(57)【要約】【課題】施工が容易であって、しかも、柱に加わる軸力に抵抗できる簡単な構成の結合構造体を得ることを目的とする。【解決手段】本発明に係る杭と柱との結合構造体１は、管状に形成されて地盤中に埋め込まれるように設置された杭２と、上面と下面とに貫通する貫通孔を備えて杭の上端面を覆うように設置された下面と杭の上端面とが接続されて貫通孔（充填穴２０）が杭の内側に連通した連結板４と、管状に形成されて下端面と連結板の上面とが接続された柱３と、柱に加わる曲げ応力に抵抗するために連結板の下面より杭の内側に延長するように設けられた曲げ抵抗部５とを備え、柱３の中心ａと杭２の中心ａとが一致するように柱３と杭２とが設置されて柱３の下端面１７が杭２の上端面１５の真上に位置されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状に形成されて地盤中に埋め込まれるように設置された杭と、上面と下面とに貫通する貫通孔を備えて杭の上端面を覆うように設置された下面と杭の上端面とが接続されて貫通孔が杭の内側に連通した連結板と、管状に形成されて下端面と連結板の上面とが接続された柱と、柱に加わる曲げ応力に抵抗するために連結板の下面より杭の内側に延長するように設けられた曲げ抵抗部とを備え、柱の中心と杭の中心とが一致するように柱と杭とが設置されて柱の下端面が杭の上端面の真上に位置されたことを特徴とする杭と柱との結合構造体。
【請求項２】
管状に形成されて地盤中に埋め込まれるように設置された杭と、上面と下面とに貫通する貫通孔を備えて杭の上端面を覆うように設置された下面と杭の上端面とが接続されて貫通孔が杭の内側に連通した連結板と、断面長方形の管状に形成されて下端面と連結板の上面とが接続された柱と、柱に加わる曲げ応力に抵抗するために連結板の下面より杭の内側に延長するように設けられた曲げ抵抗部とを備え、柱の中心と杭の中心とが一致するように柱と杭とが設置されて柱の下端面の長方形の一対の短辺部分が杭の上端面の真上に位置されたことを特徴とする杭と柱との結合構造体。
【請求項３】
曲げ抵抗部は、連結板の下面に取り付けられて杭の内側の下方に延長するように設けられた定着体と、柱に加わる曲げ応力に抵抗するための杭の内周面との付着力及び定着体との付着力を得るために杭の内側に連通する孔を介して杭の内側に充填された充填材とにより形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の杭と柱との結合構造体。
【請求項４】
定着体が鋼管により形成され、連結板の下面と鋼管の上端面とが連結され、充填材が鋼管の内側に充填されるとともに鋼管の外周面と杭の内周面との間に充填されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の杭と柱との結合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭と柱とが結合された杭と柱との結合構造体であって、施工が容易で、柱に加わる軸力に抵抗できる簡単な構成の結合構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
柱の下端部が管状に形成された杭の上端側から杭の内側に挿入され、コンクリートが杭の内側に挿入された柱の下端部の周りを埋めるように杭の内側に充填されるとともに、杭の上端に結合された杭頭接合金物と柱の周囲に一体に取り付けられた環状のベースプレートとがボルト及びナットによって締結結合された構成の杭と柱との結合構造体が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開２００１−２９５２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の杭と柱との結合構造体によれば、柱の下端部が杭の内側に挿入され、柱の周囲に連結された環状のベースプレートと杭の上端とがボルト及びナットによって締結結合された構成であるため、柱の下端面に加わる軸力（垂直荷重）がベースプレートを経由して杭の上端面に伝達されない構造となっている。