JP2006104707A - 鋼柱設置用治具、この鋼柱設置用治具を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合工法、並びにコンクリート杭と鋼柱の接合部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】既製コンクリート杭部材内に鋼柱を施工性よく仮固定することが可能な鋼柱設置用治具を提供するとともに、鋼柱設置用治具を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合工法、並びにコンクリート杭と鋼柱の接合部構造を提供する。
【解決手段】既製コンクリート杭１の杭頭部に鋼管２を一体的に接合した既製コンクリート杭部材３内に挿入される鋼柱４を仮固定するための鋼柱設置用治具５であって、鋼管に一体的に接合して設けられた受け金物６と、鋼柱に一体的に接合して設けられ、鋼柱を既製コンクリート杭部材に支持させるために受け金物に係止されるブラケット７とからなる。受け金物には、鋼柱の位置を調整するためにブラケットを移動可能とする位置調整手段が設けられる。鋼柱に一体的に接合して設けられ、既製コンクリート杭部材と鋼柱との間で伸縮自在に伸張されて、鋼柱を既製コンクリート杭部材に反力をとって支持する支持金物９を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、既製コンクリート杭部材内に鋼柱を施工性よく仮固定することが可能な鋼柱設置用治具、この鋼柱設置用治具を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合工法、並びにコンクリート杭と鋼柱の接合部構造に関する。

従来、基礎構造を構成している既製コンクリート杭と鉄骨柱との結合を堅固にして曲げ応力の伝達を円滑にしながら、現場での作業と根切り工事とを簡略化するようにして、施工コストの低減と工期短縮を図ることを目的として、地盤の所定位置に打設された円形中空断面の既製コンクリート杭と、既製コンクリート杭と同外径以下で既製コンクリート杭の杭頭上端面に接合された鋼管および鋼管内の所定位置に設置されコンクリートで一体化された鉄骨柱とで構成された鉄骨造建物の基礎構造が知られている（特許文献１参照）。
特開２００４−１０８０３４号公報

この種、既製コンクリート杭の杭頭部に鋼管を一体的に接合した既製コンクリート杭部材内に鉄骨柱などの鋼柱を設置するにあたり、施工性よく仮固定することが可能な治具の案出が望まれていた。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、既製コンクリート杭部材内に鋼柱を施工性よく仮固定することが可能な鋼柱設置用治具を提供するとともに、この鋼柱設置用治具を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合工法、並びにコンクリート杭と鋼柱の接合部構造を提供することを目的とする。

本発明にかかる鋼柱設置用治具は、既製コンクリート杭の杭頭部に鋼管を一体的に接合した既製コンクリート杭部材内に挿入される鋼柱を仮固定するための鋼柱設置用治具であって、上記鋼管に一体的に接合して設けられた受け金物と、上記鋼柱に一体的に接合して設けられ、該鋼柱を上記既製コンクリート杭部材に支持させるために上記受け金物に係止されるブラケットとからなることを特徴とする。

前記受け金物には、前記鋼柱の位置を調整するために前記ブラケットを移動可能とする位置調整手段が設けられることを特徴とする。

前記既製コンクリート杭部材および前記鋼柱のいずれか一方に一体的に接合して設けられ、これら既製コンクリート杭部材と鋼柱との間で伸縮自在に伸張されて、該鋼柱を該既製コンクリート杭部材に反力をとって支持する支持金物を備えたことを特徴とする。

本発明にかかる鋼柱設置用治具を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合工法は、請求項１に記載の鋼柱設置用治具を用いた杭・柱の接合工法であって、前記既製コンクリート杭部材の前記鋼管に前記受け金物を予め一体的に接合するとともに、前記鋼柱に前記ブラケットを予め一体的に接合しておき、次いで、上記既製コンクリート杭部材を打設し、次いで、上記鋼柱を上記既製コンクリート杭部材に仮固定するために、該既製コンクリート杭部材内に該鋼柱を挿入しつつ上記ブラケットを上記受け金物に係止し、その後、上記既製コンクリート杭部材内から土間にわたってこれら受け金物およびブラケットを埋設しつつコンクリートを打設することを特徴とする。

