(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】P2024080250
(43)【公開日】2024-06-13
(54)【発明の名称】基礎構造の施工方法及び基礎構造
(51)【国際特許分類】
E02D 27/00 20060101AFI20240606BHJP
E02D 27/12 20060101ALI20240606BHJP
【FI】
E02D27/00 D
E02D27/12 Z
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022193288
(22)【出願日】2022-12-02
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-05-10
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000156581
【氏名又は名称】日鉄環境株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100120868
【弁理士】
【氏名又は名称】安彦 元
(74)【代理人】
【識別番号】100224926
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 雄久
(72)【発明者】
【氏名】小林 杏志
(72)【発明者】
【氏名】菅野 浩樹
(72)【発明者】
【氏名】高野 良広
(72)【発明者】
【氏名】廣瀬 真也
(72)【発明者】
【氏名】中村 圭佑
【テーマコード(参考)】
2D046
【Fターム(参考)】
2D046AA16
2D046CA01
(57)【要約】
【課題】鋼管杭に接合される上部架構柱の設置精度を向上させることが可能となり、上部架構柱の引き抜き耐力を向上させることが可能となる基礎構造の施工方法を提供する。
【解決手段】最大径が鋼管杭の外径よりも大きく下方に向けて縮径される円錐状鋼管の上部に、該円錐状鋼管の最大径と同じ径を有し、上方に向けて縮径されるテーパー部を有する筒状鋼管を接合してなる複合鋼管の前記円錐状鋼管を鋼管杭の杭頭部に挿入し、前記円錐状鋼管と前記鋼管杭と接合する工程と、前記複合鋼管の内部に前記複合鋼管の上端よりも下の高さまで第1経時硬化性材を打設する工程と、前記第1経時硬化性材に位置決め治具を固定する工程と、上部架構柱の下端に取り付けられた柱脚板に形成された第1貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、硬化した前記第1経時硬化性材の上方に前記上部架構柱を設置する工程と、前記複合鋼管の内部に第2経時硬化性材を打設する工程と、を備える。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上部架構柱と、地中に打設された鋼管杭とを接合する基礎構造の施工方法であって、
最大径が鋼管杭の外径よりも大きく下方に向けて縮径される円錐状鋼管の上部に、該円錐状鋼管の最大径と同じ径を有し、上方に向けて縮径されるテーパー部を有する筒状鋼管を接合してなる複合鋼管の前記円錐状鋼管の下端を鋼管杭の杭頭部に挿入し、前記円錐状鋼管と前記鋼管杭とを溶接して接合する接合工程と、
前記複合鋼管の内部に前記複合鋼管の上端よりも下の高さまで第1経時硬化性材を打設する第1打設工程と、
前記第1経時硬化性材から露出されるように前記第1経時硬化性材に位置決め治具を固定する位置決め治具固定工程と、
前記上部架構柱の下端に取り付けられた柱脚板に形成された第1貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、硬化した前記第1経時硬化性材の上方に前記上部架構柱を設置する上部架構柱設置工程と、
前記複合鋼管の内部に前記柱脚板が埋設されるように第2経時硬化性材を打設する第2打設工程と、を備えること
を特徴とする基礎構造の施工方法。
【請求項2】
前記上部架構柱設置工程では、前記上部架構柱の下端よりも上方に取り付けられた板材に形成された第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定すること
を特徴とする請求項1記載の基礎構造の施工方法。
【請求項3】
前記上部架構柱設置工程では、前記第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記第2貫通孔と前記位置決め治具との間に上方から下方に縮径する楔部材を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定すること
を特徴とする請求項2記載の基礎構造の施工方法。
【請求項4】
前記上部架構柱設置工程では、下方から上方に向けて拡径する前記第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記第2貫通孔と前記位置決め治具との間に前記楔部材を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定すること
を特徴とする請求項3記載の基礎構造の施工方法。
【請求項5】
請求項1~4の何れか1項記載の基礎構造の施工方法により施工される基礎構造であって、
前記筒状鋼管は、内面に突起部が形成され、
前記突起部は、前記第2経時硬化性材に接触されること
を特徴とする基礎構造。
【請求項6】
前記筒状鋼管は、縞鋼板を筒状に形成することにより前記突起部が形成されること
を特徴とする請求項5記載の基礎構造。
【請求項7】
前記筒状鋼管は、円周方向に延在するリング部材により前記突起部が形成されること
