JP3118207B2 - 杭を柱に利用した建築構造物に於ける杭柱天端レベル調整構造の施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地中の杭部と地
上の柱部とからなる杭柱により、杭をそのまま柱として
利用することとした建築構造物に関するものであり、特
に、該建築構造物に於ける杭柱天端レベル調整構造の施
工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本願出願人は、低層の店舗や倉庫等に適
し、建築コストの大幅な低廉化を図ることのできる建築
構造物として、杭をそのまま柱に利用することを提案し
た（特願平８−２７５１１６号等）。この杭を柱に利用
した建築構造物に於いては、基礎フーチングや地中梁が
不要になる分、工期が大幅に短縮され、それだけ建築コ
ストも低廉化する。他方、建築構造物たり得るには地震
等に対して所要の強度を有していることが前提条件にな
るので、敷地地盤の表層を地盤改良することとした。こ
れは以下のような解析結果に基づくものである。

【０００３】図７に於いて、線材Ｌはこの解析に用いた
杭柱のモデルである。解析ではこの線材Ｌの全長を１３
０００mmに設定するとともに、該線材Ｌのうち地中へ埋
設される杭部に相当する部分Ｌ_P の長さを９０００mmと
し、地上に立設される柱部に相当する部分Ｌ_C の長さを
４０００mmとした。また、該線材Ｌの先端（下端）をピ
ン支持するとともに、杭部に相当する部分Ｌ_P には杭材
が地盤から受ける弾性復原力に相当するものとして、合
計９個のバネｋ₁ ，ｋ₂ …ｋ₉ を１０００mm間隔で水平
に接続した。そして、線材Ｌの天端に外力として軸力Ｐ
及び水平力Ｈを加えた。

【０００４】その結果、前記バネｋ₁ ，ｋ₂ …ｋ₉ のう
ち線材Ｌの変形モードを支配する度合が最も大きいもの
は最上部のバネｋ₁ であり、残りのバネｋ₂ 〜ｋ₉ は影
響度が小さいことが判明した。即ち、これらのバネ
ｋ₁ ，ｋ₂ …ｋ₉ のバネ定数を種々の大きさに設定して
線材Ｌの変形モードがどのように変化するかを調べたと
ころ、バネｋ₁ のバネ定数が変わると線材Ｌの変形モー
ドも大きく変化するが、その他のバネｋ₂ 〜ｋ₉ のバネ
定数が変わっただけでは線材Ｌの変形モードにそれほど
大きな変化は見られなかった。

【０００５】これによって、表層の地盤特性についての
み、正確に把握することができれば、柱部の変形量は制
御可能であることが判明した。これはシステム全体の評
価を極めて容易にするものである。即ち、本解析モデル
を具体的な施工現場に適用する場合には、敷地地盤をボ
ーリングして各深さ毎のバネ定数を定め、それを前記バ
ネｋ₁ ，ｋ₂ …ｋ₉ のバネ定数に当て嵌めることとなる
が、ボーリングデータにはばらつきが大きいので正確な
値を出すのは困難である。ところが、正確さを要求され
るのは表層のバネｋ₁ のバネ定数のみであり、それ以深
のバネ定数は多少正確さを欠いても良い。そこで、この
表層を地盤改良することにすれば、その地盤特性を人為
的に操作することができ、従って、バネｋ₁ のバネ定数
を正確に算定することができる。斯くして、信頼性の高
い評価が可能となり、此種建築構造物の所要強度を充分
に確保することができる。尚、地盤条件等によっては、
地盤改良をする必要のない場合もある。

【０００６】而して、此種建築構造物に於いては、杭柱
自体の天端レベルを相互に一致させるには、各杭柱の地
中への挿入量を調整しなければならないが、該調整作業
は極めて困難である。一方、レベルが揃わなければその
上方に桁を水平に架設することができないので、本願出
願人は特願平８−３００６６０に於いて杭柱天端と桁と
の間にレベル調整用鋼材を介装する手段を提案した。

