JP2023150932A - 柱の設置方法、カーポートの設置方法、柱構造及びカーポート - Google Patents

Abstract

【課題】 基礎の施工状態によらず適切な角度の柱を安価かつ簡易に設置する。【解決手段】 スタンション１３を有する基礎１の上にスタンション１３を囲む木枠１８を設け、スタンション１３に対応する位置にボルト孔２１が開けられたコラム２を木枠１８とスタンション１３の間に差し込み、コラム２の外側からボルト孔２１にボルト２２をねじ込んでスタンション１３に押しつけて、ボルト２２のねじ込み量でコラム２を立てる角度を調整する。【選択図】図９

Description

本発明は、基礎の施工状態によらず適切な角度の柱を安価かつ簡易に設置することができる柱の設置方法、カーポートの設置方法、柱構造及びカーポートに関する。

例えば、カーポートのような構造物を設置するときには、金属製の角柱（コラム）や円柱（パイプ）のような柱を基礎に立て、その上に梁を架けてから金属製や樹脂製の屋根板を取り付けるような順序で施工が行われる。

ところで、降雪によりカーポートの上に積雪するような地域では、アルミニウム製の屋根板に積み上がった雪の重量によってカーポートが崩壊してしまうことがある。この場合、屋根板の下に駐車している自動車を破損することもあり、アルミニウム製の屋根板ではなく鉄製の屋根板が用いられることも多い。鉄製の屋根板などの重量を支えるためには柱に十分な強度が必要になることから、カーポートでも大きな荷重に耐える柱構造が採用される。例えば、基礎のコンクリートに鉄製の柱が差し込まれたような構造が採用される場合もある。また、特許文献１に開示されているように、カーポートに太陽光パネルを設置することで屋根が重量物となる場合もあり、これらのカーポートの大きな荷重に耐えるような構造物を設置するときには、柱の太さを太くしたり、柱の肉厚を厚くしたり、基礎に対して柱を深く埋めた構造とする必要が生じる。

特開２０２１－１４７６４号公報

このような柱の構造を用いた場合に、既存の鉄骨構造でカーポートを作ろうとすると、高価な鉄製のコラムを屋根の高さ以上に用意し、基礎の中に埋めた構造にする必要があり、非常に高価になるという問題がある。また、例えば柱の位置や角度が設計通りでないときには柱の上端側の間隔が設計から外れてしまい、梁を適切に架けることができないこともある。このようなときには、柱の立て直しが必要になって工事が予定通りに行えなかったり、コストが増加したりし、または、専門職が現場で柱や梁を加工する必要が生じ、意図する強度の構造とすることができなかったりする場合も生じうる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、基礎の施工状態によらず適切な角度の柱を安価かつ簡易に設置することを目的とする。また、このような柱を用いることで、強度の高いカーポートのような構造物を安価に設置することを目的とする。

本発明に係る柱の設置方法は、第１の柱を有する基礎の上に当該第１の柱を囲む基準枠を設ける工程と、底無し筒形状を有し、前記第１の柱に対応する位置にボルト孔が開けられた第２の柱を、前記基準枠と前記第１の柱との間に差し込む工程と、前記第２の柱の外側から前記ボルト孔にボルトをねじ込んで前記第１の柱に向けて押しつけて、当該ボルトのねじ込み量で前記第２の柱を立てる角度を調整する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る柱の設置方法は、時間経過により硬化する充填剤を前記第２の柱の上端から注入する工程をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明に係る柱の設置方法は、前記充填剤を前記ボルトの位置よりも低い位置まで注入することを特徴とする。

また、本発明に係る柱の設置方法は、前記充填剤の硬化後に前記ボルトを抜く工程をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明に係る柱の設置方法は、前記ボルトを抜いた前記ボルト孔を埋める工程をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明に係る柱の設置方法は、前記第１の柱は上部が開口する筒形状を有し、時間経過により硬化する充填剤を前記第１の柱の上端から注入する工程をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明に係る柱の設置方法は、前記充填剤は、コンクリート又はモルタルミルクであることを特徴とする。

また、本発明に係る柱の設置方法は、前記充填剤は、アルミナセメントを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る柱の設置方法は、前記第１の柱よりも外径が大きい筒部材を前記第１の柱に固定する工程をさらに含み、前記第２の柱の角度を調整する工程において、前記筒部材に前記ボルトを押しつけることを特徴とする。

また、本発明に係るカーポートの設置方法は、上記の柱の設置方法により複数の第２の柱を設置する工程と、前記複数の第２の柱に複数の梁を架ける工程と、前記梁の上に屋根板を設ける工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る柱構造は、基礎に設けられた第１の柱と、前記第１の柱を囲うように設けられた第２の柱と、前記第１の柱と前記第２の柱の間で硬化した充填剤とを有し、前記第２の柱には、前記第１の柱と重なる高さ位置で、前記充填剤の上面よりも上の位置にボルト孔が形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る柱構造は、前記第１の柱には、当該第１の柱よりも外径が大きい筒部材が前記ボルト孔に対応する位置に固定されていることを特徴とする。

また、本発明に係る柱構造は、シール材で埋められた前記ボルト孔と、開口した前記ボルト孔とを有することを特徴とする。

また、本発明に係るカーポートは、上記の柱構造を有する複数の柱と、前記複数の柱の上端側に設けられた複数の梁と、前記複数の梁の上に設けられた屋根板と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、基礎の施工状態によらず適切な角度の柱を安価かつ簡易に設置することができる。