従って、柱に加わる軸力に抵抗するためには、杭の内側に挿入された柱の下端部とコンクリートとの付着面積、及び、杭の内周面とコンクリートとの付着面積を大きくする必要があるため、コンクリートの充填量を多くする必要がある。コンクリートの充填量を多くする場合、施工が煩雑となる。このため、従来の杭と柱との結合構造体では、杭の内側に挿入される柱の下端部の外周面に水平方向に延長するスタッドを複数設けて、これらスタッドとコンクリートとの付着力が向上することによって、上記付着面積を大きくしなくても柱に加わる軸力に抵抗できる構造としている。しかしながら、スタッドを設けた構成では、構成が複雑となるばかりでなく、柱に力が加わった場合に、スタッドがコンクリートを押圧してコンクリートにひび割れが生じることがある。このようにコンクリートにひび割れが生じてしまうと、地震時に柱に加わる軸力に抵抗できなくなる。
即ち、従来の杭と柱との結合構造体によれば、施工が煩雑であったり、構成が複雑であったり、柱に加わる軸力に抵抗できなくなるといった課題があった。
そこで、本発明は、施工が容易であって、しかも、柱に加わる軸力に抵抗できる簡単な構成の結合構造体を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る杭と柱との結合構造体は、管状に形成されて地盤中に埋め込まれるように設置された杭と、上面と下面とに貫通する貫通孔を備えて杭の上端面を覆うように設置された下面と杭の上端面とが接続されて貫通孔が杭の内側に連通した連結板と、管状に形成されて下端面と連結板の上面とが接続された柱と、柱に加わる曲げ応力に抵抗するために連結板の下面より杭の内側に延長するように設けられた曲げ抵抗部とを備え、柱の中心と杭の中心とが一致するように柱と杭とが設置されて柱の下端面が杭の上端面の真上に位置されたことを特徴とする。
本発明に係る杭と柱との結合構造体は、管状に形成されて地盤中に埋め込まれるように設置された杭と、上面と下面とに貫通する貫通孔を備えて杭の上端面を覆うように設置された下面と杭の上端面とが接続されて貫通孔が杭の内側に連通した連結板と、断面長方形の管状に形成されて下端面と連結板の上面とが接続された柱と、柱に加わる曲げ応力に抵抗するために連結板の下面より杭の内側に延長するように設けられた曲げ抵抗部とを備え、柱の中心と杭の中心とが一致するように柱と杭とが設置されて柱の下端面の長方形の一対の短辺部分が杭の上端面の真上に位置されたことを特徴とする。
曲げ抵抗部は、連結板の下面に取り付けられて杭の内側の下方に延長するように設けられた定着体と、柱に加わる曲げ応力に抵抗するための杭の内周面との付着力及び定着体との付着力を得るために杭の内側に連通する孔を介して杭の内側に充填された充填材とにより形成されたことも特徴とする。
定着体が鋼管により形成され、連結板の下面と鋼管の上端面とが連結され、充填材が鋼管の内側に充填されるとともに鋼管の外周面と杭の内周面との間に充填されたことも特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明による杭と柱との結合構造体によれば、柱の中心と杭の中心とが一致するように柱と杭とが設置されて柱の下端面が杭の上端面の真上に位置されたり、柱の中心と杭の中心とが一致するように柱と杭とが設置されて柱の下端面の長方形の一対の短辺部分が杭の上端面の真上に位置された構成なので、施工が容易であり、しかも、柱に加わる軸力が連結板を介して杭の上端面に伝達されるために、柱に加わる軸力を連結板と杭の断面とで支持できて、柱に加わる軸力に抵抗できる簡単な構成の結合構造体を得ることができる。
曲げ抵抗部が、定着体と充填材とにより形成されたので、柱に加わる曲げ応力に対しては、定着体と充填材との付着力、及び、杭の内周面と充填材との付着力で抵抗する構造が得られる。従って、施工が容易で、かつ、柱に加わる軸力と柱に加わる曲げ応力との両方に適切に抵抗できる簡単な構成の結合構造体を得ることができる。
