(57)【要約】【課題】杭頭と上部構造との間で相対的な回転が許容されるうえに、水平力の伝達機能に優れた杭頭接続構造を提供する。【解決手段】円柱状の杭頭にキャップ部を形成して杭と上部構造とを接続させる杭頭接続構造１Ａである。  そして、キャップ部２は、杭頭Ｐ１１の上面に設けられる上面部２０と、上面部の縁部から垂下されて杭頭の側面に密着される環状壁部２２とを備えている。さらに、上面部には、杭側に突出される杭軸Ｃを中心とする球面凸部２１が形成されており、キャップ部を境界として杭軸を中心とする相対的な回転が許容された構造となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の杭頭にキャップ部を形成して杭と上部構造とを接続させる杭頭接続構造であって、
前記キャップ部は、前記杭頭の上面に設けられる上面部と、前記上面部の縁部から垂下されて前記杭頭の側面に密着される環状壁部とを備え、
前記上面部には、杭側に突出される杭軸を中心とする球面凸部が形成されており、前記キャップ部を境界として前記杭軸を中心とする相対的な回転が許容されていることを特徴とする杭頭接続構造。
【請求項２】
前記環状壁部は円筒状に形成されており、前記環状壁部の下方には前記杭頭の側面から離隔されるスカート部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭接続構造。
【請求項３】
前記環状壁部は、前記杭軸を中心とする円弧断面に形成されており、前記杭頭の側面は前記環状壁部の内周面に密着するように拡幅されていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭接続構造。
【請求項４】
前記キャップ部は、前記杭頭と一体になるセメント系材料によって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の杭頭接続構造。
【請求項５】
前記上面部には、前記球面凸部と前記環状壁部との間に、前記杭軸を中心とする円弧断面の周面が形成されて杭側に突出される環状凸部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の杭頭接続構造。
【請求項６】
前記杭軸において、前記杭と前記上部構造とが引張材によって連結されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の杭頭接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱状の杭頭にキャップ部を形成して杭と上部構造とを接続させる杭頭接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基礎梁やフーチングなどの上部構造と杭頭とを接続する際に、杭頭にキャップ部を被せて接続させることで、地震時などに杭頭周辺に発生する曲げモーメントを低減させる構造が知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
また、特許文献３，４には、一方の接触面を凹状に成形し、他方の接触面を凸状に成形し、凹凸を嵌め合わせることで、杭頭をピン接合にする接合装置が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献５には、杭頭部と基礎部とを、周囲のコンクリートに付着させないように配置される差筋によって接続させることで、杭の回転を妨げないようにした接合構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１５３８２２号公報
【特許文献２】特開昭６３−３００１２０号公報
【特許文献３】特開２００５−２５５２号公報
【特許文献４】特開２００３−２７５０２号公報
【特許文献５】特開２０１３−２５６８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１−５に開示された杭頭接続構造では、例えばキャップ部と杭頭の側面との間に隙間や変形しやすい緩衝材を介在させた構造となっているため、地震時には水平方向のすべりが生じ、杭と上部構造との間で水平方向のせん断力が伝達されにくい構造となっている。
【０００７】
