JP2001303585A - アンカーボルト耐震工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鉄骨柱などの定着用のアンカーボルトに対する
地震作用を緩和して、地震によるアンカーボルトの損傷
や破断を軽減ないし遅延し、さらには地震後の補修工事
にかかる費用負担等を削減し得る耐震工法を提供する。 【解決手段】基礎コンクリート１中に埋設したアンカー
ボルト２の上部露出部に螺合した締付けナット５と鉄骨
柱３のベースプレート４などの締付け対象部材との間に
金属塑性体からなるエネルギ吸収部材６を介在させた状
態で、前記締付けナット４を用いて締付け対象部材を基
礎コンクリート１に対して締付け固定することにより、
エネルギ吸収部材６の塑性変形によって地震エネルギを
吸収させてアンカーボルト２に対する地震作用を緩和す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基礎コンクリート
中に埋設されたアンカーボルトを介してベースプレート
等を締付け固定することにより、鉄骨柱を基礎コンクリ
ートの所定位置に立設する露出型柱脚などに好適なアン
カーボルト耐震工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基礎コンクリート中に埋設したアンカー
ボルトを用いて鉄骨柱のベースプレートを基礎コンクリ
ートに対して締付け固定する露出型柱脚の場合において
は、アンカーボルトの上部露出部に螺合した締付けナッ
トを用いてベースプレートの上面を直接的に締付けるこ
とにより、基礎コンクリート上の所定位置に鉄骨柱を立
設するという手法が広く採用されている。

【０００３】ところで、以上の従来技術においては、ア
ンカーボルトに螺合した締付けナットによりベースプレ
ートの上面を直接的に締付けるという手法を採用してい
たことから、地震時の躯体の揺れによって柱脚部に作用
する回転モーメントがアンカーボルトに引張荷重として
直接的に伝達された。そして、地震に基づいて作用する
アンカーボルトに対する引張荷重がアンカーボルトの降
伏耐力以下であれば弾性変形の範囲で収るが、降伏耐力
を超えれば塑性変形が生じ、さらに最大引張耐力に達し
た場合には、やがて破断することになる。したがって、
地震規模が小さく弾性変形の範囲内で収れば、柱脚部や
躯体に及ぼす地震の影響は少なく、あとに残る損傷もな
く特に問題はないが、地震規模が大きくなるにつれて、
アンカーボルトに塑性変形が生じるようになると、地震
後にアンカーボルトを掘起して交換する等の厄介な修復
作業が必要とされる場合も生じた。また、更に損傷が大
きくなると、建直しが必要となる場合もあった。いずれ
にしても、地震後の対処に大きな費用負担が必要とされ
た。さらに、アンカーボルトが破断するような事態に至
れば、建物の倒壊などによる人命等に対する被害も問題
になった。

