JP5706731B2 - 柱部材の接続構造および塔状構造物の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、柱部材の接続構造および塔状構造物の構築方法に関する。

アンテナを設置するための電波塔等、複数の柱部材を上下方向に連結することにより塔状構造物を構築する場合がある。

このような柱部材同士の接続部は、図４に示すように、柱部材１１０の端部に一体に形成された円形のフランジ１２０を、上下に隣り合う他方の柱部材１１０のフランジ１２０と重ね合わせた状態で、両フランジ１２０，１２０を挿通するボルトＢ，Ｂ，…により締着することにより行うのが一般的である（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−１３９５１号公報

ところが、前記従来の柱部材の接続構造は、柱部材１１０の建て方精度を調整する機能を備えるものではないため、柱部材１１０の製作および施工を高精度に行う必要があった。
その一方、遠心成型による柱部材の製作では、一般的に１／３００程度の誤差が発生する可能性があるといわれている。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、建て方精度の調整を簡易に行うことができる柱部材の接続構造および塔状構造物の構築方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る柱部材の接続構造は、上下方向で突き合わされた柱部材同士を接合する柱部材の接続構造において、上側の柱部材の下端部に設けられた上鋼管と、下側の柱部材の上端部に設けられた下鋼管と、前記上鋼管と前記下鋼管との突合せ面全面に当接したレベル調整プレートと、前記上鋼管と前記下鋼管とを連結するスプライスプレートと、を備え、前記レベル調整プレートは、一方の面が他方の面に対して傾斜した形状を有しており、前記上鋼管の外側面には、上下方向に沿って延在する複数の上ガセットプレートが周方向に間隔をあけて設けられており、前記下鋼管の外側面には、上下方向に沿って延在する複数の下ガセットプレートが周方向に間隔をあけて設けられており、上下に隣り合う前記上ガセットプレートおよび前記下ガセットプレートが、一対の前記スプライスプレートによって把持されていることを特徴としている。

かかる柱部材の接続構造によれば、柱部材同士を突き合わせる際に、製作精度や施工方精度に起因する角度ずれが生じていたとしても、レベル調整プレートにより角度ずれが調整されて、高精度に施工することができる。
レベル調整プレートには、柱部材の突合せ面と隙間がほとんど形成されることなく接触しているため、信頼性が高い。

また、ガセットプレートとスプライスプレートとを摩擦接合することで、軸方向で柱部材同士を接合するため、接続部における各部材（ガセットプレート、スプライスプレート、ボルトなど）への負担が小さく、従来のフランジによる接続構造と比較して鋼材量の低減化が可能となる。
また、ガセットプレートおよびスプライスプレートは上下方向に沿って延在するため、軸方向に沿って配設される長尺物の設置の妨げとなることがない。

また、本発明の塔状構造物の構築方法は、下側の柱部材を立設する第一工程と、前記下側の柱部材の上端面に、レベル調整プレートを配置する第二工程と、前記レベル調整プレートの上面に上側の柱部材を配置するとともに当該上側の柱部材を前記下側の柱部材に接続する第三工程と、を備える塔状構造物の構築方法であって、前記レベル調整プレートは、一方の面が他方の面に対して傾斜しているとともに前記柱部材の端面全面が当接可能な平面形状を有しており、前記第二工程では、前記レベル調整プレートを前記下側の柱部材の上端面の上において、回転させることにより当該レベル調整プレートの上面が水平になるように設置し、前記第三工程では、前記上側の柱部材の外側面に設けられた上ガセットプレートと前記下側の柱部材の外側面に設けられた下ガセットプレートとを一対のスプライスプレートを利用して摩擦接合することによって前記上側の柱部材と前記下側の柱部材とを連結することを特徴としている。

かかる塔状構造物の構築方法によれば、下側の柱部材に建て方精度のずれが生じていたとしても、レベル調整プレートにより簡易にずれを調整し、上側の柱部材の施工を高精度に行うことができる。

本発明の柱部材の接続構造および塔状構造物の構築方法によれば、塔状の構造物を構築する際の建て方精度を簡易に調整することができる。

（ａ）は実施の形態に係る柱部材の接続構造を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ１−Ｘ１断面図である。 レベル調整プレートを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）および（ｄ）は（ｂ）の変形例である。 （ａ）〜（ｃ）は塔状構造物の構築方法の各施工段階を示す側面図である。 （ａ）は従来の柱部材の接続構造を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図である。

