JP2012041685A - 構造体の設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造体を上下方向に容易に位置決めして支持部の上面上に固定することができる構造体の設置方法を提供する。
【解決手段】構造体の設置方法は、流動性を有する第１のグラウト材を躯体上に打設し、上面が水平面に対して略平行となるように第１のグラウト材を硬化させて支持部を形成する支持部形成工程Ｓ１と、躯体における支持部が形成された面上に固定穴を形成する穴形成工程Ｓ２と、支持面から突出して配置された接続部材を有する構造体を、支持部の上面に支持面が当接するとともに、固定穴内に接続部材の少なくとも一部を挿入するように配置する組み付け工程Ｓ３と、固定穴内に第２のグラウト材を注入して硬化させ、躯体に接続部材を接続する接続工程Ｓ４と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、構造体を基準面上に設置する構造体の設置方法に関する。

従来、建築構造物の鉄骨柱などのように比較的大きな構造体の支持面を、コンクリートなどで形成された支持躯体上で高さや傾きを位置決めして支えるために、様々な手法が検討されている。

たとえば、特許文献１に記載された脚柱固定方法は、ＮＣベース形式と称される方法である。この方法では、支持躯体用の鉄筋を配筋した後で、アンカーボルトを配置するためのアンカーフレームを配置する。このとき、アンカーフレームの位置を、たとえば、上下方向における寸法精度が目標値に対して±５ｍｍ以内となるように精度を高めて配置する。
アンカーフレームにアンカーボルトを取り付けた後で、アンカーフレームにコンクリートを打設して支持躯体を形成する。このときの、コンクリートの上面の寸法精度は、たとえば、±２０ｍｍ以内となる。そして、支持躯体上に寸法精度および傾き精度の高い、略半球状のレベルモルタルを設置する。レベルモルタルの頂部における寸法精度は、たとえば、±５ｍｍ以内であり、傾き精度を表す勾配率は、たとえば、１／５００以下となっている。
続いて、構造体の支持面に形成された締結用の貫通孔にアンカーボルトを挿通し、レベルモルタルの頂部に構造体の支持面を載置する仮配置を行う。貫通孔を挿通したアンカーボルトをナットなどで固定することで、支持躯体上に構造体が固定される。このとき、必要に応じて、レベルモルタル上での構造体の位置を微調整して、構造体の傾きが設計範囲内となるように調節する。
次に、支持躯体と構造体の支持面との間に、流動性の高いモルタルなどの充填材を注入し、構造体を支持躯体に固定する。

特許文献２により公開された機械の据付方法では、アンカーホールは、支持躯体に対して、コンクリートを打設する前に抜き型を配置したり、コンクリートを穿孔したりすることで形成される。そして、アンカーホールにアンカーボルトを正確に位置出しして配置しておく。
支持躯体上に複数のレベリングブロックを配置し、このレベリングブロック上にさらにベースプレートを配置する。そして、レベリングブロックの高さを調節することで、ベースプレートの水平レベルを調節する。ベースプレートに形成された貫通孔に挿通されたアンカーボルトに締め付けネジを螺合させることで、ベースプレートが支持躯体に対して固定される。
この方法によるベースプレートの寸法精度は、たとえば、±５ｍｍ以内となる。

また、上記以外の設置方法として、構造体が大型で支持面が広い場合や、免震支承用に用いられる方法がある。この方法では、支持躯体用の鉄筋を配筋した後であってコンクリートを打設する前に、支持躯体側にアンカーナット付きのベースプレートと、このベースプレートを支持するアンカーフレームを配置する。このベースプレートは、構造体の支持面を広い範囲で支持するためのものである。
そして、ベースプレートの平面での位置、高さおよび傾きを正確に調節し、たとえば、ベースプレートの寸法精度を±５ｍｍ以内に、勾配率を１／５００以下に設定する。
続いて、コンクリートをベースプレートの下面近傍まで打設し概ね硬化させた後、コンクリートの上面とベースプレートの下面との間にグラウト材を注入・充填し、ベースプレートおよびアンカーフレームを支持躯体に固定する。このとき、充填されたグラウト材内に空隙が形成されないように注意して注入する。
構造体に形成された貫通孔にアンカーボルトを挿入し、ベースプレート上に構造体を仮配置する。そして、アンカーボルトをベースプレートのアンカーナットに螺合させ、ベースプレート上に構造体を固定する。

