(57)【要約】【課題】土工事、コンクリート打設工事等がなく工期が短く施工コストが安価であり、かつ、地震等の外力に対しても耐久性のある高床式鉄骨基礎梁構造を提供することを目的とする。【解決手段】地中に打設された基礎杭と、基礎杭の杭頭にコンクリート及び鉄筋籠で固定される基礎杭の外径より大きな円筒形鋼製薄板永久型枠と、前記円筒形鋼製薄板永久型枠内のコンクリートにより固定されたアンカーボルトと、下端にベースプレートを固着された鉄骨とを有し、前記ベースプレートとアンカーボルトを締結し、前記鉄骨に地上より所定高さのレベルに位置するように鉄骨基礎梁を直接連結することを特徴とする高床式鉄骨基礎梁構造。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に打設された基礎杭と、基礎杭の杭頭にコンクリート及び鉄筋籠で固定される基礎杭の外径より大きな円筒形鋼製薄板永久型枠と、前記円筒形鋼製薄板永久型枠内のコンクリートにより固定されたアンカーボルトと、下端にベースプレートを固着された鉄骨とを有し、前記ベースプレートとアンカーボルトを締結し、前記鉄骨に地上より所定高さのレベルに位置するように鉄骨基礎梁を直接連結することを特徴とする高床式鉄骨基礎梁構造。
【請求項２】
前記ベースプレートとアンカーボルトと少なくとも１枚の皿ばねを介して締結することを特徴とする請求項１に記載の高床式鉄骨基礎梁構造。
【請求項３】
鉄骨の下端部に直接鉄骨基礎梁を連結することを特徴とする請求項１又は２に記載の高床式鉄骨基礎梁構造。
【請求項４】
複数の基礎杭の杭頭に１個の円筒形鋼製薄板永久型枠を跨って固定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高床式鉄骨基礎梁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物流センター等の床のレベルがトラック等の搬送手段の荷台とほぼ同じレベルとして荷物の出し入れを容易とした高床式構造物に適用される高床式鉄骨基礎梁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、特開平６−１０３５９号公報（以下、「従来例１」という。）には、基礎杭と接続する柱及び基礎梁等からなる基礎構造物を構築するために、先ず、地盤を所定のレベルまで根切り、基礎杭の杭頭を含むように捨てコンクリートを水平に打設し、その後に基礎梁を構築するための配筋をし、型枠を設置し、コンクリートを打設して基礎梁を構築するものが開示されている。
また、特開平７−３８１７号公報（以下、「従来例２」という。）には、基礎杭の上端に杭頭金物、レベル調整ボルトを介して基礎梁連結用の束材を固定し、束材に地上に位置するように鉄骨基礎梁を連結したものが開示されている。
特開平７−２６５６８号公報（以下、「従来例３」という。）には、基礎杭の杭頭に環装され、かつ、コンクリートが充填された接合鋼管に鉄骨基礎梁と鉄骨柱を接合する基礎梁構造が開示されている。
特開平１０−２５７４８号公報（以下、「従来例４」という。）には、基礎杭の杭頭に基礎コンクリートを打設し、基礎コンクリートに鉄骨柱の下端に固定したアンカー部を埋設して固定し、鉄骨柱に鉄骨土台梁を連結した基礎梁構造が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１０３５９号公報
【特許文献２】
特開平７−３８１７号公報
【特許文献３】
特開平７−２６５６８号公報
【特許文献４】
特開平１０−２５７４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来例１の技術においては、基礎梁を地中梁とするため、地盤の根切り等の土工事が多く、工期が長く、残土処理に多くの費用を必要とするという問題を有していた。
また、基礎梁を鉄筋コンクリートとするため、型枠工事、配筋工事、コンクリート打設工事、型枠解体工事を必要とし、工期が長く、コスト高となる問題点を有していた。