第１実施形態のカーポートを示す斜視図である。 柱の設置工程を説明するフローチャートである。 基礎の構造を示す断面図である。 スタンションにハネ返り板を固定した状態を示す断面図である。 スタンションに充填剤が充填された状態を示す断面図である。 基礎上に木枠を設置した状態を示す断面図である。 基礎上にコラムを設置した状態を示す断面図である。 コラムにボルトをねじ込んだ状態を示す断面図である。 ボルトでコラムを立てる角度を調整した状態を示す断面図である。 コラムの角度の調整方法を説明する断面図である。 コラムに充填剤が充填された状態を示す断面図である。 基礎上から木枠を取り外した状態を示す断面図である。 ボルトを抜いてボルト孔を埋めた状態を示す断面図である。 第２実施形態におけるカーポートを示す斜視図である。 変形例のハネ返り板の構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の態様で実施し得る。

≪第１実施形態≫
＜カーポートの説明＞
図１は、第１実施形態のカーポートを示す斜視図である。カーポート１００は、地中に大半が埋没した基礎１と、後述するような柱構造である複数の柱２と、複数の柱２の上端側に設けられた複数の梁３と、複数の梁３の上に設けられた波板である屋根板４とを有する。本実施形態における基礎１を除く各部は、一例として鉄製であり、豪雪地帯での積雪による荷重にも耐えられる構造として採用することもできる。なお、図１においては図示していないが、屋根板４の外周に設けられる鼻隠しや破風板を取り付けた構成としてもよい。カーポート１００においては、屋根板４の下に自動車が駐車される。

このようなカーポート１００を設置する方法としては、後述する工程により基礎１の上に複数の柱（コラム）２を設置する工程と、設置された複数のコラム２の上端側に複数の梁３を架ける工程と、複数の梁３の上に屋根板４を設ける工程とを含む工程を採用することができる。

＜柱の設置工程の説明＞
図２は、柱の設置工程を説明するフローチャートである。本実施形態における柱の設置方法は、後述する工程Ｓ１から工程Ｓ９までの各工程を含む。なお、現実的に不可能な場合を除き、各工程は入れ替えたり省いたりしてもよい。

図３は、柱を設置する基礎の構造を示す断面図である。基礎１はいわゆるフーチング基礎である。より具体的には、基礎１は、地中における深い位置に設けられて上部構造からの荷重を支持するフーチング下部１０と、その上部に設けられて地面に一部が露出するフーチング上部１１とを含むように主にコンクリートで構成される。フーチング下部１０がフーチング上部１１よりも幅広く形成されることで、基礎１は断面逆Ｔ字状となる。これにより、地盤の支持力を広く受けることができるとともに地盤の自重により姿勢を安定させることもできる。フーチング上部１１には、中央鉄筋１２とスタンション１３と配筋１４とがその一部で埋没するように設けられている。なお、中央鉄筋１２はその下端がフーチング下部１０にも埋没した構造となっている。このように、本実施形態における柱構造では、基礎１から上部に繋がる鉄筋構造が形成されることになる。

中央鉄筋１２は、下端側において基礎１の内部に埋まるように、基礎１の略中央に設けられる。また、中央鉄筋１２は、本実施形態における柱構造の鉄筋としてスタンション１３と配筋１４の位置決めに用いることもできる。例えば、中央鉄筋１２を構造物全体の設計に合わせて正しい位置に設置することで、スタンション１３と配筋１４を容易に位置決めして設置することができる。なお、中央鉄筋１２は必ずしも設ける必要はない。

スタンション（本発明における「第１の柱」）１３は、筒形状を有する鉄製の角パイプであって、上下で開口する。スタンション１３は、下端側においてフーチング上部１１の高さ方向の厚み分だけ基礎１の内部に埋まるように基礎１の略中央に設けられる。スタンション１３は、下部がフーチング上部１１に支持されることで安定的に立設され、後述するコラム２の角度を調節することなどに用いられる。なお、スタンション１３は、その外周側面から側方に向けて立設させるようにアンカー（不図示）を設けた構成とすることでフーチング上部１１の内部において安定させてもよい。

なお、本実施形態の説明においては、基礎１の施工状態が良好でない構成であるものとして構成や作用効果の説明を行う。より具体的には、スタンション１３が、図３に示すように、その中心線（同図の一点鎖線）で鉛直方向（同図の二点鎖線で示すＺ軸方向）からθ度だけ傾いたような例について説明する。なお、スタンション１３が鉛直方向に立てられた場合でも本実施形態と同様の作用効果を奏することができるのはもちろんである。

配筋１４は、スタンション１３の外周においてこれを囲うように立設した鉄筋であり、基礎１とその上に設けられた構造材（部材）とを接続する機能を有する。配筋１４は、スタンション１３と同心となるように、基礎１に埋め込まれるように設けられる。より具体的には、配筋１４は、その下端側で基礎１の外側に向けて折り曲げられフーチング上部１１内に埋まった構造となっている。配筋１４は、基礎１の上で鉛直方向に延びる複数の鉄筋だけでなく、これらに対して直交するように水平方向に延びる鉄筋も含んだ構成となっている。

本実施形態における柱の設置方法では、まず、図２に示す工程Ｓ１において、作業者がスタンション１３にハネ返り板１５を固定する。図４は、スタンションにハネ返り板を固定した状態を示す断面図である。ハネ返り板１５は、その内径がスタンション１３の外径よりも大きい筒状の鉄製部材（本発明における「筒部材」）である。ハネ返り板１５は、後述するコラム２側のボルト２２（図８参照）を押し当てやすくするために設けられている。なお、ハネ返り板１５は後述する図１５のような構成としてもよい。

