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JP7699522B2 - Joint structure between piles and superstructure - Google Patents
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Description

本発明は、杭と上部構造物との接合構造に関する。 The present invention relates to a joint structure between a pile and a superstructure.

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ていた。 The most common method for connecting piles to the superstructure is to use a foundation footing made of reinforced concrete, but this method requires complicated reinforcing bar arrangement and increases the amount of soil excavated from the ground, which hinders cost reduction and shortening of construction time.

そこで、基礎フーチングを不要として、掘削土量を削減すべく、例えば特許文献1には、鋼管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が開示されている。 In order to eliminate the need for foundation footings and reduce the amount of soil excavated, for example, Patent Document 1 discloses a joint structure between a pile and a superstructure in which a cap steel pipe (joint jig) consisting of a base plate joined to the base of a steel pipe column or a concrete-filled steel pipe column and a steel pipe joined to its underside is placed over the top of a steel pipe pile or a precast concrete pile, and the gap is filled with concrete to integrate the pile and the column and form a rigid joint.

特開2007-009438号公報JP 2007-009438 A

しかし、特許文献1に開示される接合構造は、平屋の建築物等の、1層の構造物に適用することを前提としており、比較的荷重の大きな2層以上の構造物に適用することが難しかった。これは、2層以上の上部構造物は荷重が大きく、地震時に作用する水平力が大きくなるため、杭頭変位や柱の変形角が大きくなって保有水平耐力が上昇しないためである。特に、建設予定地の地盤のN値が低い場合には、地震時の杭頭変位や柱の変形角が大きくなるため、杭径の拡大やブレースの設置等、水平変形を抑える対策が必要になる。 However, the joint structure disclosed in Patent Document 1 is designed to be applied to single-story structures such as single-story buildings, and it is difficult to apply it to structures with two or more stories that have relatively heavy loads. This is because upper structures with two or more stories have large loads and are subject to large horizontal forces during earthquakes, which increases pile head displacement and column deformation angles, and the horizontal bearing capacity does not increase. In particular, if the N value of the ground at the planned construction site is low, pile head displacement and column deformation angles during an earthquake will be large, making it necessary to take measures to suppress horizontal deformation, such as increasing the pile diameter or installing braces.

また、特許文献1に開示される接合構造は、1階の床を土間とすることを前提として、杭と柱との接合部を相互に連結する基礎梁を省略することにより、掘削土量を削減している。しかし、地盤が軟弱であり、1階の床の積載荷重が大きい場合には、土間構造では床が沈下してしまうため、この接合構造を適用することは難しかった。また、上部構造物の各柱脚から杭に作用する水平力が、基礎梁を通じて相互に伝達されることがなく、各柱脚から杭に作用する水平力の大きさにばらつきが生じやすかった。このため、上部構造物の平面計画によっては、大きな水平力が作用する柱脚の杭径を拡大する必要が生じ、杭の経済設計が難しかった。 The joint structure disclosed in Patent Document 1 assumes that the first floor will be a dirt floor, and reduces the amount of soil excavated by omitting the foundation beams that connect the joints between the piles and columns. However, when the ground is soft and the load on the first floor is large, it is difficult to apply this joint structure because the dirt floor structure will cause the floor to sink. In addition, the horizontal forces acting on the piles from each column base of the superstructure are not transmitted to each other through the foundation beams, and the magnitude of the horizontal forces acting on the piles from each column base is prone to variation. For this reason, depending on the floor plan of the superstructure, it becomes necessary to enlarge the pile diameter of the column base where large horizontal forces act, making it difficult to economically design the piles.

さらに、地震時の杭頭変位や柱の変形角を抑えるべく、上部構造物にブレースを設置しようとすると、ブレースの下端が接合される柱脚の下の杭には、ブレースからの入力によってさらに大きな水平力が作用する。このように、特許文献1に開示される接合構造を有する構造物にブレースを併用すると、杭径を更に拡大する必要が生じて、コスト低減効果が損なわれてしまう問題があった。 Furthermore, if a brace is installed on the superstructure to suppress pile head displacement and column deformation angle during an earthquake, an even greater horizontal force is applied to the pile below the column base where the lower end of the brace is joined, due to the input from the brace. Thus, if a brace is used in conjunction with a structure having the joint structure disclosed in Patent Document 1, it becomes necessary to further increase the pile diameter, which poses a problem of compromising the cost reduction effect.

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、構造の簡素化及びコストダウンを図りつつ、上部構造物の各柱脚から杭に作用する水平力の大きさのばらつきを抑え、2層以上の上部構造物への適用やブレースの併用が可能な、杭と上部構造物との接合構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a joint structure between a pile and a superstructure that simplifies the structure and reduces costs, reduces the variation in the magnitude of the horizontal force acting on the pile from each column base of the superstructure, and can be applied to superstructures with two or more floors and can be used in conjunction with braces.