また、従来例２の技術においては、基礎杭に基礎梁連結用の束材を連結するものであるから、柱はさらに束材上に固定しなければならず、構造物の構築の際の工程が多くなるという問題点を有していた。
さらに、柱材を連結する束材と基礎杭とは剛接合であるため、台風や地震等の外力が鉄骨構造物に作用すると、柱に発生する曲げモーメントにおける柱脚部が負担する割合が大きくなり、その大きな力に抵抗するために、柱脚部を構成する部材の断面や基礎杭の径やその打設深さを大きいものとしなければならないという問題点を有していた。
従来例３の技術においては、接合鋼管を用いるものであり、柱はさらに接合鋼管上に固定しなければならず、構築の際の工程が多くなるという問題点を有していた。
従来例４の技術においては、基礎杭の杭頭に基礎コンクリートを打設しなければならず、鉄筋工による鉄筋組立、型枠工、コンクリート打設工事という専門職による工程があり、人件費が多くかかり、かつ、工期が長くなるという問題点を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決した、土工事、コンクリート打設工事等がなく工期が短く施工コストが安価であり、かつ、地震等の外力に対しても耐久性のある高床式鉄骨基礎梁構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本第１発明は、前記課題を解決するために、高床式鉄骨基礎梁構造において、地中に打設された基礎杭と、基礎杭の杭頭にコンクリート及び鉄筋籠で固定される基礎杭の外径より大きな円筒形鋼製薄板永久型枠と、前記円筒形鋼製薄板永久型枠内のコンクリートにより固定されたアンカーボルトと、下端にベースプレートを固着された鉄骨とを有し、前記ベースプレートとアンカーボルトを締結し、前記鉄骨に地上より所定高さのレベルに位置するように鉄骨基礎梁を直接連結することを特徴とする。
【０００７】
本第２発明は、本第１発明の高床式鉄骨基礎梁構造において、ベースプレートとアンカーボルトと少なくとも１枚の皿ばねを介して締結することを特徴とする。
【０００８】
本第３発明は、本第１又は第２発明の高床式鉄骨基礎梁構造において、鉄骨の下端部に直接鉄骨基礎梁を連結することを特徴とする。
【０００９】
本第４発明は、本第１〜第３発明のいずれか１つの発明の高床式鉄骨基礎梁構造において、複数の基礎杭の杭頭に１個の円筒形鋼製薄板永久型枠を跨って固定することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明においては、基礎杭の杭頭にコンクリート及び鉄筋籠で固定される基礎杭の外径より大きな円筒形鋼製薄板永久型枠を備える構成であるため、予め工場で薄い鉄板で形成される円筒形鋼製薄板永久型枠と組立てられた鉄筋籠とを運搬し、現場で設置し、コンクリートを円筒形鋼製薄板永久型枠内に打設するものであるから、鉄筋工、型枠工という専門職が不要であるため、従来の基礎に比べて人件費を低減できる。
薄い鋼板で形成される永久型枠は、コンクリート打設時に、コンクリートの圧力により自然に円形になる効果があるので、永久型枠の形状保持が容易となる。
鉄筋籠を工場で組立て、現場に運搬して設置するため、従来の基礎に比べて施工コストを低減化することができる。
従来の型枠は合板製であり、薄鋼板製の型枠に比べて材料費が高価であり、さらに、従来の型枠はコンクリート硬化後取り外し作業が必要であるが、円筒形鋼製薄板永久型枠はそのまま埋め殺しするので、型枠取り外し作業がなく、コンクリート表面の劣化を防止する効果を有する。
合板型枠を使用しないので、森林保護のも貢献することができる。
また、鉄骨に地上に位置するように鉄骨基礎梁を直接連結する構成であるため、鉄骨基礎梁の鉄骨への連結作業が地上部で実施できるので作業が容易であり、掘削等の土工事、コンクリート打設作業、鉄筋配筋作業等がなく、工期が短くて済み、施工コストの安価な鉄骨基礎梁構造とすることができる。