を特徴とする請求項5記載の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、基礎構造の施工方法及び基礎構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、上部架構柱と鋼管杭とを接合する基礎構造に関する技術として、特許文献1が開示されている。特許文献1の基礎構造は、上部架構柱と鋼管杭との間に配置され、鋼管杭の杭径より大径の筒状鋼管、及び筒状鋼管の下端から下方に向けて縮径された円錐状鋼管を有する外鋼管と、外鋼管の内部に充填された充填コンクリートと、を備えた連結部材が設けられ、筒状鋼管は、下方に向けて拡径するテーパーに形成され、上部架構柱は、一部が充填コンクリートに固着されるアンカーボルトを介して外鋼管に接続され、連結部材は、杭頭部内に円錐状鋼管の少なくとも一部が挿入された状態で、円錐状鋼管が杭頭部との接点で溶着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の開示技術では、充填コンクリートの打設前にアンカーボルトを外鋼管の内部に仮固定する。このため、充填コンクリートを打設する際に、アンカーボルトの設置位置がずれてしまうおそれがある。これにより、アンカーボルトを介して外鋼管に接続される上部架構柱の設置位置もずれてしまう。したがって、上部架構柱の設置精度を向上させる技術が求められている。また、上部架構柱の下端の柱脚板が充填コンクリートから露出される。このため、上部架構柱の引き抜き耐力を向上させる技術が求められている。
【0005】
そこで本発明は、上述した事情に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鋼管杭に接合される上部架構柱の設置精度を向上させることが可能となり、上部架構柱の引き抜き耐力を向上させることが可能となる基礎構造の施工方法及び基礎構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第1発明に係る基礎構造の施工方法は、上部架構柱と、地中に打設された鋼管杭とを接合する基礎構造の施工方法であって、最大径が鋼管杭の外径よりも大きく下方に向けて縮径される円錐状鋼管の上部に、該円錐状鋼管の最大径と同じ径を有し、上方に向けて縮径されるテーパー部を有する筒状鋼管を接合してなる複合鋼管の前記円錐状鋼管の下端を鋼管杭の杭頭部に挿入し、前記円錐状鋼管と前記鋼管杭とを溶接して接合する接合工程と、前記複合鋼管の内部に前記複合鋼管の上端よりも下の高さまで第1経時硬化性材を打設する第1打設工程と、前記第1経時硬化性材から露出されるように前記第1経時硬化性材に位置決め治具を固定する位置決め治具固定工程と、前記上部架構柱の下端に取り付けられた柱脚板に形成された第1貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、硬化した前記第1経時硬化性材の上方に前記上部架構柱を設置する上部架構柱設置工程と、前記複合鋼管の内部に前記柱脚板が埋設されるように第2経時硬化性材を打設する第2打設工程と、を備えることを特徴とする。
【0007】
第2発明に係る基礎構造の施工方法は、第1発明において、前記上部架構柱設置工程では、前記上部架構柱の下端よりも上方に取り付けられた板材に形成された第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定することを特徴とする。
【0008】
第3発明に係る基礎構造の施工方法は、第2発明において、前記上部架構柱設置工程では、前記第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記第2貫通孔と前記位置決め治具との間に上方から下方に縮径する楔部材を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定することを特徴とする。
【0009】
第4発明に係る基礎構造の施工方法は、第3発明において、前記上部架構柱設置工程では、下方から上方に向けて拡径する前記第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記第2貫通孔と前記位置決め治具との間に前記楔部材を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定することを特徴とする。
【0010】
第5発明に係る基礎構造は、第1発明~第4発明の何れかの基礎構造の施工方法により施工される基礎構造であって、前記筒状鋼管は、内面に突起部が形成されることを特徴とする。
【0011】
第6発明に係る基礎構造は、第5発明において、前記筒状鋼管は、縞鋼板を筒状に形成することにより前記突起部が形成されることを特徴とする。
【0012】
第7発明に係る基礎構造は、第5発明において、前記筒状鋼管は、円周方向に延在するリング部材により前記突起部が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、鋼管杭に接合される上部架構柱の設置精度を向上させることが可能となり、上部架構柱の引き抜き耐力を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】
図1は、第1実施形態における基礎構造の一例を示す断面図である。
【
図3】
図3は、第1実施形態における基礎構造の一例を示す斜視図である。
【
図4】
図4(a)及び
図4(b)は、第1実施形態における基礎構造の施工方法の一例を示す断面図である。
【
図5】
図5(a)及び
図5(b)は、第1実施形態における基礎構造の施工方法の一例を示す断面図である。
【
図6】
図6(a)及び
図6(b)は、第1実施形態における基礎構造の施工方法の一例を示す断面図である。
【
図7】
図7は、第2実施形態における基礎構造の一例を示す断面図である。
【
図8】
図8は、第2実施形態における基礎構造の施工方法の一例を示す断面図である。
【
図9】
図9は、第3実施形態における基礎構造の一例を示す断面図である。
【
図10】
図10は、第3実施形態における基礎構造の施工方法の一例を示す断面図である。
【
図11】
図11(a)及び
図11(b)は、第4実施形態における基礎構造の一例を示す断面図である。
【
図12】
図12は、第5実施形態における基礎構造の一例を示す断面図である。
【
図13】
図13は、第6実施形態における基礎構造の一例を示す断面図である。
【
図14】
図14は、第7実施形態における基礎構造の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態としての基礎構造の施工方法及び基礎構造の一例について、図面を参照しながら説明する。
