(57)【要約】【課題】建物の基礎となる鋼管杭を螺設し、柱脚フランジとボルト接続するために必要な鋼管杭頭に設けるベースプレートとの溶接工法であって、高度の溶接技量を要する多層肉盛りの溶接量を減らして、単純な溶接で歪みが少なく安価な鋼管杭頭ベースプレートを得る。【解決手段】柱脚フランジＡの柱心Ｂに位置に合わせしたベースプレート１を、いんろう継手４を介して鋼管杭頭Ｅへ溶接する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱脚フランジ（Ａ）と、柱心（Ｂ）に対して心ずれして地中に螺設された鋼管杭（Ｃ）のベースプレート（１、１１）とをボルト（２）で接続する工法であって、前記柱脚フランジ（Ａ）の下面側に位置合わせする前記ベースプレート（１、１１）と鋼管杭頭（Ｅ）側へ挿着しジャッキボルト（３）を周設したいんろう継手（４、１４）とを一旦溶接し、該いんろう継手（４、１４）を介して前記ベースプレート（１、１１）と前記鋼管杭頭（Ｅ）とを接合することを特徴とする鋼管杭頭とベースプレートとの溶接装置。
【請求項２】
ベースプレート（１、１１）からいんろう継手（４、１４）を環囲して横向きに締結する心寄せ金具（５、１５）を垂下させた請求項１記載の鋼管杭頭とベースプレートとの溶接装置。
【請求項３】
ベースプレート（１１）の中央部に遊挿ボルト穴（６）を設け、締め付けボルト（７）を前記ベースプレート（１１）といんろう継手（４、１４）とに嵌通させた請求項１記載の鋼管杭頭とベースプレートとの溶接装置。
【請求項４】
短管（８）の端部に裏あて金具（９）を溶接しいんろう継手（１４）にした請求項１、２または３記載の鋼管杭頭とベースプレートとの溶接装置。
【請求項５】
心寄せ金具（１５）の上方端に磁石（１０）を具備する旋回ハンドル（１２）を設けた請求項２記載の心寄せ金具。
【請求項６】
いんろう継手（４、１４）を鋼管杭頭（Ｅ）へ挿着し、該いんろう継手（４、１４）に載置したベースプレート（１、１１）のジャッキボルト（３）による水平出しと前記ベースプレート（１、１１）の中心を柱心（Ｂ）に合わせる心出しとを行い、前記いんろう継手（４、１４）と前記ベースプレート（１、１１）とを仮付溶接（１７）するか或いは締め付けボルト（７）で仮止めする工程と、前記鋼管杭頭（Ｅ）と前記いんろう継手（４、１４）との両方に跨る合わせ位置に印を入れ、一体に仮止めした前記いんろう継手（４、１４）と前記ベースプレート（１、１１）とを取り出し本溶接する工程と、前記ベースプレート（１、１１）を溶接した前記いんろう継手（４、１４）を前記鋼管杭頭（Ｅ）へ元通りの合わせ位置にジャッキボルト（３）を固定した状態で挿着し、前記いんろう継手（４、１４）と前記鋼管杭頭（Ｅ）とを溶接する工程からなる鋼管杭頭とベースプレートとの溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物のコンクリート基礎に代わる鋼管杭基礎工法に於いて、鋼管杭頭へ溶接して柱脚を支持するベースプレートの溶接装置及びその溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鋼管杭基礎工法に於いては、建築物を支持する柱心Ｂを基準に鋼管杭を地中深く複数本螺設するものであるが、地表に露出する鋼管杭頭Ｅの高さや位置精度は粗く不揃いで柱心Ｂから偏心して設置されることは避けられない。
【０００３】
そこで、先ず建築工事の遣方の工程から鋼管杭頭Ｅの上端を必要な高さに切り揃え、各鋼管杭頭Ｅごとの柱心Ｂに対する杭心Ｄの偏心誤差を測定し、各鋼管杭頭Ｅごとにその心ずれ誤差の偏心穴を穿孔した偏心穴フランジ１８を２枚ずつを工場で製作する。
【０００４】
次に、再び遣形の工程のもとに柱の通り心と接続ボルト穴の角度及び載置する柱脚フランジＡ側の高さなどを勘案し、図１２に示す如く偏心穴フランジ１８を各々の鋼管杭頭Ｅ側へ１枚ずつ嵌装し、直接溶接して杭頭フランジＦを形成する。
