(57)【要約】【課題】杭と上部構造物との接合部で妨げることなく上部構造物に揺れを生じさせることができると共に、上部構造物の揺れによる杭頭への過大な力の付与をなくし得る杭頭接合構造を提供すること。【解決手段】杭頭接合構造１は、地盤２に打設された鋼管杭３と鋼管杭３の杭頭３ａに接合している上部構造物４の基礎５とを連結していると共に上端側に異形部６を有している鋼棒７と、鋼棒７が挿入された孔８を有していると共に杭頭３ａ及び基礎５間に介在しており、上部構造物４の鋼管杭３に対する相対的な変位に基づいて生じる外力により弾性変形を生じる弾性体９と、鋼棒７が挿入された孔８における弾性体９及び鋼棒７間の隙間に充填されたシール材１２と、鋼棒７を囲繞するように基礎５の内部に封入された鉛１３と、基礎５に固定されていると共に鋼棒７が挿入されている管状体１４と、鋼棒７に固着されている環状の鋼板１５とを具備している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に設置された杭及び杭の杭頭に接合している上部構造物を連結している少なくとも一本の鋼棒と、鋼棒が挿入された孔を有していると共に杭頭と上部構造物との間に介在しており、上部構造物の杭に対する相対的な変位に基づいて生じる外力により弾性変形を生じる弾性体とを具備している杭頭接合構造。
【請求項２】
弾性体は、杭の外径と略同一の外径を有する環状本体又は円盤状本体を具備している請求項１に記載の杭頭接合構造。
【請求項３】
複数本の鋼棒を具備しており、環状本体又は円盤状本体は、複数本の鋼棒の夫々が挿入された孔を複数有している請求項２に記載の杭頭接合構造。
【請求項４】
弾性体は、内周面で孔を規定している環状体からなる請求項１に記載の杭頭接合構造。
【請求項５】
複数本の鋼棒を具備しており、環状体は、複数本の鋼棒の夫々に対応して複数個配設されている請求項４に記載の杭頭接合構造。
【請求項６】
弾性体は、ゴム製である請求項１から５のいずれか一項に記載の杭頭接合構造。
【請求項７】
鋼棒が挿入された孔における弾性体及び鋼棒間の隙間に充填されたシール材を具備している請求項１から６のいずれか一項に記載の杭頭接合構造。
【請求項８】
シール材は、弾性体に弾性変形を生じさせる程度の外力よりも弱い外力により弾性変形を生じるようになっている請求項７に記載の杭頭接合構造。
【請求項９】
シール材は、発泡ゴム、ウレタンゴム又はシリコーンゴムからなる請求項７又は８に記載の杭頭接合構造。
【請求項１０】
杭の杭頭及び弾性体間に配されていると共に鋼棒に固着されている鋼板を具備している請求項１から９のいずれか一項に記載の杭頭接合構造。
【請求項１１】
鋼棒を囲繞するように上部構造物の内部に配された鉛又は粘弾性体を具備している請求項１から１０のいずれか一項に記載の杭頭接合構造。
【請求項１２】
鉛又は粘弾性体は、上部構造物の内部に封入されている請求項１１に記載の杭頭接合構造。
【請求項１３】
鋼棒は、少なくとも上端側に異形部を有しており、鉛又は粘弾性体は、少なくとも鋼棒の異形部を囲繞している請求項１１又は１２に記載の杭頭接合構造。
【請求項１４】
上部構造物の内部の鉛又は粘弾性体と弾性体との間に配されて上部構造物に固定されていると共に鋼棒が挿入されている管状体を具備している請求項１１から１３のいずれか一項に記載の杭頭接合構造。
【請求項１５】
管状体の内周面と鋼棒の外周面とで規定された隙間を具備している請求項１４に記載の杭頭接合構造。
【請求項１６】
管状体は、その外周面に突起部を有している請求項１４又は１５に記載の杭頭接合構造。
【請求項１７】
管状体は、鋼製である請求項１４から１６のいずれか一項に記載の杭頭接合構造。
【請求項１８】
上部構造物の内部の鉛又は粘弾性体と弾性体との間における鋼棒の外周面には、錆止め剤が塗布されている請求項１１から１３のいずれか一項に記載の杭頭接合構造。
【請求項１９】
上部構造物に埋設された筒体を具備しており、鉛又は粘弾性体は、筒体の中に収容されている請求項１１から１８のいずれか一項に記載の杭頭接合構造。