前記ブラケットを前記受け金物に係止する際に、前記鋼柱の位置調整を行うことを特徴とする。

前記コンクリートを打設する前に、前記既製コンクリート杭部材と前記鋼柱との間で伸縮自在に伸張される支持金物で該鋼柱を該既製コンクリート杭部材に反力をとって支持することを特徴とする。

本発明にかかる鋼柱設置用治具を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合部構造は、請求項１に記載の鋼柱設置用治具を用いた杭・柱接合部構造であって、前記受け金物に前記ブラケットを係止して前記既製コンクリート杭部材に前記鋼柱を仮固定した状態で、該既製コンクリート杭部材内から土間にわたって打設したコンクリートにこれら受け金物およびブラケットを埋設したことを特徴とする。

前記既製コンクリート杭部材と前記鋼柱との間で伸縮自在に伸張される支持金物で該鋼柱を該既製コンクリート杭部材に反力をとって支持させた状態で、該支持金物を前記コンクリートに埋設したことを特徴とする。

本発明にかかる鋼柱設置用治具、この鋼柱設置用治具を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合工法、並びにコンクリート杭と鋼柱の接合部構造にあっては、既製コンクリート杭部材の鋼管に接合した受け金物に鋼柱のブラケットを係止させるだけで鋼柱を既製コンクリート杭部材に支持させて仮固定することができ、仮固定のための構造がきわめて簡単であるとともに、取り扱い性よく施工することができる。これにより、鋼柱の既製コンクリート杭部材に対する接合作業の施工性を向上することができる。また、受け金物およびブラケットを既製コンクリート杭部材や鋼柱に予め一体的に接合するようにしていて、この接合作業は工場等で行うことが可能であり、高品質の鋼柱設置用治具を構成することができるとともに、高精度で接合された受け金物およびブラケットにより現場施工性を向上できる。

さらに、これら受け金物やブラケットを単にコンクリート中に埋設するだけで、構造強度を高く確保することができる。また、コンクリート中に埋設した支持金物により、さらに強度を補うことができる。また、位置調整手段による位置調整で、鋼柱を既製コンクリート杭部材に対して精度よく仮固定することができる。さらに、支持金物で既製コンクリート杭部材に対し鋼柱を適切に支持することができ、鋼柱の振れ動きを規制して仮固定の安定性を向上することができる。

以下に、本発明にかかる鋼柱設置用治具、これを用いたコンクリート杭と鋼柱の接合工法、並びに接合部構造の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる鋼柱設置用治具は基本的には、図１および図２に示すように、既製コンクリート杭１の杭頭部に鋼管２を一体的に接合した既製コンクリート杭部材３内に挿入される鋼柱４を仮固定するための鋼柱設置用治具５であって、鋼管２に一体的に接合して設けられた受け金物６と、鋼柱４に一体的に接合して設けられ、鋼柱４を既製コンクリート杭部材３に支持させるために受け金物６に係止されるブラケット７とから構成される。受け金物６には、鋼柱４の位置を調整するためにブラケット７を水平方向および鉛直方向に移動可能とする位置調整手段８が設けられる。さらに、既製コンクリート杭部材３および鋼柱４のいずれか一方に一体的に接合して設けられ、これら既製コンクリート杭部材３と鋼柱４との間で伸縮自在に伸張されて、鋼柱４を既製コンクリート杭部材３に反力をとって支持する支持金物９が備えられる。