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[1] 地盤に打設された杭と、前記杭の杭頂に設置された垂直位置調整治具と、上部構造物の柱が接合されたトッププレートと、該トッププレートの下に設けられた筒状の嵌合部とを有し、前記嵌合部が前記杭の上部外周を覆う状態となるように前記トッププレートが前記垂直位置調整治具の上に設置されたキャップ部材と、前記杭の上部外周面と前記キャップ部材との間に形成される空間に充填されたコンクリートとを備える杭と上部構造物との接合構造であって、前記トッププレート直上には基礎梁との仕口部が設けられている、杭と上部構造物との接合構造。
[2] 前記上部構造物にはブレースが設けられ、該ブレースの下端が、前記仕口部内に接合されている、[1]に記載の杭と上部構造物との接合構造。
[3] 前記ブレースの前記仕口部への接合位置の中心の高さが、前記基礎梁の梁せい内に収まっている、[2]に記載の杭と上部構造物との接合構造。
[4] 前記基礎梁は鉄骨梁であり、前記仕口部は前記基礎梁を取付可能なブラケットを有する、[1]~[3]のいずれかに記載の杭と上部構造物との接合構造。
[5] 前記キャップ部材と前記仕口部は一つの鉄骨部材として形成されている、[4]に記載の杭と上部構造物との接合構造。
[6] 前記基礎梁は鉄筋コンクリート梁であり、前記仕口部は、前記柱の根巻コンクリートである、[1]~[3]のいずれかに記載の杭と上部構造物との接合構造。
[7] 前記基礎梁は鉄筋コンクリート梁であり、前記仕口部は、前記柱の根巻コンクリートであり、該根巻コンクリートには、前記ブレースから前記仕口部に入力する水平力を該ブレースの下方の前記基礎梁に伝達する補強筋が配筋されている、[2]または[3]に記載の杭と上部構造物との接合構造。
[8] 前記基礎梁は幅が高さよりも大きい断面形状を有する、[6]または[7]に記載の杭と上部構造物との接合構造。
[9] 前記基礎梁は土間コンクリートと一体に形成されている、[6]~[8]のいずれかに記載の杭と上部構造物との接合構造。
The means for solving the above problems are as follows.
[1] A joint structure between a pile and a superstructure, comprising: a pile driven into the ground; a vertical position adjustment jig installed on the top of the pile; a top plate to which a column of a superstructure is joined; a cap member having a cylindrical fitting provided below the top plate, the top plate being installed on the vertical position adjustment jig so that the fitting covers the upper outer periphery of the pile; and concrete filled in the space formed between the upper outer periphery of the pile and the cap member, wherein a joint portion with a foundation beam is provided directly above the top plate.
[2] The joint structure between a pile and a superstructure described in [1], wherein a brace is provided on the superstructure, and the lower end of the brace is joined within the joint portion.
[3] A joint structure between a pile and a superstructure as described in [2], wherein the height of the center of the joint position of the brace to the joint portion is within the beam depth of the foundation beam.
[4] The joint structure between a pile and a superstructure described in any one of [1] to [3], wherein the foundation beam is a steel beam and the joint portion has a bracket to which the foundation beam can be attached.
[5] The joint structure between a pile and a superstructure described in [4], in which the cap member and the joint portion are formed as a single steel member.
[6] The joint structure between a pile and a superstructure described in any one of [1] to [3], wherein the foundation beam is a reinforced concrete beam and the joint portion is a concrete beam wrapped around the base of the column.
[7] A joint structure between a pile and a superstructure described in [2] or [3], in which the foundation beam is a reinforced concrete beam, the joint portion is made of concrete wrapped around the base of the column, and the concrete wrapped around the base has reinforcing bars arranged in it to transmit the horizontal force input from the brace to the joint portion to the foundation beam below the brace.
[8] A joint structure between a pile and a superstructure as described in [6] or [7], wherein the foundation beam has a cross-sectional shape in which the width is greater than the height.
[9] A joint structure between a pile and a superstructure described in any one of [6] to [8], wherein the foundation beam is formed integrally with the concrete floor.

本発明の杭と上部構造物との接合構造によれば、杭の上部に嵌合されるキャップ部材のトッププレートに上部構造物の柱が接合されるので、上部構造物の柱を基礎フーチング等を介さずに杭に接合できる。よって、基礎フーチングを省略することによる掘削土量の減少、基礎の軽量化、工期の短縮を図ることができる。 According to the joint structure between the pile and the superstructure of the present invention, the columns of the superstructure are joined to the top plate of the cap member that is fitted to the top of the pile, so that the columns of the superstructure can be joined to the pile without the need for a foundation footing. Therefore, by omitting the foundation footing, it is possible to reduce the amount of excavated soil, lighten the foundation, and shorten the construction period.

また、トッププレート上に設けられた接合部に基礎梁が接合されることにより、上部構造物の各柱脚から杭に作用する水平力を、基礎梁を通じて分散させることができる。よって、上部構造物の各柱脚から杭に作用する水平力の大きさのばらつきが抑えられる。 In addition, by joining the foundation beams to the joints provided on the top plate, the horizontal forces acting on the piles from each column base of the superstructure can be dispersed through the foundation beams. This reduces the variation in the magnitude of the horizontal forces acting on the piles from each column base of the superstructure.

