杭および柱の接合構造
【課題】 施工手間や施工コストを削減でき、かつ杭の施工誤差に柔軟に対応することができる杭および柱の接合構造を提供すること。
【解決手段】鋼管杭１に固定された杭頭プレート１０と鋼製の柱２に固定された柱脚プレート２０とを、ボルト３０およびナット３１で接合するので、鉄筋コンクリート製のフーチングを構築するための施工手間やコストを低減することができる。そして、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２がそれぞれルーズホールとされ、鋼管杭１の水平方向の施工誤差を杭頭および柱脚の両方のボルト挿通孔１２，２２で吸収することができるため、柱脚プレート２０のみにルーズホールを形成する場合と比較して、柱脚プレート２０自体や座金２１を必要以上に大きくしたり厚くしたりする必要がなく、経済的に杭の施工誤差に対応することができる。
【解決手段】鋼管杭１に固定された杭頭プレート１０と鋼製の柱２に固定された柱脚プレート２０とを、ボルト３０およびナット３１で接合するので、鉄筋コンクリート製のフーチングを構築するための施工手間やコストを低減することができる。そして、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２がそれぞれルーズホールとされ、鋼管杭１の水平方向の施工誤差を杭頭および柱脚の両方のボルト挿通孔１２，２２で吸収することができるため、柱脚プレート２０のみにルーズホールを形成する場合と比較して、柱脚プレート２０自体や座金２１を必要以上に大きくしたり厚くしたりする必要がなく、経済的に杭の施工誤差に対応することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭および柱の接合構造に関し、詳しくは、鋼製の杭と鋼製の柱とを接合する杭および柱の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼製の杭と鋼製の柱との接合構造として、杭頭に一体に形成される鉄筋コンクリート（ＲＣ）造のフーチングを介した構造が一般的であり、フーチングの上面から突設したアンカーボルトに柱脚のベースプレートを固定することで、杭と柱とが接合されるようになっている。
しかし、ＲＣ造のフーチングを介した構造では、フーチング中に杭頭を所定長さだけ埋め込んで杭とフーチングとを一体化させるとともに、アンカーボルトの定着長を確保する必要から、フーチングの高さ寸法が大きくなってしまう。このため、フーチングを構築するための掘削深さが深くなって施工手間が掛かるとともに、掘削した土を残土として処分しなければならず多額の運搬費や処理費が必要となる。
また、フーチングがＲＣ造であるために、型枠工事、鉄筋工事、コンクリート工事および養生期間が必要となり、工期が長期化するとともにコストが増大してしまう。さらに、解体する場合には、ＲＣ造のフーチングを破砕し、ガラを運搬、処分するための費用および手間が多大になってしまう。
【０００３】
このようなフーチングを介した杭および柱の接合構造が有する問題を解消するために、フーチングを介さずに鋼製の杭と鋼製の柱とを直接接合する構造が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された杭および柱の接合構造では、杭頭および柱脚のそれぞれに固定したベースプレート同士をボルトで緊結することで、杭および柱が接合されるようになっており、前述したようなＲＣ造のフーチングが不要にでき、施工手間や施工コストが削減できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０９５３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載の杭および柱の接合構造では、杭を地盤に貫入した後に杭の施工誤差を測定し、柱の位置決めを行ってから柱側ベースプレートのボルト孔を穿設するため、ボルト孔を建設現場で加工する場合には十分な加工精度が確保できず、また加工工場でボルト孔を加工する場合には柱の設置までに所定の期間が必要になり、いずれの場合でも問題である。また、杭の水平方向の施工誤差を柱側ベースプレートに穿設するボルト孔の位置で調節することから、柱側ベースプレートを予め大きく形成しておく必要があるとともに、柱芯からボルト孔までの距離が大きくなれば、柱側ベースプレートの厚さ寸法も大きくしなければならず、鋼材量が増大して不経済になってしまうという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、施工手間や施工コストを削減でき、かつ杭の施工誤差に柔軟に対応することができる杭および柱の接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の杭および柱の接合構造は、鋼製の杭と鋼製の柱とを接合する杭および柱の接合構造であって、前記杭の頭部に固定された杭頭プレートと、前記柱の脚部に固定された柱脚プレートと、これらの杭頭プレートおよび柱脚プレートを互いに接合するボルトおよびナットと、を備え、前記杭頭プレートおよび柱脚プレートには、それぞれ前記ボルトが挿通されるボルト挿通孔が設けられ、これらの杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔は、それぞれ前記杭の施工において予測される水平方向の施工誤差を調整可能なルーズホールとされていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、鋼製の杭としては、鋼管（円形鋼管、角形鋼管）や形鋼（Ｈ形鋼等）などを杭体に用いたものが挙げられ、鋼製の柱としては、鋼管（円形鋼管、角形鋼管）や形鋼（Ｈ形鋼等）、組み立て鋼材などを柱体に用いたものが挙げられる。
【０００９】
以上の建物の杭および柱の接合構造によれば、鋼製の杭に固定された杭頭プレートと鋼製の柱に固定された柱脚プレートとを、ボルトおよびナットで接合するので、鉄筋コンクリート製のフーチングを用いる必要がなく、フーチングを構築するための施工手間やコストを低減することができる。
また、杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔がそれぞれルーズホールとされ、杭の水平方向の施工誤差を杭頭および柱脚の両方のボルト挿通孔で吸収することができるため、柱脚プレート（あるいは杭頭プレート）のみにルーズホールを形成する場合と比較して、ルーズホールの内径を小さくすることができる。従って、柱脚プレート（あるいは杭頭プレート）自体や座金を必要以上に大きくしたり厚くしたりする必要がなく、経済的に杭の施工誤差に対応することができる。
さらに、杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔は、杭の施工前に予測される施工誤差に基づいて設定された大きさのルーズホールとされているので、杭を施工した後にボルト挿通孔を設ける必要がなく、事前に加工工場等でボルト挿通孔を加工しておけばよいため、加工精度が確保できるとともに、杭施工から柱設置までに余分な期間が不要になって施工期間を短縮化することができる。
【００１０】
この際、本発明の請求項２に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１に記載の杭および柱の接合構造において、前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔は、それぞれ略同一の内径を有して形成され、これらの内径は、前記ボルトが挿通可能な必要最小径に前記杭の施工誤差の予測最大値を加えた寸法に設定されていることを特徴とする。
ここで、ボルトが挿通可能な必要最小径としては、ボルト径に２mm以下の寸法を加えた一般的なボルト孔の内径であり、また杭の施工誤差の予測最大値としては、杭の長さや施工方法、地盤の状況に応じて適宜設定される寸法であって、例えば５cm〜１０cm程度の寸法に設定できる。