【０００４】他方、塑性変形能力の低い材質からなるア
ンカーボルトを使用した場合には、地震エネルギを吸収
しきれずに破断して建物が倒壊する危険を伴うという問
題があった。このため、例えば塑性変形能力の低い高張
力鋼をアンカーボルトの素材として使用する場合には、
その降伏耐力の５０〜６０％の強度として設計せざるを
得ないのが実状であった。すなわち、高張力鋼としての
優れた能力を十分に活用することはできなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来技術の地震に対する問題点に鑑みて開発したもの
であり、アンカーボルトに対する地震作用を緩和して、
地震によるアンカーボルトの損傷や破断を軽減ないし遅
延し、さらには地震後の補修工事にかかる費用負担等を
削減し得る耐震工法を提供することを目的とする。ま
た、高張力鋼等の塑性変形能力の低い素材をアンカーボ
ルトに使用する場合に、その素材の有する優れた特性を
十分に活用することの可能なアンカーボルト耐震工法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、コンクリート中に埋設したアンカーボルト
の上部露出部に螺合した締付けナットと鉄骨柱のベース
プレートなどの締付け対象部材との間に金属塑性体から
なるエネルギ吸収部材を介在させた状態で、前記締付け
ナットを用いて締付け対象部材を前記コンクリートに対
して締付け固定することにより、前記エネルギ吸収部材
の塑性変形によって地震エネルギを吸収し、アンカーボ
ルトに対する地震作用を緩和するという技術手段を採用
した。また、エネルギ吸収部材の設置の仕方に関する他
の形態として、コンクリート中に埋設されたアンカーボ
ルトの定着板と、前記アンカーボルトの下端部に螺合さ
れ、前記定着板にアンカーボルトの引張力を伝達する下
部ナットとの間に金属塑性体からなるエネルギ吸収部材
を介在し、そのエネルギ吸収部材の塑性変形によって地
震エネルギを吸収させて、アンカーボルトに対する地震
作用を緩和するという技術手段を採用した。前記エネル
ギ吸収部材としては、前記アンカーボルトの降伏耐力よ
り小さく、その降伏耐力の６０％以上の塑性耐力を有す
る金属塑性体や、前記アンカーボルトの降伏耐力とほぼ
同等の塑性耐力又は前記アンカーボルトの降伏耐力より
大きく、最大引張耐力より小さい塑性耐力を有する金属
塑性体などが用いられる。また、それらの特性を有する
金属塑性体からなるエネルギ吸収部材を組合わせて用い
ることも可能である。なお、ここで、塑性耐力とは、金
属塑性体が塑性変形領域に至る荷重を指すものとする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、鉄骨柱の露出型柱脚部
の耐震工法として好適であるが、コンクリート中に埋設
したアンカーボルトの上部露出部に螺合した締付けナッ
トを用いて締付け固定する形態のものであれば広く適用
が可能である。前記エネルギ吸収部材を構成する金属塑
性体は、例えば、鉄、鋳鋼、極低降伏点鋼、銅、鉛、亜
鉛、アルミニウム、真鍮、錫や、それらの合金などのア
ンカーボルトに比較して塑性変形によるエネルギ吸収作
用の大きい材料から構成される。そして、エネルギ吸収
部材としての塑性耐力の大きさに関しては、アンカーボ
ルトの降伏耐力より小さく、その降伏耐力の６０％以上
の範囲内に入るように設定したり、アンカーボルトの降
伏耐力とほぼ同等の塑性耐力又は前記アンカーボルトの
降伏耐力より大きく、最大引張耐力より小さい塑性耐力
を有するように設定したりすることができる。また、そ
れらの特性を有する金属塑性体からなるエネルギ吸収部
材を組合わせて用いることも可能である。さらに、エネ
ルギ吸収部材の具体的形状としては、例えばアンカーボ
ルトが挿通可能な中空部を有する円筒状のものや、その
円筒部の上端部あるいは下端部にフランジ部を形成した
もの、あるいは同様の中空部を有し、外形がテーパ状に
形成されたものなどが使用される。また、それらの具体
的寸法に関しては、アンカーボルトの材質や寸法、コン
クリートに対する定着の仕方などから決るアンカーボル
ト側の強度との関係において、前記エネルギ吸収部材と
しての耐震機能を充足し得るように設定することにな
る。

【０００８】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例に関して
説明する。図１及び図２は本発明の耐震工法を鉄骨柱の
露出型柱脚部に適用した実施例を示したもので、図１は
地震作用を受ける前の状態を示した状態説明図、図２は
大きな地震作用を受けた際の状態を示した状態説明図で
ある。図中、１は基礎コンクリート、２は基礎コンクリ
ート１中に埋設されたアンカーボルトである。図示のよ
うに、鉄骨柱３の下部に溶接等により固定されたベース
プレート４は、アンカーボルト２の上部に螺合した締付
けナット５を用いて、それらの間に金属塑性体からなる
エネルギ吸収部材６を介在した状態で締付け固定され
る。図１に示したように、地震作用を受ける前、あるい
は地震作用を受けても、エネルギ吸収部材６の塑性耐力
を超えるような大きな地震作用を受ける前には、柱脚部
は損傷を受けていないから設置当時の状態が維持され
る。一方、エネルギ吸収部材６の塑性耐力を超えるよう
な大きな地震作用を受けた際には、図２に示したよう
に、まずエネルギ吸収部材６が塑性変形を起してアンカ
ーボルト２に対する地震作用を緩和する。その結果、後
述のようにアンカーボルト２の損傷や破断が軽減ないし
遅延されることになる。なお、本実施例では、エネルギ
吸収部材６を下部に形成したフランジ部を介してベース
プレート４の上面に直接設置する形態を採用したが、そ
れらのエネルギ吸収部材６の下部とベースプレート４と
の間に適宜の座金を介在させるようにしてもよい。図
中、７は基礎コンクリート１とベースプレート４との間
に充填された無収縮性のグラウト材、８は前記締付けナ
ット５のロック用ナットである。

