JP2006112109A - 鋼管杭と鉄骨柱の接合構造および接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基礎部を構成する建設材料をリユースすることができる鋼管杭と鉄骨柱の接合構造および接合方法を提供することを目的としている。
【解決手段】 鋼管杭１の杭頭部３と、鋼管杭１の直上に配置された鉄骨柱２の柱脚部４とを接合する鋼管杭１と鉄骨柱２との接合構造において、杭頭部３と柱脚部４との間には、杭頭部３及び柱脚部４よりも断面形状が大きい筒状のリングパネル５が介装され、リングパネル５内には、杭頭部３及び柱脚部４がそれぞれ隙間をあけて挿装されているとともに、リングパネル５内の杭頭部３及び柱脚部４をそれぞれ固定する充填材７が充填されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼管杭と鉄骨柱の接合構造および接合方法に関する。

近年、既存建物を解体する際に発生する廃材が環境破壊の要因となることを鑑み、建設材料の再利用（リユース）に関する技術が提案されている。例えば、建物の上部構造体の構造としては、鉄骨造の柱梁仕口に二重鋼管を用いて溶接無しで接合する工法が提案されており、この工法によれば、組立・解体が容易に行うことができるとともに、建設材料を破壊することなく解体可能であり、建設材料をリユースすることができる（例えば、特許文献１参照。）。

一方、杭と柱とを直接接合してフーチングを省略する工法が提案されている。これは、杭の杭頭部内に柱の柱脚部を嵌装させてモルタルやコンクリート等で固定する工法であり、この工法によれば、フーチングを省略することができ、工費の低減をはかることができるとともに工期の短縮を図ることができる（例えば、特許文献２参照。）。
特開平７−１８０１６５号公報 特開２０００−３２８６５１号公報

しかしながら、上記した前者の従来の工法では、建物の上部構造体を対象としており、鉄骨造の上部構造体の建設材料をリユースすることを目的としたものであり、建物の基礎部の解体時には廃材が発生するという問題が存在する。また、上記した後者の従来の工法では、基礎部を解体する際、杭頭部と柱脚部との接合箇所を破壊する必要があり、解体後の杭および柱をリユースすることはできないという問題が存在する。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、基礎部を構成する建設材料をリユースすることができる鋼管杭と鉄骨柱の接合構造および接合方法を提供することを目的としている。また、基礎工事を簡略化するとともに工期の短縮を図ることができる鋼管杭と鉄骨柱の接合構造および接合方法を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、鋼管杭の杭頭部と、該鋼管杭の直上に配置された鉄骨柱の柱脚部とを接合する鋼管杭と鉄骨柱との接合構造において、前記杭頭部と前記柱脚部との間には、該杭頭部及び柱脚部よりも断面形状が大きい筒状のリングパネルが介装され、該リングパネル内には、前記杭頭部及び柱脚部がそれぞれ隙間をあけて挿装されているとともに、前記リングパネル内の該杭頭部及び柱脚部をそれぞれ固定する充填材が充填されていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の鋼管杭と鉄骨柱との接合構造において、前記リングパネルの内周面、前記杭頭部の外周面、又は前記柱脚部の外周面のうちの少なくとも一方に、突部が設けられていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、鋼管杭の杭頭部と、該鋼管杭の直上に配置された鉄骨柱の柱脚部とを接合する鋼管杭と鉄骨柱との接合方法において、前記鋼管杭を打設する工程と、前記杭頭部及び柱脚部よりも断面形状が大きい筒状のリングパネルを前記杭頭部に隙間をあけて外嵌させる工程と、前記鉄骨柱を前記鋼管杭の直上に配置し、前記柱脚部をリングパネル内に隙間をあけて挿装させる工程と、前記杭頭部及び柱脚部が嵌挿された前記リングパネル内に、該リングパネル内の前記杭頭部及び柱脚部をそれぞれ固定させる充填材を充填する工程とを備えることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の鋼管杭と鉄骨柱との接合方法において、前記リングパネルの内周面、前記杭頭部の外周面、又は前記柱脚部の外周面のうちの少なくとも一方に、突部を設けることを特徴としている。

このような特徴により、フーチングが省略されるとともに、鋼管杭と鉄骨柱とは溶接無しで接合されている。また、上記した構成からなる鋼管杭と鉄骨柱の接合構造を備える構造物を解体する際、充填材のみを破壊して取り除くことで、鋼管杭，鉄骨柱およびリングパネルが破壊されることなく解体される。

また、リングパネルの内周面、杭頭部の外周面、又は柱脚部の外周面のうちの少なくとも一方に突部が設けられていることによって、充填材とリングパネル、充填材と杭頭部、又は充填材と柱脚部との付着力が高められる。

