特開 2023-104747 杭頭構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023104747

(43)【公開日】2023-07-28

(54)【発明の名称】杭頭構造

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/12 20060101AFI20230721BHJP

【ＦＩ】

E02D27/12 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022005927

(22)【出願日】2022-01-18

(71)【出願人】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前原 航

(72)【発明者】

【氏名】烏 章典

(72)【発明者】

【氏名】中山 裕貴

【テーマコード（参考）】

2D046

【Ｆターム（参考）】

2D046CA05

(57)【要約】

【課題】鋼管と干渉する位置に構造体を配置できる杭頭構造を提供する。
【解決手段】杭頭構造は、杭２０の杭頭を被覆すると共に、コンクリートＣが充填された鋼管３２と、鋼管３２の上端部に設けられた切欠き部３２Ａを閉塞する被覆プレート（塞ぎ板Ｆ２）と、を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

杭の杭頭を被覆すると共に、コンクリートが充填された鋼管と、
前記鋼管の上端部に設けられた切欠き部を閉塞する被覆プレートと、
を有する杭頭構造。

【請求項2】

前記鋼管に挿入された柱と、
前記切欠き部の下方で前記柱に接合された跳ね出し大梁と、
隣り合う前記柱に接合された前記跳ね出し大梁に架け渡された状態で前記切欠き部に配置され、外装材を支持可能とされた小梁と、
を備えた請求項１に記載の杭頭構造。

【請求項3】

前記鋼管の上方には段差を有するスラブが形成され、
前記段差は、前記切欠き部に形成されている、
請求項１に記載の杭頭構造。

【請求項4】

前記柱の側面には、前記跳ね出し大梁と直交する２方向及び前記跳ね出し大梁と反対側へ延出する大梁が接合されており、前記大梁は前記鋼管に形成された矩形状の切取り部に嵌め込まれている、請求項２に記載の杭頭構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、杭頭構造に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、鋼管を用いて形成した環状接合体へ基礎梁を接合した杭基礎構造が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１３３１７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１の杭基礎構造では杭頭部に鋼管を用いている。このように鋼管を用いて杭頭部を形成する場合、杭頭部と干渉する梁やスラブなどの構造体を配置することが難しい。仮に杭頭部と干渉する構造体を形成する場合、鋼管には切欠き部を形成するが、このような場合、切欠き部からコンクリートが流失し、杭頭部の強度を確保し難くなる虞がある。このため、例えば特許文献１の杭基礎構造においては、環状接合体と基礎梁とを離間して配置して、接合コンクリートを用いて接合している。
しかしながら、建物のプランニングに応じて、鋼管と干渉する位置に梁やスラブ等の構造体を配置したい場合もある。

【0005】

本発明は、上記事実を考慮して、鋼管と干渉する位置に構造体を配置できる杭頭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】

【0006】

請求項１の杭頭構造は、杭の杭頭を被覆すると共に、コンクリートが充填された鋼管と、前記鋼管の上端部に設けられた切欠き部を閉塞する被覆プレートと、を有する。

【0007】

請求項１の杭頭構造では、鋼管の上端部に切欠き部が設けられている。切欠き部を設けることで、鋼管と干渉する位置に、梁やスラブ等の構造体を配置できる。

【0008】

例えば隣り合う杭の杭頭間に構造体としての梁を架け渡す場合、この梁を切欠き部に配置すれば、梁は鋼管の上方へ突出しない構成とすることができる。また、切欠き部を設けることで、例えば杭が設置された部分を境界として、上方のスラブに段差を設けることができる。

【0009】

また、鋼管にはコンクリートが充填されるため、杭頭を固定できる。そして、切欠き部は被覆プレートによって閉塞されるため、鋼管に充填されたコンクリートの漏れ出しを抑制できる。

【0010】

請求項２の杭頭構造は、請求項１に記載の杭頭構造において、前記鋼管に挿入された柱と、前記切欠き部の下方で前記柱に接合された跳ね出し大梁と、隣り合う前記柱に接合された前記跳ね出し大梁に架け渡された状態で前記切欠き部に配置され、外装材を支持可能とされた小梁と、を備える。

