(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池架台を複数本の各鋼管杭の杭頭に接合する構造であって、
前記太陽電池架台を載せる上部プレート、およびこの上部プレートから下方に突出して前記鋼管杭の杭頭の外周を囲む下部外周材を有する杭頭キャップ金物と、
前記鋼管杭の杭頭内に溶接されて上下方向の雌ねじ部を有する杭頭プレートとを備え、  前記杭頭キャップ金物の前記下部外周材の内周に、上下に貫通するボルト孔を有し前記鋼管杭の上端に載る接合プレートが設けられ、
この接合プレートと前記杭頭プレートとが、前記ボルト孔に挿通されて前記雌ねじ部に螺合するボルトにより接合され、
前記杭頭キャップ金物の上部プレートと前記太陽電池架台とが、前記上部プレートおよび太陽電池架台の少なくとも一方に設けられたルーズ孔に挿通される杭頭接合ボルトにより接合され、
前記上部プレートには、前記杭頭プレートの前記雌ねじ部に前記ボルトを螺合させる操作が可能なように、上方から手の差し込みを可能とするハンドホールが設けられ、
前記太陽電池架台は下端にベースプレートを有し、このベースプレートが前記上部プレートに載せられ、前記上部プレートの前記ハンドホールは前記ベースプレートで覆われる  ことを特徴とする太陽電池架台と鋼管杭の接合構造。
【請求項２】
太陽電池架台を複数本の各鋼管杭の杭頭に接合する構造であって、
前記太陽電池架台を載せる上部プレート、およびこの上部プレートから下方に突出して前記鋼管杭の杭頭の外周を囲む下部外周材を有する杭頭キャップ金物と、
前記鋼管杭の杭頭内に溶接されて上下方向の雌ねじ部を有する杭頭プレートとを備え、  前記杭頭キャップ金物の前記下部外周材の内周に、上下に貫通するボルト孔を有し前記鋼管杭の上端に載る接合プレートが設けられ、
この接合プレートと前記杭頭プレートとが、前記ボルト孔に挿通されて前記雌ねじ部に螺合するボルトにより接合され、
前記杭頭キャップ金物の上部プレートと前記太陽電池架台とが、前記上部プレートおよび太陽電池架台の少なくとも一方に設けられたルーズ孔に挿通される杭頭接合ボルトにより接合され、
前記杭頭プレートは前記鋼管杭の上端から下方に離れた位置にあり、前記下部外周材は前記杭頭プレートが位置する高さ位置付近まで下端が延びている
ことを特徴とする太陽電池架台と鋼管杭の接合構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造において、前記杭頭プレートが、前記鋼管杭を打ち込む杭打機の治具に係合して杭打ち作業に使用される部材を兼ねる太陽電池架台と鋼管杭の接合構造。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造において、前記杭頭キャップ金物の前記下部外周材が鋼管からなる太陽電池架台と鋼管杭の接合構造。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造において、前記杭頭キャップ金物の前記接合プレートと前記杭頭プレートとの間に高さ調整プレートを介在させた太陽電池架台と鋼管杭の接合構造。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造において、前記杭頭接合ボルトは、前記杭頭キャップ金物の上部プレートに設けられた前記ルーズ孔である長孔と、太陽電池架台に設けられて前記上部プレートの長孔に直交するルーズ孔である長孔とに渡って挿通した太陽電池架台と鋼管杭の接合構造。
【請求項７】
太陽電池架台を複数本の各鋼管杭の杭頭に接合する接合構造に用いられる杭頭キャップ金物であって、
前記太陽電池架台を載せる上部プレート、およびこの上部プレートから下方に突出して前記鋼管杭の杭頭の外周を囲む下部外周材を有し、
この下部外周材の内周に、上下に貫通するボルト孔を有し前記鋼管杭の上端に載る接合プレートが溶接され、
