特開 2024-47913 柱と杭との接合構造

(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】P2024047913

(43)【公開日】2024-04-08

(54)【発明の名称】柱と杭との接合構造

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/12 20060101AFI20240401BHJP

   E02D 27/00 20060101ALI20240401BHJP

   E04B 1/30 20060101ALI20240401BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20240401BHJP

【ＦＩ】

E02D27/12 Z

E02D27/00 D

E04B1/30 H

E04B1/58 503P

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022153686

(22)【出願日】2022-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】591205536

【氏名又は名称】ＪＦＥシビル株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100184859

【弁理士】

【氏名又は名称】磯村 哲朗

(72)【発明者】

【氏名】亀田 哲二郎

(72)【発明者】

【氏名】久保田 航平

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 唯

(72)【発明者】

【氏名】田村 淳一

(72)【発明者】

【氏名】竹内 雅人

【テーマコード（参考）】

2D046

2E125

【Ｆターム（参考）】

2D046AA14

2D046CA03

2D046CA08

2E125AA03

2E125AA44

2E125AB13

2E125AB17

2E125AC01

2E125AC08

2E125AC16

2E125AG25

2E125BA07

2E125BA33

2E125BB19

2E125CA05

(57)【要約】

【課題】 フーチングや基礎梁を不要として、掘削土量及び使用鉄骨量を削減して、構造の簡素化及びコストダウンを図るとともに、接合形態を半剛接合とすることで接合部に生じる曲げ力を低減して、合理性及び経済性を高めることができる、柱と杭との接合構造を提供する。
【解決手段】 柱と中空断面を有する杭との接合構造であって、前記柱の下端部には、ベースプレートと、該ベースプレートから下方に延出し前記杭の上端部内に挿入される、前記柱よりも小さい外寸を有するシアキーとが設けられ、前記杭の上端部には、前記シアキーを取り囲むように杭本体から上方に延出する複数本のスタッドが設けられ、前記複数本のスタッドを外周側から取り囲むフープ筋が設けられ、前記杭の前記上端部から前記ベースプレートの下面までの空間に、前記シアキー、前記複数本のスタッドおよび前記フープ筋の周囲を覆うようにコンクリートが充填されている、柱と杭との接合構造。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱と中空断面を有する杭との接合構造であって、
前記柱の下端部には、ベースプレートと、該ベースプレートから下方に延出し前記杭の上端部内に挿入される、前記柱よりも小さい外寸を有するシアキーとが設けられ、
前記杭の上端部には、前記シアキーを取り囲むように杭本体から上方に延出する複数本のスタッドが設けられ、
前記複数本のスタッドを外周側から取り囲むフープ筋が設けられ、
前記杭の前記上端部から前記ベースプレートの下面までの空間に、前記シアキー、前記複数本のスタッドおよび前記フープ筋の周囲を覆うようにコンクリートが充填されている、柱と杭との接合構造。

【請求項2】

前記フープ筋は、前記スタッドに接する位置に配設されている、請求項１に記載の柱と杭との接合構造。

【請求項3】

前記フープ筋を外周側からさらに取り囲む補強フープ筋が設けられている、請求項１または２に記載の柱と杭との接合構造。

【請求項4】

前記シアキーには、側方に突出する支圧板が設けられ、
前記杭の上端部には、杭の内面よりも内側に突出する突出部が設けられている、請求項１または２に記載の柱と杭との接合構造。

【請求項5】

前記スタッドはボルトからなり、
前記突出部は、前記ボルトにより前記杭の上端に設けられる端板に締結される補強プレートからなる、請求項４に記載の柱と杭との接合構造。

【請求項6】

前記ベースプレートと、前記シアキーとの間を補剛するスチフナが設けられている、請求項１または２に記載の柱と杭との接合構造。

【請求項7】

前記ベースプレートの下面に、前記コンクリートと係合する係合部が設けられている、請求項１または２に記載の柱と杭との接合構造。

【請求項8】

前記杭の上端部を取り囲むように地盤上に設置または前記杭の上端部に固定された、複数本の建方用アンカーボルトが設けられ、
前記ベースプレートには、建方用締結部が設けられ、
前記建方用アンカーボルトに前記建方用締結部が締結されることにより、前記柱の前記杭に対する位置決めがなされている、請求項１または２に記載の柱と杭との接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、柱と中空断面を有する杭との接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

