説明

鋼製の杭と構造物の接合構造

【課題】現場での溶接やめっき等の工程を必要とすることなく鋼管杭の位置ズレを吸収して簡単且つ短時間に構造物と接合できる。
【解決手段】鋼管杭3と架台の接合構造は、鋼管杭3の杭頭面6の裏面にボルト挿通孔6aに連通するナット7を固定し、架台を支持する受け部10に固定プレート10aを設けた。鋼管杭3と受け部10との間に角筒状の連結ブロック4を設けた。連結ブロック4は下面プレート4aの中央に第一長孔12を形成し、上面プレート4bの四隅に第一長孔12の長手方向に直交する方向に延在する第二長孔16を形成した。杭頭面6のボルト挿通孔6aと下面プレート4aの第一長孔12、受け部10の固定プレート10aに設けたボルト挿通孔18と上面プレート4bの第二長孔16の位置ズレをそれぞれ調整し、ボルト13とナットで固定した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造的に強い強度を有すると共に鋼製の杭とその上の構造物との間の施工誤差を吸収して固定できる鋼製の杭と構造物の接合構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、鋼製の杭と各種構造物との接合構造として、鋼製の杭に一体に形成された鉄筋コンクリート造りのフーチングを介して構造物を接合した構造が一般的に知られている。
例えば、地中に打ち込んだ鋼管杭の上に構造物を接合する際、施工誤差を吸収するために、鋼管杭の杭頭部に鉄筋を配筋させて型枠内にコンクリートを流し込んで鉄筋コンクリート造りの根巻きを設け、根巻き内に埋め込んでおいたアンカーボルトまたはあと施工アンカーボルトを用いて構造物を根巻きに固定させることで構造物を鋼管杭に接合するようしていた。
【0003】
また、特許文献1に記載された鉄骨柱の建て方構造は、打設した杭の杭頭部端板に下部プレートをボルト止めし、下部プレートの長孔に連結ボルトを移動可能に設置する。そして、上部の鉄骨柱の下部に設けた上部プレートの長孔は下部プレートの長孔に略直交する方向に形成されており、この上部プレートの長孔に上述した連結ボルトを挿入して固定する。これらの連結ボルトはアンカーボルトとなって下部プレートにねじ込まれる。
この構造により、連結ボルトと上部プレートの移動によって杭芯と柱芯とのXY軸方向のズレを容易に補正できるとしている。
【0004】
また、特許文献2に記載された杭及び柱の接合構造では、打設した鋼管杭の上端に杭頭プレートを有する杭頭側杭体を溶接させ、この杭頭プレートと柱の下部に固定された柱脚プレートとをボルトとナットで接合する。その際、杭頭プレートと柱脚プレートの各ボルト挿通孔をルーズホールとすることで、鋼管杭の水平方向の施工誤差を吸収させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−132120号公報
【特許文献2】特開2006−193995号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した従来の鋼管杭と柱等の構造物との接合構造では、接合部にコンクリート工事が必要であるために工期が長期化する欠点があった。
また、特許文献1に記載された接合構造は部品数が多く複雑であるという欠点がある。また、特許文献2に記載された接合構造では、工事現場で鋼管杭を打設してその頭部に杭頭プレートを有する杭頭側杭体を溶接することで、柱脚プレート等の構造物と接合する施工方法であるから、コンクリート打設の工程を省略することができるが、鋼管杭や構造物は工場で製造して、現場で鋼管杭の頭部を切断したり杭頭側杭体を溶接する等して組み立てる工程が必要であり、鋼管杭頭部の切断や溶接等でめっきが剥がれてしまう欠点がある。そのため、現場での溶接工程と再めっき工程等が必要になる等、依然として接合に手間がかかるという不具合があり、コスト高になるという欠点も残った。
【0007】
本発明は、このような問題点に鑑み、現場での溶接やめっき等の工程を必要とすることなく鋼製の杭の相対的な位置ズレを吸収して簡単且つ短時間に構造物と接合できるようにした鋼製の杭と構造物の接合構造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】
