JP2013159986A

JP2013159986A - 構真柱

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Publication number: JP2013159986A
Application number: JP2012023536A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Komuro; 努小室; Junji Fujiyama; 淳司藤山; Yuichi Watanabe; 祐一渡邉
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-08-19
Anticipated expiration: 2032-02-06
Also published as: JP5686414B2

Abstract

【課題】軽量化を図りつつ、杭頭に位置する部分の強度を確保できる構真柱を提供すること。
【解決手段】構真柱１は、逆打ち工法により場所打ち杭の中に建て込まれる。この構真柱１は、上下方向に延びて場所打ち杭２の中に挿入される下部１０と、この下部１０から上方に延びる上部２０と、を備える。下部１０は、クロスＨ形鋼１１からなり、上部２０は、下端が閉塞された角形鋼管２１からなり、下部１０のクロスＨ形鋼１１のフランジ１３は、上下方向に一定の幅である。
【選択図】図２

Description

本発明は、構真柱に関する。詳しくは、逆打ち工法により場所打ち杭の中に建て込まれる構真柱に関する。

従来より、地下躯体を有する建物を構築する手法として、逆打ち工法がある。この逆打ち工法とは、杭および周囲の山留壁を構築し、その後、地盤面から下方に向かって各層の床を構築しながら掘削してゆくことで、地下躯体を構築しながら同時に地上躯体を構築できる手法である。ここで、各層の床は、山留壁を支保する切梁としての役割も果たす。
この逆打ち工法によれば、工期を短縮できる、狭隘な敷地で作業スペースを確保できる、山留架構の安全性を確保できる、周辺環境に与える影響を低減できる、などのメリットがある。

ところで、以上の逆打ち工法では、杭に構真柱を建て込んでおき、この構真柱で地上および地下の各層の床を仮支持させている。この構真柱としては、プレキャスト鉄筋コンクリート造、プレキャスト鉄骨鉄筋コンクリート造、鉄骨造などが挙げられるが、これらの構真柱では、重量が大きくなるため、製作、運搬、建込みなどに手間や費用がかかる、という問題があった。

そこで、この問題を解決するため、充填鋼管コンクリート造の構真柱（以下、ＣＦＴ構真柱と呼ぶ）が提案されている（特許文献１〜３参照）。このＣＦＴ構真柱は、以下の手順で構築される。すなわち、杭穴を掘削し、この杭穴に鉄筋かごを挿入して、コンクリートを打設する。続いて、杭の中に鋼管を挿入し、鋼管内にコンクリートを打設する。
このＣＦＴ構真柱によれば、鋼管とこの鋼管内部のコンクリートとが一体になるので、従来に比べて比較的小さな断面で、大きな圧縮耐力、曲げ耐力およびせん断耐力を確保できる。

特許文献１、２に示された手法では、ＣＦＴ構真柱の先端を板材で閉塞しておき、この先端が閉塞された構真柱を杭に建て込む。構真柱を杭コンクリートに挿入する際、杭コンクリートにより構真柱の先端面に大きな浮力が働くから、構真柱の先端部分が空洞であると、構真柱の鉛直精度を確保するのが困難となる。そのため、構真柱を建て込む前に、構真柱の先端部分にのみコンクリートを充填しておく。

また、特許文献３では、ＣＦＴ構真柱の先端を開放しておき、この先端が開放された構真柱を杭に建て込む。具体的には、杭にコンクリートを打設した後、構真柱を建て込み、杭のコンクリートが硬化した後に、構真柱にコンクリートを充填する。

特開平４−２８１９１５号公報特開平１１−２６４１３４号公報特開平７−１１９１４６号公報

しかしながら、特許文献１、２では、構真柱の先端部分にコンクリートを予め充填するため、構真柱の重量が増大してしまう。また、杭コンクリート打設後に構真柱を杭に挿入する際、この構真柱の先端面に当たるコンクリートの抵抗が大きくなるため、構真柱を高精度で杭頭に挿入するのが困難であり、構真柱を精度良く位置決めするための治具が必要となる。その結果、施工効率が低下するという問題が生じていた。特に、地下躯体の深度が大きくなると、構真柱が長くなるため、この問題が顕著となっていた。

また、特許文献３では、杭コンクリートの打設後に構真柱を建て込むと、この構真柱内に杭頭部分の低強度のコンクリートが流入するので、構真柱の杭頭との接合部分の強度を確保できないおそれがあった。

