(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管にコンクリートを充填した杭鋼管と、下端部にベースプレートが取付けられた鉄骨の周囲が鉄筋で補強されてコンクリートで覆われた鉄骨鉄筋コンクリート柱とから構成され、該鉄骨鉄筋コンクリート柱の柱脚部を前記杭鋼管内に埋め込むとともに、前記杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けた柱と杭の接合構造であって、柱鉄筋を前記ベースプレートに接合したことを特徴とする柱と杭の接合構造。
【請求項２】
鋼管にコンクリートを充填した杭鋼管と、下端部にベースプレートが取付けられた鉄骨の周囲が鉄筋で補強されてコンクリートで覆われた鉄骨鉄筋コンクリート柱とから構成され、該鉄骨鉄筋コンクリート柱の柱脚部を前記杭鋼管内に埋め込むとともに、前記杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けた柱と杭の接合構造であって、前記杭鋼管内に埋め込んだ柱鉄骨の周囲に柱鋼管を配設し前記柱鉄筋を前記柱鋼管に接合すると共に、該柱鋼管の下端部にベースプレートを取付け、かつ該柱鋼管の近傍で前記柱鉄骨のフランジを拡幅し、該拡幅されたフランジを前記柱鋼管に内接固定したことを特徴とする柱と杭の接合構造。
【請求項３】
鋼管にコンクリートを充填した杭鋼管と、柱鉄骨の下端部に鋼管を接合した接合体を内部に有し鉄筋で補強されたコンクリートからなり、前記柱鉄骨の下端部に接合した鋼管の下端にベースプレートが取付けられた鉄骨鉄筋コンクリート柱とから構成され、前記柱鉄骨の下端部に接合した鋼管を前記杭鋼管内に埋め込むとともに、前記杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けたことを特徴とする柱と杭の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱と杭の接合構造に係り、より詳しくは、鉄骨等を併せ持つ鉄骨鉄筋コンクリート柱と、コンクリートを充填した鋼管コンクリート杭とからなる柱と杭の接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の柱と杭の接合構造では、杭と柱は、例えば図９に示すように、フーチング２３と呼ばれる鉄筋で補強されたコンクリート塊を介して接合されていたが、この構造では、柱２１と杭２２間の力の伝わりが不明確であった。
【０００３】
このため、この点を改善し、更に工期を短縮し、施工費を低減するために、例えば、図１０（特開平０３ー５１４２８号公報等）に示すように、コンクリートを鋼管に充填したコンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ柱）２１や鋼管柱を、鋼管コンクリート杭２２に直接接合した、一柱一杭工法による接合構造が開示されている。この接合構造は、建物が鉄骨造（Ｓ造）となり、事務所ビル等スパンが広く必要で靭性に富む建物に適合する。
しかしながら、集合住宅等は大きなスパンが必要ではなく、防音性や防振性が重要なので、このような場合は、鉄骨造よりも、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）や鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）の方が適している。そこで、集合住宅等の用途向けには、鉄骨鉄筋コンクリート柱の鉄骨及び鉄筋を杭頭に埋め込む接合構造が考えられる。
【０００４】
図１１は、例えば特開平１１ー２３６７１３号公報に開示された従来の柱と杭の接合構造で、鉄骨鉄筋コンクリート柱２３と鋼管コンクリート杭２４（杭鋼管）とを接合したものである。この場合、鉄骨鉄筋コンクリート柱２３の鉄骨柱脚がサヤ管２５に埋め込まれ、サヤ管２７が鋼管コンクリート杭２４に埋め込まれている。
【０００５】
ところで、鉄骨鉄筋コンクリート柱の鉄骨及び鉄筋を杭鋼管の杭頭部に埋め込む場合、鉄筋には、柱を杭に固定するために定着する長さが日本建築学会の鉄筋コンクリート構造設計基準に定めれている。鉄筋径に応じて定着長が変わり、太いものほど長く必要である。この基準から算定すると、鉄筋の定着長が、鉄骨の埋込長よりも長くなる場合が多くなる。例えば、鉄骨がＨ４００×２００、鉄筋がＤ２５とすると、鉄骨の埋込深さは柱サイズの１．５倍の６００ｍｍ必要であるが、鉄筋はフック無しの場合、３０ｄ＝７５０ｍｍ必要となる。このような場合、鉄筋のために柱を建て込む穴の深さを深くしなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１１のように構成した柱と杭の接合構造では、鋼管コンクリート杭２４と鉄骨鉄筋コンクリート柱２３はこれらの間にサヤ管２５を介在させているため、サヤ管２５の精度と鉄骨鉄筋コンクリート柱２３の精度の双方が必要となり、手間がかかることになる。