対になっている残る１枚の偏心穴フランジ１８は前記杭頭フランジＦの上面に突出した溶接部を沈めるスペーサとして使用し、前記杭頭フランジＦと前記柱脚フランジＡとの間に挿設し、３枚合わせになったフランジをボルト２で共締めして、図１２，１３に示す如く鋼管杭基礎と柱とを接続するものであった。
【０００５】
次に、偏心フランジを溶接しただけの鋼管杭頭Ｅ端は空洞であり、鋼管杭頭Ｅの内径を閉塞し補強する遮蔽円盤１９を溶接する必要がある。
【０００６】
次に、全ての杭頭フランジＦの溶接が完了したら鉄骨建物の組立作業に入り、杭頭フランジＦの溶接歪みと溶接誤差をシムなどでの水平出しを行いながら柱を垂直に調整して柱脚フランジＡとボルト２で接続する。
【０００７】
次に、組立完了後杭頭フランジＦと柱脚フランジＡとの接続部を鉄筋コンクリートで包み完了する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の鋼管杭基礎工法に於ける鋼管杭頭と杭頭フランジとの接続は、設計要求位置である柱心に対して螺設された鋼管杭頭側は偏心した位置になるため、遣方の工程から複数本螺設された各々の鋼管杭頭ごとに杭心位置と設計要求位置の柱心との偏心誤差を測定し、鋼管の直径寸法に溶接ルート寸法を加えた直径の偏心穴を前記杭頭フランジ側の中央部に穿孔する必要があり、工場で様々な偏心誤差の２枚を１組とした前記偏心穴フランジを製作し、誤りなく仕分けして各鋼管杭頭へ分配していた。しかし、この構造では１箇所に２枚の偏心穴フランジが必要であり、その材料費と製作費に無駄があった。
【０００９】
また従来工法では、溶接する杭頭フランジが中空の厚板鋼板であるため鋼管杭頭との溶接ルート間隔がが大きな開きとなり、その隙間を補うためには杭頭フランジを支持する裏あて金具を予め鋼管杭頭側へ溶接し、前記杭頭フランジの上面と中心を設計基準位置に合致させるために再び遣形の工程を行い心出しするなど、前記杭頭フランジを本溶接するまでには数々の段取りを要していた。また、環境の悪い現場の地面上での作業であるから、仕上がりの精度が粗くなることは否めなかった。
【００１０】
そこで、溶接ルートを杭頭フランジと同じ厚さになるまで溶接棒を溶かしつつ多層肉盛り溶接を繰り返し行い、前記溶接ルートの間隙を埋めてその強度を得ようとするものであるが、厚板鋼板の杭頭フランジと薄板鋼板の鋼管杭頭との溶接でもある上に肉盛り溶接を繰り返すと、短時間の溶融−凝固が繰り返されるため溶接の欠陥が生じやすくなり、溶接部近傍の母材の割れや溶着金属の内部にも割れが生じやすくなり、これらは強度低下の原因と溶接工数の無駄になっている。
【００１１】
この繰り返し溶接は、冶金的な化学反応や膨張−収縮などの物理的変化が行われる結果、溶接部には多種多様の溶接欠陥や残留応力及び歪などを生じるのであって、鋼材の偏析や不純物の巻込みの影響が現れ易くなり、切欠靱性も低下するなど溶接構造の不都合な原因が累積し、組立するフランジの合わせ面に隙間が生じたり、屋外の現場溶接でもあり熟練した溶接工の技量が必要であるなどの問題があった。
【００１２】
本発明は、偏心穴を穿孔し鋼管杭頭へ嵌装して直接溶接する偏心穴フランジの方式をベースプレートに変え、該ベースプレートをいんろう継手に載置して溶接し、前記ベースプレートを前記いんろう継手を介して間接的に鋼管杭頭へ溶接する工法を採用することにより、鋼管杭頭の内径部を閉塞し補強する遮蔽円盤が不要になり、露天での溶接分量も最小限に軽減することが可能になり、特段に溶接の欠陥に注意したりその対策を考慮するなどの必要もなく、ごく普通の下向き溶接だけで容易に高品質のベースプレートを鋼管杭頭の上に設ける装置とその溶接方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の鋼管杭頭とベースプレートとの溶接装置は、複数本螺設された鋼管杭の鋼管杭頭を遣方の工程から必要な高さに切り揃え、柱脚フランジと、柱心に対して心ずれして地中に螺設された鋼管杭側のベースプレートとをボルトで接続する工法であって、柱脚フランジの下面側に位置合わせするベースプレートと鋼管杭頭側へ挿着しジャッキボルトを周設したいんろう継手とを一旦溶接し、該いんろう継手を介して前記ベースプレートと前記鋼管杭頭とを接合するものである。
