JP5456626B2 - 杭と鉄骨柱との接合構造および接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、杭と鉄骨柱との接合構造および杭と鉄骨柱との接合方法に係り、特に、基礎梁やフーチングを設けることなく杭と柱とを直接接合するのに適した接合構造および接合方法に関する。

従来、鉄骨造建物の杭基礎は、最下階のスラブ面から所定寸法下がった位置に杭頭が位置するように複数の杭を地盤中に構築し、各杭の杭頭を巻き込むようにフーチングを構築するとともに、これらフーチングを地中梁で連結して一体化したうえで、フーチングに建物の柱を接合する構造が一般的であった。ところが、近年、フーチングおよび地中梁を設けずに杭と柱とを直接接合する構造が採用され始めている。この構造によれば、大幅な工期の短縮およびコストの削減を図ることができる。

このような杭と柱との直接接合構造として、柱の脚部にベースプレートを設け、ベースプレートよりも下側の部分を小径にして杭頭の内部に埋設することで曲げ応力を伝達するようにし、杭頭の上面に突出させたアンカーボルトにベースプレートを支持させるとともに、杭頭とベースプレートとの間にモルタルなどを充填することで、ベースプレートから杭頭に軸力を伝達させるようにした発明が提案されている（特許文献１参照）。

また、鉄骨柱の脚部を杭頭内に挿入すると、杭径が必要以上に大きくなることがあるため、これを改善するための接合構造として、ＰＨＣ杭の頂部端板にＰＨＣ杭と同一外径寸法を有する鋼管を接合し、鉄骨柱の脚部を鋼管内に挿入した状態で鋼管内にコンクリートを充填するようにした発明も提案されている（特許文献２参照）。

さらに、鉄骨柱脚部の納まりに関わりなく杭径を決定できるようにするために、鉄骨柱のベースプレートに対応する形状の杭頭接合プレートを杭頭に設置し、ベースプレートを杭頭接合部プレートに対して間隙をあけて対向させた状態で、両者を高さ調整可能なボルト・ナットで固定することにより、鉄骨柱を杭に直接且つ同軸に接合し、接合部分を取り囲むように鉄筋を配筋したうえで鉄筋コンクリート構造体を構築するようにした発明が提案されている（特許文献３参照）。

特許第３６７１３４２号公報 特許第３８００５３５号公報 特開２００２−１８８１５４号公報

しかしながら、特許文献３の接合構造は、接合部の鉄筋コンクリートの周囲を地盤改良し、改良地盤の上に土間コンクリートを構築することで、接合部分の水平変位を拘束するようにしており、鉄骨柱の下端が地盤面以深に位置するため、接合作業のための掘削量が多くなる。また、掘削が深くなることにより、地盤状況によっては山留めなどの仮設備も必要となる可能性がある。そのため、掘削関連費用の増大は避けられない。一方、鉄骨柱の下端が地盤面以深に位置するため、鉄骨柱を建て込んだ後でなければ土間コンクリートを構築することができず、従来の構造に比べて鉄骨の製作および搬入を早めなければならない。さらに、杭頭の水平位置に施工誤差が生じた場合には、鉄骨柱を杭に接合できなくなる虞もある。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、鉄骨柱脚部の納まりに関わりなく杭径を決定でき、且つ工事費用の増大や鉄骨製作期間の短縮を招くことなく施工可能であり、さらに、杭頭位置の施工誤差にも対応し得る杭と鉄骨柱との接合構造および接合方法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、本発明の杭と鉄骨柱との接合構造は、最下階のスラブ面（５ａ）から所定寸法（Ｈ１）下がった位置に杭頭面（１ａ）が位置するように地盤（Ｇ）中に構築された杭（１）と、最下階のスラブ面以上の高さに下面（２ｂ）が位置するように杭の上方に配置された鉄骨柱（２）と、杭と鉄骨柱との間に配置され、鉄骨柱の建て込み時の支持に供される仮設支持部材（３）と、杭の頭部（１Ｈ）と仮設支持部材と鉄骨柱の脚部（２Ｆ）との周囲に構築され、上下方向に延在する複数の主筋（４２）が杭頭面よりも下方へ突出し且つ鉄骨柱の下面（２ｂ）よりも上方へ突出するように組み立てられた鉄筋（４１）を有する鉄筋コンクリート構造体（４）とを備えるように構成する。

この発明によれば、杭と鉄骨柱とを鉄筋コンクリート構造体によって一体化することができるとともに、鉄筋コンクリート構造体の上端を最下階のスラブ面よりも高くしたことにより、杭頭および鉄筋コンクリート構造体の下端を高い位置に設定し、杭頭周辺の地盤掘削量を削減できる。これにより、施工コストを低減できる。また、仮設支持部材の上端が最下階のスラブ面以上の高さに位置するため、鉄筋コンクリート構造体を最下階のスラブ面高さまで構築した後に鉄骨柱の建て込み作業を行うことができる。そのため、鉄骨柱の搬入時期を遅らせることができるうえ、鉄骨柱の建て込みの作業性を向上させることができる。さらに、仮設支持部材を介して鉄骨柱を杭の上方に配置するため、杭頭の位置に施工誤差が生じても、仮設支持部材の高さ寸法や水平位置を調整することで、鉄骨柱を適正な位置に配置することができる。

