JP6466554B2

JP6466554B2 - 杭頭免震接合構造

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Publication number: JP6466554B2
Application number: JP2017237179A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　聡; 聡佐々木; 倫雄小林; 隆宏丸; 泰之福島; 敏孝中森
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP2018035674A

Description

本発明は、建物における基礎杭の杭頭に免震装置を介して躯体を免震支持する構造に関するものである。

各種建物において、基礎杭の杭頭に免震装置を介して躯体を免震支持することにより、地震によって地盤から建物の躯体へ伝達される震動を減衰させ、躯体に生じる応力や変形を減少させることが知られている。

図８は、従来の技術による杭頭免震接合構造を示すもので、参照符号１０１は地盤Ｇに打設された基礎杭としての鋼管杭、１０２は鋼管杭１０１の杭頭を覆うように形成された鉄筋コンクリート構造のコンクリート台座、１０３は基礎スラブ、１０４は鋼板等からなるベースプレート１０５及びこのベースプレート１０５に袋ナット１０６ａで緊結されたアンカー筋１０６を介してコンクリート台座１０２上に取り付けられた積層ゴムからなる免震装置、１０５は免震装置１０４上に支持された建物の躯体である。また、鋼管杭１０１の杭頭には杭頭アンカー筋１０７が固定されている（例えば下記の特許文献参照）。

すなわち、この杭頭免震接合構造によれば、鉛直荷重や地震による応力は鋼管杭１０１と躯体１０５の間で、コンクリート台座１０２と免震装置１０４を介して伝達される。

特開２０１１−２２６０６６号公報

しかしながら、上記構造によれば、アンカー筋１０６及び杭頭アンカー筋１０７とコンクリート台座１０２との付着により応力伝達を行うので、アンカー筋１０６及び杭頭アンカー筋１０７の本数が多くなって納まりが複雑になるといった問題がある。また、アンカー筋１０６及び杭頭アンカー筋１０７とコンクリート台座１０２を介して応力伝達を行うため、鋼管杭１０１の杭頭とベースプレート１０５とのレベル差が大きくなり、結果として、施工の際に杭頭近傍の根切りの掘削土量が多くなってしまうことや、鋼管杭１０１への杭頭アンカー筋１０７の溶接個所が多くなることによって、施工手間がかかるといった問題も指摘される。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、施工の手間を削減することができ、しかも力学性能に優れ、十分な耐力を有する杭頭免震接合構造を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る杭頭免震接合構造は、外周部が鋼管からなる基礎杭の杭頭を覆うように設けられたコンクリート台座上に、躯体を免震支持する免震装置を、ベースプレートを介して接合してなる杭頭免震接合構造において、前記杭頭の鋼管外周面に、前記コンクリート台座との間で略水平な板面によって鉛直方向の応力を伝達する支圧治具を取り付け、前記コンクリート台座が、前記基礎杭の杭頭とこの杭頭を外周側から包囲する鋼管からなる外筒体の間に充填され、前記外筒体の内周面に、前記コンクリート台座との間で略水平な板面によって鉛直方向の応力を伝達する第二支圧治具を取り付け、前記支圧治具と前記第二支圧治具とは、その鉛直投影領域の一部が互いに重なるように、それぞれ円周方向複数個所に設けられている。

この構成によれば、基礎杭の杭頭の外周面に取り付けた支圧治具は、略水平な面によってコンクリート台座から基礎杭への鉛直方向の応力伝達を行うものであるため、アンカー筋を用いる場合に比較して少ない数で鉛直方向の応力の伝達を効率よく行うことができ、したがって現場で鋼管に溶接によって取り付ける場合でも、その作業を大幅に削減することができる。

外筒体の内周面に取り付けた第二支圧治具は、略水平な面によってコンクリート台座へ鉛直方向の応力伝達を行うものであるため、アンカー筋を用いる場合に比較して少ない数で鉛直方向の応力の伝達を効率よく行うことができ、したがって現場で鋼管に溶接によって取り付ける場合でも、その作業を大幅に削減することができる。

支圧治具と第二支圧治具の鉛直投影領域の一部が互いに重なっていることによって、コンクリート台座と杭頭の間で鉛直方向の応力伝達が効率よく行われる。そして、施工に際しては、外筒体の内周面に取り付けられた第二支圧治具が杭頭の外周面に取り付けられた支圧治具と干渉しないようにしながら、基礎杭の杭頭の外周へ外筒体を外挿してから、この外筒体を適宜回転させることによって支圧治具と第二支圧治具の鉛直投影領域の一部が互いに重なるようにすることができる。そしてその後、杭頭と外筒体の間に空間にコンクリートを充填することによってコンクリート台座を構築することができる。