本実施例におけるハネ返り板１５は、軸方向断面が矩形の筒状に構成され、図４に示すように、外形の寸法が段状に大きくなる構成である。これにより、ハネ返り板１５は、全体として一端側（例えば上側）よりも他端側（例えば下側）の外径が大きくなるような形状に構成される。ハネ返り板１５の一端側は、その内径がスタンション１３の外径よりもわずかに大きい寸法（例えば数ｍｍ程度大きい寸法）にすることで、スタンション１３にハネ返り板１５を円滑に差し込むことができるように構成されている。

また、ハネ返り板１５の一端側（一部）にはボルト孔１５ａが形成されている。このボルト孔１５ａに締結具であるボルト１６をねじ込むことで、スタンション１３における任意の高さ位置にハネ返り板１５が固定される。なお、ボルト孔１５ａは、図４では複数設けられている構成が示されているが、スタンション１３へ固定するだけならボルト孔１５ａが１つだけ形成されている構成としてもよい。また、ハネ返り板１５をスタンション１３に固定する方法として、ボルト１６を用いる構成だけでなく、ハネ返り板１５とスタンション１３との間にクサビを差し込む構成としてもよい。このように、スタンション１３に対してハネ返り板１５を締結具により自由な位置に固定できる構成とすることで、後述するコラム２のボルト孔２１との位置合わせを容易にすることができる。

一方、ハネ返り板１５の他端側は、外径が大きくなることで、側方（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）から見てスタンション１３の幅よりも広く構成される（図１０参照）。これにより、仮に、コラム２の外側からスタンション１３に向けてねじ込まれるボルト２２がスタンション１３に対してずれていたとしても、ボルト２２をハネ返り板１５に対して確実に押し当てることができる。この場合、ボルト２２は、ハネ返り板１５を介して間接的にスタンション１３から反力を受けることになる。

このようなハネ返り板１５を用いることでスタンション１３として必要以上に太い鉄パイプを用いる必要がなくなり、柱構造のコストを下げることもできる。これに対し、スタンション１３を太くするなどの方法でボルト２２を押し当て易くすることで、ハネ返り板１５を設けない構成としてもよい。

続いて、図２に示す工程Ｓ２において、作業者はスタンション１３内に充填剤１７を注入する。図５は、スタンションに充填剤が充填された状態を示す断面図である。この工程では、スタンション１３の上端における開口部から同図に示す矢印のように、充填剤１７が注入される。これにより、中央鉄筋１２とスタンション１３とを一体化させて強度を高めることができる。また、スタンション１３に対して側面から圧力が加えられても充填剤１７によって耐えられる構造とすることができる。

充填剤１７は、時間経過により硬化する例えばコンクリート又はモルタルミルク（以下、単に「モルタル」という場合もある）である。コンクリートやモルタルは、硬化剤であるセメントを水で溶いて混ぜたセメントペーストに、砂や砂利といった骨材を混ぜたものである。コンクリートやモルタルは、セメントが凝固することで時間経過により硬化する。

続いて、図２に示す工程Ｓ３において、作業者はスタンション１３を有する基礎１の上にスタンション１３を囲む木枠（本発明における「基準枠」）１８を設ける。図６は、基礎上に木枠を設置した状態を示す断面図である。木枠１８は、合板などの木材を組み合わせることにより、コラム２の外形寸法より若干大きな寸法で、上方から見て矩形枠状に形成される。これにより、後述するコラム２を差し込む位置と角度を定めるための基準として機能する。木枠１８は、ボルト１９のような締結具により基礎１に一時的に固定される。この場合、木枠１８は図６において断面を示すように矩形の断面構造を有するように形成してもよいが、コラム２の位置決めをする内周面（中央面）と基礎１に固定されるための面が設けられた構成であればよい。

木枠１８は、スタンション１３に対して略同心に設けられるが、スタンション１３の位置が構造物全体の設計からずれているような場合は、木枠１８を設計に合わせた位置に設置することで、コラム２を設計上正しい位置に設置することができる。これによれば、基礎１（特に、スタンション１３）の設置されている位置が多少ずれていても工事を続けることができ、工事の進行を阻害することはない。

また、木枠１８は、図１１で後述するようにコラム２内に充填剤２４を注入したときにコラム２の下端面と基礎１との間から充填剤２４が漏れるのを防止する機能も有する。この場合、基礎１が傾いているなどの理由から、コラム２の下端面と基礎１の面とに隙間があるときは、ベニヤ板や合板といった板材で隙間を埋めて充填剤２４が漏れるのを防止してもよい。

次に、図２に示す工程Ｓ４において、作業者はコラム２を木枠１８内に差し込む。図７は、基礎上にコラムを設置した状態を示す断面図である。この工程において、コラム２は、同図に示すように、木枠１８とスタンション１３との間に差し込まれる。この状態では、コラム２は、基礎１の上面（より具体的には、フーチング上部１１の上面）に合わせた角度で立てられるため、鉛直に立てられないことも起こりうる。

コラム（本発明における「第２の柱」）２は、底無し筒状の鉄製角パイプ（鉄パイプ）であり、上下で開口する。コラム２には、スタンション１３に対応する位置にタップでねじ切りが施されたボルト孔２１が開けられている。より具体的には、コラム２には、これを基礎１上の設置した状態において、スタンション１３の上端側の位置に重ねられる軸方向の位置にボルト孔２１が形成されている。このため、例えばコラム２の端面を基準に、基礎１上のスタンション１３の長さを超えない範囲の位置にボルト孔２１が形成される。また、ボルト孔２１は、コラム２における４つの側面のそれぞれ（各側面）において幅方向の略中央の位置に形成されることで、全部で４個形成されている（図１０参照）。このような構成により、図７に示すようにハネ返り板１５の下端側と同じ高さにボルト孔２１を配置することが可能となっている。

