JP5456627B2 - Connection structure and method of connection between pile and steel column - Google Patents

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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。   The present invention relates to a joining structure between a pile and a steel column and a joining method between the pile and a steel column, and more particularly, a joining structure and joining suitable for directly joining a pile and a column without providing a foundation beam or a footing. Regarding the method.
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。   Conventionally, pile foundations in steel buildings have been constructed with multiple piles in the ground so that the pile heads are located at a position below the slab surface of the lowest floor, and footing is performed so that the pile heads of each pile are involved. In general, the footings are connected and integrated with underground beams, and then the pillars of the building are joined to the footings. However, in recent years, a structure in which a pile and a column are directly joined without providing a footing and an underground beam has begun to be adopted. According to this structure, it is possible to greatly shorten the construction period and reduce the cost.
このような杭と柱との直接接合構造として、柱の下部にベースプレートを設けるとともに、上面にアンカーボルトを備えた杭頭接合金物を、地盤中に埋設された既製杭に対して水平施工誤差を吸収する位置に溶接し、ベースプレートよりも下側の連結部を杭頭内に挿入した状態で、アンカーボルトによって杭の鉛直施工誤差を吸収しつつベースプレートを支持させるようにしたもの(特許文献1参照)が知られている。   As such a direct connection structure between a pile and a pillar, a base plate is provided at the bottom of the pillar, and a pile head joint with an anchor bolt on the top surface is used to prevent horizontal construction errors with respect to ready-made piles embedded in the ground. Welded to the position to absorb, and with the connecting part below the base plate inserted into the pile head, the base plate was supported while absorbing the vertical construction error of the pile by the anchor bolt (see Patent Document 1) )It has been known.
一方、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、ベースプレートよりも下側の連結部を柱本体よりも小断面とし、地盤中に埋設された既製杭の上面にアンカーボルトを突出させ、アンカーボルトに杭の鉛直施工誤差を吸収させつつベースプレートを支持させるようにしたもの(特許文献2,3参照)や、柱の納まりとは関係なく杭径を決定できるようにするために、杭頭に溶接した杭頭接合部プレートに、鉄骨柱のベースプレートをボルトで高さ調整可能に支持させるようにした発明(特許文献4参照)なども提案されている。   On the other hand, if the legs of the steel column are inserted into the pile head, the pile diameter may become larger than necessary, so as a joint structure to improve this, the connecting part below the base plate is connected to the pillar body. Also has a small cross section, and the anchor bolts are projected on the upper surface of the ready-made piles embedded in the ground, and the anchor bolts are used to support the base plate while absorbing vertical construction errors of the piles (see Patent Documents 2 and 3) In addition, in order to be able to determine the pile diameter regardless of the fit of the pillar, the base plate of the steel column is supported on the pile head joint plate welded to the pile head so that the height can be adjusted with bolts. (Refer patent document 4) etc. are also proposed.
特許第4405639号公報Japanese Patent No. 4405539 特許第3671342号公報Japanese Patent No. 3671342 特開2002−194748号公報JP 2002-194748 A 特開2002−188154号公報JP 2002-188154 A
しかしながら、特許文献1に記載の発明では、杭を地盤中に埋設した後に杭頭接合金物を溶接しなければないため、作業が天候に左右されるなど、作業条件の制約が厳しくなり、安定した品質確保が困難である。また、溶接作業用のスペースを確保しなければならいため、地盤掘削量が増大することも考えられる。このような問題は引用文献4に記載の発明においても同様に存在する。一方、引用文献2,3に記載の発明では、ボルトによってベースプレートを杭頭に接合するためこのような問題は生じないが、杭位置の鉛直方向の施工誤差をボルトによって吸収することができる一方、水平方向の施工誤差を吸収することはできない。ここで、水平方向の施工誤差を吸収するために、杭の設置後にベースプレートの加工を行うことも考えられるが、このようにすると、鉄骨製作が遅れて工期が延びる虞がある。   However, in the invention described in Patent Document 1, since the pile head joint hardware must be welded after the pile is buried in the ground, the work conditions are severe, such as the work depends on the weather, and stable. Quality assurance is difficult. In addition, since it is necessary to secure a space for welding work, the amount of ground excavation may be increased. Such a problem also exists in the invention described in the cited document 4. On the other hand, in the inventions described in the cited documents 2 and 3, such a problem does not occur because the base plate is joined to the pile head by the bolt, but the construction error in the vertical direction of the pile position can be absorbed by the bolt, It cannot absorb horizontal construction errors. Here, in order to absorb the construction error in the horizontal direction, it is conceivable to process the base plate after installing the piles. However, in this case, there is a possibility that the construction period may be extended due to the delay in the steel frame production.
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、現場溶接を用いることなく杭と鉄骨柱とを直接接合し、且つ杭の鉛直方向および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のできる杭と鉄骨柱との接合方法および杭頭接合金物を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and directly joins a pile and a steel column without using on-site welding, and absorbs construction errors in the vertical and horizontal directions of the pile to make the steel column appropriate. It is an object of the present invention to provide a method for joining a pile and a steel column and a pile head joint hardware that can be arranged at various positions.
