JP2015010434A - 杭梁接合構造及び杭梁接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】施工現場での作業工程を少なくした杭梁接合構造を提供する。【解決手段】鋼製杭１２と、杭頭用孔１６に鋼製杭１２の頭部が挿入され、鋼製杭１２の外周面と接合される下プレート１４と、下プレート１４に形成された下ボルト孔１８と、鋼製杭１２に支持される梁２０と、梁２０の中心軸上に中心線を一致させ、梁２０の底面に接合された上プレート２４と、上プレート２４に形成され、梁２０を設定位置に設置したとき、下プレート１４の下ボルト孔１８と孔心が一致する上ボルト孔２６と、鋼製杭１２に挿入され、鋼製杭１２の内周面と接合されるベース板２８と、ベース板２８に設けられ、上プレート２４に当接して梁２０の高さを調節する調整ボルト３０と、下ボルト孔１８と上ボルト孔２６に挿通され、上プレート２４と下プレート１４を接合する接合ボルト３２と、上プレート２４と下プレート１４の間に充填された充填材３６と、を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、杭梁接合構造及び杭梁接合方法に関する。

従来、鉄骨造の建物では、杭の施工後に、現場でコンクリートを打設してフーチングや基礎梁を構築し、杭の頭部を呑み込ませたフーチングや基礎梁を介して建物の柱や梁と杭を接合していた。このため、フーチングや基礎梁を構築するための型枠工事、鉄筋工事、コンクリートの養生等、多くの工程が必要となり、工期に長期間を要していた。
このような背景から、工期の短縮が期待できる杭と建物の柱や梁を直接接合する技術の開発が望まれていた。
杭と建物の柱を直接接合する技術には、例えば特許文献１がある。

特許文献１は、地盤に打設した鋼製杭の頭部を地盤表面から所定の長さ突出させ、鋼製杭の頭部を、杭側ベースプレートに形成された杭頭挿入孔へ挿入し、鋼製杭の外周面と杭側ベースプレートを接合している。また、杭側ベースプレートの周囲には、通孔（ボルト孔）が設けられ、鋼製杭の内部には、調整ボルトを突出させた杭頭キャップが挿入され、杭頭キャップと鋼製杭の内周面を接合している。
更に、柱の下端面には柱側ベースプレートが接合され、柱側ベースプレートを調整ボルトの上に載置した状態で、杭側ベースプレートに設けられた通孔の位置に合わせて、柱側ベースプレートにアンカー孔（ボルト孔）を穿設し、アンカー孔と通孔の孔心を一致させている。この状態で、アンカー孔と通孔に仮ボルトを挿通し、杭側ベースプレートと柱側ベースプレートの間に挟み板を挿入して柱の位置決めを行う。その後、通孔とアンカー孔の間に切欠き部を形成した挟みプレートを挿入し、切欠き部で仮ボルトを挟み込み、挟みプレートの枚数で柱側ベースプレートのぐらつきを防止しながら柱の高さを調整する。柱の高さを調整した後、仮ボルトを高力ボルトに差し替える。