【0011】

請求項２の杭頭構造では、隣り合う柱に接合された跳ね出し大梁に小梁が架け渡され、この小梁には外装材が支持可能とされている。

【0012】

ここで、小梁は切欠き部に配置されているので、切欠き部を形成しないで鋼管の外側で跳ね出し大梁に支持させる構成と比較して、小梁を柱に近づけることができる。これにより、外装材を建物側へ寄せて、建物外周の敷地を有効に利用できる。

【0013】

また、小梁は切欠き部に配置されているので、切欠き部を形成しないで鋼管の上方で跳ね出し大梁に支持させる構成と比較して、小梁を低い位置に配置できる。これにより、外装材に出入口等の開口部を形成できる。

【0014】

請求項３の杭頭構造は、請求項１に記載の杭頭構造において、前記鋼管の上方には段差を有するスラブが形成され、前記段差は、前記切欠き部に形成されている。

【0015】

請求項３の杭頭構造では、切欠き部を設けることで、鋼管と干渉する位置にスラブの段差を形成できる。すなわち、杭の位置に関わらず、所望の位置に段差を形成できる。

【0016】

請求項４の杭頭構造は、請求項２に記載の杭頭構造において、前記柱の側面には、前記跳ね出し大梁と直交する２方向及び前記跳ね出し大梁と反対側へ延出する大梁が接合されており、前記大梁は前記鋼管に形成された矩形状の切取り部に嵌め込まれている。

【0017】

請求項４の杭頭構造では、鋼管の切取り部に嵌め込まれた大梁に、柱が接合されている。このため、鋼管の内部に柱の柱脚を支持するベースプレート等を溶接しなくても、大梁を介して柱を鋼管で支持することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によると、鋼管と干渉する位置に構造体を配置できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】（Ａ）は本発明の実施形態に係る杭頭構造を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る杭頭構造において、鋼管に形成された切欠き部及び切取り部を示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る杭頭構造において、鋼管に形成された切取り部に梁を嵌め込み、塞ぎ板を配置している状態を示す斜視図である。

【図4】（Ａ）は本発明の実施形態に係る杭頭構造における塞ぎ板の配置を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る杭頭構造において、塞ぎ板が配置された状態を示す斜視図である。

【図6】本発明の実施形態に係る杭頭構造において、小梁を省略して段差を有するスラブを配置した変形例を示す断面図である。

【図7】（Ａ）は本発明の実施形態に係る杭頭構造における塞ぎ板の変形例を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【図8】本発明の実施形態に係る杭頭構造において、変形例に係る塞ぎ板が配置された状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態に係る杭頭構造について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。但し、明細書中に特段の断りが無い限り、各構成要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。

【0021】

また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的の範囲内において構成を省略する又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。

【0022】

各図面において矢印Ｘ、Ｙで示す方向は水平面に沿う方向であり、互いに直交している。また、矢印Ｚで示す方向は鉛直方向（上下方向）に沿う方向である。各図において矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示される各方向は、互いに一致するものとする。

【0023】

＜杭頭構造＞
本発明の実施形態に係る杭頭構造は、図１に示す杭２０に建物１０の荷重を伝達するパイルキャップ３０の構造である。パイルキャップ３０には、杭２０、建物１０の柱１２及び梁１４が接合されている。

【0024】

杭２０は、一例として、鋼管杭である。また、柱１２は角型鋼管であり、梁１４はＨ形鋼である。柱１２の内部にはコンクリートを充填してもよいし、しなくてもよい。柱１２の下端部は、後述する鋼管３２に挿入されている。杭２０の杭頭と柱１２の下端とは上下方向に間隔を空けて配置されている。また、柱１２の下端と梁１４の下端とは、高さを揃えて配置されている。

【0025】

（梁）
図１（Ｃ）に示すように、梁１４は、本発明における大梁の一例としての梁１４Ａ、１４Ｂ及び１４Ｃと、本発明における跳ね出し大梁の一例としての梁１４Ｄと、を備えている。これらの梁１４Ａ～１４Ｄは、柱１２の側面に接合されている。

