(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートを有する柱脚部を、少なくとも杭頭部が鋼管で形成された中空杭の杭頭部に挿入して充填コンクリートによって両者を一体化する柱脚と杭の一体化構造において、
前記中空杭の上端側所定位置の内部に溶接した仕切板と、前記中空杭の上端部に内方に張り出して設けた板材と、を備え、
前記板材によって形成される前記中空杭の上端開口部の形状が、前記ベースプレートの外形と略相似形になるようにしたことを特徴とする柱脚と杭の一体化構造。
【請求項２】
ベースプレートを有する柱脚部を、鋼管製の中空杭の杭頭部に挿入して充填コンクリートによって両者を一体化する柱脚と杭の一体化構造において、
前記中空杭の杭頭部の所定位置の内部に溶接した鋼板製の仕切板と、前記中空杭の杭頭部の所定位置に内方に張り出して設けた板材と、を備え、
前記板材によって形成される前記中空杭の上端開口部の形状が、前記ベースプレートの外形と略相似形になるようにしたことを特徴とする柱脚と杭の一体化構造。
【請求項３】
前記中空杭と前記柱脚の軸心を一致させて配置した場合に、前記ベースプレートと前記板材との隙間が、前記板材設置前における前記ベースプレートと前記中空杭内面との最小隙間と同程度以上になるように設定したことを特徴とする請求項１または２記載の柱脚と杭の一体化構造。
【請求項４】
前記板材は複数の分割したものから構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の柱脚と杭の一体化構造。
【請求項５】
前記板材は、単一の板に開口部を設けたものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の柱脚と杭の一体化構造。
【請求項６】
前記中空杭を丸形とし、前記ベースプレートを矩形とし、前記板材を４枚の弓形状としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の柱脚と杭の一体化構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は柱脚と杭の一体化構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基礎杭と地上の柱との接合は、基礎杭上にフーチングというコンクリートからなる基礎部材を構築し、該基礎部材上に柱を立設するというのが一般的である。すなわち、基礎杭と柱とはフーチングを介して接合されているのである。
【０００３】
しかしながら、フーチングを介しての接合の場合には、手間とコストがかかるという問題があり、簡易な基礎杭と柱との接合構造が模索されていた。そして、これを実現するものとして例えば、特開平３−５１４２８号公報に開示された１柱１杭基礎構造部の発明がある。
【０００４】
図６は同公報に示された１柱１杭基礎構造部の説明図であり、図６（ａ）が平面図、図６（ｂ）が側面断面図である。
同号公報に示されたものは、中高層線路上空建築物を対象に、構造性能および施工性に優れる柱杭接合部を提供するというものであり、その具体的構成は、内部にコンクリート５０が充填されたコンクリート充填鋼管杭の杭鋼管として内面突起５２を有する内面突起付杭鋼管５１を使用し、ベースプレート５３を有する柱鉄骨５４を前記内面突起付杭鋼管５１内に埋め込み、内面突起付杭鋼管５１の天端から一定の区間内に、バンド型補強材５５及びリング型補強部材５６を設けるというものである。
【０００５】
そして、内面突起付杭鋼管５１の外径は2000〜2400mm程度のかなり大径のものを使用し、また杭鋼管径／柱鉄骨径比は2.5 〜3.0 程度であるとしている。
なお、内面に突起５２を有する内面突起付杭鋼管５１を使用しているのは、内面突起付杭鋼管５１とコンクリートを定着させてコンクリート合成構造として機能させるためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術は、外径が2000〜2400mm程度という大径の鋼管杭を用いる重量構造物を対象としたものであり、本願が対象としている中小規模の鉄骨構造についてそのまま適用した場合には以下のような問題がある。
【０００７】
軽量構造の場合には柱が小径になり、柱が小径な場合には杭も比較的小径となり、荷重も比較的小さいうえに施工手間もかかることから、杭として鋼管を使用する場合にも一般的にはコンクリートを充填しない施工が行われ、当然内面に突起の無いものが使用される。また、現実に４００mm以下の小径の鋼管杭では内面に突起の付いたものはあまり製造されていない。
