JP2003184172A - 鉄骨鉄筋コンクリート造柱脚構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地震時における耐力を増大させることができる
と共に、施工性を良好に保持できる非埋め込み型の鉄骨
鉄筋コンクリート造柱脚構造を提供する。 【解決手段】地中梁と、この地中梁の天端と略同一の高
さに配置されるベースプレート５８と、このベースプレ
ート５８の上面に立設する柱鉄骨５２と、この柱鉄骨５
２の周囲に立設する複数の柱主筋５３と、これらの複数
の柱主筋５３を囲み配筋される帯筋５４とをコンクリー
ト５５に埋設する。ベースプレート５８の水平断面形状
を柱鉄骨５２の水平断面形状と略相似形に形成し、柱鉄
骨５２に作用する応力を地中梁５１に伝達するための接
続鉄筋６２を、ベースプレート５８の最外縁を直線８０
で結んだ範囲内のベースプレートのない部分８１（切欠
部分）に配筋した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨鉄筋コンクリ
ート造柱脚構造に係り、更に詳細には、柱鉄骨を地中梁
の上面から立設する非埋め込み型の鉄骨鉄筋コンクリー
ト造柱脚構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚として、
埋込み型鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚と、非埋込み型
鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚とが知られている。埋込
み型鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚（以下、埋込み型柱
脚と称す）とは、図６に示すように、地中梁２０内に延
びる柱鉄骨２と、この柱鉄骨２の周囲に配筋される複数
の柱主筋１２と、これらの複数の柱主筋１２を囲み配筋
される帯筋１４とを型枠（図示せず）で囲み、この型枠
内にコンクリートを打設してこれらの柱鉄骨２、柱主筋
１２、及び帯筋１４をコンクリートに埋設するものであ
る。つまり、柱鉄骨２の下部側が地中梁２０の底部まで
延在した柱脚構造である。

【０００３】なお、ここでいう地中梁２０とは地中梁主
筋１６と地中梁せん断補強筋１８とで構成される梁で、
構造物の基礎となる部分である。柱鉄骨２の下端にはベ
ースプレート６が溶接されており、柱脚の基礎となる基
礎フーチング８に立ち上げられたアンカーボルト１０
に、ベースプレート６がナットで締結されている。さら
に柱鉄骨２のフランジ面の下部側には、図７に示すよう
に、コンクリート３と柱鉄骨２との一体性を高めるため
のスタッドボルト４が多数突出している。

【０００４】これ対して、非埋込み型鉄骨鉄筋コンクリ
ート造の柱脚（以下、非埋込み型柱脚と称す）とは、前
述の埋込み型柱脚と同じ構成部材で造られるが、図８に
示すように、柱鉄骨２の下端に固定されるベースプート
６は地中梁２０の天端２０ａと略同一の高さに配置さ
れ、基礎フーチング８から地中梁２０の天端２０ａまで
立ち上げられたアンカーボルト１０にベースプレート６
が締結されている。

【０００５】つまり、非埋込み型柱脚構造は、柱鉄骨２
が地中梁２０の天端２０ａ付近より起立する柱脚構造で
ある。柱主筋１２は埋込み型柱脚と同様に地中梁２０内
より立設され、図９に示すように、柱鉄骨２の周囲に配
筋されている。帯筋１４も埋込み型柱脚と同様に複数の
柱主筋１２を囲み配筋されている。これらの柱鉄骨２、
柱主筋１２及び帯筋１４はコンクリートに埋設されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６及
び図７に示した埋込み型柱脚は、その施工時において地
中梁２０内に配筋される地中梁主筋１６及び地中梁せん
断補強筋１８と、柱鉄骨２との交差、係合を防ぐ必要が
あり、その対策として、図１０に示すように、水平ハン
チ２２を設けることにより、地中梁主筋１６が柱鉄骨２
にぶつかるのを防ぐ必要があるが、この水平ハンチ２２
を設けると、地中梁２０の配筋作業やコンクリートの型
枠組立作業に手間がかかり、施工性が悪くなるという問
題があった。さらに、地中梁２０にコンクリートを打設
する前に第１節の柱鉄骨２を配置する必要があるため、
施工工程が複雑になると共に、第１節の柱鉄骨製作が工
程上のクリティカルになるという問題があった。