続いて、図２に示す工程Ｓ５において、作業者はボルト２２のねじ込みでコラム２の角度を調整する。この工程では、コラム２の外側からボルト孔２１にボルト２２をねじ込んでスタンション１３に向けて押しつけ、ボルト２２のねじ込み量でコラム２を立てる角度を調整する作業が行われる。

ここで、上述したようにハネ返り板１５の一端側（上側）の内径がスタンション１３の外径よりもわずかに大きい寸法に構成されているため、スタンション１３に対してハネ返り板１５がガタつかないようにしている。より具体的には、コラム２の外側からボルト２２が押し込まれることでハネ返り板１５に力が加えられても、スタンション１３に対してハネ返り板１５が傾いてしまうのを防止できる。これにより、スタンション１３と別体のハネ返り板１５を使っても、スタンション１３に対するコラム２の位置合わせが可能となる。

図８は、コラムにボルトをねじ込んだ状態を示す断面図である。コラム２の各側面におけるボルト孔２１に、ボルト２２がそれぞれ４方向からねじ込まれた状態である。この状態において、ボルト２２の先端がハネ返り板１５に押し当てられている。コラム２の角度を調整するために、まず、同図に二点鎖線で示す下げ振り２３をコラム２の上端側の側面に設置する。下げ振り２３は、対象物に固定可能な固定部と逆円錐形状のおもりとの間が糸で結ばれた構成を有し、対象物と糸の距離を測ることで対象物の鉛直度合いを簡易に測ることができる。図８の段階ではコラム２の角度が鉛直に調整されていないため、コラム２の側面と下げ振り２３の糸との間は、上端側と下端側で相違する。より具体的には下端側で糸がコラム２の側面に近い状態となっている。これにより、コラム２が傾いていることが確認される。

続いて、この工程Ｓ５では、ボルト２２のねじ込み量（締め込み量）を調整することで、スタンション１３に対するコラム２の角度（換言すれば、鉛直に対するコラム２の角度）が調整される。図９は、ボルトでコラムを立てる角度を調整した状態を示す断面図である。同図に示す構成では、Ｘ軸方向と同軸となるボルト２２のねじ込み量に応じて、ボルト孔２１の位置においてコラム２をＸ軸方向に移動させることができる。これに対し、コラム２はその下端側で木枠１８により移動が規制されている。これにより、ボルト２２のねじ込み量によってコラム２全体の傾きを調整することができ、コラム２の角度を簡易に調整することができる。

次に、図１０を用いて、コラム２を立てる角度を調整する方法について具体的に説明する。図１０は、コラムの角度の調整方法を説明する断面図である。Ｘ軸方向にねじ込まれる一対のボルト２２は、同図に調整前として示すように、一対のボルト２２の先端がハネ返り板１５に当たる位置までねじ込まれている。調整前における各ボルト２２のねじ込み量Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂは例えば同じであり図８の状態に相当する。この状態ではコラム２は鉛直でない。なお、ねじ込み量Ｄは、コラム２の外周面からボルト２２がねじ込まれた量である。より具体的には、ねじ込み量Ｄは、ボルト２２をねじ込んだ状態におけるコラム２の外周面からハネ返り板１５の外周面までの距離である。

そして、コラム２の角度を調整するときに、例えばＸ軸方向にねじ込まれる一対のボルト２２は、その先端がハネ返り板１５に当てられた状態から、互いに反対方向に回転させられる。例えば、紙面左側の一方のボルト２２がねじ込まれる向き（時計回り方向）に回転され、紙面右側の他方のボルト２２は抜かれる向き（反時計回り）に回転される。これにより、図１０に示す調整後におけるねじ込み量Ｄ１ａ、Ｄ２ａは相互に異なることになる。例えば、Ｘ軸正方向にねじ込まれるボルト２２のねじ込み量Ｄ１ａは、Ｘ軸負方向にねじ込まれるボルト２２のねじ込み量Ｄ２ａよりも大きくなる。これにより、コラム２は、基準となるスタンション１３の位置を基準として、この断面でＸ軸負方向に所定量Ｍｘ（Ｍｘ＝｜Ｄ１ａ―Ｄ１ｂ｜＝｜Ｄ２ａ―Ｄ２ｂ｜）だけ移動することになる。したがって、コラム２は、図９に示すように、木枠１８に下端の移動が規制されることで傾けられる。上述したように、作業者が下げ振り２３を確認しながらボルト２２のねじ込み量Ｄを調整することで、コラム２の鉛直に対する角度が調整される。

同様に、Ｙ軸方向のボルト２２についても下げ振り２３を確認しながらねじ込み量Ｄを調整することで、コラム２はＸ軸方向とＹ軸方向に任意に傾けることができる。以上の工程により、コラム２の角度を鉛直に調整できたところで、コラム２の角度の調整は終了する。なお、ボルト２２をねじ込む手順は上述の手順以外にも任意の手順を採用することができる。例えば、一対のボルト２２のうち、一方のボルト２２で任意の角度にコラム２を傾けた後に、対向するボルト２２をねじ込んで固定してもよい。

なお、ボルト２２の差し込み方向は矩形断面を有する角パイプのコラム２であれば４方向となるが、それ以外の構成としてもよい。例えば、円形断面を有する柱用の鉄パイプの中心から１８０度ずつ傾けた３方向からボルト２２で押しつける構成とすることもできる。この場合、ハネ返り板１５も円形断面となる。