このような構成によれば、杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔が略同一の内径に形成されるので、双方のボルト挿通孔を異なる内径に形成した場合と比較して、鋼材量を最小化することができ、より経済的な杭および柱の接合構造とすることができる。そして、ボルト挿通孔の内径が必要最小径に杭の施工誤差の予測最大値を加えたルーズホールとされていることで、必要以上に内径を大きくしなくても杭の施工誤差に柔軟に対応することができる。
【００１１】
さらに、本発明の請求項３に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１または請求項２に記載の杭および柱の接合構造において、前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔には、それぞれ当該杭頭プレートまたは柱脚プレートと略同厚かつ当該ボルト挿通孔の内周に沿って回転自在な補助座金が挿入され、この補助座金には、任意の径方向位置において前記ボルトが挿通可能なボルト挿通部が形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔に補助座金が挿入されていることで、ボルトおよびナットを締めた際の締め付け力によって座金が撓むことが防止でき、締め付け力を杭頭および柱脚のプレートに適切に伝達させることができる。そして、補助座金には任意の径方向位置においてボルトが挿通可能なボルト挿通部が形成され、この補助座金をボルト挿通孔内で回転させることで、杭の水平方向の施工誤差がいずれの方向に生じたとしても容易に対応することができる。
【００１２】
そして、本発明の請求項４に記載の杭および柱の接合構造は、請求項３に記載の杭および柱の接合構造において、前記補助座金のボルト挿通部は、当該補助座金の周縁部から中心部まで直線的に切り欠かれて形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、周縁部から中心部まで直線的に切り欠かいてボルト挿通部を形成する、つまり略Ｃ字形に補助座金を形成することで、加工が簡単にできるとともに、切り欠き量を最小にしつつ任意方向の杭の施工誤差に対応可能な補助座金を形成することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、前記杭頭プレートと前記柱脚プレートとの間には、前記柱の設置高さ調整用の補助プレートが介装されており、この補助プレートには、前記ボルトの直径よりも大きい内径を有したボルト挿通孔が設けられていることを特徴とする。
このような構成によれば、杭頭プレートと柱脚プレートとの間に補助プレート（フィラープレート）を介装することで、鉛直方向に杭の施工誤差が生じた場合でも柱を所定の高さ位置に設置することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、前記杭頭プレートと前記ボルトまたはナットとの間、および前記柱脚プレートと前記ナットまたはボルトとの間に介装される座金は、前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔よりも径大に形成され、かつ中心から所定距離だけ偏心した位置にボルト挿通孔を有していることを特徴とする。
このような構成によれば、座金に設けたボルト挿通孔が偏心していることで、杭頭および柱脚のプレートのボルト挿通孔に対して必要以上に座金を径大に形成しなくても、この座金を回転させるだけで任意方向の杭の施工誤差に容易に対応することができる。
【００１５】
また、本発明の請求項７に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、前記杭頭プレートと前記ボルトまたはナットとの間、および柱脚プレートと前記ナットまたはボルトとの間のうち、少なくとも一方には、皿ばねが介装されていることを特徴とする。
このような構成によれば、杭頭および柱脚のプレートとボルトおよびナットとの間に皿ばねを介装することで、設計上の必要に応じて柱脚の固定度を調整することができ、柱（建物）や杭における設計の自由度を高めることができる。
【００１６】
さらに、本発明の請求項８に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、前記杭は、先端側杭体と、この先端側杭体を地盤に貫入した後に当該先端側杭体の上端に溶接固定される杭頭側杭体とを有して形成され、前記杭頭プレートは、前記杭頭側杭体に固定されていることを特徴とする
このような構成によれば、杭を先端側杭体と杭頭側杭体とで構成し、杭頭プレートが固定されていない先端側杭体を地盤に貫入した後に、先端側杭体の上端に杭頭側杭体を溶接固定することで、杭頭プレートが邪魔になることなく先端側杭体の施工を行うことができる。また、場合によっては、先端側杭体の貫入後に鉛直方向の施工誤差を測定し、この測定結果に応じて杭頭側杭体の長さ寸法を調節することもでき、杭の位置精度を向上させることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明の杭および柱の接合構造によれば、施工手間や施工コストを削減でき、かつ杭の施工誤差に柔軟に対応することができる。そして、従来の建築における基礎では鉄筋コンクリートを必ず使用しなければならなかったが、本発明によれば、鉄筋コンクリートを一切使用しなくても杭と柱とを接合することができるので、工期の大幅な短縮化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る杭および柱の接合構造の一例を示す分解斜視図である。図２は、杭および柱の接合構造を示す断面図である。図３は、杭および柱の接合構造を示す平面図である。図４は、杭および柱の接合構造におけるボルト挿通孔および座金の寸法および位置を示す平面図である。図５〜図７は、それぞれ杭および柱の接合構造を適用した建物の例を示す断面図である。図８は、図７の建物における杭および柱の接合部を示す分解斜視図である。
【００１９】
図１〜図４において、杭および柱の接合構造は、鋼管杭１と角形鋼管製の柱２とを接合するものであって、鋼管杭１の頭部に固定された鋼板製の杭頭プレート１０と、柱２の脚部に固定された鋼板製の柱脚プレート２０と、これらの杭頭プレート１０および柱脚プレート２０を座金１１，２１を介して互いに接合するボルト３０およびナット（ダブルナット）３１と、を備えて構成されている。
鋼管杭１は、地盤に貫入される先端側杭体１Ａと、この先端側杭体１Ａの上端に溶接固定される杭頭側杭体１Ｂとを有して形成され、杭頭プレート１０は、杭頭側杭体１Ｂの上端に溶接固定されている。柱脚プレート２０は、柱２の断面寸法よりも大きな平面寸法で杭頭プレート１０と略同一寸法を有して平面矩形状に形成され、柱２の下端に溶接固定されている。
【００２０】
杭頭プレート１０および柱脚プレート２０には、それぞれボルト３０が挿通されるボルト挿通孔１２，２２が設けられ、これらのボルト挿通孔１２，２２は、それぞれ杭１の施工において予測される水平方向の施工誤差ｅを吸収可能なルーズホールとされている。すなわち、図４(Ａ)に示すように、ボルト挿通孔１２，２２は、それぞれ略同一の内径ｄを有して形成され、これらの内径ｄは、ボルト３０が挿通可能な必要最小径ｄmin（例えば、２５mm）に杭の施工誤差の予測最大値ｅmax（例えば、５０mm）を加えた寸法（７５mm）に設定されている。従って、鋼管杭１の地盤への貫入施工時に、水平方向に施工誤差ｅ（＜ｅmax）が生じたとしても、杭頭プレート１０のボルト挿通孔１２と、柱脚プレート２０のボルト挿通孔２２との両方にボルト３０が挿通できるようになっている。
そして、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２には、それぞれ補助座金（フィラー座金）１３，２３が挿入されている。
