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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6551954
(24)【登録日】2019年7月12日
(45)【発行日】2019年7月31日
(54)【発明の名称】杭基礎構造
(51)【国際特許分類】
E02D 27/00 20060101AFI20190722BHJP
E02D 27/12 20060101ALI20190722BHJP
E02D 5/28 20060101ALI20190722BHJP
【ＦＩ】
E02D27/00 C
E02D27/12 Z
E02D5/28
【請求項の数】10
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2018-508139(P2018-508139)
(86)(22)【出願日】2017年3月29日
(86)【国際出願番号】JP2017012867
(87)【国際公開番号】WO2017170671
(87)【国際公開日】20171005
【審査請求日】2018年5月23日
(31)【優先権主張番号】特願2016-68337(P2016-68337)
(32)【優先日】2016年3月30日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006839
【氏名又は名称】日鉄建材株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】395021066
【氏名又は名称】すてきナイスグループ 株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090549
【弁理士】
【氏名又は名称】加川 征彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109896
【弁理士】
【氏名又は名称】森 友宏
(72)【発明者】
【氏名】早坂 泰範
(72)【発明者】
【氏名】岡田 忠義
(72)【発明者】
【氏名】石丸 亮
(72)【発明者】
【氏名】寺田 慎平
(72)【発明者】
【氏名】平田 恒一郎
(72)【発明者】
【氏名】戸田 俊彦
(72)【発明者】
【氏名】高瀬 祐司
(72)【発明者】
【氏名】今泉 隆之
(72)【発明者】
【氏名】福山 規
(72)【発明者】
【氏名】小田 祐二
【審査官】
彦田 克文
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００４−１３２１２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１５−１０６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−２０５１０８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｅ０２Ｄ ２７／００
Ｅ０２Ｄ ５／２８
Ｅ０２Ｄ ２７／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼管製の杭とその上部構造物の木製の土台とを複数の金物からなる接合金物を介して接合してなる杭基礎構造であって、
前記接合金物は、杭の頭部と接合する杭側金物と、土台と直接接合する土台側金物と、前記杭側金物と土台側金物との間に介在して前記杭側金物と土台側金物とを、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向の水平２方向に位置調整可能に接合するための位置調整金物とを備え、かつ、前記土台側金物の高さ位置を調整する高さ位置調整手段を備え、
前記杭側金物は、半円筒部の両側にフランジ部を持ちそれぞれの半円筒部内面側の上部に水平プレートを固定した一対の半割部材と、前記各水平プレートに鉛直に固定された対位置調整金物接合用の第１接合用ボルトとを備え、前記一対の半割部材で杭頭部を両側から挟み、前記フランジ部同士をボルトで締め付けて杭頭部に接合される構成であり、
前記位置調整金物は、その板状本体に、前記杭側金物の２つの第１接合用ボルトがそれぞれ挿入されるＹ軸方向に長い２つの第１長孔を有し、かつ、Ｙ軸方向に間隔をあけて鉛直に固定された対土台側金物接合用の２つの第２接合用ボルトを有する構成であり、
前記土台側金物は、その板状本体に、前記位置調整金物の前記２つの第２接合用ボルトがそれぞれ挿入されるＸ軸方向に長い２つの第２長孔を有し、かつ、土台に対する位置合わせ手段を有する構成である、杭基礎構造。
前記接合金物は、杭の頭部と接合する杭側金物と、土台と直接接合する土台側金物と、前記杭側金物と土台側金物との間に介在して前記杭側金物と土台側金物とを、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向の水平２方向に位置調整可能に接合するための位置調整金物とを備え、かつ、前記土台側金物の高さ位置を調整する高さ位置調整手段を備え、
前記杭側金物は、半円筒部の両側にフランジ部を持ちそれぞれの半円筒部内面側の上部に水平プレートを固定した一対の半割部材と、前記各水平プレートに鉛直に固定された対位置調整金物接合用の第１接合用ボルトとを備え、前記一対の半割部材で杭頭部を両側から挟み、前記フランジ部同士をボルトで締め付けて杭頭部に接合される構成であり、
前記位置調整金物は、その板状本体に、前記杭側金物の２つの第１接合用ボルトがそれぞれ挿入されるＹ軸方向に長い２つの第１長孔を有し、かつ、Ｙ軸方向に間隔をあけて鉛直に固定された対土台側金物接合用の２つの第２接合用ボルトを有する構成であり、
前記土台側金物は、その板状本体に、前記位置調整金物の前記２つの第２接合用ボルトがそれぞれ挿入されるＸ軸方向に長い２つの第２長孔を有し、かつ、土台に対する位置合わせ手段を有する構成である、杭基礎構造。