上記課題を解決するために、本発明は、筒状に形成され且つ上面(1a)に金属部分(12)を有する杭(1)と、複数のボルト挿通孔(23)が形成されたベースプレート(22)を下端に備えた鉄骨柱(2)とを接合するための杭と柱との接合方法であって、略円形を呈する金属製のプレート部(31)と、一端がプレート部の一方の面(31b)に溶接され、プレート部の周縁に沿うように互いに離間して配置された複数の脚部(32)とを有する杭頭接合金物(3)を用意するステップと、プレート部が杭の上面に対向し、且つ軸方向視において杭の中空部(1C)を覆うように、杭頭接合金物を杭の上端に取付け、隣接する脚部間に形成される開口(35)によって杭の中空部と杭の上方外部とを連通させるステップと、地盤(G)を掘削し、掘削孔(6)内においてセメントミルクを注入しながら土砂を撹拌混合してソイルセメント(7)を造成するステップと、杭頭接合金物が取付けられた杭をソイルセメントが充填された掘削孔に挿入し、中空部の空気を開口から外部へ排出させながら沈設するステップと、杭が沈設された後に、鉄骨柱を所定の位置に配置したときにベースプレートのボルト挿通孔に整合するように、プレート部に複数のボルト挿通孔(36)を形成するステップと、鉄骨柱を杭の上方に配置し、プレート部のボルト挿通孔とベースプレートのボルト挿通孔とにボルト(8)を挿通し、該ボルトに螺着させたナット(9)によって鉄骨柱の高さ調整を行いつつ杭頭接合金物と鉄骨柱とを接合するステップとを備える方法を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides a base plate (1) having a cylindrical shape and having a metal portion (12) on the upper surface (1a) and a plurality of bolt insertion holes (23). 22) is a joining method of a pile and a pillar for joining a steel column (2) provided at the lower end, a metal plate portion (31) having a substantially circular shape, and one end of one of the plate portions A step of preparing a pile head joint hardware (3) having a plurality of legs (32) which are welded to the surface (31b) and spaced apart from each other along the peripheral edge of the plate portion; The pile head fitting is attached to the upper end of the pile so as to face the upper surface of the pile and cover the hollow portion (1C) of the pile as viewed in the axial direction, and an opening (35) formed between the adjacent leg portions A step of communicating the hollow portion with the upper outside of the pile, and the ground (G The soil cement is poured into the excavation hole (6) and the soil and sand are stirred and mixed to form the soil cement (7), and the pile to which the pile head joint hardware is attached is filled with the soil cement. Inserting into the drilling hole and sinking while discharging the air in the hollow part from the opening to the outside, and aligning the bolt holes in the base plate when the steel column is placed in place after the pile is set Next, a step of forming a plurality of bolt insertion holes (36) in the plate portion, a steel column is disposed above the pile, and the bolt (8) is inserted into the bolt insertion hole of the plate portion and the bolt insertion hole of the base plate. And a step of joining the pile head joint and the steel column while adjusting the height of the steel column with the nut (9) screwed to the bolt.
また、本発明の一側面によれば、杭頭接合金物と鉄骨柱とを接合した後に、杭頭接合金物と鉄骨柱との間に無収縮モルタル(45)を充填するステップや、杭頭接合金物と鉄骨柱とを接合した後に、杭の頭部(1H)、杭頭接合金物および鉄骨柱の脚部(1F)を巻き込む鉄筋コンクリート構造体(4)を構築するステップを更に備える構成とすることができる。   Moreover, according to one aspect of the present invention, the step of filling the non-shrink mortar (45) between the pile head joint hardware and the steel column after joining the pile head joint hardware and the steel column, After joining a hardware and a steel column, it is set as the structure further equipped with the step which constructs | assembles the reinforced concrete structure (4) which winds the head (1H) of a pile, a pile head joining hardware, and the leg (1F) of a steel column. Can do.
また、上記課題を解決するために、本発明は、筒状に形成され且つ上面(1a)に金属部分(12)を有するとともに、内部にソイルセメント(7)が造成された掘削孔(6)内に沈設される杭(1)と、複数のボルト挿通孔(23)が形成されたベースプレート(22)を下端に備える鉄骨柱(2)とを接合するために、沈設前に杭の上端に取付けられる杭頭接合金物(3)であって、杭の上面に対向配置され、軸方向視において杭の中空部(1C)を覆う略円形の金属製のプレート部(トッププレート31)と、一端がプレート部の杭側の面に溶接されるとともに、プレート部の周縁に沿うように互いに離間して配置され、杭の上端に取付けられた状態で杭の中空部と杭の上方外部とを連通する開口(35)を形成する複数の脚部(フットプレート32)とを備える杭頭接合金物を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides a drilling hole (6) formed in a cylindrical shape and having a metal portion (12) on the upper surface (1a) and a soil cement (7) formed therein. In order to join the pile (1) to be laid inside and the steel column (2) having a base plate (22) having a plurality of bolt insertion holes (23) at the lower end, A pile head fitting (3) to be attached, which is opposed to the upper surface of the pile, and has a substantially circular metal plate portion (top plate 31) covering the hollow portion (1C) of the pile as viewed in the axial direction, and one end Are welded to the surface of the plate portion on the pile side and are spaced apart from each other along the periphery of the plate portion, and communicate with the hollow portion of the pile and the upper exterior of the pile while attached to the upper end of the pile. A plurality of legs (foot) forming openings (35) to be Providing pile joint fittings comprising a plate 32) and.
本発明の一側面によれば、複数の脚部の他端側に連結され、当該複数の脚部を連結する金属製のリング状プレート部(33)を杭頭接合金物が更に備える構成とすることができる。   According to one aspect of the present invention, the pile head joint hardware further includes a metal ring-shaped plate portion (33) connected to the other end side of the plurality of leg portions and connecting the plurality of leg portions. be able to.