【0008】
本発明による鋼製の杭と構造物の接合構造は、鋼製の杭と構造物とを接合する接合構造であって、杭の頭部に設けられたナット部と、構造物に設けられた接合部と、杭の頭部と構造物の接合部との間に設けられていて第一ルーズホールが形成された第一連結プレートと第二連結プレートとを対向させて一体に形成してなる連結ブロックとを備え、接合部または第二連結プレートに第二ルーズホールが形成されており、第一ルーズホールを介して第一連結プレートを第一ボルトとナット部によって杭の頭部に連結すると共に、第二ルーズホールを介して第二連結プレート及び接合部を第二ボルトとナットによって連結するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、鋼製の杭の頭部と構造物とが相対的に位置ズレしていたとしても、これら杭の頭部及び構造物との間に設けた連結ブロックの第一連結プレートに形成した第一ルーズホールと連結ブロックの第二連結プレートまたは構造物の接合部に形成した第二ルーズホールによって位置調整をそれぞれ行うことで、連結ブロックの第一連結プレートに設けた第一ルーズホールに第一ボルトを通して杭の頭部のナット部に接合させると共に、接合部及び第二連結プレートの一方に設けた第二ルーズホールと他方に設けたボルト貫通孔に第二ボルトを通してナットと連結することで、杭の頭部と構造物との位置ズレを吸収して固定できる。
しかも、位置調整可能な連結ブロックを介して構造物の接合部と鋼製の杭を間接的に接合させたから、現場での溶接や再めっき等の工程が必要なく簡単且つ短時間で接合できる。
特に、連結ブロックの対向する第一連結プレートと第二連結プレートにそれぞれ第一ルーズホールと第二ルーズホールを設けて第一連結プレートを杭の頭部にボルトとナット部によって接合させ、第二連結プレートを構造物の接合部にボルトとナットによって接合させるようにすれば、単一部品でより簡単且つ短時間で接合できる。
なお、構造物の接合部は構造物と一体でもよいし別体でもよい。
【0009】
また、第一ルーズホールは連結ブロックの第一連結プレートの中央に形成されていることが好ましい。
この構造によって、第一連結プレートの第一ルーズボールを通したボルトを杭の頭部に設けたナット部に螺合させ、位置調整や角度調整を行って簡単に固定できる。
【0010】
また、連結ブロックは角筒形状とされ、第一連結プレートと第二連結プレートは連結ブロックの下面と上面に対向して設けられたことが好ましい。
連結ブロックを角筒形状にして対向する下面と上面に第一連結プレートと第二連結プレートを設けたから、1つの部材によって杭の頭部と構造物とをそれぞれ接合できる。
【0011】
また、構造物の接合部と連結ブロックの第二連結プレートとの間に変形可能なスペーサが嵌合されていてもよい。
構造物の接合部と連結ブロックの第二連結プレートとの間にスペーサを設けることで、高さ方向に位置ズレが生じても簡単に吸収することができ、しかも、杭の頭部と構造物のいずれかが他方に対して傾斜していたとしても、スペーサを介在させることでスペーサの変形やスペーサの形状等によって傾きを吸収できる。
【0012】
また、構造物の接合部は、構造物を支持する受け部であってもよく、この場合には構造物と連結ブロックとが受け部を介して連結されるため、部品数が増えるが接合構造の自由度が向上する。
【0013】
また、ナット部は、杭の頭部に形成されたボルト挿通孔の裏面側に固定されているナットである。
ナットを杭の頭部の裏面側でボルト挿通孔に連通するように固定することで、第一ボルトを簡単且つ容易にナット部に螺合させて固定できる。
また、ナット部は、杭の頭部に設けたボルト挿通孔に形成された雌ねじ部であってもよい。
杭の頭部に設けたボルト挿通孔に雌ねじ部を形成してナット部とすることで、部品点数が更に削減できる上に、第一ボルトとの螺合による第一連結プレートとの接合が一層容易になる。
【発明の効果】
【0014】