【請求項2】
前記杭側金物の水平プレートの形状が、半円筒部の筒芯側が頂点となり半円筒内面の左右両側に向かって延びる２つ線分で囲まれる略扇形状をなしている、請求項１記載の杭基礎構造。
【請求項3】
前記杭側金物の各半割部材のフランジ部同士が、各フランジ部の外側面にそれぞれ配置された板厚がフランジ部板厚の１．５倍以上厚く、縦横寸法がフランジ部の縦寸法の５０％以上かつ横寸法の７０％以上である矩形平ワッシャを介在させてボルトで締め付けられている、請求項２記載の杭基礎構造。
【請求項4】
前記杭側金物の各半割部材における両側のフランジ部の外面の上下位置にそれぞれ水平な補強リブが、フランジ部の外面及び半円筒部の端部近傍の外面に溶接固定される態様で固定されている、請求項２記載の杭基礎構造。
【請求項5】
前記土台側金物の土台に対する位置合わせ手段として、板状本体の上面に、土台の下面側に形成したスリットに挿入されるリブを鉛直に固定するとともに、土台との位置合わせのためのドリフトピン孔を設けた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の杭基礎構造。
【請求項6】
前記土台側金物に、柱に取り付けたホールダウン金物のアンカーボルトの下端近傍部を通すアンカーボルト挿通用のＹ軸方向長孔を設けるとともに、前記土台側金物の土台に対する位置合わせ手段として、その板状本体の上面に、土台の下面側に形成した位置合わせ用の孔に挿入される丸鋼を鉛直に固定した、請求項１〜４のいずれか１項に記載の杭基礎構造。
【請求項7】
前記土台側金物の板状本体の上面に、中央部を挟むＸ軸方向の両側、及びＹ軸方向の両側にリブを固定し、前記リブに土台を直接載せるための板状カバーを被せた、請求項６記載の杭基礎構造。
【請求項8】
前記土台側金物の高さ位置を調整する高さ位置調整手段が、前記位置調整金物の板状本体と土台側金物の板状本体との間に所望厚み寸法のスペーサを介在させることによる高さ位置調整手段である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の杭基礎構造。
【請求項9】
前記土台側金物の高さ位置を調整する高さ位置調整手段が、前記杭側金物の杭頭部への取付高さ位置を調整する高さ位置調整手段である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の杭基礎構造。
【請求項10】
前記杭側金物の杭頭部への取付高さ位置を規定するための補助ベルトをその上端縁が、取り付けようとする杭側金物の下端縁に位置するように鋼管外周面に巻き付け固定した、請求項９記載の杭基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、鋼管製の杭とその上部構造物の木製の土台とを複数の金物からなる接合金物を介して接合してなる杭基礎構造に関する。【背景技術】
【0002】
建築構造物その他の構造物の基礎として、従来より、図２５Ａに示すように、鋼管製の杭３を打ちその上に布基礎またはベタ基礎のようなコンクリート基礎５１を施工する杭基礎構造が広く採用されている。そして、コンクリート基礎５１に土台（土台梁）４を設置する。しかし、そのコンクリート基礎５１は、型枠設置及び除去、コンクリートの打設及び養生が必要で、煩雑で施工コストが高くなるとともに工期が長くなる。
また、その精度に関しても作業者の技量に左右される。例えば基礎上端の水平性(レベル)が確保されないと、上部構造物が傾いてしまう問題がある。
【0003】
このようなことから、図２５Ｂに示すように鋼管製の杭３と上部構造物の土台４とを複数の金物からなる接合金物６２を介して直接接合することが行われている。しかし、一般的に杭の施工は、寸分の狂いもなく設計上の正確な位置に施工することは難しく、図２６Ａ及び図２６Ｂに示すように、水平方向の施工誤差（図２６Ａ）、及び高さ方向の施工誤差（図２６Ｂ）が例えば数十ｍｍ程度発生する場合が多々ある。
したがって、コンクリート基礎を省き、接合金物を介して杭と上部構造物の土台とを接合する杭基礎構造を実現するためには、この施工誤差を吸収できる機構を設ける必要がある。
【0004】
特許文献１は、特許文献１中の図１及び符号を参照して説明すると、鋼管杭２を把持する把持金物３２と、把持金物３２に昇降自在に設置された鉛直ネジ３０と、鉛直ネジ３０に支持されている環状の底板４と、底板４に載置され、水平ネジ５０が設置された鞘管５１と、鞘管５１に固定された天板５２と、天板５１に設置された上部構造物７１と、鞘管５１と鋼管杭２との間に充填されたコンクリート６とを有する構造である。そして、鉛直ネジ３０によって高さ位置を調整し、水平ネジ５０によって水平方向の位置を調整する。
【0005】
特許文献２は、特許文献２中の図１、２、３、４及び符号を参照して説明すると、鋼管杭３と架台（構造物）との接合金物であり、鋼管杭３の杭頭面６の裏面にボルト挿通孔６ａに連通するナット７を固定し、かつ、架台を支持する受け部１０に固定プレート１０ａを設け、鋼管杭３と受け部１０との間に角筒状の連結ブロック４を設け、かつ、前記連結ブロック４の下面プレート４ａの中央に第一長孔１２を形成し、上面プレート４ｂの四隅に第一長孔１２の長手方向に直交する方向に延在する第二長孔１６を形成し、そして、前記杭頭面６のボルト挿通孔６ａと下面プレート４ａの第一長孔１２、受け部１０の固定プレート１０ａに設けたボルト挿通孔１８と上面プレート４ｂの第二長孔１６の位置ズレをそれぞれ調整し、ボルト１３とナットで固定するというものである。そして、連結ブロック４の下面プレート４ａに設けた第一長孔１２に締結ボルト１３を通しナットを螺合させ締め付け、上面プレート４ｂに設けた第二長孔１６に他の締結ボルト１３を通しナットを螺合させ締め付けることで、連結ブロック４を介して杭３と架台（構造物）とを接合するが、鋼製の杭の頭部と構造物とが相対的に位置ズレしていた場合は、下面プレート４ａの第一長孔１２と上面プレート４ｂの第二長孔１６によって位置調整を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００５−２２６３０９
