JP5948838B2 - 柱と梁の接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、柱の施工方法に関し、特に、逆打支柱の施工に有効な柱の施工方法に関する。

逆打工法において逆打支柱を施工する場合、輸送上の制限により、工場等で輸送可能な長さに分割して製作した柱部材を工場等から現場に搬入し、現場で柱部材を溶接又はボルトにより接合することより所定の長さに組み立て、地盤に形成した孔内に建て込んでいる。

例えば、現場に組立用架台（ターニングローラー付きの架台、山留鋼材を利用した架台等）を設置し、架台の上部に柱部材を横倒しにした状態で載置させ、柱部材間を溶接又はボルトにより接合することにより所定の長さに組み立て、揚重機で吊り起こして地盤に形成した孔内に建て込んでいる。

或いは、現場に搬入した柱部材（下柱部材）を揚重機により吊り上げ、地盤に形成した孔内に吊り込み、この状態で下柱部材を孔の開口縁部に設置した架台に仮固定し、揚重機で柱部材（上柱部材）を吊り上げ、この状態で上柱部材を下柱部材にボルトにより仮接続し、両柱部材間にピアノ線を張る方法や両柱部材間を測量機にて計測する方法で両柱部材の鉛直度を調整し、鉛直度の調整後にボルトを本締めし、地盤に形成した孔内に建て込んでいる。

ところで、前者の施工方法は、複数の柱部材を溶接又はボルトにより接合して組み立てるための場所、組み立てたものを仮置きしておく場所等が必要になるため、現場が狭隘な敷地の場合には適用することができない。また、組み立てたものを揚重機で吊り起こすために、吊り高が制限されるような低空頭の場所には適用することができない。

さらに、柱部材間を溶接によって接合する場合には、溶接作業に非常に手間がかかり、また、溶接後の一定時間経過に溶接部の検査を行う必要があり、さらに、天候に左右されるため、次の工程に進むまでに非常に時間がかかり、全体としての工期が長くなる。

さらに、後者の施工方法は、柱部材間をボルトで仮接続し、ピアノ線または測量機で柱部材間の鉛直度を調整した後に、ボルトを本締めして柱部材間を接合しているため、孔内への建て込みに非常に手間がかかる。

一方、上記のような問題に対処するため、特許文献１に記載のような機械式継手を用いることも考えられる。特許文献１に記載の機械式継手は、鋼管杭の接合に適用したものであって、下側鋼管の第１機械式継手部と、上側鋼管の第２機械式継手部とを合わせた状態で、上側鋼管に回転力を与えて第２機械式継手を第１機械式継手に螺合させて、下側鋼管と上側鋼管とを接合するように構成したものである。

このような構成の機械式継手は、下側鋼管と上側鋼管との鉛直度をピアノ線で調整する必要はないが、図１０に示すように、梁１０を接合するための梁仕口４を柱部材２としての鋼管に設けた場合、第１機械式継手部と第２機械式継手部との締付の程度によっては、図１１に示すように、上下の柱部材２の接合部間に回転方向への相対的なずれが生じ、このずれによって梁仕口４が梁１０の取り付け位置からずれてしまうことがある。このため、上下の柱部材２（鋼管）の締付の管理に非常に手間がかかる。

なお、特許文献１に記載のような機械式継手は、鋼管杭の接合に用いられ、逆打支柱等の柱の接合に用いた実績はない。逆打支柱等の柱は、溶接又はボルトによる接合が一般的となっている。