杭と上部構造物とを接合する方法としては、鉄筋コンクリート製の基礎フーチングや基礎梁等を介して接合する方法が、多く用いられるが、配筋が繁雑になったり地盤の掘削土量が増えたりするため、コストの低減や工期の短縮が阻害される。

【0003】

そこで、基礎フーチングや基礎梁を不要として、掘削土量を削減すべく、例えば特許文献１には、杭頭接合金物を杭頭部に固定し、これを柱脚のベースプレートと締結することで杭頭と柱脚とを接合する、柱と杭との接合構造および工法が開示されている。この方法では、柱脚部をベースプレートの下方に延長しておき、杭頭部の中空部に挿入して、コンクリートを充填し固定することで、柱と杭とを確実強固かつ簡便に接合できる。また、柱のレベル調整、及び杭の位置ずれの修正を、容易に行える。

【0004】

また、特許文献２には、鉄骨柱またはコンクリート充填鋼管柱の柱脚に接合されたベースプレートと、その下側に接合された鋼管とから構成されたキャップ鋼管（接合治具）を、鋼管杭または既製コンクリート杭の頭部に被せ、その隙間にコンクリートを充填して、柱と杭とを一体化させることで剛接合とする、杭と上部構造物との接合構造及び接合方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１－２９５２８６号公報

【特許文献2】特開２００７－００９４３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１に開示される接合構造では、柱と杭との定着強度を確保して剛接合するため、杭頭部の中空部に挿入される柱脚部延長部分に、スタッドを設ける必要がある。また、杭頭部に固定される杭頭接合金物の形状が複雑であり、その製作に手間がかかる。さらに、杭頭部の中空部に柱脚部を挿入して柱を建て込むときに、柱をワイヤで仮支持する必要もある。

【0007】

また、特許文献２に開示される接合構造では、柱と杭とを剛接合すべく、キャップ鋼管の径は杭径＋３００ｍｍ程度、キャップ鋼管内への杭の埋込長さは、杭径の１．５倍程度以上を確保する必要があるため、杭径が大きくなるにつれて、杭に被せるキャップ鋼管の径及び高さも大きくなり、その結果、掘削土量が多くなり、キャップ鋼管の現場への搬入にも労力を要することとなる。

【0008】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、フーチングや基礎梁を不要として、掘削土量及び使用鉄骨量を削減して、構造の簡素化及びコストダウンを図るとともに、柱と杭との接合形態を特許文献１又は特許文献２のように剛接合とせず、半剛接合とすることで、上方の柱から接合部に伝達される曲げモーメントを低減して、合理性及び経済性を高めることができる、柱と杭との接合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】

【0009】

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
［１］ 柱と中空断面を有する杭との接合構造であって、前記柱の下端部には、ベースプレートと、該ベースプレートから下方に延出し前記杭の上端部内に挿入される、前記柱よりも小さい外寸を有するシアキーとが設けられ、前記杭の上端部には、前記シアキーを取り囲むように杭本体から上方に延出する複数本のスタッドが設けられ、前記複数本のスタッドを外周側から取り囲むフープ筋が設けられ、前記杭の前記上端部から前記ベースプレートの下面までの空間に、前記シアキー、前記複数本のスタッドおよび前記フープ筋の周囲を覆うようにコンクリートが充填されている、柱と杭との接合構造。
［２］ 前記フープ筋は、前記スタッドに接する位置に配設されている、［１］に記載の柱と杭との接合構造。
［３］ 前記フープ筋を外周側からさらに取り囲む補強フープ筋が設けられている、［１］または［２］に記載の柱と杭との接合構造。
［４］ 前記シアキーには、側方に突出する支圧板が設けられ、前記杭の上端部には、杭の内面よりも内側に突出する突出部が設けられている、［１］または［２］に記載の柱と杭との接合構造。
［５］ 前記スタッドはボルトからなり、前記突出部は、前記ボルトにより前記杭の上端に設けられる端板に締結される補強プレートからなる、［４］に記載の柱と杭との接合構造。
［６］ 前記ベースプレートと、前記シアキーとの間を補剛するスチフナが設けられている、［１］または［２］に記載の柱と杭との接合構造。
［７］ 前記ベースプレートの下面に、前記コンクリートと係合する係合部が設けられている、［１］または［２］に記載の柱と杭との接合構造。
［８］ 前記杭の上端部を取り囲むように地盤上に設置または前記杭の上端部に固定された、複数本の建方用アンカーボルトが設けられ、前記ベースプレートには、建方用締結部が設けられ、前記建方用アンカーボルトに前記建方用締結部が締結されることにより、前記柱の前記杭に対する位置決めがなされている、［１］または［２］に記載の柱と杭との接合構造。