続いて、図２に示す工程Ｓ６において、作業者はコラム２内に充填剤２４を注入する。 図１１は、コラムに充填剤が充填された状態を示す断面図である。この工程において、同図に矢印で示すように、充填剤２４がコラム２の上端から注入される。この工程では、充填剤２４は、ボルト２２の位置よりも低い位置まで注入され、コラム２内の下側に充填される。コラム２内に充填される充填剤２４は、原則としてスタンション１３内に充填される充填剤１７と同様のコンクリート又はモルタルミルクを用いることができる。このため、充填剤２４に関する重複する説明は省略する。充填剤２４としては、コラム２内での充填性を考慮して、細かな骨材が配合されたモルタルを用いるのが好ましい。

コラム２やスタンション１３の内部に注入する充填剤１７、２４に配合するセメントとしては、アルミナセメント（早強セメント）を含む構成とするのが特に好ましい。アルミナセメントは、例えば短時間で硬化できることから施工期間を短縮することができる。また、アルミナセメントは、還元力が強いことで充填剤１７、２４に接触する金属製の部材（特にコラム２内部）の錆による腐食を長期間にわたって防止することができる。また、アルミナセメントは、他のセメントと比較して硬化後の収縮がきわめて小さい無収縮であるという特徴を有することで柱に余計な応力を発生させるのを防止でき、柱の構造を安定させることができる。このため、アルミナセメントは、充填剤１７、２４やコラム２やスタンション１３を組み合わせて構成される本実施形態における柱構造により適したセメント成分である。

ただし、アルミナセメントは他のセメントと比べ高価であるため、施工コストを重視する場合には、アルミナセメント以外のセメントを充填剤１７の硬化剤として用いることもできる。また、例えばスタンション１３内に充填する充填剤１７の硬化剤としてアルミナセメントを用いず安価なポルトランドセメントのみを用い、コラム２内に充填する充填剤２４の硬化剤としてアルミナセメントを配合して用いてもよい。例えば、アルミナセメントとポルトランドセメントとを体積比で１対３の配合比率として充填剤２４に用いることができる。これにより、アルミナセメントとポルトランドセメントの両方の利点を活かした充填剤２４とすることができる。このように、充填剤１７と充填剤２４とでセメントの配合比率を異ならせる構成とすることもできる。また、コラム２内の充填剤２４とスタンション１３内の充填剤１７とを使い分けることもできる。

なお、強度の高い柱構造を適切に施工するためには、充填剤２４の粘度が適切に管理される必要がある。具体的には、水とセメントを練り混ぜた直後の充填剤２４のスランプ（粘度）は、コラム２内に隙間無く充填できる程度に低く、コラム２と基礎１との隙間から漏れ出しすぎない程度に高いことが好ましい。この場合、ある程度低い粘度としたセメントミルクを用いてもよい。充填剤２４の粘度を調整する場合には、例えば砂や砂利のような骨材の配合量を少なくしたり水の配合量を多くしたりすることで、充填剤２４の粘度を下げることができる。逆に、骨材の配合量を多くしたり水の配合量を少なくしたりすることで、充填剤２４の粘度を上げることができる。なお、充填剤をモルタルミルク状にして空気量（ポアソン比）を小さくすることで錆の発生を防止することもできる。

このような充填剤２４がコラム２内に充填されることで、基礎１に立設されたスタンション１３や配筋１４によって、コンクリートで構成された基礎１と充填剤２４とが一体化する。これにより、コラム２を基礎１に強固に接続した構造（剛構造）とすることができ、基礎の内部にコラム２を埋没させるような構成と同等以上の強度を持つ柱構造とすることができる。

なお、充填剤２４の粘度が高いときは、充填剤２４がコラム２内で適切に充填されず意図する強度を得ることができなかったり、充填剤２４の内部に空気が含まれたりするおそれがある。このような場合には、コラム２の外側から振動を与える工程を行ってもよい。これによれば、振動により充填剤２４をコラム２内（特に下部）で充填させることができ、充填剤２４内の空気を排出することもできる。

続いて、図２に示す工程Ｓ７において作業者は木枠１８を取り外す。図１２は、基礎上から木枠を取り外した状態を示す断面図である。木枠１８を取り外すことで、コラム２の周囲に障害物がなくなり、カーポート１００の屋根の下の空間を効率的に利用することができる。

続いて、図２に示す工程Ｓ８において、作業者は充填剤２４の硬化後にボルト２２をコラム２から抜く。この工程では、４本のボルト２２がコラム２から抜かれることでコラム２にはボルト孔２１だけが残ることになる。なお、上述した通り、コラム２内では、ボルト２２よりも低い位置までしか充填剤２４を充填していないため、充填剤２４の硬化後であってもボルト２２を抜くことができる。このように、ボルト２２を抜くことでコラム２に突起がなくなり美観の高い柱とすることができる。このように、ボルト無し工法とすることで、スタイリッシュな柱とすることができる。

続いて、図２に示す工程Ｓ９において、作業者はボルト２２を抜いたボルト孔２１を埋める。図１３は、ボルトを抜いてボルト孔を埋めた状態を示す断面図である。コラム２には４つのボルト孔２１が形成されているが、そのうち３つのボルト孔２１をシール材２５で穴埋めし、１つのボルト孔２１は開いたままにする。シール材２５としては、シリコーン系のシーラントを用いることができる。また、シール材２５が硬化した後に錆止め塗料を塗布してもよい。