そこで、本発明は、杭頭と上部構造との間で相対的な回転が許容されるうえに、水平力の伝達機能に優れた杭頭接続構造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】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の杭頭接続構造は、円柱状の杭頭にキャップ部を形成して杭と上部構造とを接続させる杭頭接続構造であって、前記キャップ部は、前記杭頭の上面に設けられる上面部と、前記上面部の縁部から垂下されて前記杭頭の側面に密着される環状壁部とを備え、前記上面部には、杭側に突出される杭軸を中心とする球面凸部が形成されており、前記キャップ部を境界として前記杭軸を中心とする相対的な回転が許容されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記環状壁部は円筒状に形成されており、前記環状壁部の下方には前記杭頭の側面から離隔されるスカート部が形成されている構成とすることができる。
【００１０】
または、前記環状壁部は、前記杭軸を中心とする円弧断面に形成されており、前記杭頭の側面は前記環状壁部の内周面に密着するように拡幅されている構成とすることができる。この場合に、前記キャップ部は、前記杭頭と一体になるセメント系材料によって形成することができる。
【００１１】
そして、前記上面部には、前記球面凸部と前記環状壁部との間に、前記杭軸を中心とする円弧断面の周面が形成されて杭側に突出される環状凸部が設けられている構成とすることができる。また、前記杭軸において、前記杭と前記上部構造とが引張材によって連結されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成された本発明の杭頭接続構造は、円柱状の杭頭に形成されるキャップ部の上面部に、杭側に突出される杭軸を中心とする球面凸部が形成される。また、上面部の縁部からは、杭頭の側面に密着される環状壁部が垂下される。
【００１３】
このため、杭頭と上部構造との間では相対的な回転が許容されて曲げモーメントの発生を抑えることができる。また、球面凸部を密着させる凹凸嵌合は水平変位が生じ難いうえに、杭頭の側面は環状壁部によって囲繞されることになるので、杭頭と上部構造との間で水平力を充分に伝達させることができる。
【００１４】
また、円筒状に形成された環状壁部の下方に杭頭の側面から離隔されるスカート部が形成される構成であれば、拘束力が強くなり過ぎず、スムーズに杭頭を相対的に回転させることができる。
【００１５】
さらに、杭頭を拡幅して杭軸を中心とする円弧断面に形成された環状壁部に密着させた場合も、環状壁部を境に滑りやすくなって、スムーズに杭頭周囲で回転させることができる。また、杭への水平力の伝達も容易になる。そして、このようなキャップ部が、杭頭と一体になるコンクリートやモルタルなどのセメント系材料によって形成されるのであれば、安価に構築することができる。
【００１６】
また、キャップ部の上面部の球面凸部と環状壁部との間に、杭軸を中心とする円弧断面の周面が形成されて杭側に突出される環状凸部が設けられる構成であれば、杭径が大きくなっても杭頭に相対的な回転を起させることができる。そして、環状凸部の嵌合が加わることによって、杭への水平力の伝達も容易になる。
【００１７】
さらに、杭と上部構造とを引張材によって杭軸の位置で連結させることで、杭頭周辺の相対的な回転動作への影響を最小限に抑えつつ、引抜き抵抗力を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態の杭頭接続構造の構成を説明する断面図である。
【図２】本実施の形態のキャップ部を上方から見た平面図である。
【図３】実施例１の杭頭接続構造の構成を説明する断面図である。
【図４】実施例１のキャップ部を上方から見た平面図である。
【図５】実施例２の杭頭接続構造の構成を説明する断面図である。
【図６】実施例２のキャップ部を上方から見た平面図である。
【図７】実施例３の杭頭接続構造の構成を説明する断面図である。
【図８】実施例３のキャップ部を上方から見た平面図である。
【図９】ＰＣ杭の杭頭接続構造の構成を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１及び図２は、本実施の形態の杭頭接続構造１Ａの構成を説明するための断面図と平面図である。
