JP2831909B2 - 鉄骨柱、杭および基礎梁の接合構造 - Google Patents

鉄骨柱、杭および基礎梁の接合構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建築物などの基礎に用
いられる鉄骨柱、杭および基礎梁の接合構造に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄骨構造物の建設工事における大きな特
色の1つとして、現場施工が簡易であることが挙げられ
る。これは、現場での鉄骨工事が、工場で加工された鉄
骨を組み立てる作業が主であるためである。しかし、構
造物の上部構が鉄骨構造であっても、その下部構はRC
(鉄筋コンクリート)構造とするのが一般的である。R
C構造を用いる工事では、鉄筋の配筋を行い、この配筋
したものの周囲に型枠を組み、この型枠の内部にコンク
リートを打設し、このコンクリートが硬化した後にその
型枠を外す作業が必要である。このため、RC工事の施
工性は、鉄骨工事の施工性と比べて余り能率的とは言え
ない。特に基礎に杭を用いるRC構造物の場合は、その
基礎フーチングには、この基礎フーチングの上に設置さ
れる上部構の柱の柱脚、この基礎フーチングを支持する
杭の杭頭、及びこの杭どうしを地中で接合する基礎梁が
集まるため、基礎フーチングではその配筋が複雑になっ
てしまうとともに、この基礎フーチングが大型化してし
まう。このため、基礎フーチングを用いない、1本の柱
を1本の杭が支持する基礎(以下、「1柱1杭基礎」と
いう)について種々提案されている(例えば、特開昭5
0−16311号公報、特開平3−51428号公報お
よび特開平4−285211号公報参照)。これらの公
報に記載された1柱1杭基礎は、上述した、杭どうしを
接合する基礎梁を用いないものである。1柱1杭基礎
は、RC構造の基礎フーチングに比べ小型であるため、
周辺にスペースが少ない既存の鉄道線路敷きの上空に跨
る中高層線路上空建築物(上記特開平3−51428号
公報参照)などに用いられることが多い。基礎梁は、上
述したような既存の鉄道線路などの地下に構築すること
が困難であるため、1柱1杭基礎には基礎梁が用いられ
ないことが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】狭い土地に建築物を構
築する場合は、その建築物には、上述した理由により1
柱1杭基礎が用いられることが多い。この1柱1杭基礎
では、地震時などに建築物に作用する水平方向の力への
耐力がこの建築物に不足する。このため、その建築物の
上部構造の柱や梁を大きなものとし、これによりその建
築物が水平方向の力への耐力を有するようにする必要が
ある。建築物の上部構の柱や梁を大きなものにした場合
は、床面積や階高に占める部材の割合が大きくなってし
まい、建築空間の有効活用を妨げることになる。
【0004】本発明は、上記事情に鑑み、建築物の床面
積の減少を防止することができる鉄骨柱、杭および基礎
梁の接合構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
【0006】記目的を達成するための本発明の鉄骨
柱、杭および基礎梁の第の接合構造は、地中に打設さ
れた杭、側面に基礎梁が接合される接合部鋼管と、上下
に貫通した孔を有し上記接合部鋼管に固定されてこの接
合部鋼管上面を覆う、上面に鉄骨柱が接合される上部ダ
イヤフラムと、上下に貫通した孔を有し上記接合部鋼管
の下面に固定されてこの接合部鋼管下面を覆う下部ダイ
ヤフラムと、この下部ダイヤフラムの下面に上端が固定
され内周に突起を有する杭頭部鋼管とが設けられ、上記
杭の杭頭にこの杭頭部鋼管が環装されてなる接合鋼管、
および上記上部ダイヤフラムの孔及び上記下部ダイヤフ
ラムの孔からこの接合鋼管の内部に充填されてこの接合
鋼管と上記杭を一体化するコンクリートを備えたことを
特徴とするものである。
【0007】ここに、上記上部ダイヤフラムに代えて、
上記接合部鋼管に固定されてこの接合部鋼管上面を覆
う、上記鉄骨柱が接合される上部ダイヤフラムを備える
とともに、上記コンクリートに代えて、上記下部ダイヤ
フラムの孔から上記杭頭部鋼管の内部に充填されて上記
接合鋼管と上記杭を一体化するコンクリートを備えた構
成であってもよい。
【0008】さらに、上記目的を達成するための本発明