さらに、円筒形鋼製薄板型永久型枠内のコンクリートに固定したアンカーボルトに鉄骨柱の下端に固着されたベースプレートを少なくとも１枚の皿ばねを圧縮して締結する構成であるため、鉄骨柱脚部に地震等の外力により曲げ応力が作用した時の柱脚部の回転剛性を圧縮して締結された皿ばねの弾発力により低減することができ、鉄骨柱脚部を構成する部材としての鉄骨柱及び基礎杭を大きな断面のものを使用しなくて済み、低コストの鉄骨基礎梁構造とすることができる。
複数の基礎杭の杭頭に跨って１個の円筒形鋼製薄板型永久型枠を固定する構成であるため、上載荷重を複数の基礎杭で支持できるので大きな支持力を有し、大型の鉄骨構造物にも適用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図により説明する。
図１は本発明の概略図であり、図２は、本発明の一実施形態を示す図であり、図３は、本発明の他の実施形態を示す図であり、図４は本発明の他の実施形態を示す図であり、図５（ａ）（ｂ）は本発明の皿ばねの配置関係を示す図である。
【００１２】
本発明の高床式鉄骨基礎梁構造は、地中に打設された基礎杭１を有する。基礎杭１としては、回転圧入鋼管杭、コンクリート杭等どのようなものでもよい。基礎杭１の杭頭２に、基礎杭の外径より大きな中空部を有する円筒形鋼製薄板型永久型枠３を、円筒形鋼製薄板型永久型枠３と基礎杭１との間にコンクリート４を打設して固定する。円筒形鋼製薄板型永久型枠３と杭頭２との間に補強用鉄筋を配筋してコンクリート４を打設してもよい。円筒形鋼製薄板型永久型枠３内のコンクリート４に複数のアンカーボルト５を埋設固定する。Ｈ型又は箱型断面の鉄骨柱６の下端にはベースプレート７が溶接等の手段により固着される。
【００１３】
ベースプレート７には、アンカーボルト５を挿通するためのアンカーボルト挿通孔８が形成される。鉄骨柱６に固着されたベースプレート７は、円筒形鋼製薄板型永久型枠３内に打設されたコンクリート４の最上面との間にレベル調整用モルタル１６等のレベル調整手段によりレベル調整される。ベースプレート７のアンカーボルト挿通孔８にアンカーボルト５を挿通する。アンカーボルト５に皿ばね９、座金１０を挿通し、ナット１１で皿ばね９を圧縮して締結する。
【００１４】
図５（ａ）（ｂ）に皿ばねの他の実施形態を示す。図５（ａ）は、２個の皿ばね９を拡径端部を対向させて重ねて配置（並列配置）したものを示す。その際、皿ばね９をアンカーボルト５に同心的にするために嵌合突部付座金１２を用いる。図５（ｂ）は、皿ばね９を同じ向きに重ねて配置（直列配置）したものを示す。皿ばね９は、複数の皿ばねを並列配置することでその剛性は１／２となり、直列配置することでその剛性は２倍となる。鉄骨柱の下端に固着されたベースプレート７とアンカーボルト５を皿ばね９を介して締結することにより、鉄骨柱６の柱脚部に地震等の外力により曲げ応力が作用した時の柱脚部の回転剛性を圧縮して締結された皿ばねの弾発力により制御でき、杭基礎への曲げ応力の伝達を軽減することができる。
【００１５】
皿ばねが無い場合、鉄骨最下部と円筒型鋼製薄板永久型枠内のコンクリートとの間のアンカーボルトを通して曲げモーメントが食いに伝わるため、構造設計の応力計算の際に、上部鉄骨構造と杭を一体化したモデルで計算する必要があり、現在の市販の構造設計用のプログラムでは適用範囲外で、特別高度なプログラムでないと計算できないという設計上の問題がある。さらに、この方式で構造設計を行う場合、あらかじめ地盤の水平載荷試験による地盤反力係数を測定する必要がある。図６（ａ）は、皿ばねが無い場合の、地震時において杭基礎および上部構造に発生する曲げモーメントを示し、図６（ｂ）は、皿ばね有りの倍の、地震時において杭基礎および上部構造に発生する曲げモーメントを示す。
【００１６】
鉄骨柱６の地上部分の所定高さ位置に鉄骨梁１３を溶接等の手段により連結する。鉄骨基礎梁１３は地上に位置するため、構造物の上載荷重は、基礎杭１が負担する。鉄骨基礎梁１３上に１階の床となる床部材１４を設置する。鉄骨柱６への鉄骨基礎梁１３の連結作業が地上部で実施できるため、連結作業が容易になる。床部材１４の下に床下空間が形成できるので、給排水管の維持管理が容易となる。皿ばねは、この問題を解決するものである。具体的には、鉄骨最下部を「ピン」の状態にすることで、杭頭接合部の曲げモーメントを発生させない効果がある。このため、杭頭部の曲げモーメントも発生しないので、構造設計の応力計算の際に、上部鉄骨構造だけで応力計算を行い、杭を一体化したモデルで計算する必要がない。
