特許 7607500 杭と柱との接合構造及びその施工方法

(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】

(24)【登録日】2024-12-19

(45)【発行日】2024-12-27

(54)【発明の名称】杭と柱との接合構造及びその施工方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/00 20060101AFI20241220BHJP

   E04B 1/24 20060101ALI20241220BHJP

【ＦＩ】

E02D27/00 D

E04B1/24 R

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021066920

(22)【出願日】2021-04-12

(65)【公開番号】P2022162221

(43)【公開日】2022-10-24

【審査請求日】2024-03-05

(73)【特許権者】

【識別番号】591205536

【氏名又は名称】ＪＦＥシビル株式会社

(73)【特許権者】

【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】池田 辰弥

(72)【発明者】

【氏名】吉永 光寿

(72)【発明者】

【氏名】田村 淳一

(72)【発明者】

【氏名】村上 行夫

【審査官】高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１９４７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３６８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０１９３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２８０９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７０５６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２７／００

Ｅ０４Ｂ １／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空断面を有する杭と柱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、前記シアキーの周囲を覆うようにコンクリートが充填され、
前記杭が建て込まれる地盤の根切り部分に前記杭の上端部を取り囲むように設置されたアンカーフレームをさらに備え、
前記アンカーフレームに設けられたアンカーボルトに前記ベースプレート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、杭と柱との接合構造。

【請求項2】

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、杭の内面よりも内方に突出する突出部が設けられている、請求項１に記載の杭と柱との接合構造。

【請求項3】

前記突出部は、前記杭の上端の周方向の複数箇所に固定されるずれ止めプレートからなる、請求項２に記載の杭と柱との接合構造。

【請求項4】

前記突出部は、前記杭の上端に設けられる端板からなる、請求項２に記載の杭と柱との接合構造。

【請求項5】

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１～４のいずれかに記載の杭と柱との接合構造。

【請求項6】

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１～５のいずれかに記載の杭と柱との接合構造。

【請求項7】

請求項１に記載の杭と柱との接合構造の施工方法であって、
前記杭が建て込まれる地盤の根切り部分に前記杭の前記上端部を取り囲むように、前記アンカーフレームを設置し、
前記杭の前記上端部内に、前記柱の前記シアキーが挿入されるように、前記柱を建て込み、
前記アンカーフレームに設けられたアンカーボルトに前記ベースプレートを締結することにより、前記柱の前記杭に対する位置決めを行い、
前記杭の前記上端部の外周を取り囲むように型枠を設置して、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、前記シアキーの周囲を覆うようにコンクリートを充填する、杭と柱との接合構造の施工方法。

【請求項8】

前記型枠は捨て型枠である、請求項７に記載の杭と柱との接合構造の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、中空断面を有する杭と柱との接合構造及びその施工方法に関する。

【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、杭と柱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、杭と柱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、杭と柱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】

【文献】特開２００１－２９５２８６号公報

【文献】特開２００７－００９４３８号公報

【非特許文献】

【0006】

【文献】日本建築学会編、「各種合成構造設計指針・同解説２０１０」、日本建築学会、２０１０年１１月、Ｐ．３８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１に開示される接合構造では、杭と柱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。

【0008】

また、特許文献２に開示される接合構造では、杭と柱とを剛接合すべく、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。

【0009】

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、杭と柱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、杭と柱との接合構造及びその施工方法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ための手段は、以下の通りである。
［１］ 中空断面を有する杭と柱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、前記シアキーの周囲を覆うようにコンクリートが充填される、杭と柱との接合構造。
［２］ 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、杭の内面よりも内方に突出する突出部が設けられている、［１］に記載の杭と柱との接合構造。
［３］ 前記突出部は、前記杭の上端の周方向の複数箇所に固定されるずれ止めプレートからなる、［２］に記載の杭と柱との接合構造。
［４］ 前記突出部は、前記杭の上端に設けられる端板からなる、［２］に記載の杭と柱との接合構造。
［５］ 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］～［４］のいずれかに記載の杭と柱との接合構造。
［６］ 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］～［５］のいずれかに記載の杭と柱との接合構造。
［７］ 前記杭の上端部を取り囲むように地盤上に設置されたアンカーフレームをさらに備え、前記アンカーフレームに設けられたアンカーボルトに前記ベースプレート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］～［６］のいずれかに記載の杭と柱との接合構造。
［８］ ［１］～［６］のいずれかに記載の杭と柱との接合構造の施工方法であって、地盤に設置された前記杭の前記上端部内に、前記柱の前記シアキーが挿入されるように、前記柱を建て込み、前記杭の前記上端部の外周を取り囲むように型枠を設置して、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、前記シアキーの周囲を覆うようにコンクリートを充填する、杭と柱との接合構造の施工方法。
［９］ ［７］に記載の杭と柱との接合構造の施工方法であって、地盤に設置された前記杭の前記上端部を取り囲むように、地盤上に前記アンカーフレームを設置し、前記杭の前記上端部内に、前記柱の前記シアキーが挿入されるように、前記柱を建て込み、前記杭の前記上端部の外周を取り囲むように型枠を設置して、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、前記シアキーの周囲を覆うようにコンクリートを充填する、杭と柱との接合構造の施工方法。
［１０］ 前記型枠は捨て型枠である、［８］又は［９］に記載の杭と柱との接合構造の施工方法。