本発明に係る杭頭免震接合構造によれば、少ない支圧治具で効率よく応力伝達が可能であるため、施工の際に現場での溶接作業を削減することができ、鉛直方向へ延びるアンカー筋を介して応力伝達を行う構造に比較して、杭頭とベースプレート間のレベル差が小さくなるので、施工の際に杭頭近傍の根切りの掘削土量も少なくすることができる。

杭頭免震接合構造の第一の実施の形態を示すもので、（Ａ）は要部鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ‐Ｃ’断面図である。杭頭免震接合構造の第二の実施の形態を示すもので、（Ａ）は要部鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ‐Ｃ’断面図である。杭頭免震接合構造の第三の実施の形態を示すもので、（Ａ）は要部鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ‐Ｃ’断面図である。杭頭免震接合構造の第四の実施の形態を示すもので、（Ａ）は要部鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。杭頭免震接合構造の第五の実施の形態を示すもので、（Ａ）は要部鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。杭頭免震接合構造の第六の実施の形態を示すもので、（Ａ）は要部鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。杭頭免震接合構造の第七の実施の形態を示すもので、（Ａ）は要部鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。従来の技術に係る杭頭免震接合構造の一例を示すもので、（Ａ）は部分鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。

以下、杭頭免震接合構造の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

まず図１に示す第一の実施の形態において、参照符号１は地盤Ｇに打設された鋼管コンクリート杭からなる基礎杭であり、すなわちコンクリートパイル１１の外周に鋼管１２が一体化された複合構造となっている。参照符号２は基礎杭１の杭頭１ａを覆うように形成されたコンクリート台座、３は杭頭１ａを外周側から包囲する鋼管からなる外筒体、４は建物の基礎スラブ、５は上下のフランジ５１，５２及びその間の積層ゴム５３からなる免震装置、６は外筒体３の上端に溶接された鋼板等からなるベースプレート、７は免震装置５上に支持された建物の躯体である。

コンクリート台座２は杭頭１ａにおける鋼管１２とその外周側の外筒体３の間にコンクリートを充填することによって形成されたもので、このコンクリート台座２の上部（杭頭１ａの上側を覆う部分）には上部補強筋３１が埋設され、下部には下部補強筋３２が埋設されている。また、免震装置５の下部フランジ５２は、円周方向複数のボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５によってベースプレート６に緊結されている。

基礎杭１の杭頭１ａにおける鋼管１２の外周面には支圧治具１３が円周方向複数個所（図示の例では９０度間隔で４個所）に取り付けられている。この支圧治具１３は、鋼板などの金属板で制作されたものであって、略水平な板状の支圧フランジ１３ａと、この支圧フランジ１３ａに上下から直交するように設けられた補強リブ１３ｂからなり、溶接等によって鋼管１２の外周面に固定されている。

一方、外筒体３の内周面には、支圧治具１３とは異なる高さ（図示の例では支圧治具１３より下側）に位置して、第二支圧治具３３が円周方向複数個所（図示の例では９０度間隔で４個所）に取り付けられている。この第二支圧治具３３は鋼板などの金属板で制作されたものであって、略水平な板状の支圧フランジ３３ａと、この支圧フランジ３３ａに上下から直交するように設けられた補強リブ３３ｂからなり、溶接等によって外筒体３の内周面に固定されている。

ここで、支圧治具１３の鉛直投影領域の円周方向幅、具体的には支圧治具１３における支圧フランジ１３ａの水平方向の幅Ｗ１は、円周方向に隣接する第二支圧治具３３，３３の支圧フランジ３３ａ，３３ａ間の円周方向幅Ｗ２より小さいものとなっており、支圧治具１３の支圧フランジ１３ａと第二支圧治具３３の支圧フランジ３３ａは、その鉛直投影領域の一部が互いに重なるように、互いにほぼ同位相の位置にある。

上記構成において、その施工の際には、まず地盤Ｇに基礎杭１を打設した後、その杭頭１ａの周囲の地盤を必要な深さまで根切り掘削し、不図示の捨てコンクリートを打設する。また、基礎杭１の杭頭１ａにおける鋼管１２の外周面に、支圧治具１３を円周方向所定間隔で現場溶接する。

次に、必要に応じて下部補強筋３２を配設した後、外筒体３を基礎杭１の杭頭１ａの外周空間へ外挿する。外筒体３には、予め工場にて内周面に第二支圧治具３３が溶接されると共に、上端にベースプレート６が溶接されており、かつボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５がベースプレート６に仮固定され、必要に応じて上部補強筋３１が配設される。