【０００７】その点、図８及び図９に示した非埋込み型
柱脚構造では、柱鉄骨２を地中梁２０外に設けるとがで
きるため、柱主筋１２や帯筋１４を地中梁２０内へ納ま
り良く配筋することができる。したがって、埋込み型柱
脚に比べ非埋込み型柱脚は施工が容易である。

【０００８】しかしながら、非埋込み型柱脚は埋込み型
柱脚に比べ施工性は良いものの、強度の面で検討した場
合、埋込み型柱脚に比べやや強度が劣り、地震時の耐力
の面で問題がある。

【０００９】兵庫県南部地震においては、非埋め込み型
柱脚が破壊した事例が見られ、その後の設計においては
埋め込み型柱脚とするのが一般的になっている。その原
因の調査によると、柱脚部の被害は、主に地震時の大き
な引っ張り力と圧縮力の繰り返しによると考えられる。

【００１０】すなわち、地震時には大きな引っ張り力と
曲げ応力が作用し、柱脚部主筋やアンカーボルトが引っ
張り降伏して塑性延びが発生し、次に逆方向の大きな圧
縮力と曲げ応力とを受ける。この繰り返しにより、主筋
やアンカーボルトが座屈を起こしたり破断することで非
埋め込み柱脚部が破壊されたと考えられる。

【００１１】このことから、非埋め込み型柱脚の性能を
高めるためには、柱脚部の引っ張り耐力を高めればよい
と考えられる。非埋め込み型柱脚の引っ張り耐力を高め
るためには、柱脚主筋量を増加するのが有効であるが、
柱断面を変更せずに必要な主筋量を配筋するのは、柱外
周に配筋できる主筋本数が制限されるため困難である。

【００１２】また、多くの主筋を配筋できるように柱断
面を大きくすることは、建物の用途上難しい場合が多
い。その他、アンカーボルトの本数を増設する方法もあ
るが、アンカーボルトの耐力はネジ部の断面で決定され
るため効率が悪いこと、及び、柱断面中央付近のアンカ
ーボルトの締め付け作業は非常に困難であり、アンカー
ボルトの本数を増やして多数のアンカーボルトの締め付
け作業を行うのは実際上は不可能であり、合理的でな
い。

【００１３】これらの非埋め込み型柱脚における問題
は、引っ張り軸力時の性能を改善できれば解消でき、こ
れにより、多くの利点を有する非埋め込み型柱脚を用い
ることが可能になる。

【００１４】本発明は、地震時における耐力を増大させ
ることができると共に、施工性を良好に保持できる非埋
め込み型の鉄骨鉄筋コンクリート造柱脚構造を提供する
ことを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は鉄骨鉄筋コンク
リート造柱脚構造であり、上述した課題を解決するため
に、以下のように構成されている。

【００１６】すなわち、本発明は、地中梁と、この地中
梁の天端と略同一の高さに配置されるベースプレート
と、このプレートの上面に立設する柱鉄骨と、この柱鉄
骨の周囲に立設する複数の柱主筋と、これらの複数の柱
主筋を囲み配筋される帯筋とをコンクリートに埋設した
鉄骨鉄筋コンクリート造柱脚構造であって、前記ベース
プレートの水平断面形状を前記柱鉄骨の水平断面形状と
略相似形に形成し、前記柱鉄骨に作用する応力を前記地
中梁に伝達するための接続鉄筋を、前記ベースプレート
の最外縁を直線で結んだ範囲内のベースプレートのない
部分に配筋したことを特徴とする。

【００１７】つまり、本発明では従来の非埋込み型柱脚
構造におけるベースプレートの水平断面形状を柱鉄骨の
水平断面形状と略相似形にすることにより、ベースプレ
ートの最外縁を直線で結んだ範囲内のベースプレートの
ない部分（切欠部分）を大きくして、柱中央部に多くの
接続鉄筋を配筋できるようにしたものである。

【００１８】柱鉄骨としてはＨ形鋼を例示でき、また、
水平断面形状が十字形、Ｔ字形、Ｌ字形などの鉄骨を例
示できる。また、ベースプレートは、柱鉄骨の表面より
水平方向に２５ｍｍ〜５０ｍｍ突出させるのが好まし
く、これにより、ベースプレートの切欠部分を大きくで
きる。また、接続鉄筋には異形鉄筋を使用し、その径の
２０倍以上の長さを柱鉄骨側に延ばすことにより、確実
に定着できると共に、施工性を良好にすることができ
る。