この結果、構造の簡素化及びコストダウンを図りつつ、2層以上の上部構造物への適用やブレースの併用が可能となる。 As a result, it is possible to simplify the structure and reduce costs, while also enabling application to superstructures with two or more floors and the use of braces in combination.

図1(a)~図1(c)は、本発明の杭と上部構造物との接合構造の一例を示す縦断面図及び水平断面図である。1(a) to 1(c) are vertical and horizontal sectional views showing an example of a joint structure between a pile and a superstructure according to the present invention. 図2(a)~図2(c)は、本発明の杭と上部構造物との接合構造の他の一例の適用例を示す斜視図及び平面図である。2(a) to 2(c) are perspective and plan views showing another example of the application of the joint structure between a pile and a superstructure of the present invention. 図3(a)及び図3(b)は、本発明の杭と上部構造物との接合構造の他の一例を示す縦断面図及び水平断面図である。3(a) and 3(b) are a vertical sectional view and a horizontal sectional view showing another example of the joint structure between a pile and a superstructure according to the present invention. 図4は、本発明の杭と上部構造物との接合構造のさらに他の一例を示す縦断面図である。FIG. 4 is a vertical sectional view showing still another example of the joint structure between a pile and a superstructure according to the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の杭と上部構造物との接合構造の実施形態について、具体的に説明する。
[第一の実施形態]
図1(a)~図1(c)に、本発明の第一の実施形態の杭と上部構造物との接合構造の縦断面図及び水平断面図を示す。図1(b)には、図1(a)のIB-IB位置の断面を、図1(c)には、図1(a)のIC-IC位置の断面を、それぞれ示している。
Hereinafter, an embodiment of the joint structure between a pile and a superstructure of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[First embodiment]
1(a) to 1(c) show vertical and horizontal cross-sectional views of a joint structure between a pile and a superstructure according to a first embodiment of the present invention. Fig. 1(b) shows a cross section taken along the line IB-IB in Fig. 1(a), and Fig. 1(c) shows a cross section taken along the line IC-IC in Fig. 1(a).

本実施形態の杭と上部構造物との接合構造は、鋼管杭1と、上部構造物の鋼管柱2とが接合される箇所に用いられる。本実施形態では、上部構造物として、2~3階建の鉄骨造建築物を想定している。図1(a)に示すように、鋼管柱2の柱脚にはフーチングが設けられておらず、鋼管柱2の柱脚は後述のようにして鋼管杭1に直接接合されている。 The joint structure between a pile and a superstructure in this embodiment is used at the location where a steel pipe pile 1 is joined to a steel pipe column 2 of the superstructure. In this embodiment, the superstructure is assumed to be a two- to three-story steel-framed building. As shown in FIG. 1(a), no footing is provided at the base of the steel pipe column 2, and the base of the steel pipe column 2 is directly joined to the steel pipe pile 1 as described below.

また、本実施形態では、各鋼管柱2の柱脚間はH形鋼からなる基礎梁3で連結され、さらに基礎梁3上にデッキプレート等からなる床スラブ32が設けられている。 In this embodiment, the bases of each steel pipe column 2 are connected by a foundation beam 3 made of H-shaped steel, and a floor slab 32 made of a deck plate or the like is provided on the foundation beam 3.

本実施形態の杭と上部構造物との接合構造をより具体的に説明すると、図1(a)に示すように、鋼管杭1が地盤Gの根切り部分に、鋼管杭1の上部が地盤Gの根切り表面から突出する状態に建て込まれている。そして、地盤Gの根切り部分において、鋼管杭1の周囲には砕石81が敷きこまれている。 To explain the joint structure between the pile and the superstructure in this embodiment in more detail, as shown in FIG. 1(a), the steel pipe pile 1 is erected in the excavated part of the ground G in a state in which the upper part of the steel pipe pile 1 protrudes from the excavated surface of the ground G. In addition, crushed stone 81 is laid around the steel pipe pile 1 in the excavated part of the ground G.

鋼管杭1の杭頂は蓋板により閉塞されており、図1(a)に示すように、鋼管杭1の杭頂近傍及びその下方の外周面には、ずれ止めリング1aが溶接により接合されている。なお、鋼管柱2から鋼管杭1に作用することが想定される引抜力が小さい場合には、ずれ止めリング1aを省略してもよい。 The top of the steel pipe pile 1 is closed with a cover plate, and as shown in FIG. 1(a), a shear stop ring 1a is welded to the outer periphery of the steel pipe pile 1 near the top and below it. Note that if the pull-out force expected to act on the steel pipe pile 1 from the steel pipe column 2 is small, the shear stop ring 1a may be omitted.