本発明によれば、杭を地盤中に沈設する前に杭頭接合金物を溶接するため、天候などの作業条件に左右されず、安定した品質を確保することができる。また、溶接作業用のスペースを埋設した杭の周辺に確保する必要がないため、地盤掘削量の増大を回避することができる。また、杭を沈設した後に、ベースプレートのボルト挿通孔に整合する位置にプレート部のボルト挿通孔を形成することで、杭位置の水平方向の施工誤差を吸収し、且つボルト挿通孔に通したボルトおよびナットにより杭位置の鉛直方向の施工誤差を吸収して鉄骨柱を所定の位置に配置することができる。さらに、杭の設置後にベースプレートの加工を行う必要もないため、鉄骨製作の遅れにより工期が延びる虞もない。   According to the present invention, since the pile head joint hardware is welded before the pile is set in the ground, stable quality can be ensured regardless of the working conditions such as the weather. Moreover, since it is not necessary to secure the welding work space around the buried pile, it is possible to avoid an increase in the amount of ground excavation. In addition, after setting up the pile, by forming the bolt insertion hole of the plate part at the position that matches the bolt insertion hole of the base plate, the construction error in the horizontal direction of the pile position is absorbed and the bolt passed through the bolt insertion hole The steel column can be arranged at a predetermined position by absorbing the construction error in the vertical direction of the pile position with the nut. Furthermore, since it is not necessary to process the base plate after installing the pile, there is no possibility that the construction period will be extended due to the delay in the steel frame production.
また、杭頭接合金物と鉄骨柱との間に無収縮モルタルを充填し、或いは、杭の頭部、杭頭接合金物および鉄骨柱の脚部を巻き込む鉄筋コンクリート構造体を構築するように構成することにより、鉄骨柱の軸力を確実に杭1に伝達させることができ、杭と鉄骨柱との接合強度を高めることができる。   In addition, it should be constructed so that a non-shrink mortar is filled between the pile head joint hardware and the steel column, or a reinforced concrete structure in which the pile head, the pile head joint hardware, and the steel column leg is wound is constructed. Thus, the axial force of the steel column can be reliably transmitted to the pile 1, and the bonding strength between the pile and the steel column can be increased.
また、杭頭接合金物が金属製のリング状プレート部を備えるように構成することにより、リング状プレート部の全周を杭の金属部分に溶接することができるため、杭頭接合金物の杭に対する接合強度を高めることができる。   In addition, by configuring the pile head joint hardware to have a metal ring-shaped plate portion, the entire circumference of the ring-shaped plate portion can be welded to the metal portion of the pile. Bonding strength can be increased.
このように本発明によれば、現場溶接を用いることなく杭と鉄骨柱とを直接接合し、且つ杭の鉛直方向および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。   As described above, according to the present invention, the pile and the steel column are directly joined without using on-site welding, and the steel column is arranged at an appropriate position by absorbing the vertical and horizontal construction errors of the pile. Can do.
実施形態に係る杭と鉄骨柱との接合構造を鉄筋コンクリート構造体を透視して示す側面図The side view which shows the joint structure of the pile and steel column which concern on embodiment through a reinforced concrete structure see-through | perspective 実施形態に係る杭と鉄骨柱との接合構造の縦断面図The longitudinal cross-sectional view of the joining structure of the pile and steel column which concerns on embodiment 図1中のIII−III線に沿って鉄筋コンクリート構造体を透視して示す断面図Sectional drawing showing the reinforced concrete structure seen through along line III-III in FIG. 図1中のIV−IV線に沿って鉄筋コンクリート構造体を透視して示す断面図Sectional view showing the reinforced concrete structure seen through line IV-IV in FIG. 実施形態に係る杭頭接合金物の斜視図Perspective view of pile head joint hardware according to an embodiment 実施形態に係る杭と鉄骨柱との接合方法の説明図Explanatory drawing of the joining method of the pile and steel column concerning an embodiment
以下、図面を参照しながら本発明に係る杭1と鉄骨柱2との接合方法およびこれに用いられる杭頭接合金物3の実施形態について説明する。なお、図1,図3および図4においては、鉄筋コンクリート構造体4を透視して示している。   Hereinafter, an embodiment of a method for joining a pile 1 and a steel column 2 according to the present invention and a pile head fitting 3 used for the method will be described with reference to the drawings. In addition, in FIG.1, FIG3 and FIG.4, the reinforced concrete structure 4 is shown through.
図1および図2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、ここでは、鉄筋コンクリート構造体4により構成される接合部分が最下階(ここでは1階)の床面5よりも低い位置に設定されている。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the connection structure between the pile 1 and the steel column 2 according to the present invention is such that one steel column 2 is supported by one pile 1. The joint portion constituted by the reinforced concrete structure 4 is set at a position lower than the floor surface 5 of the lowest floor (here, the first floor).
杭1は、SCパイル(Steel and Concret composite pile:外殻鋼管付き高強度コンクリートパイル)であり、外周面に配置された鋼管11と、鋼管11の上下端に溶接により一体とされたリング状の端板12と、鋼管11の内部に筒状に充填された高強度コンクリート13とにより構成される。つまり、杭1は、軸線方向に沿って延在し、両端が開口する中空部1Cを高強度コンクリート13の内側に形成するとともに、金属製の端板12によって上面(以下、杭頭面1aと記す。)が画成されている。また、上側の端板12の周面上端には、全周にわたってJ形開先が形成されている。   The pile 1 is an SC pile (Steel and Concrete composite pile: high-strength concrete pile with outer shell steel pipe), and is a ring-shaped unit formed by welding a steel pipe 11 disposed on the outer peripheral surface and upper and lower ends of the steel pipe 11 by welding. It is comprised by the end plate 12 and the high strength concrete 13 with which the inside of the steel pipe 11 was filled cylindrically. That is, the pile 1 extends along the axial direction and forms a hollow portion 1C having both ends opened inside the high-strength concrete 13, and the upper surface (hereinafter referred to as the pile head surface 1a) by the metal end plate 12. ) Is defined. Further, a J-shaped groove is formed at the upper end of the peripheral surface of the upper end plate 12 over the entire circumference.
