(57)【要約】【課題】免震性能が非常に高く、しかも構造が簡単で容易に施工可能な杭頭接合構造を提供する。【解決手段】基礎杭１の杭頭部に中空管２とこの中空管２より小径の内管３が同心円形状に設置する。中空管２および内管３の上に基礎スラブ４を形成する。中空管２および内管３と基礎スラブ４との間に滑り部材５を介在する。中空管２と内管３との間に形成された中空部６内に複数の棒状アンカー７を設置し、その下端部７ａと上端部７ｂを基礎杭１の杭頭部と基礎スラブ４にそれぞれ定着する。【選択図】                図１
2004300754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎杭の杭頭部に中空管を設置し、当該中空管内に複数の棒状アンカーを設置するとともに、その下端部を前記基礎杭の杭頭部に、上端部を前記中空管の上端部に形成された基礎スラブにそれぞれ定着してなることを特徴とする杭頭接合構造。
【請求項２】
中空管と基礎スラブとの間に滑り部材を介在してなることを特徴とする請求項１記載の杭頭接合構造。
【請求項３】
中空管内に内管を設置し、当該中空管と内管との間に複数の棒状アンカーを設置してなることを特徴とする請求項１または２記載の杭頭接合構造。
【請求項４】
中空管内に空間形成材を充填してなることを特徴とする請求項１または２記載の杭頭接合構造。
【請求項５】
中空管として鋼管を設置してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の杭頭接合構造。
【請求項６】
基礎杭としてコンクリート既製杭または鋼管杭を設置してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の杭頭接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は免震機能を備えた杭頭接合構造に関し、主にＰＣ杭などの既製杭からなる基礎杭と基礎スラブとの杭頭接合構造に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
杭基礎の場合、一般に基礎杭と基礎スラブは剛接合状態に施工されている。従来、ＰＣ杭などの既成杭を用いた基礎杭と基礎スラブとの杭頭接合構造として、基礎杭の杭頭部に取り付けられた接合用端板に長手棒状のスタッドまたはアンカー鉄筋を溶接またはボルト接続などによりほぼ等間隔をおいて垂直に複数植設した後、その上にコンクリートを打設して基礎スラブを杭頭と剛接合状態に形成する杭頭接合構造が知られている。
【０００３】
また、杭頭に取り付けられた接合用端板に杭径より大径で周縁部に複数の小孔を有するフランジを溶接などによって一体的に取り付け、このフランジに基礎スラブと接合するための鉄筋を複数有した同形状のフランジを小孔を利用してボルトで接合する杭頭接合構造も知られている（特許文献１）。
【０００４】
しかし、これらの杭頭接合構造は、いずれも杭頭と基礎スラブとの固定度が非常に高いため、巨大地震時に杭頭部、特に接合用端板とアンカー鉄筋またはスタッドとの接合部に過大なせん断力と曲げモーメントが作用して杭の破壊、ひいては上部構造物の倒壊といった不測の事態を招いた事例があった。
【０００５】
このため、最近では、杭頭部に免震機能を備えた杭頭接合構造がいろいろ開発されており、例えば図５はその一例を示したものである（特許文献２）。
【０００６】
図において、有底管２０を備えた杭頭キャップ２１を基礎杭２２の杭頭部に被せることにより、有底管２０内が杭頭部に有する中空空間２３として形成されている。また、この中空空間２３内に複数の鉄筋２４が垂直に配筋され、その下端部２４ａは中空空間２３の底部、すなわち有底管２０の底板２０ａに定着ナット２５によって定着され、上端部２４ｂは上部構造物の基礎部である基礎版２６に定着されている。
【０００７】
このような構成において、鉄筋２４は中空空間２３内において何ら拘束を受けずに自由に変形が可能なことにより、巨大地震時における杭頭部と上部構造物との間の相対変位を吸収し、これにより杭頭部に過大なせん断力や曲げモーメントが作用しないため、杭頭部の破壊、ひいては上部構造物の倒壊を未然に防止することができる。
【０００８】
また、他の杭頭接合構造としては、杭頭部の接合用端板に複数のアンカー鉄筋を溶接もしくはボルト接続によって植設し、このアンカー鉄筋の周りにダンパー材を履設して、基礎スラブ内に埋め込み設置した杭頭接合構造が知られている（特許文献３）。
【０００９】
