JP2019143346A - 基礎構造の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートが内部に充填されてフーチングとして機能する管状の鋼管部を鉄骨梁部が貫通して側方に延出するように構成された基礎構造を、コストダウンや工期短縮が可能なように合理的且つ高品質に構築可能な技術を提供する。【解決手段】地盤に埋設される杭と、杭の杭頭部を囲む管状に形成されて内部にコンクリートが充填される鋼管部１０と、杭頭部の上方に建て込まれる柱部が接合されて鋼管部を貫通して側方に延出する鉄骨梁部１５と、を備えた基礎構造の構築方法であって、鋼管部１０を、周方向に並設された複数の鋼板１０Ａの側縁部１０ｓ同士を鉄骨梁部１５の貫通箇所とされた接合部Ｊにて接合して構成すると共に、複数の鋼板１０Ａの夫々の側縁部１０ｓに、鉄骨梁部１５が側方から差し込まれる切欠き部Ｋを形成する。【選択図】図３

Description

本発明は、地盤に埋設される杭と、前記杭の杭頭部を囲む管状に形成されて内部にコンクリートが充填される鋼管部と、前記杭頭部の上方に建て込まれる柱部が接合されて前記鋼管部を貫通して側方に延出する鉄骨梁部と、を備えた基礎構造の構築方法に関する。

従来、コンクリートが内部に充填されてフーチングとして機能する管状の鋼管部を鉄骨梁部が貫通して側方に延出するように構成された基礎構造が知られている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。かかる従来の基礎構造では、鋼管部の上辺部に凹状の切欠き部が形成されており、その鋼管部の内部へコンクリートを打設する前に、その切欠き部にＨ形鋼等の鉄骨梁部が上方から挿入される（特許文献１の図２及び特許文献２の図７等を参照。）。

特開２００２−２２０８４２号公報 特開２０１７−００８５４３号公報

上述のように、鋼管部の上辺部に形成された凹状の切欠き部に対して上方からＨ形鋼等の鉄骨梁部を挿入する場合には、鉄骨梁部の挿入後において切欠き部の側縁部と鉄骨梁部のウェブとの間に隙間が形成されることになる。よって、切欠き部に対する鉄骨梁部の挿入後において、その隙間を塞ぐための別部材を接合する作業が必要となっていた。そして、このような隙間を塞ぐための別部材の接合作業は、コストダウンや工期短縮を阻害する要因となり、更には溶接箇所の増加に伴う強度低下の問題があった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、コンクリートが内部に充填されてフーチングとして機能する管状の鋼管部を鉄骨梁部が貫通して側方に延出するように構成された基礎構造を、コストダウンや工期短縮が可能なように合理的且つ高品質に構築可能な技術を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、地盤に埋設される杭と、
前記杭の杭頭部を囲む管状に形成されて内部にコンクリートが充填される鋼管部と、
前記杭頭部の上方に建て込まれる柱部が接合されて前記鋼管部を貫通して側方に延出する鉄骨梁部と、を備えた基礎構造の構築方法であって、
前記鋼管部を、周方向に並設された複数の鋼板の側縁部同士を前記鉄骨梁部の貫通箇所とされた接合部にて接合して構成すると共に、
前記複数の鋼板の夫々の側縁部に、前記鉄骨梁部が側方から差し込まれる切欠き部を形成する点にある。

本構成によれば、内部にコンクリートが充填されてフーチングとして機能する管状の鋼管部を、周方向に並設された複数の鋼板の側縁部同士を鉄骨梁部の貫通位置とされた接合部にて接合して構成することができる。そして、複数の鋼板の夫々の側縁部に形成された切欠き部にＨ形鋼等の形鋼からなる鉄骨梁部を側方から差し込む形態で、当該複数の鋼板を周方向に並設し、それら並設された複数の鋼板の側縁部同士を接合して、管状の鋼管部を構築することができる。よって、鋼管部における鉄骨梁部の貫通箇所では、鉄骨梁部の外周に沿って切欠き部が形成されているので、後に別部材を接合して封鎖すべき隙間の発生を抑制することができ、結果、溶接作業の簡易化と溶接量の低減を図ることができる。
従って、本発明により、コンクリートが内部に充填されてフーチングとして機能する管状の鋼管部を鉄骨梁部が貫通して側方に延出するように構成された基礎構造を、コストダウンや工期短縮が可能なように合理的且つ高品質に構築可能な技術を提供することができる。