図3に併せて示すように、鉄骨柱2は、断面が略正方形を呈する中空の四角柱からなる柱本体21と、柱本体21の下端に溶接され、柱本体21の断面形状よりも大きく且つ相似な平面形状を有するベースプレート22とを有しており、ベースプレート22が杭頭面1aの直上に位置するように配置される。ベースプレート22の四隅近傍には、それぞれボルト挿通孔23が形成されている。   As shown in FIG. 3, the steel column 2 is welded to a column main body 21 made of a hollow quadrangular column having a substantially square cross section and a lower end of the column main body 21, and is larger than the cross-sectional shape of the column main body 21. The base plate 22 has a similar planar shape, and the base plate 22 is disposed so as to be located immediately above the pile head surface 1a. Bolt insertion holes 23 are formed in the vicinity of the four corners of the base plate 22.
杭1と鉄骨柱2との間には、杭1に対しては全周溶接により連結され、鉄骨柱2に対しては、頭部がなく全長にわたって雄ねじが形成された寸切ボルト(以下、ボルト8と記す。)およびナット9により締結された杭頭接合金物3が配置される。   The pile 1 and the steel column 2 are connected to the pile 1 by welding all around, and the steel column 2 has a head without a head and formed with a male thread over the entire length (hereinafter referred to as the bolt). A pile head joint 3 fastened by a bolt 9 and a nut 9 is disposed.
図2、図4、図5に示すように、杭頭接合金物3は、略円形を呈する金属製のトッププレート31と、一端がトッププレート31の杭1側の面(以下、下面31bと記す)に溶接されるとともに、トッププレート31の周縁に沿って互いに離間して配置された複数(ここでは8つ)のフットプレート32と、フットプレート32の他端側に溶接され、全てのフットプレート32を連結する金属性のリング状プレート33とを備えている。   As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the pile head metal fitting 3 includes a metal top plate 31 having a substantially circular shape, and a surface of the top plate 31 on the pile 1 side (hereinafter referred to as a lower surface 31 b). ) And a plurality (eight in this case) of foot plates 32 that are spaced apart from each other along the periphery of the top plate 31, and the other end of the foot plate 32. And a metallic ring-shaped plate 33 for connecting the two.
トッププレート31は、杭径と略同一の外径を有する略円形とされている。フットプレート32は、同一形状すなわち同一高さを有する金属製のプレートであり、一定間隔となるようにトッププレート31の中心から等距離且つ45度間隔に配置され、トッププレート31に対して垂直に接合される。リング状プレート33は、杭径と同一の外径を有し、杭1の内径よりも小さな内径を有する。   The top plate 31 is substantially circular having an outer diameter substantially the same as the pile diameter. The foot plate 32 is a metal plate having the same shape, that is, the same height, and is arranged at an equal distance from the center of the top plate 31 and at an interval of 45 degrees so as to have a constant interval, and is perpendicular to the top plate 31 Be joined. The ring-shaped plate 33 has the same outer diameter as the pile diameter, and has an inner diameter smaller than the inner diameter of the pile 1.
杭頭接合金物3は、トッププレート31が杭頭面1aに対向するとともに、杭1の軸方向視において中空部1Cを覆ように、また、複数のフットプレート32が杭頭面1aの周縁に沿って配置され、且つ隣接するフットプレート32の間に杭1の中空部1Cと杭1の上方外部とを連通する開口35が形成されるように、杭1の上端に取付けられる。なお、開口35は、後記するように、杭1の埋込み時に杭1の中空部1Cの空気およびソイルセメントを外部に排出させる役割を果たす。   The pile head fitting 3 is such that the top plate 31 faces the pile head surface 1a, covers the hollow portion 1C in the axial direction of the pile 1, and the plurality of foot plates 32 are on the periphery of the pile head surface 1a. It is attached to the upper end of the pile 1 so that the opening 35 which connects the hollow part 1C of the pile 1 and the upper exterior of the pile 1 may be formed between the footplates 32 which are arrange | positioned along and adjacent. In addition, the opening 35 plays the role which discharges the air and soil cement of the hollow part 1C of the pile 1 outside when the pile 1 is embedded so that it may mention later.
リング状プレート33の周面下端には、上側の端板12に形成されたJ形開先と協働してU形開先をなすJ形開先が全周にわたって形成されており、U形開先に対する全周溶接により、杭頭接合金物3が杭1の上端に強固に取付けられる。   At the lower end of the circumferential surface of the ring-shaped plate 33, a J-shaped groove forming a U-shaped groove is formed over the entire circumference in cooperation with the J-shaped groove formed in the upper end plate 12. The pile head joint 3 is firmly attached to the upper end of the pile 1 by welding all around the groove.
一方、トッププレート31には、鉄骨柱2のベースプレート22に形成されたボルト挿通孔23に対峙する位置に4つのボルト挿通孔36が形成されている。トッププレート31およびベースプレート22の一対のボルト挿通孔23,36に対し、それぞれ1本のボルト8が挿通され、各ボルト8に対して上下に2つのナット9が螺合しており、鉄骨柱2が杭頭接合金物3に対する相対離間距離すなわちその高さを調整可能に杭頭接合金物3に接合される。   On the other hand, in the top plate 31, four bolt insertion holes 36 are formed at positions facing the bolt insertion holes 23 formed in the base plate 22 of the steel column 2. One bolt 8 is inserted into each of the pair of bolt insertion holes 23, 36 of the top plate 31 and the base plate 22, and two nuts 9 are screwed up and down with respect to each bolt 8. Is joined to the pile head joint 3 so that the relative separation distance with respect to the pile head joint 3, that is, its height can be adjusted.
杭頭接合金物3と鉄骨柱2との間には、無収縮モルタル45が充填されており、鉄骨柱2の軸力が無収縮モルタル45を介して杭頭接合金物3へ伝達するようになっている。   A non-shrink mortar 45 is filled between the pile head joint 3 and the steel column 2, and the axial force of the steel column 2 is transmitted to the pile head joint 3 through the non-shrink mortar 45. ing.