【請求項２０】
筒体は、その外周面に突起部を有している請求項１９に記載の杭頭接合構造。
【請求項２１】
杭は、コンクリート杭又は鋼管杭からなる請求項１から２０のいずれか一項に記載の杭頭接合構造。
【請求項２２】
上部構造物は、杭頭に接合されているコンクリート製の基礎を具備している請求項１から２１のいずれか一項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】
本発明は、地盤に設置された杭とこの杭上に構築される事務所ビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚等の基礎を含む上部構造物との接合部における杭頭接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、特開２０００−３３６６６６号公報に記載されているような杭と上部構造物との接合部における構造を提案した。
【０００３】
斯かる構造は、地盤に打設されていると共に上部構造物の基礎が杭頭上に配された杭と、杭に埋設されており、杭頭上において上部構造物に向かって伸びた突出部を有した異形鉄筋と、この異形鉄筋の突出部の周囲を囲繞して、基礎に埋設されており、異形鉄筋の突出部と基礎との間に介在された鉛又は粘弾性体を具備してなる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３３６６６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、斯かる杭頭接合構造では、杭頭と基礎とが互いに直接接合しているために、例えば、地震等により上部構造物に図１に示すようなＡ方向の揺れが杭と上部構造物との接合部で妨げられる虞があり、従って、斯かる揺れを生じさせて、上部構造物に備えられている他の制振装置等により、上部構造物の地盤に対する振動を効果的に制振することが困難である一方、当該揺れにより杭頭に過大な力が付与される虞がある。
【０００６】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、杭と上部構造物との接合部で妨げることなく上部構造物に揺れを生じさせることができると共に、上部構造物の揺れによる杭頭への過大な力の付与をなくし得る杭頭接合構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の杭頭接合構造は、地盤に設置された杭及び杭の杭頭に接合している上部構造物を連結している少なくとも一本の鋼棒と、鋼棒が挿入された孔を有していると共に杭頭と上部構造物との間に介在しており、上部構造物の杭に対する相対的な変位に基づいて生じる外力により弾性変形を生じる弾性体とを具備している。
【０００８】
第一の態様の杭頭接合構造によれば、上述の構成を具備しているために、地震等が生じた場合に、杭頭と上部構造物との間に介在された弾性体の弾性変形により杭と上部構造物との接合部で妨げることなく上部構造物に揺れを生じさせることができると共に、上部構造物の揺れによる杭頭への過大な力の付与をなくし得る。
【０００９】
本発明の第二の態様の杭頭接合構造では、第一の態様の杭頭接合構造において、弾性体は、杭の外径と略同一の外径を有する環状本体又は円盤状本体を具備している。
【００１０】
本発明の第三の態様の杭頭接合構造は、第二の態様の杭頭接合構造において、複数本の鋼棒を具備しており、環状本体又は円盤状本体は、複数本の鋼棒の夫々が挿入された孔を複数有している。
【００１１】
本発明の第四の態様の杭頭接合構造では、第一の態様の杭頭接合構造において、弾性体は、内周面で孔を規定している環状体からなる。
【００１２】
本発明の第五の態様の杭頭接合構造は、第四の態様の杭頭接合構造において、複数本の鋼棒を具備しており、環状体は、複数本の鋼棒の夫々に対応して複数個配設されている。
【００１３】
本発明の第六の態様の杭頭接合構造では、第一から第五のいずれかの態様の杭頭接合構造において、弾性体は、ゴム製である。