鋼管杭1の杭頂の蓋板の上には、垂直位置調整治具6が設置されている。さらに、垂直位置調整治具6の上には、キャップ部材7が設置されている。 A vertical position adjustment jig 6 is installed on the cover plate at the top of the steel pipe pile 1. Furthermore, a cap member 7 is installed on the vertical position adjustment jig 6.

キャップ部材7は、鋼管杭1と鋼管柱2とを接合する接合治具であり、キャップ部材7は、鋼管柱2の柱脚が接合されたトッププレート71と、トッププレート71の下に設けられた筒状の嵌合部72とを有している。そして、嵌合部72が鋼管杭1の上部外周を覆う状態となるように、トッププレート71が垂直位置調整治具6の上に設置されている。そして、垂直位置調整治具6により、鋼管杭1に対する鋼管柱2の高さが微調整される。 The cap member 7 is a joining jig that joins the steel pipe pile 1 and the steel pipe column 2, and has a top plate 71 to which the base of the steel pipe column 2 is joined, and a cylindrical fitting portion 72 provided below the top plate 71. The top plate 71 is installed on the vertical position adjustment jig 6 so that the fitting portion 72 covers the upper outer periphery of the steel pipe pile 1. The vertical position adjustment jig 6 fine-tunes the height of the steel pipe column 2 relative to the steel pipe pile 1.

キャップ部材7の嵌合部72の内径は、鋼管杭1の外径より大径(例えば、鋼管杭1の外径の1.2倍~2.5倍程度)に形成されている。そして、嵌合部72の上端には、嵌合部72の外径より大径のトッププレート71が溶接により接合されている。嵌合部72の内周面の下端には、ずれ止めリング72aが溶接により接合されている。なお、鋼管柱2から鋼管杭1に作用することが想定される引抜力が小さい場合には、鋼管杭1のずれ止めリング1aを省略してよいのと同様に、キャップ部材7の嵌合部72のずれ止めリング72aも省略してもよい。 The inner diameter of the fitting portion 72 of the cap member 7 is larger than the outer diameter of the steel pipe pile 1 (for example, about 1.2 to 2.5 times the outer diameter of the steel pipe pile 1). A top plate 71 with a diameter larger than the outer diameter of the fitting portion 72 is welded to the upper end of the fitting portion 72. A slip stop ring 72a is welded to the lower end of the inner peripheral surface of the fitting portion 72. Note that if the pull-out force expected to act from the steel pipe column 2 to the steel pipe pile 1 is small, the slip stop ring 72a of the fitting portion 72 of the cap member 7 may be omitted, just as the slip stop ring 1a of the steel pipe pile 1 may be omitted.

そして、垂直位置調整治具6により、鋼管杭1に対する鋼管柱2の高さ、すなわち鋼管杭1に対するキャップ部材7の高さが調整された状態で、鋼管杭1の周囲に敷きこまれた砕石81の上に捨てコンクリート82が打設される。これにより、キャップ部材7の嵌合部72の下端の開口が、捨てコンクリート82によって閉塞される。 Then, with the vertical position adjustment jig 6 adjusting the height of the steel pipe column 2 relative to the steel pipe pile 1, i.e., the height of the cap member 7 relative to the steel pipe pile 1, basal concrete 82 is poured on top of the crushed stone 81 laid around the steel pipe pile 1. As a result, the opening at the lower end of the fitting portion 72 of the cap member 7 is blocked by the basal concrete 82.

さらに、図1(c)に示すように、キャップ部材7のトッププレート71に設けられた貫通孔71hを通じて、鋼管杭1の上部外周面とキャップ部材7との間に形成される空間にコンクリート8が充填される。そして、このコンクリート8が硬化することにより、鋼管杭1と鋼管柱2とが接合される。 Furthermore, as shown in FIG. 1(c), concrete 8 is filled into the space formed between the upper outer peripheral surface of the steel pipe pile 1 and the cap member 7 through the through hole 71h provided in the top plate 71 of the cap member 7. Then, as the concrete 8 hardens, the steel pipe pile 1 and the steel pipe column 2 are joined.

さらに、本実施形態の杭と上部構造物との接合構造では、キャップ部材7のトッププレート71直上には、基礎梁3との仕口部73が設けられている。そして、仕口部73には、基礎梁3を取り付けるためのブラケット73Jが設けられている。 Furthermore, in the joint structure between the pile and the superstructure in this embodiment, a joint portion 73 with the foundation beam 3 is provided directly above the top plate 71 of the cap member 7. The joint portion 73 is provided with a bracket 73J for attaching the foundation beam 3.