特許第４０６２１３１号公報

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、逆打支柱等の柱の施工を容易に、短時間で、精度よく行うことができて、全体としての工期を大幅に短縮することができるとともに、吊り高が制限されるような低空頭の場所や狭隘な敷地の場所においても適用が可能な柱の施工方法を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明の柱と梁の接合方法は、接合部を介して複数の鋼管からなる柱部材を一連に接合してなる柱と梁の接合方法であって、前記柱は、前記柱部材の梁仕口に対応する位置に、円環状のダイヤフラムが設けられるとともに、前記接合部が、下側に位置する柱部材の上端に取り付けられた第１ねじ部と、上側に位置する柱部材の下端に取り付けられて、前記第１ねじ部に螺合させて締め付けることが可能な第２ねじ部と、により形成され、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部の締め付け状態を固定する固定部材を備えておらず、下側に位置する前記柱部材の第１ねじ部に、上側に位置する前記柱部材の第２ねじ部を螺合させ、締め付けることで両者を接合して接合部を形成することにより、複数の前記柱部材を一連に接合して前記柱を施工した後、該柱に、前記ダイヤフラムを介して梁を接合することを特徴とする。

本発明の柱と梁の接合方法によれば、下側の柱部材の接合部の第１ねじ部に上側の柱部材の接合部の第２ねじ部を螺合させて締め付けることを繰り返すことにより、複数の柱部材を一連に接合してなる柱を施工することができる。
従って、上下の柱部材の接合部間を溶接又はボルトで接合する必要がないので、溶接作業、溶接後の検査、ピアノ線または測量機による鉛直度の調整等の煩雑な作業をなくすことができ、柱を容易に、短時間で施工することができ、全体としての工期を短縮することができる。
また、梁が接合される柱部材の梁仕口にそれぞれ円環状のダイヤフラムを設けているので、下側の柱部材の接合部の第１ねじ部に上側の柱部材の接合部の第２ねじ部を螺合させて締め付けた場合に、下側の柱部材の接合部と上側の柱部材の接合部との間に回転方向のずれが生じても、柱部材の梁仕口への梁の接合が困難になるようなことはない。
さらに、各柱部材の長さを短くすることにより、低空頭の場所においても、複数の柱部材を一連に接合してなる柱を施工することができるので、汎用性を高めることができる。

さらに、柱部材の梁仕口に対応する位置に設置されるダイヤフラムとして、柱部材の外面から外方に円環状に張り出る外ダイヤフラム、又は、柱部材の内面及び外面から内方又は外方に円環状に張り出る通しダイヤフラムを設けると、この円環状の外ダイヤフラム又は通しダイヤフラムに梁の端部が接合されることになる。従って、下側の柱部材の接合部と上側の柱部材の接合部との間に回転方向へのずれが生じても、梁の端部を円環状の外ダイヤフラム又は通しダイヤフラムに接合することができる。

さらに、本発明の柱と梁の接合方法は、接合部を介して複数の鋼管からなる柱部材を一連に接合してなる柱と梁の接合方法であって、前記柱は、前記柱部材の梁仕口に対応する位置に、円環状のダイヤフラムが設けられるとともに、前記接合部が、下側に位置する柱部材の上端に取り付けられた第１ねじ部と、上側に位置する柱部材の下端に取り付けられて、前記第１ねじ部に螺合させて締め付けることが可能な第２ねじ部と、により形成され、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部の締め付け状態を固定する固定部材を備えておらず、地盤を掘削して掘削孔を形成する工程と、前記掘削孔内に鉄筋籠を挿入する工程と、前記掘削孔内において、下側に位置する前記柱部材の第１ねじ部に、上側に位置する前記柱部材の第２ねじ部を螺合させ、締め付けることで両者を接合して接合部を形成することにより、複数の前記柱部材を一連に接合して前記柱を組み立てつつ建て込む柱の建て込み工程と、前記掘削孔内に、コンクリートを打設して、前記柱を前記掘削孔の底部に定着させるコンクリート打設工程と、前記掘削孔内に、掘削により生じた土砂を埋め戻す埋め戻し工程と、前記掘削孔の底部に定着後の前記柱に、前記ダイヤフラムを介して梁を接合する工程と、よりなることを特徴とする。

本発明の柱と梁の施工方法によれば、地盤を掘削して掘削孔を形成し、この掘削孔内に鉄筋籠を挿入し、掘削孔内に請求項１に記載の柱部材を接合しながら挿入し、掘削孔内に複数の柱部材を接合してなる柱を建て込み、掘削孔内にコンクリートを打設して柱を掘削孔の底部に定着させ、掘削孔内に掘削により生じた土砂を埋め戻すことにより、柱を施工することができる。

