JP4035768B2

JP4035768B2 - 既製杭と柱との接合構造およびその軸力伝達用部材

Info

Publication number: JP4035768B2
Application number: JP2003029501A
Authority: JP
Inventors: 裕志杉本
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: JP2004238927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱にかかる軸力を柱の柱脚部から地盤内に打設された既製杭に伝達するための既製杭と柱との接合構造およびその軸力伝達用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、構造物の基礎構造において、コストダウンおよび工期短縮を図るため、既製杭の杭頭部に柱脚部を直接接合させてフーチング等の基礎部を省略する杭と柱との接合構造が提供されている。この接合構造は、中空の既製杭の杭頭部内に柱脚部を嵌入するとともにコンクリート等の充填材を充填し、杭天端にチャンネル等の鋼材を水平に架設するとともに鋼材を柱の側面に溶接する構成からなっている。この接合構造によると、柱の軸力は、杭頭部の内面と充填材との付着により既製杭に伝達されるとともに鋼材を介して杭天端に伝達される。
【０００３】
また、基礎部を省略する杭と柱との接合構造としては、既製杭の杭天端に軸力伝達プレートを水平に設け、この軸力伝達プレートに鋼管を鉛直に立設して、鋼管の中に柱脚部を嵌入するとともにコンクリート等の充填材を充填する接合構造が提供されている。この接合構造によると、柱の軸力は杭脚部から充填材および軸力伝達プレートを介して杭天端に伝達される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３８４９５号公報（第２−３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の接合構造によると下記の問題が存在する。柱の軸力を柱側面に溶接された鋼材を介して杭天端に伝達させる接合構造によると、柱と鋼材とは柱側面の溶接によって接合されており、このときの溶接長さは柱の断面寸法より長くすることはできない。このため、軸力が大きい場合には所要の接合力を確保することが難しく対応することができない。
【０００６】
また、柱の軸力を杭天端に設けられた軸力伝達プレートと該軸力伝達プレートに上に立設された鋼管内の充填材とを介して杭天端に伝達させる接合構造によると、杭天端の上方に鋼管が設けられるため杭天端のレベルは深い位置になる。杭天端のレベルが深くなると杭打設の作業性は低下し、杭打設精度の低下や工期の遅延につながる。
【０００７】
本発明は、上記した従来の既製杭と柱との接合構造における問題が考慮されたものであり、大きい軸力にも耐え得る構造にすることで、大規模な構造物の柱にかかる軸力を確実に既製杭に伝達することを目的としている。また、杭打設の作業性を向上させ、杭打設の施工精度の向上を図るとともに工期の短縮を図ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、中空の既製杭の杭頭部内に、該既製杭の上方に立設される柱の柱脚部が嵌装され、且つ充填材が充填される構成からなる既製杭と柱との接合構造において、前記杭頭部内には、前記柱脚部の下方に配置される受け部と、前記柱脚部の外周に配置され前記受け部に溶接されている筒部と、からなり、前記柱にかかる軸力を前記柱脚部から前記既製杭に伝達する軸力伝達用部材が備えられ、前記筒部は、鋼製プレートが被覆された杭天端に対して、前記筒部の外周に沿ってリング状に溶接されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、柱にかかる軸力を前記柱の柱脚部から前記柱の下方に打設された既製杭に伝達する軸力伝達用部材であって、前記柱脚部の下方に配置される受け部と、前記柱脚部の外周に配置され前記受け部に溶接されている筒部と、から構成され、該筒部は、鋼製プレートが被覆された杭天端に対して、前記筒部の外周に沿ってリング状に溶接されていることを特徴としている。