【0026】

梁１４Ａ及び１４Ｂは、Ｙ方向に延出された基礎梁であり、梁１４Ｃは、Ｘ方向に延出された基礎梁である。また、梁１４Ｄは、柱１２に対して梁１４Ｃと反対側の面に接合され、Ｘ方向に延出された基礎梁である。換言すると、梁１４Ａ及び１４Ｂは、梁１４Ｄと直交する２方向へ延出する梁であり、梁１４Ｃは、梁１４Ｄと反対側へ延出する基礎梁である。

【0027】

梁１４Ａ、１４Ｂ及び１４Ｃは、互いに隣り合う柱１２に架け渡されており、パイルキャップ３０を形成する鋼管３２の内側において柱１２に接合され、かつ、鋼管３２の外側に突出して形成されている。

【0028】

一方、建物１０において、梁１４Ｄの延出方向においては、柱１２が設けられていない。梁１４Ｄの延出方向には、建物１０又は建物１０における基礎の地下外壁（地盤と接する外壁）である擁壁１６が配置されており、平面視にて、この擁壁１６と柱１２との間には、図１（Ａ）に破線で示すように、建物１０の外装材１８が配置されている。外装材１８としては、建物１０の外壁を形成する躯体、建具、外壁の仕上げ材及び断熱材などの一部または全てを含む。

【0029】

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、梁１４Ｄは、梁１４Ａ、１４Ｂ及び１４Ｃより梁せいが小さい跳ね出し梁である。梁１４Ｄは、梁１４Ａ、１４Ｂ及び１４Ｃと下端を揃えて配置され、梁１４Ａ、１４Ｂ及び１４Ｃより上端が低い位置に配置されている。これにより、梁１４Ｄは、後述する切欠き部３２Ａの下方で柱１２に接合された構成とされている。

【0030】

また、梁１４Ｄは、延設方向に沿う長さが梁１４Ａ、１４Ｂ及び１４Ｃより短い。具体的には、梁１４Ｄは、先端がパイルキャップ３０を形成する鋼管３２の外周面の位置と略一致する位置に配置されている。

【0031】

（パイルキャップ）
パイルキャップ３０を形成する鋼管３２は、円筒状の鋼管である。鋼管３２は、柱１２の柱脚及び杭２０の杭頭を被覆して配置され、鋼管３２の内側には、コンクリートＣが打設及び充填されている。

【0032】

図２に示すように、鋼管３２には、切欠き部３２Ａ及び切取り部３２Ｂが形成されている。切欠き部３２Ａは、２点鎖線Ｅ１で示すように鋼管３２の上端が切欠かれた部分である。切欠き部３２Ａが形成された部分における鋼管３２の上端の高さは、梁１４Ｄの上端の高さと一致する。

【0033】

一方、切取り部３２Ｂは、鋼管３２において梁１４Ａ～１４Ｄと干渉する部分が切取られた部分である。切取り部３２Ｂは、梁１４Ａ～１４Ｄにおける上下フランジ間に亘って、略矩形状に形成されている。梁１４Ａ～１４Ｄは、それぞれ切取り部３２Ｂに嵌め込まれて配置される。

【0034】

（塞ぎ板）
ここで、梁１４Ａ～１４Ｄの上下フランジ間には、塞ぎ板Ｆ１が配置されている。塞ぎ板Ｆ１は、図１（Ｃ）に示すように、平面視で鋼管３２と一致する位置に設けられ、図２に示す切取り部３２Ｂを閉塞する板材である。

【0035】

さらに、図３及び図４に示すように、鋼管３２に柱１２及び梁１４が組付けられた状態で、パイルキャップ３０には、本発明における被覆プレートの一例としての、塞ぎ板Ｆ２が設けられる。なお、図４において、塞ぎ板Ｆ２が配置される場所はハッチングで示されている。

【0036】

塞ぎ板Ｆ２は、図３に示すように、切欠き部３２Ａにおいて、梁１４Ｄの上フランジ及び鋼管３２の間の隙間、並びに柱１２の外周面と塞ぎ板Ｆ１との間の隙間を閉塞する板材であり、水平面に沿って配置されている。