また、杭1の頭部1H、杭頭接合金物3、および鉄骨柱2の脚部2Fの周囲には、これらを巻き込むように鉄筋コンクリート構造体4を構築することができ、鉄骨柱2の応力(軸力、曲げ、せん断)を鉄筋コンクリート構造体4をも介して杭頭接合金物3へ伝達できるようになっている。   In addition, a reinforced concrete structure 4 can be constructed around the head 1H of the pile 1, the pile head joint hardware 3, and the leg 2F of the steel column 2 so as to involve them, and the stress ( Axial force, bending, and shear) can be transmitted to the pile head joint 3 through the reinforced concrete structure 4 as well.
鉄筋コンクリート構造体4は、杭径よりも大きな直径の円形断面を呈し、杭頭面1aから所定寸法下がった高さから上方に打設されたコンクリート41と、その内部に設けられた鉄筋かご42とにより構成される。鉄筋かご42は、上下方向に延在し、水平方向に所定間隔をおいて円形に配置された複数の主筋43と、これら主筋43を取り囲むように円形に形成され、上下方向に所定間隔をおいて水平に配置された複数のフープ筋44とを有する。各主筋43は、杭頭面1aよりも下方へ突出し且つ鉄骨柱2のベースプレート22の上面よりも上方へ突出するように配置される。なお、杭1の中空部1Cの大部分にはソイルセメント7が充填されており、杭頭接合金物3の内部にはコンクリート41が充填される。   The reinforced concrete structure 4 has a circular cross section having a diameter larger than the pile diameter, and concrete 41 is placed upward from a height that is lower than the pile head surface 1a by a predetermined dimension, and a rebar cage 42 provided therein. Consists of. The rebar cage 42 extends in the vertical direction and is formed in a circular shape so as to surround the main bars 43 with a plurality of main bars 43 arranged in a circle at predetermined intervals in the horizontal direction, with a predetermined interval in the vertical direction. And a plurality of hoop muscles 44 arranged horizontally. Each main reinforcement 43 is arrange | positioned so that it may protrude below the pile head surface 1a, and may protrude above the upper surface of the base plate 22 of the steel column 2. As shown in FIG. Note that most of the hollow portion 1 </ b> C of the pile 1 is filled with the soil cement 7, and the concrete 41 is filled inside the pile head joint 3.
次に、図6などを参照して実施形態に係る杭1と鉄骨柱2との接合方法について説明する。   Next, a method of joining the pile 1 and the steel column 2 according to the embodiment will be described with reference to FIG.
まず、略円形を呈するトッププレート31と、一端がトッププレート31の下面31bに溶接され、トッププレート31の周縁に沿うように互いに離間して配置された複数のフットプレート32と、フットプレート32の他端側に溶接され、全てのフットプレート32を連結するリング状プレート33とを有する杭頭接合金物3を用意する(図5参照)。   First, a top plate 31 having a substantially circular shape, a plurality of foot plates 32 having one end welded to the lower surface 31 b of the top plate 31 and spaced apart from each other along the periphery of the top plate 31, A pile head metal fitting 3 having a ring-shaped plate 33 that is welded to the other end side and connects all the foot plates 32 is prepared (see FIG. 5).
次に、杭1の製造工場などにおいて、トッププレート31が杭頭面1aに対向するとともに、軸方向視において杭1の中空部1Cを覆うように、また、複数のフットプレート32が杭頭面1aの周縁に沿い、且つ隣接するフットプレート32間に杭1の中空部1Cと杭1の上方外部とを連通させる開口35が形成されるように、杭頭接合金物3を杭1の上端に取付ける(図1,2参照)。そして、このようにして杭頭接合金物3が上端に取付けられた杭1を現場へ搬入する。   Next, in the manufacturing factory of the pile 1 and the like, the top plate 31 faces the pile head surface 1a and covers the hollow portion 1C of the pile 1 as viewed in the axial direction. A pile head joint 3 is placed at the upper end of the pile 1 so that an opening 35 is formed along the periphery of 1a and between the adjacent foot plates 32 to communicate the hollow portion 1C of the pile 1 with the upper outside of the pile 1. Install (see Figs. 1 and 2). And the pile 1 by which the pile head joining metal fitting 3 was attached to the upper end in this way is carried in to the spot.
一方、現場において、(A)に示すように、先端に拡大ヘッドを有し、螺旋部分に切欠を有するオーガスクリュー51を用いて、掘削液を適宜吐出しながら所定の深度まで地盤Gを掘削し、(B)に示すように、先端の拡大ヘッドを拡大させた状態でオーガスクリュー51を反転させながら引き上げ、掘削孔6の下側部分の径が大きくなるように地盤Gを掘削する。次に、(C)に示すように、掘削孔6内においてセメントミルクを注入しながらオーガスクリュー51を上下移動および正転・反転させ、掘削土砂を撹拌混合してソイルセメント7を造成する。   On the other hand, as shown in (A), the ground G is excavated to a predetermined depth while appropriately discharging the drilling liquid using an auger screw 51 having an enlarged head at the tip and a notch in the spiral portion as shown in FIG. As shown in (B), the auger screw 51 is lifted upside down while the enlarged head at the tip is enlarged, and the ground G is excavated so that the diameter of the lower portion of the excavation hole 6 is increased. Next, as shown in (C), the auger screw 51 is moved up and down and rotated forward and reverse while pouring cement milk into the excavation hole 6, and the excavated earth and sand is stirred and mixed to form the soil cement 7.
