(57)【要約】  【課題】  接合部における構造性能、断面効率に優れ、かつ接合部材がシンプルな形状で製造が容易であり、現場溶接の排除による施工性と品質信頼性の向上が可能な鋼管と鉄筋との接合構造を提供する。  【解決手段】  鉄筋ｄを取り付けるためのリング状部材１１を鋼管１の端面に突合せ溶接する。リング状部材１１の外径は、鋼管１の外径よりも大きく、かつリング状部材１１の内径は鋼管１の内径よりも小さい。外突起１１ａとしてのリング状部材１１の外周側には複数の孔１３が形成されており、この孔１３に鉄筋ｄを挿入し、ナット１４で固定する。鉄筋ｄは鉄筋コンクリート部材ｃへの定着筋として機能し、鋼管１内部とリング状部材１１に取り付けられた鉄筋ｄがコンクリート２を介して一体化される。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の端面に、外径が該鋼管の外径よりも大きく、内径が該鋼管の内径よりも小さいリング状部材が接合され、該リング状部材の前記鋼管の板厚中心より外側に孔の中心が位置するように形成された孔部に鉄筋が取り付けられており、前記鋼管内の少なくとも前記リング状部材が接合された側にはコンクリートが充填されていることを特徴とする鋼管と鉄筋との接合構造。
【請求項２】
鋼管の外周にリング状部材が設けられ、該鋼管の内周の前記リング状部材と対応する位置に内突起が設けられ、前記リング状部材に形成された孔部に鉄筋が取り付けられており、前記鋼管内の少なくとも前記内突起が設けられた部分にはコンクリートが充填されていることを特徴とする鋼管と鉄筋との接合構造。
【請求項３】
前記鉄筋が前記鋼管内に充填されたコンクリートと連続するコンクリート内に埋め込まれている請求項１または２記載の鋼管と鉄筋との接合構造。
【請求項４】
前記鋼管が鋼管杭としての鋼管であり、前記鉄筋が前記鋼管杭の杭頭部とコンクリート部材とをつなぐ定着筋としての鉄筋であり、前記鋼管の内部に前記コンクリート部材内まで延びる鉄筋籠が配置されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の鋼管と鉄筋との接合構造を用いた杭頭接合部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、鋼管と鉄筋の接合構造およびそれを用いた杭頭接合部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管部材またはコンクリート充填鋼管部材と鉄筋コンクリート部材または鉄骨鉄筋コンクリート部材との接合は、鋼管に鉄筋を溶接し、鉄筋を鉄筋コンクリート部材または鉄骨鉄筋コンクリート部材に定着させる方法や、鋼管内に鉄筋を所定長さ埋め込み、鉄筋を鉄筋コンクリート部材または鉄骨鉄筋コンクリート部材に定着させる方法がある。
【０００３】
杭頭接合部を例にとると、図１４に示すように鋼管１の内部に鉄筋籠４１を挿入する方式（鉄筋籠方式）、図１５に示すように鋼管１の外周に鉄筋５１を溶接する方式（ひげ筋方式）や、特許文献１に記載されているような鋼管の外周にネジ孔を設けた接続具を取り付け、これにネジ鉄筋を螺合する方式（カプラー方式）などがある。
【０００４】
しかし、鉄筋籠方式では鉄筋の配置スペースが狭くなるため、鉄筋が過密配筋となり施工性に劣る。また、鋼管内部に鉄筋が配置されるため、曲げに対しての断面効率が悪い。
【０００５】
ひげ筋方式では、輸送効率や建て方時の作業効率の観点から、鉄筋は現場溶接とされるのが一般的である。しかし、現場溶接において適切な作業環境（気象条件なども影響する）および溶接姿勢を常時確保するのは難しく、そのような環境下で得られた溶接部の品質は少なからず信頼性を欠く。
【０００６】
さらに、ひげ筋方式では鉄筋に作用する力を隅肉溶接で鋼管に伝達するため、溶接長さが増大し、溶接の自動化も難しく経済性に劣る。
【０００７】
特許文献１記載のカプラー方式では、ひげ筋方式と同様に溶接施工性、溶接品質に問題があるほか、専用カプラーの使用によるコスト増も免れない。
【０００８】
なお、上述の方法では、いずれも、鋼管にコンクリートを充填し、両者の合成断面であるコンクリート充填鋼管部材として設計する場合に、内面にリブを設けて付着力を高めた鋼管を使用するか、あるいは鋼管端部の内壁面に鋼帯を溶接して内突起を形成するなどして、充填コンクリートと鋼管のズレ止め機能を付与する必要がある。
【０００９】
このような問題に対して、特許文献２では、顎部から鋼管と略同一外径のハブを突出させたリング状の杭頭部材を鋼管杭の端部に溶接し、杭頭部材の顎部に鉄筋取付け用の貫通孔を設け、これに鉄筋を機械的に結合する方法を提案している。