【００１０】
このような特徴により、柱にかかる軸力は柱脚部から充填材を介して軸力伝達用部材の受け部に伝達される。軸力伝達用部材に伝達された軸力は筒部から軸力伝達用部材と杭天端との溶接部を介して既製杭に伝達される。また、軸力伝達用部材は中空の既製杭の内周に対向するように設けられるため、軸力伝達用部材と既製杭との溶接部は軸力伝達用部材の外周に沿ってリング状に形成されるため溶接長さは長くなり、軸力伝達用部材と既製杭との接合強度は十分に確保される。さらに、柱脚部が杭頭部内に嵌入されているため、杭天端のレベルは地表面付近に位置する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の既製杭と柱脚との接合構造において、前記軸力伝達用部材には、複数の孔が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
このような特徴により、軸力伝達用部材内に流入された流動性のある充填材は複数の孔から流出し、杭頭部内には充填材が軸力伝達用部材と杭頭部の内周面との間にまで満遍無く充填される。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の既製杭と柱脚との接合構造において、前記受け部は、円錐形或いは椀形状に形成されていることを特徴としている。
【００１４】
このような特徴により、軸力が伝達される受け部の面積は大きくなり、受け部に作用する単位面積当りの軸力は小さくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る既製杭と柱との接合構造およびその軸力伝達用部材の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すように、地盤Ｇの中には、既製杭１が打設されている。既製杭１の上端面には鋼製のプレートが被覆されてなる杭天端２が形成され、中央には鉛直に延在する内周孔３が形成されている。既製杭１の杭頭部４の内周孔３内には、受け部５と筒部６とから構成される軸力伝達用部材７が配置されている。
【００１７】
図２に示すように、受け部５は、鋼板を下方に向かって窄まる円錐形状に形成された鋼製金物であり、受け部５の上端には内周孔３の断面形状よりも若干小さい円形が形成されている。また、筒部６は中空の円筒形鋼製部材であり、筒部６の断面形状は受け部５の上端の円形と同形状の円形が形成されている。図２、図３に示すように、受け部５の上端と筒部６の下端とは突合せ溶接されており、受け部５と筒部６とは一体化され、軸力伝達用部材７を形成している。軸力伝達用部材７の外周面には、孔径１０ｍｍ程度の複数（図２では８ヶ／段）の孔８があけられている。図１に示すように、軸力伝達用部材７の上端は杭天端２より上方に突出しており、突出した軸力伝達用部材７の上部と杭天端２とは隅肉溶接され、軸力伝達用部材７の外周に沿って溶接部９が形成されている。
【００１８】
軸力伝達用部材７の中には、地盤Ｇ上に構築される構造物の柱１０の柱脚部１１が鉛直に嵌装されている。柱１０は中空四角柱形の鉄骨柱であり、柱脚部１１の底面が受け部５の上端のレベル付近になるように立設されている。柱脚部１１の底面から１階フロアーラインの上方までの柱１０の中にはコンクリート１２が打設されている。また、杭天端２付近の柱１０には、柱１０の建ち精度を調整する図示せぬアジャスト金物が備えられている。
【００１９】
また、杭頭部４の内周孔３内および軸力伝達用部材７内には、グラウト材からなる充填材１３がそれぞれ満遍無く充填されている。充填材１３の下方の内周孔３内には、固化した固定液１４が形成されており、杭頭部４の上方付近にはコンクリート構造体１５が形成されており、コンクリート構造体１５の下部は杭頭部４の上端部が嵌装され、上部は１階フロアーラインと面一になるように成形されている。
【００２０】
上記した構成からなる既製杭１と柱１０との接合構造および軸力伝達用部材７の施工方法について説明する。
【００２１】