本発明は、施工効率が低下するのを防ぎつつ、構真柱と杭頭との接合部分の強度を確保できる構真柱を提供することを目的とする。

請求項１に記載の構真柱は、逆打ち工法により場所打ち杭の中に建て込まれる構真柱であって、上下方向に延びて前記場所打ち杭の中に挿入される下部と、当該下部から上方に延びる上部と、を備え、前記下部は、クロスＨ形鋼からなり、前記上部は、下端が閉塞された鋼管からなり、当該下部のクロスＨ形鋼のフランジは、上下方向に一定の幅であることを特徴とする。

この発明によれば、構真柱の下部をクロスＨ形鋼で構成し、構真柱の上部を鋼管で構成しておき、構真柱を杭に建て込んだ後にコンクリートを鋼管内に充填してＣＦＴ構真柱とする。
よって、従来のように構真柱全体をＨ形鋼で構成した場合に比べて、軽量化を図りつつ、構真柱の強度を確保できる。また、構真柱として予め先端にコンクリートが充填された鋼管を用いた場合に比べて、構真柱の建込み時の軽量化を図ることができる。

また、杭頭部に挿入される下部は開断面であるので、構真柱を建て込む際、この構真柱に大きな浮力が作用しないうえに、コンクリートの抵抗も小さくなる。よって、位置決めのための治具を使用しなくても、杭コンクリート打設時に構真柱を精度良く建て込むことができ、施工効率が低下するのを防ぐことができる。

また、構真柱の上部のみを鋼管とし、この鋼管の下端を閉塞して、杭頭に挿入される部分をクロスＨ形鋼としたので、鋼管の内部に場所打ち杭のコンクリートが入り込むことはなく、構真柱と杭頭との接合部分の強度を確保できる。

また、クロスＨ形鋼のフランジを上下方向に一定の幅とし、接合部分近傍のクロスＨ形鋼のフランジ同士の隙間を外部に大きく開放した。よって、クロスＨ形鋼の内部にコンクリートが回りやすくなるうえに、杭頭処理を行う際、クロスＨ形鋼の内部に十分な作業空間を確保して作業効率を向上できる。

ここで、下部と上部との接合部を、地下躯体のスラブの中に位置させてもよい。なお、スラブとは、マットスラブ、場所打ち杭の杭頭のパイルキャップ（基礎スラブ）などを意味する。

請求項２に記載の構真柱は、前記下部を構成するクロスＨ形鋼の一部は、前記上部を構成する鋼管の内部まで延長されており、前記上部を構成する鋼管の下端面は、板材で閉塞されていることを特徴とする。

この発明によれば、接合部では、下部を構成するクロスＨ形鋼の一部を、上部を構成する鋼管の内部まで延長するとともに、この鋼管の下端面を板材で閉塞した。よって、クロスＨ形鋼と鋼管とを確実に接合して接合部の強度を向上しつつ、板材により側圧および座屈に抵抗できる。

請求項３に記載の構真柱は、前記鋼管の内壁面および前記クロスＨ形鋼の表面には、スタッドが溶接されていることを特徴とする。

この発明によれば、鋼管の内壁面および前記クロスＨ形鋼の表面に、スタッドを溶接した。よって、鋼管に充填されたコンクリートと鋼管との間、および、鋼管に充填されたコンクリートとクロスＨ形鋼との間で、応力を確実に伝達できる。
また、クロスＨ形鋼と杭のコンクリートとの間で、応力を確実に伝達できる。

本発明によれば、構真柱の下部をクロスＨ形鋼で構成し、構真柱の上部を鋼管で構成しておき、構真柱を杭に建て込んだ後にコンクリートを鋼管内に充填してＣＦＴ構真柱とする。よって、従来のように構真柱全体をＨ形鋼で構成した場合に比べて、軽量化を図りつつ、構真柱の強度を確保できる。また、構真柱として予め先端にコンクリートが充填された鋼管を用いた場合に比べて、構真柱の建込み時の軽量化を図ることができる。また、杭頭部に挿入される下部は開断面であるので、構真柱を建て込む際、この構真柱に大きな浮力が作用しないうえに、コンクリートの抵抗も小さくなる。よって、位置決めのための治具を使用しなくても、杭コンクリート打設時に構真柱を精度良く建て込むことができ、施工効率が低下するのを防ぐことができる。また、構真柱の上部のみを鋼管とし、この鋼管の下端を閉塞して、杭頭に挿入される部分をクロスＨ形鋼としたので、鋼管の内部に場所打ち杭のコンクリートが入り込むことはなく、構真柱と杭頭との接合部分の強度を確保できる。また、クロスＨ形鋼のフランジを上下方向に一定の幅とし、接合部分近傍のクロスＨ形鋼のフランジ同士の隙間を外部に大きく開放した。よって、クロスＨ形鋼の内部にコンクリートが回りやすくなるうえに、杭頭処理を行う際、クロスＨ形鋼の内部に十分な作業空間を確保して作業効率を向上できる。

