JP5891121B2 - 構真柱および構真柱の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、構真柱および構真柱の製造方法に関する。詳しくは、逆打ち工法により地下躯体を構築するための構真柱、および、この構真柱の製造方法に関する。

従来より、逆打ち工法により鉄筋コンクリート造の地下躯体を構築する場合、杭工事の際に場所打ち杭に構真柱を打ち込むことが行われる。
この構真柱としては、一部を鉄筋コンクリート造で本設柱としたものがある（特許文献１参照）。この構真柱（以下、ＲＣ構真柱と呼ぶ）は、鉄筋コンクリート造の本設柱となる柱部と、この柱部の下に設けられて杭に打ち込まれる鉄骨製の支持力伝達部と、を備える。

このようなＲＣ構真柱は、地下躯体の深度が大きくなるに従って、長さや重量が大きくなるので、工場で製作して現場に運搬することは困難となる。
そこで、ＲＣ構真柱の柱部を長さ方向に複数の柱ピースに分割し、各柱ピースを工場で製作して現場に運搬し、現場で柱ピースを組み立てることが考えられるが、このＲＣ構真柱の組立て方法として、例えば、以下の２通りの方法が提案されている。

第１に、ＲＣ構真柱を横に寝かせた状態で地組みする方法がある。すなわち、柱ピースを横に泣かせた状態で水平方向に並べて、これら柱ピース同士の接合部分のコンクリートを現場で打設する。そして、コンクリートの養生期間が経過した後に、ＲＣ構真柱を吊り上げて建て起こして、現場打ち杭に打ち込む。

第２に、柱ピースを上下に積層して、ＲＣ構真柱を縦方向に地組みする方法がある（特許文献１参照）。この場合、柱の主筋同士を機械式継手で接合するとともに、柱ピース同士を接続吊下げ治具で接合し、その後、ＲＣ構真柱を吊り上げて建て起こして、現場打ち杭に打ち込む。ここで、接続吊下げ治具は、具体的には、各柱ピースの外周面にボルトで固定される。

特開２０１１−８９３２０号公報

しかしながら、第１の方法では、柱ピース同士の接合部分のコンクリートの養生期間として１週間程度は必要であるため、工期が長期化する、という問題があった。また、重量が大きく長い構真柱を寝かせた状態から建て起こすことは、安全性を確保するのが難しい、という問題があった。

また、第２の方法では、専用の接続吊下げ治具を製作するため、施工コストが高くなる、という問題があった。さらに、接続吊下げ治具がＲＣ構真柱の外側に設けられるため、構真柱が杭のケーシング内に収まりにくくなり、施工性が低下する、という問題があった。