図２、図３に示すように、受け部５と筒部６とに複数の孔８をそれぞれあけるとともに、受け部５の上端と筒部６の下端とを突合せ溶接し、受け部５と筒部６とを一体にして軸力伝達用部材７を製作する。このとき、受け部５の上端と筒部６の下端とが対向する内側をガウジングして外側から溶接する。また、受け部５には既製のコーンヘッド杭頭金物が使用され、筒部６には既製の鋼管が使用される。
【００２２】
一方、図１に示すように、地盤Ｇ内に液体状の固定液１４を注入しつつ、既製杭１を打設する。既製杭１には、例えばＪＩＳ認定工場で生産される日本建築センターで評定されたものであり、高強度のコンクリート（８００ｋｇ／ｃｍ^２以上）にＰＣ鋼棒が挿入されてなるＰＨＣ杭（遠心力高強度プレストレストコンクリート杭）を使用する。固定液１４は杭頭部４の下端のレベルまで流入し、その後養生期間をおいて固定液１４を固化させる。また、杭頭部４の上部周辺を所定の形状で掘削して杭頭部４の上部を地盤Ｇ内から突出させるとともに、杭頭部４の内周孔３内の土や不要な固定液１４を掘り出して空にする。
【００２３】
次に、杭頭部４の内周孔３の中に軸力伝達用部材７を嵌挿して、軸力伝達用部材７の上部と杭天端２とを軸力伝達用部材７の外周に沿って連続的に隅肉溶接する。次に、軸力伝達用部材７の中に柱１０の柱脚部１１を嵌挿して、図示せぬアジャスト金物により柱１０の建ちを調整するとともに柱脚部１１の底面が受け部５の上端レベルになる位置に柱１０を仮固定する。
【００２４】
次に、軸力伝達用部材７の中に流動性を有する充填材１３を流し込む。軸力伝達用部材７の中の充填材１３は複数の孔８から内周孔３内へ流出し、軸力伝達用部材７内および内周孔３内に充填材１３を満遍無く充填する。充填材１３の充填完了後、養生期間をおいて充填材１３を固化させる。そして、杭頭部４の上方付近に所定の形状の図示せぬ型枠を建て込み、図示せぬ型枠にコンクリートを打設してコンクリート構造体１５を成形するとともに杭脚部１１の中にコンクリート１２を打設する。コンクリート構造体１５のコンクリートが固化した後に図示せぬ型枠を脱型し、コンクリート構造体１５の周囲を埋め戻す。
【００２５】
上記した構成からなる既製杭１と柱１０との接合構造および軸力伝達用部材７によれば、地盤Ｇ上に構築される構造物の柱１０にかかる軸力は柱脚部１１から充填材１３を介して受け部５に伝達される。受け部５と筒部６とは一体になっているとともに筒部６の上部と杭天端２とは溶接部９を介して固定されているため、軸力は筒部６から既製杭１に伝達される。これによって、地盤Ｇ上に構築される構造物は地盤Ｇ内の既製杭１に支持される。
【００２６】
また、溶接部９は軸力伝達用部材７の外周に沿ってリング状に形成されるため、溶接部９の溶接長さは長くなり、軸力伝達用部材７と既製杭１との接合強度は十分に確保される。これによって、軸力が大きい場合にも対応することができ、大規模な構造物の柱１０にかかる軸力を確実に既製杭１に伝達することができる。また、柱脚部１１が杭頭部４内に嵌入されているため、杭天端２のレベルは地表面付近に位置する。これによって、杭打設の作業性は向上するため、杭打設の施工精度の向上を図ることができるとともに工期の短縮を図ることができる。
【００２７】
また、軸力伝達用部材７には複数の孔８が設けられているため、軸力伝達用部材７内に流入された流動性のある充填材１３は複数の孔８から杭頭部４内に流出し、充填材１３が軸力伝達用部材７と内周孔３との間にまで満遍無く充填される。これによって、内周孔３と充填材１３との接着によって軸力を伝達することができ、軸力伝達用部材７と杭天端２との溶接部９にかかる負担は軽減される。
【００２８】
さらに、受け部５は下方に向かって窄まる円錐形状に形成されているため、軸力が伝達される受け部５の面積は大きくなり、受け部５に作用する単位面積当りの軸力は小さくなる。これによって、受け部５を形成する鋼板の厚さを薄くすることができ、コストダウンが図ることができる。
【００２９】