本発明による鋼製の杭と構造物の接合構造によれば、現場等での溶接やめっき等の工程を必要とすることなく、杭と構造物との間に固定される連結ブロックによって鋼製の杭と構造物との位置ズレを吸収してボルトによって簡単且つ短時間で互いに接合できる。これにより、鋼製の杭または構造物の施工誤差を容易に吸収して短い工期で鋼製の杭と構造物との高い固定強度を得られる。
しかも、杭と構造物とは連結ブロックによって固定できるから、部品点数が少なくてすみ製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第一実施形態による鋼管杭と太陽電池パネル用架台との接合構造を示す要部説明図である。
【図2】鋼管杭と架台との接合構造を図1に示す方向と直交する方向から見た要部拡大図である。
【図3】図2に示す連結ブロックの上面図である。
【図4】図1に示す鋼管杭と架台との接合構造の要部拡大断面図である。
【図5】図4に示す連結ブロックの上面図である。
【図6】鋼管杭を示す図であり、(a)は頭部平面図、(b)は頭部付近の部分縦断面図である。
【図7】連結ブロックの斜視図である。
【図8】鋼管杭と架台との接合構造における鋼管杭の変形例を示すものであり、(a)は頭部平面図、(b)は頭部付近の部分縦断面図である。
【図9】本発明の第二実施形態による鋼管杭と太陽電池パネル用架台との接合構造を示す要部説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されるものでないことはいうまでもない。
先ず、本発明の第一実施形態による接合構造について図1乃至図7により説明する。
図1において、第一の実施形態による接合構造1は、太陽電池装置の多数の太陽電池パネル(図示せず)を支持するための架台2が連結ブロック4を介して鋼管杭3に支持されている。
太陽電池用架台2は、所定間隔で略V字状に形成された支持枠5をその下側に設けており、支持枠5は連結ブロック4に固定される受け部10に連結されている。
【0017】
図1及び図2に示すように、鋼管杭3は地中に打設されており、鋼管杭3の頭部3aは地上に延びている。鋼管杭3は図2及び図6に示すように、例えば略円筒状に形成されており、その頭部3aの開口は円盤状の杭頭面6で封止されている。図6に示すように、杭頭面6の中心線Oと略同軸にボルト挿通孔6aが穿孔されており、杭頭面6の裏面にはボルト挿通孔6aと同軸にナット7が溶接等で予め固着されている。
また、鋼管杭3の頭部3aの外周面には、鋼管杭3を回転させながら圧入するための突起部8が設けられている。
【0018】
次に、鋼管杭3と太陽電池用架台2との間に配設される連結ブロック4について説明する。
図2に示す連結ブロック4は図7に示すように略角筒状に形成されており、その下面と上面には下面プレート4aと上面プレート4bが対向して設けられている。下面プレート4aには中央にルーズホールとして第一長孔12が形成されている。第一長孔12を通して締結ボルト13を鋼管杭3の杭頭面6に形成したボルト挿通孔6aに挿通させてナット7に締め込むことで鋼管杭3と連結ブロック4を固定できる。
ここで、下面プレート4aにおける第一長孔12の延在方向をY軸方向として鋼管杭3に対して連結ブロック4の位置をY軸方向に調整可能としている。また、連結ブロック4は第一長孔12を通してボルト挿通孔6aに挿通した締結ボルト13回りに回転調整可能であり、鋼管杭3に対する連結ブロック4の水平面内の角度を調整可能としている。
なお、締結ボルト13の頭部と下面プレート4aの第一長孔12との間にはワッシャ14とスプリングワッシャ15が介在している。
【0019】
次に、図7において、連結ブロック4の下面プレート4aに対向する上面プレート4bには、例えばその四隅に第二長孔16がそれぞれ形成されている。上面プレート4bに形成された4個の第二長孔16は第一長孔12が延在するY軸方向に直交するX軸方向にそれぞれ延在して形成されており、架台2の支持枠5を支持する受け部10に対して連結ブロック4の位置をX軸方向に相対的に位置調整可能としている。
【0020】
一方、図2及び図4に示すように、連結ブロック4の上面プレート4bに固定される受け部10は、太陽電池用架台2を支える支持枠5を固定している。