【００１９】本発明によれば、ベースプレートの水平断
面形状を柱鉄骨の水平断面形状と略相似形にすることに
より、ベースプレートの最外縁を直線で結んだ範囲内に
大きなベースプレートのない部分（切欠部分）を設ける
ことができ、このベースプレートのない部分に多数の接
続鉄筋を配筋することにより、接続鉄筋の配筋作業を容
易にしている。また、接続鉄筋の付着力が良好な柱中心
部（コア部）に多数の接続鉄筋を配筋できる。従って、
施工性を良好に保持できると共に、地震時における接続
鉄筋の引っ張り耐力を上げることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る鉄骨鉄筋コン
クリート造柱脚構造について、図面を参照して詳細に説
明する。

【００２１】図１は、本発明に係る鉄骨鉄筋コンクリー
ト造柱脚構造５を示す。この鉄骨鉄筋コンクリート造柱
脚構造５は非埋め込み型であり、地中梁５１の天端５１
ａと略同じ高さから立設され水平断面形状が略十字型の
柱鉄骨５２と、この柱鉄骨５２の周囲に配筋される複数
の柱主筋５３と、これらの複数の柱主筋５３を囲み配筋
される帯筋５４と、柱鉄骨５２の下端に溶接固定された
ベースプレート５８と、地中梁５１内から柱鉄骨５２側
に所定の高さまで延びる複数の接続鉄筋６２，６２・・
・とを有している。

【００２２】そして、これらの柱鉄骨５２、柱主筋５３
及び帯筋５４を型枠（図示せず）で囲み、この型枠内に
コンクリート５５を打設することにより、柱鉄骨５２、
柱主筋５３、及び帯筋５４をコンクリート５５に埋設す
るようになっている。

【００２３】地中梁５１は、地中梁主筋５６と地中梁せ
ん断補強筋５７とで構成され、構造物の基礎となる。柱
鉄骨５２の下端には、ベースプレート５８が溶接固定さ
れている。そして、柱脚の基礎となる基礎フーチング５
９から立ち上げられた建方用アンカーボルト６０（図
２）に、ベースプレート５８がナットで締結されてい
る。

【００２４】柱鉄骨５２は、図２に示すように、略十字
形のウェブ５２ａと、このウェブ５２ａの各辺５２ｂ，
５２ｂ・・・の先端に設けられたフランジ５２ｃ，５２
ｃ・・・とを有している。フランジ５２ｃ，５２ｃ・・
・の下部側には、コンクリートと柱鉄骨５２との一体化
を図るため、多数のスタッドボルト６１，６１・・・が
突出させて取り付けられている。

【００２５】ベースプレート５８は、その水平断面形状
が柱鉄骨５２の水平断面形状と略相似形に形成されてい
る。本実施形態では、ベースプレート５８の水平断面形
状が、柱鉄骨５２のウェブ５２ａの水平断面形状と略相
似形の十字形部分５８ａと、柱鉄骨５２のフランジ５２
ｃ、５２ｃ・・・に対応させるため、十字形部分５８ａ
の各辺の先端に設けられた長方形部分５８ｂ，５８ｂ・
・・とを有している。

【００２６】十字形部分５８ａ及び長方形部分５８ｂ，
５８ｂ・・・は、それぞれ柱鉄骨５２のウェブ５２ｂ又
はフランジ５２ｃの外表面から、２５ｍｍ〜５０ｍｍほ
ど水平方向に突出している。

【００２７】また、４個の長方形部分５８ｂ，５８ｂ・
・・のうち、対向する２個の長方形部分５８ｂ，５８ｂ
は、その長手方向の片端部がフランジ５２ｃ，５２ｃの
端部から水平方向に所定の寸法だけ突出しており、この
突出部分に上述の建方用アンカーボルト６０を貫通させ
て、アンカーボルト６０に螺入された２個のナットで突
出部分を挟むようにして締結固定されている。

【００２８】更に、ベースプレート５８の最外縁を直線
８０で結んだ範囲内のベースプレートのない部分８１
（以下、切欠部分という。）には、接続鉄筋６２，６２
・・・が配筋されている。本実施形態では、ベースプレ
ート５８の外縁に沿って接続鉄筋６２，６２・・・が配
筋されている。この接続鉄筋６２，６２・・・は、図１
に示すように、地中梁５１の内部から柱鉄骨５２側の適
宜な高さまで延びている。

