JP4628838B2

JP4628838B2 - 鋼製基礎構造

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Publication number: JP4628838B2
Application number: JP2005087568A
Authority: JP
Inventors: 勝浩森川
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: JP2006265980A

Description

この発明は、鋼管杭の上に鋼製基礎梁を設置して構成される各種建物の鋼製基礎構造に関する。

従来の建物の基礎構造として、鉄筋コンクリート造（以下、ＲＣ造と呼ぶ）による直接基礎形式、ＲＣ造による杭基礎形式、コンクリートで被覆した鋼製基礎構造などがある。上記ＲＣ造による直接基礎形式は、ＲＣ造の基礎ベースの上にＲＣ造の基礎梁を重ねて構築するものである。ＲＣ造による杭基礎形式は、ＰＨＣや鋼管からなる杭の上にＲＣ造の基礎梁を構築するものである。また、コンクリートで被覆した鋼製基礎構造は、ＲＣ造りの基礎ベースの上にコンクリートで被覆した鉄骨基礎梁を構築したものである。

しかし、上記した従来の基礎構造は、いずれもコンクリートを使用するので、解体すると多量のコンクリートが産業廃棄物として生じる。そのため、例えばコンビニエンスストアやその他の店舗建物、事務所建物等において、数年あるいは十数年といった比較的短期の使用により、解体・移設することを想定したリユース用等の建築物の基礎構造としては不向きである。

そこで、本発明者は、鋼管杭と鋼製基礎梁とを用いる鋼製基礎構造を試みた。しかし、鋼管杭を位置精度良く打ち込むことは難しく、鋼製基礎梁と鋼管杭とに心ずれが生じる。また、鋼管杭を正確な深さに打ち込むことも難しく、鋼製基礎梁に対して鋼管杭の天端レベルを合わせることが難しい。

この発明の目的は、解体・移設を容易に行うことができ、廃材が生じず、また鋼管杭と基礎梁との心ずれおよび天端レベルの違いの調整が容易に行える鋼製基礎構造を提供することである。

この発明の鋼製基礎構造は、複数本の鋼製主柱が上面に立設される鋼製基礎梁と、前記各鋼製主柱の下で地盤に圧入された鋼管杭と、この鋼管杭の上端と鋼製基礎梁の間に介在して両者を接合する接合金物とを備え、この接合金物は、上記鋼製基礎梁を載せる台座部と、この台座部の下面に突出して上記鋼管杭の上端の内部に隙間を持って嵌まる嵌まり込み部とを有し、上記鋼管杭の上端の周壁を貫通して上記嵌まり込み部に接合され上記接合金物に作用する鉛直荷重を支える結合具を設けたものである。
この構成によると、コンクリートを用いることなく、接合金物を介して鋼製基礎梁を鋼管杭にボルト等の結合具で接合する構成であるため、解体および移設が容易に行え、解体時にコンクリート屑等の産業廃棄物が発生しない。そのため、解体・移設を想定した建築物の基礎として効果的に適用することができる。
また、鋼管杭の上端に接合金物を設けるようにし、この接合金物は、鋼製基礎梁を載せる台座部と、鋼管杭の上端の内部に隙間を持って嵌まる嵌まり込み部とを有するものとしたため、鋼管杭の内面と嵌まり込み部との隙間内で接合金物を水平面における任意方向に位置調整することができ、鋼管杭の鋼製基礎梁に対する心ずれを吸収することができる。また、上記のように嵌まり込み部を設け、鋼管杭の上端の周壁を貫通する結合具を上記嵌まり込み部に接合する構成としたため、鋼管杭に対して接合金物を上下させ、その天端レベルを調整することが容易に行える。

前記結合具は支圧接合を行うボルトとし、このボルトがねじ込まれる雌ねじ部を前記嵌まり込み部に設ける。
鋼管杭に対する接合金物の嵌り込み部の接合にボルトを用いると、組立および解体がより一層容易に行える。嵌り込み部は鋼管杭に隙間を持って嵌まるため、その接合構造は摩擦ボルト接合とはならず、ボルトで鉛直荷重を支える接合、つまり支圧接合となるが、接合金物と鋼管杭との間では鉛直荷重が支持できれば良いため、必要な接合強度を得ることができる。このボルトによる接合箇所には、鉛直方向下向きの荷重と、上部構造物となる建物の風荷重による傾き等による引き抜き荷重とが作用するが、鉛直方向のいずれの荷重も上記ボルトで支えることができる。

