JP4814019B2 - 杭と上部構造物の接合構造及び方法 - Google Patents

Description

本発明は杭と上部構造物の接合構造及び方法に関する。

従来の杭と上部構造物の接合構造として、特許文献１に記載の如く、杭の上端部に、取付台を溶接し、この取付台の上に上部構造物としての建物ユニットの柱を載置し、柱に取付けられたジョイントピースと、ジョイントピースに重ねられた床梁とを、取付台にボルト止めするものがある。

杭に対する上部構造物の固定をコンクリート等によらずボルトと取付台を用いて行なうことで、コンクリートの固化を待つ必要がなくて工事期間を短縮できるし、不等沈下現象が生じても、ボルトを取外して容易に不陸修正をできる等のメリットがある。
特開平11-93273

特許文献１の杭と上部構造物の接合構造において、取付台は杭の上端部に直に溶接されるものであり、取付台が杭の施工精度による杭心のずれを吸収して柱の上端部に設けられることの考慮がない。

また、特許文献１の杭と上部構造物の接合構造において、取付台は、上板と下板の間に補強板を設けて高強度化されているものの、上板と下板の両端外縁と中央部のそれぞれに補強板を設けられて箱状化されている。このため、取付台の両端部が補強板により塞がれ、その上板の裏側に手を入れにくく、上部構造物のボルト止め作業性が悪い。

本発明の課題は、接合具を用いて杭と上部構造物を接合するに際し、杭の施工精度による杭心のずれを容易に吸収するとともに、上部構造物の固定作業性を向上することにある。

請求項１の発明は、管状の杭の上端部に、杭頭キャップが被せられて固定され、杭頭キャップの上面に、縦断面エ型の接合具を横置きし、該接合具の２枚の平行な板の一方が該杭頭キャップの上面にボルト固定され、接合具の２枚の平行な板の他方の上面に上部構造物がボルト固定される杭と上部構造物の接合構造であって、杭頭キャップが、短管の上端面に蓋板を溶接して構成されるとともに、杭の上端に短管を嵌合して溶接され、接合具の２枚の平行な板の一方が、杭頭キャップの蓋板に予め穿設されているボルト孔に挿通されるボルトにより該蓋板にボルト固定され、上部構造物が、上記接合具の２枚の平行な板の他方の上面に載置され、該他方の板に予め穿設されているボルト孔に挿通されるボルトにより該他方の板にボルト固定されるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、上記２枚の平行な板であるフランジと、残る１枚の板であるウエブとが、スチフナで補強されているようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項２の発明において更に、上記スチフナは、上部構造物に柱がある場合、その柱の輪郭部直下に設けられているようにしたものである。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において更に、上記上部構造物が建物ユニットであり、建物ユニットの柱が上記接合具の２枚の平行な板の他方の上面に載置され、柱に取付けられている床梁が該他方の板にボルト固定されるようにしたものである。
請求項５の発明は、管状の杭の上端部に、杭頭キャップを被せて固定し、杭頭キャップの上面に、縦断面エ型の接合具を横置きし、該接合具の２枚の平行な板の一方を該杭頭キャップの上面にボルト固定し、接合具の２枚の平行な板の他方の上面に上部構造物をボルト固定する杭と上部構造物の接合方法であって、杭頭キャップを、短管の上端面に蓋板を溶接して構成するとともに、杭の上端に短管を嵌合して溶接し、接合具の２枚の平行な板の一方を、杭頭キャップの蓋板に予め穿設されているボルト孔に挿通されるボルトにより該蓋板にボルト固定し、上部構造物を、上記接合具の２枚の平行な板の他方の上面に載置し、該他方の板に予め穿設されているボルト孔に挿通されるボルトにより該他方の板にボルト固定するようにしたものである。
請求項６の発明は、請求項５の発明において更に、上記接合具の２枚の平行な板の一方に、杭の杭心の水平方向ずれに応じて正規位置からずれた杭頭キャップの蓋板に予め穿設されているボルト孔に合致するボルト孔を穿設し、それらの両ボルト孔に挿通されるボルトにより該接合部の２枚の平行な板の一方を該杭頭キャップの蓋板の上面にボルト固定するようにしたものである。
請求項７の発明は、請求項６の発明において更に、上記上部構造物の所定の据付位置に対応する正規位置に接合具を配置し、杭頭キャップに対する接合具のボルト止め位置を調整するようにしたものである。
請求項８の発明は、請求項５〜７のいずれかの発明において更に、上記上部構造物が建物ユニットであり、建物ユニットの柱を上記接合具の２枚の平行な板の他方の上面に載置し、柱に取付けられている床梁を該他方の板にボルト固定するようにしたものである。

