JP5209278B2

JP5209278B2 - 鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部構造の施工法

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Publication number: JP5209278B2
Application number: JP2007298239A
Authority: JP
Inventors: 裕史遠山; 彰文武田; 和善林
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2027-11-16
Also published as: JP2009121184A

Description

本発明は、基礎梁やフーチングを用いずに、杭部材の杭頭部に設けた中空鋼管内に鉄骨柱を挿入し、当該中空鋼管内にコンクリートを打設することにより杭部材に鉄骨柱を接合するようにした工法に適用される鉄骨柱の構造の簡単化、並びにこの鉄骨柱によって杭との良好な接合品質を確保することが可能な鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部構造の施工法に関する。

基礎梁やフーチングを用いずに、杭部材の杭頭部に設けた中空鋼管内に鉄骨柱を挿入し、当該中空鋼管内にコンクリートを打設することにより、杭部材に鉄骨柱を接合するようにした工法として、特許文献１が知られている。

この特許文献１では、鉄骨柱の下端部の周面に予めアングル材等からなる取付ピースを溶接しておき、その取付ピースに溶接したナットに対してレベル調整ボルトを下向きに螺着しておく。そして、鉄骨柱の柱脚部を支持フレーム内に挿入し、レベル調整ボルトを介して鉄骨柱の重量を支持フレームに預けて仮支持しつつ、水平方向の位置決めおよびレベル調整を行う。しかる後に、接合鋼管内全体にコンクリートを充填するとともに、鉄骨柱の内部にも同レベルまでコンクリートを充填する。この際、ベースプレートに充分な大きさの中心孔を形成しておけば、鉄骨柱の内外のコンクリートの天端が自ずと揃うし、コンクリートの打設時にその浮力が鉄骨柱に作用することを防止できるとしている。

したがって、この工法に適用される鉄骨柱には、取付ピースやナット、レベル調整ボルトが設けられ、鉄骨柱を浮かせた状態で支持フレームに仮支持しつつ、水平方向の位置決めやレベル調整を行うようにしていた。また、鉄骨柱内部へのコンクリート充填を、ベースプレートに形成した中心孔から行うようにしていた。
特開２００４−１６２３７４号公報（第５頁）

背景技術にあっては、予め鉄骨柱に、取付ピースやナット、レベル調整ボルトなどを取り付けておかなければならず、鉄骨柱を接合鋼管内に挿入してセッティングする際の手間が大変であるという課題があった。また、ベースプレートの中心孔から鉄骨柱内部にコンクリートを充填するようにしていて、流動性の良くないコンクリートの場合には、鉄骨柱内部に十分な量のコンクリートを充填することができないか、あるいは充填までに相当の時間を必要とし、杭部材と鉄骨柱の良好な接合品質の確保が難しかったり、多大な作業時間を要するという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、基礎梁やフーチングを用いずに、杭部材の杭頭部に設けた中空鋼管内に鉄骨柱を挿入し、当該中空鋼管内にコンクリートを打設することにより杭部材に鉄骨柱を接合するようにした工法に適用される鉄骨柱の構造の簡単化、並びにこの鉄骨柱によって杭との良好な接合品質を確保することが可能な鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部構造の施工法を提供することを目的とする。

