杭基礎構造および杭頭処理方法
【課題】建築等の構造物に用いる杭基礎構造において、杭への曲げモーメントを軽減して杭径を細くでき、一定量までの引抜力に対して抵抗でき、泥水・排出残土の大幅に低減等を図ることができるようにする。
【解決手段】建物等の構造物を支える鉄骨柱１の柱脚１ａに接合され、その柱脚から放射方向に水平に延びる複数の水平梁２と、それら水平梁の先端部に緊結され、下向きに延びる、引抜き抵抗機構を有する複数の翼付鋼管杭等の杭３とから基礎梁の無い杭基礎構造を構成し、鉄骨柱に作用する曲げモーメント、せん断力および軸力を、当該柱の柱脚から放射方向に配された複数の水平梁を介して引抜き抵抗機構を有する複数の杭に伝達する。
【解決手段】建物等の構造物を支える鉄骨柱１の柱脚１ａに接合され、その柱脚から放射方向に水平に延びる複数の水平梁２と、それら水平梁の先端部に緊結され、下向きに延びる、引抜き抵抗機構を有する複数の翼付鋼管杭等の杭３とから基礎梁の無い杭基礎構造を構成し、鉄骨柱に作用する曲げモーメント、せん断力および軸力を、当該柱の柱脚から放射方向に配された複数の水平梁を介して引抜き抵抗機構を有する複数の杭に伝達する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築等の構造物に用いる基礎梁の無い杭基礎構造と、この杭基礎構造に適用される杭頭処理方法に関するものであり、線路・プラットホームをまたぐ建築物、工場・車庫・倉庫等の建築物、鉄塔、傾斜地における建築物などの杭基礎に適用される。
【背景技術】
【０００２】
例えば鉄道駅の線路およびプラットホームをまたぐ建築物（以下、線路上空建築物と称す）は、基礎部において水平方向に延びる地中梁が無い構造となっている。従来、このような建築物の基礎構造は、一般的に１本の場所打ちコンクリート杭に１本の鉄骨柱を埋め込む、もしくはフーチングを介して鉄骨柱脚をコンクリートで根巻きまたは露出型固定柱脚としている（以下、１柱−１杭構造と称す）。
【０００３】
しかしながら、線路上空建築物の現場工事においては、作業空間が制約される他、作業時間も夜間に限定されるため、作業時間および施工工数の短縮が求められ、なお且つ環境保護の観点から排出残土の削減も求められている。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、例えば特許文献１及び２がある。これらは、図１０に示すように、建物の荷重を支える鉄骨柱１２２から伝達された応力に対して、自重と圧縮抵抗のみを期待できる無筋コンクリート１１６から成る半固定直接基礎構造であり、地面を掘削した根切り部１１７に配置される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４６８００号公報
【特許文献２】特開２００２−１２１７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のように場所打ちコンクリート杭を用いた場合、大掛かりな泥水を循環させるプラント設備が必要であり、また掘削により隣接軌道が変状する恐れもある。その上、泥水や掘削土などの産業廃棄物も生じる。
【０００７】
また、線路上空建築物の基礎構造が１柱−１杭構造の場合、柱が受ける曲げモーメント、せん断力および軸力を杭に直接負担させているため、杭が降伏すると１柱−１杭構造によって支持されている線路上空建築物が倒壊する恐れがある。
【０００８】
また、１柱−１杭構造の杭には柱から大きな曲げモーメントが伝達されるので、曲げ剛性を高めるために杭直径を大きく設定して（例えば、1800ｍｍ以上）、線路上空建築物を支持しなければならないため、基礎構造が大型化する恐れがある。
【０００９】
一方、特許文献１に記載の半固定直接基礎構造では、図１０に示すように、鉄骨柱１２２の受ける曲げモーメントを第１基礎鉄骨梁１２６に伝達し、更に支持金物１２５を介してＰＨＣ杭１２４に伝達しているが、ＰＨＣ杭１２４と第１基礎鉄骨梁１２６との接合は引張力に抵抗できない機構なので、鉄骨柱１２２の受ける曲げモーメントがある程度大きくなれば、一方のＰＨＣ杭１２４に作用する引抜き力に抵抗できなくなり、浮き上がりが生じることになる。従って、浮き上がりを抑えるためには、支持装置１２５、１２５…周辺と一体的に根切り部１１７内に無筋コンクリート１１６を打設してその重みで抵抗させることが必要になる。
【００１０】
また、この方法では、根切り部１１７を掘削した時の排出残土がそのまま産業廃棄物になるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、建築等の構造物を支える鉄骨柱の柱脚に接合され、その柱脚から放射方向に水平に延びる複数の水平梁と、それら水平梁の先端部に緊結され、下向きに延びる、突起による引抜き抵抗機構を有する複数の杭とから構成されていることを特徴とする基礎梁の無い杭基礎構造を提供するものである。即ち、本発明は、鉄骨柱に作用する曲げモーメント、せん断力および軸力を、当該柱の柱脚から放射方向に配置された複数の水平梁を介して引抜き抵抗機構を有する複数の杭に伝達するものである。
【００１２】
前記水平梁は３本以上であり、それら全部の水平梁先端部に前記引抜き抵抗機構を有する杭を緊結するのが好ましい。
【００１３】
前記鉄骨柱の柱脚芯と前記引抜き抵抗機構を有する杭の芯とを結ぶ水平線と、前記水平梁の部材軸芯とが一致するように配置するのが好ましい。
【００１４】
複数の前記水平梁の隣接する先端同士は補剛梁で連結するのが好ましい。
【００１５】
前記杭の頭部にトッププレートを溶接等により水平に取付け、このトッププレートに水平梁の先端部を溶接又はボルトで接合するのが好ましい。
【００１６】
本発明の杭基礎構造では、埋設後の鋼管杭頭部の切断処理において、仮の支持金物を杭頭付近の鋼管内部に固定し、その支持金物に支持させることにより杭頭上端に切断機走行板を水平に保持し、当該切断機走行板に設けたガイドレールに沿って切断機を走行させることにより、鋼管杭頭部の切断を行うのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の杭基礎構造においては、水平梁と鋼管杭頭とを接続するためのアジャスト部の取付けにおいて、杭頭付近の鋼管内部に固定された仮の支持金物に支持させて、アジャスト部に予め取付けられたトッププレートを水平に保持し、そのトッププレートにガイドレールを設けて溶接機を走行させることにより、アジャスト部と鋼管杭頭とを溶接接合するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、鉄骨柱に作用する曲げモーメント、せん断力および軸力を、当該柱の柱脚から放射方向に配された複数の水平梁を介して引抜き抵抗機構を有する複数の杭に伝達するので、次のような効果がある。
