(57)【要約】【課題】杭と柱の接合箇所において芯ずれを吸収するために杭頭接合周囲体が大きくなるのを抑制でき、また、基礎工事と柱設置を順次的に行える杭基礎構造およびその構築方法を提供する。【解決手段】地中に打ち込まれた杭１と、上記杭１よりも細く、当該杭１の上部に立設された杭頭部１１と、上記杭頭部１の周囲を囲う鋼製の杭頭接合周囲体２と、上記杭頭接合周囲体２の上面に設けられており、開口２２ａを有するとともに柱５を締結する締結部材（ボルト２２ｂ）が突設されたトッププレート２２と、上記杭頭接合周囲体２内に充填されて上記杭頭部１１の周囲に存在させたコンクリート３と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に打ち込まれた杭と、上記杭よりも細く、当該杭の上部に立設された杭頭部と、上記杭頭部の周囲を囲う鋼製の杭頭接合周囲体と、上記杭頭接合周囲体の上部側に設けられており、柱が配置されるトッププレートと、上記杭頭接合周囲体内に投入されたコンクリートと、を備えることを特徴とする杭基礎構造。
【請求項２】
請求項１に記載の杭基礎構造において、上記柱は高力ボルトまたは中ボルトによって固定されることを特徴とする杭基礎構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の杭基礎構造において、上記杭頭部は上記杭の上部側に充填されたコンクリートによって立設されていることを特徴とする杭基礎構造。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の杭基礎構造において、上記杭頭部は上記杭の上部側に取り付けられた板部に固定されることによって立設されていることを特徴とする杭基礎構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の杭基礎構造において、上記杭頭接合周囲体の下部の内側に底板が設けられており、この底板には上記杭頭部を通す開口が形成されていることを特徴とする杭基礎構造。
【請求項６】
請求項５に記載の杭基礎構造において、上記開口の直径は上記杭の直径よりも小さいことを特徴とする杭基礎構造。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の杭基礎構造において、上記杭頭接合周囲体の下端が上記底板よりも下方に突出していることを特徴とする杭基礎構造。
【請求項８】
杭を地中に打ち込む工程と、上記杭の上部側に当該杭よりも細い杭頭部を立設する工程と、上記杭頭部を囲うように杭頭接合周囲体を配置する工程と、上記杭頭接合周囲体内にコンクリートを投入する工程と、を含むことを特徴とする杭基礎構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地中に打ち込まれた杭の杭頭部に鋼管からなる接合体が設けられた杭基礎構造およびその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、地面に打ち込まれた鋼管杭の杭頭天面高さ位置から所定の寸法下方の位置において、鋼管杭の内部に内プレートが設置されると共に、鋼管杭の杭頭内部に内プレートを受けとしてコンクリートが打設され、該コンクリートにアンカーボルトが植設され、該アンカーボルトで鉄骨柱のベースプレートがジョイントされている鉄骨柱と鋼管杭のジョイント構造が開示されている。この構造であれは、杭が多少の芯ずれを起こして地面に打ち込まれたとしても、この杭と柱の接合部において上記芯ずれを吸収することが可能となる。
【０００３】
また、特許文献２には、上部外周に複数のずれ止めリングが取付けられ地盤に建込まれる杭と、該杭の杭頭部に設置される垂直位置調整治具と、コンクリートの充填穴を有し上部構造物が接合されるトッププレートが上端部に設けられ、下部内周面にずれ止めリングが取付けられて上記杭の上部に嵌合され上記トッププレートが上記垂直位置調整治具上に載置される接合治具と、該接合治具の下端部を閉塞する閉塞板と、上記充填穴から接合治具内に充填されるコンクリートとを備えた杭と上部構造物との接合構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５４５４７０号
