JP2002004632A - 免震柱脚部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地震時に、建物の柱脚部に浮き上がりを許容
して、同建物の地震応答を低減させる免震柱脚部構造を
提供する。 【解決手段】 ベースプレートへ下端部を固定した鞘管
が柱脚部に立ち上げられ、前記鞘管の中に、下端部にエ
ンドプレートを取り付けた柱が差し入れられている。前
記エンドプレートは鞘管へ水平力を伝達する形状、大き
さとされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地震時に、建物
の柱脚部に浮き上がりを許容して、同建物の地震応答を
低減させる免震柱脚部構造の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄骨柱の柱脚部は、柱脚基礎コン
クリート中にアンカーボルトを設置し、同アンカーボル
トにより鉄骨柱の下端部に取り付けたベースプレートを
緊結した構成が一般的である。前記柱脚部は、鉄骨柱下
端部のベースプレートを基礎コンクリート上面へ露出さ
せる露出型形式と、基礎コンクリート中へ埋め込んで設
置する埋込み型形式とに大別される。ＲＣ構造の柱脚部
は、柱と基礎とが一体化されている。いずれの場合で
も、基礎コンクリートからの地震入力は避けられないの
で、基礎コンクリート下部の基礎杭は引抜き抵抗を考慮
した強度に構築し、柱上部の建物もその分高い強度に構
築して対処するしかなかった。

【０００３】そこで、柱脚部に浮き上がりを許容するこ
とで、基礎杭の引抜き抵抗を考慮する必要が無く、建物
の地震応答を低減できるように改良した免震柱脚部構造
も既に提案されている。例えば、 （１） 特開平８−３２６１５５号公報に開示された鉄
骨柱の免震柱脚部構造は、従来一般の露出型形式の柱脚
部をベースとし、鉄骨柱下端部のベースプレートをアン
カーボルトの上端部へ非線形特性をなす弾性変形部材を
介してナットで緊結した構成である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術（１）の
免震柱脚部構造は、鉄骨柱の柱脚部に浮き上がりを生じ
た際に、その水平力（建物の水平剪断力）はアンカーボ
ルトの曲げと剪断抵抗のみで負担することになるので、
現実的には上記公報の図示例とは異なり、前記水平力を
負担するに足る多量のアンカーボルトを設置しなければ
ならない。全てのアンカーボルトを、鉄骨柱の柱脚部に
浮き上がりを許容し、鉄骨柱から基礎コンクリートへの
水平力の伝達も効率的に行うように高い精度で設置する
には煩雑な施工が要求されるし、不経済である。

【０００５】また、構造設計上、鉄骨柱下端部の浮き上
がりによる落下衝撃に対する安全性の確保が図られてい
ないことも問題である。

【０００６】さらに、アンカーボルト上端部の弾性変形
部材のみでは、大きな地震入力に対応できないという問
題も大きい。

【０００７】したがって、本発明の目的は、地震時に、
建物の柱脚部に浮き上がりを許容し、柱から基礎コンク
リートへの水平力の伝達も効率的に行う構成を、基礎コ
ンクリート中に設置されるアンカーボルトを少量或いは
不要として実施でき、施工性及び経済性に優れていると
共に、鉄骨柱のみならず、ＣＦＴ柱、ＲＣ柱、ＳＲＣ柱
等の柱脚部へも実施可能であり、適用範囲が広い、免震
柱脚部構造を提供することである。

【０００８】本発明の次の目的は、柱下端部の浮き上が
りによる落下衝撃に対する安全性も確保した、免震柱脚
部構造を提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、地震エネルギーを吸
収して、大きな地震入力にも対応できる、免震柱脚部構
造を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための手段として、請求項１に記載した発明に係る免震
柱脚部構造は、ベースプレートへ下端部を固定した鞘管
が柱脚部に立ち上げられ、前記鞘管の中に、下端部にエ
ンドプレートを取り付けた柱が差し入れられており、前
記エンドプレートは鞘管へ水平力を伝達する形状、大き
さとされていることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１に記載し
た免震柱脚部構造において、柱下端部のエンドプレート
とベースプレートとの間に緩衝材が介在されていること
を特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２に
記載した免震柱脚部構造において、鞘管の内側面に滑り
材が貼付けられていることを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１又は２に
記載した免震柱脚部構造において、エンドプレートの角
部にＲ加工が施されていることを特徴とする。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか一に記載した免震柱脚部構造において、柱の下端
部とベースプレートとの間が低降伏点鋼パネル等のエネ
ルギー吸収部材で連結されていることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施形態及び実施例】先ず、請求項１〜４に記
載した発明に係る免震柱脚部構造の実施形態を、図１〜
図４により説明する。