【００２１】
補助座金１３，２３は、それぞれ杭頭プレート１０または柱脚プレート２０と略同厚かつボルト挿通孔１２，２２の内周に沿って回転自在に、ボルト挿通孔１２，２２の内径ｄよりも若干小さな直径を有した略円盤状に形成されている。そして、補助座金１３，２３には、周縁部から中心部まで直線的に切り欠かれたボルト挿通部１３Ａ，２３Ａが形成されており、このボルト挿通部１３Ａ，２３Ａの幅寸法は、ボルト３０が挿通可能な必要最小径ｄminと略同一とされている。このような補助座金１３，２３をボルト挿通孔１２，２２内で回転させることで、ボルト挿通部１３Ａ，２３Ａを任意の周方向位置に移動させることができ、ボルト挿通孔１２，２２内の任意の径方向位置においてボルト３０が挿通できるようになっている。
【００２２】
また、杭頭プレート１０とボルト３０の頭部との間、および柱脚プレート２０とナット３１との間に介装された座金１１，２１には、ボルト３０が挿通可能な必要最小径ｄminと略同一の内径を有したボルト挿通孔１１Ａ，２１Ａが形成されている。座金１１，２１は、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２よりも径大に形成され、ボルト挿通孔１１Ａ，２１Ａは、座金１１，２１の中心から所定距離だけ偏心した位置に設けられている。すなわち、図４(Ｂ)に示すように、座金１１，２１の直径φは、ボルト挿通孔１２，２２の内径ｄに杭の施工誤差の予測最大値ｅmaxの１／２を加えた寸法となっている。また、ボルト挿通孔１１Ａ，２１Ａの中心は、座金１１，２１の周縁からの最小距離が（ｅmax＋ｄmin）／２となり、かつ周縁からの最大距離がｅmax＋ｄmin／２となる位置に設けられている。従って、杭の水平方向の施工誤差ｅ（＜ｅmax）が生じたとしても、座金１１，２１を回転させることで、ボルト挿通孔１２，２２を完全に覆うことができるとともに、座金１１，２１が杭頭プレート１０や柱脚プレート２０の端縁から外側にはみ出さないようになっている。
【００２３】
以上のような杭および柱の接合構造は、図５〜図８に示す各種形式の建物１００に適用可能である。
図５に示す建物１００は、平屋建てであって、地盤面ＧＬよりも下方で鋼管杭１と柱２とが接合され、柱２の上端に屋根を支持する桁梁３が架設されている。
図６に示す建物１００は、二階建てであって、二層分の柱２の途中位置に２階の床梁４が架設され、柱２の上端に屋上階の床梁５が架設されている。
図７に示す建物１００は、二階建てであって、鋼管杭１が地盤面ＧＬよりも上方に突出して一階部分を形成し、この突出した鋼管杭１の頭部に２階の柱２が接合されている。この柱２の柱脚に２階の床梁６が架設され、柱２の上端に屋上階の床梁７が架設されている。そして、図８に示すように、２階の床梁６は、Ｈ形鋼からなり、上フランジ６Ａおよびウェブ６Ｂが柱２に溶接固定され、下フランジ６Ｃが柱脚プレート２０に溶接固定されている。なお、柱脚に架設される床梁６は、２階の床梁に限らず、１階の床梁や基礎梁として設けられていてもよく、その際、鋼管杭１と柱２とが地盤面ＧＬよりも下方で接合されていてもよい。
【００２４】
次に、建物１００の構築方法について、説明する。
先ず、工場において、所定の内径のボルト挿通孔１２，２２を形成した杭頭プレート１０および柱脚プレート２０を、それぞれ杭頭側杭体１Ｂの上端および柱２の下端に溶接固定して一体化した部材を製造するとともに、ボルト挿通孔１２，２２に応じた座金１１，２１および補助座金１３，２３を加工しておく。また、必要に応じて柱脚に架設される床梁６の端部部材を柱２および柱脚プレート２０に溶接固定しておく。
建設現場において、地盤に所定深さまで先端側杭体１Ａを貫入した後、先端側杭体１Ａの上端を露出させ、所定の高さ位置で切断して開先加工を施した後に、加工した先端側杭体１Ａの上端に杭頭側杭体１Ｂを溶接固定する。そして、杭頭プレート１０上面において、建物１００の柱芯位置から杭の水平方向の施工誤差ｅを測定し、施工誤差が予測最大値ｅmax以下であることを確認する。
【００２５】
次に、柱芯位置に合わせて柱２の柱脚プレート２０を杭頭プレート１０上面に設置する。そして、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２に補助座金１３，２３を挿入するとともに、座金１１，２１を設置してボルト３０を下方から上方に向かって挿通する。この際、ボルト３０がボルト挿通部１３Ａ，２３Ａに挿通されるように補助座金１３，２３を回転させながら作業を行うとともに、ボルト挿通孔１２，２２全体を覆うように座金１１，２１を回転させる。このようにして柱脚プレート２０上の座金２１から突出させたボルト３０先端にナット３１を螺合させ、これらのボルト３０およびナット３１を締め付けて鋼管杭１および柱２の接合作業が完了する。
その後、柱２の上端や途中位置に桁梁３や床梁４，５，７を架設し、柱脚に架設される床梁６の中央部材を端部部材間に架設して建物１００の骨組みの構築が完了する。
【００２６】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、鋼管杭１に固定された杭頭プレート１０と鋼製の柱２に固定された柱脚プレート２０とを、ボルト３０およびナット３１で接合するので、鉄筋コンクリート製のフーチングを用いる必要がなく、フーチングを構築するための施工手間やコストを低減することができる。
【００２７】
（２）また、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２がそれぞれルーズホールとされ、鋼管杭１の水平方向の施工誤差ｅを杭頭および柱脚の両方のボルト挿通孔１２，２２で吸収することができるため、柱脚プレート２０のみにルーズホールを形成する場合と比較して、ルーズホールの内径を小さくすることができる。従って、柱脚プレート２０自体や座金２１を必要以上に大きくしたり厚くしたりする必要がなく、経済的に杭の施工誤差に対応することができる。
【００２８】
（３）さらに、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２は、杭の施工誤差の予測最大値ｅmaxに基づいて設定された内径ｄとされているので、杭を施工した後にボルト挿通孔１２，２２を設ける必要がなく、事前に加工工場等でボルト挿通孔１２，２２を加工しておけばよいため、加工精度が確保できるとともに、杭施工から柱設置までに余分な期間が不要になって施工期間を短縮化することができる。
【００２９】
（４）そして、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２が略同一の内径ｄに形成されるので、双方のボルト挿通孔１２，２２を異なる内径に形成した場合と比較して、鋼材量を最小化することができ、より経済的にできるとともに、ボルト挿通孔１２，２２の内径ｄが必要最小径ｄminに杭の施工誤差の予測最大値ｅmaxを加えたルーズホールとされていることで、必要以上に内径を大きくしなくても杭の施工誤差ｅに柔軟に対応することができる。
【００３０】
（５）また、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２に補助座金１３，２３が挿入されていることで、ボルト３０およびナット３１を締めた際の締め付け力によって座金１１，２１が撓むことが防止でき、締め付け力を杭頭および柱脚のプレート１０，２０に適切に伝達させることができる。
【００３１】
（６）そして、補助座金１３，２３には任意の径方向位置においてボルト３０が挿通可能なボルト挿通部１３Ａ，２３Ａが形成され、この補助座金１３，２３をボルト挿通孔１２，２２内で回転させることで、杭の水平方向の施工誤差ｅがいずれの方向に生じたとしても容易に対応することができる。
【００３２】
（７）さらに、補助座金１３，２３の周縁部から中心部まで直線的に切り欠かいてボルト挿通部１３Ａ，２３Ａが形成されていることで、加工が簡単にできるとともに、切り欠き量を最小にしつつ任意方向の杭の施工誤差ｅに対応可能にすることができる。