【特許文献２】特許第４６５７０２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、杭と柱の接合にアンカーボルトを用いると、上記柱に対する横方向の荷重によって、上記アンカーボルトが伸びて柱が傾き建物の層間変形が大きくなるおそれがある。この点、特許文献１に開示の技術では、柱と杭の接合箇所がコンクリートで固められるため、上記の柱傾きの恐れは小さい。しかしながら、杭の打ち込みの芯ずれを杭と柱の接合部において吸収するために外鋼管が大きくなるという欠点がある。また、柱の設置と基礎工事を同時進行で行う必要がある。
【０００６】
一方、特許文献２に開示の技術でも、杭の打ち込みの芯ずれを杭と柱の接合部において吸収するために接合治具を大きくする必要がある。また、柱の設置と基礎工事を同時進行で行う必要がある。
【０００７】
この発明は、上記の事情に鑑み、杭と柱の接合箇所において芯ずれを吸収するために杭頭接合周囲体が大きくなるのを抑制でき、また、基礎工事と柱設置が順次的に行える杭基礎構造およびその構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の杭基礎構造は、上記の課題を解決するために、地中に打ち込まれた杭と、上記杭よりも細く、当該杭の上部に立設された杭頭部と、上記杭頭部の周囲を囲う鋼製の杭頭接合周囲体と、上記杭頭接合周囲体の上部側に設けられており、柱が配置されるトッププレートと、上記杭頭接合周囲体内に投入されたコンクリートと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成であれば、上記杭の打ち込みの芯ずれに対しては、上記杭よりも細い上記杭頭部に対して上記杭頭接合周囲体を既定の位置にずらせばよいので、上記杭頭部との接触を回避するための上記杭頭接合周囲体側で設定する空隙領域を、上記杭自体に対して設定する場合の空隙領域に比べて狭くできる。これにより、上記杭頭接合周囲体の横幅を小さくしてスリム化を図りつつ、上記芯ずれの解消を図ることができる。また、上記コンクリートを上記杭頭接合周囲体内に充填して基礎工事が終わった後に、建て方において柱を建てる作業を行っていくことができる。
【００１０】
上記柱は高力ボルトまたは中ボルトによって固定されてもよい。これによれば、アンカーボルトを用いた場合のようなボルト伸びが抑制され、この伸びによる不具合も防止できる。また、上記高力ボルトまたは中ボルトを用いることで、上記柱が取り付けられる上記杭頭接合周囲体の箇所に上記柱のベースプレートを剛接合することができる。
【００１１】
上記杭頭部は上記杭の上部側に充填されたコンクリートによって立設されていてもよい。或いは、上記杭頭部は上記杭の上部側に取り付けられた板部に固定されることによって立設されていてもよい。
【００１２】
上記杭頭接合周囲体の下部の内側に底板が設けられており、この底板には上記杭頭部を通す開口が形成されていてもよい。これにより、上記杭頭接合周囲体に基礎梁が接合されることに対する強度向上を図ることができる。上記開口の直径は上記杭の直径よりも小さくてもよい。また、上記杭頭接合周囲体の下端が上記底板よりも下方に突出していてもよい。
【００１３】
また、この発明の杭基礎構造を構築する方法は、を地中に打ち込む工程と、上記杭の上部側に当該杭よりも細い杭頭部を立設する工程と、上記杭頭部を囲うように杭頭接合周囲体を配置する工程と、上記杭頭接合周囲体内にコンクリートを投入する工程と、を含むことを特徴とする。かかる方法であれば、上記コンクリートを充填する基礎工事が終わった後に、建て方において柱を建てる作業を行っていくことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明であれば、杭と柱の接合箇所において芯ずれを吸収するために杭頭接合周囲体が大きくなるのを抑制でき、また、基礎工事と柱設置を順次的に行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態にかかる杭基礎構造を構築する方法の途中段階を示した説明図である。
