(57)【要約】 【課題】  地震のエネルギーを杭頭部で吸収することができるとともに、上部構造物を長期に亘って支持できる制震構造および制震工法を提供することを目的としている。【解決手段】  上部構造物３を支持する杭１の杭頭部１ａに地震力を吸収する低降伏点鋼管４が設けられた制震構造において、低降伏点鋼管４の中に鋼管内コンクリート５が充填されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造物を支持する杭の杭頭部に地震力を吸収する低降伏点鋼管が設けられた制震構造において、
前記低降伏点鋼管の中に鋼管内コンクリートが充填されていることを特徴とする制震構造。
【請求項２】
請求項１記載の制震構造において、
前記杭は筒状の既製杭からなり、
前記低降伏点鋼管の下方に位置する前記杭頭部の中には杭頭内コンクリートが充填されていることを特徴とする制震構造。
【請求項３】
上部構造物を支持する杭の杭頭部に、地震力を吸収する低降伏点鋼管を設ける制震工法において、
前記杭の上方に構築される基礎構造体のコンクリート打設と一緒に、前記低降伏点鋼管の中に充填される鋼管内コンクリートのコンクリート打設を行うことを特徴とする制震工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭を有する構造物の制震構造および制震工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地震による構造物の損傷を防ぐ構造として、杭頭部と基礎との間に積層ゴム等の免震部材が介在させる構造が提供されており、この構造では、地震時に、免震部材によって構造物に入力される地震エネルギーが吸収され、構造物の損傷を防ぐことができる。
【０００３】
ところが、上記した構造では、地震時に構造物の浮き上がり現象等が生じて基礎が損傷するという問題がある。そこで、近年では、杭の杭頭部に、地震力を吸収する低降伏点鋼管を設ける制震構造が提案されている。この制震構造によれば、地震のエネルギーを杭頭部の低降伏点鋼管によって吸収されるため、構造物への影響を小さくすることができるとともに浮き上がり現象時の基礎の損傷を防止することができ、さらに安価な低降伏点鋼管を使用することでコストダウンを図ることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２１１３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の制震構造では、杭頭部に低降伏点鋼管が設けられているため、長期軸力に対して低降伏点鋼管が早期に降伏してしまい、上部構造物を長期に亘って支持できないという問題が存在する。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、地震のエネルギーを杭頭部で吸収することができるとともに、上部構造物を長期に亘って支持できる制震構造および制震工法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、上部構造物を支持する杭の杭頭部に、地震力を吸収する低降伏点鋼管が設けられた制震構造において、前記低降伏点鋼管の中に鋼管内コンクリートが充填されていることを特徴としている。
【０００７】
このような特徴により、鋼管内コンクリートが軸力やせん断力を負担し、低降伏点鋼管が曲げを負担することになる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の制震構造において、前記杭は筒状の既製杭からなり、前記低降伏点鋼管の下方に位置する前記杭頭部の中には杭頭内コンクリートが充填されていることを特徴としている。
【０００９】
このような特徴により、鋼管内コンクリートから杭頭内コンクリートへ軸力が伝達される。
【００１０】
請求項３記載の発明は、上部構造物を支持する杭の杭頭部に、地震力を吸収する低降伏点鋼管を設ける制震工法において、前記杭の上方に構築される基礎構造体のコンクリート打設と一緒に、前記低降伏点鋼管の中に充填される鋼管内コンクリートのコンクリート打設を行うことを特徴としている。
【００１１】