特許第３０９５３７６号公報

しかし、特許文献１は、施工現場において、柱側ベースプレートのアンカー孔の位置決めを行い、柱側ベースプレートの四隅にアンカー孔を穿設する。更に、杭側ベースプレートと柱側ベースプレートの間に仮ボルトを挿入し、挟み板及び挟みプレートの枚数を変えながら柱の位置や高さを調整し、調整後に、仮ボルトを高力ボルトに差し替える。このため、施工現場での作業工程が多く、工期の短縮は期待できない。
本発明は、上記事実に鑑み、施工現場での作業工程を少なくした杭梁接合構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る杭梁接合構造は、鋼製杭と、中央部に形成された杭頭用孔に前記鋼製杭の頭部が挿入され、前記鋼製杭の外周面と接合される下プレートと、前記下プレートの周囲に形成された下ボルト孔と、前記鋼製杭に支持される梁と、前記梁の中心軸上に中心線を一致させ、前記梁の底面に接合された上プレートと、前記上プレートの周囲に形成され、前記梁を設定位置に設置したとき、前記下プレートの前記下ボルト孔と孔心が一致する上ボルト孔と、前記鋼製杭の頭部に挿入され、前記鋼製杭の内周面と接合されるベース板と、前記ベース板に設けられ、前記上プレートの下面に当接して前記梁の高さを調節する調整ボルトと、前記下ボルト孔と前記上ボルト孔に挿通され、前記調整ボルトを挟んで前記上プレートと前記下プレートを接合する接合ボルトと、前記上プレートと前記下プレートの間に充填された充填材と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、鋼製杭の頭部に接合された下プレートと、梁の底面に接合された上プレートが調整ボルトを挟んで対向して配置され、下ボルト孔と上ボルト孔に挿通された接合ボルトで、上プレートと下プレートが接合される。このとき、上プレートの上ボルト孔は、梁の底面に上プレートが接合された状態で、梁を設定位置に設置したとき、下プレートの下ボルト孔と孔心が一致する位置に加工されている。
例えば、鋼製杭の杭位置を予め測定しておき、測定結果に基づいて、下ボルト孔と孔心を一致させて上ボルト孔を加工する。これにより、上ボルト孔を現場合わせすることなく、加工することができる。この結果、施工現場での作業工程を減らすことができる。また、個々の鋼製杭の施工誤差に影響されることなく、上プレートの上ボルト孔の位置調整のみで、建物としての梁の設定位置を確保して鋼製杭と梁の接合を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の杭梁接合構造において、前記梁は、前記梁の底面への前記上プレートの接合、及び前記上プレートへの前記上ボルト孔の加工を終えて施工現場に搬入されることを特徴としている。
これにより、環境の良い作業場で、梁と上プレートとの接合、及び上プレートへの上ボルト孔の加工を行うことができ、上プレートの溶接品質や、上ボルト孔の位置精度を向上させることができる。この結果、施工現場での作業工程を減らすことができ、工期を短縮することができる。

請求項３に記載の発明に係る鋼製杭梁接合方法は、周囲に下ボルト孔が設けられた下プレートに形成された杭頭用孔に鋼製杭の頭部を挿入し、前記鋼製杭の外周面と接合する工程と、前記鋼製杭に支持される梁の中心軸上に中心線を一致させ、前記梁の底面に上プレートを接合する工程と、前記梁を設定位置に設置したとき、前記下プレートの下ボルト孔と孔心が一致する上ボルト孔を、前記上プレートの周囲に形成する工程と、前記鋼製杭の頭部にベース板を挿入し、前記鋼製杭の内周面と接合する工程と、前記ベース板に、前記上プレートの下面に当接して前記梁の高さを調節する調整ボルトを設ける工程と、前記下ボルト孔と前記上ボルト孔に接合ボルトを挿通し、前記調整ボルトを挟んで前記上プレートと前記下プレートを接合する工程と、前記上プレートと前記下プレートの間に充填材を充填する工程と、を有することを特徴としている。

請求項３に記載の施工方法によれば、上プレートへの上ボルト孔の加工が、梁に上プレートを接合した状態で、梁を設定位置に設置したとき、下プレートの下ボルト孔と孔心が一致する位置に加工される。例えば、鋼製杭の杭位置を予め測定しておき、測定結果に基づいて、下ボルト孔と孔心を一致させて上ボルト孔を加工する。これにより、上ボルト孔を現場合わせで加工しなくても、上下のボルト孔の位置を一致させることができるので、施工現場での作業工程を減らすことができる。
この結果、施工現場での作業工程を減らすことができ工期を短縮できる。

本発明は、上記構成としてあるので、施工現場での作業工程を少なくした杭梁接合構造を提供することができる。

（Ａ）は本発明の実施形態に係る杭梁接合構造の適用例を示す建物の鉛直断面図であり、（Ｂ）はその杭梁接合部の拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る杭梁接合構造の杭梁接合部の分解斜視図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る杭梁接合構造の杭梁接合部の平面図（（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図）であり、（Ｂ）は、その側面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る杭梁接合構造の杭梁接合部の梁に上プレートを接合した状態の平面図でありる、（Ｂ）は上プレートに上ボルト孔を開けた状態の平面図である。

（第１実施形態）
図１〜図４を用いて、本発明の第１実施形態に係る杭梁接合構造について説明する。
図１（Ａ）の側面図に示すように、杭梁接合構造は、建物４０の基礎梁２０と、建物４０を支持する支持杭１２の杭梁接合部１０における接合構造である。図１（Ｂ）の杭梁接合部１０の斜視図に示すように、支持杭（鋼管杭）１２と基礎梁（鉄骨梁）２０は、地表面４２にコンクリートを打設して、フーチングや基礎梁を構築して接合する構成ではなく、下プレート１４と上プレート２４を用いて、地表面４２から所定の位置（高さＨ）において接合する構成である。
ここに、建物４０は、鉄骨梁２０の一方の端部と鉄骨柱４４の下端部を溶接接合し、鉄骨柱４４で屋根４６と壁４８を片持ち支持する構成である。杭梁接合部１０の施工後、建物４０の内装工事を行い、建物４０が完成する。鋼管杭１２は、地盤５６に建て込まれ、地盤５６から突出された頭部が、鉄骨梁２０と接合されている。

