JP2003227173A - 建造物の柱脚支持構造およびその施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 せん断力を確実に基礎へ伝達することができ
るとともに、鉛直および水平方向の変形に対する追従性
に優れ、さらに構造が単純で低コスト化を図る。 【解決手段】 建造物の柱脚１の下端部に取り付けるた
めのベースプレート２と、基礎（基礎コンクリート３）
上に固着してベースプレート２を下方から支持するため
の受け材４とを備える。ベースプレート２には、その下
面から下方に向かって突出したリング状突起５を設け
る。リング状突起５の先端部を、下方に向かって突出し
た球面状とする。受け材４には、その上面に、リング状
突起５を摺動可能に支持するための球面部１０を上方に
向かって凹状となるように設ける。ベースプレート２と
基礎（基礎コンクリート３）とを連結部材（アンカーボ
ルト６）により連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建造物の柱脚を基
礎上に支持するための柱脚支持構造およびその施工方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、基礎上に鉄骨柱等の柱脚を連
結して支持するための柱脚支持構造が種々提案されてい
る。例えば、特開平１０−２９９０８１号公報には、ア
ンカーボルトのナットとベースプレートとの間にバネを
取り付けた柱脚支持構造が開示されている。また、特開
２００１−７３３９０号公報には、基礎杭の頭部に設け
られる基礎側球面部材と、この基礎側球面部材の球面に
沿う球面を有した上部構造物側球面部材とを備え、両球
面部材の球面に対して共通する軸線に沿ってストッパピ
ンが貫通された柱脚支持構造が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−２９９０８１号公報に開示された柱脚支持構造で
は、地震が発生した際に、アンカーボルトが短い範囲で
大きなせん断力と引張力を受けるため破断し易い。ま
た、アンカーボルトを降伏させて塑性変形させるため、
完全なピン構造とはならず、半剛性の構造となってい
る。このため、設計時にモデル化することが困難であ
る。さらに、アンカーボルトがずれていた場合には、こ
れを修正することが困難であり、施工に支障を来すおそ
れがある。また、特開２００１−７３３９０号公報に開
示された柱脚支持構造では、長期にわたって、柱脚支持
構造の中央部に反力が集中するため、上部構造物側球面
部材の面積および厚みを大きくしなければならず、コス
トが増加してしまう。また、構造物のせん断力が、アン
カーボルト（鉄筋）のせん断力として、アンカーボルト
から基礎へ伝達されるため、アンカーボルトを太くしな
ければならず不経済となる。さらに、アンカーボルトが
ずれていた場合には、これを修正することが困難であ
り、施工に支障を来すおそれがある。また、引き抜き時
の引張力は、ストッパピンから基礎側球面部材を介して
アンカーボルトへ伝達される構造となっているため、部
材点数が多くなり、構造が複雑となるばかりでなくコス
トが増加してしまう。さらに、ストッパピンが破断する
までは、両球面部材が固定された剛結合となっているた
め、柱脚支持構造として十分な機能を発揮することがで
きない。また、ストッパピンが破断した後、ストッパピ
ンを取り替える場合、建築物の柱脚部を露出させ、建築
物を持ち上げ取り替えなくてはならず、非常に大きなお
金がかかる。本発明は、上述した事情に鑑み提案された
もので、せん断力を確実に基礎へ伝達することができる
とともに、鉛直および水平方向の変形に対する追従性に
優れ、さらに構造が単純で低コスト化を図ることができ
る建造物の柱脚支持構造およびその施工方法を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る構造物の柱
脚支持構造およびその施工方法は、上述した目的を達成
するため、以下の特徴点を備えている。すなわち、本発
明に係る構造物の柱脚支持構造は、建造物の柱脚を基礎
上に支持するための柱脚支持構造であって、前記柱脚の
下端部に取り付けるためのベースプレートと、前記基礎
上に固着して前記ベースプレートを下方から支持するた
めの受け材とを備え、前記ベースプレートには、その下
面から下方に向かって突出したリング状突起を設けると
ともに、該リング状突起の先端部を、下方に向かって突
出した球面状とし、前記受け材には、その上面に、前記
リング状突起を摺動可能に支持するための球面部を上方
に向かって凹状となるように設け、前記ベースプレート
と前記基礎とを連結部材により連結したことを特徴とす
るものである。