具体的には、図1(a)~図1(c)に示すように、トッププレート71の上方にトッププレート71と平行にダイアフラム73aが配設されている。トッププレート71とダイアフラム73aとの間隔は、基礎梁3を構成するH形鋼の上下フランジ間の距離と等しく設定されている。そして、トッププレート71及びダイアフラム73aの各々の側方には、基礎梁3を取り付けるブラケット73Jの上下フランジ73fに溶接により接合されている。そして、キャップ部材7のトッププレート71及びその側方に接合されたフランジ73fと、ダイアフラム73a及びその側方に接合されたフランジ73fとの間には、ウェブ73wが溶接により接合されている。 Specifically, as shown in Figs. 1(a) to 1(c), a diaphragm 73a is disposed above a top plate 71 and parallel to the top plate 71. The distance between the top plate 71 and the diaphragm 73a is set equal to the distance between the upper and lower flanges of the H-shaped steel that constitutes the foundation beam 3. The sides of the top plate 71 and the diaphragm 73a are joined by welding to the upper and lower flanges 73f of the bracket 73J that attaches the foundation beam 3. A web 73w is joined by welding between the top plate 71 of the cap member 7 and the flanges 73f joined to its sides, and the diaphragm 73a and the flanges 73f joined to its sides.

キャップ部材7のトッププレート71及びダイアフラム73aに接合された上下フランジ73f及びこの上下フランジ73fの間に接合されたウェブ73wの先端部分が、基礎梁3を取り付けるためのブラケット73Jとなる。ブラケット73Jの先端は、鋼管柱2の中心軸から例えば1200mm程度となるように設けるとよい。 The upper and lower flanges 73f joined to the top plate 71 and diaphragm 73a of the cap member 7 and the tip portion of the web 73w joined between the upper and lower flanges 73f become the bracket 73J for attaching the foundation beam 3. The tip of the bracket 73J should be located, for example, about 1200 mm from the central axis of the steel pipe column 2.

本実施形態では、キャップ部材7と仕口部73とは、予め鉄骨工場で一つの鉄骨部材として製作され、現場に搬入されて用いられる。 In this embodiment, the cap member 7 and the joint portion 73 are fabricated as a single steel frame member in a steel frame factory and then transported to the site for use.

本実施形態の杭と上部構造物との接合構造では、基礎梁3がH形鋼から構成されているので、基礎梁の梁せいを、例えば700~900mm程度に抑えることができる。これに対し、同規模の建築物で在来基礎工法を採用した場合には、鉄筋コンクリート造の基礎梁の梁せいは、1500~1800mm程度になる。このように、基礎梁3がH形鋼から構成されていることにより、梁せいのサイズが抑えられて掘削土量が大幅に削減されるとともに、基礎の大幅な軽量化を図ることができる。この結果、鋼管杭1の杭径を例えばφ1200程度からφ1000程度まで縮小できる。さらに、在来基礎工法を採用する場合には、鋼管柱2の柱脚を固定とするために構造根巻きが必要となるのに対し、本実施形態の杭と上部構造物との接合構造では、これが不要となる。 In the joint structure between the pile and the superstructure of this embodiment, the foundation beam 3 is made of H-shaped steel, so the beam depth of the foundation beam can be suppressed to, for example, about 700 to 900 mm. In contrast, if a conventional foundation construction method is adopted for a building of the same scale, the beam depth of the foundation beam made of reinforced concrete will be about 1500 to 1800 mm. In this way, since the foundation beam 3 is made of H-shaped steel, the size of the beam depth is suppressed, the amount of excavated soil is significantly reduced, and the weight of the foundation can be significantly reduced. As a result, the pile diameter of the steel pipe pile 1 can be reduced, for example, from about φ1200 to about φ1000. Furthermore, when the conventional foundation construction method is adopted, structural root wrapping is required to fix the column base of the steel pipe column 2, whereas this is not necessary in the joint structure between the pile and the superstructure of this embodiment.

また、本実施形態の杭と上部構造物との接合構造では、床スラブ32が設けられる基礎梁3が、鋼管柱2とともに鋼管杭1により支持されるので、地盤が軟弱である場合にも、土間構造とは異なり、1階の床の積載荷重を大きくすることができる。
[第二の実施形態]
図2(a)に、本発明の第二の実施形態の杭と上部構造物との接合構造が適用された建築物の斜視図を模式的に示す。また、図3(a)及び図3(b)に、本実施形態の杭と上部構造物との接合構造の縦断面図及び水平断面図を示す。図3(b)には、図3(a)のIIIB-IIIB位置の断面を示している。
Furthermore, in the joint structure between the piles and the superstructure in this embodiment, the foundation beams 3 on which the floor slab 32 is provided are supported by the steel pipe piles 1 together with the steel pipe columns 2, so that even if the ground is soft, the load capacity of the first floor floor can be increased, unlike a dirt floor structure.
[Second embodiment]
Fig. 2(a) is a schematic perspective view of a building to which the joint structure between a pile and a superstructure according to the second embodiment of the present invention is applied. Fig. 3(a) and Fig. 3(b) are a vertical cross-sectional view and a horizontal cross-sectional view of the joint structure between a pile and a superstructure according to the present embodiment. Fig. 3(b) shows a cross section taken along the line IIIB-IIIB in Fig. 3(a).

