(57)【要約】【課題】  建物基礎部から基礎杭に伝達される水平力が変動するのを防止し、杭頭部から建物基礎部に伝達される曲げモーメントを吸収できる度合い（回転剛性）が変動するのを抑制することができる杭頭接合構造を提供する。【解決手段】  建物基礎部２６と基礎杭１４との間に設けられ曲げモーメントを吸収する曲げモーメント吸収手段１８、２０を備え、曲げモーメント吸収手段１８、２０が、凹状の球状面２０ａを有する上部接合部材２０と、その球状面２０ａと摺動可能に接触する凸状の球状面１８ａを有する下部接合部材１８とで構成され、互いに接触する一対の凸状及び凹状の球状面１８ａ、２０ａの接触部の高さ成分を、この球状面１８ａ、２０ａの半径の１／２以上に設定することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物基礎部と基礎杭との間に設けられ曲げモーメントを吸収する曲げモーメント吸収手段を備え、
前記曲げモーメント吸収手段が、
凸状又は凹状の球状面を有する上部接合部材と、前記球状面と摺動可能に接触する凹状又は凸状の球状面を有する下部接合部材とで構成され、
前記互いに接触する一対の凸状及び凹状の球状面の接触部の高さ成分を、この球状面の半径の１／２以上に設定することを特徴とする杭頭接合構造。
【請求項２】
前記基礎杭がコンクリートにより形成された請求項１に記載の杭頭接合構造。
【請求項３】
前記基礎杭が鋼材料により形成された請求項１に記載の杭頭接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物の下に設けられた建物基礎部と、地中に埋設された基礎杭の杭頭部との間に設けられる杭頭接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような杭頭接合構造としては、従来は、単に機械的な固定手段により建物基礎部と基礎杭の杭頭部を連結したものがあるが、この場合は、図３に示すように、杭頭部に最大の曲げモーメントＭ１が働くことにより、杭頭部が最も破損し易いことが分かっている。
【０００３】
このため従来の杭頭接合構造の中には、建物基礎部と基礎杭の杭頭部の間に、互に接触する凹状と凸状の一対の球面座を用いたもの（例えば、特許文献１を参照）があった。この従来の杭頭接合構造は、建物基礎部と基礎杭の杭頭部の間に用いられて互いに摺動可能に接触する一対の球面座が、杭頭部から建物基礎部に伝達される曲げモーメントを吸収することにより、曲げモーメントによって杭頭部が破損することを防止することができるようになっている。
【０００４】
ところで、この従来の杭頭接合構造においては、図４に示すように、杭頭部には曲げモーメントがほとんど働かない（曲げモーメントが０）が、杭頭部より少し下方の中間部に、図３の最大曲げモーメントＭ１の約２／３の値の最大曲げモーメントＭ２が働くことが分かっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４８８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の杭頭接合構造にあっては、球面座の半径が著しく大きいため、地震等の外力により建築構造物が揺動して、建物基礎部から杭頭部に伝達される上下方向の荷重が増減することにより摩擦力が増減する結果、建物基礎部から基礎杭に伝達される水平力が変動する。特に、建物基礎部が浮き上がろうとする力が働いた場合には、水平力を有効に伝達できなくなる恐れがある。また、杭頭部から建物基礎部に伝達される曲げモーメントを吸収できる度合い（回転剛性）が変動することにより、曲げモーメントを有効に吸収できなくなる恐れがあるという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、建物基礎部から基礎杭に伝達される水平力が変動するのを防止し、杭頭部から建物基礎部に伝達される曲げモーメントを吸収できる度合い（回転剛性）が変動するのを抑制することができる杭頭接合構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の杭頭接合構造は、
建物基礎部と基礎杭との間に設けられ曲げモーメントを吸収する曲げモーメント吸収手段を備え、
前記曲げモーメント吸収手段が、
凸状又は凹状の球状面を有する上部接合部材と、前記球状面と摺動可能に接触する凹状又は凸状の球状面を有する下部接合部材とで構成され、
前記互いに接触する一対の凸状及び凹状の球状面の接触部の高さ成分を、この球状面の半径の１／２以上に設定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上部・下部接合部材の各凹凸状の球状面同士の接触部における高さ成分が、球状面の半径の１／２以上となるように設定されているので、各球状面同士は水平方向において互いに相対運動を生じ難いため、建物基礎部から基礎杭に伝達される水平力が変動するのを防止し、杭頭部から建物基礎部に伝達される曲げモーメントを吸収できる度合いが変動するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る杭頭接合構造１０について説明するために参照する図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施の形態に係る杭頭接合構造１０において、土１２中には、鋼管（鋼材料）により形成された基礎杭１４が上下方向に伸びるよう埋め込まれており、この基礎杭１４の上端には円板状の第１プレート５６が周部を溶接することにより固定されている。
【００１２】
第１プレート５６の上には、中央上部に凸状の球状面１８ａが形成された鋼製の接合金具１８（下部接合部材）が、周部を溶接することにより固定されて設けられている。
【００１３】
この接合金具１８の上には、中央下部に凹状の球状面２０ａが形成された、鋼製の接合金具２０（上部接合部材）が設けられている。この接合金具２０の球状面２０ａは、接合金具１８の球状面１８ａに沿って摺動可能に接触している。
【００１４】