【００１９】
（1）従来の１柱−１杭構造の場合では負担の大きかった曲げモーメントは、本発明では軸力に変換されて杭に伝達されるので、杭への曲げモーメントを軽減でき、杭径を細くできる。
（2）引抜き抵抗機構を有する杭を用いているため、これがアンカーの役目を果たし、一定量までの引抜力に対して抵抗でき、大きな曲げモーメントにも抵抗できる。従来の浮き上がりを抑えるための根切り部の無筋コンクリート等を無くすことができる。
（3）引抜き抵抗機構を有する杭として、回転貫入する翼付鋼管杭を使用すれば、従来の場所打ちコンクリート杭の場合よりも泥水や排出残土の産業廃棄物を大幅に減らせる。
（4）回転貫入する杭であれば、騒音や振動も少ないので環境対策上有益である。
（5）場所打ちコンクリート杭のための掘削がないので、隣接軌道が変状する危険性が大幅に減る。
【００２０】
（6）根切り土は本発明の基礎構造体施工後に埋め戻すため、根切り土の場外廃棄量を大幅に低減できる。
（7）大掛かりな泥水循環プラント設備が不要である。
（8）現場作業の工期短縮ができるので、時間的制約の厳しい線路上空建築物の基礎構造として本発明は極めて有益である。
（9）基礎構造体の強度を従来の１柱−１杭構造と同等以上に保ちながらコストダウンが期待できる。
（10）本発明では基礎構造体が自立しているため、従来の１柱−１杭構造では建方時に必要であったステーが不要となり、鉄骨建方において省力化になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施例を以下に示す。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の実施例１の構成を説明するための斜視図である。建築物を支える鉄骨柱１の柱脚１ａに複数の水平梁２、２…が、柱脚１ａから放射方向に水平に延びるように接合されている。柱脚１ａとは反対側の水平梁２、２…の材端部下面には、それぞれ鋼管杭３の杭頭が、トッププレート３７を介してボルトにより緊結されている。鉛直下向きに延びる鋼管杭３は、引抜き抵抗機構を有する杭として翼付鋼管杭を用いる場合、通常は図２に示すように、上鋼管３４ａ、中鋼管３４ｂ、下鋼管３４ｃで構成され、下鋼管３４ｃの最下端部には鋼管杭３を回転貫入させるための推進翼６１と掘削爪６２が設けられている。鋼管杭３の長さは地盤の支持層深さにより変化するので、支持層が浅ければ下鋼管３４ｃのみの１本で長さが足りる場合もあり得る。なお、上鋼管３４ａ、中鋼管３４ｂ、下鋼管３４ｃの相互の接合は現場溶接の他、ネジやカプラ―等の機械的継手により施工される。
【００２３】
このように、推進翼６１と掘削爪６２が設けられた鋼管杭３を回転貫入させるので、杭施工に伴う排出残土が大幅に減り、また騒音や振動も少ないので環境対策上有益である。
【００２４】
図１に図示の４、４…は、隣接する水平梁２、２…の先端同士を繋ぐ補剛梁であり、水平梁２、２…との接合は溶接あるいはボルト接合とする。
【００２５】
なお、鋼管杭３へのトッププレート３７の取付けは、先ず、回転貫入が完了した複数本の鋼管杭３、３…の頂部を所定の高さ位置でガス等により切断し、次に、トッププレート３７、３７…の高さと水平度を調整した後、鋼管杭３、３…の頂部に現場溶接する、という手順で行う。
【００２６】
鋼管杭３へのトッププレート３７の取付けは、図３に示すように、予め工場にて溶接でトッププレート３７に取付けた複数のリブ３８、３８…を、現場にて隅肉溶接２０で行えば比較的容易である。この場合、リブ３８、３８…が上部からの全応力を鋼管杭３へ直接伝達させるので、リブ３８及び隅肉溶接２０は全応力を伝達できる十分なサイズにする必要がある。
【００２７】
上記の現場隅肉溶接による方法は容易であるが、通常は人間が溶接作業をするため、一定以上の作業空間が必要になる。本発明が主な対象としている線路上空建築物の基礎部工事においては、根切りも最小限とせざるを得ないので、人が作業するのに必要な空間を確保できない場合もあり得る。そこで、そのような場合には、図４〜図６に図示したようなロボット溶接が有効である。
【００２８】
図４は埋設後の鋼管杭頭部の切断方法を示す説明図であり、図５は図４におけるＤ視を示す。埋設後の杭頭部の切断処理において、先ず十字形状の受け金物３１にボルト３３ａ、３３ａ…、ナット３３ｂ、３３ｂ…を用いて、ほぼ水平になるように円板形状の支持金物３２を吊り下げる。この時、受け金物３１と支持金物３２との中心は合わせた状態とする。そして、支持金物３２を鋼管３４の内部に挿入し、受け金物３１を鋼管３４の上端に仮置きする。
【００２９】
支持金物３２の直径と鋼管３４の内径とは概ね一致しており、支持金物３２を鋼管３４の内周面の周方向に４箇所以上、バランスよく隅肉溶接で固定する。
【００３０】
次に、鋼管３４の小口を傷つけないために十字形状の位置固定金物３５を、受け金物３１の上面にボルト３３ａ、３３ａ…を貫通させて重ね、受け金物３１直下のナット３３ｂ、３３ｂ…により、受け金物３１の高さと水平度を確保した後、位置固定金物３５の各端部から図中下方向に延びた各腕部３５ａ、３５ａ…と、鋼管３４の外周面との接触部分に仮付け溶接して、受け金物３１の位置を固定する。
【００３１】
その次に、図４に示すように、位置固定金物３５の上面に、鋼管３４の外径よりも直径が大きい円板形状の切断機走行板３６を、ボルト３３ａ、３３ａ…およびナット３３ｂ、３３ｂ…にて取付ける。従って、切断機走行板３６はボルト３３ａ、３３ａ…を介して支持金物３２に支えられるので、鋼管３４には負担をかけない状態となる。
【００３２】
切断機走行板３６の縁には、その周方向に延びるガイドレール５１ａが設けられており、このガイドレール５１ａに沿ってノズル駆動装置５１ｂが走行するようになっている。ノズル駆動装置５１ｂには、複数の回転駆動部を有するアーム５１ｃが設けられており、このノズル５１ｄの先端部に形成された不図示の開口部から切断用のガスが放出されるようになっている。
【００３３】
なお、ノズル駆動装置５１ｂには、ノズル駆動装置５１ｂの走行速度、アーム５１ｃの回転角度など切断に関わる動作を実行させるための制御信号を生成する、不図示の制御回路が組み込まれている。