(a)杭の上端部と、上部構造物が固定される接合具の間に、杭頭キャップを介在させた。従って、杭の上端部に被せて固定した杭頭キャップの上面に、接合具の下板を現地にて固定するときに、接合具は杭頭キャップに対し杭の施工精度による杭心の水平方向ずれを吸収して固定できる。上部構造物は、接合具の上板に当初から定めてある固定位置にそのまま固定するだけで、杭心の水平方向ずれに関係なく、当初の据付予定位置に配置されるものとなる。

(b)接合具は縦断面エ型をなすことにより、高強度化されながら、両端部が塞がれることなく外方に開放される。従って、接合具の下板を杭頭キャップに固定し、又は接合具の上板に上部構造物を固定するに際し、接合具の上板と下板の間に手を入れ易く、ボルト止め等の固定作業性を向上できる。また、接合具の素材として一般品であるＨ型鋼を利用でき、コスト低減できる。

(c)接合具が、２枚の平行な板であるフランジと、残る１枚の板であるウエブとが、スチフナで補強されることにより、接合具を一層高強度化できる。

(d)接合具のスチフナが、上部構造物に柱がある場合、その柱の輪郭部直下に設けられることにより、上部構造物の荷重を接合具のスチフナを直に通して杭に導き、上部構造物の支持強度を向上できる。

図１は杭と上部構造物の接合手順の前半工程を示す模式図、図２は杭と上部構造物の接合手順の後半工程を模式図、図３は実施例１の杭と上部構造物の接合構造を示す正面図、図４は図３の側面図、図５の（Ａ）は図３の上面図、（Ｂ）は図３の下面図、図６は実施例２の杭と上部構造物の接合構造を示す正面図、図７は図６の側面図、図８の（Ａ）は図６の上面図、（Ｂ）は図６の下面図、図９は実施例３の杭と上部構造物の接合構造を示す正面図、図１０は図９の側面図、図１１の（Ａ）は図９の上面図、（Ｂ）は図９の下面図、図１２は実施例４の杭と上部構造物の接合構造を示す正面図、図１３は図１２の側面図、図１４の（Ａ）は図１２の上面図、（Ｂ）は図１２の下面図、図１５は実施例５の杭と上部構造物の接合構造を示す正面図、図１６は図１５の側面図、図１７の（Ａ）は図１５の上面図、（Ｂ）は図１５の下面図である。

（実施例１）（図１〜図５）
本発明が適用される建物ユニットＡは、図３〜図５に示す如く、四隅部の鋼製角パイプからなる柱１の下端と上端に溝形の鋼製ジョイントピース２が溶接により取付けられ、上下間のジョイントピース２の間に跨がり短い溝形の鋼製床梁３及び天井梁４（不図示）が溶接により取付けられるとともに、長い溝形の鋼製床梁５及び天井梁６（不図示）が溶接により取付けられ、柱１と梁３、４、５、６とがラーメン構造により接合された箱形の構造体を有している。この箱形構造体のほぼ平行な２本の長い天井梁６、６の間に複数本の木製小梁が架け渡され、ほぼ平行な２本の長い床梁５、５の間に鋼製角パイプからなる複数本の小梁が溝形取付片を介して架け渡されて建物ユニットＡの骨組が構成されている。