本実施形態の杭と上部構造物との接合構造では、第一の実施形態とは異なり、基礎梁4は鉄骨梁ではなく鉄筋コンクリート梁とされている。そして、図3(a)に示すように、キャップ部材7のトッププレート71直上に設けられる基礎梁4との仕口部25は、鋼管柱2の根巻コンクリートにより構成されている。つまり、本実施形態では、キャップ部材7のトッププレート71が、仕口部25を構成する根巻コンクリートの下面台座として用いられている。 In the joint structure between the pile and the superstructure in this embodiment, unlike the first embodiment, the foundation beam 4 is a reinforced concrete beam rather than a steel beam. As shown in FIG. 3(a), the joint 25 with the foundation beam 4, which is provided directly above the top plate 71 of the cap member 7, is made of concrete wrapped around the base of the steel pipe column 2. In other words, in this embodiment, the top plate 71 of the cap member 7 is used as the lower surface base of the concrete wrapped around the base that constitutes the joint 25.

図2(b)及び図2(c)に示すように、本実施形態では、上部構造物として、2層の鉄骨造建築物の片側(図2(b)及び図2(c)の上側)がトラックバースとされた、1階の床が土間コンクリート41(図2(a)参照)とされた物流倉庫を想定している。 As shown in Figures 2(b) and 2(c), in this embodiment, the superstructure is assumed to be a logistics warehouse with a truck berth on one side (the upper side in Figures 2(b) and 2(c)) of a two-story steel-framed building and a first-floor floor made of concrete slab 41 (see Figure 2(a)).

さらに、本実施形態では、地震時の杭頭変位や鋼管柱2の変形角を抑えるべく、建築物にブレース5を設置して、建築物の保有水平耐力を確保するようにしている。図2(b)に、上記建築物の1階柱脚におけるブレース5の配置を示す。図2(b)に示すように、本実施形態では、建築物の1階の片側がトラックバースとされているため、ブレース5の配置が制約される。よって、ブレース5は、トラックバースが設けられない側(図2(b)及び図2(c)の下側)に、X、Y両方向に配置され、ブレース5の下端が、仕口部25内の鋼管柱2に接合されている。また、図3(a)及び図3(b)に示すように、ブレース5の下端が接合される仕口部25を構成する根巻コンクリートには、ブレース5から入力する水平力をブレース5の下方の基礎梁4に伝達するU字形の補強筋26が配筋されている。 Furthermore, in this embodiment, in order to suppress the displacement of the pile head and the deformation angle of the steel pipe column 2 during an earthquake, a brace 5 is installed in the building to ensure the horizontal bearing capacity of the building. Figure 2 (b) shows the arrangement of the brace 5 at the base of the first floor column of the above-mentioned building. As shown in Figure 2 (b), in this embodiment, one side of the first floor of the building is a truck berth, so the arrangement of the brace 5 is restricted. Therefore, the brace 5 is arranged in both the X and Y directions on the side where the truck berth is not provided (the lower side of Figures 2 (b) and 2 (c)), and the lower end of the brace 5 is joined to the steel pipe column 2 in the joint section 25. In addition, as shown in Figures 3 (a) and 3 (b), the root-wrapped concrete constituting the joint section 25 to which the lower end of the brace 5 is joined has a U-shaped reinforcing bar 26 arranged to transmit the horizontal force input from the brace 5 to the foundation beam 4 below the brace 5.

図2(c)に、上記建築物における基礎梁4の配置を示す。図2(c)に示すように、基礎梁4はブレース5が設けられる構面を中心に設けられており、ブレース5から入力するせん断力を基礎梁4を通じて土間コンクリート41に伝達するようにしている。 Figure 2(c) shows the arrangement of the foundation beams 4 in the above-mentioned building. As shown in Figure 2(c), the foundation beams 4 are installed at the center of the structural surface on which the braces 5 are installed, so that the shear force input from the braces 5 is transmitted through the foundation beams 4 to the concrete floor 41.

また、本実施形態では、土間コンクリート41により構成される1階の床の高さは地盤面からから1100mm程度上方とされている。そして、図3(a)及び図3(b)に示すように、基礎梁4は幅4wが高さ4hよりも大きい扁平な断面形状を有するようにして、基礎梁4が土間コンクリート41とほぼ同じ高さに、土間コンクリート41と一体に形成されている。さらに、図3(a)に示すように、仕口部25内におけるブレース5の鋼管柱2への接合位置の中心の高さ(ブレースポイント)5Pが、基礎梁4の梁せい4h内に収まるように設定されている。 In this embodiment, the height of the first floor, which is made of the concrete floor 41, is about 1100 mm above the ground level. As shown in Figures 3(a) and 3(b), the foundation beam 4 has a flat cross-sectional shape with a width 4w greater than the height 4h, and is formed integrally with the concrete floor 41 at approximately the same height as the concrete floor 41. Furthermore, as shown in Figure 3(a), the height (brace point) 5P of the center of the joint position of the brace 5 to the steel pipe column 2 in the joint section 25 is set to fall within the beam depth 4h of the foundation beam 4.