上記接合金物の嵌まり込み部は、上記鋼管杭の内径よりも外径が小径でこの嵌まり込み部と前記鋼管杭の内面との間に位置調整用の隙間が生じる鋼管からなる。
嵌まり込み部が鋼管であると、接合金物の構成が簡素なものとでき、また強度的にも優れ、かつ鋼管杭内での嵌まり込み部の各方向の位置調整のための隙間が確保し易く、鋼管杭の接合金物への結合も容易に行うことができる。

上記鋼製基礎梁は下フランジを有し、上記接合金物の上記台座部は上記鋼製基礎梁が載る部分が上面板で構成され、この上面板と上記鋼製基礎梁の下フランジとに互いに一部が重なるルーズ孔を設け、これらルーズ孔間に渡って挿通されたボルトおよびナットにより、上記上面板と鋼製基礎梁の下フランジとを互いに接合する。
この構成の場合、接合金物と鋼製基礎梁とを、上記ルーズ孔で位置調整可能に接合できる。そのため、接合金物の嵌まり込み部と鋼管杭内面との隙間によって、心ずれを吸収しておき、さらに鋼製基礎梁に対して接合金物の心ずれを吸収することができる。したがって、接合金物の鋼製基礎梁への接合時に厳しい精度を出すことが不要で施工性が良く、かつ精度良く鋼製基礎梁の設置が行える。
なお、前記台座部は、断面十字状のウェブプレートの上下端に上面板および下面板を接合して構成され、下面板の下面に前記嵌まり込み部を突設しても良い。

この発明の鋼製基礎構造は、複数本の鋼製主柱が上面に立設される鋼製基礎梁と、前記各鋼製主柱の下で地盤に圧入された鋼管杭と、この鋼管杭の上端と鋼製基礎梁の間に介在して両者を接合する接合金物とを備え、この接合金物は、上記鋼製基礎梁を載せる台座部と、この台座部の下面に突出して上記鋼管杭の上端の内部に隙間を持って嵌まる嵌まり込み部とを有し、上記鋼管杭の上端の周壁を貫通して上記嵌まり込み部に接合され上記接合金物に作用する鉛直荷重を支える結合具を設け、上記接合金物の嵌まり込み部が、上記鋼管杭の内径よりも外径が小径でこの嵌まり込み部と前記鋼管杭の内面との間に位置調整用の隙間が生じる鋼管からなり、前記結合具が支圧接合を行うボルトであり、このボルトがねじ込まれる雌ねじ部を前記嵌まり込み部に設け、上記鋼製基礎梁が下フランジを有し、上記接合金物の上記台座部は上記鋼製基礎梁が載る部分が上面板で構成され、この上面板と上記鋼製基礎梁の下フランジとに互いに一部が重なるルーズ孔を設け、これらルーズ孔間に渡って挿通されたボルトおよびナットにより、上記上面板と鋼製基礎梁の下フランジとを互いに接合し、コンクリートを使用しない構成としたため、解体・移設を容易に行うことができる。また、解体時にコンクリート屑等の廃材が生じず、リユース用建物等の基礎として好適であり、かつ施工時にも鋼管基礎と基礎梁との心ずれおよび天端レベルの違いの調整を容易に行うことができて、施工性および建付け精度の優れたものとできる。

この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この鋼製基礎構造は、図１および図２に断面図および斜視図で示すように、鋼製基礎梁１と、この鋼製基礎梁１上に複数本立設される各鋼製主柱２の下で地盤２０に圧入された鋼管杭３と、この鋼管杭３の上端と鋼製基礎梁１の間に介在して両者を接合する接合金物４とを備える。