穴埋めされない１つのボルト孔２１は、コラム２内で結露により集まった水分などをコラム２の外部に排出する排水口として機能する。これにより、コラム２内部で水が貯まってコラム２が錆びて腐食するのを防止することができる。このような観点から、コラム２内で充填剤２４を充填する高さは、ボルト２２の下側のできるだけ近い位置とするのが好ましい。ただし、コラム２にボルト２２を残してもよい場合には、ボルト２２のねじ部分が充填剤２４に埋まってしまう高さまで充填剤２４を充填してもよい。

以上において説明したとおり、最初の工程Ｓ１から最後の工程Ｓ９までが行われることで、柱の設置の全行程が完了する。以上の工程で示された本実施形態の柱の設置方法では、スタンション１３を有する基礎１の上にスタンション１３を囲む木枠１８を設ける工程Ｓ３と、コラム２を木枠１８とスタンション１３との間に差し込む工程Ｓ４と、コラム２の外側からボルト孔２１にボルト２２をねじ込んでスタンション１３に向けて押しつけて、ボルト２２のねじ込み量でコラム２を立てる角度を調整する工程Ｓ５とが含まれることで、ボルト２２をねじ込み量の簡易な調整だけで、基礎１の施工状態によらず適切な角度のコラム２を安価かつ簡易に設置することができる。

＜柱構造の説明＞
本実施形態において上述した工程により設置される柱構造は、上述した通りの構成を有するが主要な構成として図１３に示すように、基礎１に設けられたスタンション１３と、スタンション１３を囲うように設けられたコラム２と、スタンション１３とコラム２の間で硬化した充填剤２４と主要な構造として有する。また、コラム２には、同図に示すように、スタンション１３と重なる高さ位置で、充填剤２４の上面よりも上の位置にボルト孔２１が形成されることになる。これにより、上述した作用効果だけでなく、ボルトなしの鉄筋構造とすることができ、柱をスタイリッシュなデザインとすることで、一般家屋にマッチしたデザインとすることもできる。

また、充填剤２４を含む鉄筋構造によりコラム２の根元を剛構造にすることができる。これにより、柱の本数を減らしたり、筋交いを不要な構造としたりすることができる。この場合、例えばカーポート１００に設置した自動車のドアの開閉をし易くしたり、カーポート１００のユーザが通る道を確保したり、土地を有効に利用できるようにするなどの種々の効果を奏することもできる。よって、カーポート１００の付加価値を高めることができる。

また、スタンション１３には、スタンション１３よりも外径が大きいハネ返り板１５がボルト２２に対応する位置に固定されている。また、上述した工程Ｓ９により、ボルト２２を抜いた孔がシール材２５で埋められたボルト孔２１と、開口したボルト孔２１とを有することになり、コラム２内から水抜きをすることができる。

＜本実施形態の効果＞
以上で説明したとおり、本実施形態の柱の設置方法、カーポートの設置方法、柱構造及びカーポートによれば、ボルト２２のねじ込み量（ねじ込み具合）によってコラム２の角度（傾き）を調節することができる。これにより、例えば基礎１の施工状態によらずコラム２を適切な角度で設置でき、基礎１の設置位置が所定の位置からずれていても構造物の柱となるコラム２を適切に立てることもできる。また、コラム２を基礎１に埋めない構造であることから外径の大きく価格の高い鉄パイプであるコラム２の使用量を減らすことができ、積雪によっても崩壊してしまうようなことのない強度の高い柱構造を安価に実現することもできる。また、基礎１に安定的に立てられたスタンション１３があることで、カーポート１００を建てるときにコラム２をスタンション１３で支えることができ、意図せずコラム２が転倒してしまうのを防止することができる。これにより、構造物を建てる前段階である建方工事の安全性を高めることができるとともに、工事の難易度を下げることもできる。

また、本実施形態によれば、上述した通り簡易な工程で柱の設置を行うことができ、鉄骨加工技術、建方工事から完成に至るまで、各工程の専門職を要することなく、短期の学習で施工できる工法を提供することができる。

また、本実施形態によれば、コラム２の上端から充填剤２４を注入することにより、充填剤２４の上面より下の部分はきわめて強度の高い構造にすることができ、この部分でコラム２が座屈してしまうようなことはなくなる。これにより、充填剤２４の上側の部分のコラム２だけでしか座屈する可能性がなくなるので、充填剤２４の充填量が多いほど強い構造にすることができる。なお、カーポート１００に用いられるコラム２の長さを３ｍ程度としたときには、基礎１上のスタンション１３の長さを１ｍ程度とし充填剤２４を充填すれば（充填剤２４の充填高さを例えばコラム２の高さの約１／３とすれば）、十分な強度を得ることができる。また、コラム２内部の下底に充填剤２４を充填していることで、コラム２のねじれや抜け上がりが発生するのを防止することができる。また、アルミナセメントを含む充填剤２４により根元内部の錆を防いでコラム２の強度を高めることができる。また、基礎１から上部に繋がる鉄筋構造が形成されることで、後述するコラム２に衝撃が加えられたときにもその内部に充填された充填剤２４が破砕するのを防止することができる。

また、本実施形態によれば、通常の鉄骨構造においてコラム２が基礎１の内部に埋まった部分とその上側の間（換言すれば基礎１の上面）において錆びて腐食し、コラム２が折れてしまうようなことはなく、コラム２を高い強度に維持することもできる。