【発明の効果】

【0010】

本発明の柱と杭との接合構造によれば、フーチングや基礎梁が不要となることにより、掘削土量の削減、使用鉄骨量の削減等により構造の簡素化、コストダウンを図ることができる。また、杭の上端部からベースプレートの下面までの空間に充填されるコンクリートが、シアキーを取り囲むように杭本体から上方に延出する複数本のスタッドと、これら複数本のスタッドを外周側から取り囲むフープ筋とによりせん断補強される。よって、コンクリートのせん断強度及びせん断耐力が高められ、大きなせん断力に耐えうる接合構造となる。さらに、接合形態を半剛接合に調整することで、上方の柱から接合部に伝達される曲げモーメントを低減して、合理性及び経済性をさらに高めることができる。

【0011】

そして、シアキーの外寸が柱の外寸よりも小さいので、杭に対する柱の偏心に対応しやすくなり、設計の自由度及び施工性が高められる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の柱と杭との接合構造が適用される建築物の一例を示す斜視図である。

【図2】図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明の柱と杭との接合構造の一例を示す縦断面図および平面図である。

【図3】図３は、本発明の柱と杭との接合構造の他の一例を示す縦断面図である。

【図4】図４は、本発明の柱と杭との接合構造のさらに他の一例を示す縦断面図である。

【図5】図５は、本発明の柱と杭との接合構造のさらに他の一例を示す縦断面図である。

【図6】図６は、本発明の柱と杭との接合構造のさらに他の一例を示す縦断面図である。

【図7】図７は、本発明の柱と杭との接合構造のさらに他の一例を示す縦断面図である。

【図8】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の柱と杭との接合構造の施工手順を示す平面図及び縦断面図である。

【図9】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本発明の柱と杭との接合構造の施工手順を示す平面図及び縦断面図である。

【図10】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本発明の柱と杭との接合構造の施工手順を示す平面図及び縦断面図である。

【図11】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本発明の柱と杭との接合構造の施工手順を示す平面図及び縦断面図である。

【図12】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、本発明の柱と杭との接合構造の施工手順を示す平面図及び縦断面図である。

【図13】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、本発明の柱と杭との接合構造の施工手順を示す平面図及び縦断面図である。

【図14】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、本発明の柱と杭との接合構造の施工手順を示す平面図及び縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明の柱と杭との接合構造の実施形態について、具体的に説明する。
＜柱と杭との接合構造＞
［第一の実施形態］
図１に、本発明の第一の実施形態の柱と杭との接合構造が適用された建築物の斜視図を示す。また、図２（ａ）および図２（ｂ）に、第一の実施形態の柱と杭との接合構造の縦断面図および平面図を示す。

【0014】

図１に示すように、第一の実施形態の柱と杭との接合構造は、低層の鉄骨造建築物の鉄骨柱２と、中空断面を有するＰＨＣ杭（遠心成形プレストレスト高強度コンクリート杭）１とが接合される箇所に用いられる。図１に示すように、この鉄骨造建築物の鉄骨柱２の柱脚には基礎梁やフーチングが設けられず、鉄骨柱２の各々の柱脚にＰＨＣ杭１が直接接合されている。

【0015】

具体的には、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、地盤Ｇの根切り内においてプレボーリングし、根固め液（図示せず）および杭周固定液１０を注入した上で、ＰＨＣ杭１が、その上部が地盤Ｇの根切り表面から突出する状態に沈設されて建て込まれている。地盤Ｇの根切り部分において、ＰＨＣ杭１の周囲には、砕石６１が敷きこまれ、さらに捨てコンクリート６２が打設されている。

