たことを要旨とするものである。
【0012】請求項1記載の本発明によれば、鋼管杭の
上部に形成した、内部にコンクリートを打設した凸状の
半球状支承部の上面と、基礎部の下面に形成した凹状の
半球状接合部とが摺動自在に接合するから、凸状の半球
状支承部と凹状の半球状接合部とは相互に全方向に滑り
回転可能となり、杭頭部における回転拘束が低減され
る。その結果、地震時に杭頭部や基礎部に発生していた
大きな曲げモーメントが低減し、鋼管杭や基礎梁の破壊
や損傷を防止できる。
【0013】また、鋼管杭の頭部に形成する凸状の半球
状支承部は、現場で溶接等により杭頭部に簡単に取り付
けられるから、施工性がよい。
【0014】請求項2記載の本発明によれば、鋼管杭の
上部に形成した凹状の半球状支承部と、基礎部の下面に
形成した凸状の半球状接合部とが摺動自在に接合するか
ら、凹状の半球状支承部と凸状の半球状接合部とは相互
に全方向に滑り回転可能となり、杭頭部における回転拘
束が低減される。その結果、地震時に杭頭部や基礎部に
発生していた大きな曲げモーメントが低減し、鋼管杭や
基礎梁の破壊や損傷を防止できる。
【0015】この場合、鋼管杭の杭頭部に形成する凹状
の半球状支承部は、鋼管杭の上部に半球状の鋼板を凹面
を上側にして被せて現場で溶接等により接合するだけて
よく、また、基礎部に形成する凸状の半球状接合部も基
礎コンクリートを前記半球状の鋼板内部に跳ねだすよう
にして打設するだけで簡単に形成できるから、施工性が
よい。
【0016】請求項3記載の本発明によれば、請求項1
記載の本発明の構造とした場合に、地震発生時に杭頭部
における回転拘束が低減されて半球状支承部と半球状接
合とが相互に回転しても、請求項1記載の構造に加えて
杭頭部と基礎とを引き抜き力に抵抗するように線材で緊
結することにより、鋼管杭が建物骨組み架構の外側にあ
る柱直下に配置されて、地震時に引き抜き力が発生する
杭の場合であっても、線材で基礎とが締結され予めプレ
ストレスが導入されているから、引き抜きを防止でき
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は本発明の杭頭部と基礎
との接合構造の第1実施形態を示す縦断正面図で、図中
1は鋼管杭、2は建物などの構造物の基礎を示し、鋼管
杭1の上部は水平に切断されている。かかる鋼管杭1の
上部に杭頭部の回転拘束を低減する手段を形成する。
【0018】この回転拘束を低減する手段は、第1実施
形態として、内部に高強度コンクリート4を充填した半
球座状の半球状鋼板3を伏せた形態で、その半球凸状の
球面上に硬質ゴム5を装着したものであり、この半球座
状の半球状鋼板3を現場で溶接等により鋼管杭1の頭部
に取り付ける。
【0019】この場合、鋼管杭1の頭部と半球状鋼板3
との接合面には現場溶接継手11を介装し、この接合部の
内側には杭頭補強接合のための裏当て鋼板6を配設す
る。また、半球座状の半球状鋼板3の内部に打設した高
強度コンクリート4と鋼管杭1との境界部にはひび割れ
防止用のメッシュ筋7を配設し、さらに、半球座状の半
球状鋼板3の内壁面にはこれに添って補強用の丸鋼リン
グ8を配設した。
【0020】このようにして半球状鋼板3を鋼管杭1の
頭部に溶接などにより取り付け、杭頭部に凸状の半球状
支承部9が形成されたならば、この半球状鋼板3が内部
に埋設されるようにして基礎2のコンクリートを打設す
る。これにより、基礎2の側にはその下部で鋼管杭1の
杭頭部に形成された凸状の半球状支承部9に対応する箇
所に凹状の半球状接合部10が形成される。
【0021】そして、この凸状の半球状支承部9と凹状
の半球状接合部10とが摺動自在に組合わさり、ピン接合
される。よって、鋼管杭1の頭部と基礎2とは相互に全
方向に滑り回転可能となり、杭頭部における回転拘束が
低減される。その結果、地震時に杭頭部や基礎部に発生
していた大きな曲げモーメントが低減し、鋼管杭1が水
平変形する場合、杭頭部の変形追従性が被害を最小に止
め、鋼管杭1や基礎2の破壊や損傷を防止できる。
【0022】そして、半球状鋼板3の外側に硬質ゴム5
を貼着したことで、鋼管杭1の水平変形により杭頭部に
回転が生じると、この硬質ゴム5が杭頭部と基礎2間の
相互の回転に対して剪断変形をおこして鋼管杭1の回転
を拘束しないように作用するので、鋼管杭1と基礎2と
のピン接合を確保できる。
【0023】また、鋼管杭1への圧縮力の伝達は硬質ゴ
ム5の軸剛性に期待できるから、十分に耐えることがで
きる。
【0024】図2は第2実施形態を示し、前記第1実施
形態では回転拘束を低減する手段として、鋼管杭1の側
に凸状の半球状支承部9を、基礎2の側に凹状の半球状
接合部10を形成し、凹凸の組み合わせによるピン接合と
したが、これとは逆に、凹面形状の内壁に硬質ゴム5を
装着した半球座状の半球状鋼板12を現場溶接継手11を介
して凹面を上側にして現場で溶接等により鋼管杭1の頭
部に接合し、凹状の半球状支承部13に形成する。
【0025】この接合部の内側には杭頭補強接合のため
の裏当て鋼板6を配設し、また、半球状鋼板12の周縁に
は水平フランジ14を外側に向けて突出する。
【0026】このようにして鋼管杭1の頭部に半球状鋼
板12をお碗のようにして凹部を上側にして取り付けたな
らば、基礎2のコンクリートを打設する際に、コンクリ
ートを半球状鋼板12の凹部内に跳ねだすようにして打設
し、基礎2を構築する。この場合、半球状鋼板12の凹部