【発明の効果】

【0011】

本発明の杭と柱との接合構造及びその施工方法によれば、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とともに、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。

【0012】

また、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】

【0013】

【図1】図１は、本発明の杭と柱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は、本発明の杭と柱との接合構造の一例を示す縦断面図である。

【図3】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の杭と柱との接合構造の一例の要部を示す拡大図である。

【図4】図４は、本発明の杭と柱との接合構造の他の一例を示す縦断面図である。

【図5】図５は、本発明の杭と柱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、本発明の杭と柱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、本発明の杭と柱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、本発明の杭と柱との接合構造の施工方法の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、本発明の杭と柱との接合構造の施工方法の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、本発明の杭と柱との接合構造の施工方法の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、本発明の杭と柱との接合構造の施工方法の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、本発明の杭と柱との接合構造の施工方法の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、本発明の杭と柱との接合構造の施工方法の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、本発明の杭と柱との接合構造の応力伝達機構を示す図である。

【図15】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、本発明の杭と柱との接合構造の応力伝達機構を示す図である。

【図16】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、本発明の杭と柱との接合構造の応力伝達機構を示す図である。

【図17】図１７（ａ）～図１７（ｃ）は、本発明の杭と柱との接合構造の応力伝達機構を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明の杭と柱との接合構造及びその施工方法の実施形態について、具体的に説明する。
＜杭と柱との接合構造＞
［第一の実施形態］
図１に、本発明の第一の実施形態の杭と柱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に、第一の実施形態の杭と柱との接合構造の縦断面図を示す。

【0015】

図１に示すように、第一の実施形態の杭と柱との接合構造は、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。

【0016】

具体的には、図２に示すように、地盤Ｇの根切り部分にＰＨＣ杭１が、その上部が地盤Ｇの表面から突出する状態に建て込まれている。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。

【0017】

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。シアキー２３は、その強度を確保する観点から、継目無鋼管から構成されることが好ましいが、他の鋼管や形鋼等から構成されていても良い。

【0018】

図２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。

【0019】

そして、図２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の周囲を覆うようにコンクリート４が充填されることで、ＰＨＣ杭１と鉄骨柱２とが接合されている。

【0020】

さらに、本実施形態の杭と柱との接合構造は、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の上に設置された、建方用アンカーフレーム３を備えている。建方用アンカーフレーム３は、あと施工アンカー３３により、地盤Ｇの根切り部分の捨てコンクリート６２に固定されている。

【0021】

建方用アンカーフレーム３には、全ねじボルトからなるアンカーボルト３１が設けられており、このアンカーボルト３１にベースプレート２１が、ナット３２で締結されることにより、鉄骨柱２のＰＨＣ杭１に対する位置決めをするために設けられる。建方用アンカーフレーム３は、例えば、断面サイズＬ－１００×１００×１３の山形鋼を組合わせて構成されている。

【0022】

図３（ａ）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の周方向の複数箇所には、ＰＨＣ杭１の内面よりも内側に突出するように、ずれ止めプレート（突出部）１１が、端部金具に設けられる杭掛止部材（図示せず）を避けるようにして、隅肉溶接により固定されている。または、ずれ止めプレート１１に代えて、図３（ｂ）に示すように、ＰＨＣ杭１の上端に設けられる端板１２（突出部）を、ＰＨＣ杭１の内面よりも内方に突出するように形成しても良い。または、ずれ止めプレート１１又は端板１２に代えて、またはこれらに加えて、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。ずれ止めプレート１１、端板１２、及び水平リブの少なくとも一つを設けることにより、後述するように、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、より大きな引張力に耐えうる接合構造となる。

【0023】

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。

【0024】

鉄骨柱２の柱脚の周囲には、必要に応じて床スラブ７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、ずれ止めプレート１１、端板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、ずれ止めプレート１１、端板１２、水平リブを設けることにより、後述するように、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、より大きな軸方向引張力に耐えうる接合構造となる。

【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、杭と柱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４に、本発明の第二の実施形態の杭と柱との接合構造の縦断面図を示す。