【００１４】
また、ベースプレートの縁部に設けられたボルト穴から中心に向けていんろう継手を環囲し、横向きに締結する心寄せ金具を少なくとも３箇所に垂下させることにより、押しねじで鋼管杭頭を横方向に押して前記ベースプレートを微調整の移動をせながら柱心に合わせる心出しが可能になる。
【００１５】
ベースプレートの中央部に遊挿ボルト穴を設け、締め付けボルトを前記ベースプレートといんろう継手とに嵌通させ、前記ベースプレート側の自在座金と前記いんろう継手側の固定板とで前記ベースプレートと前記いんろう継手とを仮止めするもので、柱心に対して前記いんろう継ぎ手が偏心しても位置決めが可能である。
【００１６】
また、鋼管を輪切りにした短管の内面側端部に裏あて金具を溶接し、少量生産に対応する溶接構造のいんろう継手が形成される。
【００１７】
また、心寄せ金具の上方端に磁石を具備した旋回ハンドルを設け、該旋回ハンドルを９０度旋回させると前記心寄せ金具のワン・タッチ着脱を可能にする。
【００１８】
そして、鋼管杭頭とベースプレートとの溶接方法としては、いんろう継手を鋼管杭頭へ挿着し、該いんろう継手に載置したベースプレートのジャッキボルトによる水平出しと前記ベースプレートの中心を柱心に合わせる心出しとを行い、前記いんろう継手と前記ベースプレートとを仮付溶接するか或いは締め付けボルトで仮止めする工程と、前記鋼管杭頭と前記いんろう継手の両方に跨る合わせ位置に印を入れ、一体に仮止めした前記いんろう継手と前記ベースプレートとを取り出し本溶接する工程と、前記ベースプレートを溶接した前記いんろう継手を前記鋼管杭頭へ元通りの合わせ位置にジャッキボルトを固定した状態で挿着し、前記いんろう継手と前記鋼管杭頭とを溶接する工程からなる鋼管杭頭とベースプレートとの溶接方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとずき図面を参照して説明する。
図１において、建築の遣方の工程から決められた柱心Ｂの位置にねらいを定めて鋼管杭基礎Ｃを地中に螺設するが、その杭心Ｄは柱心Ｂから外れ偏心した位置に設置されることは避けられない。そこで先ず、遣方の工程後に予め必要な高さに切り揃えられた鋼管杭頭Ｅへジャッキボルト３を周設したいんろう継手４を挿着し、該いんろう継手４にベースプレート１を載置する。次にベースプレート１の上面を脚柱フランジＡの下面位置に合わせるためにジャッキボルト３でベースプレート１の水平出しを行い、同時に前記ベースプレート１の中心を柱心Ｂに合わせる心出しとボルト穴の方向の心出しを行う。次にこれらの作業によりベースプレート１といんろう継手４とのは関係位置が定まったところで仮止めする。
【００２０】
次に、いんろう継手４と鋼管杭頭Ｅの両方に跨る合わせ位置に印を入れ、一体に仮止めしたベースプレート１といんろう継ぎ手４とを一旦取り出して本溶接を行う。
【００２１】
次に、ベースプレート１を溶接したいんろう継手４をジャッキボルト３を取り付けたままの状態で元の鋼管杭頭Ｅへ挿着し、合わせ位置の印を合わせて溶接する。
【００２２】
図２に示される実施例では、ベースプレート１の縁部に設けられたボルト穴から中心に向けていんろう継手４を環囲し横向きに締結する心寄せ金具５を少なくとも３箇所に垂下させることにより、押しねじ２０でいんろう継ぎ手４を横方向に押してベースプレート１を水平に微調整の移動をさせながら柱心Ｂに合わせる心出しが可能になる。