【００１０】
また、特許文献３には、鋼管杭の中空の杭頭部外周にあらかじめ鉄筋を定着させたベースプレートを固着するとともに、杭頭部の内側に平板または下向きに凸の円錐断面形状の杭頭キャップを溶接したものが記載されている。
【００１１】
この他、特許文献４には、鋼管杭の上部に環状のフランジを溶接し、フランジにジベルを固着するとともに、鋼管杭内からフーチング中に延びる鉄筋籠を埋め込んだ杭頭接合部構造が記載されている。
【特許文献１】特開昭６２−１５３４１８号公報
【特許文献２】特開平１０−０４６６０４号公報
【特許文献３】特開２０００−２２０１５２号公報
【特許文献４】実開昭５５−１２６３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の特許文献２記載の発明は、杭頭部に鉄筋を取り付けるための杭頭部材を鋼管杭に突き合わせ溶接できるようにしたものであるが、ハブを設けた杭頭部材の断面形状が複雑なため、製造するには鍛造・鋳造によるか鋼板の切削加工のいずれかとなり、コストがかかる。
【００１３】
また、鉄筋をネジ式に取り付ける場合のナットが接触する顎部、および鋼管が突合せ溶接されるハブ部に高い寸法精度が要求される。すなわち、ナット接触部は鉄筋の力を杭頭部材に均等に伝達するため平坦度が必要であり、一方、ハブ部は鋼管の寸法誤差による目違いや開先内の隙間が生じないようにするための突合せ部の平坦度と真円度が必要であり、これらの部分は機械加工で仕上げる必要が生じる。
【００１４】
また、この特許文献２記載の発明では、鉄筋が鋼管の外側あるいは内側のいずれか一方に取り付く場合において、鉄筋に力が作用した際、杭頭部材と鋼管端部の接合部分は、面外変形に対する抵抗力が弱いので、その部分に変形が生じやすい。さらに、鉄筋が鋼管の外側のみに取り付くタイプでは、充填コンクリートと鋼管のズレ止め処置が別途必要となる。
【００１５】
特許文献３記載の発明は、杭頭部の内側が中空であることが前提となっており、杭頭部の内側に平板の杭頭キャップを設けた場合でも、鉄筋から伝達される力に抵抗するためには、ベースプレートの板厚を大きくする必要があり、不経済である。
【００１６】
また、円錐断面形状の杭頭キャップを設けた場合には、鉄筋から伝達される力に対して鋼管管壁が連成して変形するモードに陥りやすく（コーン状の杭頭キャップと鋼管の溶接部およびベースプレート下部の鋼管壁面が変形する）、加工も難しい。
【００１７】
さらに、特許文献３記載の発明は、杭頭キャップがあるため、モーメントの大きくなる杭頭部を鋼管とコンクリートとの合成構造とすることができず、杭の耐力確保の観点から鋼管の板厚が大きくなり、その面からも不経済である。
【００１８】
特許文献４記載の発明は、従来の鉄筋籠方式と比べると、杭頭部の耐力・剛性は上昇するが、曲げを負担する鉄筋が鋼管内部にある点は従来の鉄筋籠方式と同じであり、曲げ耐力確保の観点からは非効率的である。
【００１９】
本願発明は上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、接合部における構造性能、断面効率に優れ、かつ接合部材がシンプルな形状で製造が容易であり、現場溶接の排除による施工性と品質信頼性の向上が可能な鋼管と鉄筋との接合構造および杭頭接合部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】
【００２０】
本願の請求項１に係る鋼管と鉄筋との接合構造は、鋼管の端面に、外径が該鋼管の外径よりも大きく、内径が該鋼管の内径よりも小さいリング状部材が接合され、該リング状部材の前記鋼管の板厚中心より外側に孔の中心が位置するように形成された孔部に鉄筋が取り付けられており、前記鋼管内の少なくとも前記リング状部材が接合された側にはコンクリートが充填されていることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の具体的な適用対象としては、例えば鋼管杭の杭頭部と鉄筋コンクリート製のフーチングなどを鉄筋を介して一体化する杭頭接合部や、鋼管あるいはコンクリート充填鋼管構造の柱脚と鉄筋コンクリート製の基礎を鉄筋を介して一体化する柱脚接合部などがあるが、これらに限らず、鋼管部材（コンクリート充填鋼管部材なども含む）とコンクリート部材（鉄筋コンクリート部材、鉄骨鉄筋コンクリート部材なども含む）との接合において、鋼管部材とコンクリート部材との間でのスムーズな応力の伝達を図るための鉄筋を鋼管部材に接合するための構造として広く適用可能である。
【００２２】