【００２０】
本実施の形態の杭頭接続構造１Ａが頭部に設けられる杭としての小径杭Ｐ１は、円筒形の鋼管１２と、その内部に充填される中詰コンクリートＰ１３とによって形成される。ここで、中詰コンクリートＰ１３は、杭頭Ｐ１１周辺にのみ充填される場合と、小径杭Ｐ１の全長に亘って充填される場合とがある。
【００２１】
小径杭Ｐ１の杭頭Ｐ１１は、上部構造となる基礎梁やフーチングなどの基礎部Ｍに接続される。以下では、上部構造を基礎部Ｍとして説明するが、建物の床版などが上部構造であってもよい。小径杭Ｐ１は、例えば直径が100mm〜400mm程度の鋼管杭となる。杭の直径が大きくなる場合は、実施例２で説明する。
【００２２】
基礎部Ｍは、小径杭Ｐ１の上に載せられて下方から支持されることになるが、小径杭Ｐ１と基礎部Ｍとの間には、本実施の形態の杭頭接続構造１Ａが設けられる。杭頭接続構造１Ａを介して小径杭Ｐ１上に設置された基礎部Ｍは、地震時に作用する水平力を即座に杭頭Ｐ１１側に伝達させることができる。
【００２３】
一方、小径杭Ｐ１と基礎部Ｍとの間で、小径杭Ｐ１の杭軸Ｃが鉛直線に対して傾斜する方向の回転や杭軸Ｃを中心とする回転などの相対的な回転が、杭頭接続構造１Ａを介在させることによって許容されると、杭頭Ｐ１１に曲げモーメントが発生するのを抑えることができる。
【００２４】
この杭頭接続構造１Ａは、円柱状の杭頭Ｐ１１に被せるキャップ部２と、キャップ部２と基礎部Ｍ又は小径杭Ｐ１との間に滑り面を形成する滑面層３とによって主に構成される。
【００２５】
滑面層３は、グリスなどの潤滑油、剥離剤、四フッ化樹脂によるコーティング、鋼板などで形成される。この滑面層３は、キャップ部２の下面側に設けて杭頭Ｐ１１との間で相対的な回転を起させることも、キャップ部２の上面側に設けて基礎部Ｍとの間で相対的な回転を起させることもできる。以下では、キャップ部２の上面側にグリスによって滑面層３を形成する場合を例に説明する。
【００２６】
キャップ部２は、杭頭Ｐ１１の上面に載せられる上面部２０と、上面部２０の縁部から垂下されて杭頭Ｐ１１の側面に密着される環状壁部２２と、環状壁部２２の下方に延設されるスカート部２４とによって主に構成される。キャップ部２は、鋼板や鋳物などによって形成される。
【００２７】
上面部２０は、図２に示すように、平面視略円形に形成される。上面部２０の直径は、図１に示すように、小径杭Ｐ１の直径とほぼ同じになる。そして、上面部２０の中心は、杭軸Ｃと一致することになる。
【００２８】
上面部２０には、杭Ｐ１側（下方側）に突出される杭軸Ｃを中心とする同心円状の球面凸部２１が形成される。具体的には、図１に示すように、キャップ部２の上面高さと杭軸Ｃとが交差するＣ０点から上方に位置するＣ１点を中心にして、半径ｒ１の球面が形成されるように球面凸部２１が設けられる。
【００２９】
また、球面凸部２１と上面部２０の外周縁との間は、円環板状の平坦部２３となる。ここで、杭頭Ｐ１１の上面は、キャップ部２の下面形状に合わせて成形され、両者は密着することになる。
【００３０】
上面部２０の縁部から垂下される環状壁部２２は、円筒状に成形される。環状壁部２２の内側面は、杭頭Ｐ１１の側面に密着され、杭頭Ｐ１１とキャップ部２とは、水平方向には一体に移動する。
【００３１】
スカート部２４は、環状壁部２２の下端から杭頭Ｐ１１の側面から離隔する方向に張り出される。スカート部２４を設けることによって、基礎部Ｍが杭頭Ｐ１１の側面に広い範囲で接触して、小径杭Ｐ１と基礎部Ｍとの間の相対的な回転が円滑に行われなくなるのを防ぐことができる。すなわち、スカート部２４と杭頭Ｐ１１の側面との間に空隙が設けられることによって拘束力が低減され、環状壁部２２と杭頭Ｐ１１の側面とが密着していても、小径杭Ｐ１が鉛直線に対して傾いたり、杭軸Ｃを中心に回転したりという相対的な回転を、スムーズに行わせることができる。
【００３２】
キャップ部２の上面には、グリスが塗布されて滑面層３が形成され、その上にコンクリートが充填されて球面部Ｍ１を含めた基礎部Ｍが形成される。すなわち、基礎部Ｍの下面側は、キャップ部２の外形と一致した形状となる。
【００３３】
次に、本実施の形態の杭頭接続構造１Ａの動作について、図１，２を参照しながら説明する。
【００３４】