【特許文献2】特開２０１２−２０７４６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１の接合金物は、大型の上部構造物を想定していると思われるが、複雑であり、例えば住宅程度の構造物の基礎構造に採用するには不向きである。【0008】
特許文献２の接合金物は、鋼管杭３と架台とを接合する連結ブロック４が角筒状であり、ボルト連結する操作が容易とは言い難い。【0009】
本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、上部構造が例えば住宅程度の構造物以下の杭基礎構造として好適であり、施工が簡単で施工コストの低減及び工期の短縮を図ることができるとともに杭の施工誤差を吸収するための位置調整操作が容易な杭基礎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】
【0010】
上記課題を解決する本発明の一態様は、鋼管製の杭とその上部構造物の木製の土台とを複数の金物からなる接合金物を介して接合してなる杭基礎構造であって、上記接合金物は、杭の頭部と接合する杭側金物と、土台と直接接合する土台側金物と、上記杭側金物と土台側金物との間に介在して上記杭側金物と土台側金物とを、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向の水平２方向に位置調整可能に接合するための位置調整金物とを備え、かつ、上記土台側金物の高さ位置を調整する高さ位置調整手段を備え、
上記杭側金物は、半円筒部の両側にフランジ部を持ちそれぞれの半円筒部内面側の上部に水平プレートを固定した一対の半割部材と、上記各水平プレートに鉛直に固定された対位置調整金物接合用の第１接合用ボルトとを備え、上記一対の半割部材で杭頭部を両側から挟み、上記フランジ部同士をボルトで締め付けて杭頭部に接合される構成であり、
上記位置調整金物は、その板状本体に、上記杭側金物の２つの第１接合用ボルトがそれぞれ挿入されるＹ軸方向に長い２つの第１長孔を有し、かつ、Ｙ軸方向に間隔をあけて鉛直に固定された対土台側金物接合用の２つの第２接合用ボルトを有する構成であり、
上記土台側金物は、その板状本体に、上記位置調整金物の上記２つの第２接合用ボルトがそれぞれ挿入されるＸ軸方向に長い２つの第２長孔を有し、かつ、土台に対する位置合わせ手段を有する構成である、杭基礎構造である。
【0011】
上記杭基礎構造において、上記杭側金物の水平プレートの形状が、半円筒部の筒芯側が頂点となり半円筒内面の左右両側に向かって延びる２つ線分で囲まれる略扇形状をなしていてもよい。【0012】
上記杭基礎構造において、上記杭側金物の各半割部材のフランジ部同士が、各フランジ部の外側面にそれぞれ配置された板厚がフランジ部板厚の１．５倍以上厚く、縦横寸法がフランジ部の縦寸法の５０％以上かつ横寸法の７０％以上である矩形平ワッシャを介在させてボルトで締め付けられていてもよい。【0013】
上記杭基礎構造において、上記杭側金物の各半割部材における両側のフランジ部の外面の上下位置にそれぞれ水平な補強リブが、フランジ部の外面及び半円筒部の端部近傍の外面に溶接固定される態様で固定されていてもよい。【0014】
上記杭基礎構造において、上記土台側金物の土台に対する位置合わせ手段として、板状本体の上面に、土台の下面側に形成したスリットに挿入されるリブを鉛直に固定するとともに、土台との位置合わせのためのドリフトピン孔を設けてもよい。【0015】
上記杭基礎構造において、上記土台側金物に、柱に取り付けたホールダウン金物のアンカーボルトの下端近傍部を通すアンカーボルト挿通用のＹ軸方向長孔を設けるとともに、上記土台側金物の土台に対する位置合わせ手段として、その板状本体の上面に、土台の下面側に形成した位置合わせ用の孔に挿入される丸鋼を鉛直に固定してもよい。【0016】
上記杭基礎構造において、上記土台側金物の板状本体の上面に、中央部を挟むＸ軸方向の両側、及びＹ軸方向の両側にリブを固定し、上記リブに土台を直接載せるための板状カバーを被せてもよい。【0017】
上記杭基礎構造において、上記土台側金物の高さ位置を調整する高さ位置調整手段が、上記位置調整金物の板状本体と土台側金物の板状本体との間に所望厚み寸法のスペーサを介在させることによる高さ位置調整手段であってもよい。【0018】
上記杭基礎構造において、上記土台側金物の高さ位置を調整する高さ位置調整手段が、上記杭側金物の杭頭部への取付高さ位置を調整する高さ位置調整手段であってもよい。【0019】
上記杭基礎構造において、上記杭側金物の杭頭部への取付高さ位置を規定するための補助ベルトをその上端縁が、取り付けようとする杭側金物の下端縁に位置するように鋼管外周面に巻き付け固定してもよい。【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、杭頭部に設置した杭側金物と土台側金物と位置調整金物とからなる接合金物を介して杭の頭部と土台とを接合するものであり、コンクリート基礎の施工を不要にするので、工期を大幅に短縮できるとともに施工コストを抑えることができる。【0021】
土台側金物の水平方向の位置調整は、第１長孔を持つ位置調整金物の杭側金物に対するＹ軸方向位置調整、及び第２長孔を持つ土台側金物の位置調整金物に対するＸ軸方向位置調整により容易に行うことができ、さらに、土台側金物の高さ位置調整手段を有するので、杭施工の施工誤差すなわち杭頭部位置の水平方向及び高さ方向の施工誤差を、接合金物の調整によって容易に吸収することができ、作業者の技量による杭施工誤差が問題となることは少ない。また、接合金物を取り付ける接合金物取付作業は、杭側金物を杭頭部に取り付け、その上に位置調整金物を取り付け、その上に土台側金物を取り付ける作業が、いずれもボルト・ナット締め操作という簡単な作業によって行うことができ、施工性が良好である。