他の点については、本実施形態の杭と上部構造物との接合構造は、第一の実施形態の杭と上部構造物との接合構造と同様に構成されている。 In other respects, the joint structure between the piles and the superstructure in this embodiment is configured similarly to the joint structure between the piles and the superstructure in the first embodiment.

本実施形態の杭と上部構造物との接合構造では、地震時にブレース5の下端から鋼管柱2の柱脚に作用する水平力が、鋼管柱2の柱脚の仕口部25に取り付けられた基礎梁4及び土間コンクリート41を通じて、他の鋼管柱2と鋼管杭1との接合部に伝達される。よって、建築物の各鋼管柱2の柱脚から鋼管杭1に作用する水平力の大きさのばらつきが抑えられる。 In the joint structure between the piles and the superstructure of this embodiment, the horizontal force acting on the base of the steel pipe column 2 from the lower end of the brace 5 during an earthquake is transmitted to the joint between the other steel pipe column 2 and the steel pipe pile 1 through the foundation beam 4 attached to the joint part 25 of the base of the steel pipe column 2 and the concrete floor 41. This reduces the variation in the magnitude of the horizontal force acting on the steel pipe pile 1 from the base of each steel pipe column 2 of the building.

また、本実施形態の杭と上部構造物との接合構造では、仕口部25内におけるブレース5の鋼管柱2への接合位置(ブレースポイント)5Pが、基礎梁4及び土間コンクリート41(図2(a)参照)とほぼ同じ高さに設定されている。これにより、図4に示すような、ブレースポイント5Pと基礎梁4及び土間コンクリート41との間に高さの差が存在する場合における、高さの差による付加曲げの発生が抑えられる。よって、ブレース5から基礎梁4及び土間コンクリート41に水平力をスムーズに伝達することができる。 In addition, in the joint structure between the pile and the superstructure in this embodiment, the joint position (brace point) 5P of the brace 5 to the steel pipe column 2 within the joint section 25 is set at approximately the same height as the foundation beam 4 and the concrete floor 41 (see FIG. 2(a)). This prevents additional bending due to the height difference when there is a height difference between the brace point 5P and the foundation beam 4 and the concrete floor 41, as shown in FIG. 4. Therefore, horizontal force can be smoothly transmitted from the brace 5 to the foundation beam 4 and the concrete floor 41.

また、仕口部25を構成する根巻コンクリート25に配筋されたU字形の補強筋26により、ブレース5から基礎梁4及び土間コンクリート41への水平力の伝達をさらに円滑化できる。 In addition, the U-shaped reinforcing bars 26 arranged in the concrete 25 that forms the joint 25 can further facilitate the transmission of horizontal forces from the brace 5 to the foundation beams 4 and the concrete floor 41.

よって、建築物の各鋼管柱2の柱脚に作用する水平力にばらつきがあっても、鋼管杭1に伝達される水平力のバランスを図ることができ、鋼管杭1の杭径を抑制できるため、鋼管杭1の経済設計が可能となる。 Therefore, even if there is variation in the horizontal forces acting on the bases of each steel pipe column 2 of a building, the horizontal forces transmitted to the steel pipe pile 1 can be balanced, and the pile diameter of the steel pipe pile 1 can be reduced, making it possible to economically design the steel pipe pile 1.

また、本実施形態の杭と上部構造物との接合構造では、基礎梁4の幅4wを高さ4hよりも大きくしている。これにより、基礎梁の高さが幅よりも大きい通常の在来基礎工法に比べて、掘削土量の減少、基礎の軽量化、コスト低減を図ることができる。 In addition, in the joint structure between the piles and the superstructure in this embodiment, the width 4w of the foundation beam 4 is made larger than its height 4h. This allows for a reduction in the amount of excavated soil, a lighter foundation, and lower costs compared to conventional foundation construction methods in which the height of the foundation beam is larger than its width.

なお、上記各実施形態では、本発明の杭と上部構造物との接合構造により、鋼管杭1と鋼管柱2とが接合される例について説明したが、本発明の適用対象はこれに限られない。例えば、PHC杭、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)等、種々の既製杭と、種々の柱との接合構造にも適用可能である。 In the above embodiments, an example was described in which a steel pipe pile 1 and a steel pipe column 2 are joined by the joint structure between a pile and a superstructure of the present invention, but the application of the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to joint structures between various prefabricated piles and various columns, such as PHC piles, PRC piles (centrifugally formed prestressed reinforced high-strength concrete piles), and SC piles (centrifugally formed concrete piles with steel pipe shells).