特開平１１−１３１３５号公報、図１２ 特開昭５２−９３８６１号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載された設置方法では、構造体を位置決めするために、レベルモルタル、レベリングブロックおよびベースプレートを精度良く形成したり配置したりする必要がある。このため、構造体を位置決めするために、多大な労力が必要となっている。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、構造体を上下方向に容易に位置決めして支持部の上面上に固定することができる構造体の設置方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の構造体の設置方法は、流動性を有する第１のグラウト材を躯体上に打設し、上面が水平面に対して略平行となるように前記第１のグラウト材を硬化させて支持部を形成する支持部形成工程と、前記躯体における前記支持部が形成された面上であって、前記支持部が形成されない部分に固定穴を形成する穴形成工程と、支持面から突出して配置された接続部材を有する構造体を、前記支持部の上面に前記支持面が当接するとともに、前記固定穴内に前記接続部材の少なくとも一部を挿入するように配置する組み付け工程と、前記固定穴内に第２のグラウト材を注入して硬化させ、前記躯体に前記接続部材を接続する接続工程と、を備えることを特徴としている。

この発明によれば、第１のグラウト材は流動性を有するので、第１のグラウト材に作用する重力により第１のグラウト材の上面が水平面に対して略平行となるように広がる。このため、第１のグラウト材が硬化して支持部となることで、支持部の上面が水平面にほぼ平行になる。

また、上記の構造体の設置方法において、前記第１のグラウト材は、フロー試験（ＪＡＳＳ−１５ Ｍ１０３）におけるフロー値が２２０ｍｍ以上であることがより好ましい。

また、上記の構造体の設置方法において、前記構造体には、前記構造体の前記支持面を前記支持部の上面に当接させるとともに前記固定穴内に前記接続部材を挿入したときに、前記支持部に形成される通し孔に連通する注入孔が形成され、前記穴形成工程と前記支持部形成工程とによって、前記固定穴が前記躯体に形成されるとともに、前記固定穴に連通する前記通し孔が前記支持部に形成され、前記接続工程では、前記注入孔を通して前記第２のグラウト材が注入されることがより好ましい。
この発明によれば、構造体の支持面を支持部の上面に当接させるとともに固定穴内に接続部材を挿入したときに、躯体の固定穴と支持部の通し孔、そして、支持部の通し孔と構造体の注入孔がそれぞれ連通する。

また、上記の構造体の設置方法において、前記接続部材には、前記支持面から離間した位置に、前記接続部材が前記支持面から突出する方向に交差する方向に延びる延出部が形成されていることがより好ましい。
この発明によれば、支持面と延出部との間に第２のグラウト材が注入され硬化する。

本発明において、請求項１に記載の構造体の設置方法によれば、構造体の支持面を支持部の上面に当接するように配置することで、構造体を上下方向に容易に位置決めすることができる。また、第２のグラウト材により固定穴内で接続部材が躯体に接続されるため、躯体に構造体を固定することができる。
また、請求項２に記載の構造体の設置方法によれば、第１のグラウト材のフロー値が２２０ｍｍ以上であるため、支持部の上面の形状が水平面に平行な形状により近づくので、構造体を上下方向により正確に位置決めすることができる。
請求項３に記載の構造体の設置方法によれば、躯体に形成された固定穴が前記支持面の下方に位置する場合であっても、通し孔および注入孔を通して固定穴内に第２のグラウト材を注入することができる。
そして、請求項４に記載の構造体の設置方法によれば、硬化した第２のグラウト材から接続部材を抜けにくくすることができる。