例えば、外力が柱鉄骨２６に加わって埋込から抜け出そうとする力が生じている場合、図１２に示すように、杭鋼管２４に直接鉄骨鉄筋コンクリート柱２３を埋込む場合は、ベースプレート２７の抜け出しはコンクリート２８を介して鋼管２４のリブ２９によって拘束されるが、図１１のようなサヤ管方式の場合は、図１２で示したずれ止め効果が、柱鉄骨２６のベースプレート２７からサヤ管２５、及びサヤ管２５のベースプレート３０から杭鋼管２４へと２回生じることになり、ずれ止め力の効果が特定しにくくなる。
また、上記のように構成した従来の接合構造では、柱鉄筋の方が柱鉄骨より埋込深さが長くなる場合、埋込用の空間の杭内への深さが深くなる。
【０００７】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、鉄骨鉄筋コンクリート柱と鋼管コンクリート杭を直接接合する接合構造において、柱と杭間の力の流れを明確化すると共に、埋込用空間の深さを低減することができるようにした柱と杭の接合構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る柱と杭の接合構造は、鋼管にコンクリートを充填した杭鋼管と、下端部にベースプレートが取付けられた鉄骨の周囲が鉄筋で補強されてコンクリートで覆われた鉄骨鉄筋コンクリート柱とから構成され、鉄骨鉄筋コンクリート柱の柱脚部を杭鋼管内に埋め込むとともに、杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けた柱と杭の接合構造であって、柱鉄筋をベースプレートに接合したものである。
【０００９】
また、鋼管にコンクリートを充填した杭鋼管と、下端部にベースプレートが取付けられた鉄骨の周囲が鉄筋で補強されてコンクリートで覆われた鉄骨鉄筋コンクリート柱とから構成され、鉄骨鉄筋コンクリート柱の柱脚部を杭鋼管内に埋め込むとともに、杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けた柱と杭の接合構造であって、杭鋼管内に埋め込んだ柱鉄骨の周囲に柱鋼管を配設し柱鉄筋を柱鋼管に接合すると共に、柱鋼管の下端部にベースプレートを取付け、かつ柱鋼管の近傍で柱鉄骨のフランジを拡幅し、拡幅されたフランジを柱鋼管に内接固定したものである。
【００１０】
さらに、鋼管にコンクリートを充填した杭鋼管と、柱鉄骨の下端部に鋼管を接合した接合体を内部に有し鉄筋で補強されたコンクリートからなり、柱鉄骨の下端部に接合した鋼管の下端にベースプレートが取付けられた鉄骨鉄筋コンクリート柱とから構成され、柱鉄骨の下端部に接合した鋼管を杭鋼管内に埋め込むとともに、杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１（ａ）は本発明の実施の形態１の縦断面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ矢視断面図である。１は鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）柱、２は鋼管コンクリート杭で、鉄骨鉄筋コンクリート柱１の柱脚部を、鋼管コンクリート杭２の内部に埋め込んで接合したものである。
３は鉄骨鉄筋コンクリート柱１を構成する柱鉄骨であり、図１（ｂ）に示すように、ウェブ４とフランジ５からなるＨ型鉄骨をほぼ直交した十字型に形成したものである。なお、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｈ型鉄骨をＴ字型、Ｉ字型、あるいはその他の型に組込んだものであってもよい。６は柱鉄骨３の周囲に配筋された柱鉄筋であり、７は剪断補強用柱鉄筋である。８は柱鉄骨３および柱鉄筋６等によって補強された断面方形の柱コンクリートである。９は柱鉄骨３の下端部に接合されたベースプレートである。
【００１２】
１０は鋼管コンクリート杭２を構成する杭鋼管で、その全長または上部の内面、少なくとも上部の内面にはリブが設けられている。１１は鋼管コンクリート杭の内部に充填された杭内充填コンクリート、１２は杭内充填コンクリート１１の上部の埋込部１３に充填されて鉄骨鉄筋コンクリート柱１の柱脚部を接合する柱固定用充填コンクリートである。
【００１３】