の鉄骨柱、杭および基礎梁の第の接合構造は、鉄骨柱
と、この鉄骨柱の柱脚部に接合された基礎梁と、地中に
打設された杭と、上記鉄骨柱と上記基礎梁の接合部を内
部に保持してこの基礎梁に結合された、上記杭の杭頭部
に環装された接合鋼管と、この接合鋼管の内部に打設さ
れて上記杭と上記基礎梁を一体化するコンクリートとを
備えたことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明の鉄骨柱、杭および基礎梁の接合構造
は、地中に打設された杭の杭頭に接合鋼管が環装され、
この接合鋼管の内部にコンクリートが充填されてその接
合鋼管とその杭が一体化されたものであるため、接合鋼
管に接合された基礎梁が、地震時などに作用する水平方
向の力に抵抗し、したがってその接合鋼管に接合される
鉄骨柱やこの鉄骨柱に接合される基礎梁を大きなものに
する必要がない。
【0010】また、上記鉄骨部と上記基礎梁を一般の鉄
骨構造における柱梁接合部と同様に接合し、その接合部
を内部に保持する形で接合鋼管をその基礎梁に取り付け
るとともに、この接合鋼管の内部にコンクリートを充填
することにより、鉄骨柱から基礎梁及び杭から基礎梁へ
の応力の伝達が一層確実になる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の一実施例の鉄骨柱、杭および基礎梁の接
合部に基礎梁および鉄骨柱が接合されている状態を示す
側面図、図2(a)は、図1に示す接合部に備えられた
接合鋼管を、一部省略して示す側面図、図2(b)は、
図2(a)のA−A方向から見た図である。
【0012】鉄筋コンクリート杭1が地中に打設され、
この鉄筋コンクリート杭1の上端から鉄筋1aが、コン
クリート8との付着を確保するため上方に延びている。
この鉄筋コンクリート杭1の杭頭には、接合鋼管2の杭
頭部鋼管3が環装され、この接合鋼管2の内部にはコン
クリート8が充填されており、このコンクリート8の上
面にはモルタル9が充填されている。杭頭部鋼管3の内
周には、コンクリート8との付着を確保するためのリブ
3aが溶接されており、その側面の下方には、レベル出
しボルト3bを有するレベル出し金物3cが取り付けら
れている。このレベル出しボルト3bの先端は、掘削さ
れた地面上に打設された捨てコンクリート15に当接し
ている。レベル出しボルト3bを回転させることにより
接合鋼管2の上下方向の位置が調整される。杭頭部鋼管
3の上端には下部ダイヤフラム5が溶接されており、こ
の下部ダイヤフラム5には、コンクリート8が通る上下
に貫通した孔5aが設けられている。その下部ダイヤフ
ラム5の上面には接合部鋼管4が溶接されており、この
接合部鋼管4の側面には鉄骨梁ブラケット6が溶接され
ている。この鉄骨梁ブラケット6には、添接板12を介
してボルトが用いられて鉄骨部材の基礎梁11が接合さ
れている。接合部鋼管4の上端には上部ダイヤフラム7
が溶接されており、この上部ダイヤフラム7には、コン
クリート8及びモルタル9が通る上下に貫通した孔7a
が設けられている。またこのモルタル9が接合部鋼管4
に充填される際に、このモルタル9と上部ダイヤフラム
7の間に隙間が生じることを防止するため、この上部ダ
イヤフラム7には、上下に貫通した空気抜き用の孔(図
示せず)が設けられている。その上部ダイヤフラム7の
上面には鉄骨柱ブラケット10が溶接されており、この
鉄骨柱ブラケット10には鉄骨柱13が接合されてい
る。
【0013】接合鋼管2は、その内部にコンクリート8
が充填されており、これによりその接合鋼管2は鉄筋コ
ンクリート杭1と一体化されている。このため、その接
合鋼管2に接合された基礎梁11が、地震時などに作用
する水平方向の力に抵抗し、したがって接合鋼管2に接
合された鉄骨柱11やこの鉄骨柱に接合される梁(図示
せず)を大きなものにする必要がない。
【0014】杭頭部鋼管3には、鉄筋コンクリート杭1
の施工誤差を含めてこの鉄筋コンクリート杭1に環装さ
れるだけの内径が必要であり、杭頭部鋼管3の長さ(高
さ)は、鉄筋コンクリート杭1の杭頭に生じる応力を接
合部鋼管4を経由して基礎梁11に伝達できるような寸
法にしなければならない。リブ3aは、杭頭部鋼管3の
内周に鉄筋が溶接されたものであるが、その他の突起と
して、杭頭部鋼管3の内周に打れたスタッドなどでもよ
く、また杭頭部鋼管3に内面突起付き鋼管(図示せず)