【０００７】具体的には、杭柱天端に予めアンカープレ
ート（トッププレート）を配設しておき、杭柱の立て込
み後に桁の取付け位置にスタッドボルト（アンカーボル
ト）を前記アンカープレートに溶接して立設し、該スタ
ッドボルトにライナープレートを介して桁の下フランジ
を貫挿するものである。ライナープレートは薄板状の鉄
板であり、前記スタッドボルトを貫挿するための円孔が
開穿されている。このライナープレートの介装枚数を各
杭柱毎に調整すれば、桁を水平に架設することができ
る。また、桁の下フランジにも前記スタッドボルトを貫
挿するための円孔が開穿されており、該円孔から突出し
たスタッドボルトの先端にねじ穴を緊締して桁を固定す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前掲の手段に於いて、
スタッドボルトの溶接を杭柱の立て込み後に行うことと
したのは、初めから溶接しておくと杭柱を回転させる等
して桁の下フランジの円孔に対するスタッドボルトの位
置決めを行わなければならず、また、杭の沈設にあたり
杭頭に押圧力を加えるときに障害となるからである。し
かし、高所にてスタッドボルトの溶接位置を墨出し、且
つ、正確に溶接しなければならないので、之もまた煩雑
である。

【０００９】

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために提案されたものであり、地中の杭部と地上
の柱部とからなる杭柱に杭材としての機能と柱材として
の機能とをへ併有させ、且つ、地表に１階の床スラブを
打設した杭を柱に利用した建築構造物であって、該杭柱
天端上に配設したアンカープレートの上面にスタッドボ
ルトを立設した杭柱天端レベル調整構造の施工方法に於
いて、前記建築構造物は地盤の表層を地盤改良して地中
梁及び基礎フーチングを不要にし、一方、前記アンカー
プレートには杭キャップに設けられている多数のねじ穴
と同心上であって、且つ、該ねじ穴の隣接するもの同士
の間隔よりも若干大径に形成されたルーズホールが開穿
されており、更に、該アンカープレートの上面に予めス
タッドボルトを立設しておき、杭柱の立て込み後、該杭
柱天端に前記アンカープレートを載置してスタッドボル
トを位置決めし、且つ、ルーズホールの奥に露出した杭
柱天端のＰＣ鋼線緊張用前記ねじ穴に、ルーズホールの
上端縁に係止したワッシャを介してボルトを螺合するこ
とにより、杭柱天端にアンカープレートを固定する杭を
柱に利用した建築構造物に於ける杭柱天端レベル調整構
造の施工方法を提供するものである。

【００１１】然る後に、前記スタッドボルトにレベル調
整用のライナープレート又はナットを係合する。ナット
の場合は予めスタッドボルトに係合しておいても良い。
そして、該ライナープレート又はナットを介して前記ス
タッドボルトに桁を固定することにより、複数本の杭柱
天端上方間に桁を架設する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図６に従って詳述する。図１は杭を柱に利用した建
築構造物１１の骨組を構築した状態を示したものであ
り、基礎フーチングや地中梁は設置されておらず、地中
の杭部１２ｐと地上の柱部１２ｃとからなる杭柱１２
に、該建築構造物１１の杭材としての機能と柱材として
の機能とを併有させている。

【００１３】そして、地盤１３の表層には固化剤が注入
されて地盤改良が施されている。これにより柱部１２ｃ
の変形量が制御可能となり、建築構造物１１の所要強度
が充分に確保されることとなる。この地盤改良部１３ａ
の深さは大略１ｍ程度であるが、建築構造物１１の高
さ、杭柱１２，１２…に加わる荷重、固化剤の物性（硬
度）及び地盤１３の状態等に応じて増減させる。また、
建築構造物１１の敷地全面を地盤改良するのが望ましい
が、コスト面を考慮して杭柱１２，１２…間を縦横に結
ぶ格子形状にすると良い。然るときは、該地盤改良部１
３ａが地中梁と同様の作用を奏することとなり、機能的
にも優れている。尚、地盤条件によっては必ずしも地盤
改良をする必要のない場合もある。

【００１４】そして、オーガ等にて地盤１３に立孔１４
を掘削し、該立孔１４内にセメントミルク１５を充填し
た後、杭柱１２の下部を挿入して杭部１２ｐとなす。こ
れにより地上には該杭柱１２の上残り分が立設されて柱
部１２ｃとなる。その後、該柱部１２ｃが鉛直になるよ
うに微調整し、前記セメントミルク１５が固化するのを
待つ。ここで、杭柱１２はＰＨＣパイル、ＰＣパイル、
鋼管巻ＰＣパイル等の既製杭を用いることとする。ま
た、杭部１２ｐの先端（下端）は支持層１３ｂまで達す
るようにし、且つ、このとき柱部１２ｃの天端が建築構
造物１１の天井高さまで達するようにする。