本発明の第１実施形態の構造体の設置方法を説明する正面断面図である。 同構造体の設置方法を示すフローチャートである。 同構造体の設置方法において支持部を形成した状態を説明する正面断面図である。 同構造体の設置方法において固定穴を形成した状態を説明する正面断面図である。 同構造体の設置方法において柱体を鉄筋コンクリートおよび支持部に組み付けた状態を説明する正面断面図である。 本発明の第２実施形態の構造体の設置方法を説明する正面断面図である。 同構造体の設置方法を示すフローチャートである。 同構造体の設置方法において支持部の通し孔および鉄筋コンクリートの固定穴をそれぞれ形成した状態を説明する正面断面図である。 同構造体の設置方法において柱体を鉄筋コンクリートおよび支持部に組み付け状態を説明する正面断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例の構造体の設置方法を説明する正面断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る構造体の設置方法の第１実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。本実施形態では、本発明の構造体の設置方法において、図１に示すように、躯体が鉄筋コンクリート１１であり、構造体が鉄骨柱などの柱体１２である場合を例にとって説明する。なお、以下の図においては、柱体は下部のみを模式的に示す。
図２に示すように、本実施形態の構造体の設置方法は、後述する支持部１５を形成する支持部形成工程Ｓ１と、鉄筋コンクリート１１に後述する固定穴１６を形成する穴形成工程Ｓ２と、柱体１２を鉄筋コンクリート１１に組み付ける組み付け工程Ｓ３と、鉄筋コンクリート１１に柱体１２を接続する接続工程Ｓ４とを備えている。

図１に示すように、本設置方法に用いられる柱体１２は、支持面１２ａが底面に設定されている。支持面１２ａには、下方に突出する一対のアンカーボルト（接続部材）１９が配置されている。
また、アンカーボルト１９は、棒状に形成され支持面１２ａから延びるように配置された本体１９ａと、本体１９ａにおいて支持面１２ａから離間した位置に、本体１９ａの径方向に延びる延出部１９ｂとを有している。本実施形態では、延出部１９ｂは本体１９ａより大径の円板状に形成されている。

まず、支持部形成工程Ｓ１において、図３に示すように、鉄筋コンクリート１１の上面１１ａに型枠１３を、内部に一定の空間Ｔ１を形成するように配置する。
そして、所定の流動性を有する第１のグラウト材１４を、鉄筋コンクリート１１の上面１１ａ上であって型枠１３内に打設する。ここで、「所定の流動性」とは、フロー試験（ＪＡＳＳ−１５ Ｍ１０３）におけるフロー値が２２０ｍｍ以上である流動性のことを意味する。
なお、第１のグラウト材１４としては、セメントやモルタルなどを適宜選択して用いることができる。

フロー試験は、日本建築学会が制定した建築工事標準仕様書（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）において、ＪＡＳＳ−１５ Ｍ１０３：セルフレベリング材の品質基準で規定された試験である。
その概要は、以下のようである。厚さ５ｍｍのみがき板ガラスあるいは塩化ビニル製平板の上に、内径５０ｍｍ、高さ５１ｍｍの塩化ビニル製パイプを置く。練り混ぜたセルフレベリング材をパイプに充填した後、パイプを引きあげる。セルフレベリング材の広がりが静止した後、平板上の直角２方向のセルフレベリング材の直径を測定し、その直径の平均値をフロー値とする。

第１のグラウト材１４を打設すると、第１のグラウト材１４は自身に作用する重力により、上面１４ａが水平面に対して略平行となる。このとき、第１のグラウト材１４の上面１４ａを目視して空隙がないことを確認する。上面１４ａに空隙がある場合には、空隙を取り除くための必要な処置を行う。
この状態で所定の時間放置すると、第１のグラウト材１４は、ほぼこの形状を保ったままセメントと水との反応により硬化、収縮し、鉄筋コンクリート１１の上面１１ａ上に支持部１５が形成される。支持部１５の上面１５ａは、上面１４ａとほぼ同形状の、水平面に対して略平行な形状となる。
支持部１５が完全に硬化してから、鉄筋コンクリート１１から型枠１３を取り外す。