【0016】

一方、鉄骨柱２の下端部には、ベースプレート２１と、ベースプレート２１から下方に延出して中空断面を有するＰＨＣ杭１の上端部内に挿入される、鉄骨柱２よりも小さい外寸を有するシアキー２３とが設けられている。本実施形態の柱と杭との接合構造では、シアキー２３は継目無鋼管から構成されており、大きな強度及び耐力が要求される箇所にも適用可能な構造とされているが、シアキー２３は、他の鋼管や形鋼等から構成されていても良い。また、本実施形態の柱と杭との接合構造が、ブレースが取り付かない柱脚等に用いられる場合には、シアキー２３を太径の鉄筋やその他の棒鋼により構成して、ＰＨＣ杭１と鉄骨柱２との接合部の曲げ剛性を抑制してもよい。このようにすると、ＰＨＣ杭１の杭頭および鉄骨柱２の柱脚に発生する曲げモーメントが小さくなり、合理的な構造とすることができる。

【0017】

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、シアキー２３の下端には、シアキー２３の側方に突出する支圧板２４が設けられている。また、ベースプレート２１とシアキー２３には、両者の間を補剛するスチフナ２６が設けられており、ベースプレート２１の耐力及び剛性が高められている。

【0018】

また、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ＰＨＣ杭１の上端部に設けられるリング状の端板１１の上には、シアキー２３を取り囲むように、杭本体から上方に延出するスタッドボルト１３が複数本設けられている。各スタッドボルト１３は、ＰＨＣ杭１の上端部の端板１１に設けられたねじ穴に螺入されている。さらに、ＰＨＣ杭１の上端部に設けられるリング状の端板１１の上には、ＰＨＣ杭１の内面よりも内側に突出する突出部が設けられている。突出部は、例えば板厚２５ｍｍの鋼板からなる補強プレート１２により構成されている。補強プレート１２には、ＰＨＣ杭１の端板１１に設けられたねじ穴に対応する位置にボルト孔（図示せず）が設けられている。このボルト孔に挿通されたスタッドボルト１３にナット１４を螺合させることで、補強プレート１２がＰＨＣ杭１の上端の端板１１に締結されている。あるいは、上述の構造に代えて、異形鉄筋やボルト等からなるスタッドを予め補強プレート１２の上面に溶接等により接合したものを用意し、これをＰＨＣ杭１の上端の端板１１に締結するようにしても良い。

【0019】

ＰＨＣ杭１の内面よりも内側に突出する突出部としては、補強プレート１２に代えて、またはこれに加えて、ＰＨＣ杭１の上端部の内面に水平リブ（図示せず）を形成しても良い。補強プレート１２または水平リブを設けることにより、より大きな引張力及びせん断力に耐えうる接合構造となる。鉄骨柱２からＰＨＣ杭１に軸方向引張力が作用するときに、シアキー２３の下端に設けられる支圧板２４との間にコンクリートストラットが形成されるためである。

【0020】

また、本実施形態において、ＰＨＣ杭１の上端部の内面に、超高圧洗浄等によって目荒らしを施しても良い。このようにすると、鉄骨柱２からＰＨＣ杭１に軸方向引張力が作用するときに、引抜に対する摩擦抵抗力がさらに高められる。

【0021】

さらに、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ＰＨＣ杭１の上端部から上方に延出する複数本のスタッドボルト１３の外周側には、これら複数本のスタッドボルト１３を外周側から取り囲むように、フープ筋１５が三段設けられている。各フープ筋１５は、スタッドボルト１３に接するように、スタッドボルト１３の外側に巻設され、結束線や点溶接等によりスタッドボルト１３に留め付けられている。そして、各段のフープ筋１５を外周側からさらに取り囲むように、補強フープ筋１６が三段設けられている。補強フープ筋１６は、捨てコンクリート６２の上に設けられたサイコロ（図示せず）等により固定される。フープ筋１５及び補強フープ筋１６には、例えば７８５Ｎ／ｍｍ^２級（降伏強度が７８５Ｎ／ｍｍ^２以上と規定される鉄筋）等の高強度の溶接閉鎖型フープ筋を用いると、後述するコンクリート４のせん断強度及びせん断耐力を効果的に高めることができるので好ましい。

【0022】

そして、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ＰＨＣ杭１の上端部からベースプレート２１の下面までの空間に、シアキー２３、スタッドボルト１３、フープ筋１５、および補強フープ筋１６の周囲を覆うようにコンクリート４が充填される。これにより、ＰＨＣ杭１と鉄骨柱２とが接合されている。