上記のように構成した実施の形態１の作用を説明する。まず、柱と杭を施工するには、例えば、鋼管コンクリート杭２内の杭頂部までコンクリートを充填するが、鋼管コンクリート杭２の杭頭部近傍のコンクリートは不純物を多く含む不良コンクリートであるため、これを除去してこの部分に鉄骨鉄筋コンクリート柱１の脚部を埋め込むための空間、すなわち埋込部１３を形成する。次に、その埋込部１３に下端部にベースプレート９が取付けられ周囲に鉄筋６，７が配筋された柱鉄骨３の脚部を設置し、柱固定用充填コンクリート１２を充填して、鋼管コンクリート杭２に固定する。ついで、柱鉄骨３および鉄筋６，７の周囲にコンクリート８を打設すれば、鉄骨鉄筋コンクリート柱１と鋼管コンクリート杭２とは一体に接合される。なお、上記の施工手順は一例を示すもので、他の手順によってもよい。
こうして構成した柱と杭の接合構造においては、柱と杭間の力の流れは、鉄骨鉄筋コンクリート柱１の柱鉄骨３の応力がベースプレート９に集められ、ベースプレート９を通じて鋼管コンクリート杭２に伝えられる。
【００１４】
上記のように構成した実施の形態１によれば、鉄骨鉄筋コンクリート柱１を鋼管コンクリート杭２にフーチングを介さず、直接接合することができる。また、柱と杭間の力の流れは、鉄骨鉄筋コンクリート柱１の柱鉄骨３の応力がベースプレート９に集められ、ベースプレート９を通じて鋼管コンクリート杭２に伝わるようにしたので、引張力が鉄骨鉄筋コンクリート柱１に生じるとベースプレート９で抵抗するため、力の流れが明確になる。
【００１５】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２の縦断面図である。実施の形態２においては、実施の形態１の接合構造において、柱鉄骨３に接合したベースプレート９にさらに柱鉄筋６を接合したものである。なお、図１と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
１４は、ベースプレート９に柱鉄筋６を接合した接合部を示すもので、接合部１４においては、例えば図４（ａ）に示すように、先端部近傍をナット１５の取り付けができるように加工したボルト機能を有するねじ鉄筋６の端部を、ベースプレート９に設けた穴の上部から挿通し、下部からナット１５で固定したものである。
こうして、柱鉄筋６に生じる引張力をベースプレート９に伝達する。
【００１６】
上記のように構成した実施の形態２によれば、実施の形態１で述べた効果に加えて、柱鉄筋６の方が柱鉄骨３より埋込深さが長くなる場合でも、柱鉄筋６を柱鉄骨３のベースプレート９に接合するようにしたので、埋込深さが柱鉄骨分でよくなり、埋込部１３の深さを低減することができる。また、柱鉄骨３と柱鉄筋６の双方の応力が一度ベースプレート９に集められ、ベースプレート９を通じて鋼管コンクリート杭２に応力を伝えることができ、引張力が鉄骨鉄筋コンクリート柱１に生じると、すべてベースプレート９で抵抗するために、力の流れが明確になる。
【００１７】
なお、上記の説明において、柱鉄骨３のベースプレート９に柱鉄筋６を接合する他の構造としては、例えば図４（ｂ）に示す構造がある。この場合は、あらかじめナット１５を取り付けたねじ鉄筋６の端部をベースプレート９の穴に通し、下からナット１５を取り付け、上部のナット１５と下部のナット１５によってベースプレート９を挟み込み、柱鉄筋６とベースプレート９を接合したものである。
【００１８】
また、別の柱鉄筋６のベースプレート９への接合構造として、例えば図４（ｃ）に示す構造がある。この場合は、柱鉄筋６の端部をベースプレート９の上面において溶接１６により接合したものである。
さらに別の柱鉄筋６のベースプレート９への接合構造として、例えば図４（ｄ）に示す構造がある。この場合は、柱鉄筋６の端部をベースプレート９の穴に通し、ベースプレート９の下面又は下面と上面で柱鉄筋６とベースプレート９を溶接１６により接合したものである。
【００１９】
［実施の形態３］
図５（ａ）は本発明の実施の形態３の縦断面図、図５（ｂ）はそのＢ−Ｂ矢視断面図、図５（ｃ）はＣ−Ｃ矢視断面図である。なお、図１と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
３ａは下端部を図１に示す柱鉄骨３よりも短縮した柱鉄骨で、そのフランジ部５の下端部は拡幅されて隣接するフランジ同士が接合される拡幅フランジ部５ａを構成している。１７は柱鉄骨３ａの拡幅フランジ部５ａの下端部と直接接合した角形の柱鋼管で、これらが接合部１８で直接接合されて、鉄骨鉄筋コンクリート柱１を構成する。この際、鉄骨鉄筋コンクリート柱１の柱鉄骨３ａの対向するフランジ５（５ａ）間の距離と角形鋼管１７の対向する辺間距離を等しくして、接合部１８で接合する。９は鉄骨鉄筋コンクリート柱１のベースプレートで、柱鋼管１７の下端部に接合されている。