【００３４】
鋼管杭頭の切断に当たっては、ノズル５１ｄの先端部を、破線で示す鋼管３４の切断予定部４１（部材長350ｍｍ以上）に位置決めし、ノズル駆動装置５１ｂをガイドレール５１ａに沿って走らせながらノズル５１ｄを駆動すると、ノズル５１ｄの先端部からガスが放出され、鋼管３４が自動切断される。切断完了後、切断機一式と切断機走行板３６を取り外し、位置固定金物３５、受け金物３１、ボルト３３ａ、３３ａ…及びナット３３ｂ、３３ｂ…を、切断された鋼管３４の上鋼管３４ａと共に撤去する。なお、切断された上鋼管３４ａは、後述のアジャスト部の一部として利用する。
【００３５】
切断後の鋼管３４即ち中鋼管３４ｂの切断面は、グラインダー等を用いてミルスケールを除去して仕上げ、傷やゴミなどが着かないように養生を施す。
【００３６】
中鋼管３４ｂには、水平梁２と中鋼管３４ｂとを連結する後述のアジャスト部が溶接固定される。そのアジャスト部の製作・取付け方法を、図６を参照して説明する。
【００３７】
鉄骨柱１の柱芯と杭３の杭芯の方向（鋼管断面の長短径の扁平状況含む）を確認し、アジャスト部用の鋼管として、現場で切断された上鋼管３４ａ（部材長350ｍｍ以上）を利用して用意する。次に、現場実測で得られた実測データ（柱芯、杭芯、水平梁軸芯およびボルト芯の方向）をもとに、上鋼管３４ａに高力ボルト７１用のボルト孔７１ａ付きのトッププレート３７及びリブ３８、３８…を、工場にて溶接で組み立てる。
【００３８】
このようにして製作されたアジャスト部と中鋼管３４ｂとの連結は以下のように行う。トッププレート３７の縁には、トッププレート３７の周方向に延びるガイドレール６１ａが設けられており、このガイドレール６１ａに沿ってトーチ駆動装置６１ｂが走行するようになっている。
【００３９】
トーチ駆動装置６１ｂには、複数の回転駆動部を有するアーム６１ｃが設けられており、このアーム６１ｃの先端部には溶接用のトーチ６１ｄが設けられている。
【００４０】
なお、トーチ駆動装置６１ｂには、トーチ駆動装置６１ｂの走行速度、アーム６１ｃの回転角度および開先部角度、ルートギャップなどについて溶接に関わる動作を実行させるための制御信号を生成する、不図示の制御回路が組み込まれている。
【００４１】
そして、アジャスト部の下端に設けられた裏当て金５１を、中鋼管３４ｂの内周面に溶接された支持金物３２の上面に突き当てて、上鋼管３４ａの位置決めした後、鋼管の開先内に組立溶接で固定し、トーチ駆動装置６１ｂを駆動して、上鋼管３４ａと中鋼管３４ｂとの連結を自動溶接により行う。
【００４２】
次に、図７を参照して水平梁２の構成を詳述する。図７は本実施例１の基礎構造体の平面図および断面図である。鉄骨柱１は角型鋼管、水平梁２はＨ形鋼であり、鉄骨柱１の柱脚１ａと水平梁２との接合は、水平梁２のウェブ２ａは鉄骨柱１の側面のスキンプレートに、水平梁２のフランジ２ｂは鉄骨柱１のダイヤフラムにそれぞれ溶接されている。勿論、鉄骨柱１は円型鋼管等、水平梁２と補剛梁４は箱型断面部材等としてもよい。
【００４３】
本実施例１の場合、鉄骨柱１の通り芯９４、９４と水平梁２、２…の部材軸芯９６は一致している。
【００４４】
水平梁２の先端側で鋼管杭３が接合される位置には、水平梁２のウェブ２ａを挟んだ左右両側に補強材としてリブ２ｃが設けてある。鋼管杭３は、鋼管杭３と一体になったトッププレ−ト３７を介して、水平梁２の下フランジにボルト接合される。ボルトは高力ボルト７１、７１…およびナット７２、７２…を使用する。
【００４５】
鋼管杭３は、地面に形成された凹形状の根切り部５の底面に回転貫入される。貫入完了直後の鋼管杭３の頂部は、所定の高さが確保できるように、根切り部５の底面よりも突出した状態とする。
【００４６】
根切り部５には、根切り時の掘削土や鋼管杭３の回転貫入時の排出残土を埋め戻しするので、特許文献１及び２の根切り部１１７の排出残土がそのまま産業廃棄物となることに比べると、本発明は産業廃棄物の軽減に大きく寄与できることは明らかである。
【００４７】
ここで、柱脚１ａ、水平梁２、２…および補強梁４、４…は、凹形状の根切り部５内の埋め戻し土に埋没するので、防錆処置として腐食防止塗料を塗布することにより、土との接触を防止する。
【００４８】
本発明は以上のような構成であるので、建築構造物に地震等の外力が作用した場合には、以下のような応力伝達機構となる。
【００４９】
地震等の外力が作用し鉄骨柱１に軸力、曲げモーメントおよびせん断力が生じると、鉄骨柱１の軸力と曲げモーメントは水平梁２の曲げモーメントとして、また、せん断力は水平梁２の軸力として伝達される。更に、前記水平梁２の曲げモーメントは、図７に図示の杭芯間距離Ｌで除した偶力として、水平梁２の先端の下面に接続されたトッププレート３７を介して鋼管杭３に伝達され、圧縮軸力または引張軸力となり鋼管杭３から地盤に伝達される。また、前記水平梁２の軸力は、鋼管杭３のせん断力となり地盤に伝達される。なお、通常の杭では引張軸力ができるだけ生じないように設計するのが普通であるが、本発明に用いる鋼管杭３は下端に翼６１を有する等の引抜き抵抗機構を有しており、これがアンカーの役目を果し、一定量までの引抜き力に対して抵抗できるため、大きな曲げモーメントにも抵抗できるのが特徴である。
【００５０】
このように、本発明による基礎構造体は鉄骨柱１に生じた曲げモーメントを偶力に変換して、鋼管杭３に軸力として伝達している。そのため、鋼管杭３が受ける曲げモーメントを軽減できるので、従来の１柱−１杭構造の杭よりも直径を小さくでき、基礎構造体をコンパクト化できる。また、１柱−１杭構造では、上部架構の建方時に、ステーを用いて３〜４本の柱および梁を同時に支持しながら架構を建方する必要があるが、本発明では基礎構造体は自立しているためステーが不要となり、鉄骨建方において省力化でき、工期短縮、工事費低減になる。
【００５１】
また、本実施例１では、水平梁２、２…を補強梁４、４…で連結しているので水平梁２、２…の剛性が確保されることになり、地震力が作用しても全ての鋼管杭３、３…は一体的に挙動するため、強固な基礎構造体を形成できる。
【実施例２】
【００５２】