【0016】
(第1実施形態:基礎構造1)
図1は、第1実施形態における基礎構造1の一例を示す断面図である。
図2(a)は、
図1のA-A線断面図であり、
図2(b)は、
図1のB-B線断面図である。
図3は、第1実施形態における基礎構造1の一例を示す斜視図である。基礎構造1は、上部架構の上部架構柱2と、地中に打設された鋼管杭3と、上部架構柱2と鋼管杭3とを接合する複合鋼管4と、複合鋼管4の内部に打設される経時硬化性材42と、を備える。
【0017】
上部架構柱2は、例えばH形鋼材が用いられる。上部架構柱2は、例えば柱軸O1が鋼管杭3の杭軸O2及び複合鋼管4の管軸O3と同軸となるように鋼管杭3に接続される。なお、上部架構柱2は、柱軸O1が鋼管杭3の杭軸O2及び複合鋼管4の管軸O3と位置をずらして鋼管杭3に接続されてもよい。
【0018】
上部架構柱2の下端には、プレート面を柱軸O1方向に直交させた柱脚板21が溶接等により取り付けられる。柱脚板21は、鉛直方向に平行な内周面を有する第1貫通孔21aが形成される。第1貫通孔21aは、例えば内径が位置決め治具22の径の2倍以上等の過大孔となって形成される。柱脚板21は、複合鋼管4の内部に打設される経時硬化性材42に埋設される。
【0019】
上部架構柱2の下端よりも上方には、板材24が溶接等により取り付けられる。板材24は、鉛直方向に平行な内周面を有する第2貫通孔24aが形成される。第2貫通孔24aは、例えば内径が位置決め治具22の径の2倍以上等の過大孔となって形成される。板材24は、複合鋼管4の内部に打設される経時硬化性材42に埋設される。板材24は、H形鋼材で構成される上部架構柱2のフランジ同士の間に、プレート面を柱軸O1方向に直交させて取り付けられる。
【0020】
位置決め治具22は、例えばアンカーボルト22aが用いられる。位置決め治具22は、第1貫通孔21aに挿入される。
【0021】
位置決め治具22は、第2貫通孔24aに挿入される。アンカーボルト22aにナット25が螺合されることにより、板材24は、アンカーボルト22aに固定される。
【0022】
位置決め治具22は、柱脚板21の下面側に突出した部分が第1経時硬化性材42aに固定される。このときの位置決め治具22の柱脚板21の下面からの突出長は、複合鋼管4の内面に当接しない長さ寸法であって、かつ第1経時硬化性材42aに対して十分な定着強度を確保できる長さ寸法に設定される。
【0023】
位置決め治具22は、柱脚板21の上面側に突出した部分が第2経時硬化性材42bに固定される。このときの位置決め治具22の柱脚板21の上面からの突出長は、例えば複合鋼管4の上端4bから突出しない長さ寸法に設定される。
【0024】
鋼管杭3は、円筒状の鋼管が用いられる。鋼管杭3は、杭軸O2を鉛直方向に向けて上部架構柱2よりも先行して地中に打設される。
【0025】
複合鋼管4は、円錐状鋼管43と、筒状鋼管44と、を備える。複合鋼管4の内部には、経時硬化性材42が打設される。
【0026】
円錐状鋼管43は、縮径された下端に開口43aが形成される。なお、この開口43aは、閉塞されていてもよい。円錐状鋼管43の傾斜角(上方から下方に向かう傾斜面の角度)は、適宜設定することができる。
【0027】
円錐状鋼管43は、最大径D2が鋼管杭3の外径D1よりも大きく下方に向かうにつれて漸次縮径される。円錐状鋼管43は、最小径が鋼管杭3の内径よりも小さい外径を有する。円錐状鋼管43は、下端部が鋼管杭3の杭頭部3Aの内側に挿入された状態で、杭頭部3Aとの接点(溶着部W)で溶接により接合される。
【0028】
筒状鋼管44は、下端における径が円錐状鋼管43の最大径D2と同じ径を有し、下方から上方に向けて漸次縮径されるテーパー部を有する。筒状鋼管44の下端は、円錐状鋼管43の上端43bに溶接により接合される。この筒状鋼管44のテーパー部の斜度θ(管軸O3方向に対する傾斜角度)は、加わる外力から計算により求めることができる。なお、このテーパー部の斜度θが大きくなりすぎると、上部架構柱2を複合鋼管4の内部に挿入が難しくなる。また、このテーパー部の斜度θが大きくなりすぎると、上部架構柱2の芯ずれの吸収量が小さくなる。このため、このテーパー部の斜度θは、例えば5°~10°程度の必要最小限の角度に設定されることが好ましい。
【0029】
筒状鋼管44は、内面に突起部45が形成される。突起部45は、筒状鋼管44の円周方向に延在するリング部材45aが用いられる。リング部材45aとして、例えばリング状に形成される平鋼、丸鋼、角鋼等が用いられる。突起部45は、第2経時硬化性材42bに接触される。なお、突起部45は、省略されてもよい。
【0030】
経時硬化性材42は、例えばモルタル、コンクリート等のセメント系材料が用いられる。経時硬化性材42は、第1経時硬化性材42aと、第1経時硬化性材42aの上方に打設される第2経時硬化性材42bと、を有する。
【0031】
第1経時硬化性材42aは、複合鋼管4の内部に打設される。第1経時硬化性材42aは、複合鋼管4の上端4bよりも下の高さまで打設される。第1経時硬化性材42aは、例えば円錐状鋼管43の上端43bよりも下の高さまで打設されることが好ましい。これにより、第2経時硬化性材42bは、円錐状鋼管43と筒状鋼管44とに接触させることができる。このため、上部架構柱2の引き抜き耐力をさらに向上させることが可能となる。なお、第1経時硬化性材42aは、円錐状鋼管43の上端43b以上の高さに打設されてもよい。
【0032】
また、第1経時硬化性材42aの上面には、高さ調整材46が設けられてもよい。高さ調整材46として、例えばパッドモルタルが用いられる。高さ調整材46の上に、柱脚板21が載置される。
【0033】
第2経時硬化性材42bは、複合鋼管4の内部に打設される。第2経時硬化性材42bは、例えば複合鋼管4の上端4bまで打設される。第2経時硬化性材42bは、複合鋼管4の上端4bよりも下の高さまで打設されてもよい。第2経時硬化性材42bは、突起部45に接触される。
【0034】
(第1実施形態:基礎構造の施工方法)