孔部への鉄筋の取付け方法は特に限定されないが、現場施工においては、例えば孔部を貫通孔として、鉄筋の上下をナットなどで固定する方法が容易である。その他、孔部をネジを設けたタップ孔として、ネジ鉄筋またはネジ切り棒鋼などからなる鉄筋の端部を螺合して固定するものでもよい。
【００２３】
コンクリート充填鋼管の場合、通常、鋼管の全長にわたってコンクリートが充填されるが、中空の鋼管を用いる場合は、リング状部材が接合された側のリング状部材の近傍のみコンクリートを充填するのでもよい。
【００２４】
鋼管の端面へのリング状部材の接合は、例えばリング状部材を鋼管の端面に突き合せ、完全溶込み溶接するなどして行うことができる。
【００２５】
本発明においては、リング状部材の孔部に取り付けられた鉄筋に力が作用した際、リング状部材の内周側がコンクリートからの反力を受けて全体の変形に抵抗するため、リング状部材と鋼管との接合部周辺が面外変形しにくい。また、リング状部材の内周側が鋼管内のコンクリートとのズレ止めとして機能する。
【００２６】
本願の請求項２に係る鋼管と鉄筋との接合構造は、鋼管の外周にリング状部材が設けられ、該鋼管の内周の前記リング状部材と対応する位置に内突起が設けられ、前記リング状部材に形成された孔部に鉄筋が取り付けられており、前記鋼管内の少なくとも前記内突起が設けられた部分にはコンクリートが充填されていることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の適用対象は請求項１に係る発明と同様である。
【００２８】
リング状部材は鋼管の端部から鋼管の外周に嵌め込み、所定の位置で例えば隅肉溶接あるいは部分溶込み溶接などにより取り付けることができ、それによって鋼管の端部外周面に外突起が形成される。
【００２９】
内突起は、例えば、鋼帯を円弧状に曲げ加工したものを隅肉溶接または部分溶込み溶接などにより形成することができる。
【００３０】
ただし、リング状部材の取付け方法、内突起の形状および取付け方法もこれらに限定されるものではない。
【００３１】
この場合も、請求項１に係る発明と同様、リング状部材の孔部に取り付けられた鉄筋に力が作用した際、鋼管の管壁を挟んで内側に位置する内突起がコンクリートからの反力を受けて全体の変形に抵抗するため、リング状部材と鋼管との接合部周辺が面外変形しにくい。また、内突起が鋼管内のコンクリートとのズレ止めとして機能する。
【００３２】
請求項３は、請求項１または２に係る鋼管と鉄筋との接合構造において、前記鉄筋が前記鋼管内に充填されたコンクリートと連続するコンクリート内に埋め込まれている場合である。
【００３３】
この場合の鉄筋は鉄筋コンクリート部材や鉄骨鉄筋コンクリート部材などのコンクリートへの定着筋として機能し、鋼管内部とリング状部材に取り付けられた鉄筋がコンクリートを介して一体化される。
【００３４】
請求項４に係る発明は、請求項１、２または３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を用いた杭頭接合部であり、前記鋼管が鋼管杭としての鋼管であり、前記鉄筋が前記鋼管杭の杭頭部とコンクリート部材とをつなぐ定着筋としての鉄筋であり、前記鋼管の内部に前記コンクリート部材内まで延びる鉄筋籠が配置されていることを特徴とするものである。
【００３５】
この場合、鋼管杭の外側に配置した定着筋としての鉄筋の軸力と鋼管の内側に配置した内籠筋としての鉄筋籠の軸力のバランスにより、リング状部材と鋼管杭との接合部の局部変形を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本願発明では、鉄筋をコンクリート充填鋼管部材または鋼管部材などを構成する鋼管の外側に配置することで、過密配筋を防止し曲げに対しての断面効率を向上させることができる。
【００３７】
定着筋としての鉄筋は、リング状部材に対して機械的に取り付けることができるため、現場溶接が排除でき、また溶接の場合と比較して施工性、品質の問題がない。さらに、カプラー方式のように特殊な金具を使用しないため、コスト増が少ない。
【００３８】
本願発明におけるリング状部材は、非常に単純な断面形状とすることができ、基本的には厚板の切出しでも製造可能であり、製造が容易である。
【００３９】
請求項１に係る発明では、リング状部材が突合せタイプの接合構造により取りけ付けられており、引用文献２記載の発明のようなハブ部を必要としないため、鋼管の寸法誤差を簡単に吸収することができる。
【００４０】
また、リング状部材を鍛造あるいは鋳造で製造する場合も、複雑な金型が不要であり、安価に製造することができる。
【００４１】