【００３３】
（８）また、座金１１，２１に設けたボルト挿通孔１１Ａ，２１Ａが偏心していることで、杭頭および柱脚のプレート１０，２０のボルト挿通孔１２，２２に対して必要以上に座金１１，２１を径大に形成しなくても、この座金１１，２１を回転させるだけで任意方向の杭の施工誤差に容易に対応することができる。
【００３４】
（９）鋼管杭１を先端側杭体１Ａと杭頭側杭体１Ｂとで構成し、杭頭プレート１０が固定されていない先端側杭体１Ａを地盤に貫入した後に、先端側杭体１Ａの上端に杭頭側杭体１Ｂを溶接固定することで、杭頭プレート１０が邪魔になることなく先端側杭体１Ａの施工を行うことができる。
【００３５】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態においては、杭体として円形の鋼管を用いた鋼管杭１としたが、これに限らず、角形鋼管やＨ形鋼等の形鋼を用いて杭を構成してもよい。また柱２に角形鋼管を用いたが、円形鋼管やＨ形鋼等の形鋼、複数の形鋼を組み合わせた組み立て材等を用いて柱を構成してもよい。
また、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０を接合するボルト３０およびナット３１の数は、前記実施形態に限定されるものではなく、任意の数（例えば、６箇所や８箇所、１２箇所）とすることができる。
【００３６】
また、前記実施形態では、杭頭プレート１０の上面に柱脚プレート２０を直接設置する構成であったが、これに限らず、図９に示すように、補助プレート（フィラープレート）４０が杭頭プレート１０と柱脚プレート２０との間に介装されていてもよい。
この補助プレート４０は、柱２の設置高さ調整用部材であって、鋼管杭１の鉛直方向の施工誤差を調整するために用いられる、つまり先端側杭体１Ａの地盤への貫入深さが深くなった場合や、先端側杭体１Ａ上端の切断位置が低くなった場合に用いられるものである。そして、補助プレート４０には、ボルト３０が挿通可能な必要最小径ｄminと略同一の内径ｄを有したボルト挿通孔４２が形成されている。
なお、補助プレート４０のボルト挿通孔４２の内径を、前記杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２と略同一の内径ｄを有したルーズホールとしてもよく、このボルト挿通孔４２に前記補助座金１３，２３と略同一形状に形成された、つまり周縁部から中心部まで直線的に切り欠かれたボルト挿通部４３Ａを有した補助座金が挿入されていてもよい。このようにすれば、補助座金を回転させることでボルトの挿通作業を容易にすることができる。
【００３７】
また、前記実施形態では、杭頭プレート１０とボルト３０の頭部との間、および柱脚プレート２０とナット３１との間に座金１１，２１を介装する構成であったが、これに限らず、図１０に示すように、杭頭プレート１０とボルト３０の頭部との間、および柱脚プレート２０とナット３１との間に皿ばね１４，２４を介装してもよい。
この皿ばね１４，２４は、杭頭プレート１０と柱脚プレート２０ととを弾性接合（ばね接合）するもので、鋼管杭１に対する柱２の柱脚の回転固定度を半剛あるいはピンの条件とするためのものである。これらの皿ばね１４，２４は、杭頭プレート１０とボルト３０の頭部との間および柱脚プレート２０とナット３１との間の両方に、１つずつあるいは複数介装してもよく、このように複数の皿ばね１４，２４を設ければ、柱脚の回転固定度を小さく設定することができる。また、皿ばね１４，２４を、杭頭プレート１０とボルト３０の頭部との間および柱脚プレート２０とナット３１との間の片方のみに介装してもよく、このように皿ばね１４，２４の数を少なくすれば、柱脚の回転固定度を大きく設定することができる。以上のように皿ばね１４，２４を設けることで、設計上の必要に応じて柱脚の回転固定度を調整することができ、柱２や鋼管杭１における設計の自由度を高めることができる。
【００３８】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る杭および柱の接合構造を示す分解斜視図である。
【図２】前記杭および柱の接合構造を示す断面図である。
【図３】前記杭および柱の接合構造を示す平面図である。
【図４】前記杭および柱の接合構造におけるボルト挿通孔および座金を示す平面図である。
【図５】前記杭および柱の接合構造を適用した建物を示す断面図である。
【図６】前記杭および柱の接合構造を適用した建物を示す断面図である。
【図７】前記杭および柱の接合構造を適用した建物を示す断面図である。
【図８】図７の建物における杭および柱の接合部を示す分解斜視図である。
【図９】(Ａ)，(Ｂ)は、本発明の変形例に係る杭および柱の接合構造を示す断面図および平面図である。
【図１０】本発明の他の変形例に係る杭および柱の接合構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…杭である鋼管杭、１Ａ…先端側杭体、１Ｂ…杭頭側杭体、２…柱、１０…杭頭プレート、１１，２１…座金、１１Ａ，２１Ａ…ボルト挿通孔、１２，２２…ボルト挿通孔、１３，２３…補助座金、１３Ａ，２３Ａ…ボルト挿通部、１４，２４…皿ばね、２０…柱脚プレート、３０…ボルト、３１…ナット、４０…補助プレート、４２…ボルト挿通孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭および柱の接合構造に関し、詳しくは、鋼製の杭と鋼製の柱とを接合する杭および柱の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼製の杭と鋼製の柱との接合構造として、杭頭に一体に形成される鉄筋コンクリート（ＲＣ）造のフーチングを介した構造が一般的であり、フーチングの上面から突設したアンカーボルトに柱脚のベースプレートを固定することで、杭と柱とが接合されるようになっている。
しかし、ＲＣ造のフーチングを介した構造では、フーチング中に杭頭を所定長さだけ埋め込んで杭とフーチングとを一体化させるとともに、アンカーボルトの定着長を確保する必要から、フーチングの高さ寸法が大きくなってしまう。このため、フーチングを構築するための掘削深さが深くなって施工手間が掛かるとともに、掘削した土を残土として処分しなければならず多額の運搬費や処理費が必要となる。
また、フーチングがＲＣ造であるために、型枠工事、鉄筋工事、コンクリート工事および養生期間が必要となり、工期が長期化するとともにコストが増大してしまう。さらに、解体する場合には、ＲＣ造のフーチングを破砕し、ガラを運搬、処分するための費用および手間が多大になってしまう。
【０００３】
このようなフーチングを介した杭および柱の接合構造が有する問題を解消するために、フーチングを介さずに鋼製の杭と鋼製の柱とを直接接合する構造が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された杭および柱の接合構造では、杭頭および柱脚のそれぞれに固定したベースプレート同士をボルトで緊結することで、杭および柱が接合されるようになっており、前述したようなＲＣ造のフーチングが不要にでき、施工手間や施工コストが削減できるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０９５３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に記載の杭および柱の接合構造では、杭を地盤に貫入した後に杭の施工誤差を測定し、柱の位置決めを行ってから柱側ベースプレートのボルト孔を穿設するため、ボルト孔を建設現場で加工する場合には十分な加工精度が確保できず、また加工工場でボルト孔を加工する場合には柱の設置までに所定の期間が必要になり、いずれの場合でも問題である。