外筒体３を基礎杭１の杭頭１ａの外周空間へ外挿する際には、第二支圧治具３３が杭頭１ａの支圧治具１３と干渉しないように位置合わせを行いながら杭頭１ａの上方から外筒体３を降下させていく。そして第二支圧治具３３が支圧治具１３，１３の間を通過して所定の高さに降下したら、この第二支圧治具３３が支圧治具１３の真下の位置（支圧治具１３と第二支圧治具３３の鉛直投影領域の一部が互いに重なる位置）になるように外筒体３を適宜回転させ、この外筒体３を仮固定する。

次に、ベースプレート６の内周孔６ａから、杭頭１ａと外筒体３の間の空間へコンクリートを打設する。そしてこのコンクリートが経時的に硬化することによって、基礎杭１の杭頭１ａ、支圧治具１３、外筒体３及びベースプレート６、第二支圧治具３３（及び上部補強筋３１、下部補強筋３２）等と一体化されたコンクリート台座２が構築されたら、ベースプレート６上にボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５によって免震装置５を取り付ける。

上記第一の形態によれば、免震装置５を介してベースプレート６へ作用する躯体７などの上部構造体からの鉛直荷重による応力は、ベースプレート６からコンクリート台座２へ伝達されると共に、ベースプレート６と一体の外筒体３に設けた第二支圧治具３３からもコンクリート台座２へ伝達され、さらに、コンクリート台座２から支圧治具１３を介して基礎杭１へ伝達される。

そしてこの構成では、支圧治具１３における支圧フランジ１３ａ及び第二支圧治具３３の支圧フランジ３３ａが広い応力伝達面積を有することに加え、支圧治具１３の支圧フランジ１３ａと第二支圧治具３３の支圧フランジ３３ａが上下に重なる位置にあるため、コンクリート台座２との間での応力伝達が効率よく行われる。したがってアンカー筋のみを介して応力伝達を行う場合に比較して、杭頭１ａとベースプレート６との間のレベル差を小さくすることができ、その結果、施工の際に杭頭１ａ周囲の地盤Ｇの根切りの掘削土量も少なくすることができる。

次に、図２は、杭頭免震接合構造の第二の実施の形態を示すものである。この第二の実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、支圧治具１３が杭頭１ａと同心の扇形をなす支圧フランジ１３ｃと、その内周縁から下方へ延びて杭頭１ａの鋼管１２に溶接される湾曲板１３ｄからなり、第二の支圧治具３３が外筒体３と同心の扇形をなす略水平な支圧フランジ３３ｃと、その外周縁から上方へ延びて外筒体３に溶接される湾曲板３３ｄからなるものとした点にあり、この場合も第一の実施の形態と同様の効果を奏する。

また、図３は、杭頭免震接合構造の第三の実施の形態を示すもので、この実施の形態は、支圧治具１３が杭頭１ａと同心の扇形をなすフランジのみからなり、その内周縁が杭頭１ａの鋼管１２に溶接されると共に、第二の支圧治具３３が外筒体３と同心の扇形をなすフランジのみからなり、その外周縁が外筒体３に溶接されたものであり、この場合も第一の実施の形態と同様の効果を奏する。

なお、図２及び図３では、第一の実施の形態における上部補強筋３１及び下部補強筋３２を配設していない場合を示している。

次に、図４は、杭頭免震接合構造の第四の実施の形態を示すものである。この第四の実施の形態において、上述した第一〜第三の実施の形態と異なるところは、外筒体３の内周面に第二支圧治具３３を設ける代わりに、ベースプレート６上に免震装置５の下部フランジ５２を緊結するボルト５４と螺合した袋ナット５５を介してアンカー筋３４を設け、外筒体３とベースプレート６が予め溶接されておらず、互いに独立した部材となっている点にある。アンカー筋３４は、その上端が袋ナット５５の下部に螺合しており、支圧治具１３，１３の間の位置を通って略鉛直方向へ延びている。

この場合の施工も、上述と同様、まず地盤Ｇに基礎杭１を打設した後、その杭頭１ａの周囲の地盤を必要な深さまで根切り掘削し、不図示の捨てコンクリートを打設する。また、基礎杭１の杭頭１ａにおける鋼管１２の外周面に、支圧治具１３を円周方向所定間隔で現場溶接する。そして必要に応じて下部補強筋（不図示）を配設した後、外筒体３を基礎杭１の杭頭１ａの外周空間へ外挿し、所定の高さに位置決めして仮固定する。