実施例２を図８にて説明する。実施例１では、鉄骨柱１の通り芯９４、９４と水平梁２、２…の部材軸芯９６が一致していたが、実施例２はそれらが一致しない場合である。図８は実施例２の平面図であり、施工誤差のために鋼管杭３、３…の杭芯９５、９５…が鉄骨柱１の通り芯９４、９４からずれてしまい、鉄骨柱１の柱芯９１と杭芯９５、９５…とを結ぶ線に水平梁２、２…の部材軸芯９６を一致させた状態を示す。このように柱通り芯９４から杭芯９５が偏芯した状態では、鉄骨柱1からの伝達応力によって、微小のねじりモーメントが水平梁２、２…に生じる恐れがあるが、補強梁４、４…で水平梁２、２…を連結しているのでねじりモーメントを抑制することができ、強固な基礎構造体を提供できる。
【００５３】
本実施例２における施工では、鉄骨柱１の通り芯９４、９４から偏芯した杭芯９５、９５…の位置を現場実測し、柱芯９１と杭芯９５、９５…とを結ぶ線に部材軸芯９６が一致するように水平梁２、２…を製作する。
【００５４】
なお、上記２つの実施例では１本の鉄骨柱を４本の杭で支持する構成であるが、３本以上の杭があれば本発明の基礎構造体は成り立つ。また、杭頭と水平梁との接合は固定接合、ピン接合或いは半剛接合の何れでもよい。
【００５５】
また、本発明による基礎構造は、線路上空建築物以外の構造物、例えば工場、車庫、倉庫等にも適用できる。
【００５６】
本発明の杭基礎構造により支持される構造物全体の解析方法を、図９を参照して説明する。図９は、構造解析手順を示したフローチャートである。構造解析に当たっては、「線路上空建築物（低層）構造設計標準2002（財団法人鉄道総合技術研究所編）」に準拠し、以下の手順で進める。
【００５７】
（Ｓ101）地盤情報（Ｎ値、せん断強度等）から地盤水平および鉛直バネ定数、鋼管杭３の支持力および引抜き耐力を計算する。
（S102）上記「線路上空建築物（低層）構造設計標準2002」に準拠した構造計算プログラムを使用し、解析モデルに対して、上部構造の鉄骨柱1他各部材、水平梁２、補剛梁４、鋼管杭３には断面性能（断面積、断面２次モーメント、断面係数等）を、鋼管杭３の長さ方向に分割した各節点に配置される仮想バネには（S101）で計算された地盤水平および鉛直バネ定数を、鋼管杭３には支持力および引抜き耐力を入力する。
（S103）上記構造計算プログラムを実行し、鉄骨柱１を含む上部構造、水平梁２、補剛梁４、鋼管杭３を連続的に一体として、有限要素法により構造解析を実施する。
【００５８】
以上により得られた解析結果を元に、上記「線路上空建築物（低層）構造設計標準2002」に準拠して、各種構造規定、保有水平耐力、変形性能等を確認する。（詳細省略）
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１の杭基礎構造体の斜視図である。
【図２】本発明で用いる鋼管杭の概観を示す側面図である。
【図３】本発明で用いる杭トッププレートの一例を示す、（ａ）は鉛直断面図、（ｂ）は水平断面図である。
【図４】本発明の杭頭の自動切断方法を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は鉛直断面図である。
【図５】図４のＤ視断面図である。
【図６】本発明の杭頭へのアジャスト部自動溶接方法を示す鉛直断面図である。
【図７】実施例１の杭基礎構造体の、（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）は鉛直断面図である。
【図８】本発明の実施例２の杭基礎構造体を示す平面図である。
【図９】本発明の構造解析手順を示したフローチャートである。
【図１０】従来例の半固定直接基礎構造体を示す鉛直断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：鉄骨柱 １ａ：柱脚
２：水平梁 ２ａ：ウェブ ２ｂ：フランジ ２ｃ：リブ
３：鋼管杭 ４：補剛梁 ５：根切り部
２０:隅肉溶接
３１：受け金物 ３２：支持金物 ３３ａ：ボルト ３３ｂ：ナット
３４：鋼管 ３４ａ：上鋼管 ３４ｂ：中鋼管 ３４ｃ：下鋼管
３５：位置固定金物 ３５ａ：腕部
３６：切断機走行板 ３７：トッププレート
４１：切断予定部
５１：裏当て金 ５１ａ：ガイドレール ５１ｂ：ノズル駆動装置
５１ｃ：アーム ５１ｄ：ノズル
６１：推進翼 ６１ａ：ガイドレール ６１ｂ：トーチ駆動装置
６１ｃ：アーム ６１ｄ：トーチ
６２：掘削爪
７１：高力ボルト ７１ａ:ボルト孔 ７２：ナット
９１：柱芯 ９４：通り芯 ９５：杭芯 ９６：水平梁の部材芯
Ｌ：杭芯間距離
１１６：無筋コンクリート １１７：根切り部
１２２：鉄骨柱 １２４：ＰＨＣ杭
１２５：支持装置 １２６：第１基礎鉄骨
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築等の構造物に用いる基礎梁の無い杭基礎構造と、この杭基礎構造に適用される杭頭処理方法に関するものであり、線路・プラットホームをまたぐ建築物、工場・車庫・倉庫等の建築物、鉄塔、傾斜地における建築物などの杭基礎に適用される。
【背景技術】
【０００２】
例えば鉄道駅の線路およびプラットホームをまたぐ建築物（以下、線路上空建築物と称す）は、基礎部において水平方向に延びる地中梁が無い構造となっている。従来、このような建築物の基礎構造は、一般的に１本の場所打ちコンクリート杭に１本の鉄骨柱を埋め込む、もしくはフーチングを介して鉄骨柱脚をコンクリートで根巻きまたは露出型固定柱脚としている（以下、１柱−１杭構造と称す）。
【０００３】
しかしながら、線路上空建築物の現場工事においては、作業空間が制約される他、作業時間も夜間に限定されるため、作業時間および施工工数の短縮が求められ、なお且つ環境保護の観点から排出残土の削減も求められている。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、例えば特許文献１及び２がある。これらは、図１０に示すように、建物の荷重を支える鉄骨柱１２２から伝達された応力に対して、自重と圧縮抵抗のみを期待できる無筋コンクリート１１６から成る半固定直接基礎構造であり、地面を掘削した根切り部１１７に配置される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４６８００号公報
【特許文献２】特開２００２−１２１７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のように場所打ちコンクリート杭を用いた場合、大掛かりな泥水を循環させるプラント設備が必要であり、また掘削により隣接軌道が変状する恐れもある。その上、泥水や掘削土などの産業廃棄物も生じる。