また、杭の水平方向の施工誤差を柱側ベースプレートに穿設するボルト孔の位置で調節することから、柱側ベースプレートを予め大きく形成しておく必要があるとともに、柱芯からボルト孔までの距離が大きくなれば、柱側ベースプレートの厚さ寸法も大きくしなければならず、鋼材量が増大して不経済になってしまうという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、施工手間や施工コストを削減でき、かつ杭の施工誤差に柔軟に対応することができる杭および柱の接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の杭および柱の接合構造は、鋼製の杭と鋼製の柱とを接合する杭および柱の接合構造であって、前記杭の頭部に固定された杭頭プレートと、前記柱の脚部に固定された柱脚プレートと、これらの杭頭プレートおよび柱脚プレートを互いに接合するボルトおよびナットと、を備え、前記杭頭プレートおよび柱脚プレートには、それぞれ前記ボルトが挿通されるボルト挿通孔が設けられ、これらの杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔は、それぞれ前記杭の施工において予測される水平方向の施工誤差を調整可能なルーズホールとされていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、鋼製の杭としては、鋼管（円形鋼管、角形鋼管）や形鋼（Ｈ形鋼等）などを杭体に用いたものが挙げられ、鋼製の柱としては、鋼管（円形鋼管、角形鋼管）や形鋼（Ｈ形鋼等）、組み立て鋼材などを柱体に用いたものが挙げられる。
【０００９】
以上の建物の杭および柱の接合構造によれば、鋼製の杭に固定された杭頭プレートと鋼製の柱に固定された柱脚プレートとを、ボルトおよびナットで接合するので、鉄筋コンクリート製のフーチングを用いる必要がなく、フーチングを構築するための施工手間やコストを低減することができる。
また、杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔がそれぞれルーズホールとされ、杭の水平方向の施工誤差を杭頭および柱脚の両方のボルト挿通孔で吸収することができるため、柱脚プレート（あるいは杭頭プレート）のみにルーズホールを形成する場合と比較して、ルーズホールの内径を小さくすることができる。従って、柱脚プレート（あるいは杭頭プレート）自体や座金を必要以上に大きくしたり厚くしたりする必要がなく、経済的に杭の施工誤差に対応することができる。
さらに、杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔は、杭の施工前に予測される施工誤差に基づいて設定された大きさのルーズホールとされているので、杭を施工した後にボルト挿通孔を設ける必要がなく、事前に加工工場等でボルト挿通孔を加工しておけばよいため、加工精度が確保できるとともに、杭施工から柱設置までに余分な期間が不要になって施工期間を短縮化することができる。
【００１０】
この際、本発明の請求項２に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１に記載の杭および柱の接合構造において、前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔は、それぞれ略同一の内径を有して形成され、これらの内径は、前記ボルトが挿通可能な必要最小径に前記杭の施工誤差の予測最大値を加えた寸法に設定されていることを特徴とする。
ここで、ボルトが挿通可能な必要最小径としては、ボルト径に２mm以下の寸法を加えた一般的なボルト孔の内径であり、また杭の施工誤差の予測最大値としては、杭の長さや施工方法、地盤の状況に応じて適宜設定される寸法であって、例えば５cm〜１０cm程度の寸法に設定できる。
このような構成によれば、杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔が略同一の内径に形成されるので、双方のボルト挿通孔を異なる内径に形成した場合と比較して、鋼材量を最小化することができ、より経済的な杭および柱の接合構造とすることができる。そして、ボルト挿通孔の内径が必要最小径に杭の施工誤差の予測最大値を加えたルーズホールとされていることで、必要以上に内径を大きくしなくても杭の施工誤差に柔軟に対応することができる。
【００１１】
さらに、本発明の請求項３に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１または請求項２に記載の杭および柱の接合構造において、前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔には、それぞれ当該杭頭プレートまたは柱脚プレートと略同厚かつ当該ボルト挿通孔の内周に沿って回転自在な補助座金が挿入され、この補助座金には、任意の径方向位置において前記ボルトが挿通可能なボルト挿通部が形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔に補助座金が挿入されていることで、ボルトおよびナットを締めた際の締め付け力によって座金が撓むことが防止でき、締め付け力を杭頭および柱脚のプレートに適切に伝達させることができる。そして、補助座金には任意の径方向位置においてボルトが挿通可能なボルト挿通部が形成され、この補助座金をボルト挿通孔内で回転させることで、杭の水平方向の施工誤差がいずれの方向に生じたとしても容易に対応することができる。
【００１２】
そして、本発明の請求項４に記載の杭および柱の接合構造は、請求項３に記載の杭および柱の接合構造において、前記補助座金のボルト挿通部は、当該補助座金の周縁部から中心部まで直線的に切り欠かれて形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、周縁部から中心部まで直線的に切り欠かいてボルト挿通部を形成する、つまり略Ｃ字形に補助座金を形成することで、加工が簡単にできるとともに、切り欠き量を最小にしつつ任意方向の杭の施工誤差に対応可能な補助座金を形成することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、前記杭頭プレートと前記柱脚プレートとの間には、前記柱の設置高さ調整用の補助プレートが介装されており、この補助プレートには、前記ボルトの直径よりも大きい内径を有したボルト挿通孔が設けられていることを特徴とする。
このような構成によれば、杭頭プレートと柱脚プレートとの間に補助プレート（フィラープレート）を介装することで、鉛直方向に杭の施工誤差が生じた場合でも柱を所定の高さ位置に設置することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、前記杭頭プレートと前記ボルトまたはナットとの間、および前記柱脚プレートと前記ナットまたはボルトとの間に介装される座金は、前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔よりも径大に形成され、かつ中心から所定距離だけ偏心した位置にボルト挿通孔を有していることを特徴とする。
このような構成によれば、座金に設けたボルト挿通孔が偏心していることで、杭頭および柱脚のプレートのボルト挿通孔に対して必要以上に座金を径大に形成しなくても、この座金を回転させるだけで任意方向の杭の施工誤差に容易に対応することができる。
【００１５】
また、本発明の請求項７に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、前記杭頭プレートと前記ボルトまたはナットとの間、および柱脚プレートと前記ナットまたはボルトとの間のうち、少なくとも一方には、皿ばねが介装されていることを特徴とする。
このような構成によれば、杭頭および柱脚のプレートとボルトおよびナットとの間に皿ばねを介装することで、設計上の必要に応じて柱脚の固定度を調整することができ、柱（建物）や杭における設計の自由度を高めることができる。