また、杭側金物は、上端に第１接合用ボルトを固定した水平プレートを持つ一対の半割部材を杭頭部に両側から挟み込みボルト・ナット締めして杭頭部に固定するという簡単な構造であり、この簡単な構造によって第１長孔を持つ位置調整金物の水平なＹ軸方向の位置調整手段が実現されている。
【0022】
請求項２の杭側金物１６によれば、水平プレート１６ｃが扇形をなしており、半円筒部６ａの両側のフランジ部６ｂの近傍部分との接合部分が存在しないので、半月形の水平プレート６ｃの場合と異なり、水平プレート１６ｃが半円筒部６ａの両端近傍（左右のフランジ部６ｂの近傍）を拘束することはない。したがって、対向するフランジ部６ｂ同士をボルト１２とナット１３で締め付けたとき、半円筒部６ａの左右の端部近傍が柔軟に撓むことができ、半円筒部６ａの全体を杭外面に強く密着させて大きな摩擦力を生じさせることができ、十分高い接合力を確保できる。【0023】
請求項３の杭側金物１６’によれば、厚板で縦横寸法の大きな矩形平ワッシャ１７を介在させてボルト１２で締め付けることで、大きなボルト張力をフランジ部６ｂを介して半円筒部６ａに伝達することができる。これにより、半円筒部６ａと杭外面との密着力をさらに強めて、半円筒部６ａと杭外面との摩擦力を増大させ、接合力を増大させることができる。【0024】
請求項４の杭側金物１６”によれば、フランジ部６ｂの上下位置に、単にフランジ部６ｂの外面に溶接固定するのではなく、半円筒部６ａの端部近傍の外面にも溶接固定しているので、実質的にフランジ部６ｂの剛性が顕著に高くなり、ボルト１２を強力に締め付けた場合でも、引抜き力によってフランジ部６ｂが傾くことなく、大きなボルト張力をフランジ部６ｂを介して半円筒部６ａに伝達することができる。これにより、半円筒部６ａと杭外面との密着力をさらに強めて、半円筒部６ａと杭外面との摩擦力を増大させ、接合力を増大させることができる。【0025】
接合金物の高さ位置調整は、請求項８のように位置調整金物と土台側金物との間にスペーサを介在させる手段、又は、請求項９のように杭側金物の杭頭部への取付高さ位置を調整する高さ位置調整手段を採用することができるが、いずれも煩雑にならない高さ位置調整手段を実現している。請求項９のように杭側金物の杭頭部への取付高さ位置を調整することによる高さ位置調整手段を採用する場合、請求項１０のように、杭側金物の杭頭部への取付高さ位置を規定するための補助ベルトを杭側金物の下端縁に位置するように鋼管外周面に巻き付け固定すると、杭側金物を杭頭部の所定の高さ位置に正確にかつ容易に取り付けることができる。
【0026】
杭と土台（土台梁）とを接合するのみである梁接合タイプの場合、請求項５のように、土台側金物の板状本体の上面に鉛直なリブを固定するとよい。このリブを土台の下面側に形成したスリットに挿入することで、かつ、ドリフトピンを用いることで、土台との位置合わせが可能になる。【0027】
杭と柱及び土台（土台梁）とを接合する柱梁接合タイプの場合、請求項６のように、土台側金物の板状本体の上面に丸鋼を鉛直に固定するとよい。この丸鋼を土台の下面に設けた位置合わせ用孔に挿入することで、土台側金物と土台との位置合わせが可能であるが、この構成は、柱に取り付けたホールダウン金物により柱と土台とを接合する場合に好適である。すなわち、ホールダウン金物のアンカーボルトを土台に設けたアンカー挿入孔に挿入することで、柱と土台と接合することができるので、杭と柱及び土台（土台梁）とを一体に接合することができる。
上記の通り、本発明の杭基礎構造によれば、梁接合タイプの場合と柱梁接合タイプの場合とで、土台側金物を取り換えるだけで対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図25A】図２５Ａ及び図２５Ｂは、鋼管杭上に施工したコンクリート基礎に上部構造物の土台を設置する杭基礎構造（図２５Ａ）と、鋼管杭と上部構造物の土台とを複数の金物からなる接合金物を介して直接接合する杭基礎構造（図２５Ｂ）とを対比して説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明の杭基礎構造を実施するための形態について、図面を参照して説明する。【実施例1】
【0030】
本発明の杭基礎構造は、杭と土台（土台梁）とを接合するのみである梁接合タイプの場合、及び杭と柱及び土台（土台梁）とを接合する柱梁接合タイプの場合のいずれにも適用できる。図１〜図８Ｂに杭と土台（土台梁）とを接合するのみである前記梁接合タイプの場合の本発明の一実施例の杭基礎構造１を示す。図１は杭基礎構造１における接合金物２に土台を接合する前の状態で示した斜視図、図２は図１の杭基礎構造のＸ軸方向と反対側（手前側）から見た側面図、図３は図１の杭基礎構造のＹ軸方向と反対側（手前側）から見た側面図、図４は図１の分解斜視図である。
これらの図に示すように、この杭基礎構造１は、鋼管製の杭３とその上部構造物の木製の後述する土台４とを前記接合金物２を介して接合してなる杭基礎構造である。
前記接合金物２は、杭３の頭部３ａと接合する杭側金物６と、土台４と接合する土台側金物７と、前記杭側金物６と土台側金物７との間に介在して前記杭側金物６と土台側金物７とを、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向の水平２方向に位置調整可能に接合するための位置調整金物８を備え、かつ、前記土台側金物の高さ位置を調整するため高さ位置調整手段を備えている。この実施例での高さ位置調整手段は後述するスペーサ２０である。
【0031】