【０００９】図３は前記エネルギ吸収部材６を拡大して
示した片側断面図である。図示のように、本実施例のエ
ネルギ吸収部材６は、内部にアンカーボルト２が挿通可
能な中空部９が形成され、外形が円筒状に形成された筒
状本体１０と、該筒状本体１０の下部に形成されたフラ
ンジ部１１とから構成される。これらの筒状本体１０と
フランジ部１１は、前述の塑性特性を有する金属塑性材
から一体形成される。図４は地震作用を想定して実験的
に圧縮荷重を加えた場合のエネルギ吸収部材６の変形状
態を示したものであり、図示のように、筒状本体１０の
部分のみが大きく塑性変形を起すことが確認された。図
５は他の実施例に係るエネルギ吸収部材１２を拡大して
示した片側断面図である。本実施例のエネルギ吸収部材
１２は、前記実施例の変形例で、内部にアンカーボルト
２が挿通可能な中空部１３が形成され、外形が先細のテ
ーパ状に形成された筒状本体１４と、該筒状本体１４の
下部に一体形成されたフランジ部１５とから構成されて
いる。なお、以上の説明では、筒状本体１０，１４の下
部にフランジ部１１，１５を一体形成したものを例示し
たが、フランジ部を筒状本体の上部又は上下双方に設け
たり、あるいはフランジ部を全く設けない形態も可能で
ある。さらに、筒状本体部分の外形を中間部を太く形成
した和太鼓形に形成した形態も可能である。

【００１０】次に、本発明に係るアンカーボルト耐震工
法の耐震作用に関して説明する。図６はアンカーボルト
単体の引張荷重Ｐと変位δとの関係を概略的に例示した
荷重−変位特性曲線図である。また、図７はエネルギ吸
収部材単体の圧縮荷重Ｐと変位δとの関係を概略的に例
示した荷重−変位特性曲線図である。図６に示したよう
に、アンカーボルト単体の荷重−変位特性から、地震に
よってアンカーボルトに作用する引張荷重が、降伏耐力
Ｐａに至るまでの間は弾性変形を繰返すことになる。引
張荷重Ｐが降伏耐力Ｐａに達すると、その荷重Ｐをほぼ
一定に維持しながら所定の塑性変形を起す降伏状態を経
由した後、前記塑性変形によるひずみ硬化によって変形
抵抗が増大して荷重Ｐが再び上昇を開始する。そして、
最大引張耐力Ｐｂに達した後、荷重を支えきれなくな
り、破断耐力Ｐｃまで降下して破断することになる。一
方、エネルギ吸収部材単体の方は、図７に理想化して例
示したように、弾完全塑性体に近い特性を有し、塑性耐
力Ｐｄに至るまでの荷重Ｐに対しては弾性変形をし、そ
れ以上の荷重Ｐに対しては降伏して塑性変形を継続する
ことになる。因みに、それぞれの特性曲線の下方のハッ
チングを施した部分の面積が、その間の変形によって吸
収される地震エネルギ等の外部エネルギを表している。
なお、本例では、０．６×Ｐａ＜Ｐｄ＜Ｐａの場合に関
して例示した。

【００１１】図８は、以上の特性を有するアンカーボル
ト単体とエネルギ吸収部材単体とを組合わせて使用した
場合の荷重−変位特性曲線図を例示したものである。す
なわち、図６の特性曲線と図７の特性曲線とを合成した
ものである。なお、この合成特性曲線図における荷重Ｐ
は、前記締付けナット５を介してアンカーボルト２とベ
ースプレート４等の締付け対象部材との間に作用する荷
重であり、アンカーボルト２に対しては引張荷重、エネ
ルギ吸収部材６，１２に対しては圧縮荷重として作用す
ることになる。以下に示す荷重−変位特性曲線図におい
ては、それぞれ荷重Ｐがゼロの点からの特性を表示して
いるが、アンカーボルト２には設置時の締付け力による
引張荷重が初期荷重として作用していることから、地震
によって発生する実際の変位δは、地震による引張荷重
が前記初期荷重としての締付け力による引張荷重を超え
た超過分に対して生じることになる。

【００１２】しかして、図示のように、荷重Ｐがエネル
ギ吸収部材の塑性耐力Ｐｄに至るまでの間は、アンカー
ボルトの弾性引張変形とエネルギ吸収部材の弾性圧縮変
形とが共存する弾性領域となる。この弾性領域で変形に
より吸収される吸収エネルギは、ハッチング（Ａ）の部
分の面積で表される。次に、荷重Ｐが塑性耐力Ｐｄに達
すると、エネルギ吸収部材の塑性領域に入り、荷重Ｐを
ほぼ一定に維持しながら塑性変形が継続されることにな
る。この塑性領域における吸収エネルギは、ハッチング
（Ｂ）の部分の面積で表される。そして、エネルギ吸収
部材の塑性変形が限界に達して、例えば前記ベースプレ
ート４から締付けナット５を介してアンカーボルト２に
荷重Ｐが直接的に伝達されるような状態になると、アン
カーボルトの残りの特性曲線に従って推移することにな
る。すなわち、前記塑性変形後の降伏耐力Ｐａまでの間
は弾性変形をし、その後、荷重Ｐが上昇しながら塑性変
形をして最大引張耐力Ｐｂに達し、しかる後、荷重Ｐを
支えきれなくなり、破断耐力Ｐｃまで降下して破断する
ことになる。この間における吸収エネルギは、ハッチン
グ（Ｃ）の部分の面積で表される。なお、地震の規模が
比較的小さく、アンカーボルトに対する引張荷重が降伏
耐力Ｐａに達する前に収れば、アンカーボルトが損傷を
受けることはないから、地震後の対処は、エネルギ吸収
部材の交換という簡便な補修作業で済む。