【００１６】
さらに、本発明の請求項８に記載の杭および柱の接合構造は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、前記杭は、先端側杭体と、この先端側杭体を地盤に貫入した後に当該先端側杭体の上端に溶接固定される杭頭側杭体とを有して形成され、前記杭頭プレートは、前記杭頭側杭体に固定されていることを特徴とする
このような構成によれば、杭を先端側杭体と杭頭側杭体とで構成し、杭頭プレートが固定されていない先端側杭体を地盤に貫入した後に、先端側杭体の上端に杭頭側杭体を溶接固定することで、杭頭プレートが邪魔になることなく先端側杭体の施工を行うことができる。また、場合によっては、先端側杭体の貫入後に鉛直方向の施工誤差を測定し、この測定結果に応じて杭頭側杭体の長さ寸法を調節することもでき、杭の位置精度を向上させることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明の杭および柱の接合構造によれば、施工手間や施工コストを削減でき、かつ杭の施工誤差に柔軟に対応することができる。そして、従来の建築における基礎では鉄筋コンクリートを必ず使用しなければならなかったが、本発明によれば、鉄筋コンクリートを一切使用しなくても杭と柱とを接合することができるので、工期の大幅な短縮化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る杭および柱の接合構造の一例を示す分解斜視図である。図２は、杭および柱の接合構造を示す断面図である。図３は、杭および柱の接合構造を示す平面図である。図４は、杭および柱の接合構造におけるボルト挿通孔および座金の寸法および位置を示す平面図である。図５〜図７は、それぞれ杭および柱の接合構造を適用した建物の例を示す断面図である。図８は、図７の建物における杭および柱の接合部を示す分解斜視図である。
【００１９】
図１〜図４において、杭および柱の接合構造は、鋼管杭１と角形鋼管製の柱２とを接合するものであって、鋼管杭１の頭部に固定された鋼板製の杭頭プレート１０と、柱２の脚部に固定された鋼板製の柱脚プレート２０と、これらの杭頭プレート１０および柱脚プレート２０を座金１１，２１を介して互いに接合するボルト３０およびナット（ダブルナット）３１と、を備えて構成されている。
鋼管杭１は、地盤に貫入される先端側杭体１Ａと、この先端側杭体１Ａの上端に溶接固定される杭頭側杭体１Ｂとを有して形成され、杭頭プレート１０は、杭頭側杭体１Ｂの上端に溶接固定されている。柱脚プレート２０は、柱２の断面寸法よりも大きな平面寸法で杭頭プレート１０と略同一寸法を有して平面矩形状に形成され、柱２の下端に溶接固定されている。
【００２０】
杭頭プレート１０および柱脚プレート２０には、それぞれボルト３０が挿通されるボルト挿通孔１２，２２が設けられ、これらのボルト挿通孔１２，２２は、それぞれ杭１の施工において予測される水平方向の施工誤差ｅを吸収可能なルーズホールとされている。すなわち、図４(Ａ)に示すように、ボルト挿通孔１２，２２は、それぞれ略同一の内径ｄを有して形成され、これらの内径ｄは、ボルト３０が挿通可能な必要最小径ｄmin（例えば、２５mm）に杭の施工誤差の予測最大値ｅmax（例えば、５０mm）を加えた寸法（７５mm）に設定されている。従って、鋼管杭１の地盤への貫入施工時に、水平方向に施工誤差ｅ（＜ｅmax）が生じたとしても、杭頭プレート１０のボルト挿通孔１２と、柱脚プレート２０のボルト挿通孔２２との両方にボルト３０が挿通できるようになっている。
そして、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２には、それぞれ補助座金（フィラー座金）１３，２３が挿入されている。
【００２１】
補助座金１３，２３は、それぞれ杭頭プレート１０または柱脚プレート２０と略同厚かつボルト挿通孔１２，２２の内周に沿って回転自在に、ボルト挿通孔１２，２２の内径ｄよりも若干小さな直径を有した略円盤状に形成されている。そして、補助座金１３，２３には、周縁部から中心部まで直線的に切り欠かれたボルト挿通部１３Ａ，２３Ａが形成されており、このボルト挿通部１３Ａ，２３Ａの幅寸法は、ボルト３０が挿通可能な必要最小径ｄminと略同一とされている。このような補助座金１３，２３をボルト挿通孔１２，２２内で回転させることで、ボルト挿通部１３Ａ，２３Ａを任意の周方向位置に移動させることができ、ボルト挿通孔１２，２２内の任意の径方向位置においてボルト３０が挿通できるようになっている。
【００２２】
また、杭頭プレート１０とボルト３０の頭部との間、および柱脚プレート２０とナット３１との間に介装された座金１１，２１には、ボルト３０が挿通可能な必要最小径ｄminと略同一の内径を有したボルト挿通孔１１Ａ，２１Ａが形成されている。座金１１，２１は、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２よりも径大に形成され、ボルト挿通孔１１Ａ，２１Ａは、座金１１，２１の中心から所定距離だけ偏心した位置に設けられている。すなわち、図４(Ｂ)に示すように、座金１１，２１の直径φは、ボルト挿通孔１２，２２の内径ｄに杭の施工誤差の予測最大値ｅmaxの１／２を加えた寸法となっている。また、ボルト挿通孔１１Ａ，２１Ａの中心は、座金１１，２１の周縁からの最小距離が（ｅmax＋ｄmin）／２となり、かつ周縁からの最大距離がｅmax＋ｄmin／２となる位置に設けられている。従って、杭の水平方向の施工誤差ｅ（＜ｅmax）が生じたとしても、座金１１，２１を回転させることで、ボルト挿通孔１２，２２を完全に覆うことができるとともに、座金１１，２１が杭頭プレート１０や柱脚プレート２０の端縁から外側にはみ出さないようになっている。
【００２３】
以上のような杭および柱の接合構造は、図５〜図８に示す各種形式の建物１００に適用可能である。
図５に示す建物１００は、平屋建てであって、地盤面ＧＬよりも下方で鋼管杭１と柱２とが接合され、柱２の上端に屋根を支持する桁梁３が架設されている。
図６に示す建物１００は、二階建てであって、二層分の柱２の途中位置に２階の床梁４が架設され、柱２の上端に屋上階の床梁５が架設されている。
図７に示す建物１００は、二階建てであって、鋼管杭１が地盤面ＧＬよりも上方に突出して一階部分を形成し、この突出した鋼管杭１の頭部に２階の柱２が接合されている。この柱２の柱脚に２階の床梁６が架設され、柱２の上端に屋上階の床梁７が架設されている。そして、図８に示すように、２階の床梁６は、Ｈ形鋼からなり、上フランジ６Ａおよびウェブ６Ｂが柱２に溶接固定され、下フランジ６Ｃが柱脚プレート２０に溶接固定されている。なお、柱脚に架設される床梁６は、２階の床梁に限らず、１階の床梁や基礎梁として設けられていてもよく、その際、鋼管杭１と柱２とが地盤面ＧＬよりも下方で接合されていてもよい。
【００２４】
次に、建物１００の構築方法について、説明する。
先ず、工場において、所定の内径のボルト挿通孔１２，２２を形成した杭頭プレート１０および柱脚プレート２０を、それぞれ杭頭側杭体１Ｂの上端および柱２の下端に溶接固定して一体化した部材を製造するとともに、ボルト挿通孔１２，２２に応じた座金１１，２１および補助座金１３，２３を加工しておく。また、必要に応じて柱脚に架設される床梁６の端部部材を柱２および柱脚プレート２０に溶接固定しておく。
建設現場において、地盤に所定深さまで先端側杭体１Ａを貫入した後、先端側杭体１Ａの上端を露出させ、所定の高さ位置で切断して開先加工を施した後に、加工した先端側杭体１Ａの上端に杭頭側杭体１Ｂを溶接固定する。そして、杭頭プレート１０上面において、建物１００の柱芯位置から杭の水平方向の施工誤差ｅを測定し、施工誤差が予測最大値ｅmax以下であることを確認する。
【００２５】
