JP5358423B2

JP5358423B2 - 柱と杭との接合構造

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Publication number: JP5358423B2
Application number: JP2009287203A
Authority: JP
Inventors: 彰伊藤; 雄二高岡; 健治田野; 茂隆徳武; 瑞記牧田
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: JP2011127344A

Description

本発明は、プレキャストコンクリート（以下、ＰＣａと記す。）製の柱をより大断面の杭に接合する柱と杭との接合構造に係り、特に、逆打ち工法における構真柱と場所打ちコンクリート杭との接合に好適である。

従来、地下階を有する多層建物の構築方法として、全地下階分の地盤掘削後に基礎部から順次上階へ地下躯体を構築していく順打ち工法と、本設の床梁を山留め支保工として利用しながら、上階から下階へと掘削と地下躯体の構築とを繰り返していく逆打ち工法とが広く用いられている。逆打ち工法では、打設したコンクリートが硬化する前に基礎杭の内部に鋼製の構真柱を挿入することで、構真柱と杭とが接合される。そして、建物が鉄筋コンクリート（以下、ＲＣと記す。）造の場合、構真柱の周囲に鉄筋や型枠を組んでＲＣ造の柱を構築しており、構真柱は仮設として取り扱われていた。

このようなＲＣ造の建物において、構真柱を仮設材として設置することによる無駄な材料の発生を少なくし、作業の簡略化および工期の短縮化を可能にすべく、下端に鋼材を配設したＰＣａ柱を用いた地下構造物の構築工法が、例えば特許文献１，２に提案されている。このうち、特許文献１に記載の発明では、下端の鋼材を杭コンクリート内に埋め込んで付着力を確保し、更にＰＣａ柱のＰＣａ本体部の下端から延長させた鉄筋と場所打ち杭の上端から延長させた鉄筋とを基礎コンクリートで巻き込むことでＰＣａ柱と杭とを接合させている。一方、特許文献２に記載の発明では、上記接合構造に加え、下端の鋼材の外周面に多数のスタッドジベルを突設して鋼材と杭との付着力を高めている。

特開平７−８２８９２号公報特許第３６２５８９２号公報

ところが、建物の高層化に伴ってＰＣａ柱の強度を高くした場合、高強度のＰＣａ柱と低強度の場所打ち杭とを直接接合させると、従来のＰＣａ柱と杭との接合構造ではＰＣａ柱の下面の支圧力（先端軸力／断面積）によって基礎コンクリートに高強度のコンクリートが必要となってしまう。そのため、例えば地下部分についてＰＣａ柱の強度を低下させるとともにＰＣａ柱の断面積を大きくしたり、基礎コンクリートの強度をＰＣａ柱の強度に適合できる程度に高めたりする必要があった。しかしながら、ＰＣａ柱の断面積を大きくすると、材料が増大するだけでなく、ＰＣａ柱建て込み用の揚重設備が大型化して施工コストが高くなってしまう。一方、基礎コンクリートの強度を高めると、実際には接合部位にのみ必要な高強度コンクリートで基礎全体を構築することとなり、材料コストの上昇に繋がる。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、高層建物に適用される高強度のＰＣａ柱を杭に接合する際に、無駄な材料コストを削減し、施工コストを抑制できる柱と杭との接合構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ＰＣａ柱を該ＰＣａ柱よりも大断面の杭に接合する柱と杭との接合構造であって、閉断面に形成された鋼製柱部材（鋼製四角柱部材１１，鋼製円柱部材４１）および該鋼製柱部材（１１，４１）の内部に充填されたＰＣａコンクリート部（１２，４２）によって構成され、杭（場所打ち杭３）よりも小断面に形成された軸力伝達部（１０，４０，６０，８０）を杭（３）の上面近傍に有するＰＣａ柱部材（ＰＣａ構真柱２，３２，ＰＣａ柱部材５２，７２）と、軸力伝達部（１０，４０，６０，８０）を巻き込むように杭（３）の直上部に形成された基礎コンクリート（１５）とを備え、杭（３）は、地盤に形成した杭孔（２９）にコンクリートを打設してなる場所打ち杭（３）であり、ＰＣａ柱部材は、下方に突出してコンクリートが未硬化の状態で杭（３）の内部にその一部が挿入される鉄骨柱（７，３７）を備えた構真柱（２，３２）であり、鋼製柱部材（１１，４１）は、外側面から突出する外側突起（外側環状突条１３，４３）および内側面から突出する内側突起（内側環状突条１４，４４）を有することを特徴とする。