また、リング状部材と鋼管を突合せ溶接する場合、リングと鋼管の溶接線は、鋼管の円周方向に一致するので、溶接施工の自動化が容易である。
【００４２】
請求項１、２に係るいずれの発明についても、リング状部材に取り付けられた鉄筋に力が作用した際、リング状部材の内周側または内突起がコンクリートからの反力を受けて全体の変形に抵抗するため、リング状部材と鋼管との接合部周辺が面外変形しにくく、また、リング状部材の内周側または内突起が鋼管内のコンクリートとのズレ止めとして機能する。
【００４３】
さらに、請求項４に係る発明では、外側の鉄筋の軸力と内籠筋の軸力のバランスにより、リング状部材と鋼管の接合部の局部変形が抑制され、信頼性の高い杭頭接合部が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図１は、本願の請求項１、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を杭頭接合部に適用した場合の一実施形態を示したものであり、構造的にはコンクリート充填鋼管部材ａと鉄筋コンクリート部材ｃとの接合部となっている。
【００４５】
鉄筋ｄを取り付けるためのリング状部材１１の外径は、鋼管１の外径よりも大きく、かつリング状部材１１の内径は鋼管１の内径よりも小さい。
【００４６】
図示した例では、このリング状部材１１を鋼管１の端面に突き合せ、完全溶込み溶接することで（溶接部を符号１６で示す）、鋼管１の端部に外突起１１ａと内突起１１ｂが同時に形成される。なお、図のように鋼管１側に裏当金１５を仮止めしておくと溶接しやすい。
【００４７】
外突起１１ａには複数の孔１３が形成されており、この孔１３に鉄筋ｄとしてのネジ鉄筋を挿入し、両側からナット１４で締め付けて固定している。この鉄筋ｄは鉄筋コンクリート部材ｃへの定着筋として機能し、鋼管１内部とリング状部材１１に取り付けられた鉄筋ｄがコンクリート２を介して一体化される。なお、孔１３はキリ孔でも良いが、内面にタップ加工を施しても良い。
【００４８】
また、図示したリング状部材１１は両面が平坦な単純な形態を有しており、簡単に製作することができるが、この例のようにナット１４で締め付けて固定する場合、とりあえずナット１４の接触面が平坦であればよい。
【００４９】
図２は、本願の請求項１、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を杭頭接合部に適用した場合の他の実施形態を示したものであり、構造的には鋼管部材ｂと鉄筋コンクリート部材ｃとの接合部となっている。
【００５０】
図１の場合と異なり、鋼管部材ｂ側が中空であるため、鋼管１の端面から所定の間隔をおいた位置に蓋３を取り付けてコンクリート２を打設することで、内突起１１ｂの周囲にコンクリート２が充填された構造としている。
【００５１】
図示した例では、蓋３は鋼管１と溶接接合され、コンクリート２と鋼管１のズレ止めの役割を果たしている。蓋３のみで強度が足りない場合には、蓋３周辺の鋼管１内壁面に別途ズレ止めを配置することも考えられる。
【００５２】
図３は、本願の請求項１、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造の作用を示したものである。
【００５３】
図３(a) は、鉄筋ｄに引張力が作用した場合の、力の伝達メカニズムを示したもので、この種のリング状の接合部材を用いた構造の場合、一般に接合部材の板厚に比べて鋼管の板厚が薄いので、リング状の接合部材と鋼管の溶接接合部周辺で鋼管が先行降伏して変形が発生しやすい。
【００５４】
これに対し、本発明の場合、鋼管１の管壁を挟んで外突起１１ａと反対側に位置する内突起１１ｂの下面が、コンクリート２からの反力を受け、リング状部材１１と鋼管１の溶接接合部が面外変形するのを防止している。
【００５５】
図３(b) は、鉄筋ｄに圧縮力が作用した場合の、力の伝達メカニズムを示したもので、今度は、反対に内突起１１ｂの上面がコンクリート２からの反力を受け面外変形に抵抗している。
【００５６】
このような力の伝達メカニズムから、本発明では特にリング状接合部材と鋼管との接合部分が変形しにくいという特徴がある。
【００５７】
なお、鋼管の板厚によっては、鋼管の端部を増厚させたり、バンドプレートで巻いたり、あるいはスチフナーを設置したりなどの面外変形に対する補強が必要となる場合もあるが、本発明によれば最小限の補強で済ませることができる。
【００５８】