また、本発明の一側面によれば、杭と仮設支持部材との少なくとも一方が長孔に形成されたボルト挿通孔（３５）を有し、杭と仮設支持部材とがボルト接合された構成とすることができる。

この構成によれば、ボルト接合によって杭と仮設支持部材とを確実に接合できるとともに、ボルト挿通孔が長孔に形成されたことにより、杭と仮設支持部材との水平方向の相対位置の調整が容易になり、杭の水平方向の施工誤差を吸収して仮設支持部材および鉄骨柱を適正な位置に配置することができる。

また、本発明の一側面によれば、仮設支持部材と鉄骨柱との少なくとも一方が長孔に形成されたボルト挿通孔（３４）を有し、仮設支持部材と鉄骨柱とがボルト接合された構成とすることができる。

この構成によれば、ボルト接合によって仮設支持部材と鉄骨柱とを確実に接合できるとともに、ボルト挿通孔が長孔に形成されたことにより、仮設支持部材と鉄骨柱との水平方向の相対位置の調整が容易になり、杭の水平方向の施工誤差を吸収して鉄骨柱を適正な位置に配置することができる。

また、本発明の一側面によれば、鉄筋コンクリート構造体の主筋が平面視で矩形に配置された構成とすることができる。

この構成によれば、最下階のスラブ面以下の高さに地中梁を設置する場合であっても、地中梁の鉄筋と鉄筋コンクリート構造体の主筋との干渉を回避し、杭と鉄骨柱との接合強度に悪影響を与えることなく地中梁を設けることができる。また、主筋と最下階スラブの鉄筋との干渉も回避することができる。

また、本発明の一側面によれば、鉄骨柱は下端にベースプレート（２１）を有し、仮設支持部材は、断面視において鉄骨柱よりも小さな外形寸法を有する構成とすることができる。

この構成によれば、仮設支持部材の断面寸法が小さくても、鉄骨柱がベースプレートを有することにより、鉄骨柱の軸力をベースプレートから鉄筋コンクリート構造体を介して杭に伝えることができる。そのため、鉄筋コンクリート構造体に対する鉄骨柱の定着長を短くして鉄筋コンクリート構造体の高さ寸法を小さくすることができる。また、杭は、鉄骨柱（仮設支持部材）を載置できる位置、すなわちその直下に構築される必要があり、杭頭位置の水平方向の施工誤差が大きくなる場合、鉄骨柱の断面寸法と施工誤差とに応じて杭の断面寸法を大きくしなければならないが、仮設支持部材の断面寸法を鉄骨柱の断面寸法よりも小さくすることにより、杭の水平施工誤差が大きくなっても仮設支持部材を杭頭面に納めることができる。したがって、同じ水平施工誤差であれば杭の断面寸法を小さくすることが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の杭と鉄骨柱との接合方法は、最下階のスラブ面（５ａ）から所定寸法（Ｈ１）下がった位置に杭頭面（１ａ）が位置するように地盤（Ｇ）中に杭（１）を構築する杭構築ステップ（Ｓ１）と、構築された杭の頭部（１Ｈ）の周辺地盤を掘削する掘削ステップ（Ｓ２）と、地盤中に配置された杭頭面上に、その上面（３ａ）を最下階のスラブ面以上の高さに位置させる高さ寸法を有する仮設支持部材（３）を配置する仮設支持部材配置ステップ（Ｓ３）と、上下方向に延在する複数の主筋（４２）が杭頭面よりも下方へ突出し且つ仮設支持部材の上面（３ａ）よりも上方へ突出するように鉄筋（４１）を組み立てる鉄筋組立ステップ（Ｓ４）と、構築された杭の頭部、配置された仮設支持部材および組み立てられた鉄筋の下部を巻き込むように、最下階のスラブ面の高さまでコンクリートを打設する第１コンクリート打設ステップ（Ｓ５）と、第１コンクリート打設ステップの後に、仮設支持部材の上に鉄骨柱（２）を配置する鉄骨柱配置ステップ（Ｓ６）と、配置された鉄骨柱の脚部（２Ｆ）および組み立てられた鉄筋の上部を巻き込むように、最下階のスラブ面よりも上方にコンクリートを打設する第２コンクリート打設ステップ（Ｓ７）とを有するように構成する。