≪第２実施形態≫
図１４は、第２実施形態におけるカーポートを示す斜視図である。なお、同図におけるカーポート１０１では基礎１の図示は省略している。また、同図において、上述の実施形態と同一の符号が付された構成は、追加の説明がない限り同様の機能を有する。カーポート１０１は、柱の構造や設置方法については第１実施形態と同様であるが、屋根板４の上面を平坦にし、屋根板４の外周に手すり５を設けることで、カーポート１０１のユーザが屋根の上をベランダとして利用できるようにしている。また、カーポート１０１の側方には、屋根板４の上と地面とをつなぐ階段６が設けられている。このようなカーポート１０１とすることで、カーポート１０１の屋根の上に利用可能なスペースを設けることができる。このような場合には、屋根板４の荷重だけでなくユーザが屋根の上で移動することにより生じる不均一な荷重が柱２に加えられる。しかしながら、上述した強度の高い柱構造を採用していることで柱２の座屈などを防止することができる。なお、このような構成のときには、筋交い（図示せず）などを設けてさらに強度を高めてもよい。また、カーポート１０１のように、屋根板４の上に別の機能を設けてもよく、ソーラーパネルを搭載して太陽光発電機能を有するカーポートとすることもできる。

≪変形例≫
また、上述した実施形態において、基礎１上の構造として４本の柱（コラム２）と梁３だけで屋根板４を支える構成について説明したが、コラム２の数を増やしたりコラム２の間に筋交いを入れたりすることで強度を確保した構造においても本発明を実施することができる。また、本発明は、肉厚が６ｍｍ以上の厚い鉄製のコラムを用いた重量鉄骨構造で実施してもよく、肉厚が６ｍｍ未満の薄い鉄製のコラムを用いた軽量鉄骨構造で実施してもよい。なお、上述した実施形態における鉄製の構造材を他の金属製の構造材を用いて本発明を実施することもできる。例えば、アルミニウム製のコラムやスタンションといった構造材を用いた構造であっても本発明を実施することができる。

また、上述した実施形態においては、ハネ返り板１５とスタンション１３を別に構成し、スタンション１３にハネ返り板１５を固定する構成例について説明したが、スタンション１３とハネ返り板１５が一体構造になっていてもよい。

また、上述した実施形態では、外形寸法が段状に大きくなるハネ返り板１５を用いた構成について説明したが、図１５に示すように複数の部材を組み合わせる構成としてもよい。同図に示すハネ返り板１５は、４個の変動安定プレート１５１と、４個の固定プレート１５２と、８個の締結具１５３と、１個の角パイプ１５４とを備えて構成される。

変動安定プレート１５１は、断面Ｌ字状の金属製アングル材である。変動安定プレート１５１は、その一辺がスタンション１３の側面に４本のボルト１６で固定される。変動安定プレート１５１は、その一辺に対して直角に折れ曲がって図１５において側方に延在する他辺で固定プレート１５２と角パイプ１５４を支持する。なお、変動安定プレート１５１は、各辺に図示しない長孔が設けられている。変動安定プレート１５１は、一辺に設けられた長孔にボルト１６が差し込まれてスタンション１３に固定されることで、高さ方向における任意の位置に固定可能に構成される。

固定プレート１５２は、断面Ｌ字状の金属製アングル材である。固定プレート１５２は、その一辺が締結具（例えばボルトとナット）１５３で変動安定プレート１５１の他辺に固定される。固定プレート１５２の他辺が起立した状態となることで、角パイプ１５４の位置を内側から規制可能に構成される。角パイプ１５４は、スタンション１３よりも外径が大きくコラム２よりも外径が小さい鉄製の角パイプである。角パイプ１５４がハネ返り板１５においてボルト２２が押し当てられる筒部材に相当する。角パイプ１５４は、変動安定プレート１５１と固定プレート１５２とにより下端と内周面から支持されることで、スタンション１３に対して固定的に支持される。なお、これらの部材は説明した順番に組み立てることでスタンション１３に対してハネ返り板１５（角パイプ１５４）を固定することができる。

以上のような構成により、ハネ返り板１５は、外側に配置される矩形筒部と、この各辺から内側に向けて延在する４本の接続部と、接続部から直角に折れ曲がって延在しスタンション１３に固定される４本の固定部とを備えた構成となる。これにより、ハネ返り板１５は、図１５のＢ－Ｂ断面においてスタンション１３を挟む一対のＵ字断面を構成する。このような構成によれば、簡易な構成を組み合わせることで安価にハネ返り板１５を実現することができる。また、部材を分割した構造としているため設置も容易である。また、変動安定プレート１５１の長孔によりスタンション１３に固定する位置や、固定プレート１５２を取り付ける位置を調整することもできる。これにより、角パイプ１５４を固定する位置も自由に調整することができる。

また、上述した実施形態においては、スタンション１３が垂直に近い角度で設置されている構成例について説明したが、スタンション１３を基礎１や地面に対して意図的に傾けて配置して、コラム２に対する角度を大きくすることでコラム２が基礎１から抜けてしまうのを防止してもよい。

また、上述した実施形態においては、ボルト２２をコラム２の各側面に１本ずつ設ける構成例について説明したが、ボルト２２をコラム２の各側面において平面方向に複数並べて設けてもよい。この場合、コラム２の軸方向（鉛直方向）を中心とした回転方向の位置を調整することができる。

また、上述した実施形態においては、本発明に係る柱構造を用いたカーポートの構成例について説明したが、本発明に係る柱構造は、太陽光発電施設や仮設住宅といった他の構造物にも適用することもできる。この場合、木枠１８に相当するコラム２の位置基準となる基準枠を固定したままとして充填剤２４を充填せずに柱の設置を完了してもよい。これにより、ボルト２２と基準枠をそのままにして仮設的に使ってもよい。例えば、太陽光発電施設や仮設住宅のように仮設的に設ける構造物を撤去するときには、ボルト２２を抜くことでコラム２を外せるようにして、構造物を解体可能とすることもできる。