図４は、本願の請求項１、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を杭頭接合部に適用した場合のさらに他の実施形態を示したもので、鉄筋ｄを取り付けるためのリング状部材１１の孔部を貫通孔とせずにタップ加工を施した孔１３ａとし、端部にネジ加工を施した鉄筋ｄを螺合することにより固定している。
【００５９】
また、孔１３ａの中心を通る中心線ｑは、鋼管１の板厚中心を通る線ｐより外側に位置するようにしている。他の構成は、図１の場合と同様である。
【００６０】
図５は、本願の請求項２、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を杭頭接合部に適用した場合の一実施形態を示したものであり、構造的には図１の場合と同様、コンクリート充填鋼管部材ａと鉄筋コンクリート部材ｃとの接合部となっている。
【００６１】
鉄筋ｄを取り付けるためのリング状部材２１の外径は、鋼管１の外径よりも大きく、かつリング状部材２１の内径は鋼管１の外径よりもわずかに大きい。リング状部材２１の内径と鋼管１の外径のクリアランスは、鋼管１の外周へのリング状部材２１の嵌め込み作業が円滑に実施できるよう、鋼管１およびリング状部材２１の加工精度を考慮して設定される。
【００６２】
ただし、リング状部材２１の内径は大きすぎても溶接金属の漏れが発生するので、最大３ｍｍ以下とするのが好ましい。リング状部材２１の断面は図１の場合と同様、例えばナット２４を用いる場合、ナット２４との接触面が平坦であればよいが、両面を平坦にするなどできるだけ単純な形状とすることで製作が非常に容易となる。
【００６３】
このリング状部材２１を鋼管１の端部から嵌め込み、所定の位置で隅肉溶接または部分溶込み溶接することで（溶接部を符号２６で示す）、鋼管１の端部外周面に外突起２１ａが形成される。
【００６４】
外突起２１ａには複数の孔２３が形成されており、この孔２３に鉄筋ｄとしてのネジ鉄筋を挿入し、両側からナット２４で締め付けて固定している。この鉄筋ｄは鉄筋コンクリート部材ｃへの定着筋として機能し、鋼管１内部とリング状部材２１に取り付けれた鉄筋ｄがコンクリート２を介して一体化され、定着性を高めている。なお、孔２３はキリ孔でも良いが、内面にタップ加工を施しても良い。
【００６５】
鋼管１の内面には、鋼管１を挟んで外突起２１ａの位置に対応する位置に内突起２２が形成されている。この内突起２２は、例えば、鋼帯を円弧状に曲げ加工したものを隅肉溶接または部分溶込み溶接などにより形成することができる。
【００６６】
外突起２１ａに外力が加わった際に、外突起２１ａと内突起２２とを一体に挙動させるためには、これらの断面の中心軸が一致するように取り付けるのが好ましい。内突起２２は、上述の鋼帯によるほか、厚板から切出したり、鍛造・鋳造で製作したリングを用いても良い。
【００６７】
図６は、本願の請求項２、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を杭頭接合部に適用した場合の他の実施形態を示したものであり、構造的には鋼管部材ｂと鉄筋コンクリート部材ｃとの接合部となっている。
【００６８】
図５の場合と異なり、鋼管部材ｂ側が中空であるため、鋼管１の端面から所定の間隔をおいた位置に蓋３を取り付けてコンクリート２を打設することで、内突起２１ｂの周囲にコンクリート２が充填された構造としている。
【００６９】
その他、図１の実施形態に対する図２の実施形態の場合と同様の関係となっている。
【００７０】
図７は、本願の請求項２、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造の作用を示したものである。
【００７１】
図７(a) は、鉄筋ｄに引張力が作用した場合の、力の伝達メカニズムを示したもので、鋼管１の管壁を挟んで外突起２１ａと反対側に位置する内突起２２の下面が、コンクリート２からの反力を受け、リング状部材２１および内突起２２と鋼管１の溶接接合部が面外変形するのを防止している。
【００７２】
図７(b) は、鉄筋ｄに圧縮力が作用した場合の、力の伝達メカニズムを示したもので、今度は、反対に内突起２２の上面がコンクリート２からの反力を受け面外変形に抵抗している。
【００７３】
このような力の伝達メカニズムから、本発明では特にリング状接合部材と鋼管との接合部分が変形しにくいという特徴がある。
【００７４】
以上、図面に基づいて説明した各実施形態において、鋼管１は円形断面としているが、角形断面のような多角形断面でもよい。リング状部材１１，２１も円盤状ではなく多角形でも良い。また、鉄筋コンクリート部材ｃは、鉄骨鉄筋コンクリート部材でも良い。
【００７５】