本発明にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部構造の施工法は、杭部材の杭頭部と接合されて地盤に設置されかつコンクリートが充填される中空鋼管の内方に鉄骨柱の下端部を挿入して、基礎梁やフーチングを用いずに、これら鉄骨柱と杭部材とを連結するようにした鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部の施工法であって、ベースプレートで形成された底面を有する中空ボックス状に形成され、該底面に柱芯出し用孔部が形成されるとともに、側部にコンクリート打設用穴部が形成された鉄骨柱を製作する第１工程と、上記中空鋼管内に、上記柱芯出し用孔部に挿入されて上記鉄骨柱の柱芯を芯出しする芯出し材を設けるとともに、該鉄骨柱の上記底面を仮受けして当該鉄骨柱の高さ位置を位置決めする仮受部を設ける第２工程と、上記中空鋼管の天端に、２つのアングルを互いに直角に接合することで直角な角部を有する直角定規様に形成されて、該中空鋼管の天端レベルで上記鉄骨柱の設置位置を位置決めすると共に、該鉄骨柱の建て方を案内する案内部材を設け、該角部を案内にして該案内部材に沿って該鉄骨柱を降下させて、上記柱芯出し用孔部に上記芯出し材を挿入しつつ、上記仮受部上に仮受けさせる第３工程と、上記中空鋼管に対し、上記鉄骨柱を仮固定部材で仮固定する第４工程と、上記中空鋼管内方および上記コンクリート打設用穴部から上記鉄骨柱内部にコンクリートを打設充填する第５工程とを含むことを特徴とする。

本発明にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部構造の施工法にあっては、基礎梁やフーチングを用いずに、杭部材の杭頭部に設けた中空鋼管内に鉄骨柱を挿入し、当該中空鋼管内にコンクリートを打設することにより杭部材に鉄骨柱を接合するようにした工法に適用される鉄骨柱の構造の簡単化、並びにこの鉄骨柱によって杭との良好な接合品質を確保することができる。案内部材の直角な角部を案内にして、案内部材に沿って鉄骨柱を降下させ、柱芯出し用孔部に芯出し材を挿入しつつ、仮受部上に仮受けさせる段階で、鉄骨柱は、ベースプレートレベルおよび中空鋼管天端レベルでの芯出しが完了するとともに、設置高さ位置のセットを完了することができる。

以下に、本発明にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部構造の施工法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態にかかる鉄骨造建物の杭との連結に用いる鉄骨柱１は基本的には、図１に示すように、杭部材２の杭頭部と接合されて地盤Ｇに設置されかつコンクリートＣ１，Ｃ２が充填される中空鋼管３の内方に下端部が挿入されて、基礎梁やフーチングを用いずに、杭部材２と連結される鉄骨造建物の杭４との連結に用いる鉄骨柱１であって、底面１ａを有する中空ボックス状に形成され、底面１ａに柱芯出し用孔部５が形成されるとともに、側部１ｂにコンクリート打設用穴部６が形成されて構成される。

また、本実施形態にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱１と杭４の連結部構造は基本的には、図１に示すように、杭部材２の杭頭部と接合されて地盤Ｇに設置されかつコンクリートＣ１，Ｃ２が充填される中空鋼管３の内方に鉄骨柱１の下端部を挿入して、基礎梁やフーチングを用いずに、これら鉄骨柱１と杭部材２とを連結するようにした鉄骨造建物の鉄骨柱１と杭４の連結部構造であって、上述した鉄骨柱１と、中空鋼管３内に設けられ、柱芯出し用孔部５に挿入されて鉄骨柱１の柱芯を芯出しする芯出し材７と、中空鋼管３内に設けられ、鉄骨柱１の底面１ａを仮受けして鉄骨柱１の高さ位置を位置決めする仮受部８と、コンクリート打設用穴部６から鉄骨柱１内部にコンクリートが打設されて形成された柱内コンクリート充填部Ｃｆとを備えて構成される。

図１には、本実施形態にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱１と杭４の連結部構造の要部拡大側断面図が示されている。鉄骨柱１は、上下端が開口された中空ボックス状の柱本体１ｃと、柱本体１ｃの下端に、これを塞いで溶接接合されたベースプレート９とから主に構成される。ベースプレート９は鉄骨柱１の底面１ａを形成する。ベースプレート９には、これを貫通して、ロッド状の芯出し材７が挿入される柱芯出し用孔部５が形成される。柱芯出し用孔部５の孔径は、芯出し材７の挿入操作が許容されれば足りる程度に、芯出し材７の外径よりも僅かに大きく形成される。また、鉄骨柱１の側部１ｂには、建物の１階床レベルよりも高い位置に、鉄骨柱１の中空内部にコンクリートを打設充填するためのコンクリート打設用穴部６が形成される。このような構成を備える鉄骨柱１は、工場または現場で製作され、杭４との連結部構造に適用される。