鋼管杭１０の上端部に、杭頭キャップ２０が被せられて固定され、杭頭キャップ２０の上面に、Ｈ型鋼を横置きしてなる縦断面エ型の接合具３０を載置し、接合具３０の上下２枚の平行な板３１、３２の一方の下板３２が杭頭キャップ２０の上面に４本のボルト４２より固定され、接合具３０の上板３２の上面に上部構造物としての建物ユニットＡが１本のボルト５０により固定される。

杭頭キャップ２０は、短円筒管２１の上端面に四角蓋板２２を溶接して構成され、杭１０の上端外周に短円筒管２１の内周を嵌合して溶接される。蓋板２２には予めボルト４０のための４個のボルト孔が穿設されている。

接合具３０は、２枚の平行な板である上下のフランジ３１、３２と、残る１枚の板であるウエブ３３を有するＨ形鋼である。上フランジ３１には予めボルト５０のための１個のボルト孔５０Ａが穿設されている。下フランジ３２のボルト４０のためのボルト孔４０Ａは現地施工される。接合具３０は、ウエブ３３の両側に設けられて該ウエブ３３に直交するスチフナ３４により補強されている。スチフナ３４は、上フランジ３１と下フランジ３２の一方又は両方と、ウエブ３３に突合せ溶接される。接合具３０の少なくとも一部のスチフナ３４は、建物ユニットＡの柱１の輪郭部直下、換言すれば柱１の板厚直下に対応する位置に設けられている。

実施例１の杭１０、杭頭キャップ２０、接合具３０は、建物ユニットＡの１本の柱１の下方に設けられるものであり、接合具３０は上下のフランジ３１、３２を正方形にし、上フランジ３１に１個のボルト孔５０Ａが穿設されて構成されている。

従って、建物ユニットＡの接合手順は以下の通りになる（図１、図２）。
(1)杭１０の打設と杭頭処理（図１（Ａ））
杭１０を地面１００に打設し、杭頭を地面１００から所定高さ（ｈ）に揃える。

(2)杭位置測定（図１（Ｂ））
杭１０の杭心の水平方向位置（ｘ）、傾き（θ）を測定する。

(3)杭頭キャップ２０の取付け（図１（Ｃ））
杭１０の杭頭に杭頭キャップ２０を被せて溶接する。杭頭キャップ２０の蓋板２２はボルト４０のための４個のボルト孔を予め穿設されている。

(4)接合具３０の加工（図２（Ａ））
接合具３０の下フランジ３２に、杭頭キャップ２０の蓋板２２と接合するボルト４０のための４個のボルト孔４０Ａを現地施工にて穿設する。尚、接合具３０の上フランジ３１はボルト５０のための１個のボルト孔５０Ａを予め穿設されている。

図５（Ｂ）は杭１０と杭頭キャップ２０と接合具３０を地面の側から上向きにみた下面図であるが、実線の杭１０と杭頭キャップ２０は正規位置、破線の杭１０と杭頭キャップ２０は杭心に水平方向ずれを生じたときの位置であり、接合具３０の下フランジ３２に設けられるボルト孔４０Ａは杭心の水平方向ずれに応じて正規位置からずれた杭頭キャップ２０の蓋板２２に予め穿設されているボルト孔に合致する位置に穿設される。これにより、建物ユニットＡの所定の据付位置に対応する正規位置に接合具３０を配置しながら、杭１０及び杭頭キャップ２０に対する接合具３０のボルト止め位置を調整することにより、杭１０の施工誤差による杭心の水平方向ずれを吸収する。

(5)接合具３０の取付け（図２（Ｂ））
杭頭キャップ２０の蓋板２２に、接合具３０の下フランジ３２を載せてボルト４０により固定する。杭１０の上端部の高さにばらつきがあるときには、杭頭キャップ２０の蓋板２２の上に高さ調整用ライナを介し、このライナの上に接合具３０の下フランジ３２を載せることにより、杭１０の上端部の高さのばらつきを吸収する。

(6)建物ユニットＡの設置（図２（Ｃ））
接合具３０の上フランジ３１に建物ユニットＡの柱１を載置し、柱１に取付けられているジョイントピース２の下片、ジョイントピース２の下片に重ねられている床梁３（又は５）の下片を、ボルト５０により上フランジ３１に固定する。