その後、(D)に示すように、掘削孔6の底部においてソイルセメント7のうち他の部分よりも高強度となる根固め部71を築造した後、オーガスクリュー51を引き上げ、(E)に示すように、搬入済みの杭頭接合金物3が取付けられた杭1をソイルセメント7が充填された掘削孔6に挿入し、杭1の中空部1Cの空気を杭頭接合金物3の開口35から外部へ排出させながら沈設し、杭1の先端を根固め部71に突入させ支持地盤に定着させる。なお、杭1の沈設に伴い、ソイルセメント7が杭1の中空部1Cおよび杭1の外周部に充填されることとなり、ソイルセメント7が多い場合には、杭1の中空部1C内のソイルセメント7は杭頭接合金物3の開口35を介して外部へ排出される。   Then, as shown in (D), after constructing a root-solidifying part 71 having higher strength than the other parts of the soil cement 7 at the bottom of the excavation hole 6, the auger screw 51 is pulled up, and shown in (E). As described above, the pile 1 to which the loaded pile head joint 3 is attached is inserted into the excavation hole 6 filled with the soil cement 7, and the air of the hollow portion 1 </ b> C of the pile 1 is passed through the opening 35 of the pile head joint 3. It is sunk while being discharged to the outside, and the tip of the pile 1 is plunged into the root hardening part 71 and fixed on the supporting ground. In addition, with the sedimentation of the pile 1, the soil cement 7 will be filled in the hollow part 1C of the pile 1 and the outer peripheral part of the pile 1, and when there is much soil cement 7, the soil in the hollow part 1C of the pile 1 The cement 7 is discharged to the outside through the opening 35 of the pile head joint hardware 3.
ここで、図2を参照して説明すると、杭1に設置誤差が生じた場合、杭頭面1aが所定の位置に対して水平方向および鉛直方向にずれた状態となる。そこで、杭1が沈設された後に、鉄骨柱2を所定の位置に配置したときにベースプレート22のボルト挿通孔23に整合するように、トッププレート31に4つのボルト挿通孔36を形成する。その後、鉄骨柱2を杭1の上方に配置し、トッププレート31のボルト挿通孔36とベースプレート22のボルト挿通孔23とにボルト8を挿通し、該ボルト8に螺着させた4つのナット9によって鉄骨柱2の高さ調整を行いつつトッププレート31とベースプレート22とを接合することで、鉄骨柱2を杭頭接合金物3つまり杭1に接合する。   Here, when it demonstrates with reference to FIG. 2, when the installation error arises in the pile 1, it will be in the state which the pile head surface 1a shifted | deviated to the horizontal direction and the perpendicular direction with respect to the predetermined position. Therefore, after the pile 1 is laid, four bolt insertion holes 36 are formed in the top plate 31 so as to align with the bolt insertion holes 23 of the base plate 22 when the steel column 2 is disposed at a predetermined position. Thereafter, the steel column 2 is arranged above the pile 1, and the bolts 8 are inserted into the bolt insertion holes 36 of the top plate 31 and the bolt insertion holes 23 of the base plate 22, and the four nuts 9 are screwed to the bolts 8. By joining the top plate 31 and the base plate 22 while adjusting the height of the steel column 2, the steel column 2 is joined to the pile head joint 3, that is, the pile 1.
その後、杭頭接合金物3と鉄骨柱2との間に無収縮モルタル45を充填するとともに、杭1の頭部1H、杭頭接合金物3、および鉄骨柱2の脚部2Fの周囲に鉄筋コンクリート構造体4を構築する。なお、鉄筋コンクリート構造体4の構築にあたっては、杭1の周辺の地盤Gを鉄筋組立作業および形枠組立作業に支障を来さない範囲で掘削するとともに、杭頭接合金物3の内部にソイルセメント7が充填されている場合には、杭1の沈設後であってボルト挿通孔36を形成する前に、杭頭接合金物3の内部のソイルセメント7を撤去する。   Thereafter, the non-shrink mortar 45 is filled between the pile head joint hardware 3 and the steel column 2, and the reinforced concrete structure around the head 1 H of the pile 1, the pile head joint hardware 3, and the leg 2 F of the steel column 2. Build body 4. In constructing the reinforced concrete structure 4, the ground G around the pile 1 is excavated to the extent that does not hinder the rebar assembly work and the formwork assembly work, and the soil cement 7 is placed inside the pile head joint hardware 3. When the pile is filled, the soil cement 7 inside the pile head joint 3 is removed after the pile 1 is set and before the bolt insertion hole 36 is formed.
このような杭頭接合金物3およびこれを用いた杭1と鉄骨柱2との接合方法によれば、杭1を地盤G中に沈設する前に工場などで杭頭接合金物3を杭1の上端に溶接するため、天候などの作業条件に左右されず、安定した品質を確保することができる。また、埋設した杭1の周辺に溶接作業用のスペースを確保する必要がないため、地盤Gの掘削量の増大を招くこともない。また、杭1を沈設した後に、ベースプレート22のボルト挿通孔23に整合する位置にトッププレート31のボルト挿通孔36を形成することで、埋設された杭1の水平方向の施工誤差を吸収し、且つボルト挿通孔23,36に通したボルト8およびナット9により杭1の鉛直方向の施工誤差を吸収して鉄骨柱2を所定の位置に配置することができる。さらに、杭1の設置後にベースプレート22の加工を行う必要もないため、鉄骨製作の遅れにより工期が延びる虞もない。   According to such a pile head joint fitting 3 and a method of joining the pile 1 and the steel column 2 using the same, before the pile 1 is set in the ground G, the pile head joint fitting 3 is attached to the pile 1 at a factory or the like. Because it is welded to the upper end, stable quality can be ensured regardless of the working conditions such as the weather. In addition, since it is not necessary to secure a space for welding work around the buried pile 1, the amount of excavation of the ground G is not increased. Moreover, after the pile 1 is laid, by forming the bolt insertion hole 36 of the top plate 31 at a position aligned with the bolt insertion hole 23 of the base plate 22, the horizontal construction error of the buried pile 1 is absorbed, Moreover, the construction error in the vertical direction of the pile 1 can be absorbed by the bolt 8 and the nut 9 passed through the bolt insertion holes 23 and 36, and the steel column 2 can be arranged at a predetermined position. Furthermore, since it is not necessary to process the base plate 22 after the pile 1 is installed, there is no possibility that the construction period will be extended due to the delay in steel frame production.