この発明によれば、第１コンクリート打設ステップで最下階のスラブ面高さまでコンクリートを打設した後に鉄骨柱を建て込めばよいため、鉄骨柱の搬入時期を遅らせることができるうえ、最下階のスラブ面上での作業が可能になりことにより、鉄骨柱の建て込みの作業性を向上させることができる。また、第２コンクリート打設ステップで接合部のコンクリートを最下階のスラブ面以上の高さに構築したことにより、杭頭およびコンクリートの下端を高い位置に設定し、杭頭周辺の地盤掘削量を低減することができ、これにより施工コストを低減できる。さらに、仮設支持部材を介して鉄骨柱を杭の上方に配置するため、杭の配置に施工誤差が生じても、仮設支持部材の高さ寸法や水平方向位置を調整することで、鉄骨柱を適正な位置に配置することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の杭と鉄骨柱との接合方法は、最下階のスラブ面（５ａ）から所定寸法（Ｈ１）下がった位置に杭頭面（１ａ）が位置するように地盤（Ｇ）中に杭（１）を構築する杭構築ステップ（Ｓ１１）と、構築された杭の頭部（１Ｈ）の周辺地盤を掘削する掘削ステップ（Ｓ１２）と、上下方向に延在する複数の主筋（４２）が杭頭面よりも下方へ突出し且つ最下階のスラブ面よりも上方へ突出するように鉄筋（４１）を組み立てる鉄筋組立ステップ（Ｓ１３）と、構築された杭の頭部および組み立てられた鉄筋の下部を巻き込むように、最下階のスラブ面の高さまでコンクリートを打設する第１コンクリート打設ステップ（Ｓ１４）と、第１コンクリート打設ステップの後に、杭の上方であって打設されたコンクリートの上面に鉄骨柱（２）を配置する鉄骨柱配置ステップ（Ｓ１５）と、配置された鉄骨柱の脚部（２Ｆ）および組み立てられた鉄筋の上部を巻き込むように、最下階のスラブ面よりも上方にコンクリートを打設する第２コンクリート打設ステップ（Ｓ１６）とを有するように構成する。

この発明によれば、第１コンクリート打設ステップで最下階のスラブ面高さまでコンクリートを打設した後に鉄骨柱を建て込めばよいため、鉄骨柱の搬入時期を遅らせることができるうえ、最下階のスラブ面上での作業が可能になることにより、鉄骨柱の建て込みの作業性を向上させることができる。また、また、第２コンクリート打設ステップで接合部のコンクリートの上端を最下階のスラブ面以上の高さに構築したことにより、杭頭およびコンクリートの下端を高い位置に設定し、杭頭周辺の地盤掘削量を低減することができ、これにより施工コストを低減できる。さらに、コンクリートを介して鉄骨柱を杭の上方に配置するため、杭の配置に施工誤差が生じても、杭上のコンクリート厚さや鉄骨柱の水平方向位置を調整することで、鉄骨柱を適正な位置に配置することができる。

このように本発明によれば、鉄骨柱脚部の納まりに関わりなく杭径を決定でき、且つ工事費用の増大や鉄骨製作期間の短縮を招くことなく施工でき、さらに、杭頭の水平位置の施工誤差にも対応し得る杭と鉄骨柱との接合構造および接合方法を提供することができる。

第１実施形態に係る杭と鉄骨柱との接合構造の断面図である。 図１中のII−II線に沿って一部を透視して示す断面図である。 図１中のIII−III線に沿って一部を透視して示す断面図である。 第１実施形態に係る杭と鉄骨柱との接合方法の説明図である。 第１実施形態に係る杭と鉄骨柱との接合方法の説明図である。 第２実施形態に係る杭と鉄骨柱との接合構造の断面図である。 第２実施形態に係る杭と鉄骨柱との接合方法の説明図である。 第２実施形態に係る杭と鉄骨柱との接合方法の説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る杭１と鉄骨柱２との接合構造および接合方法の実施形態について説明する。

≪第１実施形態≫
先ず、図１〜図５を参照して第１実施形態に係る杭１と鉄骨柱２との接合構造および接合方法について説明する。なお、図２，図３においては、杭１の上方部分のコンクリートを透視して示しており、当該部分にはハッチングを施さずに示す。また、平面上の方向を示す際には、断面図（図２，図３）に示した直交するＸＹ座標軸に基づいて説明する。第２実施形態についても同様とする。

図１に示すように、本発明に係る杭１と鉄骨柱２との接合構造は、一本の杭１に一本の鉄骨柱２を支持させるようにしたものであり、基礎梁を設けない形態と、基礎梁を設ける形態との両形態に適用することができる。ここでは、基礎梁を設けない形態について説明する。

杭１は、最下階（ここでは１階）のスラブ５の上面（以下、スラブ面５ａと記す。）から所定寸法Ｈ１下がった位置に杭頭面１ａが位置するように地盤Ｇ中に構築される。なお、杭１は、ＰＨＣパイル（プレテンション方式高強度プレストレストコンクリート杭）であり、上下端に端板１１を備えている。また、図２に併せて示すように、上側の端板１１の上面には、端板１１よりも若干小さな外形寸法を有する円形の接合プレート１２が杭１の埋設後に現場溶接などによって接合されており、本実施形態では、接合プレート１２の上面が杭頭面１ａを構成している。そして、杭頭面１ａすなわち接合プレート１２の上面には、上方へ向けて突出する複数のスタッドボルト１３が植設されている。