【0023】

本実施形態の柱と杭との接合構造では、ＰＨＣ杭１の上端部を取り囲むように、地盤Ｇの根切り部分の捨てコンクリート６２の上に、複数本の建方用アンカーボルト３１が設けられている。また、ＰＨＣ杭１のベースプレート２１の側縁には、鋼板からなる建方用締結部３２が溶接されている。建方用締結部３２は、例えば、厚さ４０ｍｍの鋼板を二枚重ねて組み合わることにより構成され、建方用アンカーボルト３１に対応する位置にボルト孔（図示せず）が設けられている。このボルト孔から建方用締結部３２の上に突出する建方用アンカーボルト３１にナット３３を螺合させることで、建方用締結部３２が建方用アンカーボルト３１に締結されている。これにより、鉄骨柱２のＰＨＣ杭１に対する位置決めがなされている。

【0024】

鉄骨柱２の柱脚の周囲には、必要に応じて床スラブ（図示せず）が設けられていてもよい。

【0025】

なお、本実施形態において、支圧板２４、補強プレート１２、水平リブは、必ずしも必須でなく、例えば鉄骨柱２が大きな引抜力が作用しない部位に設けられる場合等には、これらを省略してもよい。本実施形態のように、支圧板２４、補強プレート１２、水平リブを設けることにより、より大きな軸方向引張力に耐えうる接合構造となる。鉄骨柱２からＰＨＣ杭１に軸方向引張力が作用するときに、シアキー２３の下端に設けられる支圧板２４との間にコンクリートストラットが形成されるためである。

【0026】

また、本実施形態において、スチフナ２６は必ずしも必須でないが、柱と杭との接合形態を半剛接合に調整すべく、必要に応じて本実施形態のようにスチフナ２６を設けてベースプレート２１の耐力及び剛性を高めると好ましい。
［第二の実施形態］
図３に、本発明の第二の実施形態の柱と杭との接合構造の縦断面図を示す。

【0027】

図３に示すように、本実施形態の柱と杭との接合構造では、第一の実施形態の柱と杭との接合構造におけるスチフナ２６が省略されている。他の点については、本実施形態の柱と杭との接合構造は、第一の実施形態の柱と杭との接合構造と同様に構成されている。

【0028】

本実施形態のように、ベースプレート２１とシアキー２３の間を補剛するスチフナ２６を省略することにより、柱と杭との接合剛性を低めに調整して、上方の鉄骨柱２から接合部に伝達される曲げモーメントを小さくすることができる。併せて、ベースプレート２１を降伏させて、曲げ変形させることにより、十分な塑性変形能力を確保することができる。
［第三の実施形態］
図４に、本発明の第三の実施形態の柱と杭との接合構造の縦断面図を示す。

【0029】

図４に示すように、本実施形態の柱と杭との接合構造では、第二の実施形態の柱と杭との接合構造におけるシアキー２３の下端に設けられ側方に突出する支圧板２４に加えて、シアキー２３の中間部にも、シアキー２３の側方に突出する支圧板２５が設けられている。

【0030】

他の点については、本実施形態の柱と杭との接合構造は、第二の実施形態の柱と杭との接合構造と同様に構成されている。

【0031】

本実施形態のように、シアキー２３の側方に突出する支圧板を、複数箇所に設けることにより、さらに大きな軸方向引張力に耐えうる接合構造となる。
［第四の実施形態］
図５に、本発明の第四の実施形態の柱と杭との接合構造の縦断面図を示す。

【0032】

図５に示すように、本実施形態の柱と杭との接合構造では、第二の実施形態の柱と杭との接合構造における鉄骨柱２のベースプレート２１の下面に、コンクリート４と係合する係合部２２が設けられている。係合部２２には、例えばサイズ２５ｍｍ×３２ｍｍ×４５０ｍｍ程度のフラットバーを用いることができる。

【0033】

他の点については、本実施形態の柱と杭との接合構造は、第二の実施形態の柱と杭との接合構造と同様に構成されている。

【0034】

本実施形態のように、鉄骨柱２のベースプレート２１の下面に、コンクリート４と係合する係合部２２を設けることにより、より大きなせん断力に耐えうる接合構造となる。これは、鉄骨柱２からＰＨＣ杭１にせん断力が作用するときに、ＰＨＣ杭１の上端部の内面の水平方向横側部分との間にコンクリートストラットが形成されるためである。
［第五の実施形態］
図６に、本発明の第五の実施形態の柱と杭との接合構造の縦断面図を示す。