この発明によれば、ＰＣａ柱部材の軸力は、内側突起を介して軸力伝達部のＰＣａコンクリート部から鋼製柱部材へ伝達し、外側突起を介して鋼製柱部材から基礎コンクリートへ伝達する。したがって、ＰＣａ柱部材の軸力が、ＰＣａ柱部材の下向き面から基礎部材（基礎コンクリートおよび杭）に直接加わる支圧力として伝達だけでなく、軸力伝達部の外側面から基礎コンクリートを介して広がって伝達し、杭の上面のより広い範囲に伝達する。そのため、ＰＣａ柱部材の下向き面による支圧力が小さくなり、建物の高層化、つまり重量化に伴って高強度のＰＣａ柱を用いる場合であっても、基礎コンクリートの強度を高めることなく、ＰＣａ柱を杭に直接接合させることができ、基礎の材料コストを低減できる。また、地下部のＰＣａ柱の断面を大きくする必要がないため、大型の揚重設備を用いる必要がなくなり、施工コストの低減を図ること、或いは逆打ち工法の場合にはより深い地下構造物の建設を可能にできる。また、この発明によれば、逆打ち工法に本発明を適用し、鉄骨柱と杭との間でも直接軸力伝達がなされるため、杭の強度をより低くしたり、建物をより高層化したりすることができる。

また、本発明の一側面によれば、前記柱と杭との接合構造において、軸力伝達部（４０，６０）は、その直上のＰＣａ柱よりも大断面に形成されたことを特徴とする。この発明によれば、ＰＣａ柱の下向き面の面積を大きくして基礎コンクリートや杭に発生する支圧力を低減できるとともに、地震時などにＰＣａ柱に加わる引っ張り方向の軸力が軸力伝達部の上向き面、即ち軸力伝達部におけるＰＣａ柱よりも断面を大きくした面積に相当する段差面によって基礎コンクリート或いは基礎コンクリートを介して杭へ伝達するため、ＰＣａ柱と杭との接合部の地震耐力を高めることができる。

また、本発明の一側面によれば、前記柱と杭との接合構造において、外側突起（１３，４３）および内側突起（１４，４４）の少なくとも一方は、略水平に延在する複数の突条であることを特徴とする。この発明によれば、基礎コンクリートにおける鋼製柱部材との付着部或いはＰＣａコンクリート部における鋼製柱部材との付着部の破壊を抑制し、より大きな軸力を軸力伝達部の外側面から杭へ伝達することができる。したがって、基礎の強度をより低くすることができる。或いは、建物をより高層化することができる。

また、本発明の一側面によれば、前記柱と杭との接合構造において、ＰＣａ柱部材（２）は、基礎コンクリート（１５）の上方に設けられる梁（２４）との接合に供される仕口部（２ａ）を有し、鉄骨柱（７）の上端が、仕口部（２ａ）の下端近傍に位置することを特徴とする。この発明によれば、ＰＣａ柱部材内部にインサートされる鉄骨柱の長さを長くしてコンクリートとの付着力を大きくし、鉄骨柱の上面に発生する支圧力を小さくするとともに、支圧力によって破壊し易い仕口部には梁の突っ張り力が作用するため、鉄骨柱の上面の支圧力による破壊を防止することができる。

また、本発明の一側面によれば、前記柱と杭との接合構造において、鉄骨柱（３７）の上端が軸力伝達部（４０）の下端近傍に位置することを特徴とする。ＰＣａ柱における鉄骨柱の直上部位は大きな支圧力が発生するため破壊し易いが、この発明によれば、この破壊し易い部位が軸力伝達部になる。そして、軸力伝達部は、基礎コンクリートに巻き込まれるとともに、ＰＣａコンクリート部を取り囲むようにその外縁に鋼製柱部材が配置されているため、支圧力に対する耐力が大きく、鉄骨柱の上面の支圧力による破壊を防止することができる。なお、この場合も鋼製柱部材の形状は四角形に限られず、ＰＣａ柱内部に設置する場合には円形とすることにより、より大きな支圧力に対する破壊防止効果を得ることができる。

このように本発明によれば、高層建物に適用される高強度のＰＣａ柱を杭に接合する際に、無駄な材料コストを削減し、施工コストを抑制できる柱と杭との接合構造を提供することができる。

第１実施形態に係る建物の要部側面図図１中のII−II断面図図１中のIII−III断面図図１中のIV−IV断面図図１中のＶ−Ｖ断面図第１実施形態に係る建物の構築手順の説明図第１実施形態に係る柱と梁との接合構造による作用説明図第２実施形態に係る建物の要部側面図図８中のIX−IX断面図第２実施形態に係る柱と梁との接合構造による作用説明図第２実施形態の変形例に係る建物の要部側面図図１１中のXII−XII断面図第２実施形態の変形例に係る柱と梁との接合構造による作用説明図第３実施形態に係る建物の要部側面図図１４中のXV−XV断面図第３実施形態に係る建物の構築手順の説明図第３実施形態に係る柱と梁との接合構造による作用説明図第４実施形態に係る柱と梁との接合構造による作用説明図