次に外筒体３の上端に、ベースプレート６を載置して仮固定する。ベースプレート６には、予めボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５が取り付けられると共に袋ナット５５を介してアンカー筋３４が取り付けられている。外筒体３の上端にベースプレート６を載置する際には、外筒体３の内周へ挿入されていくアンカー筋３４が杭頭１ａの支圧治具１３と干渉しないように、ベースプレート６を適宜回転させながら位置合わせを行う。

次に、ベースプレート６の内周孔６ａから、杭頭１ａと外筒体３の間の空間へコンクリートを打設する。そしてこのコンクリートが経時的に硬化することによって、基礎杭１の杭頭１ａ、支圧治具１３、外筒体３、アンカー筋３４、ベースプレート６等と一体化されたコンクリート台座２が構築されたら、ベースプレート６上にボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５によって免震装置５を取り付ける。

上記第四の形態によれば、免震装置５を介してベースプレート６へ作用する躯体７などの上部構造体からの鉛直荷重による応力は、ベースプレート６からコンクリート台座２へ伝達されると共に、ベースプレート６に袋ナット５５を介して緊結されたアンカー筋３４からもコンクリート台座２へ伝達され、さらに、コンクリート台座２から支圧治具１３を介して基礎杭１へ伝達される。

そしてこの構成では、支圧治具１３における支圧フランジ１３ａが広い応力伝達面積を有するため、コンクリート台座２との間での応力伝達が効率よく行われる。したがってアンカー筋のみを介して応力伝達を行う場合に比較して、杭頭１ａとベースプレート６との間のレベル差を小さくすることができ、その結果、施工の際に杭頭１ａ周囲の地盤Ｇの根切りの掘削土量も少なくすることができる。

また、アンカー筋３４の取り付けは、免震装置５を取り付けるための袋ナット５５にねじ込むことで行われるため、現場での溶接作業を少なくすることができる。また、外筒体３とベースプレート６は予め溶接されておらず、互いに独立した部材となっているため、工場での工数も削減することができる。

次に、図５は、杭頭免震接合構造の第五の実施の形態を示すものである。この第五の実施の形態は、上述した第四の形態における外筒体３の代わりに、コンクリート台座２の外周近傍に、外周補強筋３５を埋設したものである。外周補強筋３５は、鉛直方向複数のフープ筋３５ａ及びこれと直交して略鉛直方向へ延びる円周方向複数の縦補強筋３５ｂからなる。

この場合の施工も、上述と同様、まず地盤Ｇに基礎杭１を打設した後、その杭頭１ａの周囲の地盤を必要な深さまで根切り掘削し、不図示の捨てコンクリートを打設する。また、基礎杭１の杭頭１ａにおける鋼管１２の外周面に、支圧治具１３を円周方向所定間隔で現場溶接する。

そして杭頭１ａの周囲の掘削孔内に外周補強筋３５など必要な配筋を行った後、ベースプレート６を、前記掘削孔上に載置して仮固定する。ベースプレート６には、予めボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５が取り付けられると共に袋ナット５５を介してアンカー筋３４が取り付けられている。ベースプレート６を載置する際には、掘削孔へ挿入されていくアンカー筋３４が杭頭１ａの支圧治具１３と干渉しないように、ベースプレート６を適宜回転させながら位置合わせを行う。

次に、ベースプレート６の内周孔６ａから、杭頭１ａ周囲の掘削孔内へコンクリートを打設する。そしてこのコンクリートが経時的に硬化することによって、基礎杭１の杭頭１ａ、支圧治具１３、アンカー筋３４、外周補強筋３５、ベースプレート６等と一体化されたコンクリート台座２が構築されたら、ベースプレート６上にボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５によって免震装置５を取り付ける。

そして上記第五の形態も、先に説明した第四の形態と同様の効果を実現することができる。

次に、図６は、杭頭免震接合構造の第六の実施の形態を示すものである。この第六の実施の形態は、上述した第五の形態におけるアンカー筋３４及び外周補強筋３５の代わりに、ベースプレート６に取り付けられた袋ナット５５と杭頭１ａの鋼管１２の外周面に取り付けられた支圧治具１３の間に補強筋３６が配置された点にある。なお、この実施の形態では、基礎杭１として鋼管杭が採用されている。

補強筋３６は、円周方向に配置された袋ナット５５，５５，・・・を結束するように設けられたフープ筋３６ａ及びこれと同心の円周をなして延びる複数のフープ筋３６ｂと、杭頭１ａの軸心を通る鉛直面に沿った略長方形をなす円周方向複数の縦補強筋３６ｃからなる。縦補強筋３６ｃは、各袋ナット５５を円周方向両側から挟む位置を半径方向へ延びる部分と、この部分の内径端から屈曲して基礎杭１の内周を鉛直方向へ延びる部分と、前記半径方向へ延びる部分の外径端から屈曲してコンクリート台座２の外周部を鉛直方向へ延びる部分と、その下端から内径側へ向けて延びる部分を有するものであり、複数の屈曲個所でフープ筋３６ａ，３６ｂと直交している。