本発明は、安全性を確保して工期を短縮しつつ、施工コストを削減して施工性を向上できる鉄筋コンクリート造の構真柱および構真柱の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の構真柱（例えば、後述の構真柱１０）の製造方法は、建物（例えば、後述の建物１）の複数の層に亘って設けられる鉄筋コンクリート造の柱部（例えば、後述の柱部１１）と、当該柱部の下に設けられて前記建物の杭に打ち込まれる鉄骨製の支持力伝達部（例えば、後述の支持力伝達部１２）と、を備える構真柱の製造方法であって、前記柱部は、長さ方向に複数の柱ピース（例えば、後述の柱ピース２０）に分割され、最下段の柱ピースには、緊張材（例えば、後述のＰＣ鋼棒２１）が打ち込まれて定着しており、残る柱ピースには、緊張材が挿通されるシース管（例えば、後述のシース管２３）が打ち込まれており、地盤面に穴部（例えば、後述の穴部３１）を形成して当該穴部の底面に最下段の柱ピースをセットする第１工程（例えば、後述のステップＳ２）と、前記緊張材に新たに緊張材を接合して延長し、既にセットした柱ピースの上に柱ピースを積層して、前記延長した緊張材を当該積層した柱ピースのシース管に挿通する手順を繰り返して、残る全ての柱ピースを上下方向に積層配置する第２工程（例えば、後述のステップＳ３〜Ｓ６）と、最上段の柱ピースに反力をとって前記緊張材に緊張力を導入する第３工程（例えば、後述のステップＳ７）と、前記柱ピース同士の接合部および前記シース管内にグラウト材を圧入して前記柱部を完成させる第４工程（例えば、後述のステップＳ８）と、地盤面に穴部（例えば、後述の穴部４１）を形成して当該穴部の底面に前記支持力伝達部を立てた状態でセットする第５工程（例えば、後述のステップＳ９）と、前記完成した柱部を吊り上げて前記支持力伝達部の直上に位置させて、この状態で当該柱部の下に支持力伝達部を連結して構真柱を完成させる第６工程（例えば、後述のステップＳ１０）と、を備えることを特徴とする。また、第１工程では、現場内に、地盤面に穴部を設けた柱部地組ヤードを設け、第５工程では、現場内の前記柱部地組ヤードとは異なる場所に、地盤面に穴部を設けた構真柱組立てヤードを設けることを特徴とする。さらに、構真柱を完成させる第６工程の後に、場所打ち杭の杭孔を形成しておき、前記完成した構真柱を吊上げて、当該杭孔に挿入して、前記場所打杭に打ち込む第７工程を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の構真柱は、建物の複数の層に亘って設けられる鉄筋コンクリート造の柱部と、当該柱部の下に設けられて前記建物の杭に打ち込まれる鉄骨製の支持力伝達部と、を備え、前記柱部は、長さ方向に複数の柱ピースに分割され、最下段の柱ピースには、緊張材が打ち込まれて定着しており、残る柱ピースには、緊張材が挿通されるシース管が打ち込まれており、前記最下段の柱ピースの緊張材は、新たに緊張材が接合されて延長され、当該延長された緊張材は、残る柱ピースのシース管に挿通されて、最上段の柱ピースに反力をとって緊張力が導入されて、この状態で、前記最上段の柱ピースに定着されていることを特徴とする。また、最上段の柱ピースの上面には、定着板が設けられ、前記延長された緊張材は、前記定着板に接続されて前記最上段の柱ピースに定着することを特徴とする。

この発明によれば、柱ピースを工場で予め製造しておき、これら柱ピースを上下方向に積層する。このとき、最下段の柱ピースに打ち込まれた緊張材を延長して、この延長した緊張材を各ピースのシース管を挿通する。そして、最上段の柱ピースに下方に向かって反力をとって緊張材を引っ張ることで、各柱ピースに圧縮力を加える。

構真柱を吊り上げると、柱ピース同士の接合部では、この接合部よりも下の部分の荷重が作用し、接合部の上下の柱ピースが離れる方向に力がかかる。そこで本発明では、予め緊張材に緊張力（プレストレス）を導入して、接合部の上下の柱ピースが接近する方向に力をかけた。よって、このグラウト材に引張力が作用しないので、グラウト材の注入漏れがないことを確認できれば、柱ピース同士の接合部に充填されたグラウト材が若齢であっても、クラックの発生を防止できる。これにより、短期間の養生で柱部を吊上げることが可能となり、工期を短縮できる。
なお、地上躯体工事が進行すると、構真柱にかかる鉛直荷重が大きくなる。これにより、構真柱には、今回導入したプレストレスよりも大きな圧縮力がかかるので、プレストレスによる圧縮力の増加分の割合は僅かとなる。

また、柱ピースを上下方向に積層したので、従来のように構真柱を寝かせた状態から建て起こした場合に比べて、建て起こし作業が不要となるので、安全性を確保できるうえに、柱ピースの建て入れ調整が容易であり、心を通しやすくなる。

また、緊張材に導入した圧縮力により柱ピース同士が互いに接合されるので、従来のように柱ピース同士を専用の治具で連結する必要がなく、施工コストを低減できる。

また、柱ピースの外側に専用の治具を取り付けないので、構真柱を杭のケーシング内に収めやすくなり、施工性を向上できる。

また、柱部の下部を穴部の中で組み立てることで、地上の足場の高さを低くでき、高所作業を低減できる。また、柱部の下部が穴部の内壁に囲まれた状態となるので、地組み作業の際に地震が発生しても、組立て中の柱部が転倒するのを防止でき、柱部の組立て作業における安全性が高くなる。
さらに、支持力伝達部を穴部の中に立てた状態で、柱部と支持力伝達部とを連結したので、この連結作業の際に地震が発生しても、支持力伝達部が転倒するのを防止でき、柱部と支持力伝達部との連結作業における安全性が高くなる。