受け部10は、略板状の固定プレート10aの中央に略V字状の支持枠5を収容して固定するための断面略U字状の収容部10bが設けられている。収容部10bは連結ブロック4の上面プレート4bに設けた第二長孔16を2つずつ分離するように第二長孔16の延在方向に略直交する方向に延びている(図2参照)が、これに代えて第二長孔16の延在方向に沿って延びるように設けてもよい。そして、固定プレート10aの四隅には上面プレート4bの各第二長孔16の位置と同様の位置にボルト貫通孔18がそれぞれ形成されている。
【0021】
そして、締結ボルト13を上面プレート4bの第二長孔16及び固定プレート10aのボルト貫通孔18に挿通させてナット19で締め込んで連結ブロック4と受け部10とを固定することができる。また、連結ブロック4は受け部10に対して第二長孔16の長手方向であるX軸方向に沿って相対的に位置調整可能とされている。
【0022】
また、連結ブロック4の上面プレート4bと受け部10の固定プレート10aとの間には、装着される締結ボルト13の周囲に例えばゴム製のスペーサ20が介装されており、これにより鋼管杭3の杭頭面6や受け部10の鉛直方向の施工誤差を吸収できると共に水平面に対する傾斜誤差も調整可能である。
スペーサ20は合成樹脂製や金属製でもよいが、ゴム製とすることが好ましい。ゴム製のスペーサ20は連結ブロック4の上面プレート4bと受け部10との間で圧縮変形されることで、杭頭面6や受け部10に傾斜誤差があっても、傾斜面になじむ形状になって傾斜誤差を吸収できて太陽電池用架台2を安定的に精度良く保持できる。
また、締結ボルト13の頭部とナット19との間には第二長孔16やボルト貫通孔18に当接するワッシャ21がそれぞれ介在している。
【0023】
本実施形態による鋼管杭3と太陽電池用架台2との接合構造1は上述の構成を備えており、次にその接合方法について図1乃至図5により説明する。
まず、地盤に鋼管杭3を所定間隔で打ち込み、その頭部3aに設けた杭頭面6に連結ブロック4を設置する。そして、連結ブロック4の下面プレート4aに設けた第一長孔13と杭頭面6のボルト挿通孔6aとに締結ボルト13を挿通して杭頭面6の裏面に固着したナット7に緩く螺合させて、連結すべき太陽電池用架台2の受け部10に対して連結ブロック4を第一長孔13の長手方向であるY軸方向に位置調整する。これと同時に連結ブロック4の水平面内の角度を調整することもできる。
【0024】
また、連結ブロック4の上面プレート4bに設けた第二長孔16が受け部10の固定プレート10aに形成したボルト貫通孔18に重なるようにX軸方向に受け部10の位置調整を行う。
このようにして、連結ブロック4の下面プレート4aと上面プレート4bに互いに直交する方向に設けた第一長孔12、第二長孔16についてY軸方向、X軸方向の位置を調整し、水平面内の角度を調整することで、受け部10に対する鋼管杭3の位置ズレを連結ブロック4によって調整する。
【0025】
そして、下面プレート4aの第一長孔12及び杭頭面6のボルト挿通孔6a、上面プレート4bの第二長孔16及び受け部10の固定プレート10aに設けたボルト貫通孔18にそれぞれ締結ボルト13を挿通させて、ナット7,ナット19にそれぞれ締め込むことで、鋼管杭3に架台2の受け部10を固定することができる。
【0026】
上述のように、本実施形態による鋼管杭3と太陽電池用架台2の接合構造1によれば、架台2の支持枠5を支持する受け部10に対して鋼管杭3の打設位置がずれていたとしても連結ブロック4の下面プレート4aの第一長孔12と上面プレート4bの第二長孔16とによって水平面内で互いに直交するY軸方向とX軸方向に調整すると共に、杭頭面6のボルト挿通孔6aを中心に水平面内で連結ブロック4の回転角度を調整することで位置ズレを吸収して固定できる。
また、鋼管杭3と架台2の受け部10とを連結する部材として連結ブロック4という1つの部品を配設すればよいため、部品数を低減できる。そして、締結ボルト13をナット7,19に螺合して締め込むだけで、現場等での溶接やめっき等の工程を必要とすることなく、鋼管杭3の位置ズレを吸収して簡単且つ短時間に架台2と接合できる。