本発明に係る鋼管杭と鉄骨柱の接合構造および接合方法によれば、杭頭部及び柱脚部がそれぞれ挿装されているとともに充填材が充填されているリングパネルを介して鋼管杭と鉄骨柱とが接合されているため、充填材のみを破壊して取り除くことで、鋼管杭，鉄骨柱およびリングパネルが破壊されることなく解体され、鋼管杭等の基礎部材をリユースすることができる。これによって、構造物の解体に伴う廃材を低減させ、地球環境にかかる負担を軽減することができる。また、フーチングが省略されるとともに、鋼管杭と鉄骨柱とは溶接無しで接合されるため、基礎工事を簡略化することができ、工費の低減および工期の短縮を図ることができる。

また、リングパネルの内周面、杭頭部の外周面、又は柱脚部の外周面のうちの少なくとも一方に突部が設けられているため、充填材とリングパネル、充填材と杭頭部、又は充填材と柱脚部との付着力が高められ、鋼管杭と鉄骨柱の接合箇所に生じる引き抜きに対抗することができる。

以下、本発明に係る鋼管杭と鉄骨柱の接合構造および接合方法の実施の形態について、図面に基いて説明する。図１は本発明に係る鋼管杭と鉄骨柱の接合構造および接合方法の実施の形態を表す図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ間の断面図である。

図１，図２に示すように、鋼管杭１は、回転圧入工法によって地盤Ｇ内に鉛直に打設された円形鋼管からなる基礎杭であり、この鋼管杭１の直上には、鋼管杭１の軸線延長線上に配置された円形鋼管からなる鉄骨柱２が配置されている。鋼管杭１の杭頭部３と鉄骨柱２の柱脚部４との間には、リングパネル５が介装されており、このリングパネル５を介して鋼管杭１と鉄骨柱２とは接合されている。

リングパネル５は、杭頭部３および柱脚部４よりも断面形状が大きく、鋼管杭１および鉄骨柱２と略同方向に延在する円筒状の鋼管からなる。リングパネル５は、上端部がスラブ１３内に埋設されているとともに、それ以外の部分が地盤Ｇ内に埋設されている。リングパネル５の下部５ａ内には、杭頭部３が挿装されているとともに、リングパネル５の上部５ｂ内には、柱脚部４が挿装されている。杭頭部３および柱脚部４は、リングパネル５の中央にそれぞれ配置されており、リングパネル５下部５ａの内周面と杭頭部３の外周面との間、およびリングパネル５上部５ｂの内周面と柱脚部４の外周面との間には、適当な幅の隙間があけられている。

また、リングパネル５の内部には、鉄骨柱２を支持する支持部材６が付設されている。支持部材６は、リングパネル５の内周径と同径の円形鋼板からなり、リングパネル５の中央の高さ位置に設けられ、杭頭部３と柱脚部４との間に配置されている。支持部材６は、リングパネル５の内周面に溶接接合されて固定されており、支持部材６上には、柱脚部４が載置されている。

また、リングパネル５の内部には、リングパネル５内の杭頭部３及び柱脚部４をそれぞれ固定させる充填材７が充填されている。充填材７は、例えばモルタルやコンクリートからなるものであり、リングパネル５下部５ａの内周面と杭頭部３の外周面との間、およびリングパネル５上部５ｂの内周面と柱脚部４の外周面との間にそれぞれ充填されている。なお、リングパネル５または支持部材６には、支持部材６の下のリングパネル５内（リングパネル５下部５ａ内）に充填材７を充填するための図示せぬ開口があけられている。

また、リングパネル５の外周面には、Ｈ形鋼等からなる鉄骨地中梁８の端部材９が複数設けられているとともに、リングパネル５の変形を防ぐ平面視八角形状のダイアフラム１０が付設されている。端部材９の基端は、リングパネル５の外周面に垂直に溶接接合されており、端部材９はリングパネル５の軸線方向に直交する方向に突設されている。ダイアフラム１０は、端部材９の上下のフランジ９ａ位置にそれぞれ対応する位置に設けられており、リングパネル５の下部５ａおよび上部５ｂの外周面にそれぞれ溶接接合されている。

端部材９の先端には、鉄骨地中梁８の中間部材１１が配置されており、端部材９と中間部材１１とは、隣接する上下のフランジ９ａ，１１ａおよびウェブ９ｂ，１１ｂが添え板１２を介してそれぞれボルト接合されることで継手されている。鉄骨地中梁８は、地盤Ｇの水平抵抗力が低い場合に複数の鋼管杭１にそれぞれ外装されたリングパネル５間を繋ぐものであり、鉄骨材を用いることで軽量化および工期の短縮を図ることができるとともに、リユースすることもできる。なお、地盤Ｇの水平抵抗力が高い場合は、鉄骨地中梁８を省略することも可能である。