このような特徴により、基礎構造体とコンクリート打設工程と低降伏点鋼管の中へのコンクリート打設工程とが一度に行われる。また、低降伏点鋼管の中に形成される鋼管内コンクリートは、基礎構造体のコンクリートと一体に形成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る制震構造によれば、低降伏点鋼管の中に鋼管内コンクリートが充填されているため、鋼管内コンクリートが軸力やせん断力を負担し、低降伏点鋼管が曲げを負担することになり、これによって、軸力やせん断力に対して十分な耐力を有する杭頭半固定となり、支持力を長期に亘って確保することができるとともに、地震時には低降伏点鋼管が降伏して地震エネルギーを吸収して制震効果を得ることができる。また、杭頭半固定になれば、地中梁等の基礎構造体への曲げモーメントを小さくすることができ、これによって、基礎構造体の断面寸法を小さくしたり、鉄筋量を減らしたりすることができ、非常に経済的となる。さらに、安価な低降伏点鋼管とコンクリートとから構成されるため、コストが嵩むこともない。
【００１３】
また、本発明に係る制震構造では、筒状の既製杭からなる杭の杭頭部のうち、低降伏点鋼管の下方に位置する杭頭部の中に杭頭内コンクリートが充填されることで、鋼管内コンクリートから杭頭内コンクリートへ軸力が伝達されることになり、これによって、軸力が大きい場合でも軸力を確実に杭に伝達させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る制震工法によれば、基礎構造体のコンクリート打設と一緒に、低降伏点鋼管の中へのコンクリート打設を行うため、基礎構造体のコンクリート打設工程と低降伏点鋼管の中へのコンクリート打設工程とが一度に行われることになり、これによって、工期の短縮を図ることができる。また、鋼管内コンクリートが基礎構造体のコンクリートと一体に形成されるため、上部構造物からの軸力を鋼管内コンクリートに確実に作用させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る制震構造および制震工法の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態では、杭として筒状の既製杭である鋼管杭１が使用され、基礎構造体としてフーチング２が形成されている。
【００１６】
まず、発明に係る制震構造の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、地盤Ｇ内には、鋼管杭１が鉛直に打設されている。鋼管杭１の杭頭部１ａ天端面には、鋼管杭１と同じ断面形状の低降伏点鋼管４が鋼管杭１と同軸上に固定されている。鋼管杭１の杭頭部１ａ天端面と低降伏点鋼管４とは、杭周溶接により接合されており、鋼管杭１と低降伏点鋼管４とは一体化されている。低降伏点鋼管４の上方には、鉄筋コンクリート造のフーチング２が設けられており、フーチング２の上方には、鉄筋コンクリート造や鉄骨造等の上部構造物３が築造されている。
【００１８】
低降伏点鋼管４は、減衰性能を備え、地震力を吸収する部材であり、低降伏点鋼管４を構成する低降伏点鋼は、添加元素を極力低減した純鉄に近いものであり、塑性変形能力が大きいことを特徴とする材料である。低降伏点鋼は、降伏点が１００Ｎ／ｍｍ２から２２５Ｎ／ｍｍ２程度、伸び性能が４０％から５０％程度の性能を有している。低降伏点鋼管４の中には、鋼管内コンクリート５が充填されている。
【００１９】
低降伏点鋼管４の下方に位置する鋼管杭１の杭頭部１ａの中には、杭頭部１ａ天端面から所定長さ（杭径の１．５倍程度）に亘って杭頭内コンクリート６が充填されている。
鋼管内コンクリート５は、杭頭内コンクリート６と一体に形成されているとともに、フーチング２のコンクリート（基礎コンクリート７）とも一体に形成されており、鋼管内コンクリート５、杭頭内コンクリート６及び基礎コンクリート７は何れも同種のコンクリートからなる。
【００２０】
次に、本発明に係る制震工法について、図面に基づいて説明する。
【００２１】
予め、鋼管杭１の製作工場や杭打設現場等で鋼管杭１の杭頭部１ａ天端面に低降伏点鋼管４を固定しておき、鋼管杭１と低降伏点鋼管４とを一体化する。
次に、アースオーガ等で地盤Ｇに杭孔を掘削した後、この杭孔内に杭頭部１ａ天端面に低降伏点鋼管４が設けられている鋼管杭１を挿入して、鋼管杭１を地盤Ｇに打設する。
次に、フーチング２を形成するために、所定の深さ及び所定の寸法範囲を掘削する。このとき、頭出しされた低降伏点鋼管４内や鋼管杭１の杭頭部１ａ内に詰まった固定液等を斫り出し、低降伏点鋼管４内を中空にするとともに杭頭部１ａ内をその天端面から所定長さに亘って中空にする。
【００２２】