杭側金物６と位置調整金物８との結合関係、位置調整金物８と土台側金物７との結合関係を、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに補足して示す。図５Ａは図２の平面図（＝図１の平面図）、図５Ｂは図５Ａにおける土台側金物７を外して見た平面図、図５Ｃは図５Ｂにおける位置調整金物８を外して見た平面図である。【0032】
前記杭側金物６は、半円筒部６ａの両側にフランジ部６ｂを持ち、それぞれの半円筒部内面側の上部に水平プレート６ｃを固定した一対の可撓性金属板からなるバンド状の半割部材６ｄと、前記各水平プレート６ｃに鉛直に固定された対位置調整金物接合用（位置調整金物と接合するための）の第１接合用ボルト６ｅとを備えている。この杭側金物６における水平プレート６ｃを除いた部分は、電柱用バンド等と称されるものの中で、両側にフランジを持つ一対の半割部材をボルトで結合するタイプのものと概ね同様である。第１接合用ボルト６ｅは、水平プレート６ｃにあけた孔にプレート下面側から通し、下面側のボルト頭を水平プレート６ｃに溶接固定している（スポット溶接による仮付け固定程度でよい）。
そして、前記一対の半割部材６ｄで杭頭部３ａを両側から挟み、前記フランジ部６ｂ同士を、そのボルト挿通孔６ｆに通したボルト１２及びこれに螺合させたナット１３で締め付けて杭頭部３ａに接合する。
【0033】
前記位置調整金物８は、矩形の板状本体８ａに、前記杭側金物６の２つの第１接合用ボルト６ｅがそれぞれ挿入されるＹ軸方向に長い２つの第１長孔８ｂを有し、かつ、Ｙ軸方向に間隔をあけて鉛直に固定された対土台側金物接合用（土台側金物と接合するための）の２つの第２接合用ボルト８ｃを有する構成である。前記第１接合用ボルト６ｅに螺合させるナットを６ｅ’で示す。前記第２接合用ボルト８ｃは、板状本体８ａにあけた孔にそのボルト軸部を挿入し板状本体８ａの下面側にあるボルト頭８ｄを、当該ボルト８ｃが抜け落ちないように溶接固定している（スポット溶接による仮付け固定程度でよい）。
なお、図示例では板状本体８ａの下面に、前記ボルト頭８ｄを交わすスペースを設けるための板状脚８ｅを設けている。
【0034】
前記土台側金物７は、矩形の板状本体７ａに、前記位置調整金物８の前記２つの第２接合用ボルト８ｃがそれぞれ挿入されるＸ軸方向に長い２つの第２長孔７ｂを有し、かつ、その上面に土台に対する位置合わせ手段であるリブ７ｃを有する構成である。リブ（位置合わせ手段）７ｃは、土台４と位置合わせするためのドリフトピン挿通孔７ｄを有し、板状本体７ａに鉛直に固定されている。前記第２接合用ボルト８ｃに螺合させるナットを８ｃ’で示す。【0035】
図２、図３において、符号２０は、土台側金物７の高さ位置調整手段として、土台側金物７の板状本体７ａと位置調整金物８の板状本体８ａとの間にスペーサを介在させる場合のそのスペーサである。【0036】
上記の杭基礎構造１を施工する施工手順について説明する。この実施例は、例えば住宅等の構造物を構築する施工において、既に打設された杭とその上に設置される上部構造物の木製の土台とを接合する場合を想定しており、構造物構築に必要な杭３がすべて打設された後に接合金物２を杭頭部３ａに取り付ける。
まず、杭３の頭部３ａに杭側金物６を取り付ける。この場合、可撓性を有する２つのバンド状の半割部材６ｄで杭頭部３ａを両側から挟み、対向するフランジ部６ｂ同士をボルト１２とナット１３で締め付けることで、杭側金物６を杭頭部３ａに固定する。
【0037】
この場合、前記スペーサ２０を土台側金物７の高さ位置調整手段として用いる場合には、杭側金物６を、その水平プレート６ｃを杭３の上端面に直接載せた状態で杭頭部３ａに固定する。【0038】
次いで、前記杭側金物６の上に位置調整金物８を取り付ける。この場合、位置調整金物８を、その第１長孔８ｂに杭側金物６の第１接合用ボルト６ｅが挿入されるようにして杭側金物６上に載せ、ナット６ｅ’を第１接合用ボルト６ｅに螺合させる（この段階ではまだナット６ｅ’を本締めしない）。次いで、土台側金物７を、その第２長孔７ｂに位置調整金物８の第２接合用ボルト８ｃが挿入されるようにして位置調整金物８上に載せ、ナット８ｃ’を第２接合用ボルト８ｃに螺合させる（この段階ではまだナット８ｃ’を本締めしない）。
この段階では、杭側金物６上に位置調整金物８と土台側金物７とを組み立てた状態である。
【0039】
杭側金物６上に位置調整金物８と土台側金物７とを組み立てる上記の作業が終了した後、土台側金物７の水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）、及び高さ方向の位置調整をする。【0040】
Ｙ軸方向の位置調整は、位置調整金物８を杭側金物６に対してＹ軸方向に移動調整する。この場合、杭側金物６の第１接合用ボルト６ｅが挿入されている位置調整金物８の第１長孔８ｂがＹ軸方向の長孔であるから、位置調整金物８をＹ軸方向に移動調整できる。Ｘ軸方向の位置調整は、土台側金物７を位置調整金物８に対してＸ軸方向に移動調整する。この場合、位置調整金物８の第２接合用ボルト８ｃが挿入されている土台側金物７の第２長孔７ｂがＸ軸方向の長孔であるから、土台側金物７をＸ軸方向に移動調整できる。
【0041】
高さ位置調整は、図２、図３、図５Ｂに一点鎖線で示したように、位置調整金物８の板状本体８ａと土台側金物７の板状本体７ａとの間に所定厚み寸法のスペーサ２０を挿入する（介在させる）。この場合、種々の厚みのスペーサを用意して、それらを適宜選択して所定厚み寸法とすることができる。図示のスペーサ２０は図５Ｂに示すように、平面視でコ字形をなしているが、位置調整金物８の板状本体８ａと土台側金物７の板状本体７ａとの間に存在するボルトやナットと干渉しない形状にするとよい。また、平面視でコ字形に限らず、ボルトやナットと干渉しないように横に並ぶ複数の部材等、位置調整金物８の板状本体８ａと土台側金物７の板状本体７ａとが水平の状態を維持したまま、高さを調節できる部材が望ましい。
【0042】