本発明の第２特徴構成は、前記鋼管部において、前記接合部を周方向に等間隔で配置すると共に、前記切欠き部を同一の形状として、前記複数の鋼板の夫々を共通の形状で構成する点にある。

本構成によれば、例えば鋼管部に対して鉄骨梁部が十字状等のように周方向において等間隔で配置されている場合には、共有の形状の鋼板を複数並設し、それら鋼板の側縁部同士を鉄骨梁部の貫通位置とされた接合部にて接合する形態で、上記鋼管部を構成することができる。よって、異なる形状の鋼板を準備する必要がないので、鋼管部を構成する複数の鋼板の製作工程の簡素化及び製作納期の短縮を図ることができる。

本発明の第３特徴構成は、前記鋼管部を、前記複数の鋼板の側縁部同士を前記接合部にて突合せ状態で溶接接合して構成すると共に、
前記接合部において、一方側の前記鋼板の側縁部の内面側に、他方側の前記鋼板の側縁部の内面側が前記突合せ状態において当接する裏当て材を設ける点にある。

本構成によれば、周方向に並設された複数の鋼板の側縁部同士を突合せ溶接して接合するにあたり、その突合せ部の内面側に裏当て材を固定して設けるので、溶接欠陥の発生を抑制しながら外面側から適切に溶接作業を行うことができる。更に、複数の鋼板の側縁部同士を突合せる作業において、一方側の鋼板の側縁部の内面側に裏当て材を予め設けるので、その裏当て材の外表面とそれが固定された鋼板の側縁部の端部とで形成される角部に、他方側の鋼板の側縁部の端部を沿わせる形態で、これら鋼板同士の位置決めを適切に行うことができる。

本発明の第４特徴構成は、前記鋼管部を構成する夫々の鋼板を、平面視Ｌ字状、平面視円弧状、又は平板状に形成する点にある。

本構成によれば、平面視Ｌ字状又は平板状に形成された複数の鋼板を並設して鋼管部を構成すれば、平面視矩形の鋼管部を簡単に構築することができる。また、平面視円弧状に形成された複数の鋼板を並設して鋼管部を構成すれば、平面視略円形の鋼管部を簡単に構築することができる。そして、このように、他の部位との干渉問題などに対応して、鋼管部を比較的自由な形状に構成することができる。

第１実施形態における基礎構造の縦断面図 第１実施形態における基礎構造の平面図 第１実施形態における基礎構造の鋼管部を構成する鋼板の斜視図 鋼板の側縁部に対する鉄骨梁部の差込状態を説明する図 鋼板の側縁部同士の接合状態を説明する図 第２実施形態における基礎構造の平面図 第２実施形態における基礎構造の鋼管部を構成する鋼板の斜視図 第３実施形態における基礎構造の平面図 第３実施形態における基礎構造の鋼管部を構成する鋼板の斜視図

〔第１実施形態〕
本発明に係る基礎構造の構築方法の第１実施形態について、図１〜図５に基づいて説明する。
本実施形態の基礎構造は、図１及び図２に示すように、地盤１に埋設される杭３と、杭３の杭頭部３ａを囲む管状に形成されて内部にコンクリート１８が充填される鋼管部１０と、杭頭部３ａの上方に建て込まれる柱部１６が接合されて鋼管部１０を貫通して側方に延出する鉄骨梁部１５とを備えて構成されている。

上記の鋼管部１０と柱部１６と鉄骨梁部１５とは、パイルキャップユニット５０として予め一体的に組み立てられたものが、建設現場に搬入される。このように予め組み立てられたパイルキャップユニット５０は、鋼管部１０で杭頭部３ａの周囲を囲む状態で地盤１の上部に構築された土間２の上面に設置されて、鋼管部１０の下端部外周の複数箇所に設けられた高さ調整可能な調整用ボルト部１４により立ち姿勢が調整される。そして、鋼管部１０の下端部に形成される隙間をモルタル１３等で封鎖した上で、鋼管部１０の内部にコンクリート１８が打設されて、基礎構造の一部として構築される。

尚、鋼管部１０内部へのコンクリート１８の打設前等のタイミングにて、パイルキャップユニット５０を構成する鉄骨梁部１５の先端部には、別の梁部材５がスプライスプレート及び高力ボルトを利用した接合部６を介して連結される。また、柱部１６の上端部にも、別の柱部材が連結される。

