(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭部上に免震装置を接合する杭頭免震構造であって、
前記杭頭部の周囲を取り囲む外鋼管と、前記杭頭部に挿通すると共に前記外鋼管の下端に固着する水平ダイアフラムとからなる拡頭リングの上部にナットを固定し、
前記杭頭部に配置させた前記拡頭リング内に充填材を充填して、前記拡頭リングと杭頭部とを一体化させ、
前記免震装置の下部フランジに挿通させたボルトを、前記拡頭リングの前記ナットに螺合させることで、前記免震装置を前記拡頭リングを介して前記杭頭部に剛接合させる構成とし、
前記ナットは、長ナットであり、該長ナットの下部に前記水平ダイアフラムに挿通させた長ボルトを螺合させるとともに、前記長ナットの上部に前記下部フランジに挿通させたボルトを螺合させることを特徴とする杭頭免震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層ゴム支承等の免震装置を杭頭部に設置して建築物を免震支持するための杭頭免震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物を水平変位可能に免震支持する免震構造として、鋼管杭、鋼管巻きのＳＣ杭、鉄筋入りのＰＲＣ杭、ＰＣ鋼材を用いたＰＨＣ杭などの既製コンクリート杭を対象とした既製杭の杭頭にフーチング基礎や基礎梁を設けずに直接、積層ゴム支承などの免震装置を接合する杭頭免震構造が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、杭頭免震構造を施工する際には、杭頭に免震装置を一体化させる必要があり、作業現場において免震装置固定用の鋼板を杭頭に溶接し、その鋼板に免震装置の下部フランジを溶接又はボルト締結により接合する一般的な方法となっている。
ここで、鋼管杭上に免震装置を接合する施工手順は、先ず根切り工事により基礎底まで掘削して杭頭を露出させ、その杭頭に免震装置を固定するための現場溶接作業ができるように杭の周囲を掘削する。そして、杭頭を免震装置の設置位置に対応した高さで切断して開先加工を行う。次いで、杭頭上部に鋼板を水平に設置して杭頭部に溶接し、杭頭部に固定した鋼板上に免震装置を載置して、両者をボルト締結により接合する手順となっている。
【特許文献１】特開平８−３２６０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の杭頭免震構造では以下のような問題があった。
すなわち、上述した鋼管杭と免震装置との接合施工では、現場溶接作業となるために、杭頭まわりを広範囲にわたって且つ深く掘削する必要があり、しかも上向き溶接となることから作業性が悪く、作業時間がかかり、工期が長くなるという欠点があった。
また、免震装置を固定するための鋼板と杭頭部との溶接部には高い品質を確保することが求められているが、その溶接部が現場突合せ溶接となることから、現場溶接による接合が完了した時点で超音波探傷検査による溶接部の検査を実施する必要があり、施工効率が低下する問題があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、現場溶接をせずに杭頭部と免震構造とを剛接合することで、作業の簡略化が図れ、工期の短縮を図ることができる杭頭免震構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る杭頭免震構造では、杭頭部上に免震装置を接合する杭頭免震構造であって、杭頭部の周囲を取り囲む外鋼管と、杭頭部に挿通すると共に外鋼管の下端に固着する水平ダイアフラムとからなる拡頭リングの上部にナットを固定し、杭頭部に配置させた拡頭リング内に充填材を充填して、拡頭リングと杭頭部とを一体化させ、免震装置の下部フランジに挿通させたボルトを、拡頭リングのナットに螺合させることで、免震装置を拡頭リングを介して杭頭部に剛接合させる構成とし、ナットは、長ナットであり、長ナットの下部に水平ダイアフラムに挿通させた長ボルトを螺合させるとともに、長ナットの上部に下部フランジに挿通させたボルトを螺合させることを特徴としている。
【０００６】
本発明では、拡頭リングに固定したナットに免震装置の下部フランジに挿通させた固定ボルトを螺合させることで、溶接による固定手段を使用することなく杭頭部に拡頭リングを介して免震装置を剛接合することができる。このように、現場での溶接作業がなくなるので、杭頭部周囲に溶接作業に必要なスペースを確保する必要がなく、ナットにボルトを螺合させる作業ができる程度の作業領域を確保できればよいことから、掘削深さを浅くすることができ、施工の簡略化を図ることができる。しかも、現場における突合せ溶接が不要になるので、超音波探傷検査も不要となる。