【００１３】図９は本発明の他の実施例における荷重Ｐ
と変位δとの関係を概略的に例示した荷重−変位特性曲
線図であり、アンカーボルト単体の引張特性曲線とエネ
ルギ吸収部材単体の圧縮特性曲線を同時に表示したもの
である。本実施例では、図示のように、エネルギ吸収部
材単体の塑性耐力Ｐｅを前記アンカーボルト単体の降伏
耐力Ｐａより大きく、最大引張耐力Ｐｂより小さく設定
した場合を例示した。図１０は、それらのアンカーボル
ト単体とエネルギ吸収部材単体とを組合わせて使用した
場合の荷重−変位特性曲線図を例示したもので、双方の
特性曲線を合成して示したものである。図示のように、
荷重Ｐがアンカーボルトの降伏耐力Ｐａに至るまでの間
は、アンカーボルトの弾性引張変形とエネルギ吸収部材
の弾性圧縮変形とが共存する弾性領域となる。この弾性
領域において変形により吸収される吸収エネルギは、ハ
ッチング（Ｄ）の部分の面積で表される。次に、荷重Ｐ
が降伏耐力Ｐａに達すると、アンカーボルトの降伏領域
に入り、その荷重Ｐをほぼ一定に維持しながら所定の塑
性変形が生じる。この間の変形により吸収される吸収エ
ネルギは、ハッチング（Ｅ）の部分の面積で表される。
その後、塑性変形によるひずみ硬化によってアンカーボ
ルトの変形抵抗が増大して荷重Ｐが再び上昇し始める。
そして、エネルギ吸収部材の塑性耐力Ｐｅに至るまで
は、アンカーボルトの塑性変形とエネルギ吸収部材の弾
性変形とが共存する変形領域となり、この間の変形によ
って吸収される吸収エネルギは、ハッチング（Ｆ）の部
分の面積で表される。さらに、荷重Ｐがエネルギ吸収部
材の塑性耐力Ｐｅに達すると、エネルギ吸収部材の塑性
領域に入り、荷重Ｐをほぼ一定に維持しながら塑性変形
が継続される。この塑性領域における吸収エネルギは、
ハッチング（Ｇ）の部分の面積で表される。そして、エ
ネルギ吸収部材の塑性変形が限界に達すると、アンカー
ボルトの残りの特性曲線に従って推移することになる。
すなわち、荷重Ｐを再び上昇しながら塑性変形をして最
大引張耐力Ｐｂに達した後、荷重を支えきれなくなり、
破断耐力Ｐｃまで降下して破断することになる。なお、
この間における吸収エネルギは、ハッチング（Ｈ）の部
分の面積で表される。

【００１４】前述のように、本発明では、アンカーボル
ト２に螺合した締付けナット５と鉄骨柱３のベースプレ
ート４などの締付け対象部材との間に金属塑性体からな
るエネルギ吸収部材６，１２を介在させたことから、図
８あるいは図１０に例示した荷重−変位特性を備えるこ
とになる。例えば、エネルギ吸収部材６，１２の塑性耐
力Ｐｄを０．６×Ｐａ＜Ｐｄ＜Ｐａの条件を充足するよ
うに設定した場合には、図８の特性曲線に従い、エネル
ギ吸収部材６，１２の塑性耐力Ｐｄに至るまでの弾性領
域（Ａ）と塑性耐力Ｐｄに達した後の塑性領域（Ｂ）に
おいて、エネルギ吸収部材６，１２自体の変形によるエ
ネルギ吸収が加算される。したがって、それらのエネル
ギ吸収部材６，１２自体の弾性変形及び塑性変形による
エネルギ吸収が加算された分、アンカーボルト２に対し
て作用する地震エネルギ等の外部エネルギの影響が緩和
されることになる。また、エネルギ吸収部材６，１２の
塑性耐力ＰｅをＰａ≦Ｐｅ＜Ｐｂの条件を充足するよう
に設定した場合には、図１０の特性曲線に従い、ハッチ
ング（Ｄ）及び（Ｆ）を施した領域においてエネルギ吸
収部材６，１２自体の弾性変形によるエネルギ吸収が加
算されるとともに、ハッチング（Ｇ）を施した領域にお
いてエネルギ吸収部材６，１２自体の塑性変形によるエ
ネルギ吸収が加算される。したがって、この場合も、エ
ネルギ吸収部材６，１２自体の弾性変形及び塑性変形に
よるエネルギ吸収が加算された分、アンカーボルト２に
対して作用する地震エネルギ等の外部エネルギの影響が
緩和されることになる。