以下、図面を参照しながら本発明に係る柱と杭との接合構造の各実施形態について説明する。

≪第１実施形態≫
まず、図１〜図７を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る建物の要部側面図であり、下半部を破断して示している。なお、各図においては、図が煩雑となることを避けるために、鉄筋やハッチングを一部省略して示している。図１に示すように、第１実施形態に係る柱と杭との接合構造は、ＰＣａ構真柱２をＰＣａ構真柱２よりも大断面の場所打ち杭３に接合するものである。本実施形態の建物１は、地下２階、地上３０階建ての多層建物であり、地下部分を含む躯体の大部分がＰＣａ部材（ＰＣａ柱２０やＰＣａ梁２４ａ，２８）によって構成される。

ＰＣａ構真柱２は、地下１階部分の柱をなす上構真柱部材４と地下２階部分の柱をなす下構真柱部材５とから構成される。上構真柱部材４は、図２に併せて示すように、矩形断面を呈し、外縁近傍に柱主筋６が配置されたＲＣ造のＰＣａ柱であり、その下端近傍に地下１階梁２４が接合される仕口部２ａを備えている。一方、下構真柱部材５は、その軸心に沿って全長にわたって延在し、鉄骨鉄筋コンクリート（以下、ＳＲＣと記す。）部５ａの下端から下方へ突出する鉄骨柱７を備えたＳＲＣ造のＰＣａ柱である。図５に併せて示すように、鉄骨柱７は、Ｈ型構を十文字に交差させた断面形状を呈しており、建物１の全長期荷重に耐え得る断面性能とされる。鉄骨柱７の上端にはトッププレート８が取り付けられており（図３では、想像線で示す。）、ＳＲＣ部５ａにおける外側面および下方へ突出した鉄骨部５ｂにおける下側部分の外側面にはスタットジベル９が突設されている。そして、鉄骨部５ｂにおけるスタットジベル９が突設された下側部分が場所打ち杭３の内部に突入している。

下構真柱部材５のＳＲＣ部５ａは、図３に併せて示すように、上構真柱部材４と同一の矩形断面を呈し、外縁近傍に柱主筋６が配置されるとともに、軸心に鉄骨柱７が配置されている。また、下構真柱部材５のＳＲＣ部５ａの下端には、場所打ち杭３の上面近傍に所定の間隔をもって配置された軸力伝達部１０が設けられている。軸力伝達部１０は、図４に併せて示すように、ＳＲＣ部５ａの他の部分と略同一断面形状を呈し、略同一の断面積を有している。つまり、場所打ち杭３よりも小さな断面積の矩形断面を呈している。軸力伝達部１０は、縁に配置され、矩形断面となるように鉛直に立設された４つの平面状の鋼板によって閉断面に形成された鋼製四角柱部材１１と、鋼製四角柱部材１１の中心に鉄骨柱７が配置された状態でその内部に打設されたコンクリートによって形成されるＰＣａコンクリート部１２とを備える。

図１の拡大図に示すように、鋼製四角柱部材１１の外側面には、外方へ突出して略水平に延在するように環状に形成された外側環状突条１３が適所に形成されている。本実施形態では、外側環状突条１３は、鋼製四角柱部材１１の上端、中央および下端に３つ形成されている。また、鋼製四角柱部材１１の内側面には、内方へ突出して略水平に延在するように環状に形成された内側環状突条１４が適所に形成されている。本実施形態では、内側環状突条１４は、鋼製四角柱部材１１の上半中央部、鋼製四角柱部材１１の下端近傍、およびこれらの中間位置に３つ形成されている。なお、内側環状突条１４に比べて外側環状突条１３の幅寸法および高さ寸法は大きくされており、両環状突状１３，１４は、ともに全周溶接によって鋼製四角柱部材１１に接合されている。

上構真柱部材４と下構真柱部材５とは、それぞれの内部に配置された柱主筋６がモルタル充填継手などの公知の鉄筋継手手段１８で接続され、両部材間にグラウトが充填されることで互いに接合し、ＰＣａ柱部材としての１本のＰＣａ構真柱２を構成している。また、ＰＣａ構真柱２と場所打ち杭３との接合部、即ち場所打ち杭３の上面上には、軸力伝達部１０を巻き込むように基礎コンクリート１５が形成されている。なお、ここでは、場所打ち杭３の上面に構築された耐圧版１６および耐圧版１６の上面に構築されたフーチングコンクリート１７を合わせて基礎コンクリート１５と称する。また、下構真柱部材５における基礎コンクリート１５が構築される部位には、地下２階スラブ２１を支持する基礎梁２２が接合され、上構真柱部材４の下端に設けられた仕口部２ａには、地下１階スラブ２３を支持する地下１階梁２４が接合され、上構真柱部材４の上方に現場打ちコンクリートで構築されるＲＣ柱２５の下端には、１階スラブ２６を支持する１階梁２７が接合される。