鉄骨柱２は、最下階のスラブ面５ａ以上の高さ位置（ここでは、最下階のスラブ面５ａの高さよりも所定寸法Ｈ２高い位置）に下面２ｂが位置するように配置される。なお、鉄骨柱２は、図３に併せて示すように、断面が略正方形を呈する中空の四角柱であり、下端には工場での溶接などによってベースプレート２１が接合されており、このベースプレート２１の下面が鉄骨柱２の下面２ｂを構成している。そして、鉄骨柱２の下面２ｂすなわちベースプレート２１の下面には、下方へ向けて突出する複数のスタッドボルト２３が植設されている。

杭１と鉄骨柱２との間には、杭頭面１ａおよび鉄骨柱２の下面２ｂに当接する、すなわちＨ１＋Ｈ２の高さを有する仮設支持部材３が配置されている。図１，図２に示されるように、仮設支持部材３は、断面がＨ形を呈する柱部分３１と、工場での溶接などにより柱部分３１の上下端に接合されたエンドプレート３２，３３とにより構成され、その内部にはコンクリートが充填される。なお、仮設支持部材３は、断面視において、鉄骨柱２よりも小さな外形寸法を有しており、後記するように鉄骨柱２の建て込み時に鉄骨柱２を支持するために用いることができる。

図２に示す仮設支持部材３の下側のエンドプレート３３には、杭頭面１ａに設けられたスタッドボルト１３に対応した位置に、Ｙ軸に沿った長孔に形成された複数のボルト通し孔３５が穿設されている。そして、スタッドボルト１３にナット１４が螺着されることにより、杭１と仮設支持部材３とがボルト接合により一体とされている。

一方、図３に破線で示す仮設支持部材３の上側のエンドプレート３２には、鉄骨柱２の下面２ｂに設けられたスタッドボルト２３に対応した位置に、Ｘ軸に沿った長孔に形成された複数のボルト通し孔３４が穿設されている。そして、スタッドボルト２３にナット２４が螺着されることにより、仮設支持部材３と鉄骨柱２とがボルト接合により一体とされている。

杭１の頭部１Ｈの周囲には、仮設支持部材３と鉄骨柱２の脚部２Ｆとを巻き込む態様、つまり上面４ａが最下階のスラブ面５ａよりも高くなる態様で、鉄筋コンクリート構造体４が構築される。鉄筋コンクリート構造体４は、平面視においてＸ軸およびＹ後方に沿う側面４ｓを有する矩形を呈している。鉄筋コンクリート構造体４の内部には、水平方向に所定間隔に配置され、上下方向に延在する複数の主筋４２と、これら主筋４２を取り囲むように上下方向に所定間隔に配置され、水平に配置された複数の帯筋４３とからなる鉄筋かご４１が含まれている。主筋４２は、それぞれ仮設支持部材３の高さよりも長く形成され、杭１の杭頭面１ａよりも下方へ突出し且つ仮設支持部材３の上面３ａよりも上方へ突出するように配置される。また、複数の主筋４２は、鉄筋コンクリート構造体４の側面４ｓに沿って、平面視でＸ軸およびＹ軸に沿う矩形となるように配置される。一方、各帯筋４３は、鉄筋コンクリート構造体４の側面４ｓに沿う矩形を呈する。

このように構成された杭１と鉄骨柱２との接合構造によれば、鉄筋コンクリート構造体４により杭１と鉄骨柱２とが一体化されるとともに、鉄筋コンクリート構造体４の上面４ａが最下階のスラブ面５ａよりも高く設定されたことにより、杭頭面１ａおよび鉄筋コンクリート構造体４の下面４ｂを高い位置に設定可能となり、杭１の頭部１Ｈ周辺地盤の掘削量が削減される。また、仮設支持部材３の上面３ａが最下階のスラブ面５ａ以上の高さに位置するため、鉄筋コンクリート構造体４を最下階のスラブ面５ａまで構築した後に鉄骨柱２の建て込み作業を行うことが可能となる。これにより、鉄骨柱２の搬入時期を遅らせることができるうえ、最下階のスラブ面５ａ上での作業が可能となることで鉄骨柱２の建て込みの作業性が向上する。さらに、仮設支持部材３を介して鉄骨柱２を杭１の上方に配置するため、杭１の設置位置に施工誤差が生じても、仮設支持部材３の高さ寸法や接合位置を調整することで、鉄骨柱２を適正な位置に配置することが可能である。

また、スタッドボルト１３およびナット１４により、杭１と仮設支持部材３とが確実に接合される。そして、仮設支持部材３の下側のボルト通し孔３５が長孔とされたことにより、杭１と仮設支持部材３とのＹ方向の相対位置の調整が容易となり、Ｙ方向についての杭１の施工誤差を吸収して仮設支持部材３および鉄骨柱２を適正な位置に配置可能となる。

同様に、スタッドボルト２３およびナット２４により、仮設支持部材３と鉄骨柱２とが確実に接合される。また、仮設支持部材３の上側のボルト通し孔３４が長孔とされたことにより、仮設支持部材３と鉄骨柱２とのＸ方向の相対位置の調整が容易となり、Ｘ方向についての杭１の施工誤差を吸収して鉄骨柱２を適正な位置に配置可能となる。さらに、上側のボルト通し孔３４と下側のボルト通し孔３５とが直交する方向に形成されたことにより、ＸＹ座標について鉄骨柱２の位置調整を行えばよく、位置管理が容易である。