既製コンクリート杭部材３は主に、既製コンクリート杭１と鋼管２とから構成される。既製コンクリート杭１は中空筒体状に形成され、現場に打設された際には、その中空内部にセメントミルクＣ１が打設される。この既製コンクリート杭１の上部には、当該既製コンクリート杭１の内周面に沿って形成されたスリーブ１０ａの上端に既製コンクリート杭１の杭頭部上面に被さるフランジ１０ｂが一体的に形成された鋼製の接合金物１０が装着される。この接合金物１０は、工場などでの既製コンクリート杭１の製造時に、当該既製コンクリート杭１に一体的に取り付けられる。鋼管２は、その内部に鋼柱４を挿入することが可能であって、かつ当該鋼柱４と一体化するための充填コンクリートＣ２を打設することが可能な大きさの中空筒体状に形成される。平面断面形態は円形、多角形を問わない。この鋼管２は工場などで溶接等により接合金物１０のフランジ１０ｂに一体的に接合され、これにより既製コンクリート杭部材３が製造される。

他方、鋼柱４は、円筒状や角筒状のボックス形態や形鋼形態で製造される。本実施形態にあっては鋼柱４は円筒状形態のものが例示されていて、コンクリートＣ２の充填時、鋼柱４内部には、予め設定された深さｈまでコンクリートＣ２が充填されるようになっている。

上記既製コンクリート杭部材３の鋼管２の外周面には、周方向に適宜間隔を隔てて複数の鋼製の受け金物６が一体的に接合される。本実施形態にあっては受け金物６は、上記移動調整手段８を設けることを考慮して、９０°間隔で４つ設けられているが、考慮しない場合には設置数は問われない。また、受け金物６は鋼管２の外周面に接合されているが、内周面に接合するようにしてもよい。また、受け金物６の鋼管２に対する設置高さも、適宜に設定してよい。本実施形態にあっては、これら受け金物６は、鋼管２の上端部の同一高さ位置に取り付けられている。

各受け金物６は、鋼管２に接合されるＬ字型取付ブラケット１１と、Ｌ字型取付ブラケット１１上に設けられる係止部材１２とから構成される。Ｌ字型取付ブラケット１１は、鋼管２に溶接接合等される縦向き片１１ａと、縦向き片１１ａから横方向に折り返されて鋼管２から張り出される横向き片１１ｂとから構成される。また、係止部材１２は、横向き片１１ｂから立設される脚部１２ａと、脚部１２ａ上に形成されたＵ字形状の受け溝部１２ｂとから構成される。受け溝部１２ｂは、上向きに開放されるとともに、その溝方向が鋼管２の径方向に向けて配置される。この受け金物６は、Ｌ字型取付ブラケット１１のみ、あるいは係止部材１２とともに、工場などで鋼管２に一体的に取り付けられる。

鋼柱４には、これを受け金物６を介して既製コンクリート杭部材３に支持させるために、複数の各受け金物６の設置位置に対応させて当該鋼柱４からその径方向外方へ張り出して、複数の鋼製のブラケット７が一体的に接合される。これらブラケット７は、吊り下げられた鋼柱４が鋼管２内に挿入されていく過程で、鋼柱４に溶接接合等された基端とは反対側の先端が受け溝部１２ｂに挿抜自在に挿入される。これにより、受け金物６の受け溝部１２ｂでブラケット７が係止されて既製コンクリート杭部材３に対するその立ち角度がほぼ鉛直に保持されつつ、鋼柱４は、既製コンクリート杭部材３に仮固定される。本実施形態にあってはブラケット７は、鋼柱４の同一高さ位置から、互いに直角に４本設けられている。このブラケット７も、工場などで鋼柱４に一体的に取り付けられる。

鋼柱４の位置を調整するためにブラケット７を水平方向および鉛直方向へ移動可能とする位置調整手段８は、９０°間隔で鋼管２に取り付けられた４つの各Ｌ字型取付ブラケット１１の横向き片１１ｂにそれぞれ形成された長穴１３と、各係止部材１２の脚部１２ａに形成され、各長穴１３に長さ方向に沿って移動自在に挿入される図示しないボルト部と、このボルト部を横向き片１１ｂに締着させる図示しないナットとから構成される。ナットによるボルト部の横向き片１１ｂに対する締着位置を調整することによって、ブラケット７を係止する係止部材１２を鉛直方向に移動させることが可能で、これにより鋼柱４の高さ位置が調整されるようになっている。