次に、このような構成の接合構造を有する建物１の構築手順について図６を参照しながら説明する。先ず、（Ａ）に示すように、図示しない掘削機を用いて地盤Ｇに場所打ち杭３の断面および深さに応じた杭孔２９を穿設する。次に、（Ｂ）に示すように、鉄筋篭１９を杭孔２９内に挿入して杭孔２９内にコンクリートを打設した後、コンクリートが未硬化のうちにＰＣａ構真柱２を杭孔２９内に建て込み、鉄骨柱７の下側部分がコンクリートに埋設される所定の高さ位置でＰＣａ構真柱２を固定した状態でコンクリートを硬化させて場所打ち杭３を構築する。なお、ＰＣａ構真柱２は、予め地上で上構真柱部材４と下構真柱部材５とを接合して一本とされている。また、先にＰＣａ構真柱２を杭孔２９に建て込んで所定の位置に固定した状態で杭孔２９内にコンクリートを打設して場所打ち杭３を構築してもよい。

続いて、（Ｃ）に示すように、１次根切作業によって地盤Ｇを所定の深さまで掘削し、１階部分の柱２５、１階梁２７および１階スラブ２６を構築する。その後、（Ｄ）に示すように、２次根切作業によって地盤Ｇを所定の深さまで掘削し、地下１階梁２４および地下１階スラブ２３を構築する。また、これと平行して地上部の躯体の構築も行う。なお、地下１階梁２４にはＰＣａ梁２４ａが用いられ、現場打ちされた仕口部２４ｂのコンクリートを介して上構真柱部材４の下端に接合される。また、地上部の躯体には、所定長さのＰＣａ柱２０および所定長さのＰＣａ梁２８が用いられる。そして、ＰＣａ梁２８は上記同様の公知の接合方法、すなわち公知の鉄筋継手手段１８による鉄筋の接合および部材間の隙間へのグラウト注入によってＰＣａ柱２０に直接接合される。

さらに、（Ｅ）に示すように、３次根切作業によって更に地盤Ｇを掘削して場所打ち杭３の杭頭を露出させ、杭頭を所定長さにわたってはつる杭頭処理を行う。また、余盛部分を除去された場所打ち杭３の上面に耐圧版１６を構築するとともに、基礎梁２２を構築して隣接する場所打ち杭３同士を連結する。なお、ＰＣａ部材（ＰＣａ柱２０およびＰＣａ梁２８）の採用によって地上部の躯体構築速度が速く、この時点で地上３０階まで躯体の構築が完了していても、鉄骨柱７が建物１の全長期荷重に耐え得る断面性能を有するため、鉄骨柱７を本設として利用することが可能である。また、上構真柱部材４の下端部には、鉄骨柱７の上面による大きな支圧力が発生するが、上構真柱部材４の下端部近傍に接合された地下１階梁２４による突っ張り力が作用するため、当該部分が破壊することはない。

その後、（Ｆ）に示すように、耐圧版１６の上面に場所打ち杭３と同等の大きさ或いは場所打ち杭３よりも若干大きなフーチングコンクリート１７を構築して基礎コンクリート１５で軸力伝達部１０を巻き込むとともに、地下２階スラブ２１を構築し、ＰＣａ構真柱２と場所打ち杭３との接合が完了する。

このようなＰＣａ構真柱２と場所打ち杭３との接合構造によれば、図７に示すように、ＰＣａ構真柱２の軸力Ｆは、内側環状突条１４を介して軸力伝達部１０のＰＣａコンクリート部１２から鋼製四角柱部材１１へ伝達し、外側環状突条１３を介して鋼製四角柱部材１１から基礎コンクリート１５へ伝達する。したがって、ＰＣａ構真柱２の軸力Ｆは、鉄骨柱７による支持力Ｆ１やＰＣａ構真柱２のＳＲＣ部５ａの下向き面による支持力Ｆ２のみならず、基礎コンクリート１５を介して場所打ち杭３の上面全体によって支持される軸力伝達部１０の外側面による支持力Ｆ３によっても大きく支持される。そのため、ＰＣａ構真柱２のＳＲＣ部５ａの下向き面による支圧力が小さくなり、建物１の高層化、つまり重量化に伴ってＰＣａ構真柱２の強度を高めた場合であっても、基礎コンクリート１５および場所打ち杭３のコンクリート強度を高めることなく、ＰＣａ構真柱２を場所打ち杭３に直接的に接合させることができ、基礎コンクリート１５および場所打ち杭３の材料コストを低減できる。また、ＰＣａ構真柱２の断面を大きくする必要がないため、大型の揚重設備を用いることなくＰＣａ構真柱２を杭孔２９に建て込むことができ、施工コストを低減することができる。或いは、ＰＣａ構真柱２を長くすることが可能になるため、逆打ち工法であってもより深い地下部の躯体の構築が可能になる。