ところで、最下階のスラブ５には、Ｘ方向およびＹ方向について所定間隔に鉄筋（図示省略）が配置されるのが一般的であり、鉄筋かご４１が平面視で円形を呈していると、例えばＸ方向について主筋４２がＸ方向の端部で密になり、Ｙ方向に延在するスラブ５の鉄筋が主筋４２と干渉してしまう。一方、本実施形態では、複数の主筋４２が平面視で矩形に配置されたことにより、最下階のスラブ５の鉄筋と主筋４２との干渉を回避することが可能である。同様に、最下階のスラブ面５ａ以下の高さに地中梁が設置される場合であっても、地中梁の鉄筋と鉄筋コンクリート構造体４の主筋４２との干渉を回避することが可能であるため、杭１と鉄骨柱２との接合強度に悪影響を与えることなく地中梁を設置できる。

また、鉄骨柱２の下端にベースプレート２１が設けられたことにより、鉄骨柱２の軸力がベースプレート２１から鉄筋コンクリート構造体４を介して杭１に伝達されるようになっている。そのため、鉄筋コンクリート構造体４に対する鉄骨柱２の定着長を短くすることができ、鉄筋コンクリート構造体４の高さを低く抑えることができる。ここで、杭１は、鉄骨柱２（仮設支持部材３）を載置できる位置、すなわちその直下に構築される必要があり、杭１の頭部１Ｈの水平方向の施工誤差が大きくなる場合、鉄骨柱２の断面寸法と施工誤差とに応じて杭１の断面寸法を大きくしなければならない。一方、本実施形態では、仮設支持部材３の断面寸法が鉄骨柱２（正確にはベースプレート２１）の外形寸法よりも小さくされたことにより、杭１の水平施工誤差が大きくても仮設支持部材３を杭頭面１ａに納めることが可能になる。したがって、同じ水平施工誤差であれば杭１の断面寸法をより小さくすることが可能である。

次に、図４，図５を参照して第１実施形態に係る杭１と鉄骨柱２との接合方法について説明する。先ず、（Ａ）に示すように、杭構築ステップＳ１として、最下階のスラブ面５ａから所定寸法Ｈ１下がった位置に杭頭面１ａが位置するように地盤Ｇ中に杭１を構築する。なお、この段階では杭１に接合プレート１２が設置されていないため、後に設置される接合プレート１２の上面が最下階のスラブ面５ａから所定寸法Ｈ１下がった高さに位置するようにする。図示は省略するが、ここではプレボーリング工法を採用し、オーガスクリューをおよび撹拌ロッドなどを用いて掘削液を適宜吐出しながら所定の深度まで掘削し、杭周充填液と掘削土砂とを撹拌混合した後、先端部において根固め液を注入して根固め部を築造するとともに、この根固め部に先端が突入するように杭１を埋設する。

次に、（Ｂ）に示すように、掘削ステップＳ２として、地盤Ｇ中に構築された杭１の頭部１Ｈの周辺地盤および杭１内の土砂の上部を掘削し、杭１内に杭頭コンクリート１５を打設した後、杭１の端板１１上に接合プレート１２を溶接する。さらに、仮設支持部材配置ステップＳ３として、接合プレート１２の上に、所定寸法Ｈ１以上（Ｈ１＋Ｈ２）の高さ寸法を有する仮設支持部材３を配置し、ボルト接合する。ここでは、杭１の上下方向の施工誤差に応じ、仮設支持部材３の上面３ａが最下階のスラブ面５ａよりも所定寸法Ｈ２高くなるように仮設支持部材３の高さ寸法を調整する。この高さ調整は、杭１の埋込み後に仮設支持部材３を加工することで行ってもよく、或いは、予め複数の高さ寸法の仮設支持部材３を用意しておき、Ｈ１＋Ｈ２から杭１の上下方向の施工誤差を差し引いた値以上且つこの値に最も近い高さ寸法の仮設支持部材３を選択することで行ってもよい。これにより、杭１の埋込みに上下方向の施工誤差が生じても、仮設支持部材３の上面３ａが最下階のスラブ面５ａよりも所定寸法Ｈ２高い位置に設定される。

また、杭１に対する仮設支持部材３のボルト接合に際しては、接合プレート１２に植設されたスタッドボルト１３を、仮設支持部材３の下側のボルト通し孔３５の中心から杭１の水平方向の施工誤差のうちＹ方向成分量だけ偏倚させ、杭１と仮設支持部材３とをボルト接合する。これにより、Ｙ方向について杭１の水平方向の施工誤差が吸収される。

その後、（Ｃ）に示すように、杭１の周囲に捨てコンクリート４４を打設し、鉄筋組立ステップＳ４として、捨てコンクリート４４上において、主筋４２が杭頭面１ａよりも下方へ突出し且つ仮設支持部材３の上面３ａよりも上方へ突出するように、杭１の頭部１Ｈの周囲に鉄筋かご４１を組み立てる。