以上、本発明に係る既製杭と柱との接合構造および軸力伝達用部材の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施の形態では受け部５は下方に向かって窄まる円錐形状に形成されているが、図４に示すように、受け部５ａは椀形状に形成されていてもよい。この場合、受け部５ａには既製の鋼管杭頭部用の天蓋が使用されており、受け部５ａの円形の上端が筒部６の下端と突合せ溶接されている。また、受け部５、５ａは既製のものに限らず、鋼板から成形したものであってもよい。さらに、受け部５と筒部６との溶接を省略するため受け部５と筒部６とを一体に成形してもよい。
【００３０】
また、本実施の形態では軸力伝達用部材７の上部と杭天端２とは隅肉溶接により接合されているが、図５に示すように、内周孔３と筒部６との間隔が広い場合には、内周孔３との隙間を埋める裏当て材１６を杭天端２より若干下方に位置する筒部６の外周に連続的に取り付け、内周孔３と筒部６と裏当て材１６とで形成された溝を溶接して溶接部９ａを形成してもよい。
【００３１】
また、本実施の形態では既製杭１にＰＨＣ杭を使用しているが、本発明はコンクリート製中空円柱部材に鉄鋼板が被覆された杭（ＳＣ杭）や、プレストレスを導入して製作された中空円筒状の既製コンクリート杭（ＰＣ杭）等を使用してもよい。また、本実施の形態では柱１０に角型鋼管柱を使用しているが、本発明は円型柱でもよく、鉄骨柱でもよい。さらに、柱１０にＲＣ柱を使用して柱筋の柱脚部を内周孔３内に定着させてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、柱にかかる軸力は柱脚部から充填材を介して軸力伝達用部材に伝達されて軸力伝達用部材から既製杭に伝達されるとともに、軸力伝達用部材と既製杭との溶接部は軸力伝達用部材の外周に沿って長く形成されるため、軸力伝達用部材と既製杭との接合強度は十分に確保される。これによって、大きい軸力にも耐えることができ、大規模な構造物の柱にかかる軸力を確実に既製杭に伝達することができる。また、柱脚部が杭頭部内に嵌入され、杭天端のレベルは地表面付近に位置するため、杭打設の作業性は向上し、杭打設の施工精度の向上を図ることができるとともに工期の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る既製杭と柱との接合構造およびその軸力伝達用部材の実施の形態を説明するための断面図である。
【図２】本発明に係る軸力伝達用部材の実施の形態を説明するための斜視図である。
【図３】本発明に係る軸力伝達用部材の実施の形態を説明するための部分図である。
【図４】本発明に係る既製杭と柱との接合構造およびその軸力伝達用部材の他の実施の形態を説明するための断面図である。
【図５】本発明に係る既製杭と柱との接合構造およびその軸力伝達用部材の他の実施の形態を説明するための部分図である。
【符号の説明】
１既製杭
２杭天端
４杭頭部
５、５ａ受け部
６筒部
７軸力伝達用部材
８孔
１０柱
１１杭脚部
１３充填材

Claims

中空の既製杭の杭頭部内に、該既製杭の上方に立設される柱の柱脚部が嵌装され、且つ充填材が充填される構成からなる既製杭と柱との接合構造において、
前記杭頭部内には、前記柱脚部の下方に配置される受け部と、前記柱脚部の外周に配置され前記受け部に溶接されている筒部と、からなり、前記柱にかかる軸力を前記柱脚部から前記既製杭に伝達する軸力伝達用部材が備えられ、
前記筒部は、鋼製プレートが被覆された杭天端に対して、前記筒部の外周に沿ってリング状に溶接されていることを特徴とする既製杭と柱との接合構造。
請求項１記載の既製杭と柱脚との接合構造において、
前記軸力伝達用部材には、複数の孔が設けられていることを特徴とする既製杭と柱との接合構造。
請求項１または２記載の既製杭と柱脚との接合構造において、
前記受け部は、円錐形或いは椀形状に形成されていることを特徴とする既製杭と柱との接合構造。
柱にかかる軸力を前記柱の柱脚部から前記柱の下方に打設された既製杭に伝達する軸力伝達用部材であって、
前記柱脚部の下方に配置される受け部と、前記柱脚部の外周に配置され前記受け部に溶接されている筒部と、から構成され、
該筒部は、鋼製プレートが被覆された杭天端に対して、前記筒部の外周に沿ってリング状に溶接されていることを特徴とする軸力伝達用部材。