【００１４】
本発明の第七の態様の杭頭接合構造は、第一から第六のいずれかの態様の杭頭接合構造において、鋼棒が挿入された孔における弾性体及び鋼棒間の隙間に充填されたシール材を具備している。
【００１５】
第七の態様の杭頭接合構造によれば、上述の構成を具備しているために、例えば、コンクリート製の基礎を形成する場合に、当該基礎のコンクリート材の弾性体及び鋼棒間における隙間への侵入を無くし得る。
【００１６】
本発明の第八の態様の杭頭接合構造では、第七の態様の杭頭接合構造において、シール材は、弾性体に弾性変形を生じさせる程度の外力よりも弱い外力により弾性変形を生じるようになっている。
【００１７】
本発明の第九の態様の杭頭接合構造では、第七又は第八の態様の杭頭接合構造において、シール材は、発泡ゴム、ウレタンゴム又はシリコーンゴムからなる。
【００１８】
本発明の第十の態様の杭頭接合構造は、第一から第九のいずれかの態様の杭頭接合構造において、杭の杭頭及び弾性体間に配されていると共に鋼棒に固着されている鋼板を具備している。
【００１９】
本発明の第十一の態様の杭頭接合構造は、第一から第十のいずれかの態様の杭頭接合構造において、鋼棒を囲繞するように上部構造物の内部に配された鉛又は粘弾性体を具備している。
【００２０】
第十一の杭頭接合構造によれば、上述の構成を具備しているために、例えば地震時における上部構造物の杭に対する相対的な振動により鉛又は粘弾性体に流動を生じさせることによって、上部構造物の地盤に対する振動エネルギーを吸収することができる。
【００２１】
本発明の第十二の態様の杭頭接合構造では、第十一の態様の杭頭接合構造において、鉛又は粘弾性体は、上部構造物の内部に封入されている。
【００２２】
第十二の態様の杭頭接合構造によれば、上述の構成を具備しているために、地震等による上部構造物の振動時に、鉛又は粘弾性体が上部構造物から漏れるのを防ぐことができて、鉛又は粘弾性体の漏れによるエネルギー吸収能率の低下を防ぐことができる。
【００２３】
本発明の第十三の態様の杭頭接合構造では、第十一又は第十二の態様の杭頭接合構造において、鋼棒は、少なくとも上端側に異形部を有しており、鉛又は粘弾性体は、少なくとも鋼棒の異形部を囲繞している。
【００２４】
本発明の第十四の態様の杭頭接合構造は、第十一から第十三のいずれかの態様の杭頭接合構造において、上部構造物の内部の鉛又は粘弾性体と弾性体との間に配されて上部構造物に固定されていると共に鋼棒が挿入されている管状体を具備している。
【００２５】
本発明の第十四の態様の杭頭接合構造によれば、上述の構成を具備しているために、管状体により鋼棒が上部構造物に当接するのを防いで当該鋼棒の好適な動作を維持することができる。
【００２６】
本発明の第十五の態様の杭頭接合構造は、第十四の態様の杭頭接合構造において、管状体の内周面と鋼棒の外周面とで規定された隙間を具備している。
【００２７】
本発明の第十六の態様の杭頭接合構造では、第十四又は第十五の態様の杭頭接合構造において、管状体は、その外周面に突起部を有している。
【００２８】
本発明の第十七の態様の杭頭接合構造では、第十四から第十六のいずれかの態様の杭頭接合構造において、管状体は、鋼製である。
【００２９】
本発明の第十八の態様の杭頭接合構造では、第十一から第十三のいずれかの態様の杭頭接合構造において、上部構造物の内部の鉛又は粘弾性体と弾性体との間における鋼棒の外周面には、錆止め剤が塗布されている。
【００３０】
第十八の態様の杭頭接合構造によれば、上述の構成を具備しているために、鋼棒の劣化を防止することができると共に、鋼棒と上部構造物との直接の当接をなくして当該鋼棒の上部構造物に対する摺動抵抗を低減し得る。
【００３１】
本発明の第十九の態様の杭頭接合構造は、第十一から第十八のいずれかの態様の杭頭接合構造において、上部構造物に埋設された筒体を具備しており、鉛又は粘弾性体は、筒体の中に収容されている。
【００３２】