【0037】

図４（Ａ）に示すように、塞ぎ板Ｆ２は、梁１４Ｄの上フランジと高さを揃えて配置され、図４（Ｃ）に示すように、鋼管３２と接する外周面が、鋼管３２の内周面に沿うように円形状に形成されている。また、塞ぎ板Ｆ２のＸ方向端部は、梁１４Ａ又は１４Ｂのウェブに接合されている。

【0038】

この塞ぎ板Ｆ２によって、図５に示すように、切欠き部３２Ａが閉塞され、鋼管３２の内側と外側とが区画される。

【0039】

（小梁）
図１（Ａ）に示すように、切欠き部３２Ａには小梁４０が配置されている。なお、図２～図５においては、小梁４０以外の構成を明確にするために、小梁４０の図示は省略されている。

【0040】

小梁４０は、隣り合う柱１２に接合された梁１４Ｄに載置され、架け渡されている。また、小梁４０の上端は、梁１４Ａ～１４Ｃの上端と同じ高さに配置されている。

【0041】

小梁４０は、梁１４Ｄに載置された場所において、下フランジが切除されている。この切除された部分には、梁１４Ｄの上フランジに固定され、上下方向に沿う接合プレートＪ１が配置されている。接合プレートＪ１は、小梁４０のウェブとボルト接合されている。

【0042】

また、図１（Ｃ）に示すように、小梁４０の上下フランジにおいて、柱１２における外ダイヤフラム１２Ａと干渉する部分は切除されている。

【0043】

図１（Ａ）に示すように、この小梁４０には、外装材１８が支持可能とされている。外装材１８は、小梁４０に沿って、小梁４０の直上に配置してもよいし、小梁４０の直上より擁壁１６側にオフセットした位置に配置してもよい。オフセットする場合は、金物などを用いて外装材１８の荷重を小梁４０に伝達できるようにする。

【0044】

＜作用及び効果＞
本発明の実施形態に係る杭頭構造では、図２に示すように、パイルキャップ３０における鋼管３２の上端部に、切欠き部３２Ａが設けられている。切欠き部３２Ａを設けることで、図１に示すように、鋼管３２と干渉する位置に、小梁４０等の構造体を配置できる。

【0045】

小梁４０は、隣り合う杭２０の杭頭間に架け渡されている。換言すると、小梁４０は、隣り合う杭２０の杭頭を形成するパイルキャップ３０に埋設された梁１４Ｄに架け渡されている。小梁４０は切欠き部３２Ａに配置されているので、小梁４０は鋼管３２の上方へ突出しない構成とすることができる。これにより、鋼管３２の直上で、外装材１８を支持できる。

【0046】

また、鋼管３２にはコンクリートＣが充填されるため、鋼管３２の内側に杭２０の杭頭及び柱１２の柱脚を固定できる。そして、切欠き部３２Ａは、図５等に示すように被覆プレートとしての塞ぎ板Ｆ２によって閉塞されるため、鋼管３２に充填されたコンクリートの漏れ出しを抑制できる。

【0047】

また、本発明の実施形態に係る杭頭構造では、隣り合う柱１２に接合された梁１４Ｄに小梁４０が架け渡され、この小梁４０には外装材１８が支持可能とされている。

【0048】

ここで、小梁４０は切欠き部３２Ａに配置されている。この構成によれば、小梁４０を柱１２に近づけて配置できる。これにより、外装材１８を建物１０側へ寄せて、建物外周の敷地を有効に利用できる。

【0049】

これに対して、切欠き部３２Ａを形成しない場合は、例えば鋼管３２の外側まで梁１４Ｄの先端部を延長して、小梁４０を支持させる。このとき、小梁４０は、鋼管３２の外側で梁に支持されるため、柱１２から遠い位置に配置される。

【0050】

また、小梁４０が切欠き部３２Ａに配置されている構成によれば、小梁４０を低い位置に配置できる。これにより、外装材１８に出入口等の掃き出し開口部を形成できる。

【0051】

これに対して、切欠き部３２Ａを形成しない場合は、例えば鋼管３２の上端に揃えて梁１４Ｄの上端部を配置して、小梁４０を支持させる。このとき、小梁４０は、鋼管３２の上端より上方で梁に支持されるため、小梁４０を低い位置に配置することが難しい。