【００１５】本発明によれば、以上のように、エネルギ
吸収部材６，１２自体の弾性変形及び塑性変形によるエ
ネルギ吸収が加算され、アンカーボルト２に対して作用
する地震エネルギの影響が緩和されることから、図示の
ようにアンカーボルト２の降伏耐力Ｐａへの到達や、最
大引張耐力Ｐｂへの到達を遅延させることができる。し
たがって、延いては建物の損壊や倒壊を遅延させること
ができ、避難時間を増やすことも可能なことから、人命
等に対する被害を低減することができる。また、アンカ
ーボルト２の降伏耐力Ｐａへの到達が免れた場合には、
アンカーボルト２が損傷を受けないことから、エネルギ
吸収部材６，１２の交換による補修によって簡便に対処
できる。

【００１６】なお、以上の説明では、１本のアンカーボ
ルト２に対して１個のエネルギ吸収部材６，１２を用い
た場合に関して説明したが、前述の図８に示した特性を
有するエネルギ吸収部材と、図１０に示した特性を有す
るエネルギ吸収部材とを組合わせて、１本のアンカーボ
ルト２に対して２個ずつのエネルギ吸収部材を適用する
ことも可能である。図１１は、その場合の荷重Ｐと変位
δとの関係を概略的に例示した荷重−変位特性曲線図で
ある。本実施例では、第１エネルギ吸収部材として塑性
耐力Ｐｆが０．６×Ｐａ＜Ｐｆ＜Ｐａの条件を充足する
ものを用いるとともに、第２エネルギ吸収部材として塑
性耐力ＰｇがＰａ≦Ｐｇ＜Ｐｂの条件を充足するものを
用いた場合を例示した。

【００１７】図示のように、本実施例では、先ず荷重Ｐ
が第１エネルギ吸収部材の塑性耐力Ｐｆに至るまでのハ
ッチング（Ｉ）の領域では、アンカーボルト２と第１及
び第２の双方のエネルギ吸収部材の弾性変形とが共存す
る形で推移する。荷重Ｐが第１エネルギ吸収部材の塑性
耐力Ｐｆに到達すると、第１エネルギ吸収部材が塑性変
形を開始するハッチング（Ｊ）の領域に入る。その後、
荷重Ｐが再び上昇してアンカーボルト２の降伏耐力Ｐａ
に至るまでのハッチング（Ｋ）の領域では、アンカーボ
ルト２と第２エネルギ吸収部材の弾性変形とが共存する
形で推移する。なお、地震がこの間で収れば、アンカー
ボルト２及び第２エネルギ吸収部材は損傷を受けないこ
とから、地震後の対処は第１エネルギ吸収部材の交換と
いう簡便な補修作業で済む。荷重Ｐがアンカーボルト２
の降伏耐力Ｐａに達すると、ハッチング（Ｌ）の領域で
示したように、降伏による塑性変形が現れる。その降伏
による塑性変形が終ると、荷重Ｐが再び上昇を開始し、
第２エネルギ吸収部材の塑性耐力Ｐｇに至るまでのハッ
チング（Ｍ）の領域では、アンカーボルト２の塑性変形
と第２エネルギ吸収部材の弾性変形とが共存した形で推
移する。荷重Ｐが第２エネルギ吸収部材の塑性耐力Ｐｇ
に達すると、ハッチング（Ｎ）の領域で示したように、
第２エネルギ吸収部材の塑性変形が開始する。そして、
第２エネルギ吸収部材の塑性変形が終了すると、荷重Ｐ
が再び上昇を開始し、ハッチング（Ｏ）の領域で示した
ように、荷重Ｐがアンカーボルトの最大引張耐力Ｐｂに
達した後、破壊耐力Ｐｃまで低下してアンカーボルト２
が破壊されることになる。