本発明の一実施形態に係る構真柱が適用された建物の断面図である。 前記実施形態に係る構真柱の製造手順を説明するためのフローチャートである。 前記実施形態に係る構真柱の製造手順を説明するための模式図（その１）である。 前記実施形態に係る構真柱の製造手順を説明するための模式図（その２）である。 前記実施形態に係る構真柱の製造手順を説明するための模式図（その３）である。 前記実施形態に係る構真柱の製造手順を説明するための模式図（その４）である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る構真柱１０が適用された建物１の断面図である。
建物１は、地下３階までの地下躯体２を備えており、この地下躯体２は、逆打ち工法により、杭３の上に構築されている。

構真柱１０は、鉄筋コンクリート造の柱部１１と、この柱部１１の下に設けられた鉄骨製の支持力伝達部１２と、を備える。
この構真柱１０は、杭打ち工事の際に杭穴に挿入されることで、支持力伝達部１２が杭３に打ち込まれる。

支持力伝達部１２は、杭３および地下躯体２の基礎４と一体化している。
柱部１１は、地下躯体２の地下３階床（基礎の上端）レベルから１階梁下レベルまでの３層に亘って設けられた鉄筋コンクリート造の本設柱である。具体的には、この柱部１１には、地下２階床梁５、地下１階床梁６、１階床梁７が接合されている。

柱部１１は、長さ方向に複数の柱ピース２０に分割され、これら柱ピース２０は、工場で予め製造されたプレキャスト鉄筋コンクリート造である。以下、柱ピース２０のうち最下段に位置するものを柱ピース２０Ａとする。
この柱部１１は、ＰＣ鋼棒２１が打ち込まれており、このＰＣ鋼棒２１に緊張力が導入されて、プレストレストコンクリートとなっている。

以下、構真柱１０の製造手順について、図２のフローチャートを参照しながら説明する
まず、ステップＳ１では、図３（ａ）に示すように、現場内に所定のスペースを確保して、柱部１１を組み立てるための柱部地組ヤード３０を設ける。

柱部地組ヤード３０は、地盤面に形成された所定深さの穴部３１と、この穴部３１を囲むように地上に設置された所定高さの枠組足場３３と、を備える。

穴部３１は、杭打ち機で地面に削孔してスタンドパイプ３１１を打ち込むことで形成されている。
枠組足場３３には、図示しないタラップや階段が設けられている。

ステップＳ２では、図３（ｂ）に示すように、柱部地組ヤード３０において、穴部３１の底面にベース架台３４を設置し、このベース架台３４の上に最下段の柱ピース２０Ａをセットする。
最下段の柱ピース２０Ａには、緊張材としてのＰＣ鋼棒２１が打ち込まれて定着しており、このＰＣ鋼棒２１の先端は、柱ピース２０Ａの上方に突出している。

ステップＳ３では、図３（ｃ）に示すように、柱ピース２０ＡのＰＣ鋼棒２１に、継手金物であるカプラ２２を用いて、新たにＰＣ鋼棒２１を接続する。これにより、ＰＣ鋼棒２１は、柱ピース２０の２つ分の長さだけ延長される。

ステップＳ４では、図４（ａ）に示すように、既にセットした最下段の柱ピース２０Ａ上に、ライナープレート２６を挟んで柱ピース２０を積層して、穴部３１に反力をとって柱ピース２０の建入れを調整し、この柱ピース２０穴部３１に固定する。

柱ピース２０には、ＰＣ鋼棒２１が挿通可能なシース管２３が打ち込まれており、さらに、これら柱ピース２０には、外部からシース管２３の内部に至るグラウト充填孔２４が所定箇所に形成されるとともに、カプラ２２が収容される収納部２５が形成されている。

そこで、柱ピース２０を積層する際、延長したＰＣ鋼棒２１を、この積層した柱ピース２０のシース管２３に挿通し、カプラ２２をこの積層した柱ピース２０の収納部２５に収納する。
また、これにより、柱ピース２０同士の間には、ライナープレート２６が介装されて隙間（接合部）が形成される。