定着体が鋼管により形成され、連結板の下面と鋼管の上端面とが連結され、充填材が鋼管の鋼管の内側に充填されるとともに鋼管の外周面と杭の内周面との間に充填されたので、施工が容易で、かつ、柱に加わる軸力と柱に加わる曲げ応力との両方に適切に抵抗できる簡単な構成の結合構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
最良の形態１
図１（ａ）は結合構造体の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する結合構造体の縦断面図である。図１を参照し、杭と柱とが結合された杭と柱との結合構造体１の構造を説明する。結合構造体１は、杭２と、柱３と、連結板４と、曲げ抵抗部５とを備える。杭２は、遠心締固め方法と呼ばれる製造方法によって断面円形の円管状に形成されて地盤６中に埋め込まれるように設置された杭であり、例えば、遠心力高強度プレストレストコンクリート杭（以下、ＰＨＣ杭）などの既製杭である。杭２は、例えば、上端面と下端面とに貫通する貫通孔６０を有した断面円形の円管状を形成するコンクリート部１１と、コンクリート部１１に緊張を与えるために円管状のコンクリート部１１の管軸に沿って上下に貫通するように設けられた複数のＰＣ鋼線１２と、円管状のコンクリート部１１の環状の上端面及び下端面に取り付けられてＰＣ鋼線１２の両端部が定着された金属製の端板１３とを備える。端板１３は、貫通孔６０と一致する径に形成されてコンクリート部１１の上端面及び下端面に取り付けられることによって貫通孔６０と連続する同径の貫通孔６１を備える。端板１３の外周径とコンクリート部１１の上端面及び下端面の外周径とがほぼ同じ径に形成される。柱３は、例えば、断面正方形の管状に形成された角形中空鉄骨柱である。連結板４は、例えば、外形寸法が杭２の外径寸法と同程度の寸法に形成された金属製の円形平板により形成される。連結板４は、杭２の上端面１５（端板１３の上端面）を覆うように設置されて杭２の上端面１５と接続された下面１６と、柱３の下端面１７と接続された上面１８と、上面１８と下面１６とに貫通して杭２の内側１９（杭の内周面２９で囲まれた領域）に連通する貫通孔により形成された充填孔２０とを備える。充填孔２０は、例えば、連結板４の円形の中心を孔の中心とした円形孔により形成される。充填孔２０の孔径は、杭２の内側１９の断面径（即ち、杭２の内径）よりも小さい後述の鋼管４０の内径よりもさらに小さい径に形成される。
【０００７】
杭２の中心ａと連結板４の中心ａと柱３の中心ａとが同じ位置となるように、つまり、杭２と連結板４と柱３とが同軸となるように、杭２の上端面１５と連結板４の下面１６とが接続され、連結板４の上面１８と柱３の下端面１７とが接続される。つまり、連結板４としては、杭２の内側１９に連通する充填孔２０を備えるとともに、杭２の上端面１５の全面を覆い、かつ、柱３の下端面１７の全面が載置される板が用いられる。即ち、柱３の中心ａと杭２の中心ａとが一致するように柱３と杭２とが設置されて、柱３の下端面１７の全周と連結板４の上面１８とが溶接された溶接部２１によって接続されたとともに、杭２の上端面１５の全周と連結板４の下面１６とが溶接された溶接部２２によって接続されたことによって、柱３の下端面１７の全体が杭２の上端面１５の真上に位置された構成とした。
【０００８】