図２の分解斜視図、図３（Ａ）の平面図、（Ｂ）の側面図に示すように、杭梁接合部１０は鋼管杭１２を有し、鋼管杭１２の頭部１２Ｈには、下プレート１４が接合されている。ここに、鋼管杭１２は、地盤５６に建て込まれる先端に羽根を設け、支持力を高めた羽根付き杭（例えば旭化成建材株式会社の商品名ＥＡＺＥＴ杭）が望ましい。これにより、建物４０が狭小地に建てられても、既設の配管等との干渉を避けることができる。
下プレート１４は鋼板で矩形状に形成され、中央部には鋼管杭１２の頭部が挿入される杭頭用孔１６が形成されている。更に、下プレート１４の周囲には、下ボルト孔１８が４箇所に形成されている。鋼管杭１２の頭部１２Ｈには、下プレート１４の杭頭用孔１６が挿入され、鋼管杭１２の外周面と杭頭用孔１６が溶接接合される。これにより、下プレート１４に加えられた建物４０からの荷重が鋼管杭１２に伝達される。

鋼管杭１２の上方には、鋼管杭１２に支持される鉄骨梁２０が設けられている。鉄骨梁２０は例えばＨ形鋼製とされ、鉄骨梁２０の底面（下面）には、下プレート１４と対向する位置に、上プレート２４が接合され、上プレート２４の周囲には、下ボルト孔１８と対向する位置に、上ボルト孔２６が設けられている。上プレート２４の接合、上ボルト孔の加工については後述する。
また、鉄骨梁２０の上プレート２４が接合された位置には、鉄骨梁２０と交差する方向に鉄骨梁２２が接合されている。鉄骨梁２０と鉄骨梁２２は、接合プレート３４を介して接合されている。即ち、鉄骨梁２０のウェブに接合プレート３４の一端を溶接接合し、接合プレート３４の他端を鉄骨梁２２のウェブとボルト接合することで接合されている。これにより、鉄骨梁２０と鉄骨梁２２のいずれも、鋼管杭１２で支持される。

鋼管杭１２の頭部１２Ｈには、内部に鋼管杭１２の管内部を塞ぐベース板２８が挿入されている。ベース板２８は鋼板で円形に形成され、外周は鋼管杭１２の内周面と溶接接合されている。また、ベース板２８の中央部には、梁２０へ向けて突出された調整ボルト３０が設けられている。調整ボルト３０は、ベース板２８と螺合され、ベース板２８へのねじ込み量を調節することで、ベース板２８からの突出し量が変更可能とされている。調整ボルト３０の頭部は、上プレート２４の下面に当接され、鉄骨梁２０、２２の高さを調節する。
下プレート１４の下ボルト孔１８と、上プレート２４の上ボルト孔２６には、下側から接合ボルト３２が挿通され、接合ボルト３２でボルト接合されている。このとき接合ボルト３２は、調整ボルト３０を挟んで、所定の隙間を開けて、上プレート２４と下プレート１４を接合している。上プレート２４と下プレート１４が接合ボルト３２で接合された後、上プレート２４と下プレート１４の間には、無収縮モルタル３６等の充填材が充填される。無収縮モルタル３６の充填後に建物４０を仕上げる。これにより、無収縮モルタル３６に建物４０の鉛直荷重を負担させることができる。

ここで、上プレートの接合、上ボルト孔の加工について説明する。
図４（Ａ）の平面図に示すように、先ず、鉄骨梁２０に上プレート２４を溶接接合する。上プレート２４は、鋼板で下プレート１４と同じ寸法の矩形状に形成されており、鉄骨梁２０の底面に、上面を当接させて配置される。このとき、上プレート２４の中心Ｃ１を通り、Ｘ軸及びＹ軸に平行な中心線をそれぞれＰＸ及びＰＹとしたとき、上プレート２４の中心Ｃ１を、設計上の上プレート２４の設置位置の中心と一致させ、かつ、中心線ＰＹを鉄骨梁２０の中心軸ＨＪと一致させる。このとき、上プレート２４の中心Ｃ１は、設計上の鋼管杭１２の中心位置と一致する。
この状態で、上プレート２４を、鉄骨梁２０の底面（フランジ部）と溶接接合する（図２、図３（Ａ）参照）。なお、この時点では、上プレート２４には、上ボルト孔２６は設けられていない。