【００２３】
図３に示される実施例では、ベースプレート１１の中央部に遊挿ボルト穴６を設け、締め付けボルト７を前記ベースプレート１１といんろう継手４とに嵌通させ、ベースプレート１１側の自在座金１３といんろう継手４側の固定板１６とでベースプレート１１と前記いんろう継手４とを仮止めするもので、柱心Ｂに対して前記いんろう継ぎ手４が偏心しても位置決めが可能である。
【００２４】
図４に示される実施例では、鋼管を輪切りにした短管８の内面側端部に裏あて金具９を溶接し、多品種少量生産に対応する溶接構造のいんろう継手１４が形成される。
【００２５】
図５に示される実施例では、心寄せ金具１５の上方端に磁石１０を具備した旋回ハンドル１２を設け、該旋回ハンドル１２を９０度旋回させるとワン・タッチの着脱を可能にする。
【００２６】
図６に示される実施例では、いんろう継手４を鋼管杭頭Ｅへ挿着し、該いんろう継手Ｅに載置したベースプレート１のジャッキボルト３による水平出しとベースプレート１の中心を柱心Ｂに合わせる心出しとを行い、いんろう継手４とベースプレート１とを仮付溶接１７をしている。
【００２７】
図７に示される実施例では、いんろう継手１４を鋼管杭頭Ｅへ挿着し、該いんろう継手１４に載置したベースプレート１１のジャッキボルト３による水平出しとベースプレート１１の中心を柱心Ｂに合わせる心出しとを行い、いんろう継手１４とベースプレート１１とを締め付けボルト７で仮止めしている。
【００２８】
図８に示される実施例では、ベースプレート１１の中央部に遊挿ボルト穴６を設け、締め付けボルト７を前記ベースプレート１１といんろう継手４とに嵌通させ、ベースプレート１１側の自在座金１３といんろう継手４側の固定板１６とでベースプレート１１と前記いんろう継手４とを仮止めするもので、柱心Ｂに対して前記いんろう継ぎ手４が偏心しても位置決めが可能である。
また、いんろう継手４に周設したジャッキボルト３はベースプレート１１の水平出しを行い、前記ベースプレート１１から垂下した心寄せ金具５は前記ベースプレート１１の心出しを行う。
【００２９】
図９に示される実施例では、一体に仮止めしたベースプレート１１といんろう継手４とを一旦取り出して本溶接を行う。
【００３０】
図１０に示される実施例では、ベースプレート１１を溶接したいんろう継手４をジャッキボルト３を取り付けたままの状態で元の鋼管杭頭Ｅへ挿着し、合わせ位置の印を合わせて溶接しながら順次前記ジャッキボルト３を取り外す状態を示している。
【００３１】
図１１に示される実施例では、ベースプレート１を溶接したいんろう継手４を鋼管杭頭Ｅの元通りの合わせ位置にジャッキボルト３を固定した状態で挿着し、いんろう継手４と鋼管杭頭Ｅとを溶接する工程からジャッキボルト３を取り外した状態を示す。そして、組立修了後柱の垂直を補正して、柱脚フランジＡとベースプレート１との接続部を鉄筋コンクリートで包み完了する。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３３】
螺設した鋼管杭頭にいんろう継手を介してベースプレートを間接的に接合することにより、従来の工法と比較して厚板鋼板のベースプレートの製作が１箇所につき１枚で済み、厚板鋼板を溶接する溶接量が減少し、溶接によって生ずる変形の防止対策も可能であり、欠陥が発生しやすい様々な溶接上の悪条件が無くなり、短時間の溶接による安価で高品質の製品が得られる。
【００３４】
そして、いんろう継手にジャッキボルトを周設することにより、鋼管杭頭での前記いんろう継手に載置したベースプレートの水平出しの作業が容易になり、前記いんろう継手と前記ベースプレートとを一旦取り出して一体に溶接後再び前記鋼管杭頭に挿着しても、前記ジャッキボルトは固定したままであるから、前の工程で設定した前記ベースプレートの高さは変わらない。
【００３５】