本発明の第二十の態様の杭頭接合構造では、第十九の態様の杭頭接合構造において、筒体は、その外周面に突起部を有している。
【００３３】
本発明の第二十一の態様の杭頭接合構造では、第一から第二十のいずれかの態様の杭頭接合構造において、杭は、コンクリート杭又は鋼管杭からなる。
【００３４】
本発明の第二十二の態様の杭頭接合構造では、第一から第二十一のいずれかの態様の杭頭接合構造において、上部構造物は、杭頭に接合されているコンクリート製の基礎を具備している。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態の例を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１から図３において、本例の杭頭接合構造１は、地盤２に打設された鋼管杭３と鋼管杭３の杭頭３ａに接合している上部構造物４の複数のコンクリート製の基礎５とを連結していると共に上端側に異形部６を有している複数本の鋼棒７と、複数本の鋼棒７の夫々が挿入された複数の孔８を有していると共に杭頭３ａ及び基礎５間に介在しており、上部構造物４の鋼管杭３に対する相対的な変位に基づいて生じる外力により弾性変形を生じるゴム製の弾性体９と、鋼棒７が挿入された孔８における弾性体９及び鋼棒７間の隙間に充填された弾性を有するゴム製のシール材１２と、鋼棒７を夫々囲繞するように基礎５の内部に封入された鉛１３と、基礎５の内部の鉛１３及び弾性体９間に配されて基礎５に固定されていると共に鋼棒７が挿入されている複数の管状体１４と、杭頭３ａ及び弾性体９間に配されていると共に、複数の鋼棒７に溶接等により固着されている環状の鋼板１５と、外面が露出しないように基礎５に埋設されていると共に、内周面で規定している空間に鉛１３を収容した鋼製の筒体１６とを具備している。
【００３７】
地盤２と上部構造物４との間には、本例では、地震等による振動後において上部構造物４を各鋼管杭３に対して元の位置に復帰させる原点復帰機能を有した積層ゴム等の免震装置が介在されている。
【００３８】
鋼管杭３は、本例では、円筒状に形成されており、各鋼棒７は、鋼管杭３の中心Ｏの周りで等角度間隔に配されていると共に軸方向に伸びて形成されている。
【００３９】
上部構造物４は、事務所ビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚等及びこれらを支持する基礎５からなる。上部構造物４の事務所ビル等は、基礎５の上面にアンカーボルト等により固定されている。鋼管杭３に対応して配された直方体状の基礎５は、杭頭３ａの上面に弾性体９等を介して載置されているような態様で形成されている。
【００４０】
軸方向に伸びた鋼棒７は、上述の異形部６に加えて、下端部で鋼板１５の上面に溶接等により固着されている円柱状本体２１を具備しており、円柱状本体２１の上端側における外周面２２には、異形部６が設けられている。
【００４１】
異形部６は、軸方向で互いに等間隔をもって複数配された環状の突起６ａを具備しており、複数の突起６ａは、円柱状本体２１の上端側における外周面２２に夫々一体的に設けられている。
【００４２】
弾性体９は、本例では、上述の孔８に加えて、鋼管杭３の外径と略同一の外径を有する一個の環状本体２３を具備しており、環状本体２３は、その上面２４で基礎５の下面に、その下面２５で鋼板１５の上面に夫々当接している。各孔８は、環状本体２３の内周面２６及び外周面２７に連接する上面２４及び下面２５の夫々において開口しており、複数の鋼棒７の各位置に対応して配されている。
【００４３】
シール材１２は、環状本体２３の孔８を規定している内周面１０と鋼棒７の外周面１１との間に充填されている。シール材１２は、発泡ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等からなり、弾性体９に弾性変形を生じさせる程度の外力よりも弱い外力によって弾性変形を生じるようになっている。
【００４４】