ステップＳ５では、図４（ｂ）に示すように、既にセットした柱ピース２０の上に、ライナープレート２６を挟んでさらに柱ピース２０を積層する。このとき、この積層した柱ピース２０のシース管２３に、延長したＰＣ鋼棒２１を挿通する。
これらステップＳ３〜Ｓ５により、最下段の柱ピース２０の上に２つの柱ピースが積層されたことになる。

ステップＳ６では、図４（ｃ）、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、ステップＳ３〜Ｓ５を繰り返して、さらに２つの柱ピース２０を積層する。

ステップＳ７では、図５（ｂ）に示すように、最上段の柱ピース２０に反力をとってＰＣ鋼棒２１に緊張力を導入して、柱部１１にプレストレスを導入し、ＰＣ鋼棒２１の先端に定着板２８を取り付けて、最上段の柱ピース２０に定着させる。
ここで、ＰＣ鋼棒２１に導入する緊張力は、例えば、構真柱１０の荷重の１．５倍程度である。

ステップＳ８では、グラウト充填孔２４を通して、柱ピース２０同士の接合部、カプラ２２およびシース管２３内にグラウト材を圧入する。
これにより、図５（ｃ）に示すように、柱部１１が完成する。この柱部１１では、柱ピース２０同士の接合部は、接合目地２７となる。

ステップＳ９では、図６（ａ）に示すように、現場内に所定のスペースを確保して、柱部地組ヤード３０で組み立てた柱部１１を用いて構真柱１０を完成させるための構真柱組立てヤード４０を設ける。

構真柱組立てヤード４０は、地盤面に形成された所定深さの穴部４１と、この穴部４１を囲むように地上に設置された所定高さの地組架台４２と、この地組架台４２の近傍に設けられた枠組足場４３と、を備える。
穴部４１は、杭打ち機で地面に削孔してスタンドパイプ４１１を打ち込むことで形成されている。
地組架台４２は、複数本のＨ鋼４２１を互いに接合して組み立てたものである。

以上の構真柱組立てヤード４０において、穴部４１の底面にベース架台４４を設置し、このベース架台４４の上に支持力伝達部１２を立てた状態でセットする。

ステップＳ１０では、柱部１１をグラウト材の圧入後約２４時間養生し、その後、図６（ｂ）に示すように、吊上げ治具１３を介して完成した柱部１１を吊り上げて、支持力伝達部１２の直上に位置させる。そしてこの柱部１１を吊り上げた状態で、柱部１１と支持力伝達部１２とを連結して構真柱１０を完成させる。
その後、この完成した構真柱１０を吊り上げて、杭孔に挿入し、場所打ち杭に打ち込む。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）構真柱１０を吊り上げると、柱ピース２０同士の接合部には、その接合部よりも下の部分の荷重が作用し、接合部の上下の柱ピース２０が離れる方向に力がかかる。そこで本発明では、予めＰＣ鋼棒２１に緊張力（プレストレス）を導入して、接合部の上下の柱ピース２０が接近する方向に力をかけた。よって、このグラウト材に引張力が作用しないので、グラウト材の注入漏れがないことを確認できれば、柱ピース２０同士の接合部に充填されたグラウト材が若齢であっても、クラックの発生を防止できる。これにより、短期間の養生で柱部１１を吊上げることが可能となり、工期を短縮できる。
なお、地上躯体工事が進行すると、構真柱１０にかかる鉛直荷重が大きくなる。これにより、構真柱１０には、今回導入したプレストレスよりも大きな圧縮力がかかるので、プレストレスによる圧縮力の増加分の割合は僅かとなる。

また、柱ピース２０を上下方向に積層したので、従来のように構真柱を寝かせた状態から建て起こした場合に比べて、建て起こし作業が不要となるので、安全性を確保できるうえに、柱ピース２０の建て入れ調整が容易であり、心を通しやすくなる。

また、ＰＣ鋼棒２１に導入した圧縮力により柱ピース２０同士が互いに接合されるので、従来のように柱ピース同士を専用の治具で連結する必要がなく、施工コストを低減できる。