このような基礎構造を構築するにあたり、改良土等で埋め戻して、その上面に床スラブを構築することができる。また、この埋め戻しに用いる改良土として、強アルカリ性の改良土を利用することで、その改良土に埋設される鋼材材料の酸化（発錆）及びその進行を好適に防止することができる。
具体的には、図１を参照して、鉄骨梁部１５及び梁部材５の天端付近まで改良土で埋め戻すにあたり、少なくとも鋼管部１０及び鉄骨梁部１５及び梁部材５等の鋼材材料の周りを強アルカリ性の改良土で埋め戻すことで、これらの鋼材材料の防錆対策を施すことができる。このような改良土等の埋め戻しにて防錆対策を施すことで、従来では必要であった遮水のための地下ピットスラブや擁壁の構築、構成材料表面への防水塗装の施工、更には上面の床スラブ打設のための型枠等を省略又は簡略化することができる。

本実施形態において、鋼管部１０は、図１及び図２に示すように、周方向に並設された複数の鋼板１０Ａの側縁部同士を接合部Ｊにて接合して構成されており、その鋼板１０Ａは、図３にも示すように、平板状の鋼板を中央部で略直角に折り曲げて形成された平面視Ｌ字状の部材として構成されている。そして、鋼管部１０は、このＬ字状に折り曲げられた鋼板１０Ａを周方向に４つ並設し、夫々の側縁部同士を接合することで、略正方形の断面形状を有する管状に構成されている。

鉄骨梁部１５は、図１及び図４（ａ）（ｂ）に示すように、略水平方向に延びる上下夫々のフランジ１５ａ，１５ｂと略鉛直方向に延びるウェブ１５ｃからなるＨ形鋼で構成されている。この鉄骨梁部１５は、図１に示すように、上端部が鋼管部１０の上端部と同一面上になる高さに配置されており、図２に示すように、平面視において、鋼管部１０の中心部から上下左右の４方向に延びて略十字状に配置されている。また、柱部１６は、図１及び図２に示すように、Ｈ形鋼で構成されており、鋼管部１０の中央部に位置する鉄骨梁部１５の交差部に対して上方に延びる姿勢で溶接にて接合されている。

図２及び図３に示すように、鋼管部１０において、複数の鋼板１０Ａの夫々の側縁部１０ｓ同士を接合する接合部Ｊの位置は、鉄骨梁部１５の貫通箇所とされている。そして、その複数の鋼板１０Ａの夫々の側縁部１０ｓには、鉄骨梁部１５が側方から差し込まれる切欠き部Ｋが形成されている。

切欠き部Ｋは、鋼板１０Ａの側縁部１０ｓにおいて鉄骨梁部１５の上下夫々のフランジ１５ａ，１５ｂの幅の略半分が側方から差し込まれる上下一対の切欠き部Ｋ１，Ｋ２と、その間に設けられて鉄骨はリブ１５のウェブ１５ｃが当接する切欠き部Ｋ３とを有するように形成されている。詳しくは、上側の切欠き部Ｋ１は、鋼板１０Ａの上端部に設けられていることから段状の切欠きとして形成されており、下側の切欠き部Ｋ２は、溝状の切欠きとして形成されている。

また、これら一対の切欠き部Ｋ１，Ｋ２の間に位置する切欠き部Ｋ３は、鋼板１０Ａの上部側縁部１０ｓ１となる。この上部側縁部１０ｓ１は、差し込まれた鉄骨梁部１５のウェブ１５ｃに当接する状態で側方に突出した形状となる。一方、下側の切欠き部Ｋ２の下方側に位置する下部側縁部１０ｓ２は、鉄骨梁部１５を挟んで隣接する鋼板１０Ａの側縁部１０ｓの下部側縁部１０ｓ２に当接する状態で側方に突出した形状となる。即ち、上部側縁部１０ｓ１の位置は、下部側縁部１０ｓ２の位置よりも、鉄骨梁部１５のウェブ１５ｃの厚みの略１／２分内側に引退している。