このような内面に突起のない鋼管杭の場合には、（１）単にコンクリートを打設するのみでは鋼管と一体化できなく、このように突起がなくても一体化できるような構造ならびに施工法は存在しない。したがって、（２）コンクリートを充填したとしても突起がないために応力伝達が不完全であり、とりわけ柱に引張り力が作用する場合には簡単に抜けてしまうという問題がある。
【０００８】
なお、図６に示したリング型補強部材５６が内面突起付杭鋼管５１に充填したコンクリートを押さえつける役割をすることもあるが、あくまでも補助的なものである。また、鋼管杭の内径と柱の外径の差があまり大きくない場合には、ベースプレートの外径（ベースプレート外側）は鋼管杭内径に対して余り余裕がないため、鋼管杭の上端部に内方に大きく出っ張るリング型補強部材５６を取り付けることは柱の挿入を困難にするという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、比較的小径で内面に突起のない一般的な中空杭にも適用できる柱脚と杭の一体化構造を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る柱脚と杭の一体化構造は、ベースプレートを有する柱脚部を、少なくとも杭頭部が鋼管で形成された中空杭の杭頭部に挿入して充填コンクリートによって両者を一体化する柱脚と杭の一体化構造において、
前記中空杭の上端側所定位置の内部に溶接した仕切板と、前記中空杭の上端部に内方に張り出して設けた板材と、を備え、
前記板材によって形成される前記中空杭の上端開口部の形状が、前記ベースプレートの外形と略相似形になるようにしたものである。
また、ベースプレートを有する柱脚部を、鋼管製の中空杭の杭頭部に挿入して充填コンクリートによって両者を一体化する柱脚と杭の一体化構造において、
前記中空杭の杭頭部の所定位置の内部に溶接した鋼板製の仕切板と、前記中空杭の杭頭部の所定位置に内方に張り出して設けた板材と、を備え、
前記板材によって形成される前記中空杭の上端開口部の形状が、前記ベースプレートの外形と略相似形になるようにしたものである。
【００１１】
また、前記中空杭と前記柱脚の軸心を一致させて配置した場合に、前記ベースプレートと前記板材との隙間が、前記板材設置前における前記ベースプレートと前記中空杭内面との最小隙間と同程度以上になるように設定したものである。
【００１２】
また、前記板材は複数の分割したものから構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記板材は、単一の板に開口部を設けたものである。
【００１４】
また、前記中空杭を丸形とし、前記ベースプレートを矩形とし、前記板材を４枚の弓形状としたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の一実施の形態の側面断面図、図２は図１における矢視Ａ−Ａ断面図、図３は同じく図１における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
図において、１は内面に突起などのない比較的小径の丸型の鋼管杭、３は鋼管杭の頂部から後述する柱の外径のおよそ２〜３倍程度の深さ位置に溶接した鋼板製の仕切り板である。５は鋼管杭１の上端部４箇所に鋼管杭１の内方に張り出して設置されたスチフナであり、図２に示すように弓型状の板材から形成されている。７は下端部が鋼管杭１の上端部に挿入されて鋼管杭１にコンクリート８を介して接合された矩形の鋼管柱、９は鋼管柱１の下端部に溶接により取り付けられた柱外形より数ｃｍ程度外形が大きい矩形のベースプレートである。
【００１６】
ここで、スチフナ５の形状を弓型にしていることの意義について説明する。スチフナ５は、鋼管柱１が引張を受ける際にコンクリートごと抜け出るのを防ぐと共に、力学的には、図４に示すように、柱脚下部のベースプレート９からコンクリートの圧縮抵抗力を介して鋼管杭１に応力伝達できる構造を構成している。このようにスチフナ５はコンクリートを押圧する機能を有しているので、その面積は大きいほどよいことになる。
【００１７】
しかしながら、スチフナ５が大きくなると、鋼管杭１の上端開口面積が小さくなり、鋼管柱７を挿入する際にベースプレート９とスチフナ５が接触してしまい挿入しにくくなるという問題がある。
そのため、鋼管杭１の上端開口部の面積をできるだけ小さくしないでコンクリートを押圧できるようにすることが必要となる。
そこで、本実施の形態では、スチフナ５を弓型にして鋼管杭１の上端面の４箇所に設置し、鋼管杭１の開口部の形状がベースプレート９とほぼ相似形になるようにしたのである。
【００１８】