他方、長穴１３について説明すると、鋼管２の直径方向に位置する一対の受け金物６の長穴１３の長さ方向が、隣接する他の一対の受け金物６の長穴１３の長さ方向と直交し、かつこれら他の一対の受け金物６の受け溝部１２ｂの溝方向と一致するように設定される。従って、鋼管２の直径方向に向かい合ういずれか一対の係止部材１２を長穴１３に沿って同一方向へ移動させると、これら係止部材１２に係止されたブラケット７が移動され、この際、他の一対の係止部材１２に係止されたブラケット７の移動が受け溝部１２ｂ内で許容されて、これにより鋼柱４の水平位置が調整されるようになっている。

さらに、ブラケット７位置よりも下方であって、鋼管２内に挿入される鋼柱４の下端部には、周方向に沿って適宜間隔を隔ててかつ同一高さ位置に、複数の支持金物９が一体的に接合される。支持金物９は既製コンクリート杭部材３側の鋼管２に設けるようにしてもよい。これら支持金物９は、鋼柱４から鋼管２へ向かって伸縮自在に設けられる。具体的には支持金物９は、鋼柱４に溶接接合等された筒状の雌ねじ部９ａと、この雌ねじ部９ａに螺合されるロッド状の雄ねじ部９ｂとから構成され、雄ねじ部９ｂを回転させると、鋼柱４と鋼管２との間で伸縮されるようになっている。各支持金物９の雄ねじ部９ｂの伸縮量を調整して鋼管２に当接させることにより、鋼柱４の下端部が鋼管２、ひいては既製コンクリート杭部材３に反力をとって固定され、これにより鋼柱４の倒れ方向への振れ動きが規制され、鋼柱４の仮固定の安定化が確保されるようになっている。

次に、本実施形態にかかる鋼柱設置用治具５を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合工法を図３に従って説明する。まず、工場等において、接合金物１０を一体的に備えて製造された既製コンクリート杭１の当該接合金物１０に、鋼管２を溶接などにより接合するとともに、鋼管２に、受け金物６のＬ字型取付ブラケット１１を溶接などにより予め一体的に接合する。この際、係止部材１２をＬ字型取付ブラケット１１に取り付けておいてもよい。本実施形態にあっては、係止部材１２は現場で取り付けられるようになっている。鋼管２へのＬ字型取付ブラケット１１の接合作業は、既製コンクリート杭１に鋼管２を接合する前でも、接合した後でもよい。

また、工場等において、鋼柱４にブラケット７の基端を溶接などにより予め一体的に接合する。さらに必要に応じて、鋼柱４に支持金物９の雌ねじ部９ａを溶接などにより予め一体的に接合する。これら接合作業を工場など設備の整った場所で行えば、受け金物６付きの既製コンクリート杭部材３およびブラケット７付きの鋼柱４を高い精度で高品質に製造することができる。

次いで、これら既製コンクリート杭部材３および鋼柱４を工場等から現場に搬入し、既製コンクリート杭部材３を、プレボーリング工法や中堀工法などの周知の埋め込み杭工法によって地盤面Ｇ付近に打設して埋設する。そして既製コンクリート杭部材３内方に、セメントミルクＣ１を充填し固化させる（図３（ａ）参照）。次いで、鋼管２内に滞留する土や杭周固定液の固化物などを除去し、セメントミルクＣ１頂面にコンクリート止め１４を、必要に応じてセットするとともに、鋼管２内面を洗浄する（図３（ｂ）参照）。

次いで、揚重機等を用いて鋼柱４を既製コンクリート杭部材３上に吊り込む。この際、事前に係止部材１２をＬ字型取付ブラケット１１に取り付けておく。図示例にあっては、鋼柱４の上端に柱継ぎ手１５が設けられている。吊り込まれた鋼柱４は、順次下降され、鋼柱４の下端部が鋼管２内に挿入されつつ、ブラケット７先端が受け金物６の受け溝部１２ｂに挿入されて係止され、これにより鋼柱４は立ち角度を保って受け金物６に保持される。この際、必要に応じて、位置調整手段８により、ブラケット７を水平方向や鉛直方向へ移動させて鋼柱４の位置を微調整する。微調整が完了したら、ナットで係止部材１２の脚部１２ａをＬ字型取付ブラケット１１の横向き片１１ｂに締着させる。