【０００８】
また、拡頭リングの水平ダイアフラムに挿通させた長ボルトによって長ナットの下部（雌ねじ下部）に螺合させて長ナットを固定しておき、長ナットの上部（雌ねじ上部）に免震装置の下部フランジを挿通したボルトを螺合させることで、現場溶接による固定手段を使用することなく杭頭部を拡頭リングを介して免震装置を剛接合することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の杭頭免震構造によれば、杭を拡頭リングを介して免震装置に現場溶接することなく剛接合することができるので、現場における溶接作業の手間がなくなるうえ、現場における溶接部の超音波探傷検査が不要となるので、作業工数を削減することができ、杭頭部と免震装置との接合作業の簡略化が図れる。しかも、杭頭部周囲に確保する作業領域の掘削量を少なくすることができることから、工期の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の第１の実施の形態による杭頭免震構造について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態による杭頭免震構造を示す立断面図、図２は図１に示す拡頭リングの斜視図、図３（ａ）〜（ｄ）は杭頭免震構造を構築する施工手順を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本第１の実施の形態による杭頭免震工法は、積層ゴム支承２１を備えた免震装置２０を杭２の杭頭部２ａに設置することで、大断面且つ剛強な基礎梁を省略するための杭頭免震構造１の施工に採用されるものである。本第１の実施の形態による杭２は鋼管杭を対象にしている。
【００１２】
ここで、本杭頭免震構造１について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、杭頭免震構造１は、杭頭部２ａに被せるように設けられた拡頭リング１０と、拡頭リング１０上に載置されて上部構造物６の躯体に固定される免震装置２０とを備えた構成となっている。
【００１３】
図１及び図２に示すように、拡頭リング１０は、杭頭部２ａの周囲から取り囲む円筒形状の鋼管からなる外鋼管１１と、外鋼管１１の下端１１ａに設けられ杭頭部２ａとの間隙をわずかに残し閉塞する水平ダイアフラム１２と、外鋼管１１の内周上部１１ｂに固定された袋ナット１３（ナット）とを備えている。そして、杭頭部２ａの周囲の所定位置に拡頭リング１０を配置させた状態で、その内部に充填コンクリート３（充填材）が充填される構成となっている。本実施の形態では杭２が鋼管杭であるので、拡頭リング１０内と同時に杭頭部２ａ内にも充填コンクリート３が充填され、杭頭部２ａと拡頭リング１０とがこの充填コンクリート３を介して剛接合で一体化されることになる。
【００１４】
外鋼管１１は、その内径が杭２の外径寸法より大きい鋼管であり、外鋼管１１の部材長（軸方向の長さ寸法）は杭２の軸方向に対して所定長さをもってオーバーラップする寸法となっている。外鋼管径は杭径の１．３〜１．５倍、杭２とのオーバーラップ寸法は杭径の０．５〜０．７倍程度が好適である。
水平ダイアフラム１２は、杭頭部２ａに挿通可能な内径寸法の円孔部１２ａを有するリング形状をなし、その円孔部１２ａが本第１の実施の形態では杭２の外径寸法よりわずかに大きい寸法に形成され、その外周部１２ｂが外鋼管１１の下端１１ａに溶接などの固定手段によって固着されている。一方、円孔部１２ａには杭頭部２Ａが非固着状態で挿通され、上述した充填コンクリート３によって外鋼管１１、水平ダイアフラム１２、および杭頭部２ａが一体化される構成となっている。
【００１５】
袋ナット１３は、複数個（図２では１２本）設けられ、それらが外鋼管１１の内周上部１１ｂの位置で周方向に所定ピッチをもって固定されている。これら袋ナット１３、１３、…のそれぞれには、免震装置２０を固定するためのアンカーボルト７が螺合するようになっている。袋ナットとすることで、充填コンクリート３がナット内に入らず、免震装置固定用のアンカーボルト締結作業を妨げることがない。
なお、上述した外鋼管１１と水平ダイアフラム１２との溶接による接合作業、および外鋼管１１と袋ナット１３との溶接による接合作業は例えば工場などで行われ、現場に運び込まれる前に予め組み立てられた状態となっている。
【００１６】