本実施の形態に係る柱部材の接続構造１は、図１の（ａ）に示すように、上下方向で突き合わされた上側の柱部材（以下、単に「上柱部材」という）１０および下側の柱部材（以下、単に「下柱部材」という）２０を接合するものである。
上柱部材１０および下柱部材２０は、突合せ面にレベル調整プレート３０が介設された状態で、連結部材４０を介して接続されている。

上柱部材１０は、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、コンクリート部分である本体部１１と、上鋼管１２とを備えて構成された円柱状のプレキャスト部材である。

本体部１１の中心部には軸方向に貫通する中空部１３が形成されている。なお、中空部１３は、必ずしも形成されている必要はない。
本体部１１の構成は限定されるものではなく、例えば、鉄筋コンクリートであってもよいし、プレストレスコンクリートであってもよい。

上柱部材１０（本体部１１）の下端部には、上鋼管１２が配設されている。
上鋼管１２は、本体部１１の下端部の外周囲を覆うように配設されている。なお、上鋼管１２は、円形断面であって、外径が本体部１１の外径と同じ大きさである。本体部１１の下端部は縮径されていて、この縮径部分が上鋼管１２内に挿入された状態となっている。

上鋼管１２の外側面には、上下方向（軸方向）に沿って延在する複数（本実施形態では４枚）の上ガセットプレート１４，１４，…が設けられている。複数の上ガセットプレート１４，１４，…は、周方向に対して等間隔で配設されている。

上ガセットプレート１４は、複数のボルト孔１４ａ，１４ａ，…（図３の（ｃ）参照）が形成された鋼板からなり上鋼管１２の外側面に溶接接合されている。なお、上ガセットプレート１４の形成方法は限定されるものではなく、例えば、押出成型等により上鋼管１２と一体に形成してもよい。

ボルト孔１４ａは、後記するボルトＢのボルト径よりも大きな内径を有して形成されていて、角度調整により上ガセットプレート１４が連結部材４０に対して傾斜していたとしても、ボルトＢを挿通できるようになっている。なお、ボルト孔１４ａは、長穴であってもよい。

なお、上ガセットプレート１４の枚数および配置は限定されるものではなく、必要とされる設計剛性および設計耐力に応じて適宜増減させればよい。また、上ガセットプレート１４の板厚やボルト孔１４ａの数も適宜設定すればよい。

下柱部材２０は、図１に示すように、コンクリート部分である本体部２１と、下鋼管２２とを備えて構成された円柱状のプレキャスト部材である。

本体部２１の中心部には、軸方向で貫通する中空部２３が形成されている。なお、中空部２３は、必ずしも形成されている必要はない。
本体部２１の構成は限定されるものではなく、例えば、鉄筋コンクリートであってもよいし、プレストレストコンクリートであってもよい。

下柱部材２０（本体部２１）の上端部には、下鋼管２２が配設されている。
下鋼管２２は、本体部２１の上端部の外周囲を覆うように配設されている。なお、下鋼管２２は、円形断面であって、外径が本体部２１の外径と同じ大きさである。本体部２１の下端部は縮径されていて、この縮径部分が下鋼管２２内に挿入された状態となっている。

下鋼管２２の外側面には、上下方向（軸方向）に沿って延在する複数（本実施形態では４枚）の下ガセットプレート２４，２４，…が設けられている。複数の下ガセットプレート２４，２４，…は、周方向に対して等間隔で配設されている。

下ガセットプレート２４は、複数のボルト孔２４ａ，２４ａ，…（図３の（ａ）参照）が形成された鋼板であり、下鋼管２２の外側面に溶接接合されている。なお、下ガセットプレート２４の形成方法は限定されるものではなく、例えば、押出成型等により上鋼管２２と一体に形成してもよい。

ボルト孔２４ａは、後記するボルトＢのボルト径よりも大きな内径を有して形成されていて、角度調整により下ガセットプレート２４が連結部材４０に対して傾斜していたとしても、ボルトＢを挿通できるようになっている。なお、ボルト孔２４ａは長穴であってもよい。

なお、下ガセットプレート２４の数および配置は、上ガセットプレート１４に応じて設定する。つまり、下ガセットプレート２４の数は、上ガセットプレート１４と同数であり、周方向に対して等間隔となるように配置されている。また、下ガセットプレート２４の板厚やボルト孔２４ａの数等は、適宜設定すればよい。