【００２９】本実施形態では、接続鉄筋６２はその径の
略２０倍又はそれ以上の長さに亘って柱鉄骨５２側に延
びている。この接続鉄筋６２には異形鉄筋が使用されて
いる。

【００３０】このように、本発明の鉄骨鉄筋コンクリー
ト造柱脚構造５は、ベースプレート５８の水平断面形状
を工夫して柱中心部（コア部）付近に大きなベースプレ
ートのない部分を設け、多くの接続鉄筋６２を柱中心部
付近に配筋できるようにしている。

【００３１】すなわち、本実施形態では、ベースプレー
ト５８の水平断面形状を、柱に内蔵する柱鉄骨５２の水
平断面形状と略相似形にし、且つ、柱鉄骨５２の表面か
らベースプレート５８の端までの距離を２５ｍｍ〜５０
ｍｍ程度にすることにより、ベースプレート５８の最外
縁を直線で結んだ範囲８０内にできるだけ大きな切欠部
分８１を形成し、この切欠部分８１に多くの接続鉄筋６
２，６２・・・を配筋できるようにしたものである。

【００３２】このようにして、柱断面中心部に多くの接
続鉄筋６２，６２・・・を配筋したことで、従来の柱外
周部のみに鉄筋を配筋する場合に比べて配筋できる鉄筋
量を約１．５倍程度に増やすことができる。

【００３３】接続鉄筋６２，６２・・・を柱断面中心部
付近に配筋すると、鉄筋のカブリ厚が大きくなり、ま
た、内部のコンクリート５５は柱鉄骨５２により拘束さ
れているため、接続鉄筋６２，６２・・・とコンクリー
ト５５との付着強度は、接続鉄筋６２を柱断面外周部に
配筋する場合に比べて大幅に大きくなる。

【００３４】このため、柱断面中心部に配筋する接続鉄
筋６２，６２・・・は、外周部鉄筋５３，５３・・・に
比べ、同じ定着長さでより太径の鉄筋にしたり、より高
強度の鉄筋にすることができる。

【００３５】また、柱中心部付近に配筋する接続鉄筋６
２，６２・・・の引っ張り力は、付着力によりコンクリ
ート５５に伝達された後、ベースプレート５８に伝達さ
れる。つまり、接続鉄筋６２，６２・・・の引っ張り力
は、ベースプレート５８の表面に支圧力として伝達され
るのであるが、ベースプレート５８の面外剛性は柱鉄骨
５２に近いほど高くなるため、ベースプレート５８が柱
鉄骨５２と接する柱鉄骨表面近傍に支圧力が集中するこ
とになる。

【００３６】これにより、ベースプレート５８の面外方
向の曲げモーメントは、柱鉄骨５２の表面から遠い位置
にあるアンカーボルトを用いた場合より大幅に小さくな
る。このため、ベースプレート５８の厚さを、アンカー
ボルトを用いた場合より大幅に薄くすることができるの
で、コストダウンが可能になる。

【００３７】一方、柱鉄骨５２の建て方時には、地中梁
５１に先行配設された接続鉄筋６２，６２・・・を、ベ
ースプレート５８の大きな切欠部分８１に挿入するだけ
であり、また、従来のように地中梁５１に水平ハンチを
設ける必要がなく、更に、アンカーボルトのナット締め
付け作業がないため、作業が非常に容易になり、施工性
が大幅に向上する。

【００３８】また、柱鉄骨５２は地中梁５１より上側に
配置されるので、地中梁５１の施工期間は柱鉄骨５２の
施工をする必要がなく、その分だけ柱鉄骨５２の製作に
余裕ができる。また、接続鉄筋６２，６２・・・の柱へ
の定着長さは比較的短く、且つ、ベースプレート５８の
切欠部分８１が大きいため、柱鉄骨５２の建て方作業が
容易であり、施工性が良好である。

【００３９】なお、上述の実施形態では、柱鉄骨５２及
びベースプレート５８の水平断面形状を略十字形とした
が、図３〜図５に示すように、柱鉄骨６５，６６，６７
及びベースプレート６８，６９，７０の水平断面形状を
Ｔ字形、Ｌ字形、又はＨ字形などとして、ベースプレー
ト６８，６９，７０の最外縁を直線で結んだ範囲内に大
きなベースプレートのない部分（切欠部分）を形成する
ことにより、柱中央部に大きなベースプレートのない部
分を設け、このベースプレートのない部分に接続鉄筋を
配筋することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ベースプレートの水平断面形状を柱鉄骨の水平断面形状
と略相似形にすることにより、ベースプレートの最外縁
を直線で結んだ範囲内に大きなベースプレートのない部
分（切欠部分）を設け、この切欠部分に多数の接続鉄筋
を配筋することができるので、柱中心部（コア部）付近
に多くの接続鉄筋を配筋できる。従って、接続鉄筋のコ
ンクリートかぶり厚が大きくなり付着強度を大きくで
き、これにより、接続鉄筋を高強度の鉄筋にしてその効
果を有効に活用できる。