【００２０】
なお、柱鉄骨３ａのフランジ部５の下端部は力の伝達をよりスムーズにするために、図６（ａ）に示すように、フランジ部５の下端部が拡幅フランジ部５ａと接触する近傍を三角形のテーパー形状としたり、図６（ｂ）に示すように、角を丸めた丸形テーパー形状としてもよい。
また、上記の拡幅フランジ５ａは、別に形成した拡幅フランジ部５ａを柱鉄骨３ａのフランジ部５の下端部に接合し、あるいは、柱鋼管１７と一体的に形成した拡幅フランジ５ａをフランジ部５の下端部に接合してもよい。
【００２１】
上記のように構成した実施の形態３によれば、実施の形態１で述べた効果に加えて、柱鉄骨３ａから柱鋼管１７に至るまで一体に接続した鉄骨鉄筋コンクリート柱１の応力が、一度、ベースプレート９に集められ、ベースプレート９を通じて応力を鋼管コンクリート杭２に伝えることができ、引張力が鉄骨鉄筋コンクリート柱１に生じるとすべてベースプレート９で抵抗するため、力の流れが明確になる。また、鉄骨鉄筋コンクリート柱１の鋼管コンクリート杭２への埋込部分を柱鋼管１７としたことにより、鉄骨鉄筋コンクリート柱１が前面コンクリートを押す力が明解になる。
【００２２】
［実施の形態４］
図７（ａ）は本発明の実施の形態４の縦断面図、図７（ｂ）はそのＤ−Ｄ矢視断面図である。なお、図１と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。１７は柱鉄骨３の下部の周囲に設置した角形の柱鋼管で、柱鉄骨３と柱鋼管１７の下端部にはベースプレート９が接合され、両者はベースプレート９を介して繋がっている。一方、柱鉄筋６の下部は、柱鋼管１７の外側部に溶接１９等で接合してある。
こうして、鉄骨鉄筋コンクリート柱１に加わった外力は、柱鉄筋６では柱鋼管１７からベースプレート９に伝わり、柱鉄骨３では直接ベースプレート９に伝わる。
【００２３】
上記のように構成した実施の形態４によれば、実施の形態１で述べた効果に加えて、柱鉄骨３の周囲に柱鋼管１７を配し、これらにベースプレート９を接合するようにしたので、鉄骨鉄筋コンクリート柱１が前面コンクリートを押す力が明確になり、また、柱鉄筋６、柱鉄骨３双方がベースプレート９に力を伝えるので、引張力に対しても有効である。
【００２４】
［実施の形態５］
図８（ａ）は本発明の実施の形態５の縦断面図、図８（ｂ）はそのＥ−Ｅ矢視断面図である。実施の形態５は、実施の形態３および実施の形態４の構造を併せ持つもので、柱鉄骨３のフランジ５の下部を拡幅して、柱鋼管１７に接合するようにしたものである。なお、図１、図５、図７と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
３は鉄骨鉄筋コンクリート柱１の十字型の柱鉄骨であり、１７は柱鉄骨３の周囲に配設した角形の柱鋼管である。５ｂは柱鉄骨３のフランジ部をテーパー状に拡幅したテーパーフランジ部であり、テーパーフランジ部５ｂよりも下部の拡幅フランジ部５ｃにおいては、ウェブ４も拡幅フランジ部５ｃに併せて拡幅して拡幅ウェブ４ａが形成されており、柱鋼管１７内において十字形のウェブを形成している。そして、柱鉄骨３の拡幅フランジ部５ｃを柱鋼管１７に内接させて接合させると共に、柱鋼管１７と柱鉄骨３の拡幅フランジ部４ａの各下端にベースプレート９が接合させており、これらにより鉄骨鉄筋コンクリート柱１を構成している。
こうして、柱鉄骨３と柱鉄筋６の双方の応力が一度ベースプレート９に集められ、ベースプレート９を通じて鋼管コンクリート杭２に伝わる。
【００２６】
上記のように構成した実施の形態５によれば、実施の形態１で述べた効果に加えて、引張力が鉄骨鉄筋コンクリート柱１に生じるとすべてベースプレート９で抵抗するため、力の流れが明確になる。また、柱鉄骨３の周囲に柱鉄筋６を接合した柱鋼管１７を配してベースプレート９を接合するようにしたので、鉄骨鉄筋コンクリート柱１が前面コンクリートを押す力が明確になり、柱鉄筋６、柱鉄骨３の双方がベースプレート９に力を伝えるので、引張力に対しても有効である。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る杭と柱の接合構造は、鋼管にコンクリートを充填した杭鋼管と、下端部にベースプレートが取付けられた鉄骨の周囲が鉄筋で補強されてコンクリートで覆われた鉄骨鉄筋コンクリート柱とから構成され、鉄骨鉄筋コンクリート柱の柱脚部を杭鋼管内に埋め込むとともに、杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けた柱と杭の接合構造であって、柱鉄筋をベースプレートに接合したので、柱をフーチングを介さず直接杭に接合することができる。また、柱と杭間の力の流れを明確化することができ、さらに、埋込用空間の深さを低減することができる。また、上記の杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けたので、ベースプレートに押されるコンクリートのずれを防止することができる。また、柱鉄筋をベースプレートに接合したので、引張力が鉄骨鉄筋コンクリート柱に生じるとベースプレートで抵抗し、力の流れが明確になる。