【図２】図１の実施形態にかかる杭基礎構造の断面を示した説明図である。
【図３】図１の実施形態にかかる杭基礎構造の斜視説明図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる杭基礎構造を構築する方法の途中段階を示した説明図である。
【図５】図４の実施形態にかかる杭基礎構造の断面を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施形態に係る杭基礎構造を添付図面に基づいて説明する。図１は、この実施形態に係る杭基礎構造を構築する方法の途中段階を示しており、図２および図３はこの実施形態に係る杭基礎構造を示している。
【００１７】
この実施形態に係る杭基礎構造では、例えば、円形鋼管からなる杭１が根切り箇所１００の地中に打ち込まれている。この杭１の上端は、上記根切り箇所１００の底面から多少突出していてもよいし、突出していなくてもよい。上記杭１の上部側には、上記杭１の内径よりも小径の杭頭部１１が設けられている。この杭頭部１１は、例えば、金属製のボルト状部材１１ａを、その頭部が下向きになるように配置されてなり、当該ボルト状部材１１ａの先端螺子部に当該ボルト状部材１１ａの直径よりも大きなナット１１ｂを設けた構造を有している。そして、上記杭１の上部側にはコンクリート１２が１ｍ程度の深さで充填されており、硬化したコンクリート１２によって上記杭頭部１１が立設支持されている。なお、上記杭頭部１１の上記のボルト状の構造として他のボルト状の構造を用いてもよいし、また、上記杭頭部１１は上記のボルト状の構造に限らず、例えば、複数本の鉄筋を杭内において杭内径よりも小径の環状に配置した構造とすることもできる。
【００１８】
上記杭頭部１１の周囲を囲うように角形鋼管からなる杭頭接合周囲体２が配置されている。上記杭頭接合周囲体２の下部の内側には水平に底板２１が設けられており、この底板２１には上記杭頭部１１を通す開口２１ａが形成されている。この開口２１ａの直径は、上記杭１の打ち込み誤差（例えば、１００ｍｍ程度）を吸収できるように設定されており、上記杭頭部１１よりも大きい一方で、例えば、上記杭１の外径よりも小さくされている。また、上記底板２１の縁部には、水抜き孔２１ｂが複数個形成されている。また、上記底板２１は、上記杭頭接合周囲体２の下端よりも上側となる位置に設けられており、上記杭頭接合周囲体２の下端が上記底板２１よりも下側に突き出た構造となっている。
【００１９】
上記杭頭接合周囲体２の上面側には、トッププレート２２が設けられている。このトッププレート２２には、上記杭頭接合周囲体２内にコンクリート３を投入することができる例えば円形の開口２２ａが形成されている。また、上記トッププレート２２には、上記開口２２ａの外周よりも外側の部位において、締結部材であるボルト（高力ボルトまたは中ボルト）２２ｂが、その頭部を上記杭頭接合周囲体２内に位置させ、螺子部を上側に突出させて設けられている。上記ボルト２２ｂは、例えば、上記トッププレート２２に形成された挿通孔に通された状態で上記トッププレート２２の上面側で仮止めナット２２ｃによって仮止めされる。上記仮止めナット２２ｃは、上記コンクリート３の硬化後に取り外せばよい。また、上記ボルト２２ｂのセットは、上記コンクリート３が未投入の段階で、作業者が上記開口２２ａから手を入れて行うことが可能である。
【００２０】