【００１８】以上のように、本実施例によれば、地震エ
ネルギがハッチング（Ｉ）の領域における弾性変形とハ
ッチング（Ｊ）の領域における塑性変形によって緩和さ
れ、アンカーボルト２に作用する引張荷重が降伏耐力Ｐ
ａに至る前に地震が収った場合には、地震後の対処が第
１エネルギ吸収部材の交換という簡便な補修作業で済む
という、第１エネルギ吸収部材の荷重−変位特性から派
生する利点を享受することができる。同時に、アンカー
ボルト２に作用する荷重が降伏耐力Ｐａを超えた場合に
おいても、第２エネルギ吸収部材に係るハッチング
（Ｍ）における弾性変形とハッチング（Ｎ）の領域にお
ける塑性変形によって地震エネルギが吸収され、アンカ
ーボルト２に対する地震作用が緩和されるので、荷重が
最大引張耐力Ｐｂに達する時点を遅延させることがで
き、避難の時間的余裕を付加することができる。

【００１９】図１２は高張力鋼をアンカーボルトに使用
する本発明の他の実施例に関する荷重Ｐと変位δとの関
係を概略的に例示した荷重−変位特性曲線図であり、ア
ンカーボルト単体の引張特性曲線とエネルギ吸収部材単
体の圧縮特性曲線を同時に表示したものである。本実施
例では、図示のように、高張力鋼から形成されたアンカ
ーボルト単体の塑性変形の始る降伏耐力Ｐｈの近傍にエ
ネルギ吸収部材単体の塑性耐力Ｐｉを設定した場合を例
示した。図１３は、それらのアンカーボルト単体とエネ
ルギ吸収部材単体とを組合わせて使用した場合の荷重−
変位特性曲線図を例示したもので、双方の特性曲線を合
成して示したものである。図１２に示し、また前述した
ように、高張力鋼から形成されたアンカーボルト単体の
場合には塑性変形能力が低いため、地震エネルギを吸収
しきれずに早期に最大引張耐力Ｐｊに達して破断されて
しまうという問題があった。しかし、本実施例によれ
ば、図１３に示したように、エネルギ吸収部材の塑性変
形能力によって高張力鋼からなるアンカーボルトの低い
塑性変形能力が補完されることから、地震エネルギの吸
収能力が増大し、アンカーボルトの破断に至る事態は大
幅に低減される。したがって、高張力鋼としての伸びが
小さく降伏耐力Ｐｈが高いという優れた特性を十分に活
用することが可能になる。すなわち、小規模の地震の範
囲ではハッチング（Ｐ）で示した伸びが比較的小さい弾
性領域で対応し、また大きな地震に対しては、ハッチン
グ（Ｑ）で示した塑性変形による地震エネルギの吸収作
用が良好な塑性領域で対応することができ、しかも弾性
と塑性が共存したハッチング（Ｒ）で示した領域を経て
高い最大引張耐力Ｐｊで破断するまでもちこたえること
ができるという信頼性の高いアンカーボルト耐震構造を
提供することができる。

【００２０】なお、以上の各実施例の説明においては、
図１及び図２に示したように、エネルギ吸収部材６を締
付けナット５とベースプレート４などの締付け対象部材
との間に設置した場合に関して説明したが、エネルギ吸
収部材は、基礎コンクリート中に埋設される定着板と、
アンカーボルトの下端部に螺合され、前記定着板にアン
カーボルトの引張力を伝達する下部ナットとの間に設置
することも可能である。図１４及び図１５は、そのエネ
ルギ吸収部材を定着板と下部ナットとの間に設置する形
態に係る実施例を示したものであり、図１４は地震作用
を受ける前の状態を示した状態説明図、図１５は地震作
用によりエネルギ吸収部材が変形した状態を示した状態
説明図である。また、図１６及び図１７は、それらの地
震作用を受ける前後の要部の状態を拡大して示した部分
拡大図である。図示のように、本実施例においては、ア
ンカーボルト１６は基礎コンクリート１７中に埋設さ
れ、その上部露出部に締付けナット１８を螺合して鉄骨
１９のベースプレート２０を締付け固定するように構成
している。なお、本実施例の場合にも、締付けナット１
８とベースプレート２０の間に塑性特性の異なるエネル
ギ吸収部材６を介在させ、定着板と下部ナットとの間に
設置するエネルギ吸収部材と組合わせて使用する形態も
可能である。