また、複数の外側環状突条１３および内側環状突条１４がそれぞれ略水平に延在する環状に形成されてシアコネクタとして機能することで、基礎コンクリート１５とＰＣａコンクリート部１２とをシアキーで直接接合する場合に比べ、基礎コンクリート１５の外側環状突条１３への係合面積およびＰＣａコンクリート部１２の内側環状突条１４への係合面積が大きくなって当該係合部のせん断破壊が抑制され、軸力伝達部１０の外側面によってより大きな支持力Ｆ３が発揮される。したがって、基礎コンクリート１５および場所打ち杭３のコンクリート強度を、ＳＲＣ部５ａの下向き面による支持力Ｆ２に応じたコンクリート強度よりも低くすることができる。換言すれば、同じ強度のコンクリートを基礎コンクリート１５および場所打ち杭３に用いた場合に比べて建物１をより高層化することができる。

また、下方へ突出する鉄骨柱７を備えたＰＣａ構真柱２が、コンクリートが未硬化の状態で場所打ち杭３の内部にその一部が挿入され、鉄骨柱７と場所打ち杭３との付着によって軸力伝達がなされる（支持力Ｆ１が発揮される）ことで、ＳＲＣ部５ａの下面から伝達する軸力（支持力Ｆ２）が小さくなって支圧力が低減し、場所打ち杭３の強度をより低くすることができる。或いは上記の如く建物１をより高層化することができる。

さらに、鉄骨柱７が下構真柱部材５の全長にわたって延在することで、鉄骨柱７のＳＲＣ部５ａのコンクリートに対する付着力が大きくなって鉄骨柱７の上端面による支持力が小さくなり、ＰＣａ構真柱２における鉄骨柱７の直上部分、つまり上構真柱部材４の下端部分の破壊を抑制することができ、加えて、上構真柱部材４の下端に仕口部２ａが配置されたことで、支圧力によって破壊し易い当該部分に地下１階梁２４による突っ張り力が作用するため、鉄骨柱７の上面の支圧力による破壊を防止することができる。

≪第２実施形態≫
次に、図８〜図１０を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材や部位には同一の符号を付し、第１実施形態と重複する説明は省略する。以下の実施形態においても同様とする。

本実施形態に係る柱と杭との接合構造の第１実施形態と異なる点は、鉄骨柱３７と軸力伝達部４０とであり、これらを中心に説明する。図８に示すように、本実施形態では、鉄骨柱３７が下構真柱部材３５の下半のみに配置されている。すなわち、下構真柱部材３５が、外縁近傍に柱主筋６が配置されたＲＣ部３５ａと、ＲＣ部３５ａの下面に接合されて下方へ突出する鉄骨部３５ｂとにより構成されている。そして、下構真柱部材３５のＲＣ部３５ａは、図２に示す上構真柱部材４と同様の断面形状を呈する。

一方、下構真柱部材３５のＲＣ部３５ａの下端には、第１実施形態よりも大きな断面積を有する軸力伝達部４０が形成されている。軸力伝達部４０は、図９を併せて参照するように、第１実施形態と同様の軸力伝達部１０の周囲に更に筒状に形成された鋼製円柱部材４１を配置し、鋼製四角柱部材１１と鋼製円柱部材４１との間にＰＣａコンクリートを充填した形態となっている。つまり、鋼製円柱部材４１は、軸力伝達部４０の外縁に配置され、円形の閉断面となるように鉛直に立設された湾曲状の鋼板によって構成される。また、鋼製円柱部材４１は、杭孔２９への建て込みが可能なように場所打ち杭３よりも小径とされている。そして、鋼製円柱部材４１の内部に配置されたコンクリートや鋼製四角柱部材１１等がＰＣａコンクリート部４２を構成する。

図８の拡大図に示すように、鋼製円柱部材４１の外側面には、外方へ突出して略水平に延在するように環状に形成された外側環状突条４３が適所に形成されている。また、鋼製円柱部材４１の内側面には、内方へ突出して略水平に延在するように環状に形成された内側環状突条４４が適所に形成されている。本実施形態でも、内側環状突条４４に比べて外側環状突条４３の幅寸法および高さ寸法が大きくされており、外側環状突条４３は、鋼製円柱部材４１の上端、中央および下端に３つ形成され、内側環状突条４４は、鋼製四角柱部材１１の上半中央部、鋼製四角柱部材１１の下端近傍、およびこれらの中間位置に３つ形成されている。

一方、下構真柱部材３５の縁に沿って配置された鋼製四角柱部材１１にも、外側環状突条１３および内側環状突条１４が形成されているが、これら両環状突状１３，１４は内側環状突条４４と同じ幅寸法および高さ寸法とされ、内側環状突条４４と同じ高さ位置にそれぞれ３列に配置されている。

建物１の構築手順は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。なお、大断面の軸力伝達部４０は、工場製作によって予め下構真柱部材３５に一体形成されており、上構真柱部材３４と下構真柱部材３５とを予め地上で接合して１本のＰＣａ構真柱３２とした状態で杭孔２９内に挿入される。