また、基礎杭の直径を小さくすることで杭の曲げによる縁応力が、基礎杭を形成する材料の許容応力を下回るように設定することにより、基礎杭自体が地震などによる地盤の側方流動に追従して変位する構成としたものも知られている（特許文献４）。
【００１０】
さらに、地震時に杭頭部に作用する水平力に対して、杭頭側の杭の強度を上げる目的で、下側の杭にはＰＨＣ等のコンクリート杭を利用していても、上側には鋼管杭またはＳＣ杭などを接続するものである（特許文献５）。
【００１１】
【特許文献】
【特許文献１】
特願２０００−３１２９２２
【特許文献２】
特開２０００−２４８５６０
【特許文献３】
特開２０００−３３６６６５
【特許文献４】
特開１９９８−２１９６７８
【特許文献５】
特開平７−４８８３３
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に図示するような特許文献２に記載された杭頭接合構造の場合、特に杭頭部に杭頭キャップ２１等からなる装置を設置するための中空部を確保する必要があり、また装置も複雑なため、構造が複雑になりやすいだけでなくコストが大幅に嵩む等の課題があった。
【００１３】
また、特許文献３に記載された杭頭接合構造においては、杭頭部の固定度を落とすことを目的としているが、ダンパー材による免震効果のみでは、巨大地震時に杭頭の破壊を免れないという課題があった。
【００１４】
そして、特許文献５に記載された杭頭接合構造においては、基礎杭の水平耐力が大きくなっても、基礎杭と基礎スラブとの接合部（杭頭接合部）の耐力が弱く、地震時にその箇所で破壊するおそれがあった。
【００１５】
本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、免震性能が非常に高く、しかも構造が簡単で容易に施工可能な杭頭接合構造を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の杭頭接合構造は、基礎杭の杭頭部に中空管を設置し、当該中空管内に複数の棒状アンカーを設置するとともに、その下端部を前記基礎杭の杭頭部に、上端部を前記中空管の上端部に形成された基礎スラブにそれぞれ定着してなることを特徴とするものである。
【００１７】
本願発明は、棒状アンカーが中空管内において何ら拘束を受けずに自由に変形が可能なことにより、巨大地震時における杭頭部と上部構造物との間の相対変位を吸収することができ、これにより杭頭に過大なせん断力や曲げモーメントは発生しないため、杭頭部の破壊、ひいては上部構造物の倒壊等を未然に防止することができる。
【００１８】
この場合の中空管として鋼管を用いることができ、また棒状アンカーとしては通常の鉄筋、異形鉄筋、鋼棒、ＰＣ鋼、ＰＣ鋼棒、ボルト、または低降伏点鋼材などを用いることができる。また、棒状アンカーの径、本数または長さ等を適当に変更することにより、設計条件に応じて杭頭接合部の固定度を自由に設定することができる。
【００１９】
請求項２記載の杭頭接合構造は、請求項１記載の杭頭接合構造において、中空管と基礎スラブとの間に滑り部材を介在してなることを特徴とするものである。
【００２０】
本願発明は、特に基礎スラブの下面を滑り部材が基礎スラブと相反する方向にスライド（水平変位）することにより、杭頭部と上部構造物との間の相対変位をスムーズに行えるようにしたものである。
【００２１】
なお、基礎スラブの下面に滑り部材に対応させて滑り板を取り付けるのが望ましい。また、この場合の滑り部材および滑り板は、例えばテフロン（登録商標）加工を施した鋼板などから容易に形成することができる。
【００２２】
請求項３記載の杭頭接合構造は、請求項１または２記載の杭頭接合構造において、中空管内に内管を設置し、当該中空管と内管との間に棒状アンカーを設置してなることを特徴とするものである。
【００２３】
本願発明は、基礎杭をプレボーリング工法などの埋込み工法で施工する場合に適用されるもので、中空管内に内管を設置して棒状アンカーを設置するための中空部（中空管と内管との間）を形成することにより、掘削孔に充填されたセメントミルクが中空管内に溢れ、固化して棒状アンカーを拘束するのを防止することができる。
【００２４】
なお、この場合の内管は特に強度を必要としないため、鋼管の他、合成樹脂または硬質紙などからなる筒体を用いることができる。
【００２５】
請求項４記載の杭頭接合構造は、請求項１または２記載の杭頭接合構造において、中空管内に空間形成材が充填されてなることを特徴とするものである。この場合の空間形成材としては、例えば発泡材、粘性材、ゴム、鉛または低強度の固化材（モルタルやセメントミルク等）を利用することができる。