次に、柱芯位置に合わせて柱２の柱脚プレート２０を杭頭プレート１０上面に設置する。そして、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２に補助座金１３，２３を挿入するとともに、座金１１，２１を設置してボルト３０を下方から上方に向かって挿通する。この際、ボルト３０がボルト挿通部１３Ａ，２３Ａに挿通されるように補助座金１３，２３を回転させながら作業を行うとともに、ボルト挿通孔１２，２２全体を覆うように座金１１，２１を回転させる。このようにして柱脚プレート２０上の座金２１から突出させたボルト３０先端にナット３１を螺合させ、これらのボルト３０およびナット３１を締め付けて鋼管杭１および柱２の接合作業が完了する。
その後、柱２の上端や途中位置に桁梁３や床梁４，５，７を架設し、柱脚に架設される床梁６の中央部材を端部部材間に架設して建物１００の骨組みの構築が完了する。
【００２６】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、鋼管杭１に固定された杭頭プレート１０と鋼製の柱２に固定された柱脚プレート２０とを、ボルト３０およびナット３１で接合するので、鉄筋コンクリート製のフーチングを用いる必要がなく、フーチングを構築するための施工手間やコストを低減することができる。
【００２７】
（２）また、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２がそれぞれルーズホールとされ、鋼管杭１の水平方向の施工誤差ｅを杭頭および柱脚の両方のボルト挿通孔１２，２２で吸収することができるため、柱脚プレート２０のみにルーズホールを形成する場合と比較して、ルーズホールの内径を小さくすることができる。従って、柱脚プレート２０自体や座金２１を必要以上に大きくしたり厚くしたりする必要がなく、経済的に杭の施工誤差に対応することができる。
【００２８】
（３）さらに、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２は、杭の施工誤差の予測最大値ｅmaxに基づいて設定された内径ｄとされているので、杭を施工した後にボルト挿通孔１２，２２を設ける必要がなく、事前に加工工場等でボルト挿通孔１２，２２を加工しておけばよいため、加工精度が確保できるとともに、杭施工から柱設置までに余分な期間が不要になって施工期間を短縮化することができる。
【００２９】
（４）そして、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２が略同一の内径ｄに形成されるので、双方のボルト挿通孔１２，２２を異なる内径に形成した場合と比較して、鋼材量を最小化することができ、より経済的にできるとともに、ボルト挿通孔１２，２２の内径ｄが必要最小径ｄminに杭の施工誤差の予測最大値ｅmaxを加えたルーズホールとされていることで、必要以上に内径を大きくしなくても杭の施工誤差ｅに柔軟に対応することができる。
【００３０】
（５）また、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２に補助座金１３，２３が挿入されていることで、ボルト３０およびナット３１を締めた際の締め付け力によって座金１１，２１が撓むことが防止でき、締め付け力を杭頭および柱脚のプレート１０，２０に適切に伝達させることができる。
【００３１】
（６）そして、補助座金１３，２３には任意の径方向位置においてボルト３０が挿通可能なボルト挿通部１３Ａ，２３Ａが形成され、この補助座金１３，２３をボルト挿通孔１２，２２内で回転させることで、杭の水平方向の施工誤差ｅがいずれの方向に生じたとしても容易に対応することができる。
【００３２】
（７）さらに、補助座金１３，２３の周縁部から中心部まで直線的に切り欠かいてボルト挿通部１３Ａ，２３Ａが形成されていることで、加工が簡単にできるとともに、切り欠き量を最小にしつつ任意方向の杭の施工誤差ｅに対応可能にすることができる。
【００３３】
（８）また、座金１１，２１に設けたボルト挿通孔１１Ａ，２１Ａが偏心していることで、杭頭および柱脚のプレート１０，２０のボルト挿通孔１２，２２に対して必要以上に座金１１，２１を径大に形成しなくても、この座金１１，２１を回転させるだけで任意方向の杭の施工誤差に容易に対応することができる。
【００３４】
（９）鋼管杭１を先端側杭体１Ａと杭頭側杭体１Ｂとで構成し、杭頭プレート１０が固定されていない先端側杭体１Ａを地盤に貫入した後に、先端側杭体１Ａの上端に杭頭側杭体１Ｂを溶接固定することで、杭頭プレート１０が邪魔になることなく先端側杭体１Ａの施工を行うことができる。
【００３５】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態においては、杭体として円形の鋼管を用いた鋼管杭１としたが、これに限らず、角形鋼管やＨ形鋼等の形鋼を用いて杭を構成してもよい。また柱２に角形鋼管を用いたが、円形鋼管やＨ形鋼等の形鋼、複数の形鋼を組み合わせた組み立て材等を用いて柱を構成してもよい。
また、杭頭プレート１０および柱脚プレート２０を接合するボルト３０およびナット３１の数は、前記実施形態に限定されるものではなく、任意の数（例えば、６箇所や８箇所、１２箇所）とすることができる。
【００３６】
また、前記実施形態では、杭頭プレート１０の上面に柱脚プレート２０を直接設置する構成であったが、これに限らず、図９に示すように、補助プレート（フィラープレート）４０が杭頭プレート１０と柱脚プレート２０との間に介装されていてもよい。
この補助プレート４０は、柱２の設置高さ調整用部材であって、鋼管杭１の鉛直方向の施工誤差を調整するために用いられる、つまり先端側杭体１Ａの地盤への貫入深さが深くなった場合や、先端側杭体１Ａ上端の切断位置が低くなった場合に用いられるものである。そして、補助プレート４０には、ボルト３０が挿通可能な必要最小径ｄminと略同一の内径ｄを有したボルト挿通孔４２が形成されている。
なお、補助プレート４０のボルト挿通孔４２の内径を、前記杭頭プレート１０および柱脚プレート２０のボルト挿通孔１２，２２と略同一の内径ｄを有したルーズホールとしてもよく、このボルト挿通孔４２に前記補助座金１３，２３と略同一形状に形成された、つまり周縁部から中心部まで直線的に切り欠かれたボルト挿通部４３Ａを有した補助座金が挿入されていてもよい。このようにすれば、補助座金を回転させることでボルトの挿通作業を容易にすることができる。
【００３７】
また、前記実施形態では、杭頭プレート１０とボルト３０の頭部との間、および柱脚プレート２０とナット３１との間に座金１１，２１を介装する構成であったが、これに限らず、図１０に示すように、杭頭プレート１０とボルト３０の頭部との間、および柱脚プレート２０とナット３１との間に皿ばね１４，２４を介装してもよい。
この皿ばね１４，２４は、杭頭プレート１０と柱脚プレート２０ととを弾性接合（ばね接合）するもので、鋼管杭１に対する柱２の柱脚の回転固定度を半剛あるいはピンの条件とするためのものである。これらの皿ばね１４，２４は、杭頭プレート１０とボルト３０の頭部との間および柱脚プレート２０とナット３１との間の両方に、１つずつあるいは複数介装してもよく、このように複数の皿ばね１４，２４を設ければ、柱脚の回転固定度を小さく設定することができる。また、皿ばね１４，２４を、杭頭プレート１０とボルト３０の頭部との間および柱脚プレート２０とナット３１との間の片方のみに介装してもよく、このように皿ばね１４，２４の数を少なくすれば、柱脚の回転固定度を大きく設定することができる。以上のように皿ばね１４，２４を設けることで、設計上の必要に応じて柱脚の回転固定度を調整することができ、柱２や鋼管杭１における設計の自由度を高めることができる。
【００３８】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る杭および柱の接合構造を示す分解斜視図である。
【図２】前記杭および柱の接合構造を示す断面図である。
【図３】前記杭および柱の接合構造を示す平面図である。
【図４】前記杭および柱の接合構造におけるボルト挿通孔および座金を示す平面図である。