このように構成されたＰＣａ構真柱３２と場所打ち杭３との接合構造によれば、第１実施形態の作用効果に加え、以下のような作用効果が発揮される。すなわち、図１０に示すように、軸力伝達部４０がその直上部、すなわちＰＣａ構真柱３２の他の部分よりも大断面に形成されたことにより、ＰＣａ構真柱３２の下向き面の面積を大きくして当該下向き面による支持力Ｆ２を高め、基礎コンクリート１５や場所打ち杭３に発生する支圧力を低減することができる。また、地震時などにＰＣａ構真柱３２に加わる引っ張り方向の軸力が軸力伝達部４０の上向き面、即ち軸力伝達部４０におけるＰＣａ構真柱３２よりも断面を大きくした面積に相当する段差面４０ａによって基礎コンクリート１５或いは基礎コンクリート１５を介して場所打ち杭３へ伝達するため、ＰＣａ構真柱３２と場所打ち杭３との接合部の地震耐力を高めることができる。

また、ＰＣａ構真柱３２における鉄骨柱３７の直上部位には大きな支圧力が発生するため当該部位が破壊し易いが、鉄骨柱３７の上端が軸力伝達部４０の下端に位置することにより、この破壊し易い部位が軸力伝達部４０になる。そして、軸力伝達部４０は、基礎コンクリート１５に巻き込まれるとともに、ＰＣａコンクリート部４２を取り囲むようにその外縁に鋼製円柱部材４１が配置されているため、支圧力に対する耐力が大きく、鉄骨柱３７の上面の支圧力による破壊を防止することができる。さらに、軸力伝達部４０には、外縁の鋼製円柱部材４１だけでなく、ＰＣａ構真柱３２の外側面に沿って内部にも鋼製四角柱部材１１が設けられているため、ＰＣａ構真柱３２の軸力Ｆは軸力伝達部４０の下面の全領域に確実に伝達される。また、鉄骨柱３７が下構真柱部材３５のＲＣ部３５ａに突入しないため、鉄骨柱３７を伝達する軸力が鉄骨柱３７の上面（トッププレート８）に集中するが、鋼製四角柱部材１１が閉断面に形成されているため、鉄骨柱３７の支圧力に対する耐力を高めて軸力伝達部４０の破壊防止する機能も果たす。

≪第２実施形態の変形例≫
次に、図１１〜図１３を参照して本発明の第２実施形態の変形例について説明する。

本変形例に係る柱と杭との接合構造が第２実施形態と異なる点は、軸力伝達部４０の構成である。図１１および図１２に示すように、本変形例の軸力伝達部４０’は、第２実施形態と同様の外面形状を有する一方、下構真柱部材３５のＲＣ部３５ａの外側面に沿う鋼製四角柱部材１１の代わりに、下構真柱部材３５のＲＣ部３５ａの外側面よりも小さく形成された鋼製小径円柱部材１１’をその内部に備えている。鋼製小径円柱部材１１’は、下構真柱部材３５の内部に配置された柱主筋６の内側に配置され得る大きさであって、鉄骨柱３７の上面（トッププレート８）とほぼ同じ大きさに形成される。なお、軸力伝達部４０’の外縁に鋼製円柱部材４１が配置されている点は、第２実施形態と同様であり、鋼製円柱部材４１の内部に配置されたＰＣコンクリートおよび鋼製小径円柱部材１１’がＰＣａコンクリート部４２’を構成する。図１１の拡大図に示すように、下構真柱部材３５の内部に配置された鋼製小径円柱部材１１’にも、第２実施形態と同様に、外側環状突条１３’および内側環状突条１４’が形成されている

建物１の構築手順は第１、第２実施形態と同様である。なお、鋼製小径円柱部材１１’の内外のコンクリートは、下構真柱部材３５の工場製作時に同時に打設される。

このように構成されたＰＣａ構真柱３２と場所打ち杭３との接合構造によれば、第２実施形態と同様の作用効果が発揮される。すなわち、図１３に示すように、軸力伝達部４０’がその直上部よりも大断面に形成されたことにより、ＰＣａ構真柱３２の下向き面による支持力Ｆ２が高まり、基礎コンクリート１５や場所打ち杭３に発生する支圧力が低減される。また、軸力伝達部４０’が上向き段差面４０ａ’を備えることにより、ＰＣａ構真柱３２と場所打ち杭３との接合部の地震耐力が高まる。さらに、ＰＣａコンクリート部４２’を取り囲むように鋼製円柱部材４１が配置され、軸力伝達部４０’が基礎コンクリート１５に巻き込まれることにより、鉄骨柱３７の上面の支圧力による破壊が防止される。