その後、鋼柱４の各支持金物９をその雄ねじ部９ｂの伸張量を調節して鋼管２に当接させ、これにより鋼柱４が倒れ方向に振れ動くことを既製コンクリート杭部材３に反力をとって規制する。以上の作業は鋼柱４を揚重機等で吊り下げた状態で行われる。ブラケット７を受け金物６に係止させることで鋼柱４の既製コンクリート杭部材３に対する仮固定が完了したならば、揚重機等による鋼柱４の吊り下げ作業は終了し、鋼柱４は既製コンクリート杭部材３によって支持される（図３（ｃ）参照）。

次いで、円筒状の鋼柱４内方を通して、コンクリート止め１４上方にコンクリートＣ２を充填する。この際、支持金物９は、充填コンクリートＣ２内に埋設される。鋼柱４内に充填コンクリートＣ２がある程度進入してきたならば、鋼柱４内方を通してのコンクリートＣ２の充填作業を中止し、その後は、鋼柱４と鋼管２との間の隙間から既製コンクリート杭部材３内にコンクリートＣ２を充填する（図３（ｄ）参照）。最終的には、鋼管２天端から鋼柱４内にわたって予め設定された深さｈとなるように、鋼柱４内へのコンクリートＣ２の充填量が管理される。そして、既製コンクリート杭部材３内に充填したコンクリートＣ２が固化したならば、鋼柱４上に、柱継ぎ手１５を介して上方の鋼柱４を接合する（図３（ｅ）参照）。その後、図１に示すように、受け金物６およびブラケット７を埋設するように、土間コンクリートＣ３を打設する。これにより既製コンクリート杭部材３と鋼柱４との接合が完了する。

このようにして施工された既製コンクリート杭部材３と鋼柱４との接合構造にあっては、受け金物６にブラケット７を係止して既製コンクリート杭部材３に鋼柱４を仮固定した状態で、既製コンクリート杭部材３内から土間にわたって打設したコンクリートＣ３に、受け金物６およびブラケット７が埋設されることになる。図４に示すように、例えば受け金物６やブラケット７を撤去してしまった場合に比べて、これら受け金物６やブラケット７をコンクリートＣ３に埋設することにより、既製コンクリート杭部材３と鋼柱４の構造的連続性や接合剛性の向上に寄与させることができる。接合剛性が弱い場合には、この部分でピン接合Ｘとなり、鋼柱４が負担すべき曲げ応力Ｍが大きくなる（図４（ａ）参照）。これに比べて、受け金物６やブラケット７をコンクリートＣ３に埋設することにより接合剛性が向上すると、反曲点Ｙを上方に上げることになり、鋼柱４が負担すべき曲げ応力Ｍを低減することができ（図４（ｂ）参照）、鋼柱４のサイズダウンを達成することが可能となり、構造力学的性能を向上させることができる。

以上説明した本実施形態にあっては、既製コンクリート杭部材３の鋼管２に接合した受け金物６の受け溝部１２ｂに鋼柱４のブラケット７を係止させるだけで鋼柱４を既製コンクリート杭部材３に支持させて仮固定することができ、仮固定のための構造がきわめて簡単であるとともに、取り扱い性よく施工することができる。これにより、鋼柱４の既製コンクリート杭部材３に対する接合作業の施工性を向上することができる。また、受け金物６およびブラケット７を既製コンクリート杭部材３や鋼柱４に予め一体的に接合するようにしていて、この接合作業は工場等で行うことが可能であり、高品質の鋼柱設置用治具５を構成することができるとともに、高精度で接合された受け金物６およびブラケット７により現場施工性を向上できる。