前記鋼管杭の杭頭内に前記鋼管杭の上端から下方に離れた位置に溶接されて上下方向の雌ねじ部を有する杭頭プレートと前記接合プレートとが、前記ボルト孔に挿通されて前記雌ねじ部に螺合するボルトで接合され、
前記杭頭キャップ金物の上部プレートに、前記太陽電池架台と接合する杭頭接合ボルトを挿通するルーズ孔が設けられ、
前記下部外周材は前記杭頭プレートが位置する高さ位置付近まで下端が延びている
ことを特徴とする杭頭キャップ金物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、メガソーラーシステム等の太陽電池架台を鋼管杭を用いて支持する場合に適用される前記太陽電池架台と鋼管杭の接合構造、およびその接合構造に用いられる杭頭キャップ金物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池架台を地盤上に支持するのに、太陽電池架台の柱材を地盤上に直接設置するもの（例えば特許文献１）や、地盤上に配置した基礎梁の上に、太陽電池架台の柱材を支持したもの（例えば特許文献２）が提案されているが、ＲＣ基礎を用いて太陽電池架台を支持する構成のものが一般的である。しかし、ＲＣ基礎は養生期間を要するので工期が長くなるという難点を有する。
そこで、ＲＣ基礎に替えて、鋼管杭を用いて太陽電池架台を支持することが試みられている。しかし、鋼管杭を用いる場合、太陽電池架台との位置ずれを現場で調整する必要がある。
【０００３】
鋼管杭で支持部材を支持する従来技術として、杭頭キャップに支承される球座頭ボルトと、球座頭ボルトの一方の端部である頭部を杭頭キャップに固定する位置調整部と、球座頭ボルトの他方の端部基礎梁（支持部材）とを連結する基礎梁固定プレートとを備えたものが提案されている（例えば特許文献３）。この構成により、基礎梁（支持部材）の施工上の設置誤差によって生じる要素部材の設置誤差を簡単に調整できる。
【０００４】
また、鋼管杭を用いて柱を支持する場合の接合構造の従来技術として、鋼管杭に固定された杭頭プレートと鋼製の柱に固定された柱脚プレートとを、ボルトおよびナットで接合するものが提案されている（例えば特許文献４）。この構成により、施工手間や施工コストを削減でき、かつ杭の施工誤差に柔軟に対応できる。
【０００５】
なお、鋼管杭の従来技術として、鋼管杭の杭頭部に挿入される杭頭材を、蓋板部と挿入プレート部と外嵌め管部とを一体的に備えたものとした技術が提案されている（例えば特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０６９９２９号公報
【特許文献２】特許第５０７９９１９号公報
【特許文献３】特開２００９−２０９５５７号公報
【特許文献４】特開２００６−１９３９９５号公報
【特許文献５】特開２００９−２４３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３に開示の従来技術では、杭頭の倒れを補正するために、球座頭ボルトと複数の位置調整プレートを用いているため、施工の手間およびコスト高が問題となる。特許文献４に開示の従来技術では、杭頭と柱の接合にボルトを４本用いており、また施工誤差を吸収するために補助座金と呼ばれる部品を多数使用することから、施工時の手間が課題となる。
【０００８】
この発明の目的は、杭芯ずれ等の施工誤差が吸収でき、施工が容易で、工期の短縮、コストの低減が図れる太陽電池架台と鋼管杭の接合構造、およびその接合構造に用いられる杭頭キャップ金物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１および第２の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造は、太陽電池架台を複数本の各鋼管杭の杭頭に接合する構造であって、前記太陽電池架台を載せる上部プレート、およびこの上部プレートから下方に突出して前記鋼管杭の杭頭の外周を囲む下部外周材を有する