杭１０に対する建物ユニットＡの固定をコンクリートによらず杭頭キャップ２０、接合具３０、ボルト４０、５０を用いて行なうことで、コンクリートの固化を待つ必要がなくて工事期間を短縮できるし、不等沈下現象が生じても、ボルト５０を取外して容易に不陸修正できる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)杭１０の上端部と、建物ユニットＡが固定される接合具３０の間に、杭頭キャップ２０を介在させた。従って、杭１０の上端部に被せて固定した杭頭キャップ２０の上面に、接合具３０の下板３２を現地にて固定するときに、接合具３０は杭頭キャップ２０に対し杭１０の施工精度による杭心の水平方向ずれを吸収して固定できる。建物ユニットＡは、接合具３０の上板３１に当初から定めてある固定位置にそのまま固定するだけで、杭心の水平方向ずれに関係なく、当初の据付予定位置に配置されるものとなる。

(b)接合具３０は縦断面エ型をなすことにより、高強度化されながら、両端部が塞がれることなく外方に開放される。従って、接合具３０の下板３２を杭頭キャップ２０に固定し、又は接合具３０の上板３１に建物ユニットＡを固定するに際し、接合具３０の上板３１と下板３２の間に手を入れ易く、ボルト止め等の固定作業性を向上できる。また、接合具３０の素材として一般品であるＨ型鋼を利用でき、コスト低減できる。

(c)接合具３０が、２枚の平行な板であるフランジ３１、３２と、残る１枚の板であるウエブ３３とが、スチフナ３４で補強されることにより、接合具３０を一層高強度化できる。

(d)接合具３０のスチフナ３４が、建物ユニットＡに柱がある場合、その柱の輪郭部直下に設けられることにより、建物ユニットＡの荷重を接合具３０のスチフナ３４を直に通して杭１０に導き、建物ユニットＡの支持強度を向上できる。

（実施例２）（図６〜図８）
実施例２の杭１０、杭頭キャップ２０、接合具３０は、実施例１と実質的に同様であるが、建物ユニットＡの妻方向に隣接する２個の建物ユニットＡの隣接する２本の柱１、１の下方に設けられるものであり、接合具３０は上下のフランジ３１、３２を実施例１のフランジ３１、３２と同じ正方形にし、上フランジ３１に２個のボルト孔５０Ａが穿設されて構成されている。

図８（Ｂ）は杭１０と杭頭キャップ２０と接合具３０を地面の側から上向きにみた下面図であるが、実線の杭１０と杭頭キャップ２０は正規位置、破線の杭１０と杭頭キャップ２０は杭心に水平方向ずれを生じたときの位置であり、接合具３０の下フランジ３２に設けられるボルト孔４０Ａは杭心の水平方向ずれに応じて正規位置からずれた杭頭キャップ２０の蓋板２２に予め穿設されているボルト孔に合致する位置に穿設される。これにより、建物ユニットＡの所定の据付位置に対応する正規位置に接合具３０を配置しながら、杭１０及び杭頭キャップ２０に対する接合具３０のボルト止め位置を調整することにより、杭１０の施工精度による杭心の水平方向ずれを吸収する。

実施例２にあっても、実施例１におけると同様の作用効果を奏する。

（実施例３）（図９〜図１１）
実施例３の杭１０、杭頭キャップ２０、接合具３０は、実施例１と実質的に同様であるが、建物ユニットＡの桁方向に隣接する２個の建物ユニットＡの隣接する２本の柱１、１の下方に設けられるものであり、接合具３０は上下のフランジ３１、３２を桁方向に長い長方形にし、上フランジ３１に２個のボルト孔５０Ａが穿設されて構成されている。

