JP6929170B2

JP6929170B2 - 鋼管杭の接合構造

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Publication number: JP6929170B2
Application number: JP2017169311A
Authority: JP
Inventors: 祥一村田; 西村　章; 章西村
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-09-04
Also published as: JP2019044486A

Description

本発明は、鋼管杭の杭頭部に鋼製の梁部材を接合する鋼管杭の接合構造に関する。

鋼管杭の杭頭部に、この杭頭部上に載置された鋼製の梁部材を接合する鋼管杭の接合構造がある。例えば、特許文献１には、鋼管杭の杭頭部の上面に取り付けられたトッププレート上にＨ形鋼からなる水平梁を載置し、トッププレートに水平梁をボルト接合することにより、鋼管杭の杭頭部に水平梁を接合する杭基礎構造が開示されている。

トッププレートは、トッププレートの下面に取り付けられたリブを鋼管杭の杭頭部外周面に現場溶接することによって、鋼管杭の杭頭部に取り付けられている。リブは、予め工場で溶接によりトッププレートの下面に取り付けられている。

しかし、この鋼管杭の接合構造では、予め工場で溶接によりトッププレートにリブを取り付けなければならない。また、例えば、現場で、鋼管杭の杭頭部上面にトッププレートを載置した状態でトッププレートの下面にリブを現場溶接しようとすると、現場溶接を上向きの溶接作業により行わなければならないので、この溶接作業が煩雑となる。

特開２００８−４５３４２号公報

本発明は係る事実を考慮し、鋼管杭の杭頭部に鋼製の梁部材を接合するために用いられるプレートを鋼管杭の杭頭部へ接合する作業手間を低減することを課題とする。

第１態様の発明は、鋼管杭と、前記鋼管杭の杭頭部の内側に、前記杭頭部の上端面と面一に設けられた内プレートと、前記杭頭部の内周面と前記内プレートの外縁部とを接合する溶接部と、前記内プレートの上面に載置及び溶接されて前記杭頭部に接合された鋼製の梁部材と、を有する鋼管杭の接合構造である。

第１態様の発明では、鋼管杭の杭頭部の内側に設けられた内プレートの上面に、鋼製の梁部材を載置することによって、鋼管杭の杭頭部に鋼製の梁部材を力伝達可能に接合することができる。

また、鋼管杭の杭頭部の内側に内プレートを設けることによって、杭頭部の内周面と内プレートの外縁部とを接合する溶接部を下向きの溶接作業によって形成することができる。これにより、鋼管杭の杭頭部に鋼製の梁部材を接合するために用いられるプレート（内プレート）を鋼管杭の杭頭部へ接合する作業手間を低減することができる。

さらに、鋼管杭の杭頭部の内側に内プレートを設けることにより、鋼管杭内への雨水等の水の進入を防ぐことができ、鋼管杭の内部が錆びるのを抑制することができる。

第２態様の発明は、第１態様の鋼管杭の接合構造において、前記梁部材に作用する上向きの力を前記鋼管杭に伝達する力伝達手段が設けられている。

第２態様の発明では、力伝達手段によって、梁部材が上方へ引き上げられるのを防ぐことができる。

第３態様の発明は、第２態様の鋼管杭の接合構造において、前記力伝達手段は、前記杭頭部の外側に、前記杭頭部の上端面と面一に設けられ、上面に前記梁部材が溶接された外プレートと、前記外プレートの下面に設けられた複数のスタッドと、コンクリートにより形成されて前記杭頭部を取り囲み、前記複数のスタッドが埋設されたコンクリート部と、を有する。