杭頭キャップ金物と、前記鋼管杭の杭頭内に溶接されて上下方向の雌ねじ部を有する杭頭プレートとを備え、前記杭頭キャップ金物の前記下部外周材の内周に、上下に貫通するボルト孔を有し前記鋼管杭の上端に載る接合プレートが設けられ、この接合プレートと前記杭頭プレートとが、前記ボルト孔に挿通されて前記雌ねじ部に螺合するボルトにより接合され、前記杭頭キャップ金物の上部プレートと前記太陽電池架台とが、前記上部プレートおよび太陽電池架台の少なくとも一方に設けられたルーズ孔に挿通される杭頭接合ボルトにより接合されていることを共通構成とする。
この発明の第１の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造は、前記共通構成において、前記上部プレートには、前記杭頭プレートの前記雌ねじ部に前記ボルトを螺合させる操作が可能なように、上方から手の差し込みを可能とするハンドホールが設けられ、前記太陽電池架台は下端にベースプレートを有し、このベースプレートが前記上部プレートに載せられ、前記上部プレートの前記ハンドホールは前記ベースプレートで覆われることを特徴とする。
この発明の第２の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造は、前記共通構成において、前記杭頭プレートは前記鋼管杭の上端から下方に離れた位置にあり、前記下部外周材は前記杭頭プレートが位置する高さ位置付近まで下端が延びていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、以下の作用が得られる。
（１）  鋼管杭の芯ずれなどの施工誤差を、杭頭キャップ金物と太陽電池架台とを杭頭接合ボルトで接合する箇所の前記ルーズ孔で吸収することができる。
（２）  鋼管杭の杭頭と杭頭キャップ金物の接合がボルトによる接合であり、杭頭キャップ金物の上部プレートと太陽電池架台との接合も杭頭接合ボルトによる接合であるため、ＲＣ基礎に比べて施工が容易である。また、ＲＣ基礎に必要な養生期間が不要となるため、工期が短縮される。
（３）  鋼管杭の杭頭と杭頭キャップ金物を接合するボルトが太陽電池架台で覆われるため、ボルトが風雨に曝されることがなく、耐久性が向上する。
（４）  杭頭キャップ金物が鋼管杭の外周を囲む下部外周材と上部プレートとで構成されるため、鋼管杭と杭頭キャップ金物との間に作用する水平力を下部外周材で負担することができて、杭頭キャップ金物を鋼管杭の杭頭に接合するボルトにせん断力を負担させることがなく、または負担が軽減され、十分な強度を確保することができる。
（５）  杭頭キャップ金物と鋼管杭とのボルト接合に用いられる杭頭プレートにより、鋼管杭のねじり耐力の向上が期待できる。そのため、杭径を大きくすることなく、ねじり耐力を向上させることができ、経済的な設計ができる。
このように、この太陽電池架台と鋼管杭の接合構造によると、杭芯ずれ等の施工誤差が吸収でき、施工が容易で、工期の短縮、コストの低減を図ることができる。
【００１１】
この発明において、前記杭頭プレートが、前記鋼管杭を打ち込む杭打機の治具に係合して杭打ち作業に使用される部材を兼ねるものであっても良い。
前記杭頭プレートは、上記のように鋼管杭のねじり耐力を向上させる効果を奏するが、杭打機の治具に係合して杭打ち込に使用される部材を兼ねるプレートとした場合は、前記杭頭プレートが、杭打ち込みの施工用と、ねじり耐力の向上と、杭頭キャップ金物との接合のための部材との３つの役割を兼ねることになる。そのため、杭頭キャップ金物との接合のために設けられる杭頭プレートが、効果的に利用されてより経済的な設計となる。
【００１２】
この発明において、前記杭頭キャップ金物の前記下部外周材は鋼管からなるものであっても良い。前記下部外周材は、鋼板のプレス加工品等であっても良いが、鋼管を用いることで、加工が容易となる。また、前記下部外周材が鋼管であると、適切な径の鋼管を選択することで、鋼管杭と下部外周材の内周面との隙間を全周に渡り適切に設計することができ、鋼管杭と杭頭キャップ金物との間に作用する水平力を下部外周材で負担する作用が、任意方向の水平力に対して得られる。