上柱部材および下柱部材（以下、単に「柱部材１０，２０」と称する場合がある）は、遠心成形により形成されている。
柱部材１０，２０の形成は、上ガセットプレート１４が固着された上鋼管１２を型枠の一端部にセットするとともに、下ガセットプレート２４が固着された下鋼管２２を型枠の他端部にセットして、所定の配筋を行った後、型枠内にコンクリートを打設して遠心成形することにより行う。なお、柱部材１０，２０は、必ずしも上鋼管１２および下鋼管２２の両方を備える必要はない。

レベル調整プレート３０は、所定の厚みを有した鋼板であって、柱部材１０，２０の突合せ面全面が当接可能となるように、図２の（ａ）に示すように、柱部材１０，２０の外形と同等の平面形状（円形）を有している。
本実施形態では、レベル調整プレート３０の中央部に、柱部材１０，２０の中空部１３，２３と同形状の貫通孔３１が形成されている。

レベル調整プレート３０は、図２の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、下柱部材２０の上端面に載置した状態で、レベル調整プレート３０の上面が水平となるように、その厚さ（ｔ_１〜ｔ_３）が調整されている。つまり、レベル調整プレート３０として、上下面が平行となったもの（図２の（ａ）参照）の他、上下面の一方の面（図２では下柱部材２０側の面）が他方の面（図２では上柱部材１０側の面）に対して傾斜したもの（図２の（ｃ）、（ｄ）参照）が使用されている。

本実施形態では、レベル調整プレート３０に、施工時に吊持することが可能となるように、揚重用の係止孔３２，３２，３２を形成しておく。なお、係止孔３２は、必要に応じて形成すればよく、必ずしも形成する必要はない。

連結部材４０は、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、上下に隣り合う上ガセットプレート１４および下ガセットプレート２４を把持する一対のスプライスプレート４１，４１により構成されている。

スプライスプレート４１は、ガセットプレート１４，２４のボルト孔１４ａ，２４ａの位置に応じて、複数のボルト孔（図示せず）が形成された鋼板である。

一対のスプライスプレート４１は、上下に隣り合う上ガセットプレート１４および下ガセットプレート２４を挟んだ状態で、ボルトＢにより締着されることで、上下の柱部材１０，２０を連結している。すなわち、スプライスプレート４１の上半部は上ガセットプレート１４にあてがわれ、スプライスプレート４１の下半部は下ガセットプレート２４にあてがわれる。

以下、本実施形態の塔状構造物の構築方法について説明する。

塔状構造物の構築方法では、まず、図３の（ａ）に示すように、図示しない基礎または既存の柱部材の上端面に下柱部材２０を立設する（第一工程）。
下柱部材２０の立設は、柱軸がなるべく垂直になるように行う。

次に、図３の（ｂ）に示すように、立設された下柱部材２０の上端面にレベル調整プレート３０を配置する（第二工程）。
なお、本実施形態では、上面に対する下面の傾斜角度（０°も含む）が異なる複数種のレベル調整プレート３０，３０，…を予め製造しておく。

まず、下柱部材２０の上端面の水平度等を計測し、この下柱部材２０の建て方精度に応じたレベル調整プレート３０を複数のレベル調整プレート３０の中から選定し、このレベル調整プレート３０を下柱部材２０の上面に配置する。
つまり、図３の（ａ）に示すように、下柱部材２０の製造精度や建て方精度により、下柱部材２０の上端面が水平線ＨＬに対して傾斜している場合には、上下面の一方の面が他方の面に対して傾斜しているレベル調整プレート３０（図２の（ｃ）または（ｄ））を選んで配置する。一方、下柱部材２０の上端面が水平線ＨＬと略平行する場合は、上面と下面が平行に形成されたレベル調整プレート３０（図２の（ｂ）参照）を配置すればよい。

下柱部材２０の上面にレベル調整プレート３０を配置したら、図３の（ｂ）に示すように、レベル調整プレート３０の上面が水平線ＨＬと平行になるように、レベル調整プレート３０を下柱部材２０の軸心を中心に回転させる。

次に、図３の（ｃ）に示すように、水平面を呈するレベル調整プレート３０の上面に上柱部材１０を立設する（第三工程）。
上柱部材１０をレベル調整プレート３０の上面に配置したら、上下に隣り合う上ガセットプレート１４および下ガセットプレート２４を一対のスプライスプレート４１，４１により挟むとともにボルトＢ，Ｂ，…を締着することで、上柱部材１０と下柱部材２０とを連結する（図１の（ａ）参照）。