このように鋼板１０Ａの側縁部１０ｓに形成された切欠き部Ｋに対して鉄骨梁部１５を差し込むことで、鋼板１０Ａ及び切欠き部Ｋと鉄骨梁部１５との間には、殆ど隙間が形成されなくなる。そして、鋼板１０Ａの切欠き部Ｋ及び上部側縁部１０ｓ１が、当該切欠き部Ｋに差し込まれた鉄骨梁部１５のフランジ１５ａ，１５ｂ及びウェブ１５ｃに対して溶接にて接合され、下部側縁部１０ｓ２が、鉄骨梁部１５を挟んで隣接する鋼板１０Ａの側縁部１０ｓの下部側縁部１０ｓ２と突合せ溶接にて接合されて、隙間が略完全に封鎖される。
このことから、隙間を封鎖するための別部材の接合が省略されており、結果、別部材の接合に起因する溶接作業の煩雑化と溶接量の増加が回避されて、コストダウンや工期短縮が可能なように合理的且つ高品質に基礎構造が構築さることになる。

本実施形態の基礎構造では、鋼管部１０に対して鉄骨梁部１５が十字状に周方向において等間隔で配置されていることから、鋼管部１０において、上記接合部Ｊが周方向に等間隔で配置されており、更に、複数の鋼板１０Ａの夫々が共通の形状で構成されている。このことで、鋼管部１０を構成する複数の鋼板１０Ａの製作工程の簡素化及び製作納期の短縮が図られている。

図５（ｂ）に示すように、鋼管部１０において、互いに隣接する鋼板１０Ａの下部側縁部１０ｓ２同士は、接合部Ｊにおいて、突合せ状態で溶接接合される。そして、この溶接時において溶接欠陥の発生を抑制しながら外面側（図５（ｂ）の下側）から適切に溶接作業を行うために、一方側の鋼板１０Ａの下部側縁部１０ｓ２の内面側には、他方側の鋼板１０Ａの下部側縁部１０ｓ２の内面側が突合せ状態において当接する裏当て材１２が全長に亘って設けられている。
また、このような裏当て材１２が設けられていることで、図５（ａ）に示すように、裏当て材１２の外表面（下側の面）とそれが固定された鋼板１０Ａの下部側縁部１０ｓ２の端部とで形成される角部に、他方側の鋼板１０Ａの下部側縁部１０ｓ２の端部を沿わせる形態で、これら鋼板１０Ａ同士の位置決めを適切に行うことができる。

〔第２実施形態〕
本発明に係る基礎構造の構築方法の第２実施形態について、図６及び図７に基づいて説明する。
本実施形態の基礎構造は、前述の第１実施形態の基礎構造に対して、鋼管部に関連する構成のみが相違する。よって、以下の説明において、前述の第１実施形態と同様の構成については、図面にて同じ符号を付すと共に、詳細な説明を割愛する場合がある。

本実施形態において、鋼管部２０は、図６に示すように、周方向に並設された複数の鋼板２０Ａの側縁部同士を接合部Ｊにて接合して構成されており、その鋼板２０Ａは、図７にも示すように、平板状の鋼板２０Ａを折り曲げることなくそのまま利用している。そして、鋼管部２０は、この平板状の鋼板２０Ａを周方向に４つ並設し、夫々の側縁部同士を接合することで、略正方形の断面形状を有する管状に構成されている。

そして、本実施形態においても、前述の第１実施形態と同様に、鋼板２０Ａの側縁部２０ｓに形成された切欠き部Ｋ（Ｋ１，Ｋ２）に対して鉄骨梁部１５を差し込むことで、鋼板２０Ａ及び切欠き部Ｋと鉄骨梁部１５との間には、殆ど隙間が形成されなくなる。そして、鋼板２０Ａの切欠き部Ｋ及び上部側縁部２０ｓ１が、当該切欠き部Ｋに差し込まれた鉄骨梁部１５のフランジ１５ａ，１５ｂ及びウェブ１５ｃに対して溶接にて接合され、下部側縁部２０ｓ２が、鉄骨梁部１５を挟んで隣接する鋼板２０Ａの側縁部１０ｓの下部側縁部１０ｓ２と突合せ溶接にて接合されて、隙間が略完全に封鎖される。
このことから、隙間を封鎖するための別部材の接合が省略されており、結果、別部材の接合に起因する溶接作業の煩雑化と溶接量の増加が回避されて、コストダウンや工期短縮が可能なように合理的且つ高品質に基礎構造が構築さることになる。

〔第３実施形態〕
本発明に係る基礎構造の構築方法の第２実施形態について、図８及び図９に基づいて説明する。
本実施形態の基礎構造は、前述の第１実施形態の基礎構造に対して、鋼管部及びそれを構成する鋼板の形状に関連する構成のみが相違する。よって、以下の説明において、前述の第１実施形態と同様の構成については、図面にて同じ符号を付すと共に、詳細な説明を割愛する場合がある。