内に補強鉄筋16を配筋しておき、基礎2との一体化を図
る。これにより、基礎2の下面の側に凸状の半球状接合
部20が形成される。そして、この凹状の半球状支承部13
と凸状の半球状接合部20とが摺動自在に組合わさり、ピ
ン接合される。
【0027】半球状鋼板12の水平フランジ14の上部に形
成される基礎2との隙間にはコーキング材15を充填す
る。作用については、凹凸の関係が反対になっただけ
で、第1実施形態と同様である。
【0028】かかる第2実施形態の杭頭部の構造は、杭
頭部が地震時の建物転倒に抵抗するとき、引き抜き力が
発生しない中柱下基礎と連結される鋼管杭1に実施して
有効であるが、建物骨組み架構の外側にある柱直下に配
置された鋼管杭1は、建物鉛直荷重よりも大きな引き抜
き力を受けて引き抜かれる場合がある。これに対処する
には、第1実施形態の構造に加えて、杭頭部に作用する
引き抜き力によって杭と基礎とが離間しないような部材
を配設する必要がある。
【0029】そこで、図3に示すように第3実施形態と
して、杭頭部に回転が生じた場合でも杭頭部と基礎2と
を離間させないための部材として、アンボンドPC鋼線
18などの線材を基礎2と杭頭部の半球状鋼板3内の高強
度コンクリート4との間に緊結し予めプレストレスを導
入しておく。
【0030】アンボンドPC鋼線18の配設の具体的構造
としては、基礎2と杭頭部の半球状鋼板3内の高強度コ
ンクリート4内にそれぞれ埋設したアンカープレート17
にアンボンドPC鋼線18の端部をそれぞれ固定し、半球
状鋼板3内の高強度コンクリート4内では、該半球状鋼
板3に上部を固定した鋼管19内にアンボンドPC鋼線18
を挿通する。
【0031】そして、鋼管19内のアンボンドPC鋼線18
との隙間に軟質ゴムまたは発泡体などの充填材21を充填
し、鋼管19の外側にスパイラル筋22を配設した。
【0032】これにより、地震時の水平力による杭の引
き抜き力に相当する力に対して、抵抗でき、鋼管杭1が
引き抜き力を伝達することができる。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように本発明の杭頭部と基礎
との接合構造は、鋼管杭について杭頭部における回転拘
束が低減され、地震時等に杭頭部に発生する大きな曲げ
モーメントに対してこれを低減し、断面強度を低減でき
鋼管杭や基礎梁の破壊および損傷を防止することがで
き、また、杭頭部の曲げモーメントを基礎梁に伝達する
必要がなくなり、剪断力だけを伝達すればよいので、基
礎梁断面強度も低減できる。
【0034】また、基礎への定着鉄筋をなくすか、ある
いは大幅に低減できるから、基礎および基礎梁の鉄筋間
隔を十分にとって位置することが可能となり、その結
果、コンクリートの打設時充填性が向上し、施工性、品
質の向上を図ることができコスト低減も図れる。さら
に、例えば建物骨組み架構の外側にある柱直下に配置さ
れた杭については引き抜き力にも抵抗できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の杭頭部と基礎との接合構造の第1実施
形態を示す縦断正面図である。
【図2】本発明の杭頭部と基礎との接合構造の第2実施
形態を示す縦断正面図である。
【図3】本発明の杭頭部と基礎との接合構造の第3実施
形態を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
1…鋼管杭 2…基礎 3…半球状鋼板 4…高強度コンクリ
ート 5…硬質ゴム 6…裏当て鋼板 7…メッシュ筋 8…丸鋼リング 9…半球状支承部 10…半球状接合部 11…現場溶接継手 12…半球状鋼板 13…半球状支承部 14…水平フランジ 15…コーキング材 16…補強鉄筋 17…アンカープレート 18…アンボンドPC
鋼線 19…鋼管 20…半球状接合部 21…充填材 22…スパイラル筋

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 杭頭部と基礎との接合部をピン接合構造
    とする杭頭部と基礎との接合構造において、鋼管杭の上
    部に、内部にコンクリートを打設した半球状鋼板をその
    球面部を上側にして接合し杭頭部を凸状の半球状支承部
    に形成し、基礎部の下面に、前記半球状支承部に摺動自
    在に接合する凹状の半球状接合部を形成したことを特徴
    とする杭頭部と基礎との接合構造。
  2. 【請求項2】 杭頭部と基礎との接合部をピン接合構造
    とする杭頭部と基礎との接合構造において、鋼管杭の上
    部に半球状鋼板を接合して凹状の半球状支承部に形成
    し、基礎部の下面に、前記半球状支承部に摺動自在に接
    合する凸状の半球状接合部を形成したことを特徴とする
    杭頭部と基礎との接合構造。
  3. 【請求項3】 杭頭部と基礎との接合部をピン接合構造
    とする杭頭部と基礎との接合構造において、鋼管杭の上
    部に、内部にコンクリートを打設した半球状鋼板をその
    球面部を上側にして接合し杭頭部を凸状の半球状支承部
    に形成し、基礎部の下面に、前記半球状支承部に摺動自
    在に接合する凹状の半球状接合部を形成し、杭頭部と基
    礎とを引き抜き力に抵抗するように線材で緊結したこと
    を特徴とする杭頭部と基礎との接合構造。
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