次に、上記した構成からなる鋼管杭１と鉄骨柱２の接合方法について説明する。

まず、回転圧入工法によって地盤Ｇに複数の鋼管杭１を打設する工程を行う。具体的には、鋼管杭１を回転させつつ地盤Ｇに圧入させていく。このとき、鋼管杭１の杭頭部３が地盤Ｇ内に埋設されて鋼管杭１の上端面が地盤面よりも下方になる深さまで鋼管杭１を打設する。鋼管杭１は、所定の間隔をあけて複数本打設する。

次に、地盤Ｇを掘削する工程を行う。具体的には、杭頭部３廻りを掘削して杭頭部３を完全に露出させるとともに、鉄骨地中梁８が形成される箇所を掘削して床付けを行う。

次に、リングパネル５の下部５ａを杭頭部３外周に隙間をあけて外嵌させる工程を行う。具体的には、内部に予め支持部材６が溶接接合されたリングパネル５を鋼管杭１の上端から杭頭部３に被せ、支持部材６が水平になるようにリングパネル５を配置する。このとき、リングパネル５下部５ａの内周面と杭頭部３の外周面との間には隙間があけられているため、リングパネル５の位置調整が可能であり、リングパネル５の位置調整を行うことで鋼管杭１の施工誤差を吸収する。また、このリングパネル５の外周面には、予め端部材９およびダイアフラム１０がそれぞれ溶接接合されている。

次に、複数の鋼管杭１にそれぞれ外装されたリングパネル５間を繋ぐ鉄骨地中梁８を組み立てる工程を行う。具体的には、複数のリングパネル５にそれぞれ付設された端部材９間に中間部材１１を配置し、隣接する上下のフランジ９ａ，１１ａおよびウェブ９ｂ，１１ｂを、添え板１２を介してそれぞれボルト接合する。なお、地盤Ｇの水平抵抗力が高く、鉄骨地中梁８を省略する場合には、無論、端部材９は不要であり、鉄骨地中梁８を組み立てる工程は省略される。

次に、鉄骨柱２を鋼管杭１の直上に配置し、柱脚部４をリングパネル５の上部５ｂ内に隙間をあけて挿装させる工程を行う。具体的には、柱脚部４をリングパネル５の上端からリングパネル５内に挿入し、鉄骨柱２の下端面を支持部材６上面にメタルタッチさせて鉄骨柱２を支持部材６上に立設させる。このとき、リングパネル５上部５ｂの内周面と柱脚部４の外周面との間には隙間があけられているため、鉄骨柱２の位置調整が可能である。

次に、杭頭部３及び柱脚部４が嵌挿されたリングパネル５内に充填材７を充填する工程を行う。具体的には、リングパネル５の下部５ａ内には、リングパネル５または支持部材６にあけられた図示せぬ開口から充填材７を充填する。また、リングパネル５の上部５ｂ内には、リングパネル５の上端から充填材７を充填する。

次に、リングパネル５および鉄骨地中梁８を埋め戻し、スラブ１３を形成する工程を行う。

上記した構成からなる鋼管杭１と鉄骨柱２の接合構造および接合方法によれば、杭頭部３及び柱脚部４がそれぞれ挿装されているとともに充填材７が充填されているリングパネル５を介して、鋼管杭１と鉄骨柱２とが接合されているため、充填材７のみを破壊して取り除くことで、鋼管杭１，鉄骨柱２およびリングパネル５が破壊されることなく解体される。これによって、鋼管杭１等の基礎部材をリユースすることができ、構造物の解体に伴う廃材を低減させ、地球環境にかかる負担を軽減することができる。なお、回転圧入工法によって打設された鋼管杭１は打設時の逆廻りに回転させることで容易に抜き取ることができる。また、フーチングが省略されるとともに、鋼管杭１と鉄骨柱２とは溶接無しで接合されるため、基礎工事を簡略化することができ、工費の低減および工期の短縮を図ることができる。

以上、本発明に係る鋼管杭と鉄骨柱の接合構造および接合方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、鉄骨柱２は円形鋼管からなるものが使用されているが、本発明は、角形鋼管からなる鉄骨柱でもよく、Ｈ形鋼等のその他の鉄骨材からなる鉄骨柱でもよい。また、上記した実施の形態では、リングパネル５は、円筒状の鋼管からなるものが使用されているが、本発明は、角形鋼管からなるものでもよく、筒状の鋼管であればよい。