さらに、軸力伝達部４０’には、外縁の鋼製円柱部材４１だけでなく、ＰＣａ構真柱３２の内部にも、鉄骨柱３７の上面と同等の大きさの鋼製小径円柱部材１１’が設けられているため、鉄骨柱３７の上面の支圧力による破壊が効果的に防止されるとともに、ＰＣａ構真柱３２の軸力Ｆが軸力伝達部４０の下面の全領域に確実に伝達される。

≪第３実施形態≫
次に、図１４〜図１７を参照して本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、構真柱を用いた逆打ち工法ではなく、順打ち工法によって建物１が構築される。なお、本実施形態では、上記実施形態と同様に地下２階地上３０階建ての建物１として説明するが、地下部を有しない多層建物であってもよい。

図１４に示すように、本実施形態に係る柱と杭との接合構造は、ＰＣａ柱部材５２をＰＣａ柱部材５２よりも大断面の場所打ち杭３に接合するものである。本実施形態の建物１では、柱および梁の全てにＰＣａ部材が使用される。場所打ち杭３の上面には耐圧版１６が構築され、耐圧版１６の上面にＰＣａ柱部材５２が載置される。ＰＣａ柱部材５２の上方には、地下２階柱５５および地下１階柱５４が順次接合され、地下１階柱５４の上方には、地上階のＰＣａ柱２０が順次接合されている。これら地下２階柱５５、地下１階柱５４およびＰＣａ柱２０は、図２に示す上構真柱部材４と同様に、外縁近傍に柱主筋６が配置された矩形断面形状を呈する。

また、ＰＣａ柱部材５２も同様に、図２に示す上構真柱部材４と同様の断面形状を呈するＲＣ造のＰＣａ柱であり、図１５にその断面を示す軸力伝達部６０を下端に備えている。なお、本実施形態の軸力伝達部６０は、下面に鉄骨柱３７が接合されていない点および鋼製四角柱部材１１（軸力伝達部１０）がない点を除いて図９に示す第２実施形態の軸力伝達部４０と同一の構成および同一の形状を有する。つまり、軸力伝達部６０は、ＰＣａ柱部材５２の周囲に筒状に形成された鋼製円柱部材４１を配置し、ＰＣａ柱部材５２と鋼製円柱部材４１との間にＰＣａコンクリートを充填した構成をなし、鋼製円柱部材４１の内部に配置されたＰＣコンクリートがＰＣａコンクリート部４２を構成する。なお、鋼製円柱部材４１とＰＣａ柱部材５２とは、同時にコンクリートが打設されて一体形成される。そして、鋼製円柱部材４１の外側面には上下方向に３列に配置された外側環状突条４３が形成され、鋼製円柱部材４１の内側面には上下方向に３列に配置された内側環状突条４４が適宜形成されている。ＰＣａ柱部材５２は、軸力伝達部６０を耐圧版１６の上面に当接させた状態でフーチングコンクリート１７を構築して基礎コンクリート１５で巻き込むことで、場所打ち杭３に接合される。

次に、本実施形態の建物１の構築手順について図１６を参照しながら説明する。先ず、（Ａ）に示すように、図示しない掘削機を用いて地盤Ｇに場所打ち杭３の断面および深さに応じた杭孔２９を穿設した後、鉄筋篭１９を杭孔２９内に挿入するとともに、杭孔２９内にコンクリートを打設して場所打ち杭３を構築する。次に、（Ｂ）に示すように、図示しない土留めを用いて根切り作業によって場所打ち杭３の杭頭が露出する深さまで地盤Ｇを掘削して床付けし、余盛り部分の杭頭を除去した場所打ち杭３の上面に耐圧版１６を構築し、その上面にＰＣａ柱部材５２を載置する。なお、ＰＣａ柱部材５２は、必要に応じて鉄筋接合手段をインサートしておき、耐圧版１６および場所打ち杭３に差し込んだ差し筋に接合させる。その後、（Ｃ）に示すように、基礎梁２２を構築して隣接する場所打ち杭３同士を連結するとともに、耐圧版１６の上面に場所打ち杭３と同等の大きさ或いは場所打ち杭３よりも若干大きなフーチングコンクリート１７を構築して基礎コンクリート１５で軸力伝達部６０を巻き込むとともに、地下２階スラブ２１を構築し、ＰＣａ柱部材５２と場所打ち杭３との接合が完了する。

続いて、（Ｄ）に示すように、ＰＣａ柱部材５２の上面に地下２階柱５５を接合し、さらにその上面に地下１階柱５４を接合するとともに、地下１階柱５４の下端に設けられた仕口部に地下１階梁２４を接合し、地下１階スラブ２３を構築する。さらに、（Ｅ）に示すように、地下１階柱５４の上面に１階柱２０を接合し、１階柱２０の下端に１階梁２７を接合するとともに１階スラブ２６を構築し、順次地上階の躯体を構築していく。