【００１５】図２に示す如く、該柱部１２ｃ（杭柱１
２）の天端には杭キャップ１６が冠着されている。ま
た、図３にも示すように該杭キャップ１６の上面周端縁
近傍には周方向へ一定間隔置きにねじ穴１７，１７…が
穿設されている。該ねじ穴１７，１７…は杭柱１２を遠
心締め固めする際に該杭柱１２内に配筋されたＰＣ鋼線
（図示せず）の緊張に用いられるものである。而して、
杭キャップ１６の上面に杭柱１２の芯ずれを補償するた
めの通り芯を書き、それに沿って位置決めし乍らアンカ
ープレート１８を該杭キャップ１６上に載置する。図４
に示す如く、アンカープレート１８は杭柱１２の径より
も若干大径の円盤状鉄板であり、その上面には該アンカ
ープレート１６の中心を中心とする方形の各頂点位置に
予めスタッドボルト１９，１９，１９，１９が溶接によ
り立設されている。前記通り芯に沿ってアンカープレー
ト１８を位置決めすると、間接的にこれらのスタッドボ
ルト１９，１９，１９，１９が位置決めされることにな
る。

【００１６】また、前後左右に対向する２本のスタッド
ボルト１９，１９の中間外側には夫々円形のルーズホー
ル２０，２０，２０，２０が開穿されている。図２及び
図３に示した如く、このルーズホール２０，２０，２
０，２０の中心とアンカープレート１８の中心との距離
は前記ねじ穴１７，１７…と杭キャップ１６の中心との
距離と等しくなるように形成されており、且つ、該ルー
ズホール２０，２０，２０，２０の直径は前記ねじ穴１
７，１７…の隣接するもの同士の間隔よりも若干大きく
なるように形成されている。従って、アンカープレート
１８を杭キャップ１６上に位置決めすると、杭柱１２の
多少の芯ずれに拘わらず少なくとも１個のねじ穴１７が
ルーズホール２０の奥に露出することになる。

【００１７】そこで、ルーズホール２０の上端縁に該ル
ーズホール２０よりも大径のワッシャ２１を係止して該
ルーズホール２０を塞ぎ、該ワッシャ２１を介して上方
からボルト２２を前記ルーズホール２０の奥に露出した
ねじ穴１７に螺合すれば、アンカープレート１８を杭キ
ャップ１６に固定することができる。斯くして、杭柱１
２の施工誤差を吸収し乍ら簡易、且つ、正確にスタッド
ボルト１９，１９，１９，１９を杭柱１２の天端上に位
置決めすることができる。尚、アンカープレート１８と
ワッシャ２１、及びワッシャ２１とボルト２２とは現場
で隅肉溶接される。

【００１８】然る後に、前記スタッドボルト１９に下ナ
ット２３Ｌを螺合し、該下ナット２３Ｌの上端面レベル
が正規の桁レベルになるように調整する。勿論、この下
ナット２３Ｌはアンカープレート１８を杭キャップ１６
上に取り付ける前に初めからスタッドボルト１９に螺合
しておいても良い。また、下ナット２３Ｌに変えて後述
する薄板状鉄板のライナープレートを前記正規の桁レベ
ルに達するまで積層することとしても良い。下ナット２
３Ｌによるときはレベル調整が極めて簡単になる。

【００１９】そして、桁２４の下フランジに開穿された
円孔２５に前記スタッドボルト１９を貫挿し、該スタッ
ドボルト１９の先端突出部分に上ナット２３Ｕを螺合し
て桁２４を固定することにより、図１に示した如く、複
数本の杭柱１２，１２…の天端上方間に桁２２を架設す
る。該桁２４は前記下ナット２３Ｌにてレベル調整され
ているので、杭柱１２，１２…の地中への挿入量が一定
していなくても水平に架設されることになる。その後、
該桁２４，２４…上に折板葺屋根２６を被せ、地表には
１階の床スラブとなるコンクリート２７を打設し、更
に、外壁（図示せず）等を構築する等して建築構造物１
１を完成させる。

【００２０】図５及び図６は本発明の他の実施の形態を
示し、杭柱１２の天端上方に更に別の方形断面鉄骨から
なる束２８（或いは、柱）を継ぎ足すこととしたもので
ある。この場合も、アンカープレート２９の上面には予
め所定の位置にスタッドボルト３０，３０，３０，３０
を溶接により立設しておき、且つ、所定の位置に所定の
大きさのルーズホール３１，３１，３１，３１を開穿し
ておく。そして、該アンカープレート２９を杭キャップ
１６の上面に位置決めし、ワッシャ３２をルーズホール
３１上に被せ、該ワッシャ３２を介してボルト３３を杭
キャップ１６のねじ穴１７に螺合することにより、アン
カープレート２９を固定する。こうして、スタッドボル
ト３０，３０，３０，３０が簡単に位置決めされる。