を用いるなどの手段によりコンクリート8と杭頭部鋼管
3の付着を高めてもよい。
【0015】ここに、鉄骨梁ブラケット6及び鉄骨柱ブ
ラケット10は、必ずしも必要ではなく接合部鋼管4に
基礎梁11及び鉄骨柱13を直接固定してもよいが、接
合部鋼管4に鉄骨梁ブラケット6及び鉄骨柱ブラケット
10を取り付けておけば、基礎梁11及び鉄骨柱13の
取り付けを現場で容易に行うことができるため、接合部
鋼管4に鉄骨梁ブラケット6及び鉄骨柱ブラケット10
を取り付けておくことが好ましい。
【0016】また鉄筋コンクリート杭1は、現場打ちの
コンクリート杭、既製の鉄筋コンクリート杭、プレスト
レスコンクリート杭、もしくは鋼管杭(図示せず)など
であってもよい。既製の鉄筋コンクリート杭を用いる場
合は、その杭頭から中詰めコンクリート補強の鉄筋(図
示せず)を定着長さ突出させ、この突出させた鉄筋とコ
ンクリート8の付着によりその鉄筋コンクリート杭とコ
ンクリート8の付着が確保される。プレストレスコンク
リート杭を用いる場合は、そのPC棒鋼(図示せず)を
その杭頭より定着長さ突出させる。また鋼管杭を用いる
場合は、その杭頭に鉄筋(図示せず)を溶接する。
【0017】さらに、コンクリート8が接合鋼管2の内
部に充填された後に、このコンクリート8に含まれる水
が上昇してその表面が沈下することがあり、このため、
コンクリート8と上部ダイヤフラム7の間に隙間が生じ
ることがある。この隙間が生じることを防止するため、
コンクリート8を接合鋼管2に充填するに際し、このコ
ンクリート8と上部ダイヤフラム7の間に間隔を有する
ように予めコンクリート8を充填し、この間隔にモルタ
ル9を充填し、このモルタル9によりコンクリート8に
含まれる水の上昇を防止することが好ましい。
【0018】なお、図1に示す基礎梁11には鉄骨部材
が用いられているが、これは、図1に示す接合部の施工
性の向上させるために基礎梁11に鉄骨部材が用いられ
ているものであり、必ずしも基礎梁11は鉄骨部材であ
る必要はない。この基礎梁11には、RC(鉄筋コンク
リート)構造やSRC(鉄骨鉄筋コンクリート)構造の
ものであっても適応可能である。これらのものを基礎梁
11に用いた場合は、それらの鉄筋や鉄骨を上部及び下
部ダイヤフラム7,5等に溶接したり、それらのコンク
リートの付着を介してそれら基礎梁11を接合鋼管2に
接合すればよい。
【0019】また鉄骨柱13には、鉄骨が用いられてい
るものであればよく、SRC構造の柱を用いた場合は、
その鉄骨を上部ダイヤフラム7に溶接し、鉄筋はコンク
リートの付着を介して接合鋼管2と一体化すればよい。
図3(a)は、本発明に係る接合鋼管の一例を示す側面
図、図3(b)は、図3(a)のB−B方向から見た図
である。尚、上記実施例(図1及び図2参照)の構成要
素と同一の要素には、同一の番号を付して示し、重複説
明は省略する。
【0020】この接合鋼管2には、その水平断面が円形
の接合部鋼管4と杭頭部鋼管3とが備えられている。こ
のように接合鋼管2の水平断面形状は特定のものに限定
されるものではない。図4(a)は、本発明に係る接合
鋼管の他の例を示す側面図、図4(b)は、図4(a)
のC−C方向から見た図である。尚、以下も同様に、先
に述べた実施例(図1〜図3参照)の構成要素と同一の
要素には、同一の番号を付して示し、重複説明は省略す
る。
【0021】この接合鋼管2には、2つの鉄骨梁ブラケ
ット6が備えられており、この接合鋼管2は、建築物の
隅角部(図示せず)に備えられるものである。図5は、
本発明の他の実施例の接合部に基礎梁および鉄骨柱が接
合されている状態を示す側面図、図6(a)は、図5に
示す接合部に備えられた接合鋼管を、一部省略して示す
側面図、図6(b)は、図6(a)のD−D方向から見
た図である。尚、上記実施例(図1〜図4参照)の構成
要素と同一の要素には、同一の番号を付して示し、重複
説明は省略する。
【0022】この接合部鋼管4は、杭頭部鋼管3に比べ
細く鉄骨柱13と同程度の太さのものであり、その接合
部鋼管4の内部にはコンクリート8が充填されていな
い。この接合鋼管2では、鉄骨柱13に作用する力や鉄
筋コンクリート杭1に作用する力が基礎梁11に直接伝
達されるため、その接合部鋼管4の内部にコンクリート
8が充填されていない。
【0023】図7は、本発明の接合部の施工方法の一例