【００１７】
図４には、複数の基礎杭１の杭頭に跨って１個の円筒形鋼製薄板型永久型枠３を固定した鉄骨基礎梁構造としたものである。本発明の鉄骨基礎梁構造は、鉄骨構造物の上載荷重の全てを基礎杭１が負担するため、大きな鉄骨構造物の場合、支持力の大きい基礎杭が必要な場合に有効である。
【００１８】
本発明の鉄骨基礎梁構造は、物流センターのようにトラックによる荷物の出し入れが頻繁に行われる鉄骨構造物に適している。このような鉄骨構造物においては、床のレベルがトラック等の搬送手段の荷台とほぼ同じレベルとして荷物の出し入れを容易とした高床式が適しているからである。
【００１９】
【発明の効果】
本発明においては、基礎杭の杭頭にコンクリート及び鉄筋籠で固定される基礎杭の外径より大きな円筒形鋼製薄板永久型枠を備える構成であるため、予め工場で薄い鉄板で形成される円筒形鋼製薄板永久型枠と組立てられた鉄筋籠とを運搬し、現場で設置し、コンクリートを円筒形鋼製薄板永久型枠内に打設するものであるから、鉄筋工、型枠工という専門職が不要であるため、従来の基礎に比べて人件費を低減できる。
薄い鋼板で形成される永久型枠は、コンクリート打設時に、コンクリートの圧力により自然に円形になる効果があるので、永久型枠の形状保持が容易となる。
鉄筋籠を工場で組立て、現場に運搬して設置するため、従来の基礎に比べて施工コストを低減化することができる。
従来の型枠は合板製であり、薄鋼板製の型枠に比べて材料費が高価であり、さらに、従来の型枠はコンクリート硬化後取り外し作業が必要であるが、円筒形鋼製薄板永久型枠はそのまま埋め殺しするので、型枠取り外し作業がなく、コンクリート表面の劣化を防止する効果を有する。
合板型枠を使用しないので、森林保護のも貢献することができる。
また、鉄骨に地上に位置するように鉄骨基礎梁を直接連結する構成であるため、鉄骨基礎梁の鉄骨への連結作業が地上部で実施できるので作業が容易であり、掘削等の土工事、コンクリート打設作業、鉄筋配筋作業等がなく、工期が短くて済み、施工コストの安価な鉄骨基礎梁構造とすることができる。
さらに、円筒形鋼製薄板型永久型枠内のコンクリートに固定したアンカーボルトに鉄骨柱の下端に固着されたベースプレートを少なくとも１枚の皿ばねを圧縮して締結する構成であるため、鉄骨柱脚部に地震等の外力により曲げ応力が作用した時の柱脚部の回転剛性を圧縮して締結された皿ばねの弾発力により低減することができ、鉄骨柱脚部を構成する部材としての鉄骨柱及び基礎杭を大きな断面のものを使用しなくて済み、低コストの鉄骨基礎梁構造とすることができる。
複数の基礎杭の杭頭に跨って１個の円筒形鋼製薄板型永久型枠を固定する構成であるため、上載荷重を複数の基礎杭で支持できるので大きな支持力を有し、大型の鉄骨構造物にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図。
【図２】本発明の一実施形態を示す図。
【図３】本発明の一実施形態を示す図。
【図４】本発明の一実施形態を示す図。
【図５】（ａ）（ｂ）本発明の一実施形態を示す図。
【図６】（ａ）（ｂ）本発明の一実施形態を示す図。
【符号の説明】
１：基礎杭
２：杭頭
３：円筒形鋼製薄板型永久型枠
４：コンクリート
５：アンカーボルト
６：鉄骨柱
７：ベースプレート
８：アンカーボルト挿通孔
９：皿ばね
１０：座金
１１：ナット
１２：嵌合突起付座金
１３：鉄骨梁
１４：床部材
１５：鉄骨梁連結用ブラケット
１６：レベル調整用モルタル
【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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