次に、基礎構造の施工方法の一例について説明する。基礎構造の施工方法は、上部架構柱2と、地中に打設された鋼管杭3とを接合する。基礎構造の施工方法は、接合工程と、第1打設工程と、位置決め治具設置工程と、上部架構柱設置工程と、第2打設工程と、を備える。
【0035】
(接合工程)
接合工程は、
図4(a)に示すように、最大径D2が鋼管杭3の外径D1よりも大きく下方に向けて縮径される円錐状鋼管43の上部に、該円錐状鋼管43の最大径D2と同じ径を有し、上方に向けて縮径されるテーパー部を有する筒状鋼管44を接合してなる複合鋼管4の円錐状鋼管43の下端を鋼管杭3の杭頭部3Aに挿入し、円錐状鋼管43と鋼管杭3とを溶接して接合する。
【0036】
(第1打設工程)
第1打設工程は、
図4(b)に示すように、複合鋼管4の内部に複合鋼管4の上端4bよりも下の高さまで第1経時硬化性材42aを打設する。第1打設工程は、例えば円錐状鋼管43の上端43bよりも下の高さまで打設する。なお、第1打設工程は、円錐状鋼管43の上端43b以上の高さまで打設してもよい。
【0037】
(位置決め治具固定工程)
位置決め治具固定工程は、
図5(a)に示すように、位置決め治具22の上側が第1経時硬化性材42aから露出されるように第1経時硬化性材42aに位置決め治具22を固定する。位置決め治具固定工程は、例えば第1経時硬化性材42aが硬化する前に、第1経時硬化性材42aに位置決め治具22の下側を挿入する。
【0038】
そして、位置決め治具固定工程は、例えば位置決め治具22を図示しない仮固定具により複合鋼管4に仮固定する。仮固定具は、複合鋼管4の上端4bに架設される鋼材と、該鋼材と位置決め治具22とを結束する結束線等により構成される。
【0039】
そして、位置決め治具固定工程は、位置決め治具22を第1経時硬化性材42aに挿入した状態で、第1経時硬化性材42aを硬化させ、位置決め治具22を第1経時硬化性材42aに固定する。
【0040】
(上部架構柱設置工程)
上部架構柱設置工程は、
図5(b)に示すように、例えば硬化した第1経時硬化性材42aの上面に予め高さ調整材46を設置する。上部架構柱設置工程は、高さ調整材46に上部架構柱2を設置してもよい。この場合、上部架構柱2の上下方向への設置位置を調整することができる。なお、高さ調整材46の設置は省略してもよい。
【0041】
上部架構柱設置工程は、
図6(a)に示すように、上部架構柱2の下端に取り付けられた柱脚板21に形成された第1貫通孔21aに位置決め治具22を挿入し、硬化した第1経時硬化性材42aの上方に上部架構柱2を設置する。これにより、第1貫通孔21aに挿入された位置決め治具22をガイドとして上部架構柱2の水平方向への設置位置を調整することができる。
【0042】
上部架構柱設置工程は、第1貫通孔21aに位置決め治具22を挿入する。
【0043】
また、上部架構柱設置工程は、上部架構柱2の下端よりも上方に取り付けられた板材24に形成された第2貫通孔24aに位置決め治具22を挿入する。これにより、第2貫通孔24aに挿入された位置決め治具22をガイドとして上部架構柱2の水平方向への設置位置を調整することができる。
【0044】
上部架構柱設置工程は、第2貫通孔24aに位置決め治具22を挿入した後、位置決め治具22にナット25を螺合して位置決め治具22と板材24とを固定する。
【0045】
(第2打設工程)
第2打設工程は、
図6(b)に示すように、複合鋼管4の内部に柱脚板21と上部架構柱2の一部が埋設されるように第2経時硬化性材42bを打設する。第2打設工程は、第1経時硬化性材42aの上方に、第2経時硬化性材42bを例えば複合鋼管4の上端4bまで打設する。その後、第2経時硬化性材42bを硬化させる。第2経時硬化性材42bには、柱脚板21と、位置決め治具22と、板材24と、突起部45と、が埋設される。
【0046】
以上により、基礎構造の施工方法の一例が完了する。
【0047】
本実施形態によれば、位置決め治具固定工程は、位置決め治具22を第1経時硬化性材42aから露出されるように第1経時硬化性材42aに固定し、上部架構柱設置工程は、上部架構柱2の下端に取り付けられた柱脚板21に形成された第1貫通孔21aに位置決め治具22を挿入し、硬化した第1経時硬化性材42aの上方に上部架構柱2を設置する。これにより、位置決め治具22の設置位置の精度を向上させることができる。また、第1貫通孔21aに挿入された位置決め治具22をガイドとして、上部架構柱2の水平方向への設置位置を調整することができる。このため、鋼管杭3に接合される上部架構柱2の設置精度を向上させることが可能となる。
【0048】
本実施形態によれば、上部架構柱設置工程は、上部架構柱2の下端に取り付けられた柱脚板21に形成された第1貫通孔21aに位置決め治具22を挿入し、硬化した第1経時硬化性材42aの上方に上部架構柱2を設置し、第2打設工程は、複合鋼管4の内部に柱脚板21が埋設されるように第2経時硬化性材42bを打設する。これにより、柱脚板21が第2経時硬化性材42bに埋設される。このため、上部架構柱2の引き抜き耐力を向上させることが可能となる。
【0049】
本実施形態によれば、上部架構柱設置工程は、上部架構柱2の下端よりも上方に取り付けられた板材24に形成された第2貫通孔24aに位置決め治具22を挿入し、位置決め治具22にナット25を螺合して位置決め治具22と板材24とを固定する。これにより、板材24は、柱脚板21よりも複合鋼管4の上端4bに近い位置に配置される。このため、作業者は、ナット25を螺合する作業を容易に行うことができ、施工効率を向上させることが可能となる。
【0050】
また、本実施形態によれば、第2貫通孔24aに挿入された位置決め治具22をガイドとして、上部架構柱2の水平方向への設置位置を調整することができる。このため、上部架構柱2の設置精度を更に向上させることが可能となる。
【0051】
本実施形態によれば、上部架構柱設置工程は、位置決め治具22と板材24とを固定する。これにより、第2経時硬化性材42bを打設した際に、上部架構柱2がずれるのを防止できる。このため、上部架構柱2の設置精度を更に向上させることが可能となる。
【0052】