【００１６】この免震柱脚部構造の場合、図１、図２に
示したように、ベースプレート１へ下端部を固定した鞘
管２が、柱脚部の基礎コンクリート３の中に埋め込んだ
形で立ち上げられ、下端部にエンドプレート４を取り付
けた柱５が、前記鞘管２の中へ差し入れられている。ベ
ースプレート１は、基礎コンクリート３中に埋設したア
ンカーボルト７…で固定されている。前記エンドプレー
ト４は、鞘管２を介して基礎コンクリート３へ柱５の水
平力（建物の水平剪断力）を効率的に伝達できるよう
に、その水平断面形状が鞘管２の内径よりやや小さい程
度の相似形状で、鞘管２の内側面と接触する面積が大き
い厚板が使用されている。

【００１７】前記柱５には、鋼管柱（鉄骨柱）のほか、
コンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ柱）、鉄筋コンクリー
ト柱（ＲＣ柱）、鉄骨鉄筋コンクリート柱（ＳＲＣ柱）
等も全く同様に使用できる。エンドプレート４は、溶接
等の手段で鋼管柱５の下端部へ取り付けられる。ＲＣ柱
又はＳＲＣ柱の場合には、アンカー筋を使用して柱５の
下端部へ取り付けられる。

【００１８】前記鞘管２の中には、ベースプレート１上
へ柱５のレベル調整を行うグラウト材又は無収縮モルタ
ル等のレベル調整材８を敷き、その上に緩衝材６を設置
して前記柱５下端部のエンドプレート４が載置されてい
る（請求項２記載の発明）。

【００１９】したがって、地震時に、柱５の柱脚部で上
部建物の自重量を上回る引抜き力が作用すると、図３に
示した如く、当該柱５の下端部は浮き上がりを生じて地
震力を吸収し、且つ同柱５下端部の水平力（建物の水平
剪断力）はエンドプレート４の側面から鞘管２を介して
効率的に伝達し、優れた免震性能を発揮する。アンカー
ボルト７には引抜き力が作用しないので、当該アンカー
ボルト７を必要量以上設置しなくてもよい。基礎コンク
リート３を２度打ちする場合は、アンカーボルト７を設
置しなくてもよい。また、柱脚部に生じるモーメントが
大幅に減少するため、基礎梁及び基礎杭の断面を小さく
することができ、施工性及び経済性に優れた構成として
実施できる。

【００２０】前記柱５下端部の浮き上がりによる落下衝
撃力は緩衝材６によって吸収されるので、構造的な安全
性も確保されている。

【００２１】図中の符号９は、鞘管２の側面とベースプ
レート１の上面との間を繋いだ支圧補強用のリブであ
る。符号１１は、鞘管２の上端部と柱５の側面との間の
開口部に設けられた変形可能なゴム板等の塞ぎ材であ
る。当該塞ぎ材１１は、柱５の変位に追従して変形し、
前記鞘管２内への水分やゴミなどの侵入を防止し、長期
的に安定した免震性能を保持する。

【００２２】さらに、図４Ａに詳細を示したように、鞘
管２の内側面に滑り材１０を貼付けた構成とすること
で、エンドプレート４と鞘管２との間の摩擦抵抗を低減
し、より大きな免震効果が得られる（請求項３記載の発
明）。或いは、図４Ｂに詳細を示したように、柱５下端
部のエンドプレート４の角部にＲ加工を施した構成とし
ても、同様にエンドプレート４と鞘管２との間の摩擦抵
抗を低減し、より大きな免震効果が得られる（請求項４
記載の発明）。

【００２３】次に、請求項５に記載した発明に係る免震
柱脚部構造の実施形態を、図５〜図７に基いて説明す
る。この免震柱脚部構造の基本的な構成は、上記図１〜
図４に示した免震柱脚部構造と同様である。柱５の下端
部とベースプレート１との間が、エネルギー吸収部材と
しての低降伏点鋼パネル１２で連結されていることを特
徴とする。前記低降伏点鋼パネル１２は、柱５の対向す
る２つの面にそれぞれ１枚ずつその上端部を当該柱５の
側面へ、下端部をエンドプレート４に形成した切欠き部
を通してベースプレート１の上面へ溶接等の手段で接合
し、合計２枚設置されている。

【００２４】したがって、地震時に、柱５の柱脚部へ建
物の自重量を超える引抜き力が作用し、図７に示した如
く、柱５の下端部に浮き上がりを生ずると、エネルギー
吸収部材である低降伏点鋼パネル１２が塑性変形（伸び
変形）しながら地震エネルギーを吸収するので、大きな
地震入力にも対応できる。