【０００５】また、前記建造物の柱脚支持構造におい
て、前記受け材には、その上面に、前記リング状突起の
先端部の内周側に位置し、前記リング状突起の左右方向
の摺動を規制して、せん断力を受け止めるためのせん断
力受け突起を設けることが可能である。また、前記建造
物の柱脚支持構造において、前記基礎中には、前記受け
材の左右方向の動きを規制して、せん断力を受け止める
ためのせん断力用定着材を設けることが可能である。ま
た、前記建造物の柱脚支持構造において、前記ベースプ
レートには、その外周部の少なくとも３カ所に、前記ベ
ースプレートの傾きを調整するための傾き調整部材を、
前記ベースプレートから切り離し可能に設けることが可
能である。更に、球面部の取り付け位置をベースプレー
トに、リング状突起の取り付け位置を受け材に、前記と
は逆にそれぞれ設けることが可能である。

【０００６】本発明に係る建造物の柱脚支持構造の施工
方法は、基礎を設置する地表部に筒状の型枠を設置し
て、該型枠の周囲に基礎コンクリートを打設する工程
と、前記型枠の内部にせん断力を受け止めるためのせん
断力用定着材を位置させ、前記型枠と前記せん断力用定
着材との間に充填材を充填して前記せん断力用定着材を
基礎中に固定する工程と、前記基礎の上部に、前記せん
断力用定着材と接触するように受け材を固着する工程
と、前記受け材の上部に、建造物の柱脚の下端部に取り
付けるためのベースプレートを載置する工程と、前記基
礎中に埋設した連結部材の上端部と前記ベースプレート
とを連結する工程とからなり、前記ベースプレートに
は、その下面から下方に向かって突出したリング状突起
を設けるとともに、該リング状突起の先端部を、下方に
向かって突出した球面状とし、前記受け材には、その上
面に、前記リング状突起を摺動可能に支持するための球
面部を下方に向かって凹状となるように設けたことを特
徴とするものである。

【０００７】また、前記建造物の柱脚支持構造の施工方
法において、前記ベースプレートには、その外周部の少
なくとも３カ所に、前記ベースプレートの傾きを調整す
るための傾き調整部材を、前記ベースプレートから切り
離し可能に設け、前記ベースプレート上に前記建造物の
柱脚を取り付ける際に、前記傾き調整部材により前記ベ
ースプレートおよび前記柱脚の傾きを調整する工程と、
前記傾き調整部材を前記ベースプレートから切り離し
て、前記受け材と前記ベースプレートとの摺動を可能と
する工程とを含ませることが可能である。なお、前記工
程においても、前記リング状突起と、これを摺動可能に
支持するための球面部の取り付け位置をベースプレー
ト、受け材をそれぞれ逆に設ける構成を使用しても良
い。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す具体的な実施例
に基づいて、本発明に係る建造物の柱脚支持構造および
その施工方法の実施形態を説明する。図１〜３は、本発
明の実施形態に係る建造物の柱脚支持構造を示すもの
で、図１は、柱脚支持構造の縦断面図、図２は、図１に
おけるＡ−Ａ’切断面図、図３は、図１におけるＢ−
Ｂ’切断面図である。 ＜全体の概略構成＞本発明の実施形態に係る建造物の柱
脚支持構造は、図１〜３に示すように、柱脚１の下端部
に取り付けるためのベースプレート２と、基礎コンクリ
ート３上に固着してベースプレート２を下方から支持す
るための受け材４とを備えている。

【０００９】＜ベースプレート＞ベースプレート２は、
図１、２に示すように、略正方形状の板状の部材からな
り、その下面には、下方に向かって突出したリング状突
起５が設けられている。このリング状突起５の先端部
は、下方に向かって突出した球面状となっている。ま
た、ベースプレート２のほぼ中央部には、アンカーボル
ト６の上端部を挿通するためのボルト挿通孔（図示せ
ず）が１箇所でも良い＝１箇所以上設けられている。ま
た、ベースプレート２の各外周辺のほぼ中程には、後に
詳述する傾き調整用ボルト７を取り付けるためのファス
ナー部材８がベースプレート２から切り離し可能に接続
されている。さらに、ベースプレート２の上面には、建
造物の柱脚１を支持するための角柱状のリブ９が上方に
向かって突出して設けられている。なお、ベースプレー
ト２の形状は略正方形状に限られず、円盤状等のよう
に、他の形状であってもよい。