本実施形態によれば、位置決め治具固定工程は、第1経時硬化性材42aが硬化する前に、第1経時硬化性材42aに位置決め治具22を挿入し、位置決め治具22を第1経時硬化性材42aに挿入した状態で、第1経時硬化性材42aを硬化させ、位置決め治具22を第1経時硬化性材42aに固定する。これにより、位置決め治具22を容易に固定することができる。このため、施工効率を向上させることが可能となる。
【0053】
本実施形態によれば、第1打設工程は、第1経時硬化性材42aを円錐状鋼管43の上端43bよりも下の高さまで打設する。これにより、第2経時硬化性材42bは、円錐状鋼管43と筒状鋼管44とに接触される。このため、第2経時硬化性材42bが複合鋼管4に接触される面積が増加し、上部架構柱2の引き抜き耐力を更に向上させることが可能となる。
【0054】
本実施形態によれば、位置決め治具22が第2経時硬化性材42bに埋設される。これにより、位置決め治具22の劣化を抑制できる。このため、基礎構造1の耐久性を向上させることが可能となる。
【0055】
本実施形態によれば、高さ調整材46が第2経時硬化性材42bに埋設される。これにより、高さ調整材46の劣化を抑制できる。このため、基礎構造1の耐久性を向上させることが可能となる。
【0056】
本実施形態によれば、板材24が第2経時硬化性材42bに埋設される。これにより、板材24の劣化を抑制できる。このため、基礎構造1の耐久性を向上させることが可能となる。また、上部架構柱2の引き抜き耐力を向上させることが可能となる。
【0057】
本実施形態によれば、第1貫通孔21aの内径が位置決め治具22の径の例えば2倍等の過大孔となって形成される。これにより、上部架構柱2の水平方向への設置位置の調整代をより多く確保できる。このため、上部架構柱2の設置精度を更に向上させることが可能となる。
【0058】
本実施形態によれば、第2貫通孔24aの内径が位置決め治具22の径の例えば2倍等の過大孔となって形成される。これにより、上部架構柱2の水平方向への設置位置の調整代をより多く確保できる。このため、上部架構柱2の設置精度を更に向上させることが可能となる。
【0059】
本実施形態によれば、筒状鋼管44は、内面に突起部45が形成され、突起部45は、第2経時硬化性材42bに接触される。これにより、突起部45が第2経時硬化性材42bのずれ止めとして機能する。このため、上部架構柱2の引き抜き耐力を更に向上させることが可能となる。
【0060】
ここで、筒状鋼管と円錐状鋼管とからなる複合鋼管を備えた従来の基礎構造は、鉛直方向に加えて水平及び曲げ荷重が作用した場合、内部コンクリートと外鋼管との界面が平坦なため、付着が切れ易く、内部コンクリートと外鋼管が一体化して荷重に抵抗できない。作用荷重が大きい場合、内部コンクリートと外鋼管の界面に局部的なずれが生じ、コンクリートが上方に抜け出すことにより、複合鋼管の管軸を中心とした径方向外側に塑性的な変形を起こしてしまう。このコンクリートの抜け出しによる塑性的な変形を抑制する構造として、従来の基礎構造では外鋼管の外面にリング部材を設け、剛性を向上させた構造があるが、前述したように内部コンクリートと外鋼管の界面が平坦なためコンクリートの抜け出しによる塑性的な変形抵抗に寄与できなかった。したがって、内部コンクリートと外鋼管をより一体化させた初期剛性の高い基礎構造が求められている。
【0061】
この点、本実施形態によれば、筒状鋼管44は、内面に円周方向に延在するリング部材45aにより突起部45が形成される。これにより、複合鋼管4の内部に経時硬化性材42が打設されたとき、複合鋼管4と経時硬化性材42との付着力を向上させることができる。また、荷重が作用した場合であっても、筒状鋼管44の内面に形成されたリング部材45aが複合鋼管4の管軸O3を中心とする径方向外側に向かう塑性的な変形を抑制することができる。このため、基礎構造1の初期剛性を向上させることが可能となる。その結果、複合鋼管4の板厚を薄くすることも可能になり経済性向上を図ることができる。
【0062】
(第2実施形態:基礎構造1)
図7は、第2実施形態における基礎構造1の一例を示す断面図である。第1実施形態と同様の構成については、以下での詳細な説明は省略する。
【0063】
基礎構造1は、第2貫通孔24aと位置決め治具22との間に挿入される楔部材27を更に備える。
【0064】
楔部材27は、筒状に形成され、位置決め治具22が挿入される。楔部材27は、外周面が上方から下方に縮径する。楔部材27は、上側にナット25が配置される。
【0065】
(第2実施形態:基礎構造の施工方法)
次に、第2実施形態における基礎構造の施工方法の一例について説明する。基礎構造の施工方法は、上部架構柱2と、地中に打設された鋼管杭3とを接合する。基礎構造の施工方法は、接合工程と、第1打設工程と、位置決め治具設置工程と、上部架構柱設置工程と、第2打設工程と、を備える。
【0066】
第2実施形態における基礎構造の施工方法は、第1実施形態と同様に、接合工程と、第1打設工程と、位置決め治具設置工程と、を行う。
【0067】
(上部架構柱設置工程)
上部架構柱設置工程は、
図8に示すように、第1貫通孔21aに位置決め治具22を挿入する。
【0068】
また、上部架構柱設置工程は、第2貫通孔24aに位置決め治具22を挿入し、第2貫通孔24aと位置決め治具22との間に楔部材27を挿入する。上部架構柱設置工程は、位置決め治具22にナット25を螺合して位置決め治具22と板材24とを固定する。
【0069】
その後、第1実施形態と同様に、第2打設工程を行う。以上により、基礎構造の施工方法の一例が完了する。
【0070】
特に、本実施形態によれば、上部架構柱設置工程では、第2貫通孔24aに位置決め治具22を挿入し、第2貫通孔24aと位置決め治具22との間に上方から下方に縮径する楔部材27を挿入し、位置決め治具22にナット25を螺合して位置決め治具22と板材24とを固定する。これにより、位置決め治具22にナット25を螺合する際、螺合作業の進捗に伴い第2貫通孔24aの中心と位置決め治具22の中心とを一致させやすくできる。このため、螺合作業に伴う作業者の手指が挟まれる危険性が軽減され、安全性を向上させることが可能となる。
【0071】