第３態様の発明では、コンクリート部に埋設された複数のスタッドによって、梁部材が上方へ引き上げられるのを防ぐことができる。

また、コンクリート部によって、鋼管杭の杭頭部の圧縮、引張及び曲げ耐力を高めることができる。

さらに、コンクリート部によって、鋼製杭の杭頭部の外周面が錆びるのを抑制することができる。

本発明は上記構成としたので、鋼管杭の杭頭部に鋼製の梁部材を接合するために用いられるプレートを鋼管杭の杭頭部へ接合する作業手間を低減することができる。

本発明の実施形態に係る柱構造体を示す正面図である。本発明の実施形態に係る鋼管杭の接合構造を示す正面図である。本発明の実施形態に係る鋼管杭の接合構造を示す側面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。図３のＢ−Ｂ断面図である。従来の鋼管杭の接合構造を示す正面図である。本発明の実施形態に係る力伝達手段のバリエーションを示す側面図である。本発明の実施形態に係る力伝達手段のバリエーションを示す側面図である。本発明の実施形態に係る鋼管杭の接合構造の適用例を示す正面図である。本発明の実施形態に係る鋼管杭の接合構造の適用例を示す側面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る鋼管杭の接合構造について説明する。

図１の正面図には、改修工事により補強構造１０を設けることによって耐震補強が施された柱構造体１２が示されている。柱構造体１２は、地盤１４中に埋設された基礎１６に支持されて、地盤１４上に立設されている。また、柱構造体１２には、配管１８やケーブル２０等が敷設されたラック２２が架設されている。

補強構造１０は、柱構造体１２の外側へ張り出すようにして柱構造体１２の下部に設けられたＨ形鋼からなる鋼製の梁部材２４と、地盤１４中に埋設された円筒状の鋼管杭２６とを有して構成されている。

図２の正面図、図３の側面図、及び図３のＡ−Ａ断面図である図４に示すように、鋼管杭の接合構造２８は、鋼管杭２６、内プレート３０、外プレート３２、溶接部３４、３６、梁部材２４、及び力伝達手段３８を有して構成され、鋼管杭２６の杭頭部４０に梁部材２４を接合している。

図２及び図３に示すように、内プレート３０は、鋼管杭２６の杭頭部４０の内側に、杭頭部４０の上端面と面一となるようにして設けられている。また、杭頭部４０の内周面と内プレート３０の外縁部とは、開先溶接によって接合されている。すなわち、杭頭部４０の内周面と内プレート３０の外縁部とは、開先溶接によって形成された溶接部３４によって接合されている。

図２及び図３に示すように、外プレート３２は、鋼管杭２６の杭頭部４０の外側に、杭頭部４０の上端面と面一となるようにして設けられている。また、杭頭部４０の外周面と外プレート３２の内縁部とは、開先溶接によって接合されている。すなわち、杭頭部４０の外周面と外プレート３２の内縁部とは、開先溶接によって形成された溶接部３６によって接合されている。

図２及び図３に示すように、梁部材２４は、内プレート３０の上面と外プレート３２の上面とに載置されている。また、梁部材２４の下フランジ４２の側面と内プレート３０の上面とは、開先溶接によって接合されている。すなわち、梁部材２４の下フランジ４２の側面と内プレート３０の上面とは、開先溶接によって形成された溶接部４４によって接合されている。さらに、梁部材２４の下フランジ４２の側面と外プレート３２の上面とは、開先溶接によって接合されている。すなわち、梁部材２４の下フランジ４２の側面と外プレート３２の上面とは、開先溶接によって形成された溶接部４６によって接合されている。そして、梁部材２４は、内プレート３０と外プレート３２とに溶接接合されることによって、鋼管杭２６の杭頭部４０に接合されている。

図２、図３及び図４に示すように、力伝達手段３８は、外プレート３２、スタッド４８、及びコンクリート部５０を有して構成され、梁部材２４に作用する上向きの力を鋼管杭２６に伝達する。

外プレート３２の下面には、スタッド４８が複数（本例では、４つ）設けられている。図２、図３、及び図３のＢ−Ｂ断面図である図５に示すように、コンクリート部５０は、鋼管杭２６の杭頭部４０を取り囲むようにして鉄筋コンクリートにより角柱状に形成されており、スタッド４８が埋設されている。