さらに、各図面の鋼管内部には突起を設けていないが、本発明は内面突起付き鋼管や置きビード、バンドプレート等により鋼管の内面自体に突起がある場合にも有効である。特に、図７のように内突起２２の下面がコンクリート２からの反力を受け、鋼管１の面外変形を防止する際には、鋼管の内面に突起があると圧縮場が形成しやすく、鋼管内部に突起がない場合と比べて面外変形防止の効果が大きい。
【００７６】
なお、図１〜図３および図５〜図７において、リングに取り付く鉄筋ｄは、圧縮時に構造要素として算定する前提で、リング状部材１１，２１の両側からナット１４，２４で締め付けて固定するように描かれているが、構造計算で圧縮側を無視するのであれば、図中、上側のナットは省略可能である。また、鉄筋ｄはネジ鉄筋の他、棒鋼にネジ加工を施したものでもよい。
【００７７】
リング状部材１１，２１は、いずれのタイプにおいても、厚板から切出すか、あるいは鍛造や鋳造などで容易に製造することができる。
【００７８】
厚板からの切出しの際は、リング形状を一気に切出してもよいし、弧状の小片をいつくか切出して溶接組立てによりリング形状としてもよい。後者の方が歩留まりは向上する。あるいは、相互の小片どうしは溶接せずに弧状の小片と鋼管とを溶接し、全体としてリング状としてもよい。ナットの接触面の寸法精度（平坦度や平行度）は厚板製品のレベルで十分であり、通常、この部分の機械加工は不要である。また、切り出しの際の切断面には特段の寸法精度は必要とせず、ガスカットなどでも十分である。
【００７９】
ただし、請求項２に係る発明のように、リング状部材２１を鋼管１の外周面に外嵌めするタイプの場合、鋼管１との取り合う面（内径側）に関しては、リング状部材２１の鋼管１への嵌め込み作業が円滑にできて、かつリング状部材２１と鋼管１の外周面との隙間が大きくなりすぎないよう、加工に際して適切な寸法精度管理が必要となる。
【００８０】
また、以上の実施形態は、本願発明を杭頭接合部に適用した場合であるが、柱脚部その他にも適用できることは前述した通りである。
【００８１】
図８は、本願の請求項４に係る杭頭接合部の一実施形態を示したものである。構造的には、図１の場合と同様、コンクリート充填鋼管部材ａと鉄筋コンクリート部材ｃとの接合部であって、図１の実施形態に対し、鋼管杭としての鋼管１の上端内部に鉄筋籠３１を配置したものである。
【００８２】
鉄筋籠３１の上部はフーチングとしてのコンクリート部材ｃ内に延びており、リング状部材１１に取り付けられた定着筋としての鉄筋ｄとともに、一体性の高い杭頭接合部を形成している。
【００８３】
鉄筋ｄを取り付けるためのリング状部材１１の外径は、鋼管１の外径よりも大きく、かつリング状部材１１の内径は鋼管１の内径よりも小さい。
【００８４】
図示した例では、このリング状部材１１を鋼管１の端面に突き合せ、完全溶込み溶接することで（溶接部を符号１６で示す）、鋼管１の端部に外突起１１ａと内突起１１ｂが同時に形成される。なお、図のように鋼管１側に裏当金１５を仮止めしておくと溶接しやすい。
【００８５】
外突起１１ａには複数の孔１３が形成されており、この孔１３に鉄筋ｄとしてのネジ鉄筋を挿入し、両側からナット１４で締め付けて固定している。この鉄筋ｄは鉄筋コンクリート部材ｃへの定着筋として機能し、鋼管１内部とリング状部材１１に取り付けられた鉄筋ｄがコンクリート２を介して一体化される。なお、孔１３はキリ孔でも良いが、内面にタップ加工を施しても良い。
【００８６】
また、図示したリング状部材１１は両面が平坦な単純な形態を有しており、簡単に製作することができるが、この例のようにナット１４で締め付けて固定する場合、とりあえずナット１４の接触面が平坦であればよい。
【００８７】
図９は、本願の請求項４に係る杭頭接合部の他の実施形態を示したものであり、図２の場合と同様、構造的には鋼管部材ｂと鉄筋コンクリート部材ｃとの接合部となっており、鋼管杭としての鋼管１の内部に鉄筋籠３１を設置している。
【００８８】
図８の場合と異なり、鋼管部材ｂ側が中空であるため、鋼管１の端面から所定の間隔をおいた位置に蓋３を取り付けてコンクリート２を打設することで、内突起１１ｂの周囲にコンクリート２が充填された構造としている。
【００８９】
図示した例では、蓋３は鋼管１と溶接接合され、コンクリート２と鋼管１のズレ止めの役割を果たしている。蓋３のみで強度が足りない場合には、蓋３周辺の鋼管１内壁面に別途ズレ止めを配置することも考えられる。
【００９０】
図１０は、図８および図９の実施形態において、鋼管杭頭部の外側の鉄筋および内側の鉄筋籠に引張力が作用した場合の力の伝達メカニズムを示したもので、この種のリング状の接合部材を用いた構造の場合、一般に接合部材の板厚に比べて鋼管の板厚が薄いので、リング状の接合部材と鋼管の溶接接合部周辺で鋼管が先行降伏して変形が発生しやすい。