以上、説明したように、本発明によれば、複数の鋼管からなる柱部材を一連に接合してなる柱を施工する場合に、下側の柱部材の接合部と上側の柱部材の接合部との間を溶接又はボルトにより接合する必要がなくなる。
従って、溶接作業に要する手間、溶接作業後の溶接部の検査、柱部材間の鉛直度の調整等の煩雑な作業が不要となるので、柱を容易に、短時間で施工することができ、全体としての工期を大幅に短縮することができる。
また、柱部材の梁仕口に対応する部分に円環状のダイヤフラムを設けているので、下側の柱部材の接合部の第１ねじ部に上側の柱部材の接合部の第２ねじ部を螺合させて締め付けた場合に、両柱部材の接合部間に回転方向のずれが生じても、梁の端部を円環状のダイヤフラムに接合することができるので、上下の柱部材の接合部間の回転方向へのずれの管理が不要となり、柱の施工の管理が容易になるとともに、柱の施工後の梁の取り付け作業を容易に行うことができる。

本発明の一実施の形態を示した概略図であって、地盤に建て込んだ状態を示した概略図である。 図１の梁仕口の拡大図である。 図１の機械式継手の拡大図である。 図１のダイヤフラムと梁との関係を示した説明図である。 本発明の施工手順を示した説明図であって、掘削工程を示した説明図である。 鉄筋籠の挿入工程を示した説明図である。 逆打支柱の建て込み工程を示した説明図である。 コンクリート打設工程を示した説明図である。 埋め戻し工程を示した説明図である。 従来の梁仕口と梁との関係を示した説明図である。 従来の梁仕口と梁との関係を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４には、本発明の一実施の形態が示されている。本実施の形態においては、本発明を、逆打工法における逆打支柱の施工に適用している。

すなわち、本実施の形態は、逆打支柱１の材料に鋼管を用い、逆打支柱１を工場等で複数の柱部材２に分割して機械式継手５およびダイヤフタム９を取付製作して施工現場に搬入し、現場に搬入した複数の柱部材２を機械式継手５を介して接合して組み立てることにより、地盤１１に形成した掘削孔１２内に逆打支柱１を建て込むように構成したものである。

本実施の形態では、外径６００〜１６００ｍｍ、厚さ２０〜６０ｍｍの所定の長さの鋼管を用い、この鋼管の長さ方向の一端又は両端に機械式継手５を取り付けることにより、所定の長さの柱部材２を構成している。

機械式継手５は、例えば、図３に示すように、管状の雄ねじ又は雌ねじからなる第１ねじ部６と、第１ねじ部６と相互に螺合可能な管状の雌ねじ又は雄ねじからなる第２ねじ部７と、第１ねじ部６と第２ねじ部６７を締め付けた状態に固定する固定部材８としてのロックピン又はロックねじとから構成されている。但し、固定部材８はなくてもよい。

本実施の形態においては、図１に示すように、逆打支柱１を５個の柱部材（第１の柱部材２ａ〜第５の柱部材２ｅ）に分割して製作し、最下端に配置される柱部材（第１の柱部材２ａ）の上端の接合部３ａに第１ねじ部６を溶接により一体に取り付け、最上端に配置される柱部材（第５の柱部材２ｅ）の下端の接合部３ｂに第２ねじ部７を溶接により取り付け、それらの間に配置される各柱部材（第２の柱部材２ｂ〜第４の柱部材２ｄ）の上下端の接合部３ａ、３ｂにそれぞれ第１ねじ部６及び第２ねじ部７を溶接により取り付けている。

図３に示すように、機械式継手５の第１ねじ部６及び第２ねじ部７は、それらの芯が各柱部材２ａ〜２ｅの芯と一致するように、各柱部材２ａ〜２ｅの上下端の接合部３ａ、３ｂに取り付けられている。これにより、下側の柱部材２の上端の接合部３ａの第１ねじ部６に上側の柱部材２の下端の接合部３ｂの第２ねじ部７を螺合させて締め付けるだけで、上下の柱部材２を互いの芯を一致させた状態に互いに接合することができる。