また、杭頭接合金物3と鉄骨柱2との間に無収縮モルタル45を充填し、杭1の頭部1H、杭頭接合金物3および鉄骨柱2の脚部2Fを巻き込むように鉄筋コンクリート構造体4を構築することにより、鉄骨柱2の軸力を確実に杭1に伝達させることができ、杭1と鉄骨柱2との接合強度を高めることができる。   In addition, a non-shrink mortar 45 is filled between the pile head joint hardware 3 and the steel column 2 and the reinforced concrete structure is formed so that the head 1H of the pile 1, the pile head joint hardware 3 and the leg 2F of the steel column 2 are involved. By constructing 4, the axial force of the steel column 2 can be reliably transmitted to the pile 1, and the joint strength between the pile 1 and the steel column 2 can be increased.
また、杭頭接合金物3がリング状プレート33を備えることにより、杭頭接合金物3の全周を杭1の金属部分に溶接することができるため、杭頭接合金物3の杭1に対する接合強度を高めることができる。   In addition, since the pile head joint hardware 3 includes the ring-shaped plate 33, the entire circumference of the pile head joint hardware 3 can be welded to the metal portion of the pile 1. Can be increased.
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、上記実施形態では、杭1としてSCパイルを用いているが、杭頭面1aに金属部分を有する杭であれば、例えばPC杭やPHC杭、PRC杭、節杭など、SCパイル以外の杭を用いてもよい。また、上記実施形態では、杭頭接合金物3がリング状プレート33を備えているが、リング状プレート33を備えないように構成してもよい。また、上記実施形態では、杭頭接合金物3のトッププレート31およびリング状プレート33の外径を、杭1の外径と同一としているが、杭1の外径よりも小さくできることは勿論のこと、杭1の沈設が可能であれば杭1の外径よりも大きくしてもよい。また、上記実施形態では、杭1の支持層への定着方法を特に限定していないが、打撃や圧入による方法を採用できるほか、杭先端に金具を装備し、杭1の中空部1Cに挿入したロッドの回転と先端の金具による水の噴出などにより地盤Gを軟化させて杭1を支持層に回転圧入させ、その後根固め部71を造成する方法を採用してもよい。また、上記実施形態では、杭1と鉄骨柱2との接合部に鉄筋コンクリート構造体4を構築しているが、これを設けない形態とすることも可能である。また、上記実施形態では、基礎梁を設けていないが、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。さらに、鉄骨柱2の形状やボルト挿通孔23,36の数量、位置、ボルト8やナット9の数量、形状なども上記実施形態のものに限定されるものではない。これらのほか、各部材の具体的形状や、配置、数量など、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。   This is the end of the description of specific embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the said embodiment, although SC pile is used as the pile 1, if it is a pile which has a metal part in the pile head surface 1a, for example, PC pile, PHC pile, PRC pile, joint pile, etc. other than SC pile Pile may be used. Moreover, in the said embodiment, although the pile head joining metal fitting 3 is provided with the ring-shaped plate 33, you may comprise so that the ring-shaped plate 33 may not be provided. Moreover, in the said embodiment, although the outer diameter of the top plate 31 and the ring-shaped plate 33 of the pile head joining metal object 3 is made the same as the outer diameter of the pile 1, of course, it can be made smaller than the outer diameter of the pile 1. If the pile 1 can be laid, it may be larger than the outer diameter of the pile 1. Moreover, in the said embodiment, although the fixing method to the support layer of the pile 1 is not specifically limited, In addition to being able to employ | adopt the method by striking and press-fitting, it equips the tip of a pile with the metal fitting and inserts in the hollow part 1C of the pile 1 Alternatively, a method may be employed in which the ground G is softened by rotating the rod and the water ejected from the metal fitting at the tip, and the pile 1 is rotationally press-fitted into the support layer, and then the root consolidation portion 71 is formed. Moreover, in the said embodiment, although the reinforced concrete structure 4 is constructed | assembled in the junction part of the pile 1 and the steel column 2, it is also possible to set it as the form which does not provide this. Moreover, in the said embodiment, although the foundation beam is not provided, it is also possible to provide a foundation beam and it is also possible to provide a footing around a junction part. Furthermore, the shape of the steel column 2, the number and position of the bolt insertion holes 23 and 36, the number of bolts 8 and nuts 9, the shape, and the like are not limited to those of the above embodiment. In addition to these, the specific shape, arrangement, and quantity of each member are not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
1 杭
1C 中空部
1H 頭部
1a 杭頭面(上面)
2 鉄骨柱
2F 脚部
3 杭頭接合金物
4 鉄筋コンクリート構造体
6 掘削孔
7 ソイルセメント
8 ボルト
9 ナット
12 端板
22 ベースプレート
23 ボルト挿通孔
31 トッププレート(プレート部)
31b 下面(杭1側の面)
32 フットプレート(脚部)
33 リング状プレート
35 開口
36 ボルト挿通孔
45 無収縮モルタル
G 地盤
1 Pile 1C Hollow part 1H Head 1a Pile head surface (upper surface)
2 Steel column 2F Leg 3 Pile head joint 4 Reinforced concrete structure 6 Drilling hole 7 Soil cement 8 Bolt 9 Nut 12 End plate 22 Base plate 23 Bolt insertion hole 31 Top plate (plate part)
31b Bottom surface (Pile 1 side surface)
32 Foot plate (leg)
33 Ring-shaped plate 35 Opening 36 Bolt insertion hole 45 Non-shrink mortar G Ground

Claims (5)

  1. 筒状に形成され且つ少なくとも上面に金属部分を有する杭と、複数のボルト挿通孔が形成されたベースプレートを下端に備えた鉄骨柱とを接合するための杭と柱との接合方法であって、
    略円形を呈する金属製のプレート部と、一端が前記プレート部の一方の面に連結され、前記プレート部の周縁に沿って互いに離間して配置された複数の脚部とを有する杭頭接合金物を用意するステップと、
    前記プレート部が前記杭の上面に対向するとともに、軸方向視において前記杭の中空部を覆うように、また、複数の脚部が前記杭の上面の周縁に沿い、且つ隣接する脚部間に前記杭の中空部と前記杭の上方外部とを連通させる開口が形成されるように、前記杭頭接合金物を前記杭の上端に取付けるステップと、