また、鋼管杭3と架台2との間に高さ方向の誤差や傾斜誤差があってもスペーサ20を介装させることで吸収できる。
これにより、鋼管杭3の施工誤差があったとしても、施工誤差を容易に吸収して短い工期で鋼管杭3と架台2とを強固且つ正確に固定できる。
【0027】
なお、本発明による接合構造1は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない限り適宜の変更を採用することができる。
図8は、上述した第一実施形態による鋼管杭3と太陽電池用架台2の接合構造1の第一変形例を示すものであり、鋼管杭3の杭頭面6の裏面にナット7を固着する構成に代えて、ボルト挿通孔6a内に締結ボルト13に螺合する雌ねじ部22を形成するようにしてもよい。
また、上述の第一実施形態による接合構造1において、鋼管杭3の杭頭面6に対して連結ブロック4の下面プレート4aを水平面内でボルト挿通孔6a回りに回転させて角度調整するようにしたが、必ずしも角度調整は必要ない。下面プレート4aと上面プレート4bにおいて、締結ボルト13を挿通させてナット7、19と連結して、連結ブロック4を介して鋼管杭3と架台2の受け部10を接合できればよい。
【0028】
本発明の第二実施形態による鋼管杭3と太陽電池用架台2の接合構造1を図9に示す要部断面図により説明する。
図9に示す接合構造1において、鋼管杭3と受け部10は上述した第一実施形態とほぼ同一構成であり、連結ブロックの構成において相違する。
図9に示す連結ブロック24は、略角筒形状の上面プレート24bの中央部を切除した切欠部25を設けた構成を備えており、下面プレート24aは上述した第一実施形態による連結ブロック4の下面プレート4と同一構成であり、Y軸方向に延びる第一長孔12を備えている。上面プレート24bにおいて、切欠部25の両側に略板状の鍔部26,26が分割して形成され、各鍔部26には例えば一対の第二長孔27が形成されている。第二長孔27は第一長孔12の延在方向に略直交するX軸方向に延びて形成されているものとする。
【0029】
そして、受け部10の底部に設けた固定プレート10aには第二長孔27に対向する位置にボルト貫通孔18が形成されている。また、上面プレート24bの鍔部26と受け部10の固定プレート10aとの間には例えばゴム製のスペーサ20が装着されていてもよい。
そのため、鋼管杭3の打設位置に位置ズレがあった場合等でも、連結ブロック24の下面プレート24aの第一長孔12と締結ボルト13によってY軸方向の位置調整と水平面内の角度調整を行うことができる。そして、上面プレート24bの各鍔部26に形成した第二長孔27と固定プレート10aのボルト貫通孔18と締結ボルト13によってX軸方向に位置調整を行うことができる。
そのため、第一実施形態による接合構造1と同様に、架台2の受け部10と鋼管杭3との間に位置ズレが生じても連結ブロック24によって位置調整することができる。
【0030】
なお、上述の各実施形態や変形例において、受け部10の固定プレート10aに形成したボルト挿通孔18は断面円形に形成したが長孔に形成してもよい。或いは、連結ブロック4,24の上面プレート4b、24bの鍔部26において第二長孔27に代えて円形のボルト挿通孔18を設けると共に、受け部10の固定プレート10aにボルト挿通孔18に代えて第二長孔27を設けてもよい。
また、上述した各実施形態において、連結ブロック4、24は角筒形状としたが、上面プレート4b、24bから下面プレート4a、24bに向けてテーパ状に幅狭になるように側面視逆台形状に形成してもよい。
また、連結ブロック4,24は必ずしも角筒形状である必要はなく、下面プレート4a、24aと上面プレート4b、24bが連結された一体構造即ち1つの部材であればよく、その連結構造は任意である。例えば下面プレート4a、24aと上面プレート4b、24bが支柱や隔壁等の部材で一体に連結された非角筒構造であってもよい。連結ブロック4,24がこのような構成であれば、1つの部材で鋼管杭3と架台2の受け台10との相対的な位置ズレを調整して連結固定することができる。