次に、当該鉄骨柱１と杭４と連結部構造について説明する。地盤Ｇには、杭頭部に中空鋼管３を接合した中空筒体状の杭部材２が埋設され、これにより杭４が設置される。中空鋼管３は地盤Ｇに設置され、その上部が地盤Ｇから上方へ露出される。露出された中空鋼管３の上部周りには、盛土Ｆが施されるとともに、中空鋼管３の天端周りには、上面平坦に捨てコンＳが施工され、また捨てコンＳよりも外側には、土間下砕石Ｒが敷かれる。杭部材２内部には、杭頭部よりも下方位置まで、トレミー管などを用いてセメントミルクＣｍが充填される。固化したセメントミルクＣｍ上には、中空鋼管３の中途部位置まで、一次コンクリートＣ１が打設充填される。

中空鋼管３内には、下端部を一次コンクリートＣ１中に埋設して、上端部を一次コンクリートＣ１表面から上方へ向かって延出させて、芯出し材７が設けられる。芯出し材７は、設置される鉄骨柱１の柱芯位置に合致させて配置される。芯出し材７は本実施形態にあってはネジ材で構成され、その上端は、鉄骨柱１の柱芯出し用孔部５への挿入を容易にするために、上方へ向かって先細りに形成される。芯出し材７には、鉄骨柱１のベースプレート９設置高さ位置を示すマーカーとして、柱芯出し用孔部５よりも大きな外径のダブルナット１０が螺着される。ダブルナット１０が芯出し材７に対して締め緩めされ、これによりベースプレート７位置、ひいては鉄骨柱１の設置高さ位置が設定される。

中空鋼管３内には、一次コンクリートＣ１上に、芯出し材７周囲を取り囲んで、モルタルで饅頭形態に形成した仮受部８が設けられる。仮受部８は、ダブルナット１０で位置決めされた高さ位置でベースプレート９を仮受けし、これにより、中空鋼管３内に挿入される鉄骨柱１の設置高さ位置が位置決めされる。中空鋼管３内には、鉄骨柱１の下端部が挿入される。鉄骨柱１は、柱芯出し用孔部５に芯出し材７が挿入され、かつ仮受部８上に仮受けされることにより、中空鋼管３内での柱芯の芯出し、並びに高さ位置調整がなされた状態で中空鋼管３内に配設される。

中空鋼管３内には、一次コンクリートＣ１上に天端まで、鉄骨柱１周りに二次コンクリートＣ２が打設充填され、これにより中空鋼管３を介して鉄骨柱１が杭部材２に一体的に連結される。他方、鉄骨柱１の中空内部には、コンクリート打設用穴部６を介して、ベースプレート９からおおよそ一階床レベル上までコンクリートが打設充填されて、柱内コンクリート充填部Ｃｆが形成される。以上により、基礎梁やフーチングを用いずに、コンクリートＣ１，Ｃ２が充填される中空鋼管３を介して、杭４と鉄骨柱１を連結するようにした連結部構造が構成される。