鉛１３は、所望のエネルギー吸収を行わせるために、高純度、例えば純度９９．９％以上のものからなる。基礎５の内部の鉛１３は、基礎５の下面で露出しないように、当該下面から所定間隔をもって上方に配されていると共に鋼棒７の異形部６を囲繞しており、鋼棒７の基礎５に対する変位に基づいて塑性流動を生じるようになっている。
【００４５】
管状体１４は、上端が鋼棒７の異形部６よりも鋼管杭３側に位置するように且つ下端が基礎５の下面で露出するように基礎５に埋設されている鋼製の管状本体３１と、管状本体３１の外周面３２に一体的に設けられていると共に基礎５に囲繞されている環状の突起部３３と、管状本体３１の内周面３４と円柱状本体２１の外周面２２とで規定される隙間３５とを具備している。
【００４６】
管状本体３１は、鋼棒７が基礎５に対して相対的に所望量の上下移動が可能となるように、鋼棒７の異形部６から予め定められた間隔Ｄを隔てて配されている。管状本体３１の上端は、鋼棒７が基礎５に対して下方に移動した際に、最下部の突起６ａに当接して鋼棒７の基礎５からの抜け出しを禁止するようになっている。管状本体３１の内周面３４は、内周面３４と当該内周面３４に規定される空間内に配された円柱状本体２１の外周面１１との間に隙間３５が介在するように、円柱状本体２１の外径よりも大きな径をもって形成されている。管状本体３１は、円柱状本体２１がコンクリート製の基礎５に直接当接するのを防止している。
【００４７】
鋼板１５は、鋼管杭３の外径と略同一の外径を有している。鋼板１５は、杭頭３ａの上面に圧接していると共に弾性体９の下面に当接しており、複数の鋼棒７を夫々連結するように当該鋼棒７の夫々の下端が溶接等によって固着されている。鋼板１５は、本例では、その下面が鋼管杭３の杭頭３ａの上面に溶接等により固着されている。
【００４８】
筒体１６は、その外周面４１に軸方向に等間隔をもって配された複数の突起部４２を有しており、軸方向で互いに隣接している突起部４２間には、基礎５のコンクリートが配されている。
【００４９】
本例の杭頭接合構造１では、地震等が生じた際に、弾性体９及びシール材１２の弾性変形により各鋼棒７の撓みを適度に生じさせて、上部構造物４を地盤２の振動に対して免震させ、加えて、各鋼棒７の基礎５に対して横方向及び上下方向に相対的に変位することで鉛１３に塑性流動を生じさせ、鉛１３の塑性流動により基礎５の振動エネルギー、延いては上部構造物４の振動エネルギーを吸収して、上部構造物４の地震による振動を可及的速やかに減衰させるようになっている。
【００５０】
以上の杭頭接合構造１によれば、鋼棒７が挿入された孔８を有していると共に杭頭３ａと上部構造物４との間に介在しており、上部構造物４の鋼管杭３に対する相対的な変位に基づいて生じる外力により弾性変形を生じる弾性体９を具備しているために、地震等が生じた場合に、杭頭３ａと上部構造物４との間に介在された弾性体９に弾性変形を生じさせることにより杭頭３ａと上部構造物４との接合部で妨げることなく上部構造物４にＡ方向の揺れを生じさせることができると共に、上部構造物４の揺れによる杭頭３ａへの過大な力の付与をなくし得、鋼棒７が挿入された孔８における弾性体９及び鋼棒７間の隙間に充填されたシール材１２を具備しているために、例えば、コンクリート製の基礎５を形成する場合に、当該基礎５のコンクリート材の弾性体９及び鋼棒７間における隙間への侵入を無くし得、鋼棒７を囲繞するように上部構造物４の内部に配された鉛１３を具備しているために、例えば地震時における上部構造物４の鋼管杭３に対する相対的な振動により鉛１３に塑性流動を生じさせることによって、上部構造物４の地盤２に対する振動エネルギーを吸収することができ、鉛１３は、上部構造物の内部に封入されているために、地震等による上部構造物４の振動時に、鉛１３が上部構造物４から漏れるのを防ぐことができて、鉛１３の漏れによるエネルギー吸収能率の低下を防ぐことができ、基礎５の内部の鉛１３及び弾性体９間に配されて基礎５に固定されていると共に鋼棒７が挿入されている管状体１４を具備しているために、管状体１４により鋼棒７が上部構造物４に当接するのを防いで当該鋼棒７の好適な動作を維持することができる。