【0052】

また、本発明の実施形態に係る杭頭構造では、図２に示す鋼管３２の切取り部３２Ｂに嵌め込まれた梁１４Ａ～１４Ｄに、柱１２が接合されている。このため、鋼管３２の内部に柱１２の柱脚を支持するベースプレート等を溶接しなくても、梁１４Ａ～１４Ｄを介して柱１２を鋼管３２で支持することができる。

【0053】

＜その他の実施形態＞
上記実施形態においては、切欠き部３２Ａに小梁４０を配置しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図６に示すように、小梁４０を省略してもよい。この図に示された例においては、鋼管３２の上方に、段差５２を有すスラブ５０が形成され、この段差５２が、切欠き部３２Ａに形成されている。

【0054】

なお、「段差」とは、高い位置に配置されたスラブ５０Ａと低い位置に配置されたスラブ５０Ｂとを連結する部分である。この段差５２は、梁１４Ａ及び１４Ｂの延設方向（図１（Ｃ）参照）に沿って形成されている。

【0055】

なお、梁１４Ａ～１４Ｄの上面にはスタッドボルト等を溶接し、スラブ５０を形成するコンクリートとこれらの梁との間で応力を伝達できるように形成してもよい。

【0056】

このように、切欠き部３２Ａを形成することにより、鋼管３２と干渉する位置にも、スラブ５０における段差５２を形成することができる。これにより、建物１０のプランの自由度が向上する。なお、段差５２を切欠き部３２Ａに形成した例において、梁１４Ｄは、鋼管３２の外側へ延設してもよい。このとき、梁１４Ｄの延出方向に柱を設け、この柱に梁１４Ｄの先端を接合できる。

【0057】

また、上記実施形態においては、被覆プレートとして、水平面に沿って配置された塞ぎ板Ｆ２のみを用いているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば被覆プレートとしては、図７及び図８に示すように、水平面に沿って配置された塞ぎ板Ｆ３に加えて、鉛直面に沿って配置された塞ぎ板Ｆ４を用いてもよい。

【0058】

図７（Ｃ）に示すように、塞ぎ板Ｆ３は、図４（Ｃ）に示した塞ぎ板Ｆ２と比較して、Ｘ方向の寸法が短い。すなわち、塞ぎ板Ｆ３のＸ方向端部は、梁１４Ａ又は１４Ｂのウェブと隙間を空けて配置されている。塞ぎ板Ｆ３のその他の構成は、塞ぎ板Ｆ２と同様である。

【0059】

一方、塞ぎ板Ｆ４は、図８に示すように、切欠き部３２Ａにおいて、柱１２と、梁１４Ａ及び１４Ｂにおける塞ぎ板Ｆ１と、の間の隙間を閉塞する板材であり、鉛直面に沿って配置されている。

【0060】

図７（Ａ）に示すように、塞ぎ板Ｆ４は、Ｘ方向における位置が梁１４Ｂの上フランジの端部と位置を揃えて配置されている。また、塞ぎ板Ｆ４の上端は梁１４Ａ、１４Ｂの上フランジと接合され、塞ぎ板Ｆ４の下端は、塞ぎ板Ｆ３の上面と接合されている。このように鉛直面に沿って配置された塞ぎ板Ｆ４を用いることで、コンクリートＣの充填量を多くすることができる。

【符号の説明】

【0061】

１２ 柱
１４Ａ 梁（大梁）
１４Ｂ 梁（大梁）
１４Ｃ 梁（大梁）
１４Ｄ 梁（跳ね出し大梁）
２０ 杭
３２ 鋼管
３２Ａ 切欠き部
３２Ｂ 切取り部
５０ スラブ
５２ 段差
Ｆ２ 塞ぎ板（被覆プレート）
Ｆ３ 塞ぎ板（被覆プレート）
Ｆ４ 塞ぎ板（被覆プレート）
Ｃ コンクリート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】