次に、本実施形態にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱１と杭４の連結部構造の施工法について説明する。本施工法は基本的には、杭部材２の杭頭部と接合されて地盤Ｇに設置されかつコンクリートＣ１，Ｃ２が充填される中空鋼管３の内方に鉄骨柱１の下端部を挿入して、基礎梁やフーチングを用いずに、これら鉄骨柱１と杭部材２とを連結するようにした鉄骨造建物の鉄骨柱１と杭４の連結部の施工法であって、ベースプレート９で形成された底面１ａを有する中空ボックス状に形成され、底面１ａに柱芯出し用孔部５が形成されるとともに、側部１ｂにコンクリート打設用穴部６が形成された鉄骨柱１を製作する第１工程と、中空鋼管３内に、柱芯出し用孔部５に挿入されて鉄骨柱１の柱芯を芯出しする芯出し材７を設けるとともに、鉄骨柱１の底面１ａを仮受けして当該鉄骨柱１の高さ位置を位置決めする仮受部８を設ける第２工程と、中空鋼管３の天端に、２つのアングル１１ａ，１１ｂを互いに直角に接合することで直角な角部１１ｃを有する直角定規様に形成されて、中空鋼管３の天端レベルで鉄骨柱１の設置位置を位置決めすると共に、鉄骨柱１の建て方を案内する案内部材を設け、角部１１ｃを案内にして案内部材１１に沿って鉄骨柱１を降下させて、柱芯出し用孔部５に芯出し材７を挿入しつつ、仮受部８上に仮受けさせる第３工程と、中空鋼管３に対し、鉄骨柱１を仮固定部材１２で仮固定する第４工程と、中空鋼管３内方およびコンクリート打設用穴部６から鉄骨柱１内部にコンクリートＣ２，Ｃｆを打設充填する第５工程とを含む。

図２および図３中の（ａ）〜（ｉ）にわたって、本実施形態にかかる施工法の工程が、順次示されている。図４は、図２中Ａ部拡大図、図５は、図３中（ｇ）の平面図である。まず、図２（ａ）に示すように、地盤Ｇに掘削した杭孔１３に、杭頭部に中空鋼管３を接合した杭部材２を挿入設置し、杭部材２内部に、天端よりも低い位置までセメントミルクＣｍを充填し、固化させる。この際、中空鋼管３の天端周辺が地盤Ｇ上に露出するように盛土Ｆを施す。他方、上述した鉄骨柱１を工場または現場にて製作しておく。中空ボックス状の柱本体１ｃの側部１ｂに、コンクリート打設用穴部６を穿設する。そして、柱芯出し用孔部５を形成したベースプレート９を、当該柱芯出し用孔部５が柱芯に合致するようにして、柱本体１ｃの下端に溶接接合する。

次いで、図２（ｂ）に示すように、杭部材２内部から中空鋼管３内の中途部まで、セメントミルクＣｍ上に一次コンクリートＣ１を充填する。またこの際、中空鋼管３の天端周囲を取り囲んで、盛土Ｆ上に、上面が平坦な捨てコンＳを施工する。捨てコンＳの施工に際しては図示しないけれども、捨てコンＳよりも外側に土間下砕石Ｒを敷設する。図４に示すように、捨てコンＳの上面Ｓａは、雨水や異物が中空鋼管３内に入り込むことを防止するために、中空鋼管３の天端３ａより低く形成する。捨てコンＳにより、中空鋼管３の天端３ａが保護される。また、捨てコンＳの平坦な上面Ｓａは、柱芯の墨出しに利用される。

次いで、図２（ｃ）に示すように、例えば下げ振りなどで鉄骨柱１の柱芯位置に合致させて、一次コンクリートＣ１に、芯出し材７を立設する。芯出し材７には予め、ダブルナット１０を螺合させておく。芯出し材７の固定が完了したならば、ダブルナット１０を、鉄骨柱１の設置高さ位置で芯出し材７に締め付けてセットする。ダブルナット１０は、その後のモルタルによる仮受部８の形成にあたって、当該仮受部８の天端レベルを示す目印にもなる。次いで、図２（ｄ）に示すように、ダブルナット１０の上端に合わせて、芯出し材７周囲にモルタルで仮受部８を形成する。

次いで、図２（ｅ）に示すように、中空鋼管３の天端に、捨てコンＳに施した墨出しを利用して、鉄骨柱１の建て方を案内する案内部材１１を溶接接合する。これにより、鉄骨柱１は、中空鋼管３の天端レベルで設置位置が位置決めされる。案内部材１１は図５に示すように、２つのアングル１１ａ，１１ｂを互いに直角に接合することで、直角定規様に形成される。案内部材１１は、一方のアングル１１ａが中空鋼管３を跨ぎ、他方のアングル１１ｂが中空鋼管３に掛止されて、それらの端部が捨てコンＳ上に張り出す大きさに形成される。