【００４１】また、柱脚部に配筋できる鉄筋量を従来の
１．５倍以上とすることができ、柱脚部の引っ張り軸力
の強度を高めることができる。あるいは、接続鉄筋の定
着長さをその径の２０倍程度にすることができる。

【００４２】また、柱鉄骨の水平断面形状及びベースプ
レートの水平断面形状を、互いに相似な十字形、Ｔ字
形、Ｌ字形、又はＨ字形にすることができ、これによ
り、本発明の適用範囲を広くできる。

【００４３】また、ベースプレートを、柱鉄骨の外周面
より水平方向に２５ｍｍ〜５０ｍｍほど突出させること
により、ベースプレートに作用する支圧力を柱鉄骨表面
近くに集中させることができ、ベースプレートの曲げ応
力を小さくできるため、ベースプレートの厚さを小さく
でき、コストを下げることができる。

【００４４】本発明は、接続鉄筋をベースプレートの切
欠部分に配置するのみであり、従来のようにアンカーボ
ルトを締め付ける作業が殆どないので、施工性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鉄骨鉄筋コンクリート造の非埋め
込み型柱脚構造を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明に係る鉄骨鉄筋コンクリート造の非埋め
込み型柱脚構造の別の実施形態を示す断面図である。

【図４】本発明に係る鉄骨鉄筋コンクリート造の非埋め
込み型柱脚構造の別の実施形態を示す断面図である。

【図５】本発明に係る鉄骨鉄筋コンクリート造の非埋め
込み型柱脚構造の別の実施形態を示す断面図である。

【図６】従来の埋込み型の鉄骨鉄筋コンクリート造柱脚
構造を示す縦断面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。

【図８】従来の非埋め込み型の鉄骨鉄筋コンクリート造
柱脚構造を示す縦断面図である。

【図９】図８のＣ−Ｃ断面図である。

【図１０】従来の埋め込み型鉄骨鉄筋コンクリート造柱
脚構造の水平ハンチを示す図である。

【符号の説明】

５ 鉄骨鉄筋コンクリート造柱脚構造 ５１ 地中梁 ５２ 柱鉄骨 ５３ 柱主筋 ５４ 帯筋 ５５ コンクリート ５８ ベースプレート ６２ 接続鉄筋 ８０ 直線 ８１ ベースプレートのない部分（切欠部分）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中梁と、この地中梁の天端と略同一の
   高さに配置されるベースプレートと、このプレートの上
   面に立設する柱鉄骨と、この柱鉄骨の周囲に立設する複
   数の柱主筋と、これらの複数の柱主筋を囲み配筋される
   帯筋とをコンクリートに埋設した鉄骨鉄筋コンクリート
   造柱脚構造であって、 前記ベースプレートの水平断面形状を前記柱鉄骨の水平
   断面形状と略相似形に形成し、 前記柱鉄骨に作用する応力を前記地中梁に伝達するため
   の接続鉄筋を、前記ベースプレートの最外縁を直線で結
   んだ範囲内のベースプレートのない部分に配筋したこと
   を特徴とする鉄骨鉄筋コンクリート造柱脚構造。
2. 【請求項２】 前記柱鉄骨及び前記ベースプレートの水
   平断面形状は、十字形、Ｔ字形、Ｌ字形、又はＨ字形で
   あることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨鉄筋コンク
   リート造柱脚構造。
3. 【請求項３】 前記ベースプレートは、前記柱鉄骨の外
   周面より水平方向に２５ｍｍ〜５０ｍｍ突出しているこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄骨鉄筋コンク
   リート造柱脚構造。
4. 【請求項４】 前記接続鉄筋は異形鉄筋であり、その径
   の２０倍以上の長さが前記柱鉄骨側に延びていることを
   特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鉄骨鉄筋
   コンクリート造柱脚構造。