【００２１】前記アンカーボルト１６としてはアンボン
ドタイプのものが使用され、図示のように、基礎コンク
リート１７中に埋設された定着板２１と下部ナット２２
との間には、円筒状のエネルギ吸収部材２３が設置され
る。このエネルギ吸収部材２３は、前述のエネルギ吸収
部材６と同様に、所要の特性を有する金属塑性体から構
成され、そのエネルギ吸収部材２３の塑性変形によって
アンカーボルト１６に作用する地震エネルギを吸収して
地震作用を緩和することにより、同様の耐震作用を奏す
ることになる。なお、図示のように、必要に応じて定着
板２１にシース管２４を設けて、定着板２１の下方のエ
ネルギ吸収部材２３、下部ナット２２及びアンカーボル
ト１６の下部ネジ部２４を囲むように構成している。こ
れにより、それらのエネルギ吸収部材２３、下部ナット
２２や下部ネジ部２４の周囲にコンクリートが付着し
て、エネルギ吸収部材２３による地震エネルギの吸収作
用が阻害される事態は回避される。さらに、前記エネル
ギ吸収部材２３の塑性変形がシース管２４によって阻害
されないように構成することはいうまでもない。

【００２２】しかして、本実施例の場合には、エネルギ
吸収部材２３が基礎コンクリート１７中に埋設されるこ
とから、前記締付けナット１８によるベースプレート２
０の締付け部分のスペースは従来と同様の大きさで済む
ことになる。なお、地震規模にもよるが、エネルギ吸収
部材２３の塑性変形量が少ない場合には、締付けナット
１８による増し締めで対応することも可能である。さら
に、前記エネルギ吸収部材６として、エネルギ吸収部材
２３より塑性耐力の小さい金属塑性体を組合わせて使用
すれば、地震規模が小さく、上部に露出したエネルギ吸
収部材６の破壊で収った場合には、その交換によって簡
便に対応することができ、しかも大きな地震に対して
は、基礎コンクリート１７中に埋設したエネルギ吸収部
材２３が耐震機能を奏するように構成することも可能で
ある。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、以上のように、アンカ
ーボルトに螺合した締付けナットと鉄骨柱のベースプレ
ート等の締付け対象部材との間に介在させた金属塑性体
からなるエネルギ吸収部材の塑性変形によって地震エネ
ルギが吸収されるので、アンカーボルトに対する地震作
用が緩和され、耐振性を向上することができる。したが
って、柱脚部等に及ぼす地震の影響が少なくなる分、建
物としての損傷や倒壊が軽減される。さらに、地震がア
ンカーボルトの降伏耐力以下で収った場合には、塑性変
形したエネルギ吸収部材を交換するという、きわめて簡
便な補修作業により地震後の修復が可能である。また、
高張力鋼等の塑性変形能力の低い素材をアンカーボルト
として使用する場合には、前記エネルギ吸収部材の塑性
変形によって地震エネルギが吸収され、その低い塑性変
形能力が補完されるので、素材の有する優れた特性を十
分活用できる形態でアンカーボルトとして使用できる。
例えば、高張力鋼の高い降伏耐力とエネルギ吸収部材の
塑性変形能力との組合わせにより、小規模の地震では伸
びが小さく、大きな地震では塑性変形による地震エネル
ギの吸収作用が良好な信頼性の高いアンカーボルト耐震
構造を提供することができる。さらに、エネルギ吸収部
材を定着板と下部ナットとの間に設置して基礎コンクリ
ート中に埋設するようにすれば、アンカーボルトの上部
露出部における締付けナットによるベースプレート等に
対する締付けスペースを従来と同様の大きさに収めるこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の地震作用を受ける前の状態
を示した状態説明図である。