機械式継手５としては、上下の柱部材２を、互いの芯を一致させた状態で接合でき、かつ、所定の構造強度が得られるものであれば特に制限はなく、例えば、鋼管杭用ねじ継手として用いられる、ハイメカネジ（商品名、ＪＦＥスチール株式会社製）を用いることができる。

複数の柱部材（第１の柱部材２ａ〜第５の柱部材２ｅ）のうち、梁１０が取付けられる柱部材（例えば、第３の柱部材２ｃ、第４の柱部材２ｄ、第３の柱部材２ｅ）の梁仕口４には、図２に示すように、梁１０の取付位置に合わせて複数の円環状のダイヤフラム９が溶接により一体に設けられ、このダイヤフラム９に鉄骨（例えば、Ｈ形鋼）からなる梁１０の端部が溶接により一体に接合される。

ダイヤフラム９としては、柱部材２の外面から外方に円環状に張り出るように設けられる外ダイヤフラム、又は柱部材２の内外面から内方及び外方に円環状に張り出るように設けられる通しダイヤフラム９ａを用いることができる。

本実施の形態においては、ダイヤフラム９に通しダイヤフラム９ａを用い、上下の通しダイヤフラム９ａに梁１０の上下のフランジを溶接により一体に接合することにより、柱部材２の梁仕口４に梁１０が取付けられる。

なお、本発明においては、外ダイヤフラム又は通しダイヤフラムを用いているので、全ての径の鋼管に対応することができる。

次に、上記のように構成した逆打支柱１の施工方法について、図５〜図９を参照しながら説明する。
なお、以下の説明においては、逆打支柱１を５個の柱部材（第１の柱部材２ａ〜第５の柱部材２ｅ）に分割した例を示しているが、それ以外の個数に分割した場合についても、同様の施工方法を採ることができる。

まず、図５に示すように、逆打支柱１の施工箇所を囲むように作業床１９を設置し、作業床１９の上部に掘削機２５を設置し、掘削機２５により施工箇所の地盤１１を所定の深さまで掘削し、掘削した部分にケーシング１３を建て込む。掘削機２５は、アースドリル工法、リバースサーキュレーションドリル工法、オールケーシング工法、ＢＨ工法、地中壁工法で使用する掘削機とする。

次に、図６に示すように、安定液１４を注入しながら地盤１１を更に掘削して、所定の深さの掘削孔１２を形成し、掘削孔１２内に鉄筋籠１５を建て込み、鉄筋籠１５をケーシング１３の上端に掛着させた吊りワイヤー１６によって吊った状態に保持する。掘削孔の形状は、円形、矩形、矩形と円形の組合せでもよい。

次に、図７に示すように、掘削孔１２の開口縁部に支持架台２０を設置し、現場に搬入した複数の柱部材２のうち、第１の柱部材２ａをクレーン等で吊り上げて掘削孔１２内に挿入し、第１の柱部材２ａの上端部を支持架台２０に支持する。

そして、第２の柱部材２ｂをクレーン２４で吊り上げて第１の柱部材２ａの上方に配置し、第２の柱部材２ｂの下端の接合部３ｂの第２ねじ部７を第１の柱部材２ａの上端の接合部３ａの第１ねじ部６に合致させ、機械により又は作業者の人力により、第２の柱部材２ｂを回転させて、第１の柱部材２ａの第１ねじ部６に第２の柱部材２ｂの第２ねじ部７を螺合させて締め付ける。そして、両ねじ部６、７間に固定部材８（図３参照）を取り付け、第１の柱部材２ａの上端の接合部３ａと第２柱部材２ｂの下端の接合部３ｂとを第１ねじ部６及び第２ねじ部７を介して互いに接合する。