また、上記杭頭接合周囲体２の側面には、地中梁４が取り付けられる。もちろん、地中梁４に限らず、地中に完全に埋まらない基礎梁とすることもできる。上記地中梁４は、例えば、Ｈ形鋼からなり、端面にエンドプレート４ａを有している。このエンドプレート４ａには、水平方向に挿通孔が複数形成されている。また、上記杭頭接合周囲体２の側面にも、上記エンドプレート４ａの上記挿通孔の配置に対応した配置で水平方向に挿通孔が複数形成されている。上記地中梁４は、上記挿通孔を通して設けられたボルト・ナット４１によって、上記杭頭接合周囲体２の側面に固定される。上記ボルト・ナット４１による締結作業は、上記コンクリート３が未投入の段階で、作業者が上記開口２２ａから手を入れて行うことができる。
【００２１】
上記トッププレート２２の上記開口２２ａからコンクリート３が充填されると、上記杭頭接合周囲体２内において、上記杭頭部１１の周囲に上記コンクリート３が存在した構造となる。さらに、上記開口２１ａから下方へのコンクリート流出によって、上記底板２１の下側にも上記コンクリート３が存在する。上記コンクリート３が硬化したら、上記仮止めナット２２ｃを取り外し、柱５を上記トッププレート２２に固定できるようになる。上記柱５のベースプレート５ａには、上記ボルト２２ｂが挿通される挿通孔が形成されており、この挿通孔に上記ボルト２２ｂを挿通させてナット５５を締め付ける。なお、上記トッププレート２２の上記開口２２ａからコンクリート３が充填されることに限らず、上記杭頭接合周囲体２の下側からコンクリート３を充填してもよく、また、上記トッププレート２２に空気抜け孔２２ｄを形成しておいてもよい。また、上記コンクリート３を上記杭頭接合周囲体２内にフルに充填するのではなく、上記トッププレート２２の下面の例えば下５０ｍｍ程度のところまで投入し、このコンクリート３上に無収縮モルタルを充填するようにしてもよい。
【００２２】
ここで、上記杭頭接合周囲体２は、例えば、クレーンによって持ち上げられて、当該杭頭接合周囲体２内に上記杭頭部１１が入り込むように降下される。このとき、上記杭１の打ち込み位置に誤差が生じていたとしても、上記底板２１に形成された上記開口２１ａの直径は、上記杭１の打ち込み誤差を吸収できる大きさに設定されているので、当該杭頭接合周囲体２をずらして規定の位置に設置することができる。この設置においては、例えば、上記杭頭接合周囲体２の下端の４か所に断面略Ｌ字形の部材を介在させて当該杭頭接合周囲体２の設置高さ調整等を行うことができる。また、この設置においては、上記杭頭接合周囲体２の下側および上記底板２１の下側において、上記根切り箇所１００の底面との間には隙間が形成されることになる。上記トッププレート２２の上記開口２２ａから充填された上記コンクリート３が上記隙間から漏れ出る場合には、上記杭頭接合周囲体２の下部の外周側に堰き止め板（枠）６を配置して上記隙間から漏れ出ようとする上記コンクリート３を堰き止めるようにしてもよい。
【００２３】
また、上記杭基礎構造を構築する方法の一形態は、上述したように、上記杭１を地中に打ち込む工程と、上記杭１の上部側に当該杭１よりも細い杭頭部１１を立設する工程と、上記杭頭部１１を囲うように杭頭接合周囲体２を配置する工程と、上記杭頭接合周囲体２の上部側に設けられたトッププレート２２に柱接合用の締結部材（ボルト２２ｂ）を設ける工程と、上記杭頭接合周囲体２に地中梁を取り付ける工程と、上記トッププレート２２の上記開口２２ａからコンクリート３を充填する工程と、を有する。なお、上記地中梁を取り付ける工程については、上記Ｈ形鋼からなる地中梁４を締結する方法の他、例えば、地中梁を鉄筋コンクリート造りとするときの鉄筋となる部材を上記杭頭接合周囲体２に取り付けることとする方法等もある。また、上記コンクリート３の充填は土間コンクリートを打つ際に行うことができる。
【００２４】
上記杭基礎構造であれば、上記杭頭部１１の周囲を囲う鋼製の杭頭接合周囲体２とこの杭頭接合周囲体２内に充填された上記コンクリート３とによって、柱脚部分においていわゆるＣＦＴ（Concrete Filled Steel Tube）構造が得られる。そして、上記杭１よりも細い上記杭頭部１１が上記杭頭接合周囲体２内に存在することで、半剛接合構造が得られることになる。
【００２５】