また、上記した実施の形態では、鋼管杭１と鉄骨柱２の接合箇所に引き抜きが生じない場合について説明しており、リングパネル５の内周面、リングパネル５内に挿入された杭頭部３の外周面、およびリングパネル５内に挿入された柱脚部４の外周面は、それぞれ平滑に形成されているが、本発明は、鋼管杭と鉄骨柱の接合箇所に引き抜きが生じる場合に、リングパネルの内周面、リングパネル内に挿入された杭頭部の外周面、およびリングパネル内に挿入された柱脚部の外周面に、複数の突部をそれぞれ形成してもよい。突部は、リングパネル内周面等にスタッドや棒鋼等を溶接することで形成される。また、複数の突部は、充填材に接する範囲内に等間隔に配設され、充填材内に埋設された状態で設けられている。これによって、充填材の付着力が高められ、引き抜きに対抗することができる。

なお、突部は、リングパネルの内周面等に、予め製作工場で取り付けておいてもよく、また、リングパネルを杭頭部する前にリングパネル内周面や杭頭部に取り付けてもよく、柱脚部をリングパネル内に挿装させる前に取り付けてもよい。無論、予め突部が形成された縞鋼板等の鋼材によってリングパネルや杭頭部、柱脚部を形成してもよく、また、突部はスタッド状、線状、点状の何れの形状であってもよい。また、リングパネルの内周面、杭頭部の外周面若しくは柱脚部の外周面のうち何れか一つにのみ突部を設けてもよく、或いは、リングパネルの内周面、杭頭部の外周面若しくは柱脚部の外周面のうち何れか一つを除いて突部を設けてもよく、リングパネルの内周面、杭頭部の外周面若しくは柱脚部の外周面のうち少なくとも一方に突部が設けられていればよい。

また、上記した実施の形態では、リングパネル５の内部に円形鋼板からなる支持部材６が設けられているが、本発明は、格子状や環状の支持部材でもよく、鉄骨柱を支持できる構成からなるものであれば如何なる形状のものでもよい。また、本発明は、リングパネルの内部に支持部材が設けられていなくてもよく、この場合、リングパネルを杭頭部に外嵌させた後、リングパネル内に充填材を鉄骨柱の下端面の高さまで充填し、充填材の固化後に当該充填材上に鉄骨柱を載置させ、その後リングパネル内の残りの部分に充填材を充填する。

また、上記した実施の形態では、リングパネル５の外周面にダイアフラム１０が付設されてリングパネル５が変形しないように補強されているが、本発明は、リングパネル自体が変形しない強度を有することを条件にダイアフラムを省略してもよい。

本発明に係る鋼管杭と鉄骨柱の接合構造および接合方法の実施の形態を説明するための図である。 図１に示すＡ−Ａ間の平断面図である。

符号の説明

１ 鋼管杭
２ 杭頭部
３ 鉄骨柱
４ 柱脚部
５ リングパネル
７ 充填材

Claims (4)

1. 鋼管杭の杭頭部と、該鋼管杭の直上に配置された鉄骨柱の柱脚部とを接合する鋼管杭と鉄骨柱との接合構造において、
   前記杭頭部と前記柱脚部との間には、該杭頭部及び柱脚部よりも断面形状が大きい筒状のリングパネルが介装され、該リングパネル内には、前記杭頭部及び柱脚部がそれぞれ隙間をあけて挿装されているとともに、前記リングパネル内の該杭頭部及び柱脚部をそれぞれ固定する充填材が充填されていることを特徴とする鋼管杭と鉄骨柱との接合構造。
2. 請求項１記載の鋼管杭と鉄骨柱との接合構造において、
   前記リングパネルの内周面、前記杭頭部の外周面、又は前記柱脚部の外周面のうちの少なくとも一方に、突部が設けられていることを特徴とする鋼管杭と鉄骨柱との接合構造。
3. 鋼管杭の杭頭部と、該鋼管杭の直上に配置された鉄骨柱の柱脚部とを接合する鋼管杭と鉄骨柱との接合方法において、
   前記鋼管杭を打設する工程と、
   前記杭頭部及び柱脚部よりも断面形状が大きい筒状のリングパネルを前記杭頭部に隙間をあけて外嵌させる工程と、
   前記鉄骨柱を前記鋼管杭の直上に配置し、前記柱脚部をリングパネル内に隙間をあけて挿装させる工程と、
   前記杭頭部及び柱脚部が嵌挿された前記リングパネル内に、該リングパネル内の前記杭頭部及び柱脚部をそれぞれ固定させる充填材を充填する工程と
   を備えることを特徴とする鋼管杭と鉄骨柱との接合方法。
4. 請求項３記載の鋼管杭と鉄骨柱との接合方法において、
   前記リングパネルの内周面、前記杭頭部の外周面、又は前記柱脚部の外周面のうちの少なくとも一方に、突部を設けることを特徴とする鋼管杭と鉄骨柱との接合方法。
   
   

Images