【００２１】次いで、薄板状鉄板のライナープレート３
４の円孔３５をスタッドボルト３０に貫通させつつ、該
ライナープレート３４，３４…を積層し水平レベルを確
保する。尚、前述した如くこのライナープレート３４に
変えて下ナットをスタッドボルト３０に螺合し、該下ナ
ットにより水平レベルを確保するように調整することと
しても良い。そして、束２８の下フランジ３６に開穿さ
れた円孔３７にスタッドボルト３０を貫挿し、該スタッ
ドボルト３０の先端突出部分にナット３８を螺合して束
２８を固定する。斯くして、杭柱１２の地中への挿入量
が一定していなくても束２８を正規の継ぎ足しレベルに
於いて継ぎ足すことができる。

【００２２】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は敷地地盤
の表層を地盤改良したことにより、建築構造物は地震等
に対して所要の強度が得られ、依って、地中梁及び基礎
フーチングを不要とすることができる。従って、大幅な
建築コストの低廉化を図ることができる。一方、前記建
築構造物の杭柱の杭キャップに固定されるアンカープレ
ートには該杭キャップに設けられているＰＣ鋼線緊張用
の多数のねじ穴と同心上であって、且つ、該ねじ穴の隣
接するもの同士の間隔よりも若干大径に形成されたルー
ズホールが開穿されており、更に、該アンカープレート
の上面に予めスタッドボルトが立設されているので、該
アンカープレートを杭柱天端に位置決めするとき、杭柱
が多少芯ずれしていても、該アンカープレートに開穿さ
れた前記ルーズホールの奥にＰＣ鋼線緊張用ねじ穴が露
出することとなり、このＰＣ鋼線緊張用ねじ穴を用いて
アンカープレートを杭柱天端に固定することができる。
従って、予めアンカープレート上面にスタッドボルトを
立設しておいても、アンカープレートを介して間接的に
該スタッドボルトを杭柱天端に該杭柱の施工誤差を吸収
し乍ら正確に位置決めすることができる。斯くして、杭
柱の立て込み後に該杭柱天端にスタッドボルトを溶接す
る必要がなくなり、杭柱天端レベル調整構造の施工が極
めて簡易化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】杭を杭に利用した建築構造物の斜視図。

【図２】本発明の実施の形態を示し、その要部正面図。

【図３】図２に於いて、桁を架設する前の状態に於ける
平面図。

【図４】図２に於けるスタッドボルトを立設したアンカ
ープレート並びにワッシャ及びボルトの分解斜視図。

【図５】本発明の他の実施の形態を示し、その要部正面
図。

【図６】図５に於いて、束を継ぎ足す前の状態に於ける
平面図。

【図７】外力による杭の変形を調べる解析モデルの解説
図。

【符号の説明】

１１ 建築構造物 １２ 杭柱 １６ 杭キャップ １７ ねじ穴 １８，２９ アンカープレート １９，３０ スタッドボルト ２０，３１ ルーズホール ２１，３２ ワッシャ ２２，３３ ボルト

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中の杭部と地上の柱部とからなる杭柱
   に杭材としての機能と柱材としての機能とをへ併有さ
   せ、且つ、地表に１階の床スラブを打設した杭を柱に利
   用した建築構造物であって、該杭柱天端上に配設したア
   ンカープレートの上面にスタッドボルトを立設した杭柱
   天端レベル調整構造の施工方法に於いて、前記建築構造
   物は地盤の表層を地盤改良して地中梁及び基礎フーチン
   グを不要にし、 一方、前記アンカープレートには杭キャップに設けられ
   ている多数のねじ穴と同心上であって、且つ、該ねじ穴
   の隣接するもの同士の間隔よりも若干大径に形成された
   ルーズホールが開穿されており、更に、該アンカープレ
   ートの上面に予めスタッドボルトを立設しておき、杭柱
   の立て込み後、該杭柱天端に前記アンカープレートを載
   置してスタッドボルトを位置決めし、且つ、ルーズホー
   ルの奥に露出した杭柱天端のＰＣ鋼線緊張用の前記ねじ
   穴に、ルーズホールの上端縁に係止したワッシャを介し
   てボルトを螺合することにより、杭柱天端にアンカープ
   レートを固定することを特徴とする杭を柱に利用した建
   築構造物に於ける杭柱天端レベル調整構造の施工方法。