曲げ抵抗部５は、柱３に加わる曲げ応力に抵抗するために連結板４の下面１６より杭２の内側１９に延長するように設けられた構成であり、連結板４の下面１６に取り付けられて杭２の内側１９に延長するように設けられた定着体３０と、杭２の内周面２９との付着力、及び、定着体３０との付着力を得るために、杭２の内側１９に連通する充填孔２０を介して杭の内側１９に充填されたモルタルやコンクリートのような充填材３１とにより形成される。定着体３０は、例えば、連結板４の下面１６に取り付けられて杭２の内周面２９に沿って杭２の内側１９の下方に延長するように設けられた鋼管４０により形成され、鋼管４０の上端面４１と連結板４の下面１６とが溶接などで連結される。充填材３１は、杭２の内側１９に設置された鋼管４０の外周面４２及び内周面４３を覆うように杭２の内側１９に充填される。即ち、充填材３１が、鋼管４０の内周面４３に接触するように鋼管４０の内側に充填されるとともに、鋼管４０の外周面４２と杭２の内周面２９とに接触するように鋼管４０の外周面４２と杭２の内周面２９との間に充填されたので、柱２に加わる曲げ応力に抵抗するための付着力として、充填材３１と杭２の内周面２９との付着力、及び、充填材３１と鋼管４０との付着力が得られる。
【０００９】
結合構造体１は、地盤６に形成された図外の杭挿入孔内にセメントミルクやソイルセメントのような杭周固定液を入れて、杭周固定液の入った杭挿入孔内に杭２の下端側から杭２を挿入する。そして、下面１６と鋼管４０の上端面４１とが溶接された連結板４の下面１６と杭２の上端面１５の全周とを溶接により接続する。この場合、連結板４の充填孔２０が杭２の内側１９の上方に位置するように連結板４が設けられる。そして、充填孔２０から杭２の内側１９に充填材３１を充填する。この場合、図１（ｂ）に示すように、杭２の内側１９に挿入される鋼管４０の下方に杭２の内周面２９と接触する外周面を備えた充填材受け皿５０が位置するように、この充填材受け皿５０を鋼管４０に取り付けておけば、連結板４の下面１６と充填材受け皿５０との間に充填材３１を密実に充填できるとともに、充填材３１の充填量を少なくできる。また、鋼管４０の外周面４２と杭２の内周面２９との間の上方に位置する連結板４には、連結板４の下面１６と上面１８とに貫通する空気逃がし孔５１が設けられている。空気逃がし孔５１を設けたことで、鋼管４０の外周面４２と杭２の内周面２９との間に充填材３１を密実に充填できる。空気逃がし孔５１は、図１（ａ）に示すように、複数設けることが好ましい。そして、連結板４の上面１８と柱３の下端面１７の全周とが溶接により接続される。
【００１０】
最良の形態１の結合構造体１によれば、柱３の下端面１７が連結板４の上面１８に接続され、杭２の上端面１５が連結板４の下面１６に接続され、柱３の中心ａと杭２の中心ａとが一致するように柱３と杭２とが設置されて柱３の下端面１７の全体が杭２の上端面１５の真上に位置された構成としたので、施工が容易であり、しかも、柱３に加わる軸力が連結板４を介して杭２の上端面１５に伝達されるために、柱３に加わる軸力を連結板４と杭２の断面とで支持できて、柱３に加わる軸力に抵抗できる簡単な構成の結合構造体１を得ることができる。特に、連結板４として、杭２の上端面１５の全面を覆い、かつ、柱３の下端面１７の全面が載置される板を用いたことによって、柱３からの軸力を杭２の上端面１５全体で受けることができて杭全体で軸力を負担できるようになり、大きな軸力に耐えられる結合構造体１を得ることができる。
また、柱３に加わる曲げ応力に対しては、鋼管４０の内周面４３に接触するように鋼管４０の内側５５に充填された充填材３１と鋼管４０の内周面４３との付着力、鋼管４０の外周面４２と杭２の内周面２９とに接触するように鋼管４０の外周面４２と杭２の内周面２９との間に充填された充填材３１によって得られる鋼管４０の外周面４２と充填材３１との付着力、及び、杭２の内周面２９と充填材３１との付着力によって抵抗できる。
よって、施工が容易で、かつ、柱３に加わる軸力と柱３に加わる曲げ応力との両方に適切に抵抗できる簡単な構成の結合構造体１を得ることができる。
【００１１】
最良の形態２
図２（ａ）は結合構造体の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する結合構造体の縦断面図である。柱３として、例えば、図２（ａ）；図２（ｂ）に示すような、断面円形の管状に形成された円形中空鉄骨柱を使用して、最良の形態１と同様に、柱３の中心ａと杭２の中心ａとが一致するように柱３と杭２とが設置されて柱３の下端面１７の全体が杭２の上端面１５の真上に位置された構成の結合構造体１とした。これにより、最良の形態１と同じ効果を奏する結合構造体１を得ることができる。