さらに、これら受け金物６やブラケット７を単にコンクリートＣ３中に埋設するだけで、構造強度を高く確保することができる。また、コンクリートＣ２中に埋設した支持金物９により、さらに強度を補うことができる。また、位置調整手段８による鉛直方向および水平方向への位置調整で、鋼柱４を既製コンクリート杭部材３に対して精度よく仮固定することができる。さらに、支持金物９で既製コンクリート杭部材３に対し鋼柱４を適切に支持することができ、鋼柱４の振れ動きを規制して仮固定の安定性を向上することができる。

本発明にかかる鋼柱設置用治具、この鋼柱設置用治具を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合部構造の好適な一実施形態を示す側断面図である。 図３中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。 本発明にかかる鋼柱設置用治具を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合工法の好適な一実施形態を説明する説明図である。 本発明にかかる鋼柱設置用治具を用いたコンクリート杭と鋼柱の接合部構造の構造力学的特性を説明する説明図である。

符号の説明

１ 既製コンクリート杭
２ 鋼管
３ 既製コンクリート杭部材
４ 鋼柱
５ 鋼柱設置用治具
６ 受け金物
７ ブラケット
８ 位置調整手段
９ 支持金物

Claims (8)

1. 既製コンクリート杭の杭頭部に鋼管を一体的に接合した既製コンクリート杭部材内に挿入される鋼柱を仮固定するための鋼柱設置用治具であって、
   上記鋼管に一体的に接合して設けられた受け金物と、
   上記鋼柱に一体的に接合して設けられ、該鋼柱を上記既製コンクリート杭部材に支持させるために上記受け金物に係止されるブラケットとからなることを特徴とする鋼柱設置用治具。
2. 前記受け金物には、前記鋼柱の位置を調整するために前記ブラケットを移動可能とする位置調整手段が設けられることを特徴とする請求項１に記載の鋼柱設置用治具。
3. 前記既製コンクリート杭部材および前記鋼柱のいずれか一方に一体的に接合して設けられ、これら既製コンクリート杭部材と鋼柱との間で伸縮自在に伸張されて、該鋼柱を該既製コンクリート杭部材に反力をとって支持する支持金物を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼柱設置用治具。
4. 請求項１に記載の鋼柱設置用治具を用いた杭・柱の接合工法であって、前記既製コンクリート杭部材の前記鋼管に前記受け金物を予め一体的に接合するとともに、前記鋼柱に前記ブラケットを予め一体的に接合しておき、
   次いで、上記既製コンクリート杭部材を打設し、
   次いで、上記鋼柱を上記既製コンクリート杭部材に仮固定するために、該既製コンクリート杭部材内に該鋼柱を挿入しつつ上記ブラケットを上記受け金物に係止し、
   その後、上記既製コンクリート杭部材内から土間にわたってこれら受け金物およびブラケットを埋設しつつコンクリートを打設することを特徴とするコンクリート杭と鋼柱の接合工法。
5. 前記ブラケットを前記受け金物に係止する際に、前記鋼柱の位置調整を行うことを特徴とする請求項４に記載のコンクリート杭と鋼柱の接合工法。
6. 前記コンクリートを打設する前に、前記既製コンクリート杭部材と前記鋼柱との間で伸縮自在に伸張される支持金物で該鋼柱を該既製コンクリート杭部材に反力をとって支持することを特徴とする請求項４または５に記載のコンクリート杭と鋼柱の接合工法。
7. 請求項１に記載の鋼柱設置用治具を用いた杭・柱接合部構造であって、前記受け金物に前記ブラケットを係止して前記既製コンクリート杭部材に前記鋼柱を仮固定した状態で、該既製コンクリート杭部材内から土間にわたって打設したコンクリートにこれら受け金物およびブラケットを埋設したことを特徴とするコンクリート杭と鋼柱の接合部構造。
8. 前記既製コンクリート杭部材と前記鋼柱との間で伸縮自在に伸張される支持金物で該鋼柱を該既製コンクリート杭部材に反力をとって支持させた状態で、該支持金物を前記コンクリートに埋設したことを特徴とする請求項７に記載のコンクリート杭と鋼柱の接合部構造。

Images