【0027】

図４に示すように、本実施形態の杭と柱との接合構造では、第一の実施形態の杭と柱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、本実施形態の杭と柱との接合構造は、第一の実施形態の杭と柱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、杭と柱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５に、本発明の第三の実施形態の杭と柱との接合構造の縦断面図を示す。

【0029】

図５に示すように、本実施形態の杭と柱との接合構造では、第二の実施形態の杭と柱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、本実施形態の杭と柱との接合構造は、第二の実施形態の杭と柱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６に、本発明の第四の実施形態の杭と柱との接合構造の縦断面図を示す。

【0032】

図６に示すように、本実施形態の杭と柱との接合構造では、第二の実施形態の杭と柱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２５×３２×４５０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、本実施形態の杭と柱との接合構造は、第二の実施形態の杭と柱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、後述するように、鉄骨柱２からＰＨＣ杭１に軸方向引張力又はせん断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、より大きな軸方向引張力及びせん断力に耐えうる接合構造となる。
［第五の実施形態］
図７に、本発明の第五の実施形態の杭と柱との接合構造の縦断面図を示す。

【0035】

図７に示すように、本実施形態の杭と柱との接合構造では、第四の実施形態の杭と柱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１３が巻かれている。補強バンド１３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、本実施形態の杭と柱との接合構造は、第四の実施形態の杭と柱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１３が巻かれていることにより、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に耐えうる接合構造となる。

【0038】

上記各実施形態の杭と柱との接合構造においては、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、肉厚及びＰＨＣ杭１の上端部への挿入深さ、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、ずれ止めプレート１１の板厚、数及び配置、端板１２の板厚及び突出幅等の各構成要素の形状、並びにこれら各構成要素の強度等を変更することにより、杭と柱との接合構造の耐力及び剛性、具体的には圧縮耐力、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、せん断剛性を所望の大きさに調整することができる。

【0039】

このような調整を行うことで、例えば杭と柱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。

【0040】

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。
＜杭と柱との接合構造の施工方法＞
上記各実施形態の杭と柱との接合構造の施工方法について、図８～図１３を参照して説明する。以下では、第二の実施形態の杭と柱との接合構造を施工する場合について、説明する。

【0041】

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を根切りして、ＰＨＣ杭１を建て込む。このとき、ＰＨＣ杭１の上部が、根切り部の地盤Ｇの表面から突出するようにする。

【0042】

次に、ＰＨＣ杭１の上端部（例えば、ＰＨＣ杭１の上端から７００ｍｍ程度の部分）の内部の土壌を、掘削して除去する。地盤Ｇの根切り部分には、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。

【0043】

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の周方向の複数箇所に、ＰＨＣ杭１の内面よりも内側に突出するように、ずれ止めプレート１１を、端部金具に設けられる杭掛止部材（図示せず）を避けるようにして、現場隅肉溶接により固定する。

【0044】

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上に建方用アンカーフレーム３を設置し、あと施工アンカー３３により、地盤Ｇの根切り部分の捨てコンクリート６２に固定する。

【0045】

このとき、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の杭芯に対して建方用アンカーフレーム３の中心軸が、所定寸法（例えば８０ｍｍ）だけ水平方向に偏心するようにして、建方用アンカーフレーム３を設置しても良い。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、この墨出しに建方用アンカーフレーム３の中心軸を合わせて、捨てコンクリート６２に固定する。

【0046】

建方用アンカーフレーム３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。

【0047】

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。そして、ＰＨＣ杭のレベルを調整し、建方用アンカーフレーム３のアンカーボルト３１に、ナット３２により締結して、仮固定する。

【0048】

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とにより、杭と柱との接合構造の施工が完了する。その後、必要に応じて、図１３（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。

【0049】

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。
＜杭と柱との接合構造における応力伝達機構＞
上記各実施形態の杭と柱との接合構造に外力が作用するときの、コンクリート４を介した応力伝達機構について、図１４～図１７を参照して説明する。
（軸方向圧縮力が作用する場合）
図１４（ａ）の縦断面図及び図１４（ｂ）の平面図に、鉄骨柱２からＰＨＣ杭１に軸方向圧縮力が作用するときに、コンクリート４内において鉄骨柱２のベースプレート２１からＰＨＣ杭１の上端に設けられるリング状の端板へと圧縮力を伝達するコンクリートストラットが形成される領域を、灰色の網掛けで示す。

【0050】

図１４（ａ）に灰色の網掛けで示すように、上述のコンクリートストラットが、ＰＨＣ杭１の上端に設けられる端板の直上部分、及びこの直上部分からＰＨＣ杭１の径方向両側に４５度の範囲内に形成されるものとして、力学モデルを想定し、杭と柱との接合構造の圧縮耐力の評価を行うことができる。
（軸方向引張力が作用する場合）
図１５（ａ）の縦断面図及び図１５（ｂ）の平面図に、鉄骨柱２からＰＨＣ杭１に軸方向引張力が作用するときに、コンクリート４内において鉄骨柱２のシアキー２３の下端に設けられる支圧板２４からＰＨＣ杭１の上端に設けられるずれ止めプレート１１へと圧縮力を伝達するコンクリートストラットが形成される領域を、灰色の網掛けで示す。