また、上記杭１の打ち込みの芯ずれに対しては、上記杭１よりも細い上記杭頭部１１に対して上記杭頭接合周囲体２を既定の位置にずらせばよいので、上記杭頭部１１との接触を回避するための上記杭頭接合周囲体２側で設定する空隙領域を、上記杭自体に対して設定する場合の空隙領域に比べて狭くできる。これにより、上記芯ずれの解消を図りつつ、上記杭頭接合周囲体２の横幅を小さくしてスリム化することができる。なお、上記の芯ずれだけでなく、上記杭１のずれに対して上記杭頭部１１の位置もずらすことができる。また、杭自体を接合周囲体に入れ込む場合には、杭径と同程度の深さまで杭自体を入れ込むために、梁との接合の観点から上記接合周囲体の高さが高くなるが、上記杭頭部１１を上記杭頭接合周囲体２内に入れ込むと、当該杭頭接合周囲体２の高さを低くすることも可能になる。
【００２６】
また、上記コンクリート３を充填する基礎工事が終わった後に、建て方において柱５を建てる作業を行っていくことができる。すなわち、柱５の設置と基礎工事を同時進行で行うという制約を受けずに済むため、特に住宅建設において望ましい施工手順を実現できる。
【００２７】
また、上記ボルト２２ｂが高力ボルトまたは中ボルトであると、アンカーボルトようにコンクリートで定着されないため、アンカーボルトを用いた場合の伸びが抑制され、これによる不具合も防止でき、また、上記ボルト２２ｂを用いることで、上記トッププレート２２に上記柱５のベースプレート５ａを剛接合することができる。なお、締結部材としては、ボルトの頭部が上記コンクリート３に埋め込まれて定着される定着板とされたものを用いることもできる。
【００２８】
上記杭頭接合周囲体２の下部の内側に底板２１が設けられていると、当該杭頭接合周囲体２に地中梁４が接合されることに対する強度向上を図ることができる。
【００２９】
また、上記杭頭接合周囲体２の下端が上記底板２１の下方に突出する構造としたが、これに限らず、上記杭頭接合周囲体２の下端と上記底板２１とを面一にしてもよいものである。
【００３０】
図４および図５に他の実施形態の杭基礎構造を示す。この杭基礎構造では、杭頭部１１Ａは、例えば、両切りボルト部材１１ｃを備えており、当該両切りボルト部材１１ｃの上側端の螺子部にナット１１ｂを設けた構造を有している。そして、この杭頭部１１Ａは、上記杭１の上面に取り付けられた板部１３に固定されることによって当該杭１の上部に立設されている。この例では、上記板部１３に縦方向に形成された挿通孔に上記杭頭部１１Ａの下端側が挿通されており、上記板部１３の上側と下側で各々上記両切りボルト部材１１ｃに螺合された２個のナット１４が締め付けられて上記板部１３に上記杭頭部１１Ａが固定されている。上記板部１３は、例えば、現場での溶接によって上記杭１の上端に固定してもよい。下側のナット１４は上記板部１３に溶接固定されていてもよい。上記板部１３の板厚は厚くしておくのが望ましい。また、上記杭１内の上部にコンクリート１２が充填されても構わない。
【００３１】
また、以上の例では、上記杭頭接合周囲体２は角形鋼管であったが、円形鋼管とすることもできる。
【００３２】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１      ：杭
２      ：杭頭接合周囲体
３      ：コンクリート
４      ：地中梁
４ａ    ：エンドプレート
５      ：柱
５ａ    ：ベースプレート
６      ：堰き止め板
１１    ：杭頭部
１１Ａ  ：杭頭部
１１ａ  ：ボルト状部材
１１ｂ  ：ナット
１１ｃ  ：両切りボルト状部材
１２    ：コンクリート
１３    ：板部
１４    ：ナット
２１    ：底板
２１ａ  ：開口
２１ｂ  ：水抜き孔
２２    ：トッププレート
２２ａ  ：開口
２２ｂ  ：ボルト
２２ｃ  ：仮止めナット
４１    ：ボルト・ナット
１００  ：根切り箇所
【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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