【００１３】
この発明において、前記杭頭キャップ金物の前記接合プレートと前記杭頭プレートとの間に高さ調整プレートを介在させても良い。このように、高さ調整プレートを設けることにより、鋼管杭の杭打ちにより高さの誤差が生じた場合でも、その誤差を容易に吸収することができる。
【００１４】
この発明において、前記杭頭接合ボルトは、前記杭頭キャップ金物の上部プレートに設けられた前記ルーズ孔である長孔と、太陽電池架台に設けられて前記上部プレートの長孔に直交するルーズ孔である長孔とに渡って挿通しても良い。
この構成の場合、杭頭キャップ金物の上部プレートに太陽電池架台が載せられたとき、上部プレートのルーズ孔が太陽電池架台ルーズ孔と直交するので、鋼管杭に任意の方向の芯ずれがあっても、その方向の芯ずれを容易に補正して太陽電池架台を鋼管杭の杭頭に接合することができる。
【００１５】
この発明の杭頭キャップ金物は、太陽電池架台を複数本の各鋼管杭の杭頭に接合する接合構造に用いられる杭頭キャップ金物であって、前記太陽電池架台を載せる上部プレート、およびこの上部プレートから下方に突出して前記鋼管杭の杭頭の外周を囲む下部外周材を有し、この下部外周材の内周に、上下に貫通するボルト孔を有し前記鋼管杭の上端に載る接合プレートが溶接され、前記鋼管杭の杭頭内に前記鋼管杭の上端から下方に離れた位置に溶接されて上下方向の雌ねじ部を有する杭頭プレートと前記接合プレートとが、前記ボルト孔に挿通されて前記雌ねじ部に螺合するボルトで接合され、前記杭頭キャップ金物の上部プレートに、前記太陽電池架台と接合する杭頭接合ボルトを挿通するルーズ孔が設けられ、前記下部外周材は前記杭頭プレートが位置する高さ位置付近まで下端が延びていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、前記発明の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造の施工を容易にしコストを低減できると共に、芯ずれの補正も可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造は、太陽電池架台を複数本の各鋼管杭の杭頭に接合する構造であって、前記太陽電池架台を載せる上部プレート、およびこの上部プレートから下方に突出して前記鋼管杭の杭頭の外周を囲む下部外周材を有する杭頭キャップ金物と、前記鋼管杭の杭頭内に溶接されて上下方向の雌ねじ部を有する杭頭プレートとを備え、前記杭頭キャップ金物の前記下部外周材の内周に、上下に貫通するボルト孔を有し前記鋼管杭の上端に載る接合プレートが設けられ、この接合プレートと前記杭頭プレートとを、前記ボルト孔に挿通されて前記雌ねじ部に螺合するボルトにより接合し、前記杭頭キャップ金物の上部プレートと前記太陽電池架台とを、前記上部プレートおよび太陽電池架台の少なくとも一方に設けられたルーズ孔に挿通される杭頭接合ボルトにより接合したため、杭芯ずれ等の施工誤差が吸収でき、施工が容易で、工期の短縮、コストの低減を図ることができる。
【００１８】
この発明の杭頭キャップ金物は、太陽電池架台を複数本の各鋼管杭の杭頭に接合する接合構造に用いられる杭頭キャップ金物であって、前記太陽電池架台を載せる上部プレート、およびこの上部プレートから下方に突出して前記鋼管杭の杭頭の外周を囲む下部外周材を有し、この下部外周材の内周に、上下に貫通するボルト孔を有し前記鋼管杭の上端に載る接合プレートが溶接され、前記鋼管杭の杭頭内に前記鋼管杭の上端から下方に離れた位置に溶接されて上下方向の雌ねじ部を有する杭頭プレートと前記接合プレートとが、前記ボルト孔に挿通されて前記雌ねじ部に螺合するボルトで接合され、前記杭頭キャップ金物の上部プレートに、前記太陽電池架