を示す図である。先ず図7(a)に示すように鉄筋コン
クリート杭1が地中に打設される。次に図7(b)に示
すように接合鋼管2の杭頭部鋼管3が、この鉄筋コンク
リート杭1の杭頭に環装される。コンクリート8が、こ
の環装された接合鋼管2の内部に充填され、これにより
この接合鋼管2と鉄筋コンクリート杭1が一体化され
る。この充填に際し、コンクリート8は、上述したよう
に、その上面と上部ダイヤフラム7の下面との間にモル
タル9が充填される隙間を有するように充填される。
尚、レベル出しモルタル16が、杭頭部鋼管3の環装が
行われる前に鉄筋コンクリート杭1の杭頭の周辺に打設
される。このレベル出しモルタル16は、接合鋼管2
の、捨てコンクリート15からの高さを調整するための
ものである。そして図7(c)に示すようにモルタル9
が、接合鋼管2の内部のコンクリート8の上面に打設さ
れる。基礎梁11が鉄骨梁ブラケット6に接合され、か
つ鉄骨柱13(図1及び図5参照)が鉄骨柱ブラケット
10に接合される。これらの接合により接合部の躯体は
完成し、この後にこの接合部は埋め戻される。
【0024】図8は、本発明のさらに他の実施例の接合
部に基礎梁及び鉄骨柱が接合されている状態を示す側面
図である。この実施例においては、基礎梁11と鉄骨柱
13は、一般の鉄骨構造物の柱梁接合部と同様に接合す
る。すなわち、図中の柱梁接合部20において、基礎梁
11と鉄骨柱13は剛接合されており、この接合部20
は、スチフナやダイヤフラム等の適切な補強を施してあ
る。鉄筋コンクリート杭1と梁11を接合する接合鋼管
2は、上記柱梁接合部20に集まる基礎梁11に取り付
けられており、その内部に打設されたコンクリート8に
より鉄筋コンクリート杭1と一体化されている。図中の
リブ2aは、接合鋼管とコンクリートの付着を高めるた
めのものである。柱梁接合部20の下方には、鉄骨組立
時にこの接合部及び接合鋼管20を鉄筋コンクリート杭
1の頭上に支持するための支持柱23が接続される。こ
の支持柱23は、その下端部にベースプレート22を有
しており、鉄筋コンクリート杭1に打ち込まれた仮アン
カー24によって、所定の位置に固定される。なお、支
持柱23は、コンクリート8を打設するまでの間、鉄骨
部材を杭頭に支持するためのものであり、その断面は、
上部の鉄骨柱13より小さいものでも問題はない。ま
た、ベースプレート22の下面のモルタル21により、
支持柱23のレベル出しを行っている。
【0025】この接合方法を採用することにより、鉄骨
柱13と基礎梁11が確実に直接接合されると共に、鉄
筋コンクリート杭1と基礎梁11の接合においても、接
合鋼管2とその内側の基礎梁11が有効に作用し、鉄筋
コンクリート杭1に生じる曲げ応力を確実に基礎梁11
に伝達することができる。図9(a)は、図8に示す接
合部に備えられる接合鋼管の一例を示す平面図、図9
(b)は、図8に示す接合部に備えられる接合鋼管の他
の例を示す平面図である。
【0026】図9(a)に示す接合鋼管2は角形の水平
断面を有しており、図9(b)に示す接合鋼管2は円形
の水平断面を有している。このように図8に示す接合鋼
管2の形状は特に限定されるものではないが、この接合
鋼管2の内径は、鉄筋コンクリート杭1の径に比べ大き
なものでなければならない。なお、図9(a)、(b)
では基礎梁11と鉄骨柱13の接合部を水平ダイアフラ
ム25により補強してる。また孔25aは、柱を角形鋼
管とした場合に、接合部の角形鋼管柱内にコンクリート
を充填するためのである。
【0027】図10は、図8及び図9に示す接合部の構
築方法の一例を示す図である。図10(a)は、鉄骨柱
が接合する柱ブラケット10と、基礎梁11の接合部を
示すもので、接合部の下部には、支持柱23が接続され
ている。また、これらの基礎梁11には、接合鋼管2の
側面と面一となるスチフナ11がそれぞれ設けられてい
る。一方、図10(b)に示す接合鋼管2は、基礎梁1
1が入り込む貫通部24が切り欠かれている。図10
(a)に示す基礎梁11を、図10(b)に示す接合鋼
管2の貫通部24に入り込ませ、この接合鋼管2の側面
を基礎梁11のスチフナ11aと面一となるようにす
る。このスチフナ11aとその周辺の接合鋼管2の側面
を溶接し、これにより、図10(c)に示す鉄骨の接合
部が完成する。
【0028】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の鉄骨柱、
