JP2011012416A - 鉄骨と壁杭との接合構造、鉄骨と壁杭との接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄骨柱の間隔が狭い場合であっても、鉄骨柱を支持する壁杭の耐力を確保し、杭工事の施工性を向上する。
【解決手段】接合構造１０は、一対の鉄骨柱２０Ａ，２０Ｂの下端が平面視矩形状の壁杭３０の上部に埋設されてなる。かかる接合構造１０は、掘削孔２を形成し、一方の鉄骨柱２０Ｂを下端が壁杭３０の上面よりも上方に位置するように掘削孔２内に保持し、記掘削孔２内の他方の鉄骨柱２０Ａに相当する位置にトレミー管を挿入し、トレミー管を通して、掘削孔２内に壁杭３０を構成するコンクリート２２を打設し、一方の鉄骨柱２０Ａの下端をコンクリート２２内を埋入させ、トレミー管を撤去し、他方の鉄骨柱２０Ａの下端をコンクリート内を埋入させることで構築する。
【選択図】図１

Description

本発明は、隣接する柱間間隔が狭い場合に好適な鉄骨と壁杭との接続部の構築構造及び方法に関する。

従来より、地下階を有する建物を構築する場合に、工期短縮のため逆打ち工法が用いられている。かかる逆打ち工法を用いる場合には、先行して地盤内に場所打ち杭を構築するとともに、逆打ち支柱（鉄骨柱）を建て込む必要がある。この際、逆打ち支柱は場所打ち杭に支持されるように、逆打ち支柱の下端を場所打ち杭の上部に埋設している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３―１２９５０２号公報

近年、オフィスビルの直交する二方向のうち一方向のスパンが非常に大きな建物が建てられている。このように一方向のスパンを大きくとる場合には、建物全体としての構造性能を確保するため、他方向のスパンを小さくする必要がある。このような建物を逆打ち工法を用いて構築しようとする場合には、隣接する柱間の間隔が狭いため、逆打ち支柱を支持する場所打ち杭同士が非常に近接してしまい、場所打ち杭の構造上の耐力が確保できなくなってしまう。また、隣接する場所打ち杭が近接しているため、隣接する場所打ち杭の施工を並行して行うことが困難になり施工期間が長くなってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、鉄骨の間隔が狭い場合であっても、鉄骨を支持する壁状の場所打ち杭の耐力を十分確保できるようにするとともに、壁状の場所打ち杭の構築作業の施工期間の長期化を防止することである。

本発明の鉄骨と壁杭の接合構造は、複数の鉄骨の下端が壁杭の上部に埋設されてなることを特徴とする。前記鉄骨は逆打ち支柱であってもよい。

また、本発明は、複数の鉄骨の下端が壁杭の上部に埋設されてなる鉄骨と壁杭の接合構造の構築方法であって、地盤の前記壁杭に相当する位置に掘削孔を形成する工程と、一部の鉄骨を、下端が前記掘削孔内の、構築される前記壁杭の上面よりも上方に位置するように保持する工程と、トレミー管を通して、前記掘削孔内に前記壁杭を構成するコンクリートを打設する工程と、前記一部の鉄骨を下降させることにより、その下端を前記コンクリート内に埋入させる工程と、前記複数の鉄骨のうち残りの鉄骨を下降させることにより、その下端を前記コンクリート内に埋入させる工程と、を含むことを特徴とする。
前記コンクリートを打設する工程では、前記掘削孔内の前記残りの鉄骨の何れかに相当する位置に配置されたトレミー管を通してコンクリートを打設してもよい。

また、本発明は、複数の鉄骨の下端が平面視矩形状の壁杭の上部に埋設されてなる鉄骨と壁杭の接合構造の構築方法であって、地盤の前記壁杭に相当する位置に掘削孔を形成する工程と、前記複数の鉄骨を、下端が前記掘削孔内に挿入され、前記壁杭の上面よりも上方に位置するように保持する工程と、トレミー管を通して、前記掘削孔内に前記壁杭を構成するコンクリートを打設する工程と、前記複数の鉄骨を下降させることにより、これら鉄骨の下端を前記コンクリート内に埋入させる工程と、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、上記の方法により構築されたことを特徴とする鉄骨と壁杭の接合構造を含む。