【００１０】＜受け材＞受け材４は、図１、３に示すよ
うに、ドーナッツ状の板状の部材からなり、その上面に
は、リング状突起５を摺動可能に支持するための球面部
１０が上方に向かって凹状となるように設けられてい
る。また、受け材４の上面には、リング状突起５の先端
部の内周側に位置し、リング状突起５の左右方向の摺動
を規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力受け
突起１１が設けられている。なお、受け材４の形状はド
ーナッツ状に限られず、外周形状および内周形状が略正
方形等のように、他の形状であってもよい。また、前記
実施の形態では、リング状突起５をベースプレートに、
またリング状突起５を摺動可能に支持するための球面部
１０を受け材４に、それぞれ設ける例について述べてい
るが、これらの位置関係を逆とした場合、即ち、ベース
プレートに球面部、受け材にリング状突起をそれぞれ設
ける構成としても良いことは言うまでもない。

【００１１】＜せん断力用定着材＞基礎コンクリート３
中には、受け材４の内周部に接触することにより、受け
材４の左右方向の動きを規制して、せん断力を受け止め
るためのせん断力用定着材１２が設置されている。この
せん断力用定着材１２は、円筒状の鋼材からなり、基礎
コンクリート３を打設する際に基礎コンクリート３中に
設置される。なお、せん断力用定着材１２の形状は円筒
状に限られず、受け材４の中心部に設けられた空部の外
周形状に合致していれば、角筒状等のように、他の形状
であってもよい。

【００１２】＜アンカーボルト＞アンカーボルト６は、
基礎コンクリート３中に埋設されたアンカープレート１
３とベースプレート２とを連結するための連結部材であ
り、その下端部および上端部に雌ネジ部（図示せず）を
形成してある。アンカーボルト６の下端部は、基礎コン
クリート３中に埋設されたアンカープレート１３にナッ
トを用いて接続される。一方、アンカーボルト６の上端
部は、ベースプレート２にナットを用いて接続される。
ここで、アンカーボルト６の非拘束長を長くすることに
より、鉛直、水平方向の追従性が増し、アンカーボルト
６の破断を防止することができる。また、アンカーボル
ト６の引張−曲げ応力と、圧縮−曲げ応力との合計が降
伏応力を超えないように設計することにより、アンカー
ボルト６を弾性構造としたままピン構造の柱脚支持構造
を実現することができ、地震等により応力が作用した場
合であっても、柱脚部を交換する必要がない。なお、ア
ンカーボルト６の太さ、長さ、材質は、支持すべき建造
物の構造、重量、予想される圧縮応力、引き抜き応力等
に応じて、適宜変更して実施することができる。

【００１３】＜傾き調整用ボルト＞傾き調整用ボルト７
は、ベースプレート２を設置する際に、ベースプレート
２の傾き、すなわち支持すべき柱脚１の傾きを調整する
ための傾き調整部材であり、ベースプレート２に切り離
し可能に接続された４個のファスナー部材８にそれぞれ
ネジ止めされている。また、傾き調整用ボルト７には、
ファスナー部材８の下面に位置するようにアジャスタナ
ット１４が取り付けられている。なお、傾き調整用ボル
ト７の数は４個に限られず、ベースプレート２の外周部
を略等分に分割する位置に３個以上設けられていればよ
い。

【００１４】＜施工方法＞次に、図６に基づいて、本実
施形態に係る柱脚支持構造の施工方法を説明する。図６
は、柱脚支持構造の施工方法を順をおって説明した説明
図である。本実施形態に係る柱脚支持構造を施工するに
は、図６（ａ）に示すように、地表部に筒状の型枠を設
置して、型枠１５の周囲に基礎コンクリート３を打設す
る。この際、アンカープレート（図示せず）に固定され
たアンカーボルト６も基礎コンクリート３中に埋設され
る。続いて、図６（ｂ）に示すように、型枠１５の内部
にせん断力用定着材１２を位置させ、型枠１５とせん断
力用定着材１２との間に充填材１６を充填して、せん断
力用定着材１２を基礎コンクリート３中に固定する。続
いて、図６（ｃ）に示すように、基礎コンクリート３の
上部に、せん断力用定着材１２と接触するように受け材
４を固着する。その後の工程は図示していないが、受け
材４の上部に、建造物の柱脚１の下端部に取り付けるた
めのベースプレート２を載置し、ベースプレート２にア
ンカーボルト６の上端部を挿通して、ナットを用いてベ
ースプレート２とアンカーボルト６とを連結する。ま
た、ベースプレート２上に建造物の柱脚１を取り付ける
際に、ファスナー部材８から突出している傾き調整用ボ
ルト７の長さを調整するとともに、アジャスタナット１
４を締め付けて、ベースプレート２および柱脚１の傾き
を調整する。そして、ファスナー部材８をベースプレー
ト２から切り離して、受け材４とベースプレート２との
摺動を可能とする。