また、柱ピースの外側に専用の治具を取り付けないので、構真柱１０を杭のケーシング内に収めやすくなり、施工性を向上できる。

また、柱部１１の下部を穴部３１の中で組み立てることで、地上の枠組足場３３の高さを低くでき、高所作業を低減できる。また、柱部１１の下部が穴部３１の内壁に囲まれた状態となるので、地組み作業の際に地震が発生しても、組立て中の柱部１１が転倒するのを防止でき、柱部１１の組立て作業における安全性が高くなる。
さらに、支持力伝達部１２を穴部４１の中に立てた状態で、柱部１１と支持力伝達部１２とを連結したので、この連結作業の際に地震が発生しても、支持力伝達部１２が転倒するのを防止でき、柱部１１と支持力伝達部１２との連結作業における安全性が高くなる。

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範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

１…建物
２…地下躯体
３…杭
１０…構真柱
１１…柱部
１２…支持力伝達部
１３…吊上げ治具
２０、２０Ａ…柱ピース
２１…ＰＣ鋼棒（緊張材）
２２…カプラ
２３…シース管
２４…グラウト充填孔
２５…収納部
２６…ライナープレート
２７…接合目地
２８…定着板
３０…柱部地組ヤード
３１…穴部
３３…枠組足場
３４…ベース架台
４０…構真柱組立てヤード
４１…穴部
４２…地組架台
４３…枠組足場
４４…ベース架台
３１１…スタンドパイプ
４１１…スタンドパイプ
４２１…Ｈ鋼

Claims (2)

1. 建物の複数の層に亘って設けられる鉄筋コンクリート造の柱部と、当該柱部の下に設けられて前記建物の杭に打ち込まれる鉄骨製の支持力伝達部と、を備える構真柱の製造方法であって、
   前記柱部は、長さ方向に複数の柱ピースに分割され、
   最下段の柱ピースには、緊張材が打ち込まれて定着しており、
   残る柱ピースには、緊張材が挿通されるシース管が打ち込まれており、
   現場内に、地盤面に穴部を設けた柱部地組ヤードを設けて、当該柱部地組ヤードの穴部の底面に最下段の柱ピースをセットする第１工程と、
   前記緊張材に新たに緊張材を接合して延長し、既にセットした柱ピースの上に柱ピースを積層して、前記延長した緊張材を当該積層した柱ピースのシース管に挿通する手順を繰り返して、残る全ての柱ピースを上下方向に積層配置する第２工程と、
   最上段の柱ピースに反力をとって前記緊張材に緊張力を導入する第３工程と、
   前記柱ピース同士の接合部および前記シース管内にグラウト材を圧入して前記柱部を完成させる第４工程と、
   現場内の前記柱部地組ヤードとは異なる場所に、地盤面に穴部を設けた構真柱組立てヤードを設けて、当該構真柱組立てヤードの穴部の底面に前記支持力伝達部を立てた状態でセットする第５工程と、
   前記完成した柱部を吊り上げて前記支持力伝達部の直上に位置させて、この状態で当該柱部の下に支持力伝達部を連結して構真柱を完成させる第６工程と、
   場所打ち杭の杭孔を形成しておき、前記完成した構真柱を吊上げて、当該杭孔に挿入して、前記場所打杭に打ち込む第７工程と、を備えることを特徴とする構真柱の製造方法。
2. 建物の複数の層に亘って設けられる鉄筋コンクリート造の柱部と、当該柱部の下に設けられて前記建物の杭に打ち込まれる鉄骨製の支持力伝達部と、を備え、
   前記柱部は、長さ方向に複数の柱ピースに分割され、
   最下段の柱ピースには、緊張材が打ち込まれて定着しており、
   残る柱ピースには、シース管が打ち込まれており、
   前記最下段の柱ピースの緊張材は、新たに緊張材が接合されて延長され、
   最上段の柱ピースの上面には、定着板が設けられ、
   前記延長された緊張材は、残る柱ピースのシース管に挿通されて、前記定着板に接続されて前記最上段の柱ピースに定着しており、
   前記緊張材には、最上段の柱ピースに反力をとって緊張力が導入されていることを特徴とする構真柱。

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