本発明によれば、一対の鉄骨を、これら鉄骨の下端を一の壁杭に埋設することで接続することとしたため、隣接する鉄骨の間隔が狭い場合であっても、杭同士が近接して十分な構造耐力が確保できなくなるのを防止できる。また、壁杭の数を削減できるため、杭工事の施工期間を短縮できる。

本実施形態の鉄骨柱からなる逆打ち支柱と壁杭の接合構造を示し、（Ａ）は鉛直断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。 接合構造の構築方法を説明するための図（その１）であり、鉛直断面図である。 接合構造の構築方法を説明するための図（その２）であり、鉛直断面図である。 接合構造の構築方法を説明するための図（その３）であり、鉛直断面図である。 接合構造の構築方法を説明するための図（その４）であり、鉛直断面図である。 接合構造の構築方法を説明するための図（その５）であり、鉛直断面図である。 接合構造の構築方法を説明するための図（その６）であり、鉛直断面図である。 鉄骨柱を支持した状態の建込架台の詳細な構成を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 杭幅が大きい場合の接合構造の構築方法を説明するための図（その１）であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は平面図である。 杭幅が大きい場合の接合構造の構築方法を説明するための図（その２）であり、鉛直断面図である。 杭幅が大きい場合の接合構造の構築方法を説明するための図（その３）であり、鉛直断面図である。 一方の根入れ長さが長い場合の接合構造の構築方法を説明するための図（その１）であり、鉛直断面図である。 一方の根入れ長さが長い場合の接合構造の構築方法を説明するための図（その２）であり、鉛直断面図である。 一方の根入れ長さが長い場合の接合構造の構築方法を説明するための図（その３）であり、鉛直断面図である。

以下、本発明の鉄骨と壁杭の接合構造の構築方法の一実施形態を、逆打ち支柱を壁杭に接続する場合を例として説明する。
図１は、本実施形態の逆打ち支柱としての一対の鉄骨柱２０Ａ，２０Ｂと壁杭３０の接合構造１０を示す鉛直断面図である。同図に示すように、本実施形態の接合構造１０は、隣接する逆打ち支柱の間の距離が狭い場合に用いられるものである。同図に示すように、壁杭３０は矩形状を呈しており、地盤１に形成された掘削孔２内に打設されたコンクリート２２内に鉄筋かご（不図示）が埋設されてなる。本実施形態の接合構造１０は、かかる壁杭３０の上部に、逆打ち支柱としての一対の鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂの下部が埋設されてなる。

本実施形態の一対の鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂと壁杭３０の接合構造１０の構築方法として、従来用いられていた、予め鉄骨柱（逆打ち支柱）を所定の位置に配置した状態で、掘削孔内に壁杭を構成するコンクリートを打設する方法（先決め工法）、又は、予め、掘削孔内に壁杭を構成するコンクリートを打設しておき、このコンクリートが硬化する前に鉄骨柱を建て込む方法（後決め工法）を用いることが考えられる。

しかしながら、上記の先決め工法を本実施形態の接合構造１０に適用しようとすると、予め、掘削孔２内に複数の鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂを建て込んでしまうと、鉄骨柱２０Ａ，２０Ｂを保持する建込架台が障害となり、コンクリート２２を打設するためのトレミー管を掘削孔内に配置することが困難となる。また、先決め工法では、コンクリート２２の打設時に、コンクリートの側圧により鉄骨柱が移動してしまうため、コンクリートの打設中や打設後にジャッキにより位置の補正を行わなければならず、建て込み精度の確保に手間がかかる。
また、後決め工法を適用しようとすると、複数の鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂを建て込む作業に時間がかかるため、鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂの建て込みが完了する前にコンクリート２２が硬化してしまう虞がある。