    地盤を掘削し、掘削孔内においてセメントミルクを注入しながら土砂を撹拌混合してソイルセメントを造成するステップと、
    前記杭頭接合金物が取付けられた杭を前記ソイルセメントが充填された前記掘削孔に挿入し、前記中空部の空気を前記開口から外部へ排出させながら沈設するステップと、
    前記杭が沈設された後に、前記鉄骨柱を所定の位置に配置したときに前記ベースプレートの前記ボルト挿通孔に整合するように、前記プレート部に複数のボルト挿通孔を形成するステップと、
    前記鉄骨柱を前記杭の上方に配置し、前記プレート部のボルト挿通孔と前記ベースプレートのボルト挿通孔とにボルトを挿通し、該ボルトに螺着させたナットによって前記鉄骨柱の高さ調整を行いつつ前記杭頭接合金物と前記鉄骨柱とを接合するステップと
    を備えることを特徴とする杭と柱との接合方法。
    A method of joining a pile and a column for joining a pile formed in a cylindrical shape and having a metal portion on at least an upper surface, and a steel column provided with a base plate on which a plurality of bolt insertion holes are formed at the lower end,
    Pile head joint hardware having a metal plate portion having a substantially circular shape and a plurality of leg portions, one end of which is connected to one surface of the plate portion and spaced apart from each other along the peripheral edge of the plate portion. Steps to prepare,
    The plate portion faces the top surface of the pile and covers the hollow portion of the pile as viewed in the axial direction, and a plurality of leg portions run along the periphery of the top surface of the pile and between adjacent leg portions. Attaching the pile head joint hardware to the upper end of the pile so that an opening for communicating the hollow portion of the pile and the upper outside of the pile is formed;
    Excavating the ground, stirring and mixing earth and sand while pouring cement milk in the excavation hole, and creating a soil cement;
    Inserting the pile to which the pile head joint hardware is attached into the excavation hole filled with the soil cement, and laying down while discharging the air of the hollow portion to the outside from the opening;
    Forming a plurality of bolt insertion holes in the plate portion so as to align with the bolt insertion holes of the base plate when the steel column is disposed at a predetermined position after the pile is sunk;
    The steel column is disposed above the pile, the bolt is inserted into the bolt insertion hole of the plate portion and the bolt insertion hole of the base plate, and the height of the steel column is adjusted by a nut screwed to the bolt. A method of joining a pile and a column, comprising: a step of joining the pile head joint hardware and the steel column while performing.
  2. 前記杭頭接合金物と前記鉄骨柱とを接合した後に、前記杭頭接合金物と前記鉄骨柱との間に無収縮モルタルを充填するステップを更に備えることを特徴とする、請求項1に記載の杭と柱との接合方法。   2. The method according to claim 1, further comprising a step of filling a non-shrink mortar between the pile head joint hardware and the steel column after joining the pile head joint hardware and the steel column. A method of joining piles and columns.
  3. 前記杭頭接合金物と前記鉄骨柱とを接合した後に、前記杭の頭部、前記杭頭接合金物および前記鉄骨柱の脚部を巻き込む鉄筋コンクリート構造体を構築するステップを更に備えることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の杭と柱との接合方法。   The method further comprises the step of constructing a reinforced concrete structure in which the head of the pile, the pile head joint hardware and the legs of the steel column are wound after joining the pile head joint hardware and the steel column. The method of joining a pile and a column according to claim 1 or claim 2.
  4. 筒状に形成され且つ上面に金属部分を有するとともに、内部にソイルセメントが造成された掘削孔内に沈設される杭と、複数のボルト挿通孔が形成されたベースプレートを下端に備える鉄骨柱とを接合するために、沈設前に前記杭の上端に取付けられる杭頭接合金物であって、
    前記杭の上面に対向配置されるとともに、軸方向視において前記杭の中空部を覆う略円形の金属製のプレート部と、
    一端が前記プレート部の前記杭側の面に連結されるとともに、前記プレート部の周縁に沿って互いに離間して配置され、前記杭の上端に取付けられた状態において、他端が前記杭の上面の周縁に沿い、且つ隣接する2つの間に前記杭の中空部と前記杭の上方外部とを連通する開口を形成する複数の脚部と
    を備えることを特徴とする杭頭接合金物。
    A pile that is formed in a cylindrical shape and has a metal portion on the upper surface, and is sunk in an excavation hole in which soil cement is formed, and a steel column that includes a base plate having a plurality of bolt insertion holes at the lower end. In order to join, it is a pile head joint hardware attached to the upper end of the pile before settling,
    A substantially circular metal plate portion that is disposed opposite to the upper surface of the pile and covers the hollow portion of the pile in the axial direction,
    One end is connected to the surface of the plate portion on the pile side, and is disposed apart from each other along the periphery of the plate portion, and the other end is attached to the upper end of the pile. A pile head joint hardware comprising: a plurality of leg portions that form openings that communicate the hollow portion of the pile and the upper outside of the pile between two adjacent ones along the periphery of the pile.
  5. 前記複数の脚部の他端側に連結され、当該複数の脚部を連結する金属製のリング状プレート部を更に備えていることを特徴とする、請求項4に記載の杭頭接合金物。   The pile head joint hardware according to claim 4, further comprising a metal ring-shaped plate portion connected to the other end side of the plurality of leg portions and connecting the plurality of leg portions.
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