【００１２】
最良の形態３
図３（ａ）は結合構造体の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する結合構造体の縦断面図である。柱３として、例えば、図３（ａ）；図３（ｂ）に示すような、断面長方形の管状に形成された角形中空鉄骨柱を使用して、柱３の中心ａと杭２の中心ａとが一致するように柱３と杭２とが設置され、かつ、柱３の下端面１７の長方形の一対の短辺部分４５；４５が杭２の上端面１５の真上に位置された構成の結合構造体１とした。これにより、最良の形態１と同様の効果を奏する結合構造体１を得ることができる。
【００１３】
最良の形態４
杭２の内周面２９に図外の凹凸を形成し、かつ、鋼管４０の外周面４２及び内周面４３に図外の凹凸を形成した構成の結合構造体１とした。杭２の内周面２９に凹凸を形成したことにより、充填材３１と杭２の内周面２９との付着力を大きくでき、鋼管４０の外周面４２及び内周面４３に凹凸を形成したことにより、充填材３１と鋼管４０との付着力を大きくできるので、柱３に加わる大きな曲げ応力に抵抗できる結合構造体１を得ることができる。
【００１４】
最良の形態５
曲げ抵抗部５を形成する定着体３０を、図外の複数の鉄筋により形成した結合構造体としても良い。最良の形態５による結合構造体によれば、柱３に加わる曲げ応力に対しては、複数の鉄筋と杭２の内側に充填された充填材３１との付着力、杭２の内周面２９との充填材３１との付着力によって抵抗できる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
曲げ抵抗部５を備えない結合構造体１としてもよい。このような結合構造体１であっても、低層建物のように、柱３に加わる曲げ応力に対する抵抗力が小さくてもよい場合において使用できて、本発明の効果を達成できるからである。
杭２として、遠心力高強度プレストレスト鉄筋コンクリート杭（ＰＲＣ杭）、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）などの既製杭を用いれば、柱に加わる曲げ応力に対する抵抗力を大きくできる。
予め杭２と連結板４とが溶接による溶接部２２で接続されて柱３と連結板４とが溶接による溶接部２１で接続された状態の杭２の部分を杭挿入孔に挿入したり、予め杭２と連結板４とが溶接による溶接部２２で接続された状態の杭２の部分を杭挿入孔に挿入したり、予め柱３と連結板４とが溶接による溶接部２１で接続された状態の杭２の部分を杭挿入孔に挿入してもよい。
連結板４としては、杭２の内側１９に連通する充填孔２０を備えるとともに、図１；２に示すように柱３の下端面１７の全面を載置可能な面積、あるいは、図３に示すように柱３の下端面１７の長方形の一対の短辺部分４５；４５を載置可能な面積を備えた板であって、杭２の上端面１５の一部を覆う面積を有した板を用いればよく、形状は問わない。
杭２は、断面正方形の管状に形成された既製杭を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】結合構造体を示す図（最良の形態１）。
【図２】結合構造体を示す図（最良の形態２）。
【図３】結合構造体を示す図（最良の形態３）。
【符号の説明】
【００１７】
１  杭と柱との結合構造体、２  杭、３  柱、４  連結板、５  曲げ抵抗部、
１５  杭の上端面、１６  連結板の下面、１７  柱の下端面、
１８  連結板の上面、１９  杭の内側、２０  充填孔（貫通孔）、
２９  杭の内周面、３０  定着体、３１  充填材、４０  鋼管（定着体）、
４１  鋼管の上端面、４２  鋼管の外周面、４３  鋼管の内周面、
５５  鋼管の内側。
【図１】
2009280985.tif 000003
【図２】
2009280985.tif 000004
【図３】
2009280985.tif 000005