JP2019214897A - 杭と柱の接合構造及び接合工法 - Google Patents

Abstract

【課題】１杭１柱方式で施工される杭と柱の接合構造及び接合工法を提供する。【解決手段】杭(1)を地盤に打設し、杭頭部(1a)を地盤面に臨ませる打設工程と、杭頭部の円筒内部に充填物(5)を充填することにより形成した杭頭端面(6)の上で杭芯(C1)と柱芯(C2)の位置ずれを測定して記録する柱芯確認工程と、杭頭部(1a)の周方向に間隔をあけて連結ボルト(7a)を上向きに突出させる連結準備工程と、柱脚金物(10)のベース板(12)の通孔(12a)に連結ボルト(7a)を挿通し、高さ位置を調節したベース板(12)と前記杭頭端面(6)の間に無収縮モルタル(16)を充填して所定高さ位置に設置した後、前記通孔から挿出する前記連結ボルト(7a)にナット(8)を締結する金物搭載工程と、鉄骨柱(2)の柱脚部(2a)を前記柱脚金物(10)のダイアフラム板(11)の上で前記柱芯確認工程において記録された柱芯(C2)に位置させた状態で溶接固定する柱立設工程とから構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、杭と柱の接合に関するものであり、特に、基礎梁やフーチングを形成せずに施工する「１杭１柱方式」ないし「無基礎方式」と称される基礎構造における杭と柱の接合構造及び接合工法に関する。

建造物等における一般的な基礎構造は、打設された杭の杭頭部に基礎梁やフーチングを一体的に形成するが、例えば、比較的荷重が小さい低層の建造物を建造する場合等においては、基礎梁やフーチングを形成せず、杭の杭頭部に鉄骨柱の柱脚部を１対１の関係で接合する「１杭１柱方式」ないし「無基礎方式」と称される基礎構造（以下、単に「１杭１柱方式」という。）が採用されている。

特許第６０９６３６７号公報 特許第５５３８１５１号公報 特許第５４４９１２４号公報 特許第３９００３４４号公報

「１杭１柱方式」において杭と柱を接合する場合、地盤に打設した杭の杭頭部における杭芯と、建造物を構築する鉄骨柱の柱脚部における柱芯は、相互に一致しないのが通例である。

つまり、柱芯は、設計図面上で鉄骨柱の柱脚部が設置されるべき位置として特定されるのに対して、杭芯は、杭を地盤に打設する関係上、公差の範囲で、杭頭部に位置ずれを生じることが不可避である。このため、杭頭部の杭芯と柱脚部の柱芯の間には、横方向及び上下方向の位置ずれを生じることが現状である。

従って、「１杭１柱方式」における杭と柱の接合構造を提供するためには、杭頭部の杭芯と柱脚部の柱芯が相互に位置ずれを生じる環境下において、柱脚部の下端中心を所定の柱芯位置に合致させた状態で、安定強固に接合することができる構成が求められ、この点が課題となる。

また、「１杭１柱方式」における杭と柱の接合工法を提供するためには、上述のような位置ずれを生じる環境下において、柱脚部の下端中心を所定の柱芯位置に合致させた状態で、作業が簡単かつ容易であり、しかも、正確な位置合わせを可能とする構成が求められ、この点が課題となる。

本発明は、上記課題を解決した杭と柱の接合構造及び接合工法を提供するものである。そこで、本発明の杭と柱の接合構造が手段として構成したところは、地盤に打設した中空円筒形の外殻鋼板付き杭の杭頭部に対し、柱脚金物を介して、鉄骨柱の柱脚部を接合する構造であり、前記杭頭部は、円筒内部に充填した充填物により杭頭端面を形成すると共に、杭頭部の外周から複数の連結ボルトを上向きに突設しており、前記杭頭端面の上で杭芯と柱芯の位置ずれを測定するように構成され、前記柱脚金物は、前記連結ボルトを挿通する通孔を備えたベース板と、該ベース板の上に固設された座台と、該座台の上に固設されたダイアフラム板により構成され、前記柱脚金物のベース板は、前記通孔と前記連結ボルトにより構成された調節手段により高さ位置を調節された状態で、該ベース板と前記杭頭端面の間に充填された無収縮モルタルにより所定高さ位置に設置され、前記通孔から挿出する前記連結ボルトにナットを締結することにより、杭頭部に搭載固定されており、前記鉄骨柱の柱脚部は、前記柱脚金物のダイアフラム板の上で、柱芯に位置させた状態で、溶接固定されて成る点にある。