次に、第１の柱部材２ａの支持架台２０に対する支持状態を解除し、第１の柱部材２ａ及び第２の柱部材２ｂを掘削孔１２内に挿入し、第２の柱部材２ｂの上端部を支持架台２０に支持する。そして、第３の柱部材２ｃをクレーン２４で吊り上げて第２の柱部材２ｂの上方に配置し、第１の柱部材２ａと第２の柱部材２ｂとの接合と同様の手順により、第２の柱部材２ｂと第３の柱部材２ｃとを接合する。同様に、第３の柱部材２ｃと第４の柱部材２ｄとを接合し、第４の柱部材２ｄと第５の柱部材２ｅとを接合する。

このようにして、複数の柱部材（第１の柱部材２ａ〜第５の柱部材２ｅ）を一連に接合した逆打支柱１を掘削孔１２内に建て込み、最上端の柱部材（第５の柱部材２ｅ）の上端にヤットコ２１を取り付け、ヤットコ２１を介して逆打支柱１を支持架台２０に支持する。

そして、図８に示すように、掘削孔１２内にトレミー管２２を挿入し、コンクリートミキサー車２３からトレミー管２２を介して掘削孔１２の底部にコンクリート１７を所定の高さまで打設し、その後に、図９に示すように、打設したコンクリート１７の上部に地盤１１を掘削することにより生じた土砂１８を埋め戻し、ヤットコ２１、ケーシング１３を撤去する。

このようにして、地盤１１に形成した掘削孔１２内に複数の柱部材２を一連に接合してなる逆打支柱１を建て込むことができる。

上記のように構成した本実施の形態にあっては、複数の柱部材２に分割して製作した逆打支柱１を地盤１１に形成した掘削孔１２内に建て込む場合に、先に掘削孔１２内に挿入した柱部材２の上端の接合部３ａの第１ねじ部６に、次に掘削孔１２内に挿入する柱部材２の下端の接合部３ｂの第２ねじ部７を螺合させて締め付けることを繰り返すことにより、複数の柱部材２の接合部３ａ、３ｂ間を互いに接合して一連に組み立てた逆打支柱１を掘削孔１２内に建て込むことができる。

従って、上下の柱部材２の接合部３ａ、３ｂ間を溶接又はボルトで接合する必要がないので、溶接作業、溶接後の検査、ピアノ線または測量機による鉛直度の調整等の煩雑な作業をなくすことができ、容易に、短時間で逆打支柱１を施工することができ、全体としての工期を短縮することができる。

また、溶接又はボルトによる接合作業が不要となるので、溶接又はボルトによる接合するための設備が不要となり、設備費用を大幅に削減することができる。

さらに、溶接又はボルトにより接合して組み立てる場所、組み立てたものを仮置きしておく場所等が不要となるので、現場が狭隘な敷地の場合にも適用することができる。さらに、天気に左右されることがないので、全体としての工期を短縮することができる。

さらに、組み立てたものを揚重機で吊り起こす必要がないので、吊り高が制限されるような低空頭の場所の場合には、各柱部材２の長さを短くすることにより、そのような低空頭の場所においても、複数の柱部材２を一連に接合してなる逆打支柱１を施工することができ、汎用性を高めることができる。

さらに、梁１０が取り付けられ柱部材２の梁仕口４に円環状のダイヤフラム９を設け、ダイヤフラム９に梁１０の端部を溶接により接合するように構成したので、下側の柱部材２の上端の接合部３ａの第１ねじ部６に上側の柱部材２の下端の接合部３ｂの第２ねじ部７を螺合させて締め付けた場合に、上下の柱部材２の接合部３ａ、３ｂ間に回転方向のずれが生じても、柱部材２の梁仕口４への梁１０の接合が困難になるようなことはない。

従って、逆打支柱１の施工後に梁１０の取り付けを行う場合に、逆打支柱１の回転方向への方向性がなくなるので、逆打支柱１の施工時に、逆打支柱１の平面位置、及び建込精度のみを管理すれば足り、逆打支柱１の施工管理が容易になるとともに、逆打支柱１の施工後の梁１０の取り付け作業を容易に行うことができる。