【０００７】
また、線路上空建築物の基礎構造が１柱−１杭構造の場合、柱が受ける曲げモーメント、せん断力および軸力を杭に直接負担させているため、杭が降伏すると１柱−１杭構造によって支持されている線路上空建築物が倒壊する恐れがある。
【０００８】
また、１柱−１杭構造の杭には柱から大きな曲げモーメントが伝達されるので、曲げ剛性を高めるために杭直径を大きく設定して（例えば、1800ｍｍ以上）、線路上空建築物を支持しなければならないため、基礎構造が大型化する恐れがある。
【０００９】
一方、特許文献１に記載の半固定直接基礎構造では、図１０に示すように、鉄骨柱１２２の受ける曲げモーメントを第１基礎鉄骨梁１２６に伝達し、更に支持金物１２５を介してＰＨＣ杭１２４に伝達しているが、ＰＨＣ杭１２４と第１基礎鉄骨梁１２６との接合は引張力に抵抗できない機構なので、鉄骨柱１２２の受ける曲げモーメントがある程度大きくなれば、一方のＰＨＣ杭１２４に作用する引抜き力に抵抗できなくなり、浮き上がりが生じることになる。従って、浮き上がりを抑えるためには、支持装置１２５、１２５…周辺と一体的に根切り部１１７内に無筋コンクリート１１６を打設してその重みで抵抗させることが必要になる。
【００１０】
また、この方法では、根切り部１１７を掘削した時の排出残土がそのまま産業廃棄物になるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、建築等の構造物を支える鉄骨柱の柱脚に接合され、その柱脚から放射方向に水平に延びる複数の水平梁と、それら水平梁の先端部に緊結され、下向きに延びる、突起による引抜き抵抗機構を有する複数の杭とから構成されていることを特徴とする基礎梁の無い杭基礎構造を提供するものである。即ち、本発明は、鉄骨柱に作用する曲げモーメント、せん断力および軸力を、当該柱の柱脚から放射方向に配置された複数の水平梁を介して引抜き抵抗機構を有する複数の杭に伝達するものである。
【００１２】
前記水平梁は３本以上であり、それら全部の水平梁先端部に前記引抜き抵抗機構を有する杭を緊結するのが好ましい。
【００１３】
前記鉄骨柱の柱脚芯と前記引抜き抵抗機構を有する杭の芯とを結ぶ水平線と、前記水平梁の部材軸芯とが一致するように配置するのが好ましい。
【００１４】
複数の前記水平梁の隣接する先端同士は補剛梁で連結するのが好ましい。
【００１５】
前記杭の頭部にトッププレートを溶接等により水平に取付け、このトッププレートに水平梁の先端部を溶接又はボルトで接合するのが好ましい。
【００１６】
本発明の杭基礎構造では、埋設後の鋼管杭頭部の切断処理において、仮の支持金物を杭頭付近の鋼管内部に固定し、その支持金物に支持させることにより杭頭上端に切断機走行板を水平に保持し、当該切断機走行板に設けたガイドレールに沿って切断機を走行させることにより、鋼管杭頭部の切断を行うのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の杭基礎構造においては、水平梁と鋼管杭頭とを接続するためのアジャスト部の取付けにおいて、杭頭付近の鋼管内部に固定された仮の支持金物に支持させて、アジャスト部に予め取付けられたトッププレートを水平に保持し、そのトッププレートにガイドレールを設けて溶接機を走行させることにより、アジャスト部と鋼管杭頭とを溶接接合するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、鉄骨柱に作用する曲げモーメント、せん断力および軸力を、当該柱の柱脚から放射方向に配された複数の水平梁を介して引抜き抵抗機構を有する複数の杭に伝達するので、次のような効果がある。
【００１９】
（1）従来の１柱−１杭構造の場合では負担の大きかった曲げモーメントは、本発明では軸力に変換されて杭に伝達されるので、杭への曲げモーメントを軽減でき、杭径を細くできる。
（2）引抜き抵抗機構を有する杭を用いているため、これがアンカーの役目を果たし、一定量までの引抜力に対して抵抗でき、大きな曲げモーメントにも抵抗できる。従来の浮き上がりを抑えるための根切り部の無筋コンクリート等を無くすことができる。
（3）引抜き抵抗機構を有する杭として、回転貫入する翼付鋼管杭を使用すれば、従来の場所打ちコンクリート杭の場合よりも泥水や排出残土の産業廃棄物を大幅に減らせる。
（4）回転貫入する杭であれば、騒音や振動も少ないので環境対策上有益である。
（5）場所打ちコンクリート杭のための掘削がないので、隣接軌道が変状する危険性が大幅に減る。
【００２０】
（6）根切り土は本発明の基礎構造体施工後に埋め戻すため、根切り土の場外廃棄量を大幅に低減できる。
（7）大掛かりな泥水循環プラント設備が不要である。
（8）現場作業の工期短縮ができるので、時間的制約の厳しい線路上空建築物の基礎構造として本発明は極めて有益である。
（9）基礎構造体の強度を従来の１柱−１杭構造と同等以上に保ちながらコストダウンが期待できる。
（10）本発明では基礎構造体が自立しているため、従来の１柱−１杭構造では建方時に必要であったステーが不要となり、鉄骨建方において省力化になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施例を以下に示す。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の実施例１の構成を説明するための斜視図である。建築物を支える鉄骨柱１の柱脚１ａに複数の水平梁２、２…が、柱脚１ａから放射方向に水平に延びるように接合されている。柱脚１ａとは反対側の水平梁２、２…の材端部下面には、それぞれ鋼管杭３の杭頭が、トッププレート３７を介してボルトにより緊結されている。鉛直下向きに延びる鋼管杭３は、引抜き抵抗機構を有する杭として翼付鋼管杭を用いる場合、通常は図２に示すように、上鋼管３４ａ、中鋼管３４ｂ、下鋼管３４ｃで構成され、下鋼管３４ｃの最下端部には鋼管杭３を回転貫入させるための推進翼６１と掘削爪６２が設けられている。鋼管杭３の長さは地盤の支持層深さにより変化するので、支持層が浅ければ下鋼管３４ｃのみの１本で長さが足りる場合もあり得る。なお、上鋼管３４ａ、中鋼管３４ｂ、下鋼管３４ｃの相互の接合は現場溶接の他、ネジやカプラ―等の機械的継手により施工される。
【００２３】
このように、推進翼６１と掘削爪６２が設けられた鋼管杭３を回転貫入させるので、杭施工に伴う排出残土が大幅に減り、また騒音や振動も少ないので環境対策上有益である。