このように鋼管杭１の開口部の形状をベースプレート９とほぼ相似形になるようにすることによって、例えば、鋼管杭１の開口部形状を円形にした場合よりもベースプレート９と開口部の隙間を大きくすることができ、鋼管柱７の挿入が容易になる。
【００１９】
次に、上記のように構成される鋼管杭１と鋼管柱７の一体化構造の構築方法を説明する。鋼管杭１には、上述した仕切板３及びスチフナ５を予め設置しておく。この状態の鋼管杭１を所定位置に設置し、設置された鋼管杭１に鋼管柱７の下部を挿入し、仕切板３から適当な高さの位置に位置決めする。スチフナ５とベースプレート９との間に隙間が確保されているので、鋼管柱７の挿入は比較的スムーズに行うことができる。
この状態で鋼管柱７の柱脚部と鋼管杭１の間の空間にコンクリートを充填する。このとき、コンクリートは仕切板３によってせき止められ、仕切板３よりも上部のみにコンクリートが充填される。このため、何十ｍにわたってコンクリートを充填するという不経済を防止できる。
【００２０】
上記のように構成された鋼管柱７の柱脚部と鋼管杭１の一体化構造においては、圧縮荷重はコンクリート８及び仕切板３を介して鋼管杭１に伝達され、また引張荷重はコンクリート８及びスチフナ５を介して鋼管杭１に伝達される。
【００２１】
以上のように本実施の形態によれば、極めて簡単な構造により、比較的外径の小さい内部に突起を有していない鋼管杭１と柱脚との一体化構造が実現できる。しかも、柱脚部の鋼管杭１への挿入をスムーズに行うことができる。
【００２２】
なお、上記の実施の形態においては、４枚の弓型のスチフナを用いる例を示したが、中央にベースプレートの外形と略相似形の開口部を有するリング状一体形のプレート（簡単に言えば円盤に穴をあけたもの）でもよい。
また、鋼管杭を例に挙げたが、これに限られるものではなくその他の材質からなる中空杭であってもよい。
【００２３】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２を説明する説明図であり、実施の形態１と同一部分には同一符号を付している。図５において、鋼管杭１と柱脚７の軸心を一致させた状態を示しており、Ｌはベースプレート９の角部と鋼管杭１の内面との同一水平面における隙間距離を示している。本実施の形態においては、ベースプレート９の外縁とスチフナ５との隙間距離が上記のＬ以下（本例においてはＬに設定）になるように、スチフナ５の寸法形状を設定したものである。
【００２４】
本実施の形態によれば、スチフナ５を設置した場合にも、スチフナ５を設置しない場合の最低隙間を確保することができ、柱脚部の鋼管杭１への挿入をよりスムーズに行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので以下のような効果を奏する。
【００２６】
中空杭の上端側所定位置の内部に設置した仕切板と、前記中空杭の上端部に内方に張り出して設けた板材とを備え、前記板材によって形成される前記中空杭の上端開口部の形状が、前記ベースプレートの外形と略相似形になるようにしたので、極めて簡単な構造により、比較的外径の小さい内部に突起のない中空杭と柱脚との一体化構造が実現でき、しかも、柱脚部の中空杭への挿入をスムーズに行うことができる。また、何十ｍにわたってコンクリートを充填するという不経済を防止することもできる。
【００２７】
また、中空杭と前記柱脚の軸心を一致させて配置した場合に、前記ベースプレートと前記板材との隙間が、前記板材設置前における前記ベースプレートと前記中空杭内面との最小隙間と同程度以上になるように設定したので、柱脚部の中空杭への挿入をよりスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態の側面断面図である。
【図２】  図１における矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図３】  図１における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図４】  本発明の一実施の形態の説明図である。
【図５】  本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図６】  従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１  鋼管杭
３  仕切板
５  スチフナ
７  柱脚
８  コンクリート
９  ベースプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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