台と接合する杭頭接合ボルトを挿通するルーズ孔が設けられ、前記下部外周材は前記杭頭プレートが位置する高さ位置付近まで下端が延びているため、杭芯ずれ等の施工誤差が吸収でき、施工が容易で、工期の短縮、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）はこの発明の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造を用いて太陽電池架台を地盤上に支持した架台システムの一例の平面図、（Ｂ）は同後部正面図、（Ｃ）は同前部正面図、（Ｄ）は同側面図である。
【図２】（Ａ）は同架台システムの他の例の後部正面図、（Ｂ）は同前部正面図、（Ｃ）は同側面図である。
【図３】この発明の太陽電池架台と鋼管杭の接合構造の一実施形態を示す一部を破断した正面図である。
【図４】同接合構造の分解正面図である。
【図５】同接合構造の分解平面図である。
【図６】同接合構造における鋼管杭の地盤への杭打ちに用いられる杭打機治具の斜視図である。
【図７】（Ａ）は同接合構造に高さ調整プレートを介在させた例を示す一部を破断した正面図、（Ｂ）は同高さ調整プレートの平面図である。
【図８】同接合構造に高さ調整プレートを介在させた他の例を示す一部を破断した正面図である。
【図９】同接合構造における負荷の説明図である。
【図１０】同接合構造と異なる他の接合構造における負荷の説明図である。
【図１１】同接合構造の他の実施形態における杭頭キャップ金物の平面図、正面断面図、および側面断面図である。
【図１２】同杭頭キャップ金物の上部プレートに接合される太陽電池架台の架台柱脚の平面図、正面図、および側面図である。
【図１３】同接合構造における鋼管杭の芯ずれに伴う鋼管杭中心と架台柱脚のルーズ孔との位置関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図１０と共に説明する。図１（Ａ）〜（Ｄ）は、この太陽電池架台と鋼管杭の接合構造を用いて、メガソーラーシステムの太陽電池架台２１を地盤４１上に支持した架台システム２０の一例の平面図、後部正面図、前部正面図、および側面図を示す。同図の架台システム２０は多雪地域に用いる例を示し、太陽電池架台２１は、前後の桁材２２，２３と、これらの桁材２２，２３を支える前後の短支柱２４および長支柱２５と、前後の桁材２２，２３を連結する斜材２６と、短支柱２４と長支柱２５の下端間を連結する下桟２７と、前後の桁材２２，２３上に跨がって互いに平行に配置される横架材である複数本の母屋２８と、前後の桁材２２，２３と前後の短支柱２４および長支柱２５の下端とを連結する方杖２９と、前方の桁材２２と長支柱２５の下端とを連結する斜材３０とを備える。
【００２１】
太陽電池パネル４０は、太陽電池架台２１の前記母屋２８上に設置される。鋼管杭１は、太陽電池架台２１の短支柱２４および長支柱２５にそれぞれ対応する地盤４１上の各位置にそれぞれ位置して複数本杭打ちされ、図３のように鋼管杭１の杭頭に設けられた杭頭キャップ金物２を介して前記短支柱２４および長支柱２５が対応する各鋼管杭１にそれぞれ接合される。
【００２２】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、一般地域に用いる架台システム２０の例の後部正面図、前部正面図、および側面図を示す。平面図は図１の多雪地域用と同じであるため、図示を省略している。多雪地域用と一般地域用とで、長支柱２５の高さ、およびこれに伴う方杖２９の長さが異なる他は同様であり、鋼管杭１と太陽電池架台２１とを接合する接合構造は互いに同じである。
【００２３】