【0035】

図６に示すように、本実施形態の柱と杭との接合構造では、第四の実施形態の柱と杭との接合構造において、ＰＨＣ杭１の上端部の外周に、補強バンド１７が巻かれている。補強バンド１７は、鋼板、鋼線、又は炭素繊維等からなるワイヤを、ＰＨＣ杭１の上端部の外周に巻き付けることで、構成できる。

【0036】

他の点については、本実施形態の柱と杭との接合構造は、第四の実施形態の柱と杭との接合構造と同様に構成されている。

【0037】

本実施形態のように、ＰＨＣ杭１の上端部の外周に、補強バンド１７が巻かれ、ＰＨＣ杭の円周方向応力に対して抵抗することにより、ＰＨＣ杭１の上端部の内面に水平方向に作用する荷重への耐力が高められ、さらに大きなせん断力及び柱脚部の曲げモーメントに耐えうる接合構造となる。
［第六の実施形態］
図７に、本発明の第六の実施形態の柱と杭との接合構造の縦断面図を示す。

【0038】

図７に示すように、本実施形態の柱と杭との接合構造では、第一の実施形態の柱と杭との接合構造における建方用アンカーボルト３１が、捨てコンクリート６２の上ではなく、ＰＨＣ杭１の上端部に設けられた補強プレート１２の外周側への延長部にナット３４で締結されて設けられている。そして、ＰＨＣ杭１のベースプレート２１の側縁に溶接された建方用締結部３２が、建方用アンカーボルト３１にナット３３で締結されることにより、鉄骨柱２のＰＨＣ杭１に対する位置決めがなされている。

【0039】

他の点については、本実施形態の柱と杭との接合構造は、第一の実施形態の柱と杭との接合構造と同様に構成されている。

【0040】

上記各実施形態の柱と杭との接合構造においては、各構成要素の形状、寸法および強度を適宜変更することにより、柱と杭との接合構造の耐力及び剛性を所望の大きさに調整できる。例えば、ベースプレート２１の板厚、係合部２２のサイズ、シアキー２３の径、肉厚、支圧板２４、２５の板厚、突出幅、数及び配置、スチフナ２６の板厚、数及び配置、補強プレート１２の板厚及び突出幅、ＰＨＣ杭１の上端部への挿入深さ等が調整対象となる。これにより、柱と杭との接合構造の圧縮耐力、引張耐力、曲げ耐力、せん断耐力、圧縮剛性、引張剛性、曲げ剛性、せん断剛性を調整できる。

【0041】

このような調整を行うことで、例えば柱と杭との接合構造の接合形態を半剛接合とすれば、接合部に生じる曲げ力が低減され、接合構造全体の経済設計が可能となる。

【0042】

また、例えば鉄骨柱２の間にブレースが設けられる場合には、ＰＨＣ杭１と鉄骨柱２との間に大きな軸方向引張力が作用しやすいため、この大きな軸方向引張力に耐えるように、ベースプレート２１の板厚等の大きさを設定することが好ましい。
＜柱と杭との接合構造の施工方法＞
上記各実施形態の柱と杭との接合構造の施工方法について、図８～図１４を参照して説明する。以下では、第二の実施形態の柱と杭との接合構造を施工する場合について、説明する。

【0043】

まず、図８（ａ）の平面図及び図８（ｂ）の縦断面図に示すように、地盤Ｇを根切りし、根切り内においてプレボーリングし、根固め液（図示せず）および杭周固定液１０を注入した上で、ＰＨＣ杭１を沈設して、ＰＨＣ杭１を建て込む。杭周固定液１０は、ＰＨＣ杭１の建て込み時に、ボーリング孔の孔壁を保護するとともに、孔壁とＰＨＣ杭１との隙間を埋めて周辺地盤との密着性を図るものである。ボーリング孔中にＰＨＣ杭１を沈設する際には、杭周固定液１０がＰＨＣ杭１の中空部にも流入する。ＰＨＣ杭１の上端には、リング状の端板１１が予め設けられている。このとき、ＰＨＣ杭１の上端部（例えば、ＰＨＣ杭１の上端から３００ｍｍ程度の部分）が、根切り部の地盤Ｇの表面から突出するようにする。

【0044】

そして、ＰＨＣ杭１の内部で固化した杭周固定液１０を、例えばＰＨＣ杭１の頂部から８００ｍｍ程度の深さまで、はつるなどして除去し、ＰＨＣ杭１の上端部内に、鉄骨柱２のシアキー２３を挿入するための空間を確保する。