本発明の一実施形態に係る構真柱の側面図である。前記実施形態に係る構真柱の接合部の拡大側面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。図２のＢ−Ｂ断面図である。図２のＣ−Ｃ断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る構真柱１の側面図である。
構真柱１は、逆打ち工法により、地下躯体の鉄筋コンクリート造の場所打ち杭２の中に建て込まれる。この構真柱１は、上下方向に延びて場所打ち杭２の中に挿入される下部１０と、この下部１０から上方に延びる上部２０と、下部１０と上部２０との間に設けられた接合部３０と、を備える。

構真柱１は、場所打ち杭２から地盤面（１ＦＬ）レベルまで延びており、接合部３０は、地下躯体のマットスラブ３の中に位置している。なお、本実施形態では、基礎をマットスラブ形式とし、マットスラブ３の中に接合部３０を位置させたが、これに限らない。すなわち、基礎を基礎梁形式とし、パイルキャップの中に接合部を位置させてもよい。

ここで、例えば、構真柱１が設けられる地下躯体は、地下５階建てであり、下部１０の長さは７．５ｍ、接合部３０の長さは３ｍ、上部２０の長さは３０ｍ、マットスラブ３の厚さは５ｍである。

図２は、構真柱１の接合部３０の拡大側面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ断面図であり、図５は、図２のＣ−Ｃ断面図である。
下部１０は、クロスＨ形鋼１１からなる。具体的には、クロスＨ形鋼１１は、断面十字形状のウエブ１２と、このウエブ１２の端部の設けられた４つのフランジ１３と、からなる。
例えば、この下部１０の下側の４ｍは、板厚３０ｍｍのクロスＨ形鋼であり、下部１０の上側の３．５ｍは、板厚５０ｍｍのクロスＨ形鋼である。

上部２０は、下端が閉塞された断面矩形枠状の角形鋼管２１からなり、例えば、この上部２０の下側の２０ｍは、１５００ｍｍ×１５００ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍであり、この上部２０の上側の１０ｍは、１５００ｍｍ×１５００ｍｍ×７０ｍｍ×７０ｍｍである。この上部２０は、例えば、鉛直荷重の４０％を角形鋼管２１で負担し、６０％を角形鋼管２１に充填されたコンクリートで負担する。

接合部３０では、下部１０を構成するクロスＨ形鋼１１の断面十字形状のウエブ１２のみが上部２０を構成する角形鋼管２１の内部まで延長されている。具体的には、上部２０の下端面は、略水平方向に延びる板材２２で閉塞されており、この板材２２を挟んで上下にウエブ１２が設けられている。この板材２２は、例えば、板厚２５ｍｍのプレートである。
また、下部１０を構成するクロスＨ形鋼１１のフランジ１３は、上部２０を構成する角形鋼管２１の下端縁に接続されている。このフランジ１３は、上下方向に一定の幅であり、角形鋼管２１の下端縁との接合部分に従来のような補強プレート１６（図２中一点鎖線で示す）が設けられていない。これにより、板材２２直下のクロスＨ形鋼１１のフランジ１３同士の隙間は外部に大きく開放されている。

接合部３０では、角形鋼管２１の内壁面には、スタッド３１が溶接され、この角形鋼管２１の内部まで延長されたクロスＨ形鋼１１のウエブ１２の表面には、スタッド３２が溶接される。
例えば、この接合部３０のスタッド３１、３２は、φ２２であり、１段当り４８本、１４段に亘って、計６７２本打設される。