特に、本実施形態によれば、楔部材27は、柱脚板21よりも複合鋼管4の上端4bに近い位置に配置される。これにより、作業者は、ナット25を螺合する作業を容易に行うことができる。このため、施工効率を向上させることが可能となる。
【0072】
(第3実施形態:基礎構造1)
図9は、第3実施形態における基礎構造1の一例を示す断面図である。
【0073】
基礎構造1は、第2貫通孔24aと位置決め治具22との間に挿入される楔部材27を更に備える。
【0074】
第2貫通孔24aは、内周面が下方から上方に向けて拡径する。
【0075】
(第3実施形態:基礎構造の施工方法)
次に、第3実施形態における基礎構造の施工方法の一例について説明する。基礎構造の施工方法は、上部架構柱2と、地中に打設された鋼管杭3とを接合する。基礎構造の施工方法は、接合工程と、第1打設工程と、位置決め治具設置工程と、上部架構柱設置工程と、第2打設工程と、を備える。
【0076】
第3実施形態における基礎構造の施工方法は、第1実施形態と同様に、接合工程と、第1打設工程と、位置決め治具設置工程と、を行う。
【0077】
(上部架構柱設置工程)
上部架構柱設置工程は、
図10に示すように、第1貫通孔21aに位置決め治具22を挿入する。
【0078】
また、上部架構柱設置工程は、下方から上方に向けて拡径する第2貫通孔24aに位置決め治具22を挿入し、第2貫通孔24aと位置決め治具22との間に楔部材27を挿入する。上部架構柱設置工程は、位置決め治具22にナット25を螺合して位置決め治具22と板材24とを固定する。
【0079】
その後、第1実施形態と同様に、第2打設工程を行う。以上により、基礎構造の施工方法の一例が完了する。
【0080】
特に、本実施形態によれば、上部架構柱設置工程では、下方から上方に向けて拡径する第2貫通孔24aに位置決め治具22を挿入し、第2貫通孔24aと位置決め治具22との間に上方から下方に縮径する楔部材27を挿入し、位置決め治具22にナット25を螺合して位置決め治具22と板材24とを固定する。これにより、第2貫通孔24aと楔部材27とを面で接触させることができ、位置決め治具22にナット25を螺合する際、螺合作業の進捗に伴い第2貫通孔24aの中心と位置決め治具22の中心とを更に一致させやすくできる。このため、螺合作業に伴う作業者の手指が挟まれる危険性が軽減され、安全性を更に向上させることが可能となる。
【0081】
特に、本実施形態によれば、楔部材27は、柱脚板21よりも複合鋼管4の上端4bに近い位置に配置される。これにより、作業者は、ナット25を螺合する作業を容易に行うことができる。このため、施工効率を向上させることが可能となる。
【0082】
(第4実施形態:基礎構造1)
図11は、第4実施形態における基礎構造の施工方法の一例を示す断面図である。
【0083】
基礎構造1は、第1経時硬化性材42aを打設した後に硬化させ、硬化させた第1経時硬化性材42aを削孔し、孔47を形成する。位置決め治具22は、第1経時硬化性材42aに形成された孔47に挿入される。位置決め治具22は、例えばアンカーボルト22a、あと施工アンカー等が用いられる。位置決め治具22が挿入された孔47には、モルタル等の充填材が充填され、位置決め治具22は、第1経時硬化性材42aに固定される。
【0084】
(第4実施形態:基礎構造の施工方法)
次に、第4実施形態における基礎構造の施工方法の一例について説明する。基礎構造の施工方法は、上部架構柱2と、地中に打設された鋼管杭3とを接合する。基礎構造の施工方法は、接合工程と、第1打設工程と、位置決め治具設置工程と、上部架構柱設置工程と、第2打設工程と、を備える。
【0085】
第4実施形態における基礎構造の施工方法は、第1実施形態と同様に、接合工程と、第1打設工程を行う。
【0086】
(位置決め治具固定工程)
位置決め治具固定工程は、
図11に示すように、位置決め治具22の上側が第1経時硬化性材42aから露出されるように第1経時硬化性材42aに位置決め治具22を固定する。位置決め治具固定工程は、
図11(a)に示すように、例えば第1経時硬化性材42aが硬化した後に、第1経時硬化性材42aを削孔して孔47を形成する。そして、位置決め治具固定工程は、
図11(b)に示すように、第1経時硬化性材42aの孔47に位置決め治具22の下側を挿入し、モルタル等の充填材により位置決め治具22を第1経時硬化性材42aに固定する。
【0087】
その後、上述した実施形態と同様に、上部架構柱設置工程と、第2打設工程と、を行う。以上により、基礎構造の施工方法の一例が完了する。
【0088】
本実施形態によれば、位置決め治具固定工程は、第1経時硬化性材42aが硬化した後に、第1経時硬化性材42aを削孔して孔47を形成し、孔47に位置決め治具22を挿入し固定する。これにより、位置決め治具22の設置位置の精度を更に向上させることができる。このため、鋼管杭3に接合される上部架構柱2の設置精度を更に向上させることが可能となる。
【0089】
(第5実施形態:基礎構造1)
図12は、第5実施形態における基礎構造の施工方法の一例を示す断面図である。
【0090】
位置決め治具22は、第1貫通孔21aに挿入される。アンカーボルト22aにナット23が螺合されることにより、柱脚板21は、アンカーボルト22aに固定される。
図12に示す例では、板材24が省略されるが、柱脚板21の上方に板材24が設けられてもよい。
【0091】
(第5実施形態:基礎構造の施工方法)
次に、第5実施形態における基礎構造の施工方法の一例について説明する。基礎構造の施工方法は、上部架構柱2と、地中に打設された鋼管杭3とを接合する。基礎構造の施工方法は、接合工程と、第1打設工程と、位置決め治具設置工程と、上部架構柱設置工程と、第2打設工程と、を備える。
【0092】
第5実施形態における基礎構造の施工方法は、第1実施形態と同様に、接合工程と、第1打設工程と、位置決め治具設置工程と、を行う。
【0093】
(上部架構柱設置工程)
上部架構柱設置工程は、第1貫通孔21aに位置決め治具22を挿入する。上部架構柱設置工程は、位置決め治具22にナット23を螺合して位置決め治具22と柱脚板21とを固定する。
【0094】