常時においては、上面部２０の中心が小径杭Ｐ１の杭軸Ｃと一致しており、杭頭Ｐ１１の上面に面接触してキャップ部２が載せられた状態になる。このため、基礎部Ｍ及びその上方の建物などの上載構造物の荷重は、球面凸部２１及び平坦部２３の面接触によって、確実に小径杭Ｐ１に伝達される。
【００３５】
そして、地震で揺れが起きても、球面である球面凸部２１とその上に形成された基礎部Ｍの球面部Ｍ１との間では、凹凸の曲率が合致しているため水平方向のすべりは起き難い。また、杭頭Ｐ１１の側面は、環状壁部２２によって囲まれているため、この点でも基礎部Ｍと杭頭Ｐ１１との間で相対的な水平方向の変位は起きない。
【００３６】
これに対して、球面凸部２１は、杭軸Ｃ上のＣ１点を中心にした球面に形成されているため、Ｃ１点を中心とした相対的な回転は起きやすい。また、水平力の伝達も容易になる。そして、Ｃ１点を中心とした回転が起きても、球面凸部２１の面接触が維持されるので、基礎部Ｍからの鉛直荷重を小径杭Ｐ１に効率的に伝達させることができる。
【００３７】
さらに、球面凸部２１は、杭軸Ｃを中心とした同心円状にも形成されているため、杭軸Ｃを中心とする相対的な回転（図２の矢印方向）も起きやすい。また、環状壁部２２も、杭軸Ｃを中心とする円筒形に形成されているため、基礎部Ｍと杭頭Ｐ１１との間で相対的な回転が起きる。
【００３８】
要するに、地震などによって小径杭Ｐ１の杭頭Ｐ１１付近に曲げモーメントが発生するような状況になると、基礎部Ｍと杭頭Ｐ１１との間でキャップ部２を境界とする相対的な回転が起き、ねじれなどが開放されて過大な応力の発生が抑えられることになる。
【００３９】
次に、本実施の形態の杭頭接続構造１Ａの作用について説明する。
【００４０】
このように構成された本実施の形態の杭頭接続構造１Ａは、円柱状の杭頭Ｐ１１に被せるキャップ部２の上面部２０に、杭側に突出される杭軸Ｃを中心とする球面凸部２１が形成される。また、上面部２０の縁部からは、杭頭Ｐ１１の側面に密着される環状壁部２２が垂下される。
【００４１】
このため、杭頭Ｐ１１と基礎部Ｍとの間では、杭軸Ｃが傾く鉛直面内の傾きや杭軸Ｃを中心とする水平面内の回転などの３次元的な相対的な回転が許容されて、曲げモーメントの発生を抑えることができる。
【００４２】
また、球面凸部２１とそれに密着する球面部Ｍ１との凹凸嵌合は、曲率が合致しているので水平変位が生じ難い。さらに、杭頭Ｐ１１の側面は環状壁部２２によって囲繞されることになるので、杭頭Ｐ１１と基礎部Ｍとの間で水平方向のずれが生じず、水平力を充分に伝達させることができる。
【００４３】
さらに、円筒状に形成された環状壁部２２の下方に杭頭Ｐ１１の側面から離隔されるスカート部２４が形成される構成であれば、キャップ部２の側部における拘束力が強くなり過ぎず、杭頭Ｐ１１を傾けたり水平回転させたりする基礎部Ｍとの間での相対的な回転をスムーズに起させることができる。
【実施例１】
【００４４】
以下、前記した実施の形態の杭頭接続構造１Ａとは別の形態の杭頭接続構造１Ｂについて、図３，４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を付して説明する。
【００４５】
この実施例１で説明する杭頭接続構造１Ｂは、キャップ部４の形態が前記実施の形態とは異なっている。実施例１のキャップ部４は、杭頭Ｐ１１の上面に載せられる上面部４０と、上面部４０の縁部から垂下されて杭頭Ｐ１１の側面に密着される環状壁部４２とによって主に構成される。
【００４６】
上面部４０は、図４に示すように、平面視略円形に形成される。そして上面部４０の直径は、図３に示すように、小径杭Ｐ１の直径（鋼管Ｐ１２の直径）よりも一回り大きくなる。すなわち、上面部４０の縁部は、小径杭Ｐ１の鋼管Ｐ１２の位置より外側に張り出されることになる。
【００４７】
上面部４０の中心は、杭軸Ｃと一致する。そして、上面部４０には、杭側（下方側）に突出される杭軸Ｃを中心とする同心円状の球面凸部４１が形成される。具体的には、図３に示すように、Ｃ０点から上方に位置するＣ１点を中心にして、半径ｒ１の球面が形成されるように球面凸部４１が設けられる。また、球面凸部４１と上面部４０の外周縁との間は、円環板状の平坦部４３となる。
【００４８】