なお、土台側金物７の高さ位置調整手段として、杭側金物６の杭頭部３ａへの取付高さ位置を調整する高さ位置調整手段を採用する場合には、例えば図８Ａ及び図８Ｂに示すような補助ベルト２１を用いると好適である。図示例の補助ベルト２１は、一端側のバックル２１ａに他端を通し、他端側を引き絞って締め付け固定するものである。この場合、補助ベルト２１を、その上端縁２１ｂが、取り付けようとする杭側金物６の下端縁６ｇに位置するようにして、杭３の外周に巻き付け固定した後、杭側金物６を、その下端縁６ｇが補助ベルト２１の上端縁２１ｂに当たるように位置させた上で、杭頭部３ａに固定する。
この補助ベルト２１としては、いわゆる電柱バンドと称されているものを用いることができるが、必ずしも金属バンドでなくてもよいし、また、可撓性を持つものでなくてもよい。杭側金物６の下端縁６ｇの位置決めができるものであればよい。
【0043】
上記のように接合金物２を各杭３の頭部３ａに正しく位置調整して取り付けた後、図６、図７に示すように、上部構造物の土台４を接合金物２の上に設置する。この実施例では、土台４の下面に設けた溝４ａに土台側金物７のリブ７ｃが入るように、土台４を土台側金物７上に載せる。そして、土台４の長手方向の位置合わせとして、土台４に設けた横向きのドリフトピン嵌合孔４ｂの開口端からドリフトピン２２を差し込み、土台側金物７のドリフトピン挿通孔７ｄを貫通させる。ドリフトピン嵌合孔４ｂは貫通ではなく片側のみに開口している。
この場合、接合金物２（土台側金物７）の水平方向及び鉛直方向の位置調整が正しくされているので、ドリフトピン２２は、正しく位置合わせされたドリフトピン嵌合孔４ｂとドリフトピン挿通孔７ｄとに差し込まれる。
【0044】
この杭基礎構造１によれば、上述の通り、コンクリート基礎の施工を不要にするので、工期を大幅に短縮できるとともに施工コストを抑えることができる。【0045】
また、接合金物２は、位置調整金物８を杭側金物６に対してＹ軸方向に移動調整する操作と、土台側金物７を位置調整金物８に対してＸ軸方向に移動調整する操作で水平方向の位置調整を行うことができ、また、スペーサ２０を位置調整金物８と土台側金物７との間に介在させる手段、又は杭側金物６自体の取り付け位置調整によって高さ位置調整を行うことができるので、杭施工の施工誤差を、容易に吸収することができ、作業者の技量による杭施工誤差が問題となることは少ない。また、位置調整操作は、いずれもボルト・ナット締め操作という簡単な作業によって行うことができ、施工性が良好である。
また、位置調整構造として極めて簡単であり、安価に製作することができる。
特に、杭側金物６は、上端に第１接合用ボルト６ｅを固定した水平プレート６ｃを持つ一対の半割部材６ｄからなる簡単な構造でもって、水平なＹ軸方向の位置調整手段を実現している。
【実施例2】
【0046】
図９は本発明の他の実施例の杭基礎構造３１における接合金物３２に土台を接合する前の状態で示した斜視図である。この実施例は、杭と柱及び土台（土台梁）とを接合する柱梁接合タイプの場合であり、後述するように柱４０は土台４から抜けるのを防ぐためのホールダウン金物４１を用いて土台に接合する。図１０は図９の杭基礎構造３１のＸ軸方向と反対側（手前側）から見た側面図、図１１は図９の杭基礎構造３１のＹ軸方向から見た側面図、図１２は図９の分解斜視図である。
これらの図に示すように、この杭基礎構造１は、鋼管製の杭３とその上部構造物の木製の土台４及び柱４０とを前記接合金物３２を介して接合してなる杭基礎構造である。
前記接合金物３２は、杭３の頭部３ａと接合する杭側金物６と、土台４と接合する土台側金物３７と、前記杭側金物６と土台側金物３７との間に介在して前記杭側金物６と土台側金物３７とを、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向の水平２方向に位置調整可能に接合するための位置調整金物８を備え、かつ、前記土台側金物の高さ位置を調整するため高さ位置調整手段を備えている。図示例の高さ位置調整手段はスペーサ２０である。
【0047】
杭側金物６と位置調整金物８との結合関係、位置調整金物８と土台側金物３７との結合関係を、土台４及び柱４０との関係も含めて、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、及び図１４に補足して示す。図１３Ａは図１０の平面図（＝図９の平面図）、図１３Ｂは図１３Ａにおける土台側金物３７を外して見た平面図、図１３Ｃは図１３Ｂにおける位置調整金物８を外して見た平面図である。また、図１４は図１３Ａにおける土台側金物３７と土台４及び柱４０のみを示した図である。この実施例は、隅柱における柱梁接合タイプの杭基礎構造であり、土台４及び柱３５が図示されている図１３Ａ〜図１６において、Ｘ軸方向に延びる土台を単に符号４で示し、それと直交するＹ軸方向に延びる土台を符号４’で示す。
【0048】
この実施例の杭基礎構造３１において、杭３、杭側金物６、位置調整金物８は、梁接合タイプの場合である実施例１の杭基礎構造１と共通であり、土台側金物３７が異なる。【0049】
土台側金物３７について説明する。この土台側金物３７は、矩形の板状本体３７ａに、前記位置調整金物８の前記２つの第２接合用ボルト８ｃがそれぞれ挿入されるＸ軸方向に長い２つの第２長孔３７ｂを有している点は実施例１の杭基礎構造１と共通である。しかし、この土台側金物３７は、板状本体３７ａの上面の中心位置に、土台４との位置合わせ用の丸鋼３７ｅを鉛直の固定し、板状本体３７ａのＸ軸方向両端部にその端縁に沿って（Ｙ軸方向に）延びる第１リブ３７ｆを固定し、前記丸鋼３７ｅを挟むＹ軸方向両側において前記両側の第１リブ３７ｆ間に突き当る態様の第２リブ３７ｇを固定し、さらに、板状本体３７ａの前記両側の第１リブ３７ｆのそれぞれ内側に、ホールダウン金物４１のアンカーボルト４１ａの下端近傍を通すアンカーボルト挿通用のＹ軸方向長孔３７ｈを設けている。