その後、第1実施形態と同様に、第2打設工程を行う。以上により、基礎構造の施工方法の一例が完了する。
【0095】
(第6実施形態:基礎構造1)
図13は、第6実施形態における基礎構造1の一例を示す断面図である。
【0096】
基礎構造1は、第1貫通孔21aと位置決め治具22との間に挿入される楔部材26を更に備える。
【0097】
楔部材26は、筒状に形成され、位置決め治具22が挿入される。楔部材26は、外周面が上方から下方に縮径する。楔部材26は、上側にナット23が配置される。
【0098】
第1貫通孔23aは、内周面が下方から上方に向けて拡径する。なお、図示は省略するが、第1貫通孔23aは、内周面が鉛直方向に平行であってもよい。
【0099】
(第6実施形態:基礎構造の施工方法)
次に、第6実施形態における基礎構造の施工方法の一例について説明する。基礎構造の施工方法は、上部架構柱2と、地中に打設された鋼管杭3とを接合する。基礎構造の施工方法は、接合工程と、第1打設工程と、位置決め治具設置工程と、上部架構柱設置工程と、第2打設工程と、を備える。
【0100】
第6実施形態における基礎構造の施工方法は、第1実施形態と同様に、接合工程と、第1打設工程と、位置決め治具設置工程と、を行う。
【0101】
(上部架構柱設置工程)
上部架構柱設置工程は、下方から上方に向けて拡径する第1貫通孔21aに位置決め治具22を挿入し、第1貫通孔21aと位置決め治具22との間に楔部材26を挿入する。上部架構柱設置工程は、位置決め治具22にナット23を螺合して位置決め治具22と柱脚板21とを固定する。
【0102】
その後、第1実施形態と同様に、第2打設工程を行う。以上により、基礎構造の施工方法の一例が完了する。
【0103】
特に、本実施形態によれば、上部架構柱設置工程では、第1貫通孔21aに位置決め治具22を挿入し、第1貫通孔21aと位置決め治具22との間に上方から下方に縮径する楔部材26を挿入し、位置決め治具22にナット23を螺合して位置決め治具22と柱脚板21とを固定する。これにより、位置決め治具22にナット23を螺合する際、螺合作業の進捗に伴い第1貫通孔21aの中心と位置決め治具22の中心とを一致させやすくできる。
【0104】
特に、本実施形態によれば、上部架構柱設置工程では、下方から上方に向けて拡径する第1貫通孔21aに位置決め治具22を挿入し、第1貫通孔21aと位置決め治具22との間に上方から下方に縮径する楔部材26を挿入し、位置決め治具22にナット23を螺合して位置決め治具22と柱脚板21とを固定する。これにより、第1貫通孔21aと楔部材26とを面で接触させることができ、位置決め治具22にナット23を螺合する際、螺合作業の進捗に伴い第1貫通孔21aの中心と位置決め治具22の中心とを更に一致させやすくできる。
【0105】
(第7実施形態:基礎構造1)
図14は、第7実施形態における基礎構造1の一例を示す斜視図である。
【0106】
基礎構造1では、筒状鋼管44は、表面に複数の凸部45bを有する縞鋼板48を筒状に形成することにより突起部45が形成される。
【0107】
本実施形態によれば、筒状鋼管44は、縞鋼板48を筒状に形成することにより突起部45が形成される。これにより、既製品の縞鋼板を筒状にして突起部45を有する筒状鋼管44を製作できる。このため、製造コストを低減できる。
【0108】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0109】
1 :基礎構造
2 :上部架構柱
3 :鋼管杭
3A :杭頭部
4 :複合鋼管
21 :柱脚板
21a :第1貫通孔
22 :位置決め治具
22a :アンカーボルト
23 :ナット
24 :板材
24a :第2貫通孔
25 :ナット
26 :楔部材
27 :楔部材
42 :経時硬化性材
42a :第1経時硬化性材
42b :第2経時硬化性材
43 :円錐状鋼管
43a :開口
44 :筒状鋼管
45 :突起部
45a :リング部材
45b :凸部
46 :高さ調整材
47 :孔
48 :縞鋼板
O1 :柱軸
O2 :杭軸
O3 :管軸
W :溶着部
θ :斜度
【手続補正書】
【提出日】2023-03-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上部架構柱と、地中に打設された鋼管杭とを接合する基礎構造の施工方法であって、
最大径が鋼管杭の外径よりも大きく下方に向けて縮径される円錐状鋼管の上部に、該円錐状鋼管の最大径と同じ径を有し、上方に向けて縮径されるテーパー部を有する筒状鋼管を接合してなる複合鋼管の前記円錐状鋼管の下端を鋼管杭の杭頭部に挿入し、前記円錐状鋼管と前記鋼管杭とを溶接して接合する接合工程と、
前記複合鋼管の内部に前記複合鋼管の上端よりも下の高さまで第1経時硬化性材を打設する第1打設工程と、
前記第1経時硬化性材から露出されるように前記第1経時硬化性材に位置決め治具を固定する位置決め治具固定工程と、
前記上部架構柱の下端に取り付けられた柱脚板に形成された第1貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、硬化した前記第1経時硬化性材の上方に前記上部架構柱を設置する上部架構柱設置工程と、
前記複合鋼管の内部に前記柱脚板が埋設されるように第2経時硬化性材を打設する第2打設工程と、を備え、
前記上部架構柱設置工程では、前記上部架構柱の下端よりも上方に取り付けられた板材に形成された第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定すること
を特徴とする基礎構造の施工方法。
【請求項2】
前記上部架構柱設置工程では、前記第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記第2貫通孔と前記位置決め治具との間に上方から下方に縮径する楔部材を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定すること
を特徴とする請求項1記載の基礎構造の施工方法。
【請求項3】