また、杭頭部２ａにおける外鋼管１１に対してオーバーラップする範囲、すなわち充填コンクリート３が付着する範囲の内外周面の所定位置には、平鋼からなるリング状のずれ止め部材４が周面の周方向に沿って溶接などの固定手段によって固定されている。ここでは、内外周面ともに２段ずつ設けられている。このずれ止め部材４は、充填コンクリート３に対する杭頭部２ａの付着力を高め、杭頭部２ａと拡頭リング１０とを強固に一体化させるためのものである。なお、この溶接は、予め工場で行うことを基本としているが、杭２が高止まりした場合などには、現場溶接することも可能である。
【００１７】
次に、拡頭リング１０上に取り付けられる免震装置２０の構成について説明する。
図１に示すように、免震装置２０は、充填コンクリート３を施工して杭頭部２ａに固定した拡頭リング１０上に無収縮モルタル５を介して固定されている。具体的には、免震装置２０は、積層ゴム支承２１と、積層ゴム支承２１を挟持する鋼製の上部フランジ２２、下部フランジ２３とからなる。そして、積層ゴム支承２１内の中心部には厚さ方向を貫通するダンパー機能を有する鉛プラグ２４が設けられている。
【００１８】
上部フランジ２２および下部フランジ２３は、円盤状の鋼板からなり、それらが対向する面に積層ゴム支承２１が固定されている。そして、上部フランジ２２は、その上面が上部構造物６の躯体（梁など）に図示しないアンカーボルト等により固定されている。また、下部フランジ２３は、その下面の外周部には上述した袋ナット１３、１３、…に対応する位置にボルト用の貫通穴２３ａが形成されている。その貫通穴２３ａに挿通したアンカーボルト７を拡頭リング１０に固定されている袋ナット１３に螺合させることで、下部フランジ２３（免震装置２０）と拡頭リング１０（すなわち杭頭部２ａ）とが固定される構成となっている。
このように構成される杭頭免震構造１は、杭頭部２ａと免震装置２０とがその間に介装した拡頭リング１０によって剛接合で一体化され、免震装置２０によって上部構造物６が水平変位可能に免震支持された構造となっている。
【００１９】
次に、上述した杭頭免震構造１の施工手順について図面を用いて説明する。
図３（ａ）に示すように、先ず、打設した鋼管杭（杭２）の杭頭部２ａの周囲には、拡頭リング１０や免震装置２０を施工するための作業領域を確保するために所定領域を掘削し、杭頭部２ａを露出した状態とする。このときの作業領域のスペースは、後述する袋ナット１３にアンカーボルト７を螺合させる作業ができる程度の広さを確保できればよい。
ここで、図２示す拡頭リング１０は、上述したように予め外鋼管１１、水平ダイアフラム１２、及び複数の袋ナット１３、１３、…を工場などで組み立てて一体化した状態で製作したものを使用する。
【００２０】
そして、免震装置２０を設置すべき所定の高さから拡頭リング１０の下端位置を求めて、仮設受け台８を杭２の外周面に取り付けておく。なお、拡頭リング１０の内部に充填するコンクリート重量による沈下が問題にならない良好な地盤の場合には、仮設受け台８を設けずに掘削部９の掘削底盤９ａ上に直接設置するようにしてもよい。
また、露出した杭頭部２ａの内外周面には、ずれ止め部材４、４、…（図１参照）を溶接により固定しておく。
【００２１】
次に、図３（ｂ）に示すように、拡頭リング１０の水平ダイアフラム１２の下面側に充填する充填コンクリート３が水平ダイアフラム１２と杭２との間から漏れないように適宜な止め手段を施した後、杭頭に組み立てられている拡頭リング１０を被せて、所定の位置、姿勢となるように仮設受け台８上に載置する。続いて、拡頭リング１０内および杭頭部２ａの内部の所定レベル（ここでは、外鋼管１１の上端）まで充填コンクリート３を打設して、杭頭部２ａと拡頭リング１０とを一体化させる。なお、充填コンクリート３の充填作業前には、袋ナット１３内にコンクリートが流入しないように、上面に蓋（図示省略）をしておく。
【００２２】
次いで、図３（ｃ）に示すように、充填コンクリート３が硬化した後には、免震装置２０を拡頭リング１０上の所定位置に水平に配置する。具体的には、拡頭リング１０に固定されている複数の袋ナット１３、１３、…の位置と、下部フランジ２３の貫通穴２３ａ（図１参照）の位置とが一致するようにして配置する。そして、水平配置させた免震装置２０の下部フランジ２３と充填コンクリート３との間に無収縮モルタル５を充填する。その後、袋ナット１３の蓋を取り外して、その袋ナット１３と免震装置２０の下部フランジ２３とアンカーボルト７で締結する。
そして、免震装置２０を設置した後、従来の免震構造と同様に上部構造物６（図１参照）の躯体と免震装置２０の上部フランジ２２とを固定する。このような手順により、杭頭免震構造１を構築することができ、その上部に上部構造物６を施工することができる。
【００２３】