次いで、図３（ｆ）に示すように、案内部材１１の直角な角部１１ｃを案内にして、案内部材１１に沿って鉄骨柱１を降下させ、柱芯出し用孔部５に芯出し材７を挿入しつつ、仮受部８上に仮受けさせる。この段階で、鉄骨柱１は、ベースプレート９レベルおよび中空鋼管３天端レベルでの芯出しが完了するとともに、設置高さ位置のセットが完了する。

次いで、図３（ｇ）および図５に示すように、案内部材１１のアングル１１ａ，１１ｂに反力をとって、中空鋼管３と鉄骨柱１との間に木製キャンバなどの仮固定部材１２を取り外し可能に打ち込み、これによって鉄骨柱１の下端部を中空鋼管３に対して仮固定する。このように鉄骨柱１を位置固定すれば、当該鉄骨柱１への鉄骨梁の建て方などを進めることができる。

次いで、図３（ｈ）に示すように、中空鋼管３内方へ鉄骨柱１周りにコンクリートＣ２を充填するとともに、鉄骨柱１のコンクリート打設用穴部６から鉄骨柱１の中空内部へコンクリートＣｆを打設充填する。この際、案内部材１１および仮固定部材１２は、取り付けたままとしても、あるいは取り去っても良い。

最後に、図３（ｉ）に示すように、コンクリート打設用穴部６を、これに閉塞板１４を溶接接合して閉塞する。以上の施工法により、基礎梁やフーチングを用いずに、コンクリートＣ１，Ｃ２が充填される中空鋼管３を介して、杭部材２と鉄骨柱１を連結するようにした連結部構造を施工することができる。

以上説明した本実施形態にかかる鉄骨造建物の杭４との連結に用いる鉄骨柱１によれば、中空鋼管３内に挿入されて柱芯位置や設置高さ位置がセッティングされる鉄骨柱１には、柱芯出し用孔部５と、当該孔部５が芯出し材７や仮受部８で塞がれることとの関係で、鉄骨柱１内部へのコンクリートＣｆ充填を確保するコンクリート打設用穴部６を形成するだけで良く、基礎梁やフーチングを用いずに杭４と連結される鉄骨柱１の構造をきわめて簡単化することができ、取扱い数の多い鉄骨柱１を効率よく製作することができる。また、コンクリート打設用穴部６を形成したので、当該穴部６から鉄骨柱１の中空内部へ確実に適量のコンクリートＣｆを充填することができ、中空鋼管３内に建て込んだ鉄骨柱１の品質を適切に確保することができる。

また、本実施形態にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱１と杭４の連結部構造の施工法によれば、芯出し材７と案内部材１１により、ベースプレート９レベルおよび中空鋼管３天端レベルの上下２か所で鉄骨柱１の芯出しを行うことができ、柱芯の位置精度を向上することができる。また、仮受部８で、鉄骨柱１の底面１ａであるベースプレート９を仮受けして、鉄骨柱１の設置高さ位置を設定することができ、背景技術のように鉄骨柱を浮かせた状態でレベル調整するよりも、容易かつ安全に鉄骨柱１の高さ位置をセッティングすることができる。また、鉄骨柱１を降下させる作業だけで、これら芯出し材７と仮受部８により、芯出し作業と高さ位置調整作業を行うことができる。また、芯出し材７と仮受部８をともに中空鋼管３内に設けたので、柱芯出し用孔部５への芯出し材７の挿入操作で仮受部８に鉄骨柱１を仮受けさせることができ、鉄骨柱１の芯出し作業と設置高さ位置調整とを一挙に完了することができる。