【００９１】
これに対し、本発明の場合、鋼管１の管壁を挟んで外突起１１ａと反対側に位置する内突起１１ｂの下面が、コンクリート２からの反力を受け、さらに、外側の鉄筋ｄの軸力と内側の鉄筋籠３１の軸力がバランスするため、図１や図２の場合に比べ、リング状部材１１と鋼管１の溶接接合部の面外変形をより効果的に抑制することができる。
【００９２】
図１１は、本願の請求項４に係る杭頭接合部のさらに他の実施形態を示したもので、図５の実施形態に対し、鋼管杭としての鋼管１の上端内部に鉄筋籠３１を配置したものに相当する。
【００９３】
鉄筋ｄを取り付けるためのリング状部材２１の外径は、鋼管１の外径よりも大きく、かつリング状部材２１の内径は鋼管１の外径よりもわずかに大きい。リング状部材２１の内径と鋼管１の外径のクリアランスは、鋼管１の外周へのリング状部材２１の嵌め込み作業が円滑に実施できるよう、鋼管１およびリング状部材２１の加工精度を考慮して設定される。
【００９４】
ただし、リング状部材２１の内径は大きすぎても溶接金属の漏れが発生するので、最大３ｍｍ以下とするのが好ましい。リング状部材２１の断面は、例えばナット２４を用いる場合、ナット２４との接触面が平坦であればよいが、両面を平坦にするなどできるだけ単純な形状とすることで製作が非常に容易となる。
【００９５】
このリング状部材２１を鋼管１の端部から嵌め込み、所定の位置で隅肉溶接または部分溶込み溶接することで（溶接部を符号２６で示す）、鋼管１の端部外周面に外突起２１ａが形成される。
【００９６】
外突起２１ａには複数の孔２３が形成されており、この孔２３に鉄筋ｄとしてのネジ鉄筋を挿入し、両側からナット２４で締め付けて固定している。この鉄筋ｄは鉄筋コンクリート部材ｃへの定着筋として機能し、鋼管１内部とリング状部材２１に取り付けれた鉄筋ｄがコンクリート２を介して一体化され、定着性を高めている。なお、孔２３はキリ孔でも良いが、内面にタップ加工を施しても良い。
【００９７】
鋼管１の内面には、鋼管１を挟んで外突起２１ａの位置に対応する位置に内突起２２が形成されている。この内突起２２は、例えば、鋼帯を円弧状に曲げ加工したものを隅肉溶接または部分溶込み溶接などにより形成することができる。
【００９８】
外突起２１ａに外力が加わった際に、外突起２１ａと内突起２２とを一体に挙動させるためには、これらの断面の中心軸が一致するように取り付けるのが好ましい。内突起２２は、上述の鋼帯によるほか、厚板から切出したり、鍛造・鋳造で製作したリングを用いても良い。
【００９９】
図１２は、本願の請求項４に係る杭頭接合部のさらに他の実施形態を示したもので、図６の実施形態に対し、鋼管杭としての鋼管１の上端内部に鉄筋籠３１を配置したものに相当する。
【０１００】
図１１の場合と異なり、鋼管部材ｂ側が中空であるため、鋼管１の端面から所定の間隔をおいた位置に蓋３を取り付けてコンクリート２を打設することで、内突起２１ｂの周囲にコンクリート２が充填された構造としている。
【０１０１】
その他、図１あるいは図８の実施形態に対する図２あるいは図９の実施形態の場合と同様の関係となっている。
【０１０２】
図１３は、図１１および図１２の実施形態において、鋼管杭頭部の外側の鉄筋および内側の鉄筋籠に引張力が作用した場合の力の伝達メカニズムを示したもので、鋼管杭としての鋼管１の管壁を挟んで外突起２１ａと反対側に位置する内突起２２の下面が、コンクリート２からの反力を受け、さらに、外側の鉄筋ｄの軸力と内側の鉄筋籠３１の軸力がバランスするため、図５や図６の場合に比べ、リング状部材２１および内突起２２と鋼管１の溶接接合部の面外変形をより効果的に抑制することができる。
【０１０３】
図８以降の各実施形態においても、鋼管１は円形断面でなく、角形断面のような多角形断面でもよい。リング状部材１１，２１も円盤状ではなく多角形でも良い。また、鉄筋コンクリート部材ｃは、鉄骨鉄筋コンクリート部材でも良い。
【０１０４】
また、各実施形態において、リングに取り付く鉄筋ｄは、圧縮時に構造要素として算定する前提で、リング状部材１１，２１の両側からナット１４，２４で締め付けて固定するように描かれているが、構造計算で圧縮側を無視するのであれば、図中、上側のナットは省略可能である。また、鉄筋ｄはネジ鉄筋の他、棒鋼にネジ加工を施したものでもよい。
【０１０５】
リング状部材１１，２１は、いずれのタイプにおいても、厚板から切出すか、あるいは鍛造や鋳造などで容易に製造することができる。
【０１０６】