上述した本第１の実施の形態による杭頭免震工法では、杭２を拡頭リング１０を介して免震装置２０に現場溶接することなく剛接合することができるので、現場における溶接作業の手間がなくなるうえ、現場における溶接部の超音波探傷検査が不要となるので、作業工数を削減することができ、杭頭部２ａと免震装置２０との接合作業の簡略化が図れる。しかも、杭頭部周囲に確保する作業領域の掘削量を少なくすることができることから、工期の短縮を図ることができる。
【００２４】
次に、他の実施の形態および変形例について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００２５】
図４は第２の実施の形態による杭頭免震構造の立断面図であって、図１に対応する図である。
図４に示すように、第２の実施の形態による杭頭免震構造１Ａは、拡頭リング１０に設けられるナットの構成が上述した第１の実施の形態と異なっている。つまり、第１の実施の形態の袋ナット１３（図１参照）に代えて、長ナット１４（ナット）を設けた構成となっている。具体的には、複数の長ナット１４、１４、…を拡頭リング１０の上部に平面視で円周方向に所定間隔をもって配置させ、その雌ねじ下部１４ａにボルト軸を上下方向に向けた状態で水平ダイアフラム１２に挿通させた長ボルト１５を螺合させることで所定位置に固定し、雌ねじ上部１４ｂに免震装置２０の下部フランジ２３を挿通したアンカーボルト７を螺合させることで、免震装置２０と杭頭部２ａとを拡頭リング１０を介して剛接合させる構成となっている。長ナット１４は、アンカーボルト７が螺合される前の状態では、長ボルト１５と、拡頭リング１０内に充填された充填コンクリート３とによって支持された状態となっている。なお、施工時において拡頭リング１０内の所定位置に長ナット１４を位置決めする際には、例えば長ナット１４、１４、…の位置に合わせた挿通孔を形成させた円盤状のテンプレート（図示省略）を外鋼管１１の上端に仮止めしておき、その挿通孔に長ナット１４を保持させることができる。
本第２の実施の形態による杭頭免震構造１Ａでは、上述した第１の実施の形態と同様に、杭２を拡頭リング１０を介して免震装置２０に現場溶接することなく剛接合することができるので、作業工数の削減、および工期の短縮を図ることができる。
【００２６】
図５は第１の実施の形態の変形例による杭頭免震構造の立断面図であって、図１に対応する図である。
図５に示すように、第１の実施の形態の変形例による杭頭免震構造１Ｂは、ＳＣ杭（鋼管で被覆した既成コンクリート杭）を対象としたものである。そのため、上述した第１の実施の形態の鋼管杭と異なる構成は、杭頭部２ａの外周面のみにずれ止め部材４が設けられている点であって、その他の袋ナット１３などの構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００２７】
以上、本発明による杭頭免震構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、拡頭リング１０の形状、大きさなどの構成、ナット（袋ナット１３、長ナット１４）と拡頭リング１０との取り付け形態、本数などは、杭２の種類、外径寸法、及び免震装置の形状、大きさ等に対応して、任意に設定することができる。
また、本実施の形態では鋼管杭やＳＣ杭を杭頭免震構造における杭２の対象としているが、これに限定されることはなく、例えばＰＲＣ杭やＰＨＣ杭等の既製コンクリート杭に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による杭頭免震構造を示す立断面図である。
【図２】図１に示す拡頭リングの斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は杭頭免震構造を構築する施工手順を示す図である。
【図４】第２の実施の形態による杭頭免震構造の立断面図であって、図１に対応する図である。
【図５】第１の実施の形態の変形例による杭頭免震構造の立断面図であって、図１に対応する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１、１Ａ、１Ｂ  杭頭免震構造
２  杭
２ａ  杭頭部
３  充填コンクリート（充填材）
５  無収縮モルタル
７  アンカーボルト（ボルト）
１０  拡頭リング
１１  外鋼管
１２  水平ダイアフラム
１３  袋ナット（ナット）
１４  長ナット（ナット）
１５  長ボルト
２０  免震装置
２１  積層ゴム支承
２３  下部フランジ
２３ａ  貫通穴
【図１】
0005062570.tif 000002
【図２】
0005062570.tif 000003
【図３】
0005062570.tif 000004
【図４】
0005062570.tif 000005
【図５】
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