本実施形態において、鋼管部２０は、図８に示すように、周方向に並設された複数の鋼板３０Ａの側縁部同士を接合部Ｊにて接合して構成されており、その鋼板３０Ａは、図９にも示すように、平板状の鋼板を中心角が略９０度の平面視円弧状に湾曲させた部材として構成されている。そして、鋼管部３０は、この円弧状の鋼板３０Ａを周方向に４つ並設し、夫々の側縁部同士を接合することで、略円形の断面形状を有する管状に構成されている。

そして、本実施形態においても、前述の第１実施形態と同様に、鋼板３０Ａの側縁部３０ｓに形成された切欠き部Ｋ（Ｋ１，Ｋ２）に対して鉄骨梁部１５を差し込むことで、鋼板３０Ａ及び切欠き部Ｋと鉄骨梁部１５との間には、殆ど隙間が形成されなくなる。そして、鋼板３０Ａの切欠き部Ｋ及び上部側縁部３０ｓ１が、当該切欠き部Ｋに差し込まれた鉄骨梁部１５のフランジ１５ａ，１５ｂ及びウェブ１５ｃに対して溶接にて接合され、下部側縁部３０ｓ２が、鉄骨梁部１５を挟んで隣接する鋼板３０Ａの側縁部１０ｓの下部側縁部１０ｓ２と突合せ溶接にて接合されて、隙間が略完全に封鎖される。
このことから、隙間を封鎖するための別部材の接合が省略されており、結果、別部材の接合に起因する溶接作業の煩雑化と溶接量の増加が回避されて、コストダウンや工期短縮が可能なように合理的且つ高品質に基礎構造が構築さることになる。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記実施形態では、鋼管部１０，２０，３０において、鉄骨梁部１５の貫通箇所とされた接合部Ｊを周方向に等間隔で配置するように構成したが、鉄骨梁部１５の配置状態や個数に合わせて、当該接合部Ｊの配置状態及び個数等を適宜改変しても構わない。
また、接合部Ｊの配置状態及び個数の変更にあたり、互いに形状が異なる複数の鋼板を接合して鋼管部を構成しても構わない。

（２）上記実施形態では、接合部Ｊにおいて、一方側の鋼板１０Ａの下部側縁部１０ｓ２の内面側に、他方側の鋼板１０Ａの下部側縁部１０ｓ２の内面側が突合せ状態において当接する裏当て材１２を設けたが、この裏当て材１２については適宜改変又は省略しても構わない。

１ 地盤
３ 杭
３ａ 杭頭部
１０，２０，３０ 鋼管部
１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ 鋼板
１０ｓ，２０ｓ，３０ｓ 側縁部
１２ 裏当て材
１５ 鉄骨梁部
１６ 柱部
１８ コンクリート
Ｊ 接合部
Ｋ，Ｋ１，Ｋ２ 切欠き部

Claims (4)

1. 地盤に埋設される杭と、
   前記杭の杭頭部を囲む管状に形成されて内部にコンクリートが充填される鋼管部と、
   前記杭頭部の上方に建て込まれる柱部が接合されて前記鋼管部を貫通して側方に延出する鉄骨梁部と、を備えた基礎構造の構築方法であって、
   前記鋼管部を、周方向に並設された複数の鋼板の側縁部同士を前記鉄骨梁部の貫通箇所とされた接合部にて接合して構成すると共に、
   前記複数の鋼板の夫々の側縁部に、前記鉄骨梁部が側方から差し込まれる切欠き部を形成する基礎構造の構築方法。
2. 前記鋼管部において、前記接合部を周方向に等間隔で配置すると共に、前記切欠き部を同一の形状として、前記複数の鋼板の夫々を共通の形状で構成する請求項１に記載の基礎構造の構築方法。
3. 前記鋼管部を、前記複数の鋼板の側縁部同士を前記接合部にて突合せ状態で溶接接合して構成すると共に、
   前記接合部において、一方側の前記鋼板の側縁部の内面側に、他方側の前記鋼板の側縁部の内面側が前記突合せ状態において当接する裏当て材を設ける請求項１又は２に記載の基礎構造の構築方法。
4. 前記鋼管部を構成する夫々の鋼板を、平面視Ｌ字状、平面視円弧状、又は平板状に形成する請求項１〜３の何れか１項に記載の基礎構造の構築方法。
   

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