【0045】

または、ボーリング孔中にＰＨＣ杭１を沈設する際に、ＰＨＣ杭１の内部にスペーサー（図示せず）を取り付けておく。そして、ＰＨＣ杭１を沈設した後、杭周固定液１０が固化する前に、スペーサーを引き抜いて、杭周固定液１０の液面をスペーサーの体積分だけ下げ、鉄骨柱２のシアキー２３を挿入するための空間を確保してもよい。

【0046】

なお、地盤ＧにＰＨＣ杭１を建て込む際には、必ずしも杭周固定液１０を用いなくても良く、ＰＨＣ杭１が建て込まれた後に、ＰＨＣ杭１の上端部内に、鉄骨柱２のシアキー２３を挿入するための空間を確保されるようにすれば良い。

【0047】

次に、図９（ａ）の平面図及び図９（ｂ）の縦断面図に示すように、ＰＨＣ杭１の上端に設けられるリング状の端板１１の上に、ＰＨＣ杭１の内面よりも内側に突出するように、補強プレート１２を設置する。このとき、補強プレート１２に設けられたボルト孔の位置を、ＰＨＣ杭１の端板１１に設けられたねじ穴の位置に合わせるようにする。そして、ＰＨＣ杭１の端板１１に設けられた各ねじ穴にスタッドボルト１３を螺入する。これにより、シアキー２３を取り囲むように、杭本体から上方に延出するスタッドボルト１３が複数本設けられる。そして、補強プレート１２のボルト孔に挿通されたスタッドボルト１３にナット１４を螺合させ、補強プレート１２をＰＨＣ杭１の上端の端板１１に締結する。

【0048】

次に、図１０（ａ）の平面図及び図１０（ｂ）の縦断面図に示すように、地盤Ｇの根切り部分に、ＰＨＣ杭１の周囲を取り囲むように、砕石６１を敷き詰め、捨てコンクリート６２を打設する。このとき、地盤Ｇに設置されたＰＨＣ杭１の上端部を取り囲むように、地盤Ｇ上に複数本の建方用アンカーボルト３１を設置し、地盤Ｇの根切り部分の捨てコンクリート６２に固定させておく。

【0049】

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、建築物の設計や、施工現場の状況等に応じて、ＰＨＣ杭１の杭芯に対して複数本の建方用アンカーボルト３１の配置の基準軸が、所定寸法（例えば８０ｍｍ）だけ水平方向に偏心するようにしても良い。このとき、捨てコンクリート６２上の柱芯位置に墨出しを行い、この墨出しに複数本の建方用アンカーボルト３１の配置の基準軸を合わせて、捨てコンクリート６２に固定する。建方用アンカーボルト３１は、鉄骨柱２のＰＨＣ杭１に対する位置決めをするために、鉄骨柱２の柱脚部の一節を仮支持するために設けられる。

【0050】

次に、図１１（ａ）の平面図及び図１１（ｂ）の縦断面図に示すように、ＰＨＣ杭１の上端部から上方に延出する複数本のスタッドボルト１３の外周側に、これら複数本のスタッドボルト１３を外周側から取り囲むように、フープ筋１５を設置する。このとき、各フープ筋１５をスタッドボルト１３に接するように配置して、結束線や点溶接等によりスタッドボルト１３に留め付ける。また、フープ筋１５を外周側からさらに取り囲むように、サイコロ（図示せず）等を用いて、捨てコンクリート６２の上に補強フープ筋１６を設置する。

【0051】

次に、図１２（ａ）の平面図及び図１２（ｂ）の縦断面図に示すように、ＰＨＣ杭１のベースプレート２１の側縁に、鋼板からなる建方用締結部３２を溶接する。この状態で、ＰＨＣ杭１の上端部内に、鉄骨柱２のシアキー２３が、例えばＰＨＣ杭１の頂部から５００ｍｍ程度の深さまで挿入されるようにして、鉄骨柱２を建て込む。このとき、建方用アンカーボルト３１に設けられた各ボルト孔に、建方用アンカーボルト３１を挿通されるようにする。そして、鉄骨柱２のレベルを調整し、建方用アンカーボルト３１にナット３３を螺合させることで、建方用締結部３２を建方用アンカーボルト３１に締結して仮固定する。