さらに、ベースプレートの縁部に設けられたボルト穴から中心に向けていんろう継手を環囲して横向きに締結する心寄せ金具を垂下させ、押しねじで鋼管杭頭を横方向に押すことにより、前記ベースプレートを微調整の移動をさせながら柱心に合わせる心出しが可能になる。
【００３６】
また、ベースプレートの中央部に遊挿ボルト穴を設けることにより、締め付けボルトを前記ベースプレートといんろう継手とに嵌通させ、ベースプレート側の自在座金といんろう継手側の固定板とでベースプレートと前記いんろう継手とをボルトで仮止めするもので、柱心に対して前記いんろう継ぎ手が偏心しても位置決めが可能である。
【００３７】
また、鋼管を輪切りにした短管の内面側端部に裏あて金具を溶接することにより、多品種で少量生産の受注に対応する溶接構造のいんろう継手が形成される。
【００３８】
また、心寄せ金具の上方端に磁石を具備した旋回ハンドルを設けることにより、ベースプレートの面に旋回ハンドルを吸着保持させ、該旋回ハンドルを９０度旋回させると前記心寄せ金具のワン・タッチ着脱が可能になる。
【００３９】
そして、いんろう継手を鋼管杭頭へ挿着し、該いんろう継手に載置したベースプレートの水平出しと心出しとを行い、前記いんろう継手と前記ベースプレートとを仮止めする工程と、仮止めした前記いんろう継手と前記ベースプレートとを取り出し本溶接する工程と、前記ベースプレートを溶接した前記いんろう継手を前記鋼管杭頭へ元通りの位置に挿着し、前記いんろう継手と前記鋼管杭頭とを溶接する工程からなる鋼管杭頭とベースプレートとの溶接方法である。また、遣方での位置決めは一度で済み、同じ工程を繰り返す必要が無い。
【００４０】
本発明の溶接方法によれば、鋼管杭頭の内径部を閉塞し補強する遮蔽円盤も不要であり、ベースプレートといんろう継手を溶接して取り外す金具類は、繰り返し次の工事に使用するなど経済的である。
【００４１】
本発明のベースプレートは、従来の各鋼管杭頭毎に２枚ずつ異なった偏心寸法で穿孔した偏心穴フランジを製作して、元の鋼管杭頭へ分配する手間と比較して、簡単に間違い無く配置することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼管杭の断面図である。
【図２】心寄せ金具付ベースプレートの断面図である。
【図３】位置決め金具付ベースプレートの断面図である。
【図４】裏あて金具付いんろう継手の断面図である。
【図５】ワン・タッチ位置決め金具の断面図である。
【図６】ベースプレートの仮付溶接の断面図である。
【図７】締め付けボルトの仮止めの断面図である。
【図８】ベースプレートの位置決めの底面図である。
【図９】ベースプレートといんろう継手との溶接断面図である。
【図１０】いんろう継手と鋼管杭頭の溶接断面図である。
【図１１】本発明の鋼管杭基礎の組立図である。
【図１２】従来の鋼管杭頭の断面図である。
【図１３】従来の鋼管杭基礎の組立図である。
【符号の説明】
１、１１    ベースプレート
２    ボルト
３    ジャッキボルト
４、１４    いんろう継手
５、１５    心寄せ金具
６    遊挿ボルト穴
７    締め付けボルト
８    短管
９    裏あて金具
１０    磁石
１２    旋回ハンドル
１３    自在座金
１６    固定板
１７    仮付溶接
１８    偏心穴フランジ
１９    遮蔽円盤
２０    押しねじ
Ａ    柱脚フランジ
Ｂ    柱心
Ｃ    鋼管杭
Ｄ    杭心
Ｅ    鋼管杭頭
Ｆ    杭頭フランジ
【図１】
2004211414.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2004211414.tif 000014
【図１３】
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