図３は、図１または図２の鋼管杭１と太陽電池架台２１とを接合する接合構造の一部を破断した正面図を、図４はその分解正面図を、図５はその分解平面図をそれぞれ示す。この接合構造は、上記したように太陽電池架台２１を複数本の各鋼管杭１の杭頭に接合する構造であって、杭頭キャップ金物２と、杭頭プレート３とを備える。杭頭キャップ金物２は、太陽電池架台２１の前記短支柱２４や長支柱２５の下端の柱脚３１を載せる上部プレート４と、この上部プレート４から下方に突出して鋼管杭１の杭頭の外周を囲む下部外周材５とを有する。ここでは、下部外周材５が鋼管杭１の外径よりも大きい内径の鋼管からなり、上部プレート４の下面に溶接された例を示している。この場合、せん断力を伝達する上で、下部外周材５となる鋼管と鋼管杭１の杭頭との間の隙間が最小となるように、下部外周材５となる鋼管の肉厚を設定するのが望ましい。前記杭頭プレート３は、鋼管杭１の杭頭内に溶接されたプレートであって、上下方向に貫通する雌ねじ部３ａを有する。
【００２４】
なお、下部外周材５として既製の鋼管を用いる場合、鋼管杭１との最良の組み合わせが存在するとは限らない。そこで、下部外周材５として、鋼管に替えて上部プレート４の一部を鋼管杭１の外径に合わせて下方に折り曲げて形成しても良い。
【００２５】
杭頭キャップ金物２の下部外周材５の内周には、上下に貫通するボルト孔６ａを有し鋼管杭１の上端に載る接合プレート６が設けられている。この接合プレート６と前記杭頭プレート３とを、図３のように前記ボルト孔６ａに挿通されて前記雌ねじ部３ａに螺合するボルト７により接合することで、杭頭キャップ金物２が鋼管杭１の杭頭に接合される。
【００２６】
太陽電池架台２１の短支柱２４や長支柱２５の柱脚３１は、水平断面が十字状のガセットプレート３２と、このガセットプレート３２の下端に溶接されたベースプレート３３とでなり、そのベースプレート３３には図５のように２つのルーズ孔３３ａが設けられている。ここでは、そのルーズ孔３３ａは一方向に延びる長孔とされている。一方、前記ベースプレート３３が載せられる杭頭キャップ金物２の上部プレート４にも２つのルーズ孔４ａが設けられている。ここでは、そのルーズ孔４ａは前記ベースプレート３３のルーズ孔３３ａに対応する位置であって、かつそれらのルーズ孔３３ａに直交する方向に延びる長孔とされている。これにより、杭頭キャップ金物２の上部プレート４に太陽電池架台２１の柱脚３１のベースプレート３３が載せられたとき、上部プレート４のルーズ孔４ａがベースプレート３３のルーズ孔３３ａと直交する。杭頭キャップ金物２の上部プレート４と太陽電池架台２１の柱脚３１のベースプレート３３とは、これら両プレートのルーズ孔３３ａ，４ａに挿通される杭頭接合ボルト８により接合される。ここでは、上部プレート４とベースプレート３３の両方にルーズ孔４ａ，３３ａを設けた例を示したが、一方のプレートのみにルーズ孔を設け、他方のプレートには円形のボルト挿通孔を設けても良い。
【００２７】
このように、杭頭キャップ金物２の上部プレート４に設けるルーズ孔４ａを一方向に延びる長孔とし、太陽電池架台２１の柱脚３１のベースプレート３３に設けるルーズ孔３３ａを前記ルーズ孔４ａに直交する長孔とすることにより、地盤４１に杭打ちされる鋼管杭１に多少の芯ずれがあっても、その芯ずれを調整して鋼管杭１の杭頭に太陽電池架台２１の柱脚３１を確実に接合することができる。
【００２８】
図４のように、太陽電池架台２１の柱脚３１を構成する十字状のガセットプレート３２の一方のプレート部３２ａには、前記方杖２９の下端をボルト接合するためのボルト孔３４が設けられ、他方のプレート部３２ｂには、前記短支柱２４や長支柱２５の下端をボルト接合するためのボルト孔３５が設けられている。
【００２９】
また、図５のように、杭頭キャップ金物２の上部プレート４には、下部外周材５と同心のハンドルホール９が設けられており、このハンドルホール９から手を差し込んでの操作により、下部外周材５の内周に設けられた接合プレート６のボルト孔６ａから挿通したボルト７を、鋼管杭１の杭頭内の杭頭プレート３の雌ねじ部３ａに螺合できるようにされている。
【００３０】