【００２４】
図１に図示の４、４…は、隣接する水平梁２、２…の先端同士を繋ぐ補剛梁であり、水平梁２、２…との接合は溶接あるいはボルト接合とする。
【００２５】
なお、鋼管杭３へのトッププレート３７の取付けは、先ず、回転貫入が完了した複数本の鋼管杭３、３…の頂部を所定の高さ位置でガス等により切断し、次に、トッププレート３７、３７…の高さと水平度を調整した後、鋼管杭３、３…の頂部に現場溶接する、という手順で行う。
【００２６】
鋼管杭３へのトッププレート３７の取付けは、図３に示すように、予め工場にて溶接でトッププレート３７に取付けた複数のリブ３８、３８…を、現場にて隅肉溶接２０で行えば比較的容易である。この場合、リブ３８、３８…が上部からの全応力を鋼管杭３へ直接伝達させるので、リブ３８及び隅肉溶接２０は全応力を伝達できる十分なサイズにする必要がある。
【００２７】
上記の現場隅肉溶接による方法は容易であるが、通常は人間が溶接作業をするため、一定以上の作業空間が必要になる。本発明が主な対象としている線路上空建築物の基礎部工事においては、根切りも最小限とせざるを得ないので、人が作業するのに必要な空間を確保できない場合もあり得る。そこで、そのような場合には、図４〜図６に図示したようなロボット溶接が有効である。
【００２８】
図４は埋設後の鋼管杭頭部の切断方法を示す説明図であり、図５は図４におけるＤ視を示す。埋設後の杭頭部の切断処理において、先ず十字形状の受け金物３１にボルト３３ａ、３３ａ…、ナット３３ｂ、３３ｂ…を用いて、ほぼ水平になるように円板形状の支持金物３２を吊り下げる。この時、受け金物３１と支持金物３２との中心は合わせた状態とする。そして、支持金物３２を鋼管３４の内部に挿入し、受け金物３１を鋼管３４の上端に仮置きする。
【００２９】
支持金物３２の直径と鋼管３４の内径とは概ね一致しており、支持金物３２を鋼管３４の内周面の周方向に４箇所以上、バランスよく隅肉溶接で固定する。
【００３０】
次に、鋼管３４の小口を傷つけないために十字形状の位置固定金物３５を、受け金物３１の上面にボルト３３ａ、３３ａ…を貫通させて重ね、受け金物３１直下のナット３３ｂ、３３ｂ…により、受け金物３１の高さと水平度を確保した後、位置固定金物３５の各端部から図中下方向に延びた各腕部３５ａ、３５ａ…と、鋼管３４の外周面との接触部分に仮付け溶接して、受け金物３１の位置を固定する。
【００３１】
その次に、図４に示すように、位置固定金物３５の上面に、鋼管３４の外径よりも直径が大きい円板形状の切断機走行板３６を、ボルト３３ａ、３３ａ…およびナット３３ｂ、３３ｂ…にて取付ける。従って、切断機走行板３６はボルト３３ａ、３３ａ…を介して支持金物３２に支えられるので、鋼管３４には負担をかけない状態となる。
【００３２】
切断機走行板３６の縁には、その周方向に延びるガイドレール５１ａが設けられており、このガイドレール５１ａに沿ってノズル駆動装置５１ｂが走行するようになっている。ノズル駆動装置５１ｂには、複数の回転駆動部を有するアーム５１ｃが設けられており、このノズル５１ｄの先端部に形成された不図示の開口部から切断用のガスが放出されるようになっている。
【００３３】
なお、ノズル駆動装置５１ｂには、ノズル駆動装置５１ｂの走行速度、アーム５１ｃの回転角度など切断に関わる動作を実行させるための制御信号を生成する、不図示の制御回路が組み込まれている。
【００３４】
鋼管杭頭の切断に当たっては、ノズル５１ｄの先端部を、破線で示す鋼管３４の切断予定部４１（部材長350ｍｍ以上）に位置決めし、ノズル駆動装置５１ｂをガイドレール５１ａに沿って走らせながらノズル５１ｄを駆動すると、ノズル５１ｄの先端部からガスが放出され、鋼管３４が自動切断される。切断完了後、切断機一式と切断機走行板３６を取り外し、位置固定金物３５、受け金物３１、ボルト３３ａ、３３ａ…及びナット３３ｂ、３３ｂ…を、切断された鋼管３４の上鋼管３４ａと共に撤去する。なお、切断された上鋼管３４ａは、後述のアジャスト部の一部として利用する。
【００３５】
切断後の鋼管３４即ち中鋼管３４ｂの切断面は、グラインダー等を用いてミルスケールを除去して仕上げ、傷やゴミなどが着かないように養生を施す。
【００３６】
中鋼管３４ｂには、水平梁２と中鋼管３４ｂとを連結する後述のアジャスト部が溶接固定される。そのアジャスト部の製作・取付け方法を、図６を参照して説明する。
【００３７】
鉄骨柱１の柱芯と杭３の杭芯の方向（鋼管断面の長短径の扁平状況含む）を確認し、アジャスト部用の鋼管として、現場で切断された上鋼管３４ａ（部材長350ｍｍ以上）を利用して用意する。次に、現場実測で得られた実測データ（柱芯、杭芯、水平梁軸芯およびボルト芯の方向）をもとに、上鋼管３４ａに高力ボルト７１用のボルト孔７１ａ付きのトッププレート３７及びリブ３８、３８…を、工場にて溶接で組み立てる。
【００３８】
このようにして製作されたアジャスト部と中鋼管３４ｂとの連結は以下のように行う。トッププレート３７の縁には、トッププレート３７の周方向に延びるガイドレール６１ａが設けられており、このガイドレール６１ａに沿ってトーチ駆動装置６１ｂが走行するようになっている。
【００３９】
トーチ駆動装置６１ｂには、複数の回転駆動部を有するアーム６１ｃが設けられており、このアーム６１ｃの先端部には溶接用のトーチ６１ｄが設けられている。
【００４０】
なお、トーチ駆動装置６１ｂには、トーチ駆動装置６１ｂの走行速度、アーム６１ｃの回転角度および開先部角度、ルートギャップなどについて溶接に関わる動作を実行させるための制御信号を生成する、不図示の制御回路が組み込まれている。
【００４１】
そして、アジャスト部の下端に設けられた裏当て金５１を、中鋼管３４ｂの内周面に溶接された支持金物３２の上面に突き当てて、上鋼管３４ａの位置決めした後、鋼管の開先内に組立溶接で固定し、トーチ駆動装置６１ｂを駆動して、上鋼管３４ａと中鋼管３４ｂとの連結を自動溶接により行う。
【００４２】
次に、図７を参照して水平梁２の構成を詳述する。図７は本実施例１の基礎構造体の平面図および断面図である。鉄骨柱１は角型鋼管、水平梁２はＨ形鋼であり、鉄骨柱１の柱脚１ａと水平梁２との接合は、水平梁２のウェブ２ａは鉄骨柱１の側面のスキンプレートに、水平梁２のフランジ２ｂは鉄骨柱１のダイヤフラムにそれぞれ溶接されている。勿論、鉄骨柱１は円型鋼管等、水平梁２と補剛梁４は箱型断面部材等としてもよい。
【００４３】
本実施例１の場合、鉄骨柱１の通り芯９４、９４と水平梁２、２…の部材軸芯９６は一致している。