次に、（Ｄ）に示すように、第１コンクリート打設ステップＳ５として、地盤Ｇ中に構築された杭１の頭部１Ｈ、杭頭面１ａに接合された仮設支持部材３および杭１の周辺に組み立てられた鉄筋かご４１の下部を巻き込むように、最下階のスラブ面５ａまでコンクリートを打設して鉄筋コンクリート構造体４の下半部４Ｌを構築する。また、最下階のスラブコンクリートを打設する。なお、鉄筋コンクリート構造体４の下半部４Ｌの構築に際しては、最下階のスラブ５の下面５ｂまでコンクリートを打設した後に、その上方部分のコンクリートをスラブコンクリートとともに打設するように打ち分けてもよい。

前記第１コンクリート打設ステップＳ５の後、（Ｅ）に示すように、鉄骨柱配置ステップＳ６として、仮設支持部材３の上に鉄骨柱２を配置し、ボルト接合する。ここでは、鉄骨柱２の下面２ｂに植設されたスタッドボルト２３を、仮設支持部材３の上側のボルト通し孔３４の中心から杭１の水平方向の施工誤差のうちＸ方向成分量だけ偏倚させ、鉄骨柱２と仮設支持部材３とをボルト接合する。これにより、Ｘ方向について杭１の水平方向の施工誤差が吸収される。

最後に、（Ｆ）に示すように、第２コンクリート打設ステップＳ７として、仮設支持部材３上に配置された鉄骨柱２の脚部２Ｆおよびその周辺に組み立てられた鉄筋かご４１の上部を巻き込むように、最下階のスラブ面５ａよりも上方部分にコンクリートを打設して鉄筋コンクリート構造体４の上半部４Ｕを構築し、杭１と鉄骨柱２との接合が完了する。

このような杭１と鉄骨柱２との接合方法によれば、第１コンクリート打設ステップＳ５で最下階のスラブ面５ａまでコンクリートを打設した後に鉄骨柱２を建て込めばよいため、鉄骨柱２の搬入時期を遅らせることができるうえ、最下階のスラブ面５ａ上での鉄骨柱２の建て込みが可能になり、その作業性が向上する。

≪第２実施形態≫
次に、図６〜図８を参照して第２実施形態に係る杭１と鉄骨柱２との接合構造および接合方法について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材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。

図６に示すように、杭１は、最下階のスラブ面５ａから所定寸法Ｈ１下がった位置に杭頭面１ａが位置するように地盤Ｇ中に構築される。なお、杭１は、第１実施形態と同様のＰＨＣパイルであるが、本実施形態では、上側の端板１１の上面に接合プレート１２が設けられず、上側の端板１１の上面が杭頭面１ａを構成する。

鉄骨柱２は、第１実施形態と同様に下面２ｂを構成するベースプレート２１が下端に接合されており、下面２ｂが最下階のスラブ面５ａの高さに位置するように配置される。そして、本実施形態では、杭１と鉄骨柱２との間に仮設支持部材３が配置されず、コンクリートが介在した状態となっている。

杭１の頭部１Ｈの周囲には、仮設支持部材３と鉄骨柱２の脚部２Ｆとを巻き込む態様で、鉄筋コンクリート構造体４が構築される。鉄筋コンクリート構造体４の内部に含まれる鉄筋かご４１は、複数の主筋４２と、これら主筋４２を取り囲む複数の帯筋４３とを有する。主筋４２は、それぞれ所定寸法Ｈ１よりも長く形成され、杭１の杭頭面１ａよりも下方へ突出し且つ最下階のスラブ面５ａよりも上方へ突出するように配置される。

このように構成された杭１と鉄骨柱２との接合構造によれば、第１実施形態と同様に、鉄筋コンクリート構造体４により杭１と鉄骨柱２とが一体化されるとともに、杭１の頭部１Ｈ周辺の地盤Ｇ掘削量が削減される。また、鉄筋コンクリート構造体４を最下階のスラブ面５ａまで構築した後に鉄骨柱２の建て込み作業を行うことが可能である。これにより、第１実施形態と同様、鉄骨柱２の搬入時期を遅らせることができるうえ、鉄骨柱２の建て込みの作業性を向上させることができる。また、杭１と鉄骨柱２との間にコンクリートを介在させ、鉄骨柱２を杭１に直接連結させないため、杭１の設置位置に施工誤差が生じても、杭１と鉄骨柱２との間のコンクリートの厚さを調整し、鉄骨柱２の水平位置を調整することで、鉄骨柱２を適正な位置に配置することが可能である。

また、本実施形態においても、複数の主筋４２を平面視で矩形に配置することにより、最下階のスラブ５の鉄筋と主筋４２との干渉を回避し、さらに地中梁が設置される場合であっても、地中梁の鉄筋と鉄筋コンクリート構造体４の主筋４２との干渉を回避し、杭１と鉄骨柱２との接合強度に悪影響を与えることなく地中梁を設置できる。