さらに、図５のように、鋼管杭１の杭頭内の杭頭プレート３の外周部には、鋼管杭１を地盤４１上に杭打ちするときに、図６に示す杭打機治具５０を用いて鋼管杭１を回転貫入させる操作を行うための一対の切欠部３ｂが設けられている。杭打機治具５０は、杭打機（図示せず）の昇降および正逆回転を行う杭打ヘッドに鋼管可能に取付けられる治具である。この杭打機治具５０は、鋼管杭１の上端に押し当てられて鋼管杭１を地盤４１に打ち込む円筒状の打込み部材５１と、その内側に配置され前記杭頭プレート３の切欠部３ｂに係合し鋼管杭１を捻じる一対のフック部材５２と、前記打込み部材５１の外周に配置されて打込み部材５１を被覆する円筒状のカバー部材５３などからなる。
【００３１】
太陽電池架台２１の架台システム２０では大きな支持力を必要としないので、支持力の観点からは鋼管杭１は小径のもので十分対応できる。しかし、鋼管杭１が小径の場合、上記した杭打機治具５０による捻じり操作に対して捻じり耐力が小さいため、施工時のトルクに耐えられない場合がある。この接合構造では、上記したように鋼管杭１の杭頭内に杭頭プレート３を溶接していることから、鋼管杭１の径を大きくすることなく、捻じり耐力を向上させることができ、経済的な設計が可能となる。
【００３２】
図７（Ａ）は、上記接合構造において、鋼管杭１の高さ調整を行う場合の構成例を示す。この例では、杭頭キャップ金物２の接合プレート６と杭頭プレート３との間（具体的には接合プレート６と鋼管杭１の上端との間）に、図７（Ｂ）に平面図で示すような高さ調整プレート１０を介在させている。高さ調整プレート１０には、杭頭キャップ金物２の接合プレート６のボルト孔６ａからのボルト７の挿通を妨げないようにボルト孔６ａより大きい中央孔１０ａが設けられている。このように、高さ調整プレート１０を設けることにより、鋼管杭１の杭打ちにより高さの誤差が生じた場合でも、その誤差を容易に吸収することができる。
【００３３】
上記した高さ調整は、鋼管杭１の高さ誤差がマイナス側に生じた場合に有効なものである。しかし、高さ誤差がプラス側に生じた場合でも、例えば複数の鋼管杭１のうち最も高い鋼管杭１の高さを基準として、他の鋼管杭１の高さを上記した高さ調整により基準の高さに揃えることにより対応できる。そのほか、鋼管杭１の杭頭をカットするなどにより対応しても良い。
【００３４】
なお、鋼管杭１の高さ誤差を、図８のように杭頭キャップ金物２の接合プレート６と太陽電池架台２１の柱脚３１のベースプレート３３との間に高さ調整プレート１１を介在させることによって調整することも可能である。しかし、この方法は、杭頭接合ボルト８の耐久性の観点から望ましいとは言えない。
【００３５】
この接合構造では、図９に示すように、せん断力は杭頭キャップ金物２の下部外周材５と鋼管杭１の杭頭の支圧Ｑで、引張力はボルト７の軸力Ｐで伝達される。この接合構造に代わる接合構造として、例えば図１０のように、杭頭キャップ金物２を設けず断面ハット形の仲介部材１２を鋼管杭１の杭頭にボルト１３で接合した場合、１本のボルト１３だけでせん断力と引張軸力を伝達させる必要がある。さらに、同図のようにボルト１３には純せん断ではなく、せん断スパンを持った曲げＭが作用するため、ボルト１３の設計が非常に厳しくなるという難点が生じる。これに対して、図９の接合構造では、上記したように杭頭キャップ金物２の下部外周材５と鋼管杭１の杭頭の支圧で伝達させ、引張軸力はボルト７で伝達させるため、非常に合理的な設計が可能となる。
【００３６】
このように、この太陽電池架台と鋼管杭の接合構造によると、以下の効果が得られる。  （１）  鋼管杭１の芯ずれなどの施工誤差を、杭頭キャップ金物２と太陽電池架台２１とを杭頭接合ボルト８で接合する箇所の前記ルーズ孔４ａ，３３ａで吸収することができる。
（２）  鋼管杭１の杭頭と杭頭キャップ金物２の接合がボルト７による接合であり、杭頭キャップ金物２の上部プレート４と太陽電池架台２１との接合も杭頭接合ボルト８による接合であるため、ＲＣ基礎に比べて施工が容易である。また、ＲＣ基礎に必要な養生期間で不要となるため、工期が短縮される。