球状面１８ａと球状面２０ａの接触部における、図中上下方向の高さ成分、すなわち球状面１８ａの頂点から、接合金具２０の、球状面２０ａの外側の下面２０ｂ迄の高さの差が、球状面１８ａ、２０ａの半径の１／２以上となるように設定されている。
【００１５】
このような接合金具１８，２０の球状面１８ａ，２０ａは、曲げモーメント吸収手段を構成するものである。
【００１６】
接合金具２０の上には第２プレート５７が溶接により固定されており、この第２プレート５７は、建築構造物の下に設けられる基礎コンクリート２６（建物基礎部）の中に埋設されている。第２プレート５７の上面には複数の頭付鋲部材４８が立設されており、この頭付鋲部材４８も基礎コンクリート２６の中に埋設されている。
【００１７】
接合金具１８の球状面１８ａより外側の周部と、接合金具２０の球状面２０ａより外側の周部との間には隙間２２が形成され、この隙間２２の周部はシール部材２４により封止されている。第１プレート５６と第２プレート５７の周部との間には、リング状の硬質発泡ウレタン２８が挟まれて設けられている。
【００１８】
このような本実施の形態に係る接合構造１０によれば、地震などにより基礎コンクリート２６の上の建築構造物に水平方向の外力が加わって、基礎杭１４の杭頭部１４ａに曲げモーメントが働いた場合は、接合金具２０の球状面２０ａが接合金具１８の球状面１８ａと摺動することにより、杭頭部１４ａに働く曲げモーメントを吸収してその最大値を低減することができる。すなわち、本実施の形態においては、図２に示すように、基礎杭１４に働く最大曲げモーメントは、図３および図４に示す従来の杭頭接合構造における最大曲げモーメントＭ１、Ｍ２の値より小さくすることができる。
【００１９】
そして、地震などにより基礎コンクリート２６の上の建築構造物が傾いて、基礎コンクリート２６が基礎杭１４から離れる側に浮き上がろうとする力が働くと、球状面１８ａと球状面２０ａとの間の摩擦力が小さくなることにより、杭頭部１４ａから基礎コンクリート２６に伝達される水平力が小さくなり、また曲げモーメントを吸収する度合い（回転剛性）が変動しようとする。本実施の形態に係る接合構造１０の場合には、球状面１８ａと球状面２０ａの接触部における、上下方向の高さ成分が、球状面１８ａ、２０ａの半径の１／２以上となるように設定されているので、球状面１８ａと球状面２０ａは水平方向において互いに相対運動を生じ難いため、上記水平力が小さくなるのを防止して、曲げモーメントを吸収できる度合いが変動するのを抑制することができる。
【００２０】
また、図２に示すように、基礎杭１４に働く最大曲げモーメントを、杭頭部１４ａにおいても、或はその下方の中間部においても、図３の最大曲げモーメントＭ１や、図４の最大曲げモーメントＭ２より小さくすることができるので、基礎杭１４および建物基礎の寸法を小さくすることができるため、施工の操作性や安全性を向上することができると共に、材料が節減できることにより施工費のコストダウンを図ることができる。
【００２１】
また、第１プレート５６と第２プレート５７との間には硬質発泡ウレタン２８が設けられているので、水や土１２の粒が接合金具１８、２０の周りに流入するのを防止することができる。
【００２２】
また、接合金具１８と接合金具２０の間にはシール部材２４が設けられているので、水や土１２の細かい粒子が接合金具１８と接合金具２０の間に流入して接合金具にさび（錆び）が発生したり、球状面１８ａと球状面２０ａとの間の相対運動（摺動性）を阻害するのを防止することができる。
【００２３】
また、本実施の形態は、第１プレート５６の上に接合金具１８を溶接により固定し、その接合金具１８の上に、第２プレート５７の下面に溶接により固定された接合金具２０を載せるだけでよいので、既製の基礎杭の上にも後から杭頭接合構造１０を容易に施工することができる。
【００２４】
なお、上記実施の形態においては鋼管により形成された基礎杭１４が用いられていたが、その鋼管により形成された基礎杭１４の代りに、コンクリートにより形成された基礎杭を用いてもよい。
【００２５】
また、上記実施の形態においては曲げモーメント吸収手段に鋼製の接合金具１８、２０を用いた場合について説明したが、所定の強度を有するものであれば、接合金具１８、２０は鋼製以外の金属製でもよく、またはプラスチックやセラミックス等の材質を用いてもよい。
【００２６】
また、上記実施の形態においては、接合金具１８に凸状の球状面１８ａが形成され、接合金具２０に凹状の球状面２０ａが形成されていたが、接合金具１８に凹状の球状面を形成し、接合金具２０に凸状の球状面を形成してもよい。
【００２７】
さらに、上記実施の形態においては、第２プレート５７の上に複数の頭付鋲部材４８を立設して用いた場合について説明したが、そのような頭付鋲部材４８は必ずしも用いなくともよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る杭頭接合構造１０を示すその断面図である。
【図２】図１の杭頭接合構造１０における基礎杭１４の深さに対応する曲げモーメントの大きさの変化を示すグラフである。
【図３】球面座を介さないで基礎杭が建物基礎部に直接固定されて建物基礎部を支持する場合の、基礎杭の深さに対応する曲げモーメントの大きさの変化を示すグラフである。
【図４】半径が著しく大きな球面座を介して基礎杭が建物基礎部を支持した場合の、基礎杭の深さに対応する曲げモーメントの大きさの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１０  杭頭接合構造
１２  土
１４  基礎杭
１４ａ  杭頭部
１８、２０  接合金具
１８ａ、２０ａ  球状面
２２  隙間
２４  シール部材
２６  基礎コンクリート
２８  硬質発泡ウレタン
４８  頭付鋲部材
５６  第１プレート
５７  第２プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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