鋼製基礎梁１はここではＨ型鋼からなり、その上フランジ１ａの上に角形鋼管からなる鋼製主柱２および鋼製間柱１７が、それぞれベースプレートを介してボルト接合により立設される。鋼製基礎梁１における鋼製間柱１７の下方には鋼管杭３は配置されず、鋼製間柱１７の軸力は鋼製基礎梁１の曲げで伝達される。鋼管杭３はここでは丸形鋼管からなる回転圧入型のものである。

接合金物４は、鋼製基礎梁１を載せる台座部５と、この台座部５の下面に突出して鋼管杭３の上端の内部に隙間を持って嵌まる嵌まり込み部６とを有する。台座部５は、断面十字状のウェブプレート７の上下端に上面板８および下面板９を接合して構成され、下面板９の下面に前記嵌まり込み部６が突設される。

接合金物４の前記嵌まり込み部６は、鋼管杭３の内径よりも外径が小径の丸形鋼管からなる（図３（Ｂ）参照）。この嵌まり込み部６の周壁には、円周方向の複数箇所、例えば４箇所の等配位置に、図１のように雌ねじ部１３が設けられる。これら雌ねじ部１３は、嵌まり込み部６となる丸形鋼管の内面に設けられた溶接ナットからなり、上記丸形鋼管の周壁に形成したボルト挿通孔１４と整合して設けられる。

各雌ねじ部１３には、鋼管杭３の周壁に設けられたボルト挿通孔（図示せず）から挿入される結合具であるボルト１２がねじ込まれる。鋼管杭３の前記ボルト挿通孔は、現場で接合金物４の天端レベルに応じて形成される。
接合金物４の前記嵌まり込み部６と鋼管杭３の内面とは、その径の差のために非接触となり、あるいは円周方向の一部だけで接するため、前記ボルト１２による接合は摩擦ボルト接合とはならず支圧接合となり、これら複数本のボルト１２により、接合金物４に作用する鉛直荷重が支えられる。

接合金物４の上面板８と、鋼製基礎梁１の下フランジ１ｂにおける前記上面板８と重なる部分とには、図３（Ａ）に平面図で示すように、互いに一部が重なる複数（ここでは各４つ）の長円状のルーズ孔１０，１１が設けられている。ここでは、上面板８のルーズ孔１０とこれに対応する下フランジ１ｂのルーズ孔１１とは、互いに直交方向に交差して重なるように配置されている。これらルーズ孔１０，１１間に挿通されたボルト１５、およびこのボルト１５に螺合するナット１６により、上面板８と下フランジ１ｂとが互いに接合される。

次に、上記構成の鋼製基礎構造の施工手順、および周辺の構成を説明する。先ず、地盤２０の根切り部２１（図１）に鋼管杭３を回転圧入する。鋼管杭３の杭頭は、圧入時の座屈部分を除去するために、図４（Ａ）のように所定レベルに切断する。
次に、図４（Ｂ）のように、鋼管杭３の天端近傍の外周にマグネットベース２２を取付けた状態で、接合金物４の嵌まり込み部６を鋼管杭３の内部に嵌め込み、マグネットベース２２を基準にして接合金物４の天端レベル（具体的には図４（Ｂ）におけるレベルＬ）をジャッキで調整する。接合金物４の嵌まり込み部６に設けられたボルト挿通孔１４（雌ねじ部１３）の位置に合わせて、鋼管杭３の周壁にボルト挿通孔をホールソー等で穿孔する。

次に、図４（Ｃ）のように、鋼管杭３に穿孔されたボルト挿通孔から挿通したボルト１２を、接合金物４における嵌まり込み部６の雌ねじ部１３にねじ込む。これにより、接合金物４に作用する鉛直荷重がボルト１２で支持可能となる。
接合金物４の嵌まり込み部６は、鋼管杭３の内面に対して隙間を生じる外径に形成されているため、各ボルト１２の締め込み量の調整により、接合金物４の中心を鋼管杭３の中心に対してずらせることができ、この調整により、鋼管杭３の打ち込み位置のずれを吸収することができる。また、前記隙間のため、鋼管杭３が傾いていても、接合金物４の天端面を水平にすることが可能でなる。
なお、鋼管杭３を嵌まり込み部６に結合する結合具として、前記ボルト１２に替えてドリフトピン等のピンを用いても良い。この場合、嵌まり込み部６の周壁にはピン用の嵌合孔だけを設けておき、鋼管杭３の周壁に加工した孔から嵌まり込み部６の周壁の前記孔に向けてピンを叩き込むことで、鋼管杭３を嵌まり込み部６に結合する。