【００２９】
また、鋼管にコンクリートを充填した杭鋼管と、下端部にベースプレートが取付けられた鉄骨の周囲が鉄筋で補強されてコンクリートで覆われた鉄骨鉄筋コンクリート柱とから構成され、鉄骨鉄筋コンクリート柱の柱脚部を杭鋼管内に埋め込むとともに、杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けた柱と杭の接合構造であって、杭鋼管内に埋め込んだ柱鉄骨の周囲に柱鋼管を配設し柱鉄筋を柱鋼管に接合すると共に、柱鋼管の下端部にベースプレートを取付け、かつ柱鋼管の近傍で柱鉄骨のフランジを拡幅し、拡幅されたフランジを柱鋼管に内接固定したので、鉄骨鉄筋コンクリート柱が前面コンクリートを押す力が明確になり、柱鉄筋、柱鉄骨双方がベースプレートに力を伝え、引張力に対しても有効である。さらに、引張力が鉄骨鉄筋コンクリート柱に生じるとすべてベースプレートで抵抗することになり、力の流れが明確になる。また、鉄骨鉄筋コンクリート柱が前面コンクリートを押す力が明確になり、柱鉄筋、柱鉄骨の双方がベースプレートに力を伝え、引張力に対しても有効である。
【００３０】
また、鋼管にコンクリートを充填した杭鋼管と、柱鉄骨の下端部に鋼管を接合した接合体を内部に有し鉄筋で補強されたコンクリートからなり、柱鉄骨の下端部に接合した鋼管の下端にベースプレートが取付けられた鉄骨鉄筋コンクリート柱とから構成され、柱鉄骨の下端部に接合した鋼管を杭鋼管内に埋め込むとともに、杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けたので、引張力が鉄骨鉄筋コンクリート柱に生じるとすべてベースプレートで抵抗することになり、力の流れが明確になる。また、鉄骨鉄筋コンクリート柱が前面コンクリートを押す力が明確になる。さらに、上記の杭鋼管の少なくとも上部内面にリブを設けたので、ベースプレートに押されるコンクリートのずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の縦断面図及びそのＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】実施の形態１の要部の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２の縦断面図である。
【図４】実施の形態２の要部の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態３の縦断面図及びそのＢ−Ｂ矢視断面図、Ｃ−Ｃ矢視断面図である。
【図６】図５の要部の他の例の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４の縦断面図及びそのＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５の縦断面図及びそのＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図９】従来の柱と杭の接合構造の一例を示す説明図である。
【図１０】従来の柱と杭の接合構造の他の一例を示す説明図である。
【図１１】従来の柱と杭の接合構造の別の一例を示す説明図である。
【図１２】リブによるずれ止めを示す説明図である。
【符号の説明】
１  鉄骨鉄筋コンクリート柱
２  鋼管コンクリート杭
３  柱鉄骨
５  フランジ
５ｃ  拡幅フランジ
６  柱鉄筋
８  柱コンクリート
９  ベースプレート
１０  杭鋼管
１１  杭内充填コンクリート
１２  柱固定用充填コンクリート
１７  柱鋼管
【図１】
0003705080.tif 000002
【図２】
0003705080.tif 000003
【図３】
0003705080.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003705080.tif 000008
【図８】
0003705080.tif 000009
【図９】
0003705080.tif 000010
【図１０】
0003705080.tif 000011
【図１１】
0003705080.tif 000012
【図１２】
0003705080.tif 000013