1 鋼管杭(杭)
1a ずれ止めリング
2 鋼管柱(柱)
25 根巻コンクリート(仕口部)
26 補強筋
3 鉄骨梁(基礎梁)
31 スプライスプレート
32 床スラブ
4 鉄筋コンクリート梁(基礎梁)
4h 梁せい(高さ)
41 土間コンクリート
5 ブレース
5P 接合位置
6 垂直位置調整治具
7 キャップ部材
71 トッププレート
71h 貫通孔
72 嵌合部
72a ずれ止めリング
73 仕口部
73J ブラケット
73a ダイアフラム
73w ウェブ
73f フランジ
8 コンクリート
81 砕石
82 捨てコンクリート
G 地盤
1 Steel pipe pile (pile)
1a Shear stop ring 2 Steel pipe column (pillar)
25 Root wrapping concrete (joint section)
26 Reinforcement 3 Steel beam (foundation beam)
31 Splice plate 32 Floor slab 4 Reinforced concrete beam (foundation beam)
4h Beam height
Reference Signs List 41 Concrete floor 5 Brace 5P Joint position 6 Vertical position adjustment jig 7 Cap member 71 Top plate 71h Through hole 72 Fitting portion 72a Anti-slip ring 73 Connection portion 73J Bracket 73a Diaphragm 73w Web 73f Flange 8 Concrete 81 Crushed stone 82 Waste concrete G Ground

Claims (9)

地盤に打設された杭と、
前記杭の杭頂に設置された垂直位置調整治具と、
上部構造物の柱が接合されたトッププレートと、該トッププレートの下に設けられた筒状の嵌合部とを有し、前記嵌合部が前記杭の上部外周を覆う状態となるように前記トッププレートが前記垂直位置調整治具の上に設置されたキャップ部材と、
前記杭の上部外周面と前記キャップ部材との間に形成される空間に充填されたコンクリートと
を備える杭と上部構造物との接合構造であって、
前記トッププレート直上には基礎梁との仕口部が設けられている、杭と上部構造物との接合構造。
Piles driven into the ground,
A vertical position adjustment jig installed on the top of the pile;
a cap member having a top plate to which a column of an upper structure is joined and a cylindrical fitting portion provided under the top plate, the top plate being installed on the vertical position adjustment jig so that the fitting portion covers the outer periphery of the upper part of the pile;
A joint structure between a pile and a superstructure, the joint structure comprising concrete filled in a space formed between an upper outer peripheral surface of the pile and the cap member,
A joint between the piles and the superstructure is provided directly above the top plate, with a joint to the foundation beam.
前記上部構造物にはブレースが設けられ、
該ブレースの下端が、前記仕口部内に接合されている、請求項1に記載の杭と上部構造物との接合構造。
The upper structure is provided with a brace,
2. The joint structure between a pile and a superstructure according to claim 1, wherein a lower end of the brace is joined within the joint portion.
前記ブレースの前記仕口部への接合位置の中心の高さが、前記基礎梁の梁せい内に収まっている、請求項2に記載の杭と上部構造物との接合構造。 The joint structure between the pile and the superstructure according to claim 2, wherein the height of the center of the joint position of the brace to the joint portion is within the beam depth of the foundation beam. 前記基礎梁は鉄骨梁であり、
前記仕口部は前記基礎梁を取付可能なブラケットを有する、請求項に記載の杭と上部構造物との接合構造。
The foundation beam is a steel beam,
2. The joint structure between a pile and a superstructure according to claim 1 , wherein the joint portion has a bracket to which the foundation beam can be attached.
前記キャップ部材と前記仕口部は一つの鉄骨部材として形成されている、請求項4に記載の杭と上部構造物との接合構造。 The joint structure between a pile and a superstructure according to claim 4, wherein the cap member and the joint portion are formed as a single steel member. 前記基礎梁は鉄筋コンクリート梁であり、
前記仕口部は、前記柱の根巻コンクリートである、請求項1~3のいずれかに記載の杭と上部構造物との接合構造。
The foundation beam is a reinforced concrete beam,
The joint structure between a pile and a superstructure as described in any one of claims 1 to 3, wherein the joint portion is made of concrete wrapped around the base of the pillar.
前記基礎梁は鉄筋コンクリート梁であり、
前記仕口部は、前記柱の根巻コンクリートであり、該根巻コンクリートには、前記ブレースから前記仕口部に入力する水平力を該ブレースの下方の前記基礎梁に伝達する補強筋が配筋されている、請求項2または3に記載の杭と上部構造物との接合構造。
The foundation beam is a reinforced concrete beam,
4. The joint structure between a pile and a superstructure according to claim 2 or 3, wherein the joint portion is made of concrete wrapped around the base of the column, and the concrete wrapped around the base contains reinforcing bars arranged in the concrete to transmit the horizontal force input from the brace to the joint portion to the foundation beam below the brace.
前記基礎梁は幅が高さよりも大きい断面形状を有する、請求項6または7に記載の杭と上部構造物との接合構造。 The joint structure between the pile and the superstructure according to claim 6 or 7, wherein the foundation beam has a cross-sectional shape in which the width is greater than the height. 前記基礎梁は土間コンクリートと一体に形成されている、請求項6~8のいずれかに記載の杭と上部構造物との接合構造。 The joint structure between a pile and a superstructure according to any one of claims 6 to 8, wherein the foundation beam is formed integrally with the concrete floor.
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