ついで図４（Ｄ）のように、接合金物４の台座部５に鋼製基礎梁１を載せ、台座部上面板８のルーズ孔１０から、鋼製基礎梁１における下フランジ１ｂのルーズ孔１１間に渡ってボルト１５を挿通する。このボルト１５にナット１６を螺合させて締め付けることで、台座部上面板８と鋼製基礎梁１の下フランジ１ｂとを互いに接合する。このとき、ボルト１５を互いに一部が重なるルーズ孔１０，１１に渡って挿通するので、接合金物４に対する鋼製基礎梁１の位置調整が可能となる。

この後、図１のように、地盤２０の根切り部２１の大部分は埋め戻し土２３で埋め戻す。鋼製基礎梁１の屋外側部分にはモルタルを介してコンクリートブロック２４を配置し、コンクリートブロック２４を含めた鋼製基礎梁１の屋外側部分全体をモルタル押さえ２５Ａ、モルタル刷毛引き２５Ｂにより被覆し、さらにモルタル押さえ２５Ａの部分は水切り金物２６で被覆する。この後、屋外側部分の埋め戻し土２３の上から地盤２０の上面に渡ってアスファルト舗装２７を施す。

鋼製基礎梁１の屋内側部分では、埋め戻し土２３の上に砕石地業２８を施し、その上に合板、床パネル材、レベル調整層、防湿フィルムなどを積層して床部２９を敷設する。床部２９の構造は、この他にコンクリートまたはモルタルによる土間床であっても良い。鋼製基礎梁１上には、上部構造物となる建物の鋼製主柱２および鋼製間柱１７をボルトで接合して立設し、隣接する鋼製主柱２と鋼製間柱１７の間に設けたパネルフレーム材３０の外側に外壁パネル３１を取付ける。

この構成の鋼製基礎構造によると、コンクリートを用いることなく、鋼製基礎梁１が接合金物４を介して鋼管杭３にボルト等の結合具で接合されるので、解体が容易であり、解体・移設を想定した建築物の構築に用いることで、建築物の解体・移設を容易に行うことができる。また、鋼管杭３として、実施形態のように回転圧入型のものを用いれば、圧入時と逆回転させることで、地盤２０からの鋼管杭３の撤去が可能となるので、建築物の解体・移設をさらに容易に行うことができる。

また、この実施形態では、接合金物４の嵌まり込み部６を、鋼管杭３の内径よりも外径が小径の鋼管で構成したので、鋼管杭３の内部に接合金物４の嵌まり込み部６を嵌め込むことで、鋼管杭３の接合金物４への結合を容易に行うことができる。また、鋼管杭３に対する接合金物４の位置調整や傾き調整も可能となり、鋼管杭３の打ち込み位置の位置ずれや傾きを吸収することができる。

また、この実施形態では、鋼製基礎梁１が下フランジ１ｂを有し、接合金物４の台座部５の鋼製基礎梁１が載る部分を上面板８で構成し、この上面板８と鋼製基礎梁１の下フランジ１ｂとに互いに一部が重なるルーズ孔１０，１１を設け、これらルーズ孔１０，１１間に渡って挿通されたボルト１５およびナット１６により、上面板８と下フランジ１ｂとを互いに接合しているので、接合金物４と鋼製基礎梁１とを位置調整可能に接合することができる。したがって、接合金物４の嵌まり込み部６の位置調整機能とあいまって、高い心ずれ吸収機能が得られ、鋼製基礎構造の構築を容易に行うことができる。