次に、図７，図８を参照して第２実施形態に係る杭１と鉄骨柱２との接合方法について説明する。先ず、（Ａ）に示すように、杭構築ステップＳ１１として、最下階のスラブ面５ａから所定寸法Ｈ１下がった位置に杭頭面１ａが位置するように地盤Ｇ中に杭１を構築する。なお、第１実施形態と同様、図示は省略するが、杭１はプレボーリング工法によって地盤Ｇを掘削した孔に埋設される。

次に、（Ｂ）に示すように、掘削ステップＳ１２として、地盤Ｇ中に構築された杭１の頭部１Ｈの周辺地盤および杭１内の土砂の上部を掘削する。その後、（Ｃ）に示すように、杭１の周囲に捨てコンクリート４４を打設し、鉄筋組立ステップＳ１３として、捨てコンクリート４４上において、主筋４２が杭頭面１ａよりも下方へ突出し且つ最下階のスラブ面５ａよりも上方へ突出するように、杭１の頭部１Ｈの周囲に鉄筋かご４１を組み立てる。

次に、（Ｄ）に示すように、第１コンクリート打設ステップＳ１４として、地盤Ｇ中に構築された杭１の頭部１Ｈおよび杭１の周辺に組み立てられた鉄筋かご４１の下部を巻き込むように、最下階のスラブ面５ａまでコンクリートを打設して鉄筋コンクリート構造体４の下半部４Ｌを構築する。また、最下階のスラブコンクリートを打設する。

前記第１コンクリート打設ステップＳ１４の後、（Ｅ）に示すように、鉄骨柱配置ステップＳ１５として、杭１の上方であって鉄筋コンクリート構造体４の下半部４Ｌの上に鉄骨柱２を配置する。最後に、（Ｆ）に示すように、第２コンクリート打設ステップＳ１６として、コンクリート上配置された鉄骨柱２の脚部２Ｆおよびその周辺に組み立てられた鉄筋かご４１の上部を巻き込むように、最下階のスラブ面５ａよりも上方部分にコンクリートを打設して鉄筋コンクリート構造体４の上半部４Ｕを構築し、杭１と鉄骨柱２との接合が完了する。

このような杭１と鉄骨柱２との接合方法によれば、第１コンクリート打設ステップＳ１４で最下階のスラブ面５ａまでコンクリートを打設した後に鉄骨柱２を建て込めばよいため、鉄骨柱２の搬入時期を遅らせることができるうえ、最下階のスラブ面５ａ上での作業が可能になり、鉄骨柱２の建て込みの作業性が向上する。また、鉄骨柱２の搬入時期を遅らせることができる。

このように、第１および第２実施形態に係る杭１と鉄骨柱２との接合構造および接合方法によれば、鉄骨柱２の脚部２Ｆの納まりに関わりなく杭径を決定でき、且つ工事費用の増大や鉄骨製作期間の短縮を招くことなく施工でき、さらに、杭頭位置の施工誤差を吸収して鉄骨柱２を適正な位置に配置可能である。

以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、鉄筋コンクリート構造体４および鉄筋かご４１を平面視で矩形に形成しているが、基礎梁を設けない場合などには平面視で円形に形成することも可能である。また、上記実施形態では、基礎梁を設けない場合について説明したが、基礎梁を設けることも可能であり、接合部の周囲にフーチングを設けることも可能である。また、上記第１実施形態では、杭１と仮設支持部材３、および仮設支持部材３と鉄骨柱２をともにボルト接合としているが、溶接など他の接合手段によって接合することも可能である。また、上記第１実施形態では、ボルト通し孔３４，３５を長孔とすることで鉄骨柱２の水平方向位置を調整可能にしているが、杭１の設置後に、施工誤差を吸収し得る位置に円形のボルト孔を穿設するようにしてもよい。さらに、上記第１実施形態では、仮設支持部材３の設置時に杭１のＹ方向の施工誤差を吸収し、鉄骨柱２の建て込み時に杭１のＸ方向の施工誤差を吸収するようにしているが、これらを逆にしたり、Ｘ，Ｙ方向に沿わさずに施工誤差を吸収させたりしてもよい。また、上記第１実施形態では、仮設支持部材３の上面３ａが最下階のスラブ面５ａよりも所定寸法Ｈ２高くなるようにしているが、仮設支持部材３の上面３ａは、鉄骨柱２の配置を可能にするために最下階のスラブ面５ａ以上の高さに設定されればよく、たとえばスラブ面５ａと同一高さに設定されてもよい。