上面部４０の縁部から垂下される環状壁部４２は、杭軸Ｃ上のＣ２点を中心として半径ｒ２の円弧状に断面が形成される。このＣ２点は、Ｃ０点とＣ１点との間隔と同じ間隔で、Ｃ０点の下方に設定される。すなわち、Ｃ１−Ｃ０＝Ｃ０−Ｃ２となる。
【００４９】
そして、実施例１の小径杭Ｐ１の杭頭Ｐ１１には、鋼管Ｐ１２の外周側に環状壁部４２の内周面に密着するように拡幅された拡幅部Ｐ１４を設け、杭頭Ｐ１１の側面として形成させる。この結果、杭頭Ｐ１１とキャップ部４とは、水平方向には一体に移動できるようになる。
【００５０】
また、拡幅部Ｐ１４の下方には、キャップ部４を境界とする回転の妨げとなるコンクリートが流入しないように、発泡スチロールなどの緩衝部４４が配置される。
【００５１】
このように構成された実施例１の杭頭接続構造１Ｂは、地震で揺れが起きても、球面である球面凸部４１とその上に形成された基礎部Ｍの球面部Ｍ１との間では、凹凸の曲率が合致しているため水平方向のすべりは起き難い。また、杭頭Ｐ１１の拡幅部Ｐ１４の側面は、環状壁部４２によって囲まれているため、この点でも基礎部Ｍと杭頭Ｐ１１との間で相対的な水平方向の変位は起きない。
【００５２】
これに対して、球面凸部４１は、杭軸Ｃ上のＣ１点を中心にした球面に形成されているため、Ｃ１点を中心とした相対的な回転は起きやすい。また、環状壁部４２も、杭軸Ｃ上のＣ２点を中心にした円弧断面に形成されているため、Ｃ２点を中心とした相対的な回転は起きやすい。すなわち、小径杭Ｐ１（杭軸Ｃ）が鉛直線に対して傾く相対的な回転が起きやすくなっている。そして、基礎部Ｍと小径杭Ｐ１との間で、水平力の伝達が容易な構成にもなっている。
【００５３】
さらに、球面凸部４１及び環状壁部４２は、杭軸Ｃを中心に同心円状に形成されているため、杭軸Ｃを中心とする相対的な回転（図４の矢印方向）も起きやすい。このように杭頭Ｐ１１と基礎部Ｍとの間では、杭軸Ｃが傾いたり杭軸Ｃを中心として回転したりする３次元的な相対的な回転がスムーズに起き、曲げモーメントの発生を抑えることができる。
【００５４】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００５５】
以下、前記した実施の形態及び実施例１の杭頭接続構造１Ａ，１Ｂとは別の形態の杭頭接続構造１Ｃについて、図５，６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を付して説明する。
【００５６】
この実施例２で説明する杭頭接続構造１Ｃは、杭の直径が大きくなる場合に適用される前記実施の形態で説明した杭頭接続構造１Ａの変形例である。本実施例２では、杭として鋼管杭Ｐ２を例に説明するが、場所打ちコンクリート杭にも適用できる。
【００５７】
鋼管杭Ｐ２は、円筒形の鋼管によって形成され、杭頭Ｐ２１には中蓋部Ｐ２３が設けられる。そして、中蓋部Ｐ２３の上方には、杭頭コンクリートＰ２２が充填される。鋼管杭Ｐ２は、例えば直径が400mm〜2500mm程度のものに適用できる。
【００５８】
キャップ部５は、杭頭Ｐ２１の上面に載せられる上面部５０と、上面部５０の縁部から垂下されて杭頭Ｐ２１の側面に密着される環状壁部５２と、環状壁部２２の下方に延設されるスカート部５４とによって主に構成される。
【００５９】
上面部５０は、図６に示すように、平面視略円形に形成される。上面部５０の直径は、図５に示すように、鋼管杭Ｐ２の直径とほぼ同じになる。そして、上面部５０の中心は、杭軸Ｃと一致することになる。
【００６０】
上面部５０には、杭側（下方側）に突出される杭軸Ｃを中心とする球面凸部５１と、球面凸部５１の外周側に設けられる環状凸部５５と、球面凸部５１と環状凸部５５との間の円環板状の平坦部５３と、環状凸部５５の外周側の円環板状の平坦部５３１とによって主に構成される。ここで、球面凸部５１は、杭軸Ｃ上のＣ１点を中心とする半径ｒ１１の球面に形成される。
【００６１】
すなわちキャップ部５の上面部５０には、球面凸部５１と環状壁部５２との間に、杭軸Ｃを中心として杭側（下方側）に突出される環状凸部５５が形成される。環状凸部５５は、杭径が大きくなる場合は、球面凸部５１と環状壁部５２との間に複数、設けることができる。本実施例２では、環状凸部５５が一つの場合について説明する。
【００６２】