【００５１】
尚、杭頭接合構造１は、弾性体９に代えて、複数本の鋼棒７の夫々が挿入された複数の孔８及び鋼管杭３の外径と略同一の外径を有する一個の円盤状本体（図示せず）を有する弾性体を具備していてもよく、また、図４に示すように、複数本の鋼棒７の夫々に対応して複数個配設されており、下面で鋼板１５の上面に、上面で基礎５の下面に夫々当接していると共に、略中心部における孔５１に鋼棒７が挿入されている複数の環状の弾性体５２を具備していてもよく、斯かる弾性体５２は、内周面５３で孔５１を規定している環状体５４からなっていてもよく、斯かる弾性体５２を具備している場合には、鋼板１５に代えて、弾性体５２と略同一の外径を有しており、下面で杭頭３ａの上面に圧接していると共に上面で弾性体５２の下面に当接しており、略中心部に鋼棒７の下端が溶接等によって固着されている複数の円盤状の鋼板（図示せず）を具備していてもよい。
【００５２】
また、杭頭接合構造１は、鋼管杭３への適用に限定されず、例えば、コンクリート杭に適用してもよく、斯かる場合には、コンクリート杭に埋設されていると共に上端で鋼板１５に溶接等により固着された軸方向に伸びたＰＣ鋼材（図示せず）を更に具備していてもよい。また、鋼棒７に代えて、管状体１４の内周面３４に当接しない程度の外径をもって全体に異形部６を有するいわゆる異形鉄筋からなる鋼棒（図示せず）を具備していてもよい。
【００５３】
更に、杭頭接合構造１は、図５に示すように、管状体１４を具備しない場合には、上部構造物４の内部の鉛１３と弾性体９又は５２との間における鋼棒７の外周面１１には、錆止め剤６０が塗布されていてもよく、錆止め剤６０を塗布することで、鋼棒７の劣化を防止することができると共に、鋼棒７と基礎５のコンクリート材との直接の当接をなくして鋼棒７の基礎５に対する摺動抵抗を低減し得る。
【００５４】
本例の杭頭接合構造１は、鋼管杭３上に基礎５を介して事務所ビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚等が構築されてなるが、例えば、鋼管杭３上に基礎５を介さずに事務所ビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚等が構築される場合には、これらの床スラブ等の内部に鉛１３又は粘弾性体を封入してもよく、粘弾性体としては、例えば、エポキシ系高分子材料、シリコーンゲル又は高減衰ゴムからなっていてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、杭と上部構造物との接合部で妨げることなく上部構造物に揺れを生じさせることができると共に、上部構造物の揺れによる杭頭への過大な力の付与をなくし得る杭頭接合構造を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例が用いられた全体側面説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の例の縦断面説明図である。
【図３】図２に示す例の平面説明図である。
【図４】図２に示す例に他の態様の弾性体が用いられた場合における平面説明図である。
【図５】図２に示す例に、管状体に代えて錆止め剤を適用した場合における縦断面説明図である。
【符号の説明】
１  杭頭接合構造
２  地盤
３  鋼管杭
３ａ  杭頭
４  上部構造物
５  基礎
６  異形部
７  鋼棒
８、５１  孔
９、５２  弾性体
１０  内周面
１１  外周面
１２  シール材
１３  鉛
１４  管状体
１５  鋼板
１６  筒体
６０  錆止め剤
【図１】
2004324173.tif 000003
【図２】
2004324173.tif 000004
【図３】
2004324173.tif 000005
【図４】
2004324173.tif 000006
【図５】
2004324173.tif 000007