仮固定部材１２で鉄骨柱１を中空鋼管３に仮固定するようにしたので、中空鋼管３内へのコンクリートＣ２の充填を待つことなく、鉄骨梁等の建て方を並行して進めることができ、工期を短縮化できる。また、コンクリート打設用穴部６から鉄骨柱１内部へコンクリートＣｆを打設充填するようにしたので、鉄骨柱１内部へのコンクリートＣｆの充填を早期にかつ適切に完了することができる。このように鉄骨柱１内部へのコンクリート充填を確保しつつ、二次コンクリートＣ２により鉄骨柱１の下端部を中空鋼管３に適切に接合することができ、ひいては杭４との接合品質を適切に確保することができる。

さらに、本実施形態にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱１と杭４の連結部構造によれば、芯出し部材７と柱芯出し用孔部５とにより、柱芯位置の精度を容易にかつ高く確保することができる。また、仮受部８により、鉄骨柱１の設置高さ位置精度を高く確保することができる。また、コンクリート打設用穴部６から鉄骨柱１内部にコンクリートを打設充填してコンクリート充填部Ｃｆを形成するようにしたので、適切なコンクリート充填部Ｃｆを得ることができて、鉄骨柱１の構造健全性を高めることができる。また、鉄骨柱１と杭４の連結部構造として、従来と遜色のない構造強度を保持することができる。

芯出し材７の周囲に、鉄骨柱１を仮受けする仮受部８を設けるようにしたので、芯出し材７を基準にして仮受部８を設けることができるとともに、芯出し作業と高さ位置調整作業の一括性を構造的に確保することができる。芯出し材７に、仮受部８の高さ位置を示すダブルナット１０を設けたので、仮受部８を適切に形成できるとともに、鉄骨柱１の高さ位置も確実に設定することができる。

本発明にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部構造の施工法で施工した連結部構造の一例を示す要部拡大側断面図である。本発明にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部構造の施工法の好適な一実施形態を、工程（ａ）〜（ｅ）にわたって示す説明図である。本発明にかかる鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部構造の施工法の好適な一実施形態を、工程（ｆ）〜（ｉ）にわたって示す説明図である。図２中、Ａ部拡大図である。図３中、（ｇ）の平面図である。

符号の説明

１鉄骨柱
１ａ鉄骨柱の底面
１ｂ鉄骨柱の側部
２杭部材
３中空鋼管
４杭
５柱芯出し用孔部
６コンクリート打設用穴部
７芯出し材
８仮受部
１１案内部材
１２仮固定部材
Ｃ１一次コンクリート
Ｃ２二次コンクリート
Ｃｆ柱内コンクリート充填部
Ｇ地盤

Claims

杭部材の杭頭部と接合されて地盤に設置されかつコンクリートが充填される中空鋼管の内方に鉄骨柱の下端部を挿入して、基礎梁やフーチングを用いずに、これら鉄骨柱と杭部材とを連結するようにした鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部の施工法であって、
ベースプレートで形成された底面を有する中空ボックス状に形成され、該底面に柱芯出し用孔部が形成されるとともに、側部にコンクリート打設用穴部が形成された鉄骨柱を製作する第１工程と、
上記中空鋼管内に、上記柱芯出し用孔部に挿入されて上記鉄骨柱の柱芯を芯出しする芯出し材を設けるとともに、該鉄骨柱の上記底面を仮受けして当該鉄骨柱の高さ位置を位置決めする仮受部を設ける第２工程と、
上記中空鋼管の天端に、２つのアングルを互いに直角に接合することで直角な角部を有する直角定規様に形成されて、該中空鋼管の天端レベルで上記鉄骨柱の設置位置を位置決めすると共に、該鉄骨柱の建て方を案内する案内部材を設け、該角部を案内にして該案内部材に沿って該鉄骨柱を降下させて、上記柱芯出し用孔部に上記芯出し材を挿入しつつ、上記仮受部上に仮受けさせる第３工程と、
上記中空鋼管に対し、上記鉄骨柱を仮固定部材で仮固定する第４工程と、
上記中空鋼管内方および上記コンクリート打設用穴部から上記鉄骨柱内部にコンクリートを打設充填する第５工程とを含むことを特徴とする鉄骨造建物の鉄骨柱と杭の連結部構造の施工法。