【図５】前記杭および柱の接合構造を適用した建物を示す断面図である。
【図６】前記杭および柱の接合構造を適用した建物を示す断面図である。
【図７】前記杭および柱の接合構造を適用した建物を示す断面図である。
【図８】図７の建物における杭および柱の接合部を示す分解斜視図である。
【図９】(Ａ)，(Ｂ)は、本発明の変形例に係る杭および柱の接合構造を示す断面図および平面図である。
【図１０】本発明の他の変形例に係る杭および柱の接合構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…杭である鋼管杭、１Ａ…先端側杭体、１Ｂ…杭頭側杭体、２…柱、１０…杭頭プレート、１１，２１…座金、１１Ａ，２１Ａ…ボルト挿通孔、１２，２２…ボルト挿通孔、１３，２３…補助座金、１３Ａ，２３Ａ…ボルト挿通部、１４，２４…皿ばね、２０…柱脚プレート、３０…ボルト、３１…ナット、４０…補助プレート、４２…ボルト挿通孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製の杭と鋼製の柱とを接合する杭および柱の接合構造であって、
前記杭の頭部に固定された杭頭プレートと、前記柱の脚部に固定された柱脚プレートと、これらの杭頭プレートおよび柱脚プレートを座金を介して互いに接合するボルトおよびナットと、を備え、
前記杭頭プレートおよび柱脚プレートには、それぞれ前記ボルトが挿通されるボルト挿通孔が設けられ、これらの杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔は、それぞれ前記杭の施工において予測される水平方向の施工誤差を調整可能なルーズホールとされていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔は、それぞれ略同一の内径を有して形成され、これらの内径は、前記ボルトが挿通可能な必要最小径に前記杭の施工誤差の予測最大値を加えた寸法に設定されていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔には、それぞれ当該杭頭プレートまたは柱脚プレートと略同厚かつ当該ボルト挿通孔の内周に沿って回転自在な補助座金が挿入され、この補助座金には、任意の径方向位置において前記ボルトが挿通可能なボルト挿通部が形成されていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項４】
請求項３に記載の杭および柱の接合構造において、
前記補助座金のボルト挿通部は、当該補助座金の周縁部から中心部まで直線的に切り欠かれて形成されていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭頭プレートと前記柱脚プレートとの間には、前記柱の設置高さ調整用の補助プレートが介装されており、この補助プレートには、前記ボルトの直径よりも大きい内径を有したボルト挿通孔が設けられていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭頭プレートと前記ボルトまたはナットとの間、および前記柱脚プレートと前記ナットまたはボルトとの間に介装される座金は、前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔よりも径大に形成され、かつ中心から所定距離だけ偏心した位置にボルト挿通孔を有していることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭頭プレートと前記ボルトまたはナットとの間、および柱脚プレートと前記ナットまたはボルトとの間のうち、少なくとも一方には、皿ばねが介装されていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭は、先端側杭体と、この先端側杭体を地盤に貫入した後に当該先端側杭体の上端に溶接固定される杭頭側杭体とを有して形成され、
前記杭頭プレートは、前記杭頭側杭体に固定されていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項１】
鋼製の杭と鋼製の柱とを接合する杭および柱の接合構造であって、
前記杭の頭部に固定された杭頭プレートと、前記柱の脚部に固定された柱脚プレートと、これらの杭頭プレートおよび柱脚プレートを座金を介して互いに接合するボルトおよびナットと、を備え、
前記杭頭プレートおよび柱脚プレートには、それぞれ前記ボルトが挿通されるボルト挿通孔が設けられ、これらの杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔は、それぞれ前記杭の施工において予測される水平方向の施工誤差を調整可能なルーズホールとされていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔は、それぞれ略同一の内径を有して形成され、これらの内径は、前記ボルトが挿通可能な必要最小径に前記杭の施工誤差の予測最大値を加えた寸法に設定されていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔には、それぞれ当該杭頭プレートまたは柱脚プレートと略同厚かつ当該ボルト挿通孔の内周に沿って回転自在な補助座金が挿入され、この補助座金には、任意の径方向位置において前記ボルトが挿通可能なボルト挿通部が形成されていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項４】
請求項３に記載の杭および柱の接合構造において、
前記補助座金のボルト挿通部は、当該補助座金の周縁部から中心部まで直線的に切り欠かれて形成されていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭頭プレートと前記柱脚プレートとの間には、前記柱の設置高さ調整用の補助プレートが介装されており、この補助プレートには、前記ボルトの直径よりも大きい内径を有したボルト挿通孔が設けられていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭頭プレートと前記ボルトまたはナットとの間、および前記柱脚プレートと前記ナットまたはボルトとの間に介装される座金は、前記杭頭プレートおよび柱脚プレートのボルト挿通孔よりも径大に形成され、かつ中心から所定距離だけ偏心した位置にボルト挿通孔を有していることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭頭プレートと前記ボルトまたはナットとの間、および柱脚プレートと前記ナットまたはボルトとの間のうち、少なくとも一方には、皿ばねが介装されていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の杭および柱の接合構造において、
前記杭は、先端側杭体と、この先端側杭体を地盤に貫入した後に当該先端側杭体の上端に溶接固定される杭頭側杭体とを有して形成され、
前記杭頭プレートは、前記杭頭側杭体に固定されていることを特徴とする杭および柱の接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１９３９９５（Ｐ２００６−１９３９９５Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７６８５（Ｐ２００５−７６８５）
【出願日】平成１７年１月１４日（２００５．１．１４）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１４日（２００５．１．１４）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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