次に、穴形成工程Ｓ２において、図４に示すように、鉄筋コンクリート１１の上面１１ａ上であって、支持部１５が形成されない部分に固定穴１６を形成する。本実施形態では、固定穴１６は、コンクリートカッターなどを用いた穿孔により形成される。
続いて、組み付け工程Ｓ３において、図５に示すように、柱体１２を、鉄筋コンクリート１１および支持部１５に組み付ける。このとき、支持部１５の上面１５ａに柱体１２の支持面１２ａが当接するとともに、固定穴１６内にアンカーボルト１９の先端側が挿入されるように配置することで、柱体１２が上下方向に位置決めされる。
この後で、柱体１２を支持部１５の上面１５ａ上で移動させ、水平方向の位置決めを行う。これにより従来は、水平方向の位置決めを、アンカーボルト１９と柱体１２の各々の配置時に必要としたものを、一回で完了することができる。なお、柱体１２の水平方向位置は、他に制限がなければ、固定穴１６内にアンカーボルトが挿入できる程度の、粗い精度を許容することができる。

次に、接続工程Ｓ４において、図１に示すように、鉄筋コンクリート１１の上面１１ａに、型枠２０を配置する。型枠２０は、型枠２０が囲う空間に固定穴１６の開口が入るように形成する。なお、型枠２０は、固定穴１６ごとに形成してもよいし、内部に複数の固定穴１６が入るように形成してもよい。また、型枠２０の位置は、図１に示すように第２のグラウト材２１を注入しやすいよう柱体１２からやや離して設置してもよいし、柱体１２に近接して設置してもよい。柱体１２に近接して設置した場合は、柱体１２に、後述する図６と同様の注入孔３２ａを設ける。
そして、型枠２０内に第２のグラウト材２１を注入して打設すると、固定穴１６内にも第２のグラウト材２１が注入される。
第２のグラウト材２１としては、セメントやモルタルなどを適宜選択して用いることができる。第２のグラウト材２１は、第１のグラウト材１４とは異なりフロー値による制限は無く、一般的な充填モルタル材または、第１のグラウト材１４と同じ物性のものを用いてもよい。
所定の時間放置すると、第２のグラウト材２１が硬化し、柱体１２が支持部１５により位置決めされた状態で鉄筋コンクリート１１に接続される。
なお、この後で型枠２０が取り外される。

以上説明したように、本実施形態の構造体の設置方法によれば、第１のグラウト材１４は所定の流動性を有するので、第１のグラウト材１４に作用する重力により第１のグラウト材１４の上面１４ａが水平面に対して略平行となるように広がる。このため、第１のグラウト材１４が硬化して支持部１５となることで、支持部１５の上面１５ａが水平面にほぼ平行になる。したがって、柱体１２の支持面１２ａを支持部１５の上面１５ａに当接するように配置することで、柱体１２を上下方向に容易に位置決めすることができる。
また、第２のグラウト材２１により固定穴１６内でアンカーボルト１９が鉄筋コンクリート１１に接続されるため、鉄筋コンクリート１１に柱体１２を固定することができる。

本実施形態ではアンカーボルト１９は柱体１２側に設けられているので、鉄筋コンクリート１１内にアンカーフレームを配置する必要がなくなる。一般的に、アンカーフレームは、高い寸法精度が要求されるとともに、アンカーボルトに比べて重い。このため、従来の設置方法では、構造体の設置に要する時間と費用が増大するという問題がある。これに対して本実施形態の構造体の設置方法によれば、アンカーフレームを配置しない分、施工に要する時間や費用を低減させることができる。
さらに、本実施形態では、上記従来の設置方法とは異なり、充填した第１のグラウト材１４の上面１４ａを目視により確認することができる。したがって、支持部１５に空隙が形成されるのを防止することができる。