【００１５】＜圧縮および曲げのメカニズム＞次に、建
造物に圧縮応力および曲げが作用した場合の柱脚支持構
造の動作を説明する。図４は、建造物に圧縮応力および
曲げが作用した場合の柱脚支持構造の動作説明図であ
る。なお、図４においては、太い矢印で示す方向に圧縮
応力および曲げが作用するものとする。建造物に対して
圧縮応力および曲げが作用すると、図４に示すように、
ベースプレート２と受け材４との接触曲面において、水
平方向にａ₁の応力が作用し、垂直方向にｂ₁の応力が作
用する。したがって、ベースプレート２と受け材４との
接触曲面には、ａ₁およびｂ₁の合力として、右斜め下方
向に向かってｃ₁の応力が作用することとなる。これに
よって、建造物からの曲げを接触曲面においてせん断力
と圧縮力に分解することができ、曲げを曲面で負担でき
る。即ち、リング状突起５→受材４→せん断力用定着材
１２へ、せん断力が伝達し、せん断力を負担し、更に大
きなせん断力が生じベースプレートが水平方向に移動し
た場合、せん断受け突起１１とリング状突起５が接触
し、せん断力を負担する。

【００１６】＜引き抜きおよび曲げのメカニズム＞次
に、建造物に引き抜き応力および曲げが作用した場合の
柱脚支持構造の動作を説明する。図５は、建造物に引き
抜き応力および曲げが作用した場合の柱脚支持構造の動
作説明図である。なお、図５においては、太い矢印で示
す方向に引き抜き応力および曲げが作用するものとす
る。建造物に対して引き抜き応力およびせん断応力が作
用すると、図５に示すように、ベースプレート２と受け
材４との接触曲面において、水平方向にａ₂の応力が作
用し、垂直方向にｂ₂の応力が作用する。したがって、
ベースプレート２と受け材４との接触曲面には、ａ₂お
よびｂ₂の合力として、右斜め下方向に向かってｃ₂の応
力が作用することとなる。これによって、曲げが作用し
た場合、接触曲面において、せん断力及び圧縮力に分解
でき、曲げを曲面で負担できる。この状態では、アンカ
ーボルト６が伸張することにより、引き抜き応力を負担
する。また、リング状突起５→受材４→せん断力用定着
材１２へせん断力が伝達し、せん断応力を負担し、更に
大きなせん断力が作用し、ベースプレートが水平に移動
した場合、せん断受け突起１１とリング状突起５が接触
し、せん断力を負担する。

【００１７】

【発明の効果】本発明に係る建造物の柱脚支持構造およ
びその施工方法は、上述した構成を備えているため、以
下に説明する効果を奏することができる。すなわち、本
発明に係る建造物の柱脚支持構造は、ベースプレートと
受け材とにそれぞれリング状突起５と受材４を球面に接
触することによって、せん断力および圧縮力を負担させ
ることができる。両者は回転摺動することにより、ピン
構造となり、設計時において容易にモデル化することが
できる。また、ベースプレートと受け材との摺動部分を
リング状とすることにより、応力集中することなく素直
に受け材へ力を伝達でき、そしてかかる形状より、柱脚
等の部材断面に近似させることができ、ベースプレート
の大きさを効率的に設計することによりコストを低減す
ることができる。また、基礎とベースプレートとを連結
部材により直接連結することにより、部材数が少なくな
って、コストの低減を図ることができる。また、リング
状突起の左右方向の摺動を規制して、せん断力を受け止
めるためのせん断力受け突起を設けることにより、建造
物からのせん断力を連結部材に負担させずに基礎へ伝達
することができるため、連結部材の破断を防止すること
ができる。また、基礎中に、受け材の左右方向の動きを
規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力用定着
材を設けることにより、連結部材は引き抜き時の引張力
のみを負担すればよく、連結部材の負担を軽減すること
ができる。また、施工時において、せん断力用定着材に
より位置出しを行うことができるとともに、連結部材の
非定着長が長くなって修正が容易となる。また、ベース
プレートの傾きを調整するための傾き調整部材を設ける
ことにより、施工時の修正が容易となって施工に支障を
来すおそれがない。そして、地震時にアンカーボルトは
破断しないので、取り替えることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る柱脚支持構造の縦断面
図。