さらに、上下の柱部材２の接合部３ａ、３ｂ間を機械式継手５によって接合しているので、機械式継手５の第１ねじ部６に第２ねじ部７を螺合させて締め付けるだけで、機械式継手５の精度をそのまま、上下の柱部材２の接合部３ａ、３ｂ間の接合精度に反映させることができる。

さらに、機械式継手５の第１ねじ部６と第２ねじ部７とを相互に螺合させて、両ねじ部６、７間に固定部材８を取り付けているので、上下の柱部材２の接合部３ａ、３ｂ間を拘束することができる。また、逆打支柱１の施工完了後に、梁仕口４に梁１０を取り付けることにより、さらに、上下の柱部材２の接合部３ａ、３ｂ間を拘束することができる。さらに、逆打支柱１の内部にコンクリートを打設して、ＣＦＴ造の逆打支柱１とすることにより、更に、上下の柱部材２の接合部３ａ、３ｂ間を拘束することができる。

さらに、前記の説明においては、本発明を逆打支柱１の施工に適用したが、地上の柱の施工に適用してもよい。

１ 逆打支柱
２ 柱部材
２ａ〜２ｅ 第１〜第５の柱部材
３ａ 接合部（上端）
３ｂ 接合部（下端）
４ 梁仕口
５ 機械式継手
６ 第１ねじ部
７ 第２ねじ部
８ 固定部材
９ ダイヤフラム
９ａ 通しダイヤフラム
１０ 梁
１１ 地盤
１２ 掘削孔
１３ ケーシング
１４ 安定液
１５ 鉄筋籠
１６ 吊りワイヤー
１７ コンクリート
１８ 土砂
１９ 作業床
２０ 支持架台
２１ ヤットコ
２２ トレミー管
２３ コンクリートミキサー車
２４ クレーン
２５ 掘削機

Claims (2)

1. 接合部を介して複数の鋼管からなる柱部材を一連に接合してなる柱と梁の接合方法であって、
   前記柱は、前記柱部材の梁仕口に対応する位置に、円環状のダイヤフラムが設けられるとともに、前記接合部が、下側に位置する柱部材の上端に取り付けられた第１ねじ部と、上側に位置する柱部材の下端に取り付けられて、前記第１ねじ部に螺合させて締め付けることが可能な第２ねじ部と、により形成され、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部の締め付け状態を固定する固定部材を備えておらず、
   下側に位置する前記柱部材の第１ねじ部に、上側に位置する前記柱部材の第２ねじ部を螺合させ、締め付けることで両者を接合して接合部を形成することにより、複数の前記柱部材を一連に接合して前記柱を施工した後、
   該柱に、前記ダイヤフラムを介して梁を接合することを特徴とする柱と梁の接合方法。
2. 接合部を介して複数の鋼管からなる柱部材を一連に接合してなる柱と梁の接合方法であって、
   前記柱は、前記柱部材の梁仕口に対応する位置に、円環状のダイヤフラムが設けられるとともに、前記接合部が、下側に位置する柱部材の上端に取り付けられた第１ねじ部と、上側に位置する柱部材の下端に取り付けられて、前記第１ねじ部に螺合させて締め付けることが可能な第２ねじ部と、により形成され、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部の締め付け状態を固定する固定部材を備えておらず、
   地盤を掘削して掘削孔を形成する工程と、
   前記掘削孔内に鉄筋籠を挿入する工程と、
   前記掘削孔内において、下側に位置する前記柱部材の第１ねじ部に、上側に位置する前記柱部材の第２ねじ部を螺合させ、締め付けることで両者を接合して接合部を形成することにより、複数の前記柱部材を一連に接合して前記柱を組み立てつつ建て込む柱の建て込み工程と、
   前記掘削孔内に、コンクリートを打設して、前記柱を前記掘削孔の底部に定着させるコンクリート打設工程と、
   前記掘削孔内に、掘削により生じた土砂を埋め戻す埋め戻し工程と、
   前記掘削孔の底部に定着後の前記柱に、前記ダイヤフラムを介して梁を接合する工程と、
   よりなることを特徴とする柱と梁の接合方法。

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