次に、図４（Ｂ）に示すように、上プレート２４に上ボルト孔２６を加工する。
具体的には、鉄骨梁２０を設定位置（設計上の鉄骨梁２０の設置位置）に設置したとき、対向する下プレート１４の下ボルト孔１８と孔心が一致する位置に、上ボルト孔２６を開口する。
ここに、下プレート１４の下ボルト孔１８の位置は、地盤５６に鋼管杭１２が建て込まれ、下ボルト孔１８が加工されている下プレート１４を接合した状態で、下ボルト孔１８の位置を実測し、この実測値を使用する。即ち、上ボルト孔２６は、施工現場で現場合わせして加工するのではなく、下ボルト孔１８位置の実測値を用いて、現場から離れた、例えば工場等において加工される。

例えば、鋼管杭１２が誤差なく建て込まれた場合には、鋼管杭１２の中心と上プレート２４の中心Ｃ１が一致し、下ボルト孔１８の位置も設計値と一致する。このときは、上ボルト孔２６を設計通りの二点鎖線で示す位置（中心線ＰＸから距離ｙ２、中心線ＰＹから距離ｘ２、離れた点Ｃ３を中心とした位置）に開口させる。これにより、下ボルト孔１８と孔心を一致させて、上ボルト孔２６を開口することができる。なお「孔心が一致」とは、上ボルト孔２６と下ボルト孔１８へ、接合ボルト３２が挿入できればよく、上ボルト孔２６と下ボルト孔１８の孔心が、完全に一致することに限らない。

一方、鋼管杭１２が多少の誤差（中心Ｃ２がＸ軸方向へ距離ｘ１、Ｙ軸方向へ距離ｙ１ズレている場合）で建て込まれた場合には、下ボルト孔１８の位置も同じ量だけ、同じ方向へズレることとなる。従って、この場合には、設計位置からＸ軸方向へ距離ｘ１、Ｙ軸方向へ距離ｙ１だけ移動させた位置（中心線ＰＸから距離ｙ２＋ｙ１、中心線ＰＹから距離ｘ２−ｘ１、離れた点Ｃ３を中心とした位置）に、実線で示す上ボルト孔２６を加工する。これにより、杭１２施工時の誤差を、作業現場で現場合わせすることなく、吸収することができる。

なお、上プレート２４の接合作業、上ボルト孔２６の加工作業は、施工現場ではなく工場等で行われるのが望ましい。これにより、確実な接合及び精度の高い加工が期待できる。更に、施工現場での作業工程を減らすことができる。また、個々の鋼管杭１２の施工誤差に影響されることなく、上プレート２４の上ボルト孔２６の位置調整のみで、建物４０の鉄骨梁２０、２２の設定位置を確保して、鋼管杭１２と鉄骨梁２０の接合を行うことができる。

本実施形態によれば、対向して配置された上プレート２４と下プレート１４を接合することで、鋼管杭１２と鉄骨梁２０、２２を、杭梁接合部１０で接合することができる。
このとき、上プレート２４へ設けられた上ボルト孔２６は、鉄骨梁２０の底面に上プレート２４を接合した状態で、鉄骨梁２０を設定位置に設置したとき、下プレート１４の下ボルト孔１８と孔心が一致する位置に加工されて施工現場に搬入される。これにより、環境の良い作業場で、梁２０と上プレート２４との接合、及び上プレート２４への上ボルト孔２６の加工を行うことができ、上プレート２４の溶接品質や、上ボルト孔２６の位置精度を向上させることができる。この結果、施工現場での作業工程を減らすことができ、工期を短縮することができる。

次に、杭梁接合部１０の接合方法について説明する。
先ず、地盤５６に建て込まれた鋼管杭１２の頭部１２Ｈに、下プレート１４を溶接接合する工程を実行する。このとき、下プレート１４の周囲には下ボルト孔１８が設けられ、中央部には杭頭用孔１６が設けられている。下プレート１４は、杭頭用孔１６に、杭頭用孔１６の頭部１２Ｈを挿入し、鋼管杭１２の外周面と溶接接合される。
次に、鋼管杭１２に支持される梁２０の中心軸上に、上プレート２４を接合する工程を実行する。このとき、上プレート２４は、中心線を梁２０の中心軸と一致させ、梁２０の底面に溶接接合される。
次に、上プレート２４の周囲に上ボルト孔２６を形成する工程を実行する。具体的には、梁２０を設定位置に設置したとき、下プレート１４の下ボルト孔１８と孔心が一致する位置に、上ボルト孔２６を形成する。
次に、鋼管杭１２の頭部１２Ｈにベース板２８を挿入し、鋼管杭１２の内周面とベース板２８を接合する工程を実行する。
次に、ベース板２８に調整ボルト３０を設け、上プレート２４の下面に調整ボルト３０を当接させ、調整ボルト３０を調整して鉄骨梁２０の高さを調節する工程を実行する。
次に、下ボルト孔１８と上ボルト孔２６に接合ボルト３２を挿通し、接合ボルト３２を挟んで上プレート２４と下プレート１４を、接合ボルト３２でボルト接合する工程を実行する。
最後に、接合ボルト３２でボルト接合された、上プレート２４と下プレート１４の間に、無収縮モルタル等の充填材を充填する工程を実行する。