【００２６】
本願発明は、基礎杭をプレボーリング工法などの埋込み工法で施工する場合に、中空管内に内管を設置する代わりに発泡材や粘性材などの空間形成材を充填することで、掘削孔に充填されたセメントミルクが中空管内に溢れ、固化して棒状アンカーを拘束するのを防止することができる。
【００２７】
請求項５記載の杭頭接合構造は、請求項１〜４のいずれかに記載の杭頭接合構造において、中空管として鋼管を設置してなることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項６記載の杭頭接合構造は、請求項１〜５のいずれかに記載の杭頭接合構造において、基礎杭としてコンクリート既成杭または鋼管杭を設置してなることを特徴とするものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本願発明に係る杭頭接合構造の一例を示し、図において、基礎杭１の杭頭部に中空管２とこの中空管２より小径の内管３が同心円形状に設置され、かつ中空管２および内管３の上端部に基礎スラブ４が形成されている。
【００３０】
また、中空管２および内管３と基礎スラブ４との間に滑り部材５が介在され、かつ中空管２と内管３との間に形成された中空部６内に複数の棒状アンカー７が設置されている。
【００３１】
基礎杭１には遠心成形された中空のＲＣ杭またはプレストレスが導入されたＰＣ杭が用いられ、上端部に接合用端板１ａが取り付けられている。接合用端板１ａは、基礎杭１どうしを接続する際の接合板として用いられるだけでなく、基礎杭１の軸方向にプレストレスを導入する際、杭のコンクリート内に挿通されたＰＣ筋などの緊張材の端部を定着するための定着板にもなっており、このため接合用端板１ａには通常緊張材の端部を定着するためのねじ孔やルーズ孔がいくつか形成されている。なお、この場合の基礎杭１としては、拡頭杭のように接合用端板１ａの面積（中空杭の外径と内径の差）の大きい杭ほど利用しやすい。
【００３２】
中空管２は基礎杭１の外径とほぼ同じ外径を有し、かつ基礎杭１と同等以上の支持強度を有する鋼管から形成されている。また、中空管２は接合用端板１ａの上端部に一体的に溶接されている。中空管として鋼管を用いることで、杭頭部の材料強度を大きくでき、杭頭部にかかる応力を小さくすることができる。
【００３３】
内管３は基礎杭１の中空部１ａの内径とほぼ同じ内径を有し、かつ中空管２とほぼ同じ高さを有し、例えば鋼管または合成樹脂または硬質紙などからなる筒体から形成されている。また、内管３は基礎杭１の中空部１ａの内径とほぼ同じ内径を有し、かつ中空管２とほぼ同じ高さを有するように形成されている。
【００３４】
なお、内管３として中空管２と同等の支持強度を有するものを設置することが可能であれば、内管３を鋼管から形成して中空管とし、その外側に中空管２の代わりに合成樹脂管または硬質紙管を設置してもよい。さらに、内管３を設置するかわりに中空管２内に発泡材、粘性材または低強度固化材を充填してもよい。また、中空部６を中空のままにしておいてもよい。
【００３５】
この場合の内管３は、基礎杭１をプレボーリング工法などの埋込み工法で施工する際に、掘削孔内のセメントミルクもしくはソイルセメントが、基礎杭１の中空部１ｂを通って杭の上端部から中空管２内に溢れ、中空部６内がセメントミルクもしくはソイルセメントによって埋められてしまうのを防止するために設置されており、したがって、内管３は中空管２のような強度は必要とされないため、鋼管の他、合成樹脂管または硬質紙からなる筒体から形成されていてもよく、さらに棒状アンカー７の強度がセメントミルクやソイルセメントの強度より大きい場合には、特に内管３を設置せず、中空部６内をセメントミルクやソイルセメントで埋めてもよい。
【００３６】
滑り部材５は、基礎スラブ４の下面に取り付けられた滑り板４ａの下面を滑り板４ａおよび基礎スラブ４と相反する方向にスライド（水平変位）することにより、基礎杭１の杭頭と基礎スラブ４との間の相対水平変位がスムーズに行えるようにするために設置されている。
【００３７】
また、滑り部材５は中空管２の上端部に被せられるように円形のキャップ状に形成され、周縁部よりやや内側には棒状アンカー７が貫通する貫通孔５ａが円周方向に所定間隔おきに形成され、特に貫通孔５ａは棒状アンカー７が自由に変形できるように、いわゆるばか孔になっている。
【００３８】