そこで、本願発明者らは、以下説明するような接合構造１０の構築方法を提案する。図２Ａ〜図２Ｆは接合構造１０の構築方法を説明するための図であり、地盤１の鉛直断面を示す。
まず、図２Ａに示すように、地上から水平多軸式又はバケット式の掘削装置（不図示）により地盤１を掘削して、壁杭に相当する位置に略直方体状の掘削孔２を形成する。
次に、図２Ｂに示すように、掘削孔２内に矩形の筒状に組まれた鉄筋かご２１を挿入する。

次に、図２Ｃに示すように、地上において掘削孔２を跨ぐように建込架台１００を設置する。図３は、鉄骨柱２０Ａ，２０Ｂを支持した状態の建込架台１００の詳細な構成を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。同図に示すように、建込架台１００は、掘削孔２の周囲の地上に掘削孔２を取り囲むように接地された矩形状の基台１１０と、基台１１０上に掘削孔２を跨ぐように架け渡された４本の桁材１３０と、角管である一対のガイド管１４０と、各ガイド管１４０の上部に架け渡された一対の仮置きブラケット１５０と、ガイド管１４０の下部に取り付けられた固定冶具（図２Ｃにおける１６０）により構成される。

一対のガイド管１４０の互いに隣接する側面には、夫々ブラケット１４１が取り付けられており、また、各ガイド管１４０のこれら側面と反対側の側面にもブラケット１４１が取り付けられている。そして、ガイド管１４０は、これらブラケット１４１が桁材１３０の上部に設置されることで支持されている。また、これらガイド管１４０と掘削孔２の内周面との間を結ぶように固定治具１６０が取り付けられており、これら固定治具１６０が周囲の地盤１から反力を受けることで、鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂを建て込む際に位置ずれが生じるのを防止している。なお、ガイド管１４０を近接した位置に設ける場合には、一対のガイド管１４０の間に桁材１３０を１本のみ配置し、これら一対のガイド管１４０の互いに隣接する側面に設けられたブラケット１４１をこの桁材１３０上に配置してもよい。

そして、図２Ｄに示すように、一方のガイド管１４０内に鉄骨柱２０Ｂを配置し、建込架台１００によりその下端が後述する工程で打設するコンクリート２２の上面よりも上方に位置するように保持する。また、図２Ｄに示すように、他方のガイド管１４０内を通して掘削孔２内にトレミー管２００を挿入する。なお、鉄骨柱２０Ｂは、図３（Ｂ）に示すように、側面に取り付けられた仮置用冶具１５１の下面がガイド管１４０の上部に架け渡された仮置きブラケット１５０に当接することで支持されており、この仮置用冶具１５１の鉄骨柱２０Ｂへの取付位置を調整することで、鉄骨柱２０Ｂが保持される高さ位置を調整できる。また、鉄骨柱２０Ｂには、建て込みの際にガイド管１４０内で位置ずれが生じないように、予め、鉄骨柱２０Ｂをガイド管１４０の内周面に沿って案内するスペーサ１７０を取り付けておく。

次に、トレミー管２００を通じて掘削孔２内に壁杭３０の上面高さまでコンクリート２２を打設する。
次に、図２Ｅに示すように、トレミー管２００を他方のガイド管１４０から引き上げるとともに、鉄骨柱２０Ｂを所定の深さ位置まで降下させ、下端をコンクリート２２内に埋入させる。

次に、図２Ｆに示すように、他方のガイド管１４０内に鉄骨柱２０Ａを建て込む。この際、鉄骨柱２０Ａにスペーサ１７０を取り付けておくことで、鉄骨柱２０Ａを所定の位置に確実に建て込むことができる。そして、掘削孔２内に打設されたコンクリート２２が硬化することで、鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂと壁杭３０との接合構造１０が構築される。

以上説明したように、本実施形態によれば、近接して設けられる一対の鉄骨柱２０Ａ，２０Ｂを、一の壁杭３０により支持することとしたため、壁杭３０を近接して設ける必要がなくなる。このため、杭同士が近接することによる耐力低下を防止し、壁杭３０の構造性能を確実に確保することができるとともに、壁杭３０の数を減らすことができるので、施工期間を短縮できる。