このようなＰＣａ柱部材５２と場所打ち杭３との接合構造によれば、図１７に示すように、第１実施形態および第２実施形態での説明と同様に、ＰＣａ柱部材５２の軸力Ｆは、内側環状突条４４を介して鋼製円柱部材４１へ、外側環状突条１３を介して鋼製円柱部材４１から基礎コンクリート１５へ伝達する。したがって、ＰＣａ柱部材５２の軸力Ｆは、軸力伝達部６０の下向き面による支持力Ｆ２としてだけでなく、基礎コンクリート１５を介して広がって伝達し、場所打ち杭３の上面全体によって支持される軸力伝達部６０の外側面による支持力Ｆ３としても基礎コンクリート１５および場所打ち杭３に伝達する。そのため、ＰＣａ柱部材５２の直下の基礎コンクリート１５や場所打ち杭３に発生する支圧力を低減することができる。また、軸力伝達部６０の上向き段差面６０ａによってＰＣａ柱部材５２と場所打ち杭３との接合部の地震耐力が高まることは、第２実施形態と同様である。

このように、逆打ち工法だけでなく順打ち工法に本発明に係る接合構造を適用した場合でも、相対的に高強度且つ小断面のＰＣａ柱部材５２を、相対的に低強度且つ大断面の基礎コンクリート１５や場所打ち杭３に直接的に接合することが可能となる。すなわち、基礎コンクリート１５や場所打ち杭３のコンクリート強度をＰＣａ柱部材５２の強度に適合する程度に高めたり、地上部のＰＣａ柱２０のコンクリート強度から地下１階柱５４および地下２階柱５５へとコンクリート強度を段階的に落として大断面にしたりする必要がない。

≪第４実施形態≫
最後に、図１８を参照して本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態の軸力伝達部１０と同様の外形を有する軸力伝達部８０を下端に備えたＰＣａ柱部材７２を用い、順打ち工法によって建物１を構築するものである。軸力伝達部８０は、その中心に鉄骨柱７を備えない点を除いて第１実施形態の軸力伝達部１０と同一の構成および同一の形状を有する。他の部材の構成や建物１の構築方法は、第３実施形態と同様であるため、説明を省略する。このような構成のＰＣａ柱部材７２と場所打ち杭３との接合構造によっても、上記第１実施形態および第３実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。

以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第２実施形態および第３実施形態では、上向き段差面４０ａ，６０ａが水平面に形成されているが、軸力伝達部４０，６０により確実に軸力Ｆを伝達させるために、ＰＣａ構真柱３２およびＰＣａ柱部材５２の軸力伝達部４０，６０の直上部分を末広がりに拡径するテーパー形状にして上向き段差面４０ａ，６０ａを台形円錐面状にしてもよい。また、各部材や部位の具体的形状や、配置、数量などは上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

２，３２ＰＣａ構真柱（ＰＣａ柱部材）
５２，７２ＰＣａ柱部材
２ａ仕口部
３場所打ち杭（杭）
７，３７鉄骨柱
１０，４０，４０’，６０，８０軸力伝達部
１１鋼製四角柱部材（鋼製柱部材）
１１’ 鋼製小径円柱部材
４１鋼製円柱部材（鋼製柱部材）
１２，４２ＰＣａコンクリート部
１３，４３外側環状突条（外側突起）
１４，４４内側環状突条（内側突起）
１５基礎コンクリート
１６耐圧版
１７フーチングコンクリート
２４地下１階梁（梁）

Claims

ＰＣａ柱を該ＰＣａ柱よりも大断面の杭に接合する柱と杭との接合構造であって、
閉断面に形成された鋼製柱部材および該鋼製柱部材の内部に充填されたＰＣａコンクリート部によって構成され、前記杭よりも小断面に形成された軸力伝達部を前記杭の上面近傍に有するＰＣａ柱部材と、
前記軸力伝達部を巻き込むように前記杭の直上部に形成された基礎コンクリートと
を備え、
前記杭は、地盤に形成した杭孔にコンクリートを打設してなる場所打ち杭であり、
前記ＰＣａ柱部材は、下方に突出して前記コンクリートが未硬化の状態で前記杭の内部にその一部が挿入される鉄骨柱を備えた構真柱であり、
前記鋼製柱部材は、外側面から突出する外側突起および内側面から突出する内側突起を有することを特徴とする柱と杭との接合構造。
前記軸力伝達部は、その直上のＰＣａ柱よりも大断面に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の柱と杭との接合構造。
前記外側突起および前記内側突起は、略水平に延在する複数の突条であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の柱と杭との接合構造。
前記ＰＣａ柱部材は、前記基礎コンクリートの上方に設けられる梁との接合に供される仕口部を有し、
前記鉄骨柱の上端が、前記仕口部の下端近傍に位置することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の柱と杭との接合構造。
前記鉄骨柱の上端が前記軸力伝達部の下端近傍に位置することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の柱と杭との接合構造。