【００２５】よって、この図５〜図７に示した実施形態
の場合は、低降伏点鋼パネル１２の存在を前提として引
抜き力を考慮する必要があるので、ベースプレート１の
低降伏点鋼パネル１２を設置した箇所の直下位置に、ア
ンカーボルト７をそれぞれ１本ずつ追加している。エネ
ルギー吸収性能をさらに大きくするために、前記低降伏
点鋼パネル１２を柱５下端部の４面全てに設置し実施し
てもよい。

【００２６】本発明で使用されるエネルギー吸収部材と
しては図示した低降伏点鋼パネル１２に限らず、同じく
エネルギー（地震エネルギー）を吸収し低減するのに好
適な弾塑性材であればよい。

【００２７】前記したエネルギー吸収部材としての低降
伏点鋼パネル１２は、落下する際にも塑性変形（縮み変
形）しながらエネルギーを吸収するので、緩衝材６と同
様な役目を果たす。よって、前記緩衝材６を設置せずに
実施しても、構造的な安全性は確保される。

【００２８】以上に説明した免震柱脚部構造は、いずれ
も柱脚部を基礎コンクリート３中へ埋め込んだ埋込み型
形式で実施しているが、図８、図９に示したように、柱
脚部を露出した露出型形式で実施することも可能であ
る。

【００２９】

【本発明が奏する効果】請求項１〜４に記載した発明に
係る免震柱脚部構造は、地震時に、建物の柱脚部に浮き
上がりを許容し、柱から基礎コンクリートへの水平力の
伝達を効率的に行う。従って、基礎コンクリート中に設
置されるアンカーボルトを少量或いは不要として実施で
きる。また、柱脚部に生じるモーメントが大幅に減少す
るため、基礎梁及び基礎杭の断面を小さくすることがで
き、施工性及び経済性に優れている。さらに、鉄骨柱の
みならず、ＣＦＴ柱、ＲＣ柱、ＳＲＣ柱等の柱脚部へも
実施可能であり、その適用範囲が広い。

【００３０】また、柱下端部のエンドプレートとベース
プレートとの間に介在される緩衝材によって、柱下端部
の浮き上がりによる落下衝撃に対する安全性も確保され
る。

【００３１】請求項５に記載した発明に係る免震柱脚部
構造では、柱下端部とベースプレートとの間を連結した
エネルギー吸収部材により地震エネルギーが吸収される
ので、大きな地震入力にも対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る免震柱脚部構造の実施形態を示し
た縦断面図である。

【図２】図１の免震柱脚部構造において、基礎コンクリ
ート中に埋め込まれた部分を示した横断面図である。

【図３】図１の免震柱脚部構造の浮き上がり状態を示し
た図である。

【図４】Ａ、Ｂは図３のＸ部分の詳細な実施例をそれぞ
れ示した拡大図である。

【図５】本発明に係る免震柱脚部構造の異なる実施形態
を示した縦断面図である。

【図６】図５の免震柱脚部構造において、基礎コンクリ
ート中に埋め込まれた部分を示した横断面図である。

【図７】図５の免震柱脚部構造の浮き上がり状態を示し
た図である。

【図８】本発明に係る免震柱脚部構造の露出型形式によ
る実施形態を示した縦断面図である。

【図９】本発明に係る免震柱脚部構造の露出型形式によ
る異なる実施形態を示した縦断面図である。

【符号の説明】

１ ベースプレート ２ 鞘管 ３ 基礎コンクリート ４ エンドプレート ５ 柱 ６ 緩衝材 １０ 滑り材 １２ 低降伏点鋼パネル（エネルギー吸収部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 直幹 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 木村 秀樹 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 岩下 敬三 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 春日 康博 千葉県印西市大塚一丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 Ｆターム(参考） 2D046 AA14 DA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースプレートへ下端部を固定した鞘管が
   柱脚部に立ち上げられ、前記鞘管の中に、下端部にエン
   ドプレートを取り付けた柱が差し入れられており、前記
   エンドプレートは鞘管へ水平力を伝達する形状、大きさ
   とされていることを特徴とする、免震柱脚部構造。
2. 【請求項２】柱下端部のエンドプレートとベースプレー
   トとの間に緩衝材が介在されていることを特徴とする、
   請求項１に記載した免震柱脚部構造。
3. 【請求項３】鞘管の内側面に滑り材が貼付けられている
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載した免震柱脚
   部構造。
4. 【請求項４】エンドプレートの角部にＲ加工が施されて
   いることを特徴とする、請求項１又は２に記載した免震
   柱脚部構造。
5. 【請求項５】柱の下端部とベースプレートとの間が低降
   伏点鋼パネル等のエネルギー吸収部材で連結されている
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載し
   た免震柱脚部構造。