（３）  鋼管杭１の杭頭と杭頭キャップ金物２を接合するボルト７が太陽電池架台２１の柱脚３１で覆われるため、ボルト７が風雨にさらされることがなく、耐久性が向上する。
（４）  杭頭キャップ金物２が上部プレート４と下部外周材５とでなるため、杭頭キャップ金物２を鋼管杭１の杭頭に接合するボルト７にせん断力を負担させることがなく、十分な強度を確保することができる。
（５）  杭頭キャップ金物２と鋼管杭１とのボルト接合に用いられる杭頭プレート３により、鋼管杭１のねじり耐力の向上が期待できる。そのため、杭径を大きくすることなく、ねじり耐力を向上させることができ、経済的な設計ができる。
このように、この太陽電池架台と鋼管杭の接合構造によると、杭芯ずれ等の施工誤差が吸収でき、施工が容易で、工期の短縮、コストの低減を図ることができる。
【００３７】
図１１および図１２は、前記接合構造における構成部材の金物サイズを最適化するための、杭頭キャップ金物２および柱脚３１の具体例を示したものである。この例では、図１１のように、杭頭キャップ金物２の上部プレート４に設けられる２つのルーズ孔４ａである長孔を、下部外周材５を挟んで太陽電池架台２１のスパン方向に平行に配置している。また、図１２のように、柱脚３１のベースプレート３３に設けられる２つのルーズ孔３３ａである長孔は、ガセットプレート３３のプレート部３２ａ，３２ｂで囲まれるコーナ内に一端が位置して太陽電池架台２１の桁材２２，２３（図１，図２）に平行で前記上部プレート４に設けられる２つのルーズ孔４ａと直交する方向に延ばして配置している。これにより、ベースプレート３３にガセットプレート３２を溶接するための溶接長さを確保しながら、ベースプレート３３の幅寸法を最小に抑えることができる。
【００３８】
図１３は、上記した杭頭キャップ金物２の上部プレート４に太陽電池架台２１の柱脚３１を載せた各例を平面図で示している。そのうち、図１３（Ａ）は柱脚３１に対して鋼管柱１がＸ（＋）側およびＹ（−）側に芯ずれした場合を、同図（Ｂ）はＹ（−）側に芯ずれした場合をそれぞれ示す。同図（Ｃ）はＸ（−）側およびＹ（−）側に芯ずれした場合を、同図（Ｄ）はＸ（＋）側に芯ずれした場合を、同図（Ｅ）は芯ずれしない場合を、同図（Ｆ）はＸ（−）側に芯ずれした場合を、同図（Ｇ）はＸ（＋）側およびＹ（＋）側に芯ずれした場合を、同図（Ｈ）はＹ（＋）側に芯ずれした場合を、同図（Ｉ）はＸ（−）側およびＹ（＋）側に芯ずれした場合をそれぞれ示す。なお、Ｘ（＋），Ｘ（−）は同図における左右方向（太陽電池架台２１のスパン方向）を示し、Ｙ（＋），Ｙ（−）は同図における上下方向（太陽電池架台２１の桁行方向）を示す。
【００３９】
同図から明らかなように、この接合構造によると、鋼管杭１に多少の芯ずれがあっても、杭頭キャップ金物２の上部プレート４におけるルーズ孔４ａと柱脚３１のベースプレート３３におけるルーズ孔３３ａとは必ず直交しており、杭頭接合ボルト８による上部プレート４への柱脚３１の接合が可能である。また、杭頭キャップ金物２の上部プレート４に設けられたハンドホール９は、つねに柱脚３１のベースプレート３３で被覆された状態にあり、杭頭キャップ金物２を鋼管杭１の杭頭に接合するボルト７が雨にさらされることが無く、耐久性を確保することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…鋼管杭
２…杭頭キャップ金物
３…杭頭プレート
３ａ…雌ねじ部
４…上部プレート
４ａ…ルーズ孔
５…下部外周材
６…接合プレート
６ａ…ボルト孔
７…ボルト
８…杭頭接合ボルト
１０…高さ調整プレート
２１…太陽電池架台
３１…柱脚
３２…ガセットプレート
３３…ベースプレート
３３ａ…ルーズ孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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