また、上述した実施形態では、コラム２の外側を囲む木枠１８が基礎１にボルト１９で固定される構成について説明したが、他の構成や材質を用いた基準枠としてもよい。例えば、基準枠をコラム２の内側に設けてもよい。また、木枠１８に替えて、基準枠としてコラム２の断面形状に対応した凹凸をフーチング上部１１上面に設ける構成としてもよい。この場合、上述した工程Ｓ４において、スタンション１３の位置と関係なく、基準枠に合わせてコラム２を設置することになる。

例えば、フーチング上部１１にコラム２の断面形状と同じ形状の溝を設け、コラム２の下端をその溝に差し込むことで、コラム２の下端位置の移動が規制されるようにしてもよい。また、フーチング上部１１にコラム２の外周面の外側に沿うように突起を設けて、コラム２外の突起でコラム２の下端位置の移動が規制される枠としてもよい。この場合、突起がコラム２の外周を囲うように、コラム２の形状に合わせフーチング上部１１を凹ませた構成とすることで、コラム２に注入した充填剤２４が漏れ出すのを防止することもできる。また、基準枠は必ずしも基礎１に接するように設けなくてもよく、基礎１の上で基礎１から離れた位置においてコラム２の下端位置の移動を規制する任意の構成を採用することができる。

本発明の柱の設置方法、カーポートの設置方法、柱構造及びカーポートは、基礎の施工状態によらず適切な角度の柱を安価かつ簡易に設置することができ、強度の高いカーポートのような構造物を安価に設置することを目的とする。

１ 基礎
２ コラム（第２の柱）
３ 梁
４ 屋根板
５ 手すり
６ 階段
１０ フーチング下部
１１ フーチング上部
１２ 中央鉄筋
１３ スタンション（第１の柱）
１４ 配筋
１５ ハネ返り板（筒部材）
１５ａ、２１ ボルト孔
１６、１９、２２ ボルト
１７、２４ 充填剤
１８ 木枠
２３ 下げ振り
２５ シール材
１００、１０１ カーポート
１５１ 変動安定プレート
１５２ 固定プレート
１５３ 締結具
１５４ 角パイプ
Ｄ、Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ ねじ込み量

本発明に係る柱の設置方法は、第１の柱を有する基礎の上に当該第１の柱を囲む基準枠を設ける工程と、底無し筒形状を有し、前記第１の柱に対応する位置にボルト孔が開けられた第２の柱を、前記基準枠と前記第１の柱との間に差し込む工程と、前記第２の柱の外側から前記ボルト孔にボルトをねじ込んで前記第１の柱に向けて押しつけて、当該ボルトのねじ込み量で前記第２の柱を立てる角度を調整する工程と、時間経過により硬化する充填剤を前記第２の柱の上端から注入する工程と、を含み、前記充填剤を前記ボルトの位置よりも低い位置まで注入することを特徴とする。

Claims (14)

1. 第１の柱を有する基礎の上に当該第１の柱を囲む基準枠を設ける工程と、
   底無し筒形状を有し、前記第１の柱に対応する位置にボルト孔が開けられた第２の柱を、前記基準枠と前記第１の柱との間に差し込む工程と、
   前記第２の柱の外側から前記ボルト孔にボルトをねじ込んで前記第１の柱に向けて押しつけて、当該ボルトのねじ込み量で前記第２の柱を立てる角度を調整する工程と、
   を含む柱の設置方法。
2. 時間経過により硬化する充填剤を前記第２の柱の上端から注入する工程をさらに含む請求項１記載の柱の設置方法。
3. 前記充填剤を前記ボルトの位置よりも低い位置まで注入する請求項２記載の柱の設置方法。
4. 前記充填剤の硬化後に前記ボルトを抜く工程をさらに含む請求項２又は３記載の柱の設置方法。
5. 前記ボルトを抜いた前記ボルト孔を埋める工程をさらに含む請求項４記載の柱の設置方法。
6. 前記第１の柱は上部が開口する筒形状を有し、
   時間経過により硬化する充填剤を前記第１の柱の上端から注入する工程をさらに含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の柱の設置方法。
7. 前記充填剤は、コンクリート又はモルタルミルクである請求項２乃至６のいずれか一項に記載の柱の設置方法。
8. 前記充填剤は、アルミナセメントを含む請求項２乃至６のいずれか一項に記載の柱の設置方法。
9. 前記第１の柱よりも外径が大きい筒部材を前記第１の柱に固定する工程をさらに含み、
   前記第２の柱の角度を調整する工程において、前記筒部材に前記ボルトを押しつける請求項１乃至８のいずれか一項に記載の柱の設置方法。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の柱の設置方法により複数の第２の柱を設置する工程と、
    前記複数の第２の柱に複数の梁を架ける工程と、
    前記梁の上に屋根板を設ける工程と、
    を含むカーポートの設置方法。
11. 基礎に設けられた第１の柱と、
    前記第１の柱を囲うように設けられた第２の柱と、
    前記第１の柱と前記第２の柱の間で硬化した充填剤とを有し、
    前記第２の柱には、前記第１の柱と重なる高さ位置で、前記充填剤の上面よりも上の位置にボルト孔が形成されている柱構造。
12. 前記第１の柱には、当該第１の柱よりも外径が大きい筒部材が前記ボルト孔に対応する位置に固定されている請求項１１記載の柱構造。
13. シール材で埋められた前記ボルト孔と、開口した前記ボルト孔とを有する請求項１１又は１２記載の柱構造。
14. 請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の柱構造を有する複数の柱と、
    前記複数の柱の上端側に設けられた複数の梁と、
    前記複数の梁の上に設けられた屋根板と、
    を有するカーポート。

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