次に、フーチング２の図示せぬ鉄筋を配筋するとともにフーチング２の形状に合わせて図示せぬ型枠を建て込んだ後、フーチング２のコンクリート打設を行う。このとき、フーチング２のコンクリート打設と一緒に、中空になった低降伏点鋼管４内および杭頭部１ａ内にもコンクリートを充填し、低降伏点鋼管４内に形成する鋼管内コンクリート５および杭頭部１ａ内に形成する杭頭内コンクリート６のコンクリート打設を行う。
次に、フーチング２の上方に上部構造物３を築造する。
【００２３】
上記した構成からなる制震構造によれば、低降伏点鋼管４の中に鋼管内コンクリート５が充填されているため、鋼管内コンクリート５が軸力やせん断力を負担し、低降伏点鋼管４が曲げを負担することになる。これによって、軸力やせん断力に対して十分な耐力を有する杭頭半固定となり、支持力を長期に亘って確保することができるとともに、地震時には低降伏点鋼管４が降伏して地震エネルギーを吸収して制震効果を得ることができる。また、杭頭半固定になれば、地中梁等の基礎構造体への曲げモーメントを小さくすることができ、これによって、基礎構造体の断面寸法を小さくしたり、鉄筋量を減らしたりすることができ、非常に経済的となる。さらに、安価な低降伏点鋼管４と鋼管内コンクリート５とから構成されるため、コストが嵩むこともない。
【００２４】
また、低降伏点鋼管４の下方に位置する杭頭部１ａの中に杭頭内コンクリート６が充填されることで、鋼管内コンクリート５から杭頭内コンクリート６へ軸力が伝達されることになり、これによって、軸力が大きい場合でも軸力を確実に杭１に伝達させることができる。
【００２５】
また、本発明に係る制震工法によれば、フーチング２のコンクリート打設と一緒に、低降伏点鋼管４および杭頭部１ａ内の中へのコンクリート打設を行うため、基礎コンクリート７のコンクリート打設工程と鋼管内コンクリート５のコンクリート打設工程と杭頭内コンクリート６のコンクリート打設工程とが一度に行われることになる。これによって、工期の短縮を図ることができる。また、鋼管内コンクリート５が基礎コンクリート７と一体に形成されるため、上部構造物３からの軸力を基礎コンクリート７を介して鋼管内コンクリート５に確実に作用させることができる。また、鋼管内コンクリート５が杭頭内コンクリート６と一体に形成されるため、鋼管内コンクリート５に伝達された軸力を杭頭内コンクリート６を介して杭１に確実に伝達することができる。
【００２６】
以上、本発明に係る制震構造および制震工法の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施の形態では、低降伏点鋼管４は鋼管杭１の杭頭部１ａ天端面に固定されているが、本発明は、図２に示すように、鋼管杭１０１の杭頭部１０１ａの中間に低降伏点鋼管１０４を設けてもよい。
【００２７】
また、本実施の形態では鋼管杭１を使用しているが、本発明は、杭の種類を問わず適用されるものであり、遠心力鉄筋コンクリート杭（ＲＣ杭）、遠心力プレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）、遠心力高強度プレストレストコンクリート杭（ＰＨＣ杭）、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）でもよい。
さらに、本発明は、鋼管杭１に替えて場所打ちコンクリート杭であってもよく、この場合、地盤に場所打ちコンクリート杭を打設し、杭頭の余盛りを撤去した後、低降伏点鋼管をセットし、基礎構造体のコンクリートとともに鋼管内コンクリートを打設する。
【００２８】
また、本実施の形態では、鋼管杭１と同じ断面形状の低降伏点鋼管４が使用されているが、本発明は、杭と異なる断面形状の低降伏点鋼管を使用してもよい。また、本実施の形態では、低降伏点鋼管４は杭周溶接により鋼管杭１に固定されているが、低降伏点鋼管と杭とをボルトによって固定してもよく、また低降伏点鋼管と杭とを螺合させる構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る制震構造および制震工法の実施の形態を説明するための一部を断面で表した側面図である。
【図２】本発明に係る制震構造および制震工法の別の実施の形態を説明するための側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１０１  杭
１ａ，１０１ａ  杭頭部
３  上部構造物
４，１０４  低降伏点鋼管
５  鋼管内コンクリート
６  杭頭内コンクリート
【図１】
2006291492.tif 000003
【図２】
2006291492.tif 000004