前記上部架構柱設置工程では、下方から上方に向けて拡径する前記第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記第2貫通孔と前記位置決め治具との間に前記楔部材を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定すること
を特徴とする請求項2記載の基礎構造の施工方法。
【請求項4】
請求項1~3の何れか1項記載の基礎構造の施工方法により施工される基礎構造であって、
前記筒状鋼管は、内面に突起部が形成され、
前記突起部は、前記第2経時硬化性材に接触されること
を特徴とする基礎構造。
【請求項5】
前記筒状鋼管は、円周方向に延在するリング部材により前記突起部が形成されること
を特徴とする請求項4記載の基礎構造。
【請求項6】
上部架構柱と、地中に打設された鋼管杭とを接合する基礎構造であって、
最大径が鋼管杭の外径よりも大きく下方に向けて縮径される円錐状鋼管の上部に、該円錐状鋼管の最大径と同じ径を有し、上方に向けて縮径されるテーパー部を有する筒状鋼管を接合してなる複合鋼管と、
前記複合鋼管の内部に打設される経時硬化性材と、
前記上部架構柱の下端に取り付けられた柱脚板に形成された第1貫通孔に挿入される位置決め治具と、を備え、
前記複合鋼管は、前記円錐状鋼管の下端が前記鋼管杭の杭頭部に挿入され、前記円錐状鋼管が前記鋼管杭に溶接により接合され、
前記経時硬化性材は、
前記複合鋼管の上端よりも下の高さまで打設されるとともに前記上部架構柱よりも下方に設置される第1経時硬化性材と、
前記柱脚板を埋設するように打設される第2経時硬化性材と、を有し、
前記位置決め治具の下端は、前記第1経時硬化性材に埋設して固定され、
前記筒状鋼管は、内面に突起部が形成され、
前記突起部は、前記第2経時硬化性材に接触され、
前記筒状鋼管は、縞鋼板を筒状に形成することにより前記突起部が形成されること
を特徴とする基礎構造。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
第1発明に係る基礎構造の施工方法は、上部架構柱と、地中に打設された鋼管杭とを接合する基礎構造の施工方法であって、最大径が鋼管杭の外径よりも大きく下方に向けて縮径される円錐状鋼管の上部に、該円錐状鋼管の最大径と同じ径を有し、上方に向けて縮径されるテーパー部を有する筒状鋼管を接合してなる複合鋼管の前記円錐状鋼管の下端を鋼管杭の杭頭部に挿入し、前記円錐状鋼管と前記鋼管杭とを溶接して接合する接合工程と、前記複合鋼管の内部に前記複合鋼管の上端よりも下の高さまで第1経時硬化性材を打設する第1打設工程と、前記第1経時硬化性材から露出されるように前記第1経時硬化性材に位置決め治具を固定する位置決め治具固定工程と、前記上部架構柱の下端に取り付けられた柱脚板に形成された第1貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、硬化した前記第1経時硬化性材の上方に前記上部架構柱を設置する上部架構柱設置工程と、前記複合鋼管の内部に前記柱脚板が埋設されるように第2経時硬化性材を打設する第2打設工程と、を備え、前記上部架構柱設置工程では、前記上部架構柱の下端よりも上方に取り付けられた板材に形成された第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定することを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
第2発明に係る基礎構造の施工方法は、第1発明において、前記上部架構柱設置工程では、前記第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記第2貫通孔と前記位置決め治具との間に上方から下方に縮径する楔部材を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定することを特徴とする。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
第3発明に係る基礎構造の施工方法は、第2発明において、前記上部架構柱設置工程では、下方から上方に向けて拡径する前記第2貫通孔に前記位置決め治具を挿入し、前記第2貫通孔と前記位置決め治具との間に前記楔部材を挿入し、前記位置決め治具にナットを螺合して前記位置決め治具と前記板材とを固定することを特徴とする。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
第4発明に係る基礎構造は、第1発明~第3発明の何れかの基礎構造の施工方法により施工される基礎構造であって、前記筒状鋼管は、内面に突起部が形成されることを特徴とする。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
第6発明に係る基礎構造は、上部架構柱と、地中に打設された鋼管杭とを接合する基礎構造であって、最大径が鋼管杭の外径よりも大きく下方に向けて縮径される円錐状鋼管の上部に、該円錐状鋼管の最大径と同じ径を有し、上方に向けて縮径されるテーパー部を有する筒状鋼管を接合してなる複合鋼管と、前記複合鋼管の内部に打設される経時硬化性材と、前記上部架構柱の下端に取り付けられた柱脚板に形成された第1貫通孔に挿入される位置決め治具と、を備え、前記複合鋼管は、前記円錐状鋼管の下端が前記鋼管杭の杭頭部に挿入され、前記円錐状鋼管が前記鋼管杭に溶接により接合され、前記経時硬化性材は、前記複合鋼管の上端よりも下の高さまで打設されるとともに前記上部架構柱よりも下方に設置される第1経時硬化性材と、前記柱脚板を埋設するように打設される第2経時硬化性材と、を有し、前記位置決め治具の下端は、前記第1経時硬化性材に埋設して固定され、前記筒状鋼管は、内面に突起部が形成され、前記突起部は、前記第2経時硬化性材に接触され、前記筒状鋼管は、縞鋼板を筒状に形成することにより前記突起部が形成されることを特徴とする。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
第5発明に係る基礎構造は、第4発明において、前記筒状鋼管は、円周方向に延在するリング部材により前記突起部が形成されることを特徴とする。