なお、滑り部材５および滑り板４ａはテフロン（登録商標）加工を施した鋼板から形成されている。また、滑り部材５と滑り板４ａおよび基礎スラブ４との間の過度なスライド（水平変位）は滑り部材５の周縁部が滑り板４ａの周縁部に突設されたストッパー４ｂに当たることで阻止される。
【００３９】
棒状アンカー７は、滑り部材５の貫通孔５ａおよび滑り板４ａに形成された貫通孔４ｃを貫通し、かつ中空部６内に中空管２および内管３の円周方向に所定間隔おきに設置されている。
【００４０】
また、各棒状アンカー７の下端部７ａと上端部７ｂはそれぞれ基礎杭１の杭頭部と基礎スラブ４に定着され、特に下端部７ａは接合用端板１ａにスタッド溶接、ボルト接合またはカプラー接合などによって定着されている。
【００４１】
なお、棒状アンカー７の下端部７ａを接合用端板１ａに定着する場合、接合用端板１ａに形成されたねじ孔やルーズ孔を利用することができる。また、棒状アンカー７は基礎杭１の製造時、施工前または施工中において、基礎杭１の杭頭部に中空管２を取り付ける際に取り付けることができる。
【００４２】
さらに、棒状アンカー７は基礎杭１の製造時に中空管２とともに基礎杭１の頭部に取り付けておいてもよいが、中空管２の上方に延長された状態にあり、このため基礎杭１の施工に際し邪魔になるため、基礎杭１の施工が完了するまで中空管２内に収納しておくことができる構造とするのが望ましい。その方法としては、例えば棒状アンカー７を自由に伸縮できる構造としたり、あるいは後から接続して継ぎ足せる構造としたりする方法がある。
【００４３】
また、基礎杭１の施工に際しては、杭の施工中、中空部６内に土砂などが入らないように中空管２の上端部にキャップ（図省略）を被せておくことにより、中空部６内に上方より掘削孔内のソイルセメントや土砂などが入り込むのを防止することができる。
【００４４】
なお、棒状アンカー７には靱性の大きい鋼材を用いるのが望ましく、例えば通常の鉄筋、異形鉄筋、鋼棒、ＰＣ鋼、ＰＣ鋼棒、ボルト、または低降伏点鋼材などを用いることができる。
【００４５】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、いずれも本願発明の変形例を示し、図４（ａ）においては、中空管２の下端部に内側に水平に突出するフランジ２ａが形成され、この水平フランジ２ａの上に各棒状アンカー７の下端部７ａが溶接によって定着されている。
【００４６】
また、図４（ｂ），（ｃ）においては、各棒状アンカー７の下端部７ａが外側に少し折り曲げられ、中空管２の内側に溶接によって定着され、特に図４（ｃ）においては、各棒状アンカー７の下端部７ａは中空管２のほぼ中間部の内側に定着されている。
【００４７】
【発明の効果】
本願発明は以上説明したとおりであり、特に基礎杭頭部の中空管内に設置された棒状アンカーが中空管内において何ら拘束を受けずに自由に変形が可能なことにより、巨大地震時における杭頭部と上部構造物との間の相対変位を吸収することができ、これにより杭頭に過大なせん断力や曲げモーメントは発生しないため、杭頭部の破壊、ひいては上部構造物の倒壊等を未然に防止することができる等の効果がある。
【００４８】
また、中空管として鋼管を用い、棒状アンカーとして通常の鉄筋などを用いてきわめて容易にしかも廉価に施工することができる。さらに、棒状アンカーの径、本数または長さ等を適当に変更して、設計条件に応じて杭頭接合部の固定度を自由に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基礎杭と基礎スラブとの杭頭接合構造の一例を示し、（ａ）はその一部斜視図、（ｂ）はその一部分解斜視図である。
【図２】基礎杭と基礎スラブとの杭頭接合構造の一例を示し、（ａ）はその一部平面図、（ｂ）はその縦断面図である。
【図３】基礎杭と基礎スラブとの杭頭接合構造の変形例を示す一部斜視図である。
【図４】基礎杭と基礎スラブとの杭頭接合構造の一例を示し、（ａ），（ｂ），（ｃ）はその一部縦断面図である。
【図５】基礎杭と基礎スラブとの杭頭接合構造の従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  基礎杭
２  中空管
３  内管
４  基礎スラブ
５  滑り部材
６  中空部
７  棒状アンカー
【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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