環状凸部５５は、図５に示すように、杭軸Ｃ側の周面５５２が杭軸Ｃ上のＣ２点を中心とする半径ｒ２１の円弧断面に形成される。また、環状壁部５２側の周面５５１は、杭軸Ｃ上のＣ１点を中心とする半径ｒ１２の円弧断面に形成される。この環状凸部５５の形状に合わせて成形される基礎部Ｍの下面は、円環状のリブ部Ｍ２となる。
【００６３】
実施例２では、キャップ部５の上面側に、キャップ部５の外周面と同一の内周面が形成される上層キャップ６を重ねる場合について説明する。上層キャップ６は、鋼板や鋳物などによって形成される。キャップ部５と上層キャップ６との間には、グリスなどの潤滑油を介在させることができる。また、キャップ部５と上層キャップ６の接触面を、四フッ化樹脂などで滑面に仕上げることもできる。さらには、前記実施の形態で説明したように、上層キャップ６に代えて滑面層３とすることもできる。
【００６４】
キャップ部５のスカート部５４と杭頭Ｐ２１の側面との間には、空隙部５４１が形成される。すなわち、捨てコンクリートなどによって形成される均し層Ｓと鋼管杭Ｐ２の側面とスカート部５４の内周面とに囲まれた空間が、空隙部５４１となる。
【００６５】
また、杭軸Ｃにおいて、鋼管杭Ｐ２と基礎部Ｍとを引張材としてのＰＣ鋼棒７によって連結させる。例えばＰＣ鋼棒７を中蓋部Ｐ２３の下面側から基礎部Ｍの内部に向けて延伸させ、ＰＣ鋼棒７の下端部を定着部７１によって中蓋部Ｐ２３の下面側に固定する。
【００６６】
このように構成された実施例２の杭頭接続構造１Ｃは、地震で揺れが起きても、球面である球面凸部５１とその上に重ねて形成された上層キャップ６との間で凹凸の曲率が合致した嵌合となるため、水平方向のすべりは起き難い。また、環状凸部５５とその上に重ねて形成された上層キャップ６との間の嵌合によっても、水平方向のすべりは起き難い。さらに、杭頭Ｐ２１の側面は、環状壁部５２によって囲まれているため、この点でも基礎部Ｍと杭頭Ｐ２１との間で相対的な水平方向の変位は起きない。
【００６７】
これに対して、球面凸部５１及び環状凸部５５の周面５５１は、杭軸Ｃ上のＣ１点を中心にした球面又は円弧断面に形成されているため、Ｃ１点を中心とした相対的な回転は起きやすい。また、環状凸部５５の周面５５２も、杭軸Ｃ上のＣ２点を中心にした円弧断面に形成されているため、Ｃ２点を中心とした相対的な回転は起きやすい。すなわち、鋼管杭Ｐ２が鉛直線に対して傾く相対的な回転が起きやすくなっている。そして、基礎部Ｍと鋼管杭Ｐ２との間で、水平力の伝達が容易な構成にもなっている。
【００６８】
さらに、球面凸部５１、環状凸部５５及び環状壁部５２は、杭軸Ｃを中心に同心円状に形成されているため、杭軸Ｃを中心とする相対的な回転（図６の矢印方向）は起きやすい。
【００６９】
このように、キャップ部５の上面部５０の球面凸部５１と環状壁部５２との間に、杭軸Ｃを中心とする円弧断面の周面５５１，５５２が形成されて杭側に突出される環状凸部５５が設けられている構成であれば、杭径が大きくなっても杭頭Ｐ２１に相対的な回転を起させることができ、曲げモーメントの発生を抑えることができる。
【００７０】
また、鋼管杭Ｐ２と基礎部ＭとをＰＣ鋼棒７によって杭軸Ｃの位置で連結させることで、杭頭Ｐ２１周辺の相対的な回転動作への影響を最小限に抑えつつ、引抜き抵抗力を設けることができる。
【００７１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００７２】
以下、前記した実施の形態及び実施例１，２の杭頭接続構造１Ａ−１Ｃとは別の形態の杭頭接続構造１Ｄについて、図７，８を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１，２で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を付して説明する。
【００７３】
この実施例３で説明する杭頭接続構造１Ｄは、杭の直径が大きくなる場合に適用される前記実施例１で説明した杭頭接続構造１Ｂの変形例である。本実施例３では、杭として場所打ちコンクリート杭Ｐ３を例に説明するが、鋼管杭にも適用できる。
【００７４】
場所打ちコンクリート杭Ｐ３は、鉄筋コンクリートによって円柱状に形成される。杭頭Ｐ３１にはスタンドパイプＰ３２が配置され、その内空側に鉄筋コンクリート部Ｐ３３が設けられる。また、杭頭Ｐ３１のスタンドパイプＰ３２の外周側には、拡幅部Ｐ３４が設けられる。さらに、拡幅部Ｐ３４の下方には、緩衝部８４が設けられる。