図１１（Ｂ）は杭１０と杭頭キャップ２０と接合具３０を地面の側から上向きにみた下面図であるが、実線の杭１０と杭頭キャップ２０は正規位置、破線の杭１０と杭頭キャップ２０は杭心に水平方向ずれを生じたときの位置であり、接合具３０の下フランジ３２に設けられるボルト孔４０Ａは杭心の水平方向ずれに応じて正規位置からずれた杭頭キャップ２０の蓋板２２に予め穿設されているボルト孔に合致する位置に穿設される。これにより、建物ユニットＡの所定の据付位置に対応する正規位置に接合具３０を配置しながら、杭１０及び杭頭キャップ２０に対する接合具３０のボルト止め位置を調整することにより、杭１０の施工精度による杭心の水平方向ずれを吸収する。

実施例３にあっても、実施例１におけると同様の作用効果を奏する。

（実施例４）（図１２〜図１４）
実施例４の杭１０、杭頭キャップ２０、接合具３０は、実施例１と実質的に同様であるが、建物ユニットＡの桁方向及び妻方向に隣接する３個の建物ユニットＡの隣接する３本の柱１、１、１の下方に設けられるものであり、接合具３０は上下のフランジ３１、３２を桁方向と妻方向に長いＬ形状にし、上フランジ３１に３個のボルト孔５０Ａが穿設されて構成されている。

図１４（Ｂ）は杭１０と杭頭キャップ２０と接合具３０を地面の側から上向きにみた下面図であるが、実線の杭１０と杭頭キャップ２０は正規位置、破線の杭１０と杭頭キャップ２０は杭心に水平方向ずれを生じたときの位置であり、接合具３０の下フランジ３２に設けられるボルト孔４０Ａは杭心の水平方向ずれに応じて正規位置からずれた杭頭キャップ２０の蓋板２２に予め穿設されているボルト孔に合致する位置に穿設される。これにより、建物ユニットＡの所定の据付位置に対応する正規位置に接合具３０を配置しながら、杭１０及び杭頭キャップ２０に対する接合具３０のボルト止め位置を調整することにより、杭１０の施工精度による杭心の水平方向ずれを吸収する。

実施例４にあっても、実施例１におけると同様の作用効果を奏する。

（実施例５）（図１５〜図１７）
実施例５の杭１０、杭頭キャプ２０、接合具３０は、実施例１と実質的に同様であるが、建物ユニットＡの桁方向及び妻方向に隣接する４個の建物ユニットＡの隣接する４本の柱１、１、１、１の下方に設けられるものであり、接合具３０は上下のフランジ３１、３２を妻方向に長い長方形状にし、上フランジ３１に４個のボルト孔５０Ａが穿設されて構成されている。

図１７（Ｂ）は杭１０と杭頭キャップ２０と接合具３０を地面の側から上向きにみた下面図であるが、実線の杭１０と杭頭キャップ２０は正規位置、破線の杭１０と杭頭キャップ２０は杭心に水平方向ずれを生じたときの位置であり、接合具３０の下フランジ３２に設けられるボルト孔４０Ａは杭心の水平方向ずれに応じて正規位置からずれた杭頭キャップ２０の蓋板２２に予め穿設されているボルト孔に合致する位置に穿設される。これにより、建物ユニットＡの所定の据付位置に対応する正規位置に接合具３０を配置しながら、杭１０及び杭頭キャップ２０に対する接合具３０のボルト止め位置を調整することにより、杭１０の施工精度による杭心の水平方向ずれを吸収する。

実施例５にあっても、実施例１におけると同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

図１は杭と上部構造物の接合手順の前半工程を示す模式図である。 図２は杭と上部構造物の接合手順の後半工程を模式図である。 図３は実施例１の杭と上部構造物の接合構造を示す正面図である。 図４は図３の側面図である。 図５の（Ａ）は図３の上面図、（Ｂ）は図３の下面図である。 図６は実施例２の杭と上部構造物の接合構造を示す正面図である。 図７は図６の側面図である。 図８の（Ａ）は図６の上面図、（Ｂ）は図６の下面図である。 図９は実施例３の杭と上部構造物の接合構造を示す正面図である。 図１０は図９の側面図である。 図１１の（Ａ）は図９の上面図、（Ｂ）は図９の下面図である。 図１２は実施例４の杭と上部構造物の接合構造を示す正面図である。 図１３は図１２の側面図である。 図１４の（Ａ）は図１２の上面図、（Ｂ）は図１２の下面図である。 図１５は実施例５の杭と上部構造物の接合構造を示す正面図である。 図１６は図１５の側面図である。 図１７の（Ａ）は図１５の上面図、（Ｂ）は図１５の下面図である。