なお、板状本体３７ａの上面の前記リブ３７ｆ、３７ｇは、図１７Ａに示した土台側金物３７’のように、これを設けない構造としてもよい。この場合、板状本体３７ａの剛性を高くし、かつ板状本体３７ｂの上面に突出する第２接合用ボルト８ｃ及びこれに螺合するナット８ｃ’が土台４に干渉しないような構成とする。土台４、４’は土台側金物３７’の板状本体３７ａに直に設置するので、例えば図１７Ｂに示すように、直交方向に位置する土台４’の端部の下部に、第２接合用ボルト８ｃ及びナット８ｃ’と干渉しないような切欠き４ｄ’を形成する等とするとよい。切欠き４ｄ’は、土台幅方向に突き抜ける切欠き、又は、ボルト８ｃ、ナット８ｃ’の部分だけの切欠きとすることができる。
【0050】
前記ホールダウン金物４１は、アンカーボルト４１ａを螺合させた雌ねじ部材４１ｂを固定した取付プレート４１ｃを柱４０にボルトで固定した構成であり、アンカーボルト４１ａの下端近傍（先端近傍）を土台側金物３７の前記アンカーボルト挿通用のＹ軸方向長孔３７ｈに通し、その下端部に螺合させたナット４３を締め付けて、柱４０を土台４に接合する。４１ｄはアンカーボルト４１ａの上部に螺合させたナットである。また、この実施例では、土台側金物３７の前記第２リブ３７ｇの上に、平板部３９ａの両端に下方に折り曲げられた突片３９ｂを持ち、中央にアンカーボルト挿通孔３９ｃを持つ、土台を直接受けるための板状カバー３９を載せている。
【0051】
上記の杭基礎構造３１を施工する施工手順について説明する。杭３の頭部３ａに杭側金物６を取り付け、その杭側金物６の上に位置調整金物８を取り付ける作業は、実施例１の杭基礎構造１の場合と同じである。
また、土台側金物３７を位置調整金物８の上に取り付ける作業も作業自体は、実施例１の場合と同じである。すなわち、土台側金物３７を、その第２長孔３７ｂに位置調整金物８の第２接合用ボルト８ｃが挿入されるようにして位置調整金物８上に載せ、ナット８ｃ’を第２接合用ボルト８ｃに螺合させる（この段階ではまだナット８ｃ’を締め付けない）。
【0052】
杭側金物６上に位置調整金物８と土台側金物３７とを組み立てる上記の作業が終了した後、土台側金物３７の水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）、及び高さ方向の位置調整をする。この位置調整作業も、作業自体は実施例１と同様であり、位置調整金物８を杭側金物６に対して位置調整金物８の第１長孔８ｂに沿うＹ軸方向に移動調整し、土台側金物３７を位置調整金物８に対して土台側金物３７の第２長孔３７ｂをＸ軸方向に移動調整する。高さ位置調整も、その作業自体は実施例１と同様であり、位置調整金物８の板状本体８ａと土台側金物３７の板状本体３７ａとの間に所定厚み寸法のスペーサ２０を挿入する（介在させる）か、又は、杭側金物６の杭頭部３ａへの取り付け高さ位置を調整して行う。
【0053】
上記のように接合金物３２を各杭３の頭部３ａに正しく位置調整して取り付けた後、図１５、図１６に示すように、上部構造物の土台４を接合金物３２の上に設置する。この場合、土台４の下面に設けた孔４ｃに土台側金物３７の丸鋼３７ｅが入るように、土台４を土台側金物３７上に載せる。これにより土台側金物３７の土台４に対する長手方向の位置合わせが行われる。
なお、土台側金物３７の第２リブ３７ｇの上に土台４を直接載せると、木製の土台４にのめり込みが発生する惧れがあるので、図示の通り、第２リブ３７ｇ上に載せた板状カバー３９の上に土台４を載せている。
【0054】
次いで、前記ホールダウン金物４１のアンカーボルト４１ａの下端近傍（先端近傍）を土台側金物３７の前記アンカーボルト挿通用のＹ軸方向長孔３７ｈに通し、その下端部に螺合させたナット４３を締め付けて、柱４０を土台４に接合する。以上により、柱梁接合タイプの杭基礎構造３１が施工される。
【0055】
この杭基礎構造３１は、柱梁接合タイプの場合であるが、実施例１の場合と同様な種々の効果が得られる。また、上記の通りであり、本発明の杭基礎構造によれば、梁接合タイプの場合（杭基礎構造１）と柱梁接合タイプの場合（杭基礎構造３１）とで、土台側金物を取り換える（７と３７）だけで対応することができる。
【実施例3】
【0056】
図１８〜図２０Ｂに、上述した各実施例における杭側金物についての他の実施例の杭側金物１６を示す。図１８は図４において位置調整金物８と土台側金物７の部分を除いて示した図に相当する斜視図である。図１９Ａは図１８の杭側金物１６が杭頭部にボルトで接合される直前の状態を示した斜視図（但し、第１接合用ボルト６ｅを通す孔６ｈを示して第１接合用ボルト６ｅ自体は図示略）、図１９Ｂは杭側金物１６を杭頭部にボルトで接合した状態を示した平面図である。図２０Ａは図１９Ｂの正面図、図２０Ｂは図２０Ａの左側面図である。これらの図に示すように、この実施例の杭側金物１６は、図１〜図７（以下、図１等ともいう）で示した実施例の杭側金物６とは半割部材の水平プレートが異なる。すなわち、この実施例の杭側金物１６の半割部材１６ｄは、図１等の半割部材６ｄとは、半円筒部６ａ、フランジ部６ｂ、第１接合用ボルト６ｅについては同じであるが、その水平プレート１６ｃが図１等の水平プレート６ｃとは異なる。
図１等の実施例の水平プレート６ｃの平面視の形状は、杭内面に沿う円弧と円弧の両端を結ぶ直線とからなる半月形をなしているが、この実施例の水平プレート１６ｃの形状は、半円筒部６ａの筒芯側が頂点となり半円筒内面の左右両側に向かって延びる２つ直線１６ｃｋで囲まれる扇形状をなしている。図示例の水平プレート６ｃは、中心角θが１２０°の扇形である。すなわち、図１等の半月形の水平プレート６ｃの直線部の両側を３０°（角度α）ずつカットした扇形である。
したがって、この水平プレート１６ｃは、図１等の水平プレート６ｃと比較して、半月形の円弧部分が短くなり、半円筒部６ａの両側のフランジ部６ｂの近傍部分との溶接接合部分が存在しない。
【0057】