【図２】 同実施例の大きな地震作用を受けた際の状態
を示した状態説明図である。

【図３】 同実施例におけるエネルギ吸収部材を拡大し
て示した片側断面図である。

【図４】 同エネルギ吸収部材の変形状態を示した片側
断面図である。

【図５】 エネルギ吸収部材に関する他の実施例を拡大
して示した片側断面図である。

【図６】 アンカーボルト単体に関する荷重−変位特性
曲線図である。

【図７】 エネルギ吸収部材単体に関する荷重−変位特
性曲線図である。

【図８】 アンカーボルト単体とエネルギ吸収部材単体
とを組合わせて使用した場合の荷重−変位特性曲線図で
ある。

【図９】 本発明の他の実施例におけるアンカーボルト
単体及びエネルギ吸収部材単体に関する荷重−変位特性
曲線図である。

【図１０】 同実施例のアンカーボルト単体とエネルギ
吸収部材単体とを組合わせて使用した場合の荷重−変位
特性曲線図である。

【図１１】 本発明の他の実施例に関する荷重−変位特
性曲線図である。

【図１２】 本発明の他の実施例におけるアンカーボル
ト単体及びエネルギ吸収部材単体に関する荷重−変位特
性曲線図である。

【図１３】 同実施例のアンカーボルト単体とエネルギ
吸収部材単体とを組合わせて使用した場合の荷重−変位
特性曲線図である。

【図１４】 本発明の他の実施例の地震作用を受ける前
の状態を示した状態説明図である。

【図１５】 同実施例の地震作用によりエネルギ吸収部
材が変形した状態を示した状態説明図である。

【図１６】 同実施例における要部の地震作用を受ける
前の状態を拡大して示した部分拡大図である。

【図１７】 同実施例における要部の地震作用により変
形した状態を拡大して示した部分拡大図である。

【符号の説明】

１…基礎コンクリート、２…アンカーボルト、３…鉄骨
柱、４…ベースプレート、５…締付けナット、６…エネ
ルギ吸収部材、７…グラウト材、８…ロック用ナット、
９…中空部、１０…筒状本体、１１…フランジ部、１２
…エネルギ吸収部材、１３…中空部、１４…筒状本体、
１５…フランジ部、１６…アンカーボルト、１７…基礎
コンクリート、１８…締付けナット、１９…鉄骨、２０
…ベースプレート、２１…定着板、２２…下部ナット、
２３…エネルギ吸収部材、２４…シース管、Ｐａ…アン
カーボルトの降伏耐力、Ｐｂ…アンカーボルトの最大引
張耐力、Ｐｃ…アンカーボルトの破断耐力、Ｐｄ〜Ｐｇ
…エネルギ吸収部材の塑性耐力、Ｐｈ…アンカーボルト
の降伏耐力、Ｐｉ…エネルギ吸収部材の塑性耐力、Ｐｊ
…アンカーボルトの最大引張耐力

フロントページの続き (72)発明者 栗原 由貴 東京都北区西ヶ丘４−62−14−301 (72)発明者 平山 貴章 千葉県市川市広尾１−４−15 (72)発明者 九谷 和秀 福岡県古賀市花鶴丘３−５−４ Ｆターム(参考） 2D046 AA17 DA11 2E001 DG01 EA05 FA02 FA21 GA01 HB01 LA01 LA20 2E125 AA03 AA45 AC01 AC14 AG60 BA02 BA12 BA22 BB08 BB19 BB22 BD01 BE08 BF04 CA04 EA25

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート中に埋設したアンカーボル
   トの上部露出部に螺合した締付けナットと鉄骨柱のベー
   スプレートなどの締付け対象部材との間に金属塑性体か
   らなるエネルギ吸収部材を介在させた状態で、前記締付
   けナットを用いて締付け対象部材を前記コンクリートに
   対して締付け固定することにより、前記エネルギ吸収部
   材の塑性変形によって地震エネルギを吸収させて、アン
   カーボルトに対する地震作用を緩和することを特徴とす
   るアンカーボルト耐震工法。
2. 【請求項２】 コンクリート中に埋設されたアンカーボ
   ルトの定着板と、前記アンカーボルトの下端部に螺合さ
   れ、前記定着板にアンカーボルトの引張力を伝達する下
   部ナットとの間に金属塑性体からなるエネルギ吸収部材
   を介在し、そのエネルギ吸収部材の塑性変形によって地
   震エネルギを吸収させて、アンカーボルトに対する地震
   作用を緩和することを特徴とするアンカーボルト耐震工
   法。
3. 【請求項３】 前記エネルギ吸収部材として、前記アン
   カーボルトの降伏耐力より小さく、その降伏耐力の６０
   ％以上の塑性耐力を有する金属塑性体を用いたことを特
   徴とする請求項１又は２に記載のアンカーボルト耐震工
   法。
4. 【請求項４】 前記エネルギ吸収部材として、前記アン
   カーボルトの降伏耐力とほぼ同等の塑性耐力又は前記ア
   ンカーボルトの降伏耐力より大きく、最大引張耐力より
   小さい塑性耐力を有する金属塑性体を用いたことを特徴
   とする請求項１又は２に記載のアンカーボルト耐震工
   法。
5. 【請求項５】 前記アンカーボルトの降伏耐力より小さ
   く、その降伏耐力の６０％以上の塑性耐力を有する金属
   塑性体からなるエネルギ吸収部材と、前記アンカーボル
   トの降伏耐力とほぼ同等の塑性耐力又は前記アンカーボ
   ルトの降伏耐力より大きく、最大引張耐力より小さい塑
   性耐力を有する金属塑性体からなるエネルギ吸収部材と
   を組合わせて用いたことを特徴とする請求項１に記載の
   アンカーボルト耐震工法。