また、連結ブロック4,24の下面プレート4a、24aは第一連結プレートを構成し、上面プレート4b、24bは第二連結プレートを構成する。第一長孔12、第二長孔16、27等はルーズホールを構成する。
【0031】
なお、上述の各実施形態では、連結ブロック4,24と固定プレート10aとの間にスペーサ20を介装させたが、鋼管杭3と連結ブロック4,24との間にスペーサ20を設けるようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、鋼管杭3の頭部3aに鋼管杭3を回転圧入させるための突起部8を設けたが、突起部8は必ずしも設けなくてもよい。鋼管杭3を油圧等による打設や押圧等の何らかの手段で地中に打ち込むことができればよい。
また、上述した各実施形態では、鋼管杭3に接合する構造物として受け部10で支持する太陽電池用架台2と支持枠5を用いたが、本発明は太陽電池用架台2等に限定されることなく各種の構造物に適用できることはいうまでもない。また、構造物の接合部として、受け部10を構造物と別体に形成したが、構造物と一体に形成してもよい。
また、杭についても鋼管杭3である必要はなく適宜の断面形状を採用できる。
【符号の説明】
【0032】
1 接合構造
2 太陽電池用架台
3 鋼管杭
4、24 連結ブロック
4a、24a 下面プレート
4b、24b 上面プレート
6 杭頭面
6a ボルト挿通孔
7、19 ナット
10 受け部
10a 固定プレート
10b 収容部
12 第一長孔
13 締結ボルト
16、27 第二長孔
18 ボルト貫通孔
20 スペーサ
22 雌ねじ部
26 鍔部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼製の杭と構造物とを接合する接合構造であって、
前記杭の頭部に設けられたナット部と、
前記構造物に設けられた接合部と、
前記杭の頭部と前記構造物の接合部との間に設けられていて第一ルーズホールが形成された第一連結プレートと第二連結プレートとを対向させて一体に形成してなる連結ブロックとを備え、
前記接合部または第二連結プレートに第二ルーズホールが形成されており、
前記第一ルーズホールを介して前記第一連結プレートを第一ボルトとナット部によって前記杭の頭部に連結すると共に、前記第二ルーズホールを介して前記第二連結プレート及び前記接合部を第二ボルトとナットによって連結するようにしたことを特徴とする鋼製の杭と構造物の接合構造。
【請求項2】
前記第一ルーズホールは前記連結ブロックの第一連結プレートの中央に形成されている請求項1に記載された鋼製の杭と構造物の接合構造。
【請求項3】
前記連結ブロックは角筒形状とされ、前記第一連結プレートと第二連結プレートは連結ブロックの下面と上面に対向して設けられた請求項1または2に記載された鋼製の杭と構造物の接合構造。
【請求項4】
前記構造物の接合部と前記連結ブロックの第二連結プレートとの間に変形可能なスペーサが嵌合されている請求項1乃至3のいずれか1項に記載された鋼製の杭と構造物の接合構造。
【請求項5】
前記構造物の接合部は、前記構造物を支持する受け部である請求項1乃至4のいずれか1項に記載された鋼製の杭と構造物の接合構造。
【請求項6】
前記ナット部は、前記杭の頭部に形成されたボルト挿通孔の裏面側に固定されているナットである請求項1乃至5のいずれか1項に記載された鋼製の杭と構造物の接合構造。
【請求項7】
前記ナット部は、前記杭の頭部に設けたボルト挿通孔に形成された雌ねじ部である請求項1乃至5のいずれか1項に記載された鋼製の杭と構造物の接合構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2012−207463(P2012−207463A)
【公開日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−74255(P2011−74255)
【出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(593063161)株式会社NTTファシリティーズ (475)
【Fターム(参考)】