第１のグラウト材１４は、フロー試験におけるフロー値が２２０ｍｍ以上である。フロー値が２２０ｍｍ以上であることで、支持部１５の上面１５ａの形状が水平面に平行な形状により近づくので、柱体１２を上下方向により正確に位置決めすることができる。
なお、フロー値を所定の値以下に設定することで、第１のグラウト材１４が硬化するときの支持部１５の上面１５ａの変形を抑えることができる。支持部１５の上面１５ａの形状を水平面に平行な形状により近づけるとともに、硬化するときの上面１５ａの変形を抑えるために、フロー値を２２０ｍｍ以上であって所定の値以下に設定することが好ましい。
アンカーボルト１９には延出部１９ｂが形成されているため、支持面１２ａと延出部１９ｂとの間に第２のグラウト材２１が注入され硬化することで、硬化した第２のグラウト材２１からアンカーボルト１９を抜けにくくすることができる。

従来の高い流動性を有するグラウト材は、隙間への流動性が重要視されていたため、Ｊ１４ロート試験値（ＪＳＣＥ（日本土木学会基準）−Ｆ ５４１−１９９９）などの、流体としての狭窄部への流入性（流れ易さ）が重要視されていた。本発明で使用する第１のグラウト材１４は、狭窄部への流入性よりも水平化特性（広がり易さ）が重要視されるため、Ｊ１４ロート試験による流入性が高い必要はなく、フロー試験におけるフロー値を重要視する。

なお、本実施形態では、支持部形成工程Ｓ１の後に穴形成工程Ｓ２を行ったが、これらの工程の順序を入れ替えて、穴形成工程Ｓ２の後に支持部形成工程Ｓ１を行ってもよい。すなわち、鉄筋コンクリート１１に固定穴１６を形成してから、鉄筋コンクリート１１の上面１１ａにおける固定穴１６が形成されていない部分に支持部１５を形成してもよい。
また、本実施形態では、固定穴１６を、鉄筋コンクリート１１用のコンクリートを注入する前に所定の部材を配置することで、箱抜きにより形成してもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６から図１０を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態の構造体の設置方法には、第１実施形態の柱体１２に代えて、図６に示す柱体３２が用いられる。柱体３２には、支持面１２ａを支持部１５の上面１５ａに当接させるとともに、固定穴１６内にアンカーボルト１９を挿入したときに、支持部１５に形成される通し孔１５ｂに連通する注入孔３２ａが形成されている。

図７に示すように、本実施形態の構造体の設置方法は、第１実施形態の支持部形成工程Ｓ１と、鉄筋コンクリート１１に固定穴１６を形成するとともに支持部１５に通し孔１５ｂを形成する穴形成工程Ｓ１２と、柱体３２を鉄筋コンクリート１１および支持部１５に組み付ける組み付け工程Ｓ１３と、鉄筋コンクリート１１に柱体３２を接続する接続工程Ｓ１４とを備えている。

最初に行われる支持部形成工程Ｓ１は、第１実施形態の構造体の設置方法と同一なので説明を省略する。
支持部形成工程Ｓ１に続いて行われる穴形成工程Ｓ１２では、図８に示すように、穿孔により、支持部１５の通し孔１５ｂと、鉄筋コンクリート１１の固定穴１６とが形成される。通し孔１５ｂおよび固定穴１６は、互いに連通するとともに、内部にアンカーボルト１９を挿通可能な大きさに設定される。

次に、組み付け工程Ｓ１３において、図９に示すように、柱体３２を鉄筋コンクリート１１および支持部１５に組み付ける。このとき、支持部１５の上面１５ａに柱体１２の支持面１２ａが当接するとともに、固定穴１６内にアンカーボルト１９の先端側を挿入するように配置する。そして、柱体３２を支持部１５の上面１５ａ上で水平方向に位置決めする。
このとき、固定穴１６と通し孔１５ｂ、そして、通し孔１５ｂと柱体３２の注入孔３２ａがそれぞれ連通する。
続いて、接続工程Ｓ１４において、図６に示すように、注入孔３２ｂを通して第２のグラウト材２１を注入すると、第２のグラウト材２１は通し孔１５ｂおよび固定穴１６にも注入される。この状態で所定の時間放置すると、第２のグラウト材２１が硬化し、柱体３２が支持部１５により位置決めされた状態で鉄筋コンクリート１１に接続される。