また、上記第１実施形態では、杭頭周辺の地盤Ｇを掘削する掘削ステップＳ２の後に仮設支持部材３を杭１に配置する仮設支持部材配置ステップＳ３を行っているが、掘削ステップＳ２の前に仮設支持部材配置ステップＳ３を行う形態としてもよい。また、上記第１実施形態では、仮設支持部材配置ステップＳ３の後に鉄筋かご４１を組み立てる鉄筋組立ステップＳ４を行っているが、掘削ステップＳ２の後であれば、仮設支持部材配置ステップＳ３の前に鉄筋組立ステップＳ４を行うことも可能である。これら変更のほか、各部材の具体的形状や、配置など、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 杭
１Ｈ 頭部
１ａ 杭頭面
２ 鉄骨柱
２Ｆ 脚部
２ｂ 下面
３ 仮設支持部材
３ａ 上面
４ 鉄筋コンクリート構造体
５ 最下階のスラブ
５ａ 最下階のスラブ面（上面）
２１ ベースプレート
３４ ボルト通し孔
３５ ボルト通し孔
４１ 鉄筋かご
４２ 主筋
Ｇ 地盤
Ｈ１ 所定寸法
Ｓ１，Ｓ１１ 杭構築ステップ
Ｓ２，Ｓ１２ 掘削ステップ
Ｓ３ 仮設支持部材配置ステップ
Ｓ４，Ｓ１３ 鉄筋組立ステップ
Ｓ５，Ｓ１４ 第１コンクリート打設ステップ
Ｓ６，Ｓ１５ 鉄骨柱配置ステップ
Ｓ７，Ｓ１６ 第２コンクリート打設ステップ

Claims (7)

1. 最下階のスラブ面から所定寸法下がった位置に杭頭面が位置するように地盤中に構築された杭と、
   最下階のスラブ面以上の高さに下面が位置するように前記杭の上方に配置された鉄骨柱と、
   前記杭と前記鉄骨柱との間に配置され、前記鉄骨柱の建て込み時の支持に供される仮設支持部材と、
   前記杭の頭部と前記仮設支持部材と前記鉄骨柱の脚部との周囲に構築され、上下方向に延在する複数の主筋が前記杭頭面よりも下方へ突出し且つ前記鉄骨柱の下面よりも上方へ突出するように組み立てられた鉄筋を有する鉄筋コンクリート構造体と
   を備えたことを特徴とする杭と鉄骨柱との接合構造。
2. 前記杭と前記仮設支持部材との少なくとも一方が長孔に形成されたボルト挿通孔を有し、前記杭と前記仮設支持部材とがボルト接合されたことを特徴とする、請求項１に記載の鉄骨柱との接合構造。
3. 前記仮設支持部材と前記鉄骨柱との少なくとも一方が長孔に形成されたボルト挿通孔を有し、前記仮設支持部材と前記鉄骨柱とがボルト接合されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の杭と鉄骨柱との接合構造。
4. 前記鉄筋コンクリート構造体の前記主筋が平面視で矩形に配置されたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の杭と鉄骨柱との接合構造。
5. 前記鉄骨柱は下端にベースプレートを有し、
   前記仮設支持部材は、断面視において前記鉄骨柱よりも小さな外形寸法を有することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の杭と鉄骨柱との接合構造。
6. 最下階のスラブ面から所定寸法下がった位置に杭頭面が位置するように地盤中に杭を構築する杭構築ステップと、
   構築された前記杭の頭部の周辺地盤を掘削する掘削ステップと、
   地盤中に配置された前記杭頭面上に、その上面を前記最下階のスラブ面以上の高さに位置させる高さ寸法を有する仮設支持部材を配置する仮設支持部材配置ステップと、
   上下方向に延在する複数の主筋が前記杭頭面よりも下方へ突出し且つ前記仮設支持部材の上面よりも上方へ突出するように、前記杭の頭部の周辺に鉄筋を組み立てる鉄筋組立ステップと、
   構築された前記杭の頭部、配置された前記仮設支持部材および組み立てられた前記鉄筋の下部を巻き込むように、前記最下階のスラブ面の高さまでコンクリートを打設する第１コンクリート打設ステップと、
   前記第１コンクリート打設ステップの後に、前記仮設支持部材の上に鉄骨柱を配置する鉄骨柱配置ステップと、
   配置された前記鉄骨柱の脚部および組み立てられた前記鉄筋の上部を巻き込むように、前記最下階のスラブ面よりも上方にコンクリートを打設する第２コンクリート打設ステップと
   を有することを特徴とする杭と鉄骨柱との接合方法。
7. 最下階のスラブ面から所定寸法下がった位置に杭頭面が位置するように地盤中に杭を構築する杭構築ステップと、
   構築された前記杭の頭部の周辺地盤を掘削する掘削ステップと、
   上下方向に延在する複数の主筋が前記杭頭面よりも下方へ突出し且つ前記最下階のスラブ面よりも上方へ突出するように、前記杭の頭部の周辺に鉄筋を組み立てる鉄筋組立ステップと、
   構築された前記杭の頭部および組み立てられた前記鉄筋の下部を巻き込むように、前記最下階のスラブ面の高さまでコンクリートを打設する第１コンクリート打設ステップと、
   前記第１コンクリート打設ステップの後に、前記杭の上方であって打設された前記コンクリートの上面に鉄骨柱を配置する鉄骨柱配置ステップと、
   配置された前記鉄骨柱の脚部および組み立てられた前記鉄筋の上部を巻き込むように、前記最下階のスラブ面よりも上方にコンクリートを打設する第２コンクリート打設ステップと
   を有することを特徴とする杭と鉄骨柱との接合方法。

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