この場合の施工に際しては、まず地盤Ｇに基礎杭１を打設した後、その杭頭１ａの周囲の地盤を必要な深さまで根切り掘削し、不図示の捨てコンクリートを打設する。また、基礎杭１の杭頭１ａにおける鋼管１２の外周面に、支圧治具１３を円周方向所定間隔で現場溶接する。そしてフープ筋３６ａ，３６ｂ及び縦補強筋３６ｃからなる補強筋３６を配設した後、外筒体３を基礎杭１の杭頭１ａの外周空間へ外挿し、所定の高さに位置決めして仮固定する。

次に外筒体３の上端に、予めボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５を取り付けたベースプレート６を載置して仮固定する。このとき、外筒体３の内周へ挿入されていく袋ナット５５が縦補強筋３６ｃ，３６ｃ間に位置するようにベースプレート６を適宜回転させながら位置合わせを行う。

そしてベースプレート６の内周孔６ａから、杭頭１ａと外筒体３の間の空間へコンクリートを打設する。そしてこのコンクリートが経時的に硬化することによって、基礎杭１の杭頭１ａ、支圧治具１３、外筒体３、補強筋３６、ベースプレート６等と一体化されたコンクリート台座２が構築されたら、ベースプレート６上にボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５によって免震装置５を取り付ける。

そして上記第六の形態も、支圧治具１３を用いることによって施工が容易になると共に、応力伝達が効率よく行われ、杭頭１ａとベースプレート６との間のレベル差も小さくすることができる。

次に、図７は、杭頭免震接合構造の第七の実施の形態を示すものである。この第七の実施の形態は、上述した第六の形態における外筒体３を廃止して、コンクリート台座２の体積を大きくし、直方体形状としたものである。

この場合の施工に際しては、まず地盤Ｇに基礎杭１を打設した後、その杭頭１ａの周囲の地盤を必要な深さまで根切り掘削し、不図示の捨てコンクリートを打設する。また、基礎杭１の杭頭１ａにおける鋼管１２の外周面に、支圧治具１３を円周方向所定間隔で現場溶接する。

そして杭頭１ａの周囲の掘削孔内にフープ筋３６ａ，３６ｂ及び縦補強筋３６ｃからなる補強筋３６を配設し、さらにその外周にはかま筋３７を配設した後、予めボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５を取り付けたベースプレート６を、前記掘削孔上に載置して仮固定する。このとき、掘削孔内へ挿入されていく袋ナット５５が縦補強筋３６ｃ，３６ｃ間に位置するようにベースプレート６を適宜回転させながら位置合わせを行う。

次にベースプレート６の内周孔６ａから、杭頭１ａ周囲の掘削孔内へコンクリートを打設する。そしてこのコンクリートが経時的に硬化することによって、基礎杭１の杭頭１ａ、支圧治具１３、補強筋３６、ベースプレート６等と一体化されたコンクリート台座２が構築されたら、ベースプレート６上にボルト５４及びこれに螺合した袋ナット５５によって免震装置５を取り付ける。

そして上記第七の形態も、先に説明した第六の形態と同様の効果を実現することができる。

１基礎杭
１ａ杭頭
１３支圧治具
２コンクリート台座
３外筒体
３３第二支圧治具
３４アンカー筋
３５外周補強筋
３６補強筋
３７はかま筋
５免震装置
５４ボルト
５５袋ナット
６ベースプレート
７躯体

Claims

外周部が鋼管からなる基礎杭の杭頭を覆うように設けられたコンクリート台座上に、躯体を免震支持する免震装置を、ベースプレートを介して接合してなる杭頭免震接合構造において、
前記杭頭の鋼管外周面に、前記コンクリート台座との間で略水平な板面によって鉛直方向の応力を伝達する支圧治具を取り付け、
前記コンクリート台座が、前記基礎杭の杭頭とこの杭頭を外周側から包囲する鋼管からなる外筒体の間に充填され、前記外筒体の内周面に、前記コンクリート台座との間で略水平な板面によって鉛直方向の応力を伝達する第二支圧治具を取り付け、
前記支圧治具と前記第二支圧治具とは、その鉛直投影領域の一部が互いに重なるように、それぞれ円周方向複数個所に設けられている、
ことを特徴とする杭頭免震接合構造。