次に、本発明の実施形態に係る鋼管杭の接合構造の作用と効果について説明する。

本実施形態の鋼管杭の接合構造２８では、図２及び図３に示すように、鋼管杭２６の杭頭部４０の内側に設けられた内プレート３０の上面に、鋼製の梁部材２４を載置することによって、鋼管杭２６の杭頭部４０に鋼製の梁部材２４を力伝達可能に接合することができる。

また、本実施形態の鋼管杭の接合構造２８では、図２及び図３に示すように、鋼管杭２６の杭頭部４０の内側に内プレート３０を設けることによって、杭頭部４０の内周面と内プレート３０の外縁部とを接合する溶接部３４を下向きの溶接作業によって形成することができる。これにより、鋼管杭２６の杭頭部４０に鋼製の梁部材２４を接合するために用いられるプレート（内プレート３０）を鋼管杭２６の杭頭部４０へ接合する作業手間を低減することができる。

例えば、図６の正面図に示すように、従来の鋼管杭の接合構造５２では、鋼管杭５４の杭頭部５６の上面に取り付けられたトッププレート５８に鋼製の梁部材６０を載置し、トッププレート５８に梁部材６０を溶接やボルト接合等によって接合することにより、梁部材６０が鋼管杭５４の杭頭部５６に接合されているが、現場で、トッププレート５８を溶接部６２により鋼管杭５４の杭頭部５６に接合する溶接作業を上向きで行わなければならないので、この溶接作業が煩雑となる。

さらに、本実施形態の鋼管杭の接合構造２８では、図２及び図３に示すように、鋼管杭２６の杭頭部４０の内側に内プレート３０を設けることにより、鋼管杭２６内への雨水等の水の進入を防ぐことができ、鋼管杭２６の内部が錆びるのを抑制することができる。

また、本実施形態の鋼管杭の接合構造２８では、図２及び図３に示すように、コンクリート部５０に埋設された複数のスタッド４８によって、梁部材２４が上方へ引き上げられるのを防ぐことができる。すなわち、力伝達手段３８によって、梁部材２４が上方へ引き上げられるのを防ぐことができる。さらに、コンクリート部５０によって、鋼管杭２６の杭頭部４０の圧縮、引張及び曲げ耐力を高めることができる。また、コンクリート部５０によって、鋼管杭２６の杭頭部４０の外周面が錆びるのを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態の鋼管杭の接合構造２８では、図２及び図３に示すように、梁部材２４と内プレート３０、及び梁部材２４と外プレート３２とを、開先溶接により接合した例を示したが、梁部材２４と内プレート３０、及び梁部材２４と外プレート３２とは、隅肉溶接等の他の溶接方法で接合してもよいし、ボルト接合等の他の接合方法で接合してもよい。

また、本実施形態の鋼管杭の接合構造２８では、図２及び図３に示すように、内プレート３０と外プレート３２との両方に梁部材２４を接合した例を示したが、梁部材２４は、梁部材２４から鋼管杭２６へ力が伝達されるように鋼管杭２６に梁部材２４が接合されればよく、内プレート３０のみに梁部材２４を接合（外プレート３２に梁部材２４は接合されない）してもよいし、外プレート３２のみに梁部材２４を接合（内プレート３０に梁部材２４は接合されない）してもよい。また、外プレート３２は無くてもよい。

さらに、本実施形態の鋼管杭の接合構造２８では、図２及び図３に示すように、力伝達手段３８を、外プレート３２、スタッド４８、及びコンクリート部５０を有して構成した例を示したが、図７の側面図に示す力伝達手段６４、及び図８の側面図に示す力伝達手段６６のように、梁部材２４と鋼管杭２６の杭頭部４０とを繋ぐ鋼製の鉛直プレート６８、７０を有して力伝達手段を構成するようにしてもよい。このようにすれば、梁部材２４に作用する上向きの鉛直力を鋼管杭２６へ確実に伝達させることができる。