また、本発明の杭と柱の接合工法が手段として構成したところは、前記接合構造を実施する接合工法であり、前記杭を地盤に打設し、杭頭部を地盤面に臨ませる打設工程と、前記杭頭部の円筒内部に充填物を充填することにより杭頭端面を形成すると共に、該杭頭端面の上で杭芯と柱芯の位置ずれを測定して記録する柱芯確認工程と、前記連結ボルトを備えたネジ式継手の複数個を前記杭頭部の周方向に間隔をあけて外殻鋼板に溶接すると共に、前記連結ボルトを上向きに突出させる連結準備工程と、前記柱脚金物のベース板を杭頭部に臨ませ、前記連結ボルトを通孔に挿通した状態で該ベース板の高さ位置を調節すると共に、該ベース板と前記杭頭端面の間に無収縮モルタルを充填することにより、該ベース板を所定高さ位置に設置した後、前記通孔から挿出する前記連結ボルトにナットを締結する金物搭載工程と、前記鉄骨柱の柱脚部を前記柱脚金物のダイアフラム板の上で前記柱芯確認工程において記録された柱芯に位置させた状態で、ダイアフラム板に溶接固定する柱立設工程とから成る点にある。

本発明によれば、「１杭１柱方式」に基づく杭と鉄骨柱の接合構造及び接合工法に関して、杭頭部の杭芯と柱脚部の柱芯が相互に位置ずれを生じる環境下において、柱脚部の下端中心を所定の柱芯位置に合致させた状態で、安定強固に接合することができ、しかも、作業が簡単かつ容易であると共に、正確な位置合わせを可能にするという効果がある。

本発明の１実施形態を構成する杭の杭頭部と、鉄骨柱の柱脚部と、接合のための装置を分解状態で示す斜視図である。 本発明の１実施形態に使用される柱脚金物を示しており、（Ａ）はダイアフラム板を分離した状態で示す斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）はＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の接合工法に関して、（Ａ）は打設工程を示す断面図、（Ｂ）は杭頭端面の形成工程を示す断面図、（Ｃ）は柱芯確認工程を示す平面図、（Ｄ）及び（Ｅ）はネジ式継手の溶接に関する連結準備工程を示す断面図及び平面図である。 本発明の接合工法に関して、（Ａ）及び（Ｂ）は柱脚金物の取付けに関する金物搭載工程を示す断面図及び斜視図、（Ｃ）はベース板の保持手段を使用した例を示す断面図、（Ｄ）は無収縮モルタルの充填とナットの締結により金物搭載工程を完了した状態を示す断面図である。 本発明の接合工法に関して、（Ａ）及び（Ｂ）は鉄骨柱の柱脚部をダイアフラム板に溶接固定する柱立設工程を示す断面図及び斜視図である。

以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。

本発明は、「１杭１柱方式」に基づいて、杭と鉄骨柱を接合するための接合構造及び接合工法を提供する。

（基本的構成）
図１は、杭１の杭頭部１ａと、鉄骨柱２の柱脚部２ａと、接合のための装置を分解状態で示している。上述のように、地盤に打設された杭１における杭頭部１ａの上端中心に位置する杭芯Ｃ１と、建造物の設計図面上で鉄骨柱２が設置されるべき位置として特定される柱脚部２ａの下端中心に位置する柱芯Ｃ２は、相互に、Ｘ方向及びＹ方向で示す平面上における横方向の位置ずれと、Ｚ方向で示す高さ方向の位置ずれを生じている。

杭１は、既製コンクリート杭であり、図示のような中空円筒形の外殻鋼板付き杭、例えば、ＳＣ杭が使用され、中心部に中空の円筒内部３を備えており、外周には外殻鋼板４が設けられている。

図１に示すように、杭頭部１ａは、上端の開口から円筒内部３にコンクリート等から成る充填物５が充填され、該充填物５を杭の筒体端面と面一状態で硬化させることにより杭頭端面６が形成される。

また、杭頭部１ａは、連結ボルト７ａを備えたネジ式継手７を周方向に間隔をあけて外殻鋼板５に溶接しており、前記連結ボルト７ａを杭頭端面６の上方に突出させている。図示のように、ネジ式継手７は、雌ネジを有する筒状スリーブ７ｂに連結ボルト７ａを螺入した構成とされており、外殻鋼板５に筒状スリーブ７ｂを溶接固着することにより、周方向に間隔をあけた所定位置に複数個が取付けられる。尚、連結ボルト７ａに螺着可能なナット８と座金９が用意される。

鉄骨柱２の柱脚部２ａは、杭頭部１ａに対して、柱脚金物１０を介して、接合される。柱脚金物１０は、図２に示すように、ダイアフラム板１１を備えている。ダイアフラム板１１は、矩形板体の上面に支持面１１ａを形成し、中心に中心孔１１ｂを設けたものであり、例えば、柱と梁の接合等のための建築金物として市販されているセンクシア株式会社製の「スマートダイア」（登録商標）を使用することができる。