以上説明したように、本実施形態の構造体の設置方法によれば、柱体３２を上下方向に容易に位置決めして支持部１５の上面１５ａ上に固定することができる。
さらに、柱体３２の支持面１２ａを支持部１５の上面１５ａに当接させるとともに固定穴１６内にアンカーボルト１９を挿入したときに、固定穴１６と通し孔１５ｂ、そして、通し孔１５ｂと注入孔３２ａがそれぞれ連通する。したがって、固定穴１６が支持部１５の下方に位置する場合であっても、通し孔１５ｂおよび注入孔３２ａを通して固定穴１６内に第２のグラウト材２１を注入することができる。

なお、本実施形態では、まず、穴形成工程を行い鉄筋コンクリート１１に固定穴１６を形成してから、支持部形成工程において、図１０に示すように、固定穴１６の開口の縁部に型枠３５を配置するとともに、型枠３５を囲うように前述の型枠２０を配置してもよい。
型枠２０の内側であって型枠３５の外側となる部分に第１のグラウト材１４を注入して打設することで、固定穴１６に連通する通し孔１５ｂが設けられた支持部１５を形成することができる。
以上説明したように、本実施形態においては、支持部形成工程および穴形成工程の順序によらず、固定穴１６を鉄筋コンクリート１１に形成するとともに、固定穴１６に連通する通し孔１５ｂを支持部１５に形成することができる。

以上、本発明の第１実施形態および第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
たとえば、構造体を柱体としたが、構造体は、壁部材や、プレハブ住宅などの建築物などまたは、設備機器などでもよい。また、躯体においても鉄筋コンクリートに限ることなく、地面や岩盤などでもよい。

１１ 鉄筋コンクリート（躯体）
１２、３２ 柱体（構造体）
１２ａ 支持面
１４ 第１のグラウト材
１４ａ 上面
１５ 支持部
１５ａ 上面
１５ｂ 通し孔
１６ 固定穴
１９ アンカーボルト（接続部材）
１９ｂ 延出部
２１ 第２のグラウト材
３２ａ 注入孔
Ｓ１ 支持部形成工程
Ｓ２、Ｓ１２ 穴形成工程
Ｓ３、Ｓ１３ 組み付け工程
Ｓ４、Ｓ１４ 接続工程

Claims (4)

1. 流動性を有する第１のグラウト材を躯体上に打設し、上面が水平面に対して略平行となるように前記第１のグラウト材を硬化させて支持部を形成する支持部形成工程と、
   前記躯体における前記支持部が形成された面上に固定穴を形成する穴形成工程と、
   支持面から突出して配置された接続部材を有する構造体を、前記支持部の上面に前記支持面が当接するとともに、前記固定穴内に前記接続部材の少なくとも一部を挿入するように配置する組み付け工程と、
   前記固定穴内に第２のグラウト材を注入して硬化させ、前記躯体に前記接続部材を接続する接続工程と、
   を備えることを特徴とする構造体の設置方法。
2. 前記第１のグラウト材は、フロー試験（ＪＡＳＳ−１５ Ｍ１０３）におけるフロー値が２２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の構造体の設置方法。
3. 前記構造体には、前記構造体の前記支持面を前記支持部の上面に当接させるとともに前記固定穴内に前記接続部材を挿入したときに、前記支持部に形成される通し孔に連通する注入孔が形成され、
   前記穴形成工程と前記支持部形成工程とによって、前記固定穴が前記躯体に形成されるとともに、前記固定穴に連通する前記通し孔が前記支持部に形成され、
   前記接続工程では、前記注入孔を通して前記第２のグラウト材が注入されることを特徴とする請求項１または２に記載の構造体の設置方法。
4. 前記接続部材には、
   前記支持面から離間した位置に、前記接続部材が前記支持面から突出する方向に交差する方向に延びる延出部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の構造体の設置方法。

Images