また、予め、一方の鉄骨柱２０Ｂを下端が壁杭３０の上面よりも上方に位置するように保持しておき、この状態で掘削孔２内にコンクリート２２を打設した後、鉄骨柱２０Ｂを建て込むこととしたため、鉄骨柱２０Ｂの建て込みにかかる時間を短縮することができる。これにより、打設したコンクリート２２が硬化する前に、一対の鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂをコンクリート２２内に下端が埋入されるように建て込むことができる。

また、コンクリート２２の打設前には、鉄骨柱２０Ｂのみを保持することとしたため、鉄骨柱２０Ａが建て込まれる位置を通じて、トレミー管２００を掘削孔２内に挿入することが可能となる。
また、コンクリート２２の打設後に、ガイド管により位置精度を確保した状態で、鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂを建て込むため、鉄骨柱２０Ａ，２０Ｂの建て込み精度の確保を容易に行うことができる。

なお、本実施形態では、鉄骨柱２０Ａに相当する位置においてトレミー管２００を掘削孔２内に挿入するものとしたが、これに限らず、壁杭３０の幅が大きい場合には、鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂと掘削孔２との隙間を通してコンクリート２２を打設することも可能である。

図４Ａ〜図４Ｃは、かかる場合の実施形態の接続構造の構築方法を説明するための図である。なお、図４Ａ（Ａ）、図４Ｂ，及び図４Ｃは鉛直断面図であり、図４Ａ（Ｂ）は平面図である。
壁杭３０の径が大きい場合にも、まず、図２Ａ〜図２Ｃを参照して行った掘削孔２を形成する工程、鉄筋かご２２を挿入する工程、及び建込架台１００を設置する工程を行う。

次に、図４Ａに示すように、一対の鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂを、夫々、下端が壁杭の上面に相当する位置よりも上方に位置するようにガイド管１４０内に配置する。そして、建込架台１００の両側部及びガイド管１４０の間にトレミー管２００を配置する。

次に、図４Ｂに示すように、トレミー管２００を通じて掘削孔２内にコンクリート２２を打設する。そして、一対の鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂを所定の深さ位置まで降下させ、下端をコンクリート２２内に埋入させる。なお、これら一対の鉄骨柱２０Ａ，２０Ｂの建込作業は、一対の鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂについて並行して行ってもよいし、別々に行ってもよい。

次に、図４Ｃに示すように、トレミー管２００を掘削孔２内から引き上げる。
かかる方法によっても、鉄骨柱２０Ａ，２０Ｂの建て込みにかかる時間を短縮することができる。
また、このようにトレミー管２００を掘削孔２内に挿入できる場合には、コンクリート２２を打設する前に鉄骨柱２０Ａ、２０Ｂを予め所定の位置に建て込んでしまう方法（先決め工法）を採用することも考えられる。しかし、上記のように先決め工法では、コンクリート２２の打設時の側圧により移動してしまうため、鉄骨柱の位置を補正する作業が必要となるが、本実施形態によれば、コンクリート２２の打設後に、ガイド管１４０により位置精度を確保した状態で鉄骨２０Ａ，２０Ｂを建て込むため、容易に建て込み位置の精度を確保できるとともに、鉄骨柱の位置の補正作業が不要となり施工性を向上できる。

なお、上記の実施形態において、何れか一方の鉄骨柱のコンクリート内に埋入させる長さ（根入れ長さ）が他方に比べて大きい場合には、以下のようにするとよい。
まず、上記の実施形態と同様に、図５Ａに示すように、建込架台１００を掘削孔２の上部に設置し、鉄骨２０Ａ，２０Ｂを建込架台１００により保持するとともにトレミー管２００を設置する。次に、図５Ｂに示すように、掘削孔２内にコンクリート２２を、その表面が壁杭の上面高さまで到達する前に一端打設作業を停止し、根入れ長さが長い方の鉄骨柱２０Ａを所定の深さまで建て込む。次に、図５Ｃに示すように、コンクリート２２を所定の深さまで打設し、根入れ長さが短い方の鉄骨柱２０Ｂを建て込む。これにより、根入れ長さが大きい鉄骨柱２０Ａの建て込み作業時にコンクリート２２内へ挿入する長さを小さくできるので、コンクリート２２の浮力による抵抗を減らすことができる。