【0052】

次に、図１３（ａ）の平面図及び図１３（ｂ）の縦断面図に示すように、ＰＨＣ杭１の上端部の外周を取り囲むように、例えば円形捨て型枠（捨て型枠）５を設置する。さらに、図１４（ａ）の平面図及び図１４（ｂ）の縦断面図に示すように、ＰＨＣ杭１の上端部から鉄骨柱２のベースプレート２１の下面までの空間に、シアキー２３の周囲を覆うようにコンクリート４を充填して硬化させる。このとき、ＰＨＣ杭１の内部には、杭周固定液１０が充填されているため、シアキー２３の下方のＰＨＣ杭１の内側には、コンクリート４の下面を形成するための型枠を設ける必要がない。また、上述のとおり、地盤ＧにＰＨＣ杭１を建て込む際には、必ずしも杭周固定液１０を用いなくても良い。この場合も、ＰＨＣ杭１の内部には、コンクリート４の下面を形成するための型枠を設ける必要は必ずしもなく、シアキー２３の周囲がコンクリート４により完全に覆われるようにすればよい。ＰＨＣ杭１の内部空間が掘削土等で埋まることなく空洞となっている場合には、必要に応じて、シアキー２３の下方の高さに、コンクリート４の下面を形成するための捨て型枠を設け、コンクリート４の量を節約するようにすることもできる。これにより、柱と杭との接合構造の施工が完了する。その後、必要に応じて、図１４（ｂ）に示すように、鉄骨柱２の柱脚の周囲に床スラブ７を設けてもよい。

【0053】

円形捨て型枠５に代えて、再利用可能な型枠を用いても良いが、捨て型枠を用いることにより、作業の安全性や効率を高めることができる。また、型枠の形状は、必ずしも円形に限られず、ＰＨＣ杭１の上端部の外周を取り囲むように設置可能な形状であれば、適宜形状を変更しても良い。

【0054】

上記各実施形態の柱と杭との接合構造によれば、フーチングや基礎梁が不要となることにより掘削土量及び使用鉄骨量を削減して、構造の簡素化及びコストダウンを図ることができる。また、ＰＨＣ杭１の上端部からベースプレート２１の下面までの空間に充填されるコンクリート４が、シアキー２３を取り囲むように杭本体から上方に延出する複数本のスタッドボルト１３と、これらを外周側から取り囲むフープ筋１５および補強フープ筋１６によりせん断補強される。よって、コンクリート４のせん断強度及びせん断耐力が高められ、大きなせん断力に耐えうる接合構造となる。さらに、接合形態を半剛接合とすることで接合部に生じる曲げ力を低減して、合理性及び経済性を高めることができる。

【0055】

なお、上記各実施形態では、ＰＨＣ杭１と鉄骨柱２との接合構造について説明したが、本発明の柱と杭との接合構造はこれに限られない。例えば、ＰＲＣ杭（遠心成形プレストレスト鉄筋高強度コンクリート杭）、ＳＣ杭（遠心成形外殻鋼管付きコンクリート杭）、鋼管杭等、中空断面を有する種々の既製杭と、下端部にベースプレートを備える種々の柱との接合構造にも適用可能である。

【0056】

また、上記各実施形態では、フープ筋１５及び補強フープ筋１６が三段設けられている例について説明したが、コンクリート４のせん断強度及びせん断耐力を効果的に高める作用が発揮される限り、フープ筋１５及び補強フープ筋１６の段数はこれに限られるものでない。

【0057】

また、上記各実施形態では、建築物の基礎梁が省略されている例について説明したが、鉄骨柱の柱脚の間を連結する鉄骨からなる基礎梁が設けられる場合も、本発明を同様に適用可能である。

【符号の説明】

【0058】

１ ＰＨＣ杭（杭）
１０ 杭周固定液
１１ 端板
１２ 補強プレート（突出部）
１３ スタッドボルト
１４ ナット
１５ フープ筋
１６ 補強フープ筋
１７ 補強バンド
２ 鉄骨柱（柱）
２１ ベースプレート
２２ 係合部
２３ シアキー
２４、２５ 支圧板
２６ スチフナ
３１ 建方用アンカーボルト
３２ 建方用締結部
３３、３４ ナット
４ コンクリート
５ 円形捨て型枠（捨て型枠）
６１ 砕石
６２ 捨てコンクリート
７ 床スラブ
Ｇ 地盤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】