【００７５】
キャップ部８は、杭頭Ｐ３１の上面に載せられる上面部８０と、上面部８０の縁部から垂下されて杭頭Ｐ３１の拡幅部Ｐ３４の側面に密着される環状壁部８２とによって主に構成される。
【００７６】
上面部８０は、図８に示すように、平面視略円形に形成される。そして上面部８０の直径は、図７に示すように、場所打ちコンクリート杭Ｐ３の直径（スタンドパイプＰ３２の直径）よりも一回り大きくなる。すなわち、上面部８０の縁部は、場所打ちコンクリート杭Ｐ３のスタンドパイプＰ３２の位置より外側に張り出されることになる。
【００７７】
上面部８０の中心は、杭軸Ｃと一致する。そして、上面部８０は、杭側（下方側）に突出される杭軸Ｃを中心とする球面凸部８１と、球面凸部８１の外周側に設けられる環状凸部８５と、球面凸部８１と環状凸部８５との間の円環板状の平坦部８３と、環状凸部８５の外周側の円環板状の平坦部８３１とによって主に構成される。
【００７８】
すなわちキャップ部８の上面部８０には、球面凸部８１と環状壁部８２との間に、杭軸Ｃを中心として杭側（下方側）に突出される環状凸部８５が形成される。環状凸部８５は、杭径が大きくなる場合は、球面凸部８１と環状壁部８２との間に複数、設けることができる。本実施例３では、環状凸部８５が一つの場合について説明する。
【００７９】
環状凸部８５は、図７に示すように、杭軸Ｃ側の周面８５２が杭軸Ｃ上のＣ２点を中心とする半径ｒ２１の円弧断面に形成される。また、環状壁部８２側の周面８５１は、杭軸Ｃ上のＣ１点を中心とする半径ｒ１２の円弧断面に形成される。一方、上面部８０の縁部から垂下される環状壁部８２は、杭軸Ｃ上のＣ２点を中心として半径ｒ２２の円弧状に断面が形成される。
【００８０】
実施例３では、キャップ部８の下面側にグリスなどで滑面層３Ａを形成する場合について説明する。このようにキャップ部８の下面側に滑面層３Ａを設けた場合は、杭頭Ｐ３１とキャップ部８との間で相対的な回転が起きることになる。
【００８１】
また、杭軸Ｃにおいて、場所打ちコンクリート杭Ｐ３と基礎部Ｍとを引張材としての連結鉄筋９によって連結させる。例えば連結鉄筋９を鉄筋コンクリート部Ｐ３３の内部から基礎部Ｍの内部に向けて延伸させて双方に定着させる。
【００８２】
さらに、連結鉄筋９の外周側には、必要に応じて斜め鉄筋９１，・・・を杭頭Ｐ３１と基礎部Ｍとに跨って配筋する。杭軸Ｃの位置に配置される連結鉄筋９は、回転の障害にはなりにくい。また、斜め鉄筋９１も弾性変形するため、回転動作への影響を最小限に抑えることができる。
【００８３】
このように構成された実施例３の杭頭接続構造１Ｄは、地震で揺れが起きても、球面である球面凸部８１とその上に形成された基礎部Ｍの球面部Ｍ１との間では、凹凸の曲率が合致しているため水平方向のすべりは起き難い。また、環状凸部８５とその上に形成されたリブ部Ｍ２との間の嵌合によっても、水平方向のすべりは起き難い。さらに、杭頭Ｐ３１の側面は、環状壁部８２によって囲まれているため、この点でも基礎部Ｍと杭頭Ｐ３１との間で相対的な水平方向の変位は起きない。
【００８４】
これに対して、球面凸部８１及び環状凸部８５の周面８５１は、杭軸Ｃ上のＣ１点を中心にした球面又は円弧断面に形成されているため、Ｃ１点を中心とした相対的な回転は起きやすい。また、環状凸部８５の周面８５２及び環状壁部８２も、杭軸Ｃ上のＣ２点を中心にした円弧断面に形成されているため、Ｃ２点を中心とした相対的な回転は起きやすい。すなわち、場所打ちコンクリート杭Ｐ３が鉛直線に対して傾く相対的な回転が起きやすくなっている。そして、基礎部Ｍと場所打ちコンクリート杭Ｐ３との間で、水平力の伝達が容易な構成にもなっている。
【００８５】
さらに、球面凸部８１、環状凸部８５及び環状壁部８２は、杭軸Ｃを中心に同心円状に形成されているため、杭軸Ｃを中心とする相対的な回転（図８の矢印方向）は起きやすい。
【００８６】
このように、キャップ部８の上面部８０の球面凸部８１と環状壁部８２との間に、杭軸Ｃを中心とする円弧断面の周面８５１，８５２が形成されて杭側に突出される環状凸部８５が設けられている構成であれば、杭径が大きくなっても杭頭Ｐ３１に相対的な回転を起させることができ、曲げモーメントの発生を抑えることができる。
【００８７】