図７の力伝達手段６４においては、梁部材２４から左右に張り出すようにして一対の鉛直プレート６８が配置されている。また、鉛直プレート６８の下部が鋼管杭２６の杭頭部４０の外周面に溶接接合されており、鉛直プレート６８の上部が梁部材２４の上フランジ７２、ウェブ７４及び下フランジ４２に溶接接合されている。

図８の力伝達手段６６においては、梁部材２４から左右に張り出すようにして一対の鉛直プレート７０が配置されている。また、鉛直プレート７０の下部が鋼管杭２６の杭頭部４０の外周面に溶接接合されており、鉛直プレート７０の上部が梁部材２４の上フランジ７２、ウェブ７４及び下フランジ４２に溶接接合されている。さらに、鉛直プレート７０には切欠き７８が形成されており、この切り欠き７８によって外プレート３２が鉛直プレート７０に干渉するのを防いでいる。

なお、力伝達手段６４、６６において、鉛直プレート６８、７０の数や配置は、適宜決めればよい。

また、本実施形態では、図１に示すように、柱構造体１２に設けられた補強構造１０を構成する梁部材２４と鋼管杭２６の杭頭部４０との接合構造に鋼管杭の接合構造２８を適用した例を示したが、この鋼管杭の接合構造２８は、新築される構造物に適用してもよいし、改修される構造物に適用してもよい。

さらに、この鋼管杭の接合構造２８は、さまざまな用途の鋼製の梁部材の鋼管杭への接合に対して適用することができる。例えば、図９の正面図、及び図１０の側面図に示す耐震補強用架構８０に、鋼管杭の接合構造２８を適用してもよい。

耐震補強用架構８０は、建物８２に隣り合って構築されて建物８２の耐震補強をしている。耐震補強用架構８０は、柱部材８４、耐震壁８８、基礎梁部材９０、９６、及び梁部材９２を有して構成され、地盤９４中に埋設された鋼管杭２６、８６に支持されている。基礎梁部材９６は、基礎梁部材９０と平面視にて略直交するように配置されている。

また、柱部材８４、基礎梁部材９０、及び梁部材９２によって、柱梁架構１００が形成され、この柱梁架構１００の架構内に耐震壁８８が設けられている。柱部材８４、基礎梁部材９０、９６、及び梁部材９２は、鉄骨鉄筋コンクリートによって形成されており、耐震壁８８は、鉄筋コンクリートによって形成されている。

そして、基礎梁部材９０を構成するＨ形鋼からなる梁部材２４と鋼管杭２６の杭頭部４０、及び基礎梁部材９６を構成するＨ形鋼からなる梁部材２４と鋼管杭２６の杭頭部４０とが、鋼管杭の接合構造２８によって接合されている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

２４梁部材
２６鋼管杭
２８鋼管杭の接合構造
３０内プレート
３２外プレート
３４溶接部
３８、６４、６６力伝達手段
４０杭頭部
４８スタッド
５０コンクリート部

Claims

鋼管杭と、
前記鋼管杭の杭頭部の内側に、前記杭頭部の上端面と面一に設けられた内プレートと、
前記杭頭部の内周面と前記内プレートの外縁部とを接合する溶接部と、
前記内プレートの上面に載置及び溶接されて前記杭頭部に接合された鋼製の梁部材と、
を有する鋼管杭の接合構造。
前記梁部材に作用する上向きの力を前記鋼管杭に伝達する力伝達手段が設けられている請求項１に記載の鋼管杭の接合構造。
前記力伝達手段は、
前記杭頭部の外側に、前記杭頭部の上端面と面一に設けられ、上面に前記梁部材が溶接された外プレートと、
前記外プレートの下面に設けられた複数のスタッドと、
コンクリートにより形成されて前記杭頭部を取り囲み、前記複数のスタッドが埋設されたコンクリート部と、
を有する請求項２に記載の鋼管杭の接合構造。