杭には引抜き力が作用する場合があるが、引抜き力が生じた時、この実施例の符号で説明すると、杭側金物１６は第１接合ボルト６ｅを介してボルト軸方向の引張力を受ける。その引張力に対して杭側金物１６と鋼管杭間の摩擦力で対抗する。杭側金物１６を杭頭部に接合する場合、２つの半割部材１６ｄで杭頭部３ａを両側から挟み、対向するフランジ部６ｂ同士をボルト１２とナット１３で締め付けることで、杭頭部を挟む２つの半円筒部６ａが杭外面に密着する。所定の摩擦力が発揮されるためには、半円筒部６ａと杭外面とが十分強く密着している必要がある。
この実施例の杭側金物１６では、水平プレート１６ｃが扇形をなしており、半円筒部６ａの両側のフランジ部６ｂの近傍部分との接合部分が存在しないので、半月形の水平プレート６ｃの場合と異なり、水平プレート１６ｃが半円筒部６ａの両端近傍（左右のフランジ部６ｂの近傍）を拘束することはない。したがって、対向するフランジ部６ｂ同士をボルト１２とナット１３で締め付けたとき、半円筒部６ａの左右の端部近傍が柔軟に撓むことができ、半円筒部６ａの全体を杭外面に強く密着させて大きな摩擦力を生じさせることができ、十分高い接合力を確保できる。
なお、ＦＥＭ解析により、半月形と扇形との２つの場合について、要求性能値の引張力を第１接合ボルト６ｅに与えた場合の水平プレートの発生応力と変形との関係を調べたところ、発生応力は弾性限度内に抑えられ、かつ、残留変形も生じないことが分かった。したがって、半月形から扇形に変えたことによる悪影響はないと言える。
【実施例4】
【0058】
図２１Ａ、図２１Ｂ、図２２Ａ、及び図２２Ｂに杭側金物についてのさらに他の実施例の杭側金物１６’を示す。この杭側金物１６’は、図１８〜図２０Ｂの実施例の杭側金物１６において、各半割部材１６ｄのフランジ部６ｂ同士が、各フランジ部６ｂの外側面にそれぞれ配置された矩形平ワッシャ１７を介在させてボルト１２で締め付けた構成である。実施例の矩形平ワッシャ１７の板厚はフランジ部６ｂの板厚の２倍である。矩形の横寸法はフランジ部６ｂの幅と同程度、縦寸法はフランジ部６ｂの縦寸法の約６０％である。
【0059】
例えば建物の四隅部や耐力壁が位置する箇所に設置される杭の場合、建物の内側に設置される杭と比較して大きな引抜き力を受ける。したがって、そのような箇所の杭基礎構造では、杭側金物と杭頭部との接合力をさらに大にする必要がある。この実施例の杭側金物１６’は、そのような場合に適用して好適な高強度仕様の杭側金物であり、厚板で縦横寸法の大きな矩形平ワッシャ１７を介在させてボルト１２で締め付けることで、大きなボルト張力をフランジ部６ｂを介して半円筒部６ａに伝達することができる。これにより、半円筒部６ａと杭外面との密着力をさらに強めて、半円筒部６ａと杭外面との摩擦力を増大させ、接合力を増大させることができる。
なお、矩形平ワッシャ１７を介在させないで、ボルト１２を強力に締め付けた場合、例えば板厚が６ｍｍ程度のフランジ部６ｂの場合、引抜き力により、フランジ部６ｂがその付け根から傾いてしまって、高いボルト張力が半円筒部６ａに伝達されないことも生じる。しかし、フランジ部６ｂに厚板で面積の広い矩形平ワッシャ１７を添わせてボルト締めすることで、実質的にフランジ部６ｂの剛性が高くなり、引抜き力により、フランジ部６ｂが傾くことなく高いボルト張力が半円筒部６ａに伝達される。したがって、半円筒部６ａと杭外面との密着力を強め、半円筒部６ａと杭外面との摩擦力を増大させ、接合力を増大させることができる。
【実施例5】
【0060】
図２３Ａ、図２３Ｂ、図２４Ａ、及び図２４Ｂに杭側金物についてのさらに他の実施例の杭側金物１６”を示す。この実施例の杭側金物１６”は、前記杭側金物１６’と同様に高強度仕様の杭側金物であり、例えば建物の四隅部や耐力壁が位置する箇所に設置される杭に適用して好適なものである。
この実施例の杭側金物１６”は、その各半割部材１６ｄ”における両側のフランジ部６ｄの外面の上下位置にそれぞれ水平な補強リブ１８が、フランジ部６ｂの外面及び半円筒部６ａの端部近傍の外面に溶接固定される態様で固定されている。
この実施例の杭側金物１６”の場合、フランジ部６ｂの上下位置にて、単にフランジ部６ｂの外面に溶接固定するのではなく、半円筒部６ａの端部近傍の外面にも溶接固定しているので、実質的にフランジ部６ｂの剛性が顕著に高くなり、ボルト１２を強力に締め付けた場合でも、引抜き力によりフランジ部６ｂが傾くことなく、大きなボルト張力をフランジ部６ｂを介して半円筒部６ａに伝達することができる。これにより、半円筒部６ａと杭外面との密着力をさらに強めて、半円筒部６ａと杭外面との摩擦力を増大させ、接合力を増大させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0061】
本発明は、住宅程度の構造物以下の杭基礎構造に好適に用いられる。【符号の説明】
【0062】
１、３１ 杭基礎構造２、３２ 接合金物
３ （鋼管製の）杭
３ａ 杭頭部
４、４’ 土台
４ａ 溝
４ｃ 孔
４ｄ’切欠き
６、１６、１６’、１６” 杭側金物
６ａ 半円筒部
６ｂ フランジ部
６ｃ、１６ｃ、１６ｃ’、１６ｃ” 水平プレート
６ｄ １６ｄ、１６ｄ’、１６ｄ”半割部材
６ｅ 第１接合用ボルト
６ｅ’（第1接合用ボルトに螺合させる）ナット
６ｆ ボルト挿通孔
６ｈ （第１接合用ボルトを通す）孔
７、３７、３７’ 土台側金物
７ａ、３７ａ 板状本体
７ｂ、３７ｂ 第２長孔
７ｃ リブ（位置合わせ手段）
７ｄ ドリフトピン挿通孔
８ 位置調整金物
８ａ 板状本体
８ｂ 第１長孔
８ｃ 第２接合用ボルト
８ｃ’ （第２接合用ボルトに螺合させる）ナット
８ｄ （第２接合用ボルトの）ボルト頭
８ｅ 板状脚
９ 高さ位置調整手段
１２ ボルト
１３ ナット
１７ （厚板の）矩形平ワッシャ
１８ 補強リブ
２０ スペーサ（高さ位置調整手段）
２１ 補助バンド
２２ ドリフトピン
３７ｅ 丸鋼
３７ｆ 第１リブ
３７ｇ 第２リブ
３７ｈ アンカーボルト挿入孔
３９ 板状カバー
４０ 柱
４１ ホールダウン金物
４１ａ アンカーボルト