また、場所打ちコンクリート杭Ｐ３と基礎部Ｍとを連結鉄筋９や斜め鉄筋９１，・・・で連結させることで、杭頭Ｐ３１周辺の相対的な回転動作への影響を最小限に抑えつつ、引抜き抵抗力を設けることができる。
【００８８】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【００８９】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００９０】
例えば、前記実施の形態又は実施例では、杭として鋼管杭や場所打ちコンクリート杭を例に説明したが、これに限定されるものではなく、既製のコンクリート杭や杭頭に鋼管が配置されたような耐震性のあるプレストレスト杭（ＰＣ杭，ＰＨＣ杭（プレテンション方式遠心力高強度プレストレスコンクリート杭））であってもよい。
【００９１】
ここで、ＰＣ杭やＰＨＣ杭（以下、ＰＣ杭Ｐ４で説明する。）に適用する場合は、図９に示すように、引抜き抵抗力を確保するために、引張材となる連結材７２によって、基礎部ＭとＰＣ杭Ｐ４側とを連結させることができる。ＰＣ杭Ｐ４は、円筒形のプレストレストコンクリート製の本体部Ｐ４２によって形成され、杭頭Ｐ４１には中詰コンクリートＰ４３が充填されて拡幅部Ｐ４４が形成される。
【００９２】
そして、杭頭Ｐ４１に位置する本体部Ｐ４２の上端には、鉄筋やＰＣ鋼材などによって形成される連結材７２の下端を定着部７２１によって接合させ、連結材７２の上部はキャップ部４の平坦部４３を貫通させて、基礎部Ｍに埋設させる。このようにＰＣ杭Ｐ４と基礎部Ｍとを連結材７２，７２で連結させることで、杭頭Ｐ４１周辺の相対的な回転動作への影響を抑えつつ、引抜き抵抗力を設けることができる。
【００９３】
また、前記実施例１，３では、キャップ部４，８を杭頭に被せる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、キャップ部４，８に相当する形状をコンクリートやモルタルなどのセメント系材料によって、直接、成形することができる。例えば、場所打ちコンクリート杭Ｐ３の杭頭Ｐ３１の上端部をはつり出して、キャップ部８と同じ形状の型枠をその上方に配置し、型枠の下方にコンクリートを流し込むことで、杭頭Ｐ３１と一体になるキャップ部８と同じ上面形状を形成することができる。そして、コンクリートによって成形されたキャップ部の上面には、塗料などを塗布して滑り易くしておくことができる。
【符号の説明】
【００９４】
Ｃ              杭軸
Ｍ              基礎部（上部構造）
１Ａ            杭頭接続構造
Ｐ１            小径杭（杭）
Ｐ１１          杭頭
２              キャップ部
２０            上面部
２１            球面凸部
２２            環状壁部
２４            スカート部
１Ｂ            杭頭接続構造
Ｐ１４          拡幅部
４              キャップ部
４０            上面部
４１            球面凸部
４２            環状壁部
１Ｃ            杭頭接続構造
Ｐ２            鋼管杭（杭）
Ｐ２１          杭頭
５              キャップ部
５０            上面部
５１            球面凸部
５２            環状壁部
５４            スカート部
５５            環状凸部
５５１，５５２  周面
７              ＰＣ鋼棒（引張材）
１Ｄ            杭頭接続構造
Ｐ３            コンクリート杭
Ｐ３１          杭頭
Ｐ３４          拡幅部
８              キャップ部
８０            上面部
８１            球面凸部
８２            環状壁部
８５            環状凸部
８５１，８５２  周面
９              連結鉄筋（引張材）
【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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