【００４４】
水平梁２の先端側で鋼管杭３が接合される位置には、水平梁２のウェブ２ａを挟んだ左右両側に補強材としてリブ２ｃが設けてある。鋼管杭３は、鋼管杭３と一体になったトッププレ−ト３７を介して、水平梁２の下フランジにボルト接合される。ボルトは高力ボルト７１、７１…およびナット７２、７２…を使用する。
【００４５】
鋼管杭３は、地面に形成された凹形状の根切り部５の底面に回転貫入される。貫入完了直後の鋼管杭３の頂部は、所定の高さが確保できるように、根切り部５の底面よりも突出した状態とする。
【００４６】
根切り部５には、根切り時の掘削土や鋼管杭３の回転貫入時の排出残土を埋め戻しするので、特許文献１及び２の根切り部１１７の排出残土がそのまま産業廃棄物となることに比べると、本発明は産業廃棄物の軽減に大きく寄与できることは明らかである。
【００４７】
ここで、柱脚１ａ、水平梁２、２…および補強梁４、４…は、凹形状の根切り部５内の埋め戻し土に埋没するので、防錆処置として腐食防止塗料を塗布することにより、土との接触を防止する。
【００４８】
本発明は以上のような構成であるので、建築構造物に地震等の外力が作用した場合には、以下のような応力伝達機構となる。
【００４９】
地震等の外力が作用し鉄骨柱１に軸力、曲げモーメントおよびせん断力が生じると、鉄骨柱１の軸力と曲げモーメントは水平梁２の曲げモーメントとして、また、せん断力は水平梁２の軸力として伝達される。更に、前記水平梁２の曲げモーメントは、図７に図示の杭芯間距離Ｌで除した偶力として、水平梁２の先端の下面に接続されたトッププレート３７を介して鋼管杭３に伝達され、圧縮軸力または引張軸力となり鋼管杭３から地盤に伝達される。また、前記水平梁２の軸力は、鋼管杭３のせん断力となり地盤に伝達される。なお、通常の杭では引張軸力ができるだけ生じないように設計するのが普通であるが、本発明に用いる鋼管杭３は下端に翼６１を有する等の引抜き抵抗機構を有しており、これがアンカーの役目を果し、一定量までの引抜き力に対して抵抗できるため、大きな曲げモーメントにも抵抗できるのが特徴である。
【００５０】
このように、本発明による基礎構造体は鉄骨柱１に生じた曲げモーメントを偶力に変換して、鋼管杭３に軸力として伝達している。そのため、鋼管杭３が受ける曲げモーメントを軽減できるので、従来の１柱−１杭構造の杭よりも直径を小さくでき、基礎構造体をコンパクト化できる。また、１柱−１杭構造では、上部架構の建方時に、ステーを用いて３〜４本の柱および梁を同時に支持しながら架構を建方する必要があるが、本発明では基礎構造体は自立しているためステーが不要となり、鉄骨建方において省力化でき、工期短縮、工事費低減になる。
【００５１】
また、本実施例１では、水平梁２、２…を補強梁４、４…で連結しているので水平梁２、２…の剛性が確保されることになり、地震力が作用しても全ての鋼管杭３、３…は一体的に挙動するため、強固な基礎構造体を形成できる。
【実施例２】
【００５２】
実施例２を図８にて説明する。実施例１では、鉄骨柱１の通り芯９４、９４と水平梁２、２…の部材軸芯９６が一致していたが、実施例２はそれらが一致しない場合である。図８は実施例２の平面図であり、施工誤差のために鋼管杭３、３…の杭芯９５、９５…が鉄骨柱１の通り芯９４、９４からずれてしまい、鉄骨柱１の柱芯９１と杭芯９５、９５…とを結ぶ線に水平梁２、２…の部材軸芯９６を一致させた状態を示す。このように柱通り芯９４から杭芯９５が偏芯した状態では、鉄骨柱1からの伝達応力によって、微小のねじりモーメントが水平梁２、２…に生じる恐れがあるが、補強梁４、４…で水平梁２、２…を連結しているのでねじりモーメントを抑制することができ、強固な基礎構造体を提供できる。
【００５３】
本実施例２における施工では、鉄骨柱１の通り芯９４、９４から偏芯した杭芯９５、９５…の位置を現場実測し、柱芯９１と杭芯９５、９５…とを結ぶ線に部材軸芯９６が一致するように水平梁２、２…を製作する。
【００５４】
なお、上記２つの実施例では１本の鉄骨柱を４本の杭で支持する構成であるが、３本以上の杭があれば本発明の基礎構造体は成り立つ。また、杭頭と水平梁との接合は固定接合、ピン接合或いは半剛接合の何れでもよい。
【００５５】
また、本発明による基礎構造は、線路上空建築物以外の構造物、例えば工場、車庫、倉庫等にも適用できる。
【００５６】
本発明の杭基礎構造により支持される構造物全体の解析方法を、図９を参照して説明する。図９は、構造解析手順を示したフローチャートである。構造解析に当たっては、「線路上空建築物（低層）構造設計標準2002（財団法人鉄道総合技術研究所編）」に準拠し、以下の手順で進める。
【００５７】
（Ｓ101）地盤情報（Ｎ値、せん断強度等）から地盤水平および鉛直バネ定数、鋼管杭３の支持力および引抜き耐力を計算する。
（S102）上記「線路上空建築物（低層）構造設計標準2002」に準拠した構造計算プログラムを使用し、解析モデルに対して、上部構造の鉄骨柱1他各部材、水平梁２、補剛梁４、鋼管杭３には断面性能（断面積、断面２次モーメント、断面係数等）を、鋼管杭３の長さ方向に分割した各節点に配置される仮想バネには（S101）で計算された地盤水平および鉛直バネ定数を、鋼管杭３には支持力および引抜き耐力を入力する。
（S103）上記構造計算プログラムを実行し、鉄骨柱１を含む上部構造、水平梁２、補剛梁４、鋼管杭３を連続的に一体として、有限要素法により構造解析を実施する。
【００５８】
以上により得られた解析結果を元に、上記「線路上空建築物（低層）構造設計標準2002」に準拠して、各種構造規定、保有水平耐力、変形性能等を確認する。（詳細省略）
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１の杭基礎構造体の斜視図である。
【図２】本発明で用いる鋼管杭の概観を示す側面図である。
【図３】本発明で用いる杭トッププレートの一例を示す、（ａ）は鉛直断面図、（ｂ）は水平断面図である。
【図４】本発明の杭頭の自動切断方法を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は鉛直断面図である。
【図５】図４のＤ視断面図である。
【図６】本発明の杭頭へのアジャスト部自動溶接方法を示す鉛直断面図である。
【図７】実施例１の杭基礎構造体の、（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）は鉛直断面図である。