なお、上記実施形態では、接合金物４の嵌まり込み部６を丸形鋼管で構成したが、図５（Ａ），（Ｂ）に平面図および側面図で示す提案例では、下面板９から複数本（ここでは４本）の短冊状の鋼製板材６ａを突出させて構成している。この場合、複数本の鋼製板材６ａを、これらの外接円が鋼製杭３の内径よりも小径となるように配置する。各鋼製板材６ａには鋼製杭３の周壁を貫通するボルト１２の挿通孔１４を穿孔し、鋼製板材６ａの内面には、前記挿通孔１４に整合する雌ねじ部１３を設ける。

また上記実施形態では、接合金物４の台座部５を、上面板８、下面板９、およびこれら両板に挟まれるウェブプレート７とで構成したが、図６（Ａ），（Ｂ）に側面図および平面図で示すように、１枚の面材だけで台座部５Ａを構成しても良い。この台座部５Ａは、この上に載せられる鋼製基礎梁１の長手方向に向く両端部が、嵌まり込み部６の位置から前記長手方向に十分張り出す長方形とし、その両張り出し部分にルーズ孔１０を設ける。鋼製基礎梁１の下フランジ１ｂには、前記台座部５Ａのルーズ孔１０と重なる位置にルーズ孔１１を設ける。両ルーズ孔１０，１１の配置関係は上記実施形態の場合と同じである。このように、台座部５Ａの張り出し部分にルーズ孔１０を設けることにより、１枚の面材だけで台座部５Ａを構成しても、鋼製杭３が妨げになることなく、台座部５と鋼製基礎梁１の下フランジ１ｂとをボルト１５およびナット１６で容易に接合できる。

この発明の一実施形態にかかる鋼製基礎構造を示す断面図である。同鋼製基礎構造の概略構成を示す斜視図である。（Ａ）は鋼製基礎梁と接合金物の接合部を示す破断平面図、（Ｂ）は接合金物の破断平面図である。同鋼製基礎構造の施工手順を示す説明図である。（Ａ）は接合金物の提案例を示す破断平面図、（Ｂ）は同側面図である。（Ａ）は他の実施形態における接合金物を用いた鋼製基礎構造の側面図、（Ｂ）は同鋼製基礎構造の破断平面図である。

符号の説明

１…鋼製基礎梁
１ｂ…下フランジ
２…鋼製主柱
３…鋼管杭
４…接合金物
５，５Ａ…台座部
６…嵌まり込み部
８…上面板
１０，１１…ルーズ孔
１２…ボルト（結合具）
１３…雌ねじ部
１５…ボルト
１６…ナット
２０…地盤

Claims

コンクリートを使用しない鋼製基礎構造であって、複数本の鋼製主柱が上面に立設される鋼製基礎梁と、前記各鋼製主柱の下で地盤に圧入された鋼管杭と、この鋼管杭の上端と鋼製基礎梁の間に介在して両者を接合する接合金物とを備え、この接合金物は、上記鋼製基礎梁を載せる台座部と、この台座部の下面に突出して上記鋼管杭の上端の内部に隙間を持って嵌まる嵌まり込み部とを有し、上記鋼管杭の上端の周壁を貫通して上記嵌まり込み部に接合され上記接合金物に作用する鉛直荷重を支える結合具を設け、上記接合金物の嵌まり込み部が、上記鋼管杭の内径よりも外径が小径でこの嵌まり込み部と前記鋼管杭の内面との間に位置調整用の隙間が生じる鋼管からなり、前記結合具が支圧接合を行うボルトであり、このボルトがねじ込まれる雌ねじ部を前記嵌まり込み部に設け、上記鋼製基礎梁が下フランジを有し、上記接合金物の上記台座部は上記鋼製基礎梁が載る部分が上面板で構成され、この上面板と上記鋼製基礎梁の下フランジとに互いに一部が重なるルーズ孔を設け、これらルーズ孔間に渡って挿通されたボルトおよびナットにより、上記上面板と鋼製基礎梁の下フランジとを互いに接合した鋼製基礎構造。
請求項１において、前記台座部は、断面十字状のウェブプレートの上下端に上面板および下面板を接合して構成され、下面板の下面に前記嵌まり込み部が突設された鋼製基礎構造。