杭および基礎梁の接合構造は、内部にコンクリートが充
填されて杭と一体化された接合鋼管の側面に基礎梁が接
合される構造を有するため、この基礎梁が地震時などに
作用する水平方向の力に抵抗し、これにより接合鋼管に
接合される鉄骨柱やこの鉄骨柱に接合される梁を大きな
ものにする必要がない。したがって本発明の接合構造が
用いられた建築物の床面積が減少することが防止され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の鉄骨柱、杭および基礎梁の
接合部に基礎梁および鉄骨柱が接合されている状態を示
す側面図である。
【図2】図1に示す接合部に備えられた接合鋼管を、一
部省略して示す側面図(a)、(a)のA−A方向から
見た図(b)である。
【図3】本発明に係る接合鋼管の一例を示す側面図
(a)、(a)のB−B方向から見た図(b)である。
【図4】本発明に係る接合鋼管の他の例を示す側面図
(a)、(a)のC−C方向から見た図(b)である。
【図5】本発明の他の実施例の合部に基礎梁および鉄骨
柱が接合されている状態を示す側面図である。
【図6】図5に示す接合部に備えられた接合鋼管を、一
部省略して示す側面図(a)、(a)のD−D方向から
見た図(b)である。
【図7】本発明の接合部の施工方法の一例を示す図であ
る。
【図8】本発明のさらに他の実施例の接合部に基礎梁お
よび鉄骨柱が接合されている状態を示す側面図である。
【図9】図8に示す接合部に備えられる接合鋼管の一例
を示す平面図(a)、図8に示す接合部に備えられる接
合鋼管の他の例を示す平面図(b)である。
【図10】図8及び図9に示す接合部の構築方法の一例
を示す図である。
【符号の説明】
1 鉄筋コンクリート杭 2 接合鋼管 3 杭頭部鋼管 2a、3a リブ 4 接合部鋼管 5 下部ダイヤフラム 5a 孔 6 鉄骨梁ブラケット 7 上部ダイヤフラム 7a 孔 8 コンクリート 10 鉄骨柱ブラケット 11 基礎梁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−280153(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E02D 27/00 E02D 27/12 E04B 1/24

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中に打設された杭、 側面に基礎梁が接合される接合部鋼管と、上下に貫通し
    た孔を有し前記接合部鋼管に固定されて該接合部鋼管上
    面を覆う、上面に鉄骨柱が接合される上部ダイヤフラム
    と、上下に貫通した孔を有し前記接合部鋼管の下面に固
    定されて該接合部鋼管下面を覆う下部ダイヤフラムと、
    該下部ダイヤフラムの下面に上端が固定され内周に突起
    を有する杭頭部鋼管とが設けられ、前記杭の杭頭に該杭
    頭部鋼管が環装されてなる接合鋼管、および前記上部ダ
    イヤフラムの孔及び前記下部ダイヤフラムの孔から前記
    接合鋼管の内部に充填されて該接合鋼管と前記杭を一体
    化するコンクリートを備えたことを特徴とする鉄骨柱、
    杭および基礎梁の接合構造。
  2. 【請求項2】 前記上部ダイヤフラムに代えて、前記接
    合部鋼管に固定されて該接合部鋼管上面を覆う、上面に
    前記鉄骨柱が接合される上部ダイヤフラムを備えるとと
    もに、前記コンクリートに代えて、前記下部ダイヤフラ
    ムの孔から前記杭頭部鋼管の内部に充填されて前記接合
    鋼管と前記杭を一体化するコンクリートを備えたことを
    特徴とする請求項記載の鉄骨柱、杭および基礎梁の接
    合構造。
  3. 【請求項3】 鉄骨柱と、前記鉄骨柱の柱脚部に接合さ
    れた基礎梁と、地中に打設された杭と、前記鉄骨柱と該
    基礎梁の接合部を内部に保持して前記基礎梁に結合され
    た、前記杭の杭頭部に環装された接合鋼管と、該接合鋼
    管の内部に打設されて前記杭と前記基礎梁を一体化する
    コンクリートとを備えたことを特徴とする鉄骨柱、杭お
    よび基礎梁の接合構造。
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