以下、第二工程、第三工程を繰り返すことにより、所望の高さの塔状構造物を構築する。

本実施形態の柱部材の接合構造によれば、下柱部材が製造精度または建て方精度により傾斜していたとしても、レベル調整プレート３０により傾斜を打ち消すことができるため、高品質に塔状構造物を構築することができる。

レベル調整プレート３０は、上下の柱部材１０，２０と隙間が形成されることなく略全面的に接触しているため、上下の柱部材１０，２０間で軸力が伝達される。また、接合部において変形やゆるみが生じる可能性が低く、信頼性の高い接合構造が構築さえる。

レベル調整プレート３０を下柱部材２０の上面で回転させることで、簡易に角度調整（誤差修正）をすることができる。

また、上下方向に沿って形成されたガセットプレート１４，２４をスプライスプレート４１，４１により把持することで接合するため、接合部が上下方向に沿って配設される長尺物（例えば、はしごや電線等）の設置の妨げとなることがない。

スプライスプレート４１，４１による摩擦接合で上柱部材１０と下柱部材２０を接合するため、部分的に応力が集中することが抑制され、信頼性が高い。
また、上下のガセットプレート１４，２４と一対のスプライスプレート４１，４１により曲げ耐力を確保しているため、高性能の塔状構造物が構築される。

ボルト接合による乾式接合なため、充填材等の硬化を待つことなく、ボルトの締め付けが完了すれば次の作業工程を実施することができ、施工性に優れている。
また、既設部材を組み合わせて構築するため、施工性に優れている。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能であることはいうまでもない。

レベル調整プレートの形状（平面形状や厚み）は限定されるものではなく、柱部材の形状に応じて適宜形成すればよい。
レベル調整プレートは、上側の柱部材や下側の柱部材に対して固定していてもよい。

柱部材同士の接合は、ガセットプレートとスプライスプレートを利用したものに限定されるものではない。
また、上鋼管および下鋼管を覆うカバー部材を配置してもよいし、当該カバー部材はスプライスプレートと一体に形成されていてもよい。

１ 柱部材の接続構造
１０ 上側の柱部材
１２ 上鋼管
１４ 上ガセットプレート
２０ 下側の柱部材
２２ 下鋼管
２４ 下ガセットプレート
３０ レベル調整プレート
４０ 連結部材
４１ スプライスプレート

Claims (2)

1. 上下方向で突き合わされた柱部材同士を接合する柱部材の接続構造において、
   上側の柱部材の下端部に設けられた上鋼管と、
   下側の柱部材の上端部に設けられた下鋼管と、
   前記上鋼管と前記下鋼管との突合せ面全面に当接したレベル調整プレートと、
   前記上鋼管と前記下鋼管とを連結するスプライスプレートと、を備え、
   前記レベル調整プレートは、一方の面が他方の面に対して傾斜した形状を有しており、
   前記上鋼管の外側面には、上下方向に沿って延在する複数の上ガセットプレートが周方向に間隔をあけて設けられており、
   前記下鋼管の外側面には、上下方向に沿って延在する複数の下ガセットプレートが周方向に間隔をあけて設けられており、
   上下に隣り合う前記上ガセットプレートおよび前記下ガセットプレートが、一対の前記スプライスプレートによって把持されていることを特徴とする、柱部材の接続構造。
2. 下側の柱部材を立設する第一工程と、
   前記下側の柱部材の上端面に、レベル調整プレートを配置する第二工程と、
   前記レベル調整プレートの上面に上側の柱部材を配置するとともに当該上側の柱部材を前記下側の柱部材に接続する第三工程と、を備える塔状構造物の構築方法であって、
   前記レベル調整プレートは、一方の面が他方の面に対して傾斜しているとともに前記柱部材の端面全面が当接可能な平面形状を有しており、
   前記第二工程では、前記レベル調整プレートを前記下側の柱部材の上端面の上において、回転させることにより当該レベル調整プレートの上面が水平になるように設置し、
   前記第三工程では、前記上側の柱部材の外側面に設けられた上ガセットプレートと前記下側の柱部材の外側面に設けられた下ガセットプレートとを一対のスプライスプレートを利用して摩擦接合することによって前記上側の柱部材と前記下側の柱部材とを連結することを特徴とする、塔状構造物の構築方法。

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