【0051】

図１５（ａ）に灰色の網掛けで示すように、上述のコンクリートストラットが、シアキー２３から側方に突出する支圧板２４の突出部分の直上部分及びこの直上部分からＰＨＣ杭１の径方向外側に４５度の範囲、かつずれ止めプレート１１のうちＰＨＣ杭１の内面から内方に突出する部分の直下部分及びこの直下部分からＰＨＣ杭１の径方向内側に４５度の範囲に形成されるものとして、力学モデルを想定し、杭と柱との接合構造の引張耐力の評価を行うことができる。
（せん断力が作用する場合）
図１６（ａ）の縦断面図及び図１６（ｂ）の平面図に、鉄骨柱２とＰＨＣ杭１との間にせん断力が作用するときに、コンクリート４内において鉄骨柱２のベースプレート２１下面に設けられる係合部２２からＰＨＣ杭１の上端部の内面へと圧縮力を伝達するコンクリートストラットが形成される領域を、灰色の網掛けで示す。

【0052】

図１６（ａ）に灰色の網掛けで示すように、上述のコンクリートストラットが、鉄骨柱２のベースプレート２１の下面に設けられる係合部２２の水平方向横側部分及びこの横側部分から斜め下方４５度の範囲、かつＰＨＣ杭１の上端部の内面の水平方向横側部分及びこの横側部分から斜め上方４５度の範囲に形成されるものとして、力学モデルを想定し、杭と柱との接合構造のせん断耐力の評価を行うことができる。この力学モデルは、非特許文献１の内容に基づいている。
（曲げ力と軸方向力が同時に作用する場合）
図１７（ａ）～図１７（ｃ）の縦断面図に、鉄骨柱２とＰＨＣ杭１との間に、曲げ力と軸方向力が同時に作用するときに、コンクリート４内において圧縮力を伝達するコンクリートストラットが形成される領域を、灰色の網掛けで示す。図１７（ａ）～図１７（ｃ）はそれぞれ、曲げ力が比較的小さい場合、中程度の場合、比較的大きい場合を示す。

【0053】

曲げ力が比較的小さい場合は、図１７（ａ）に示すように、コンクリート４内において、鉄骨柱２のベースプレート２１の下面の全体からＰＨＣ杭１の上端部の片側へと圧縮力を伝達するコンクリートストラットが形成される。

【0054】

曲げ力が中程度の場合は、図１７（ｂ）に示すように、コンクリート４内において、鉄骨柱２のベースプレート２１の下面のうち片側の一部からＰＨＣ杭１の上端部の片側へと圧縮力を伝達するコンクリートストラットが形成される。図１７（ｂ）に示す場合は、図１７（ａ）に示す場合に比べて、コンクリート４中にコンクリートストラットが形成される領域は、より限定的となる。

【0055】

曲げ力が比較的大きい場合は、図１７（ｃ）に示すように、コンクリート４内において、鉄骨柱２のベースプレート２１の下面の片側の局部（ごく一部）から、ＰＨＣ杭１の上端部の片側へと圧縮力を伝達するコンクリートストラットが形成される。図１７（ｃ）に示す場合は、鉄骨柱２のシアキー２３の位置からＰＨＣ杭１に対して、軸方向引張力（引抜力）が作用する。

【0056】

この場合は、シアキー２３が一本のアンカーボルトに相当するものとして、露出柱脚と同様の力学モデルを想定できる。そして、シアキー２３とＰＨＣ杭１との間、図１５（ａ）に示した場合と同様のコンクリートストラットがさらに形成される。

【0057】

また、ベースプレート２１とシアキー２３との接合部が異幅仕口に相当するものとして、ベースプレート２１の面外曲げ変形を評価することで、鉄骨柱２とシアキー２３との接合部の曲げ剛性を評価できる。

【0058】

このような力学モデルを想定することで、杭と柱との接合構造の曲げ耐力の評価を行うことができる。

【0059】

上記各実施形態の杭と柱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。

【0060】

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、本発明の杭と柱との接合構造はこれに限られず、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。

【0061】

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】

【0062】

１ ＰＨＣ杭（杭）
１１ ずれ止めプレート（突出部）
１２ 端板（突出部）
１３ 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
３ アンカーフレーム
３１ アンカーボルト
３２ ナット
３３ あと施工アンカー
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】

【図15】

【図16】

【図17】