上述した方法を実行することにより、上プレート２４への上ボルト孔２６の加工が、鉄骨梁２０に上プレート２４を接合した状態で行われる。即ち、鉄骨梁２０を設定位置に設置したとき、下プレート１４の下ボルト孔１８と孔心が一致する位置に加工される。
例えば、鋼管杭１２の杭位置を、下プレート１４が接合された後測定し、測定結果に基づいて、下ボルト孔１８と孔心を一致させて上プレート２４に、上ボルト孔２６を加工する。これにより、上ボルト孔２６を現場合わせで加工しなくても、上ボルト孔２６と下ボルト孔１８の位置を一致させることができる。この結果、施工現場での作業工程を減らすことができる。
なお、本実施形態では、鋼管杭１２の断面形状が円形の場合について説明したが、これに限定されることはなく、鋼製の杭であれば矩形等他の形状でもよい。また、鉄骨梁２０、２２は、いずれもＨ形鋼の場合について説明したが、これに限定されることはなく、鉄骨製の梁であれば、矩形等他の形状でもよい。

１０ 杭梁接合部
１２ 鋼管杭（鋼製杭）
１４ 下プレート
１６ 杭頭用孔
１８ 下ボルト孔
２０ 鉄骨梁（梁）
２２ 鉄骨梁（梁）
２４ 上プレート
２６ 上ボルト孔
２８ ベース板
３０ 調整ボルト
３２ 接合ボルト
３６ 無収縮モルタル（充填剤）

Claims (3)

1. 鋼製杭と、
   中央部に形成された杭頭用孔に前記鋼製杭の頭部が挿入され、前記鋼製杭の外周面と接合される下プレートと、
   前記下プレートの周囲に形成された下ボルト孔と、
   前記鋼製杭に支持される梁と、
   前記梁の中心軸上に中心線を一致させ、前記梁の底面に接合された上プレートと、
   前記上プレートの周囲に形成され、前記梁を設定位置に設置したとき、前記下プレートの前記下ボルト孔と孔心が一致する上ボルト孔と、
   前記鋼製杭の頭部に挿入され、前記鋼製杭の内周面と接合されるベース板と、
   前記ベース板に設けられ、前記上プレートの下面に当接して前記梁の高さを調節する調整ボルトと、
   前記下ボルト孔と前記上ボルト孔に挿通され、前記調整ボルトを挟んで前記上プレートと前記下プレートを接合する接合ボルトと、
   前記上プレートと前記下プレートの間に充填された充填材と、
   を有する杭梁接合構造。
2. 前記梁は、前記梁の底面への前記上プレートの接合、及び前記上プレートへの前記上ボルト孔の加工を終えて施工現場に搬入される請求項１に記載の杭梁接合構造。
3. 周囲に下ボルト孔が設けられた下プレートに形成された杭頭用孔に鋼製杭の頭部を挿入し、前記鋼製杭の外周面と接合する工程と、
   前記鋼製杭に支持される梁の中心軸上に中心線を一致させ、前記梁の底面に上プレートを接合する工程と、
   前記梁を設定位置に設置したとき、前記下プレートの下ボルト孔と孔心が一致する上ボルト孔を、前記上プレートの周囲に形成する工程と、
   前記鋼製杭の頭部にベース板を挿入し、前記鋼製杭の内周面と接合する工程と、
   前記ベース板に、前記上プレートの下面に当接して前記梁の高さを調節する調整ボルトを設ける工程と、
   前記下ボルト孔と前記上ボルト孔に接合ボルトを挿通し、前記調整ボルトを挟んで前記上プレートと前記下プレートを接合する工程と、
   前記上プレートと前記下プレートの間に充填材を充填する工程と、
   を有する杭梁接合方法。
   

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