【図８】本発明の実施例２の杭基礎構造体を示す平面図である。
【図９】本発明の構造解析手順を示したフローチャートである。
【図１０】従来例の半固定直接基礎構造体を示す鉛直断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：鉄骨柱 １ａ：柱脚
２：水平梁 ２ａ：ウェブ ２ｂ：フランジ ２ｃ：リブ
３：鋼管杭 ４：補剛梁 ５：根切り部
２０:隅肉溶接
３１：受け金物 ３２：支持金物 ３３ａ：ボルト ３３ｂ：ナット
３４：鋼管 ３４ａ：上鋼管 ３４ｂ：中鋼管 ３４ｃ：下鋼管
３５：位置固定金物 ３５ａ：腕部
３６：切断機走行板 ３７：トッププレート
４１：切断予定部
５１：裏当て金 ５１ａ：ガイドレール ５１ｂ：ノズル駆動装置
５１ｃ：アーム ５１ｄ：ノズル
６１：推進翼 ６１ａ：ガイドレール ６１ｂ：トーチ駆動装置
６１ｃ：アーム ６１ｄ：トーチ
６２：掘削爪
７１：高力ボルト ７１ａ:ボルト孔 ７２：ナット
９１：柱芯 ９４：通り芯 ９５：杭芯 ９６：水平梁の部材芯
Ｌ：杭芯間距離
１１６：無筋コンクリート １１７：根切り部
１２２：鉄骨柱 １２４：ＰＨＣ杭
１２５：支持装置 １２６：第１基礎鉄骨
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物を支える鉄骨柱の柱脚に接合され、その柱脚から放射方向に水平に延びる複数の水平梁と、それら水平梁の先端部に緊結され、下向きに延びる、突起による引抜き抵抗機構を有する複数の杭とから構成されていることを特徴とする基礎梁の無い杭基礎構造。
【請求項２】
前記水平梁が３本以上であり、それら全部の水平梁先端部に前記引抜き抵抗機構を有する杭が緊結されていることを特徴とする請求項１に記載の基礎梁の無い杭基礎構造。
【請求項３】
前記鉄骨柱の柱脚芯と前記引抜き抵抗機構を有する杭の芯とを結ぶ水平線と、前記水平梁の部材軸芯とが一致するように配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の杭基礎構造。
【請求項４】
複数の前記水平梁の隣接する先端同士が補剛梁で連結されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の杭基礎構造。
【請求項５】
前記杭の頭部にトッププレートが水平に取付けられ、このトッププレートに水平梁の先端部が溶接又はボルトで接合されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の杭基礎構造。
【請求項６】
埋設後の鋼管杭頭部の切断処理において、仮の支持金物を杭頭付近の鋼管内部に固定し、その支持金物に支持させることにより杭頭上端に切断機走行板を水平に保持し、当該切断機走行板に設けたガイドレールに沿って切断機を走行させることにより、鋼管杭頭部の切断を行うことを特徴とする鋼管杭の杭頭処理方法。
【請求項７】
水平梁と鋼管杭頭とを接続するためのアジャスト部の取付けにおいて、杭頭付近の鋼管内部に固定された仮の支持金物に支持させて、アジャスト部に予め取付けられたトッププレートを水平に保持し、そのトッププレートにガイドレールを設けて溶接機を走行させることにより、アジャスト部と鋼管杭頭とを溶接接合することを特徴とする鋼管杭の杭頭処理方法。
【請求項１】
構造物を支える鉄骨柱の柱脚に接合され、その柱脚から放射方向に水平に延びる複数の水平梁と、それら水平梁の先端部に緊結され、下向きに延びる、突起による引抜き抵抗機構を有する複数の杭とから構成されていることを特徴とする基礎梁の無い杭基礎構造。
【請求項２】
前記水平梁が３本以上であり、それら全部の水平梁先端部に前記引抜き抵抗機構を有する杭が緊結されていることを特徴とする請求項１に記載の基礎梁の無い杭基礎構造。
【請求項３】
前記鉄骨柱の柱脚芯と前記引抜き抵抗機構を有する杭の芯とを結ぶ水平線と、前記水平梁の部材軸芯とが一致するように配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の杭基礎構造。
【請求項４】
複数の前記水平梁の隣接する先端同士が補剛梁で連結されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の杭基礎構造。
【請求項５】
前記杭の頭部にトッププレートが水平に取付けられ、このトッププレートに水平梁の先端部が溶接又はボルトで接合されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の杭基礎構造。
【請求項６】
埋設後の鋼管杭頭部の切断処理において、仮の支持金物を杭頭付近の鋼管内部に固定し、その支持金物に支持させることにより杭頭上端に切断機走行板を水平に保持し、当該切断機走行板に設けたガイドレールに沿って切断機を走行させることにより、鋼管杭頭部の切断を行うことを特徴とする鋼管杭の杭頭処理方法。
【請求項７】
水平梁と鋼管杭頭とを接続するためのアジャスト部の取付けにおいて、杭頭付近の鋼管内部に固定された仮の支持金物に支持させて、アジャスト部に予め取付けられたトッププレートを水平に保持し、そのトッププレートにガイドレールを設けて溶接機を走行させることにより、アジャスト部と鋼管杭頭とを溶接接合することを特徴とする鋼管杭の杭頭処理方法。
【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２００８−４５３４２（Ｐ２００８−４５３４２Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２２２８５（Ｐ２００６−２２２２８５）
【出願日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（５９７０９５２８９）株式会社小山工作所 (2)
【出願人】（５９２１９８４０４）千代田工営株式会社 (25)
【出願人】（５０６０７１７８２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【出願人】（５９７０９５２８９）株式会社小山工作所 (2)
【出願人】（５９２１９８４０４）千代田工営株式会社 (25)
【出願人】（５０６０７１７８２）
【Ｆターム（参考）】
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