厚板からの切出しの際は、リング形状を一気に切出してもよいし、また弧状の小片をいくつか切出して溶接組立てによりリング形状にしてもよい。後者の方が歩留まりは向上する。ナットの接触面の寸法精度（平坦度や平行度）は厚板製品のレベルで十分であり、通常、この部分の機械加工は不要である。また、切り出しの際の切断面には特段の寸法精度は必要とせず、ガスカットなどでも十分である。
【０１０７】
ただし、リング状部材２１を鋼管１の外周面に外嵌めするタイプの場合、鋼管１との取り合う面（内径側）に関しては、リング状部材２１の鋼管１への嵌め込み作業が円滑にできて、かつリング状部材２１と鋼管１の外周面との隙間が大きくなりすぎないよう、加工に際して適切な寸法精度管理が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本願の請求項１、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を杭頭接合部に適用した場合の一実施形態を示したもので、(a) は鉛直断面図（Ｂ−Ｂ断面図）、(b) は水平断面図（Ａ−Ａ断面図）である。
【図２】本願の請求項１、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を杭頭接合部に適用した場合の他の実施形態を示す鉛直断面図である。
【図３】本願の請求項１、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造の作用を示したものであり、(a) は鉄筋に引張力が作用した場合の説明図、(b) は鉄筋に圧縮力が作用した場合の説明図である。
【図４】本願の請求項１、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を杭頭接合部に適用した場合のさらに他の実施形態を示す要部の鉛直断面図である。
【図５】本願の請求項２、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を杭頭接合部に適用した場合の一実施形態を示したもので、(a) は鉛直断面図（Ｂ−Ｂ断面図）、(b) は水平断面図（Ａ−Ａ断面図）である。
【図６】本願の請求項２、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造を杭頭接合部に適用した場合の他の実施形態を示す鉛直断面図である。
【図７】本願の請求項２、３に係る鋼管と鉄筋との接合構造の作用を示したものであり、(a) は鉄筋に引張力が作用した場合の説明図、(b) は鉄筋に圧縮力が作用した場合の説明図である。
【図８】本願の請求項４に係る杭頭接合部の一実施形態を示したもので、(a) は鉛直断面図（Ｂ−Ｂ断面図）、(b) は水平断面図（Ａ−Ａ断面図）である。
【図９】本願の請求項４に係る杭頭接合部の他の実施形態を示す鉛直断面図である。
【図１０】図８および図９の実施形態において、鋼管杭頭部の外側の鉄筋および内側の鉄筋籠に引張力が作用した場合の説明図である。
【図１１】本願の請求項４に係る杭頭接合部のさらに他の実施形態を示したもので、(a) は鉛直断面図（Ｂ−Ｂ断面図）、(b) は水平断面図（Ａ−Ａ断面図）である。
【図１２】本願の請求項４に係る杭頭接合部のさらに他の実施形態を示す鉛直断面図である。
【図１３】図１１および図１２の実施形態において、鋼管杭頭部の外側の鉄筋および内側の鉄筋籠に引張力が作用した場合の説明図である。
【図１４】従来の杭頭接合部における鉄筋籠方式による鋼管と鉄筋との接合構造を示したもので、(a) は水平断面図、(b) は鉛直断面図である。
【図１５】従来の杭頭接合部におけるひげ筋方式による鋼管と鉄筋との接合構造を示したもので、(a) は水平断面図、(b) は鉛直断面図、(c) は鉄筋の溶接部の詳細図（水平断面）である。
【符号の説明】
【０１０９】
ａ…コンクリート充填鋼管部材、ｂ…鋼管部材、ｃ…鉄筋コンクリート部材、ｄ…鉄筋（ネジ鉄筋またはネジ切り棒鋼）、
１…鋼管、２…コンクリート、３…蓋、４…主筋、
１１…リング状部材（突合せタイプ）、１１ａ…外突起、１１ｂ…内突起、１３…孔、１４…ナット、１５…裏当金、１６…完全溶込み溶接、
２１…リング状部材（外嵌めタイプ）、２１ａ…外突起、２２…内突起、２３…孔、２４…ナット、２６…隅肉溶接または部分溶込み溶接、
３１…内籠筋、
４１…鉄筋籠、５１…鉄筋、５２…フレア溶接
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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