柱脚金物１０は、ベース板１２の上に座台１３を溶接等で固設し、更に、座台１３の上に前記ダイアフラム板１１を溶接等で固設することにより構成され、好ましくは、前記座台１３の外周部とベース板１２の周縁部をリブ板１４により溶接等で連結し、全体として高強度の剛体構造物を構成している。

前記リブ板１４と共に座台１３から張出すベース板１２のフランジ部には、所定間隔をあけて前記連結ボルト７ａに対応する通孔１２ａが貫設されている。従って、柱脚金物１０は、通孔１２ａに連結ボルト７ａを挿通することにより、杭頭部１ａの軸心上に配置され、該軸心上にダイアフラム板１１の中心孔１１ｂの中心を配置するように構成されている。

（接合工法と接合構造）
以下、本発明に係る杭と柱の接合工法について、工程毎に順を追って説明することにより、接合工法と接合構造を明らかにする。

（打設工程）
図３（Ａ）に示すように、従来の打設方法に基づき、地盤に杭１を打設し、杭頭部１ａを地盤面ＧＬに臨ませる。

（柱芯確認工程）
打設時に杭頭部１ａの円筒内部３に土砂が浸入しているときは、土砂を取除き、引き続いて、図３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、杭頭部１ａの上端開口から円筒内部３にコンクリート等から成る充填物５を充填し、該充填物５を杭の筒体端面と面一状態で硬化させることにより、杭頭端面６を形成する。

これにより、杭頭部１ａは、杭頭端面６の中心位置により上述の杭芯Ｃ１を特定することができるので、後の工程で杭頭部１ａに接合するための鉄骨柱２の立設位置、つまり、柱脚部２ａの下端中心に位置する柱芯Ｃ２を特定した上で、杭芯Ｃ１と柱芯Ｃ２の相互間における位置ずれを測定する。従って、図示のように、杭芯Ｃ１と柱芯Ｃ２は、相互に、横方向（Ｘ方向及びＹ方向）の位置ずれと、高さ位置Ｈ１とＨ２の間における高さ方向（Ｚ方向）の位置ずれが測定される。

そこで、測定結果は、確認の後、任意の手段で記録する。この際、横方向の位置ずれは、コンクリート等の充填物５により形成された杭頭端面６の上で、杭芯Ｃ１と柱芯Ｃ２を罫書きながら測定すれば、作業を容易に行うことができる。

（連結準備工程）
その後、図３（Ｄ）（Ｅ）に示すように、杭頭部１ａの周方向に所定間隔をあけて複数個のネジ式継手７が溶接により固着され、連結ボルト７ａが上向きに突出させられる。これにより、柱脚金物１０を連結するための準備が整えられる。

（金物搭載工程）
柱脚金物１０は、工場で組立てられた後、現場に搬入される。即ち、ベース板１２の上に座台１３が溶接され、該座台１３の上にダイアフラム板１１が溶接され、座台１３とベース板１２の間にリブ板１４が溶接された剛体構造物として現場に搬入される。

図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、柱脚金物１０は、ベース板１２を杭頭部１ａに臨ませると共に、連結ボルト７ａを通孔１２ａに挿通させると、この状態で杭１の軸心上にセットされ、前記連結ボルト７ａと通孔１２ａの相互摺動を介して上下方向に移動することができる。従って、連結ボルト７ａと通孔１２ａにより構成された調節手段により、ベース板１２の高さ位置が調節され、所定の高さ位置で保持される。このような高さ位置の調節作業は、高さ位置Ｈ１とされた杭頭端面６の上で、柱脚金物１０のダイアフラム板１１の支持面１１ａを柱芯Ｃ２と同じ高さ位置Ｈ２に保持させることを目的として行われる。

因みに、この点の作業を容易とするためには、図４（Ｃ）に示すように、連結ボルト７ａに螺着した調節保持ナット１５の上にベース板１２を載置し、該ナット１５を回転させることによりベース板１２の高さ位置を調節するように構成しても良い。

そこで、ベース板１２を所定の高さ位置に保持した状態で、図４（Ｄ）に示すように、ベース板１２と前記杭頭端面６の間に、無収縮モルタル１６を充填する。これにより、柱脚金物１０のベース板１２は、コンクリートから成る充填物５と無収縮モルタル１６の２層により構成される耐荷重性に優れた支持層の上に支持される。