符号の説明

Ａ 建物ユニット（上部構造物）
１ 柱
３ 床梁
１０ 杭
２０ 杭頭キャップ
３０ 接合具
３１、３２ 板（フランジ）
３３ ウエブ
３４ スチフナ
４０ ボルト
４０Ａ ボルト孔
５０ ボルト
５０Ａ ボルト孔

Claims (8)

1. 管状の杭の上端部に、杭頭キャップが被せられて固定され、杭頭キャップの上面に、縦断面エ型の接合具を横置きし、該接合具の２枚の平行な板の一方が該杭頭キャップの上面にボルト固定され、接合具の２枚の平行な板の他方の上面に上部構造物がボルト固定される杭と上部構造物の接合構造であって、
   杭頭キャップが、短管の上端面に蓋板を溶接して構成されるとともに、杭の上端に短管を嵌合して溶接され、
   接合具の２枚の平行な板の一方が、杭頭キャップの蓋板に予め穿設されているボルト孔に挿通されるボルトにより該蓋板にボルト固定され、
   上部構造物が、上記接合具の２枚の平行な板の他方の上面に載置され、該他方の板に予め穿設されているボルト孔に挿通されるボルトにより該他方の板にボルト固定される杭と上部構造物の接合構造。
2. 上記２枚の平行な板であるフランジと、残る１枚の板であるウエブとが、スチフナで補強されている請求項１記載の杭と上部構造物の接合構造。
3. 上記スチフナは、上部構造物に柱がある場合、その柱の輪郭部直下に設けられている請求項２記載の杭と上部構造物の接合構造。
4. 上記上部構造物が建物ユニットであり、建物ユニットの柱が上記接合具の２枚の平行な板の他方の上面に載置され、柱に取付けられている床梁が該他方の板にボルト固定される請求項１〜３のいずれかに記載の杭と上部構造物の接合構造。
5. 管状の杭の上端部に、杭頭キャップを被せて固定し、杭頭キャップの上面に、縦断面エ型の接合具を横置きし、該接合具の２枚の平行な板の一方を該杭頭キャップの上面にボルト固定し、接合具の２枚の平行な板の他方の上面に上部構造物をボルト固定する杭と上部構造物の接合方法であって、
   杭頭キャップを、短管の上端面に蓋板を溶接して構成するとともに、杭の上端に短管を嵌合して溶接し、
   接合具の２枚の平行な板の一方を、杭頭キャップの蓋板に予め穿設されているボルト孔に挿通されるボルトにより該蓋板にボルト固定し、
   上部構造物を、上記接合具の２枚の平行な板の他方の上面に載置し、該他方の板に予め穿設されているボルト孔に挿通されるボルトにより該他方の板にボルト固定する杭と上部構造物の接合方法。
6. 上記接合具の２枚の平行な板の一方に、杭の杭心の水平方向ずれに応じて正規位置からずれた杭頭キャップの蓋板に予め穿設されているボルト孔に合致するボルト孔を穿設し、
   それらの両ボルト孔に挿通されるボルトにより該接合部の２枚の平行な板の一方を該杭頭キャップの蓋板の上面にボルト固定する請求項５に記載の杭と上部構造物の接合方法。
7. 上記上部構造物の所定の据付位置に対応する正規位置に接合具を配置し、杭頭キャップに対する接合具のボルト止め位置を調整する請求項６に記載の杭と上部構造物の接合方法。
8. 上記上部構造物が建物ユニットであり、建物ユニットの柱を上記接合具の２枚の平行な板の他方の上面に載置し、柱に取付けられている床梁を該他方の板にボルト固定する請求項５〜７のいずれかに記載の杭と上部構造物の接合方法。

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