下部１０では、クロスＨ形鋼１１のウエブ１２の表面には、スタッド１４が溶接される。また、クロスＨ形鋼１１のフランジ１３の外側表面には、スタッド１５が溶接される。例えば、下部１０のスタッド１４、１５は、φ２２であり、１段当り４０本、３４段に亘って、計１３６０本打設される。

以上の構真柱１は、以下の手順で構築される。すなわち、杭穴を掘削し、この杭穴に鉄筋かごを挿入し、さらに構真柱１を挿入する。次に、杭にコンクリートを打設し、続いて、構真柱１の角形鋼管２１にコンクリートを上から流し込んで充填し、ＣＦＴ構真柱とする。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）構真柱１の下部１０をクロスＨ形鋼１１で構成し、構真柱１の上部２０を角形鋼管２１で構成しておき、構真柱１を場所打ち杭２に建て込んだ後にコンクリートを角形鋼管２１内に充填してＣＦＴ構真柱とする。
よって、従来のように構真柱全体をＨ形鋼で構成した場合に比べて、軽量化を図りつつ、構真柱の強度を確保できる。また、構真柱として予め先端にコンクリートが充填された鋼管を用いた場合に比べて、構真柱１の建込み時の軽量化を図ることができる。

また、場所打ち杭２杭頭部に挿入される下部１０は開断面であるので、構真柱１を建て込み際、構真柱１に大きな浮力が作用しないうえに、コンクリートの抵抗も小さくなる。よって、位置決めのための治具を使用しなくても、杭コンクリート打設時に構真柱１を精度良く建て込むことができ、施工効率が低下するのを防ぐことができる。

また、構真柱１の上部２０のみを角形鋼管２１とし、この角形鋼管２１の下端を閉塞して、杭頭に挿入される部分をクロスＨ形鋼１１としたので、角形鋼管２１の内部に場所打ち杭２のコンクリートが入り込むことはなく、構真柱１と場所打ち杭２の杭頭との接合部分の強度を確保できる。

（２）接合部３０では、下部１０を構成するクロスＨ形鋼１１の断面十字形状の部分を、上部２０を構成する角形鋼管２１の内部まで延長するとともに、この角形鋼管２１の下端面を板材２２で閉塞した。よって、クロスＨ形鋼１１と角形鋼管２１とを確実に接合して接合部３０の強度を向上しつつ、板材２２により側圧および座屈に抵抗できる。

（３）接合部３０における角形鋼管２１の内壁面および角形鋼管２１の内部まで延長したクロスＨ形鋼１１の表面に、スタッド３１、３２を溶接した。よって、角形鋼管２１に充填されたコンクリートと角形鋼管２１との間、および、角形鋼管２１に充填されたコンクリートとクロスＨ形鋼１１との間で、応力を確実に伝達できる。
また、下部１０のクロスＨ形鋼１１の表面にスタッド１４、１５を溶接したので、クロスＨ形鋼１１と杭のコンクリートとの間で、応力を確実に伝達できる。

（４）クロスＨ形鋼１１のフランジ１３を上下方向に一定の幅とし、板材２２直下のクロスＨ形鋼１１のフランジ１３同士の隙間を外部に大きく開放した。よって、クロスＨ形鋼１１の内部にコンクリートが回りやすくなるうえに、杭頭処理を行う際、クロスＨ形鋼１１の内部に十分な作業空間を確保して作業効率を向上できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

１…構真柱
２…場所打ち杭
３…マットスラブ
１０…下部
１１…クロスＨ形鋼
１２…ウエブ
１３…フランジ
１４、１５…スタッド
２０…上部
２１…角形鋼管
２２…板材
３０…接合部
３１、３２…スタッド

Claims

逆打ち工法により場所打ち杭の中に建て込まれる構真柱であって、
上下方向に延びて前記場所打ち杭の中に挿入される下部と、当該下部から上方に延びる上部と、を備え、
前記下部は、クロスＨ形鋼からなり、前記上部は、下端が閉塞された鋼管からなり、
当該下部のクロスＨ形鋼のフランジは、上下方向に一定の幅であることを特徴とする構真柱。
前記下部を構成するクロスＨ形鋼の一部は、前記上部を構成する鋼管の内部まで延長されており、
前記上部を構成する鋼管の下端面は、板材で閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載の構真柱。
前記鋼管の内壁面および前記クロスＨ形鋼の表面には、スタッドが溶接されていることを特徴とする請求項１または２に記載の構真柱。