次いで、ベース板１２の通孔１２ａから挿出された連結ボルト７ａに座金９を介してナット８を締結する。これにより、柱脚金物１０は、杭頭部１ａの上に安定強固に搭載され、この状態で、ダイアフラム板１１の支持面１１ａが柱芯Ｃ２と同じ高さ位置Ｈ２に設定されており、中心孔１１ｂの中心Ｃ３が杭芯Ｃ１と同心上に位置している。

（柱立設工程）
上記の工程を経た後、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、鉄骨柱２の柱脚部２ａを前記柱脚金物１０のダイアフラム板１１に臨ませ、支持面１１ａに溶接固定する。

この際、上記の柱芯確認工程において記録した杭芯Ｃ１と柱芯Ｃ２の位置ずれに関する測定値に基づいて、支持面１１ａの上で、中心孔１１ｂの中心Ｃ３から柱芯Ｃ２を特定し、特定された柱芯Ｃ２の上に柱脚部２ａの下端中心を合致させ、その状態で柱脚部２ａをダイアフラム板１１に溶接固定する。

これにより、杭頭部１ａに対して、鉄骨柱２は、柱脚金物１０を介して、柱脚部２ａを柱芯Ｃ２に合致させた状態で好適に接合されると共に立設される。

１ 杭
１ａ 杭頭部
Ｃ１ 杭芯
２ 鉄骨柱
２ａ 柱脚部
Ｃ２ 柱芯
３ 円筒内部
４ 外殻鋼板
５ 充填物（コンクリート）
６ 杭頭端面
７ ネジ式継手
７ａ 連結ボルト
７ｂ 筒状スリーブ
８ ナット
９ 座金
１０ 柱脚金物
１１ ダイアフラム板
１１ａ 支持面
１１ｂ 中心孔
Ｃ３ 孔の中心
１２ ベース板
１２ａ 通孔
１３ 座台
１４ リブ板
１５ 調節保持ナット
１６ 無収縮モルタル

Claims (2)

1. 地盤に打設した中空円筒形の外殻鋼板付き杭(1)の杭頭部(1a)に対し、柱脚金物(10)を介して、鉄骨柱(2)の柱脚部(2a)を接合する構造であり、
   前記杭頭部(1a)は、円筒内部(3)に充填した充填物(5)により杭頭端面(6)を形成すると共に、杭頭部の外周から複数の連結ボルト(7a)を上向きに突設しており、前記杭頭端面(6)の上で杭芯(C1)と柱芯(C2)の位置ずれを測定するように構成され、
   前記柱脚金物(10)は、前記連結ボルトを挿通する通孔(12a)を備えたベース板(12)と、該ベース板の上に固設された座台(13)と、該座台の上に固設されたダイアフラム板(11)により構成され、
   前記柱脚金物のベース板(12)は、前記通孔(12a)と前記連結ボルト(7a)により構成された調節手段により高さ位置を調節された状態で、該ベース板(12)と前記杭頭端面(6)の間に充填された無収縮モルタル(16)により所定高さ位置に設置され、前記通孔(12a)から挿出する前記連結ボルト(7a)にナット(8)を締結することにより、杭頭部(1a)に搭載固定されており、
   前記鉄骨柱(2)の柱脚部(2a)は、前記柱脚金物のダイアフラム板(11)の上で、前記柱芯(C2)に位置させた状態で、溶接固定されて成ることを特徴とする杭と柱の接合構造。
2. 請求項１に記載の接合構造を実施する接合工法であり、
   前記杭(1)を地盤に打設し、杭頭部(1a)を地盤面に臨ませる打設工程と、
   前記杭頭部の円筒内部(3)に充填物(5)を充填することにより杭頭端面(6)を形成すると共に、該杭頭端面(6)の上で杭芯(C1)と柱芯(C2)の位置ずれを測定して記録する柱芯確認工程と、
   前記連結ボルト(7a)を備えたネジ式継手(7)の複数個を前記杭頭部(1a)の周方向に間隔をあけて外殻鋼板(4)に溶接すると共に、前記連結ボルト(7a)を上向きに突出させる連結準備工程と、
   前記柱脚金物(10)のベース板(12)を杭頭部に臨ませ、前記連結ボルト(7a)を通孔(12a)に挿通した状態で該ベース板の高さ位置を調節すると共に、該ベース板(12)と前記杭頭端面(6)の間に無収縮モルタル(16)を充填することにより、該ベース板(12)を所定高さ位置に設置した後、前記通孔から挿出する前記連結ボルト(7a)にナット(8)を締結する金物搭載工程と、
   前記鉄骨柱(2)の柱脚部(2a)を前記柱脚金物(10)のダイアフラム板(11)の上で前記柱芯確認工程において記録された柱芯(C2)に位置させた状態で、ダイアフラム板に溶接固定する柱立設工程とから成ることを特徴とする杭と柱の接合工法。

Images