また、本実施形態では、逆打ち支柱と壁杭とを接合する場合について説明したが、これに限らず、鉄骨柱を壁杭に接合する場合であれば本発明を適用できる。
また、本実施形態では、壁杭に一対の鉄骨柱が接合される場合について説明したが、これに限らず、壁杭に複数の鉄骨柱を接合するものとしてもよい。かかる接合構造を図２Ａ〜図２Ｆを参照して説明した構築方法により構築する場合には、図２Ｄを参照して説明した工程において、複数の鉄骨柱の一部を建込架台１００により保持し、残りの鉄骨柱のうち何れかの鉄骨柱に相当する位置にトレミー管を挿入する。次に、図２Ｅを参照して説明した工程において、トレミー管を通じてコンクリートを打設した後、建込架台１００により保持していた鉄骨柱を建て込むとともにトレミー管を撤去する。次に、図２Ｆを参照して説明した工程において、残りの鉄骨柱を建て込めばよい。

また、図４Ａ〜図４Ｃを参照して説明した構築方法により構築する場合には、図４Ａを参照して説明した工程において、複数の鉄骨柱全てを建込架台１００により保持し、図４Ｂを参照して説明した工程において、これら複数の鉄骨柱全てを建て込めばよい。
また、上記の各実施形態を示す図では、壁杭３０に接合される逆打ち支柱としての鉄骨柱２０Ａ，２０ＢがＨ型鋼であるものとしたが、これに限らず、鋼管などの他の形状の鉄骨を壁杭に接合する場合であっても本発明を適用できる。さらに、壁杭３０に鉄骨鉄筋コンクリート造の柱を構成する鉄骨を接合する場合にも本発明を適用できる。

１ 地盤 ２ 掘削孔
１０ 接合構造 ２０Ａ，２０Ｂ 鉄骨柱
２１ 鉄筋かご ２２ コンクリート
３０ 壁杭 １００ 建込架台

Claims (6)

1. 複数の鉄骨の下端が壁杭の上部に埋設されてなることを特徴とする鉄骨と壁杭の接合構造。
2. 前記鉄骨は逆打ち支柱であることを特徴とする請求項１記載の鉄骨と壁杭の接合構造。
3. 複数の鉄骨の下端が壁杭の上部に埋設されてなる鉄骨と壁杭の接合構造の構築方法であって、
   地盤の前記壁杭に相当する位置に掘削孔を形成する工程と、
   一部の鉄骨を、下端が前記掘削孔内の、構築される前記壁杭の上面よりも上方に位置するように保持する工程と、
   トレミー管を通して、前記掘削孔内に前記壁杭を構成するコンクリートを打設する工程と、
   前記一部の鉄骨を下降させることにより、その下端を前記コンクリート内に埋入させる工程と、
   前記複数の鉄骨のうち残りの鉄骨を下降させることにより、その下端を前記コンクリート内に埋入させる工程と、を含むことを特徴とする鉄骨と壁杭の接合構造の構築方法。
4. 請求項３記載の鉄骨と壁杭の接合構造の構築方法であって、
   前記コンクリートを打設する工程では、
   前記掘削孔内の前記残りの鉄骨の何れかに相当する位置に配置されたトレミー管を通してコンクリートを打設することを特徴とする鉄骨と壁杭の接合構造の構築方法。
5. 複数の鉄骨の下端が平面視矩形状の壁杭の上部に埋設されてなる鉄骨と壁杭の接合構造の構築方法であって、
   地盤の前記壁杭に相当する位置に掘削孔を形成する工程と、
   前記複数の鉄骨を、下端が前記掘削孔内に挿入され、前記壁杭の上面よりも上方に位置するように保持する工程と、
   トレミー管を通して、前記掘削孔内に前記壁杭を構成するコンクリートを打設する工程と、
   前記複数の鉄骨を下降させることにより、これら鉄骨の下端を前記コンクリート内に埋入させる工程と、を含むことを特徴とする鉄骨と壁杭の接合構造の構築方法。
6. 請求項３から５のうち何れか１項に記載の方法により構築されたことを特徴とする鉄骨と壁杭の接合構造。

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