【図２】図１におけるＡ−Ａ’切断面図。

【図３】図１におけるＢ−Ｂ’切断面図。

【図４】建造物に圧縮応力およびせん断応力が作用した
場合の柱脚支持構造の動作説明図。

【図５】建造物に引き抜き応力およびせん断応力が作用
した場合の柱脚支持構造の動作説明図。

【図６】柱脚支持構造の施工方法を順をおって説明した
説明図。

【符号の説明】

１ 柱脚 ２ ベースプレート ３ 基礎コンクリート ４ 受け材 ５ リング状突起 ６ アンカーボルト ７ 傾き調整用ボルト ８ ファスナー部材 ９ リブ １０ 球面部 １１ せん断力受け突起 １２ せん断力用定着材 １３ アンカープレート １４ アジャスタナット １５ 型枠 １６ 充填材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 一弁 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 瓜生 隆幸 福岡県福岡市博多区住吉２丁目９番２号 同和火災博多ビル 株式会社アイ・エス内 Ｆターム(参考） 2D046 AA17 DA11 2E125 AA04 AB16 AC16 AG03 AG12 AG16 AG43 AG57 BA02 BA22 BB08 BB30 BB32 BD01 BE04 BE05 BF04 CA04 EA08

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建造物の柱脚を基礎上に支持するための柱
   脚支持構造であって、 前記柱脚の下端部に取り付けるためのベースプレート
   と、 前記基礎上に固着して前記ベースプレートを下方から支
   持するための受け材とを備え、 前記ベースプレートには、その下面から下方に向かって
   突出したリング状突起を設けるとともに、該リング状突
   起の先端部を、下方に向かって突出した球面状とし、 前記受け材には、その上面に、前記リング状突起を摺動
   可能に支持するための球面部を上方に向かって凹状とな
   るように設け、 前記ベースプレートと前記基礎とを連結部材により連結
   したことを特徴とする建造物の柱脚支持構造。
2. 【請求項２】前記受け材には、その上面に、前記リング
   状突起の先端部の内周側に位置し、前記リング状突起の
   左右方向の摺動を規制して、せん断力を受け止めるため
   のせん断力受け突起を設けたことを特徴とする請求項１
   記載の建造物の柱脚支持構造。
3. 【請求項３】前記基礎中には、前記受け材の左右方向の
   動きを規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力
   用定着材を設けたことを特徴とする請求項１または２記
   載の建造物の柱脚支持構造。
4. 【請求項４】前記ベースプレートには、その外周部の少
   なくとも３カ所に、前記ベースプレートの傾きを調整す
   るための傾き調整部材を、前記ベースプレートから切り
   離し可能に設けたことを特徴とする請求項１〜３のうち
   のいずれか１項記載の建造物の柱脚支持構造。
5. 【請求項５】球面部をベースプレートの下面に設け、球
   面部を摺動可能に支持するためのリング状突起を受け材
   上面に設けたことを特徴とするから請求項１〜４のうち
   のいずれか１項記載の建造物の柱脚支持構造。
6. 【請求項６】基礎を設置する地表部に筒状の型枠を設置
   して、該型枠の周囲に基礎コンクリートを打設する工程
   と、 前記型枠の内部にせん断力を受け止めるためのせん断力
   用定着材を位置させ、前記型枠と前記せん断力用定着材
   との間に充填材を充填して前記せん断力用定着材を基礎
   中に固定する工程と、 前記基礎の上部に、前記せん断力用定着材と接触するよ
   うに受け材を固着する工程と、 前記受け材の上部に、建造物の柱脚の下端部に取り付け
   るためのベースプレートを載置する工程と、 前記基礎中に埋設した連結部材の上端部と前記ベースプ
   レートとを連結する工程とからなり、 前記ベースプレートには、その下面から下方に向かって
   突出したリング状突起を設けるとともに、該リング状突
   起の先端部を、下方に向かって突出した球面状とし、 前記受け材には、その上面に、前記リング状突起を摺動
   可能に支持するための球面部を下方に向かって凹状とな
   るように設けたことを特徴とする建造物の柱脚支持構造
   の施工方法。
7. 【請求項７】前記ベースプレートには、その外周部の少
   なくとも３カ所に、前記ベースプレートの傾きを調整す
   るための傾き調整部材を、前記ベースプレートから切り
   離し可能に設け、 前記ベースプレート上に前記建造物の柱脚を取り付ける
   際に、前記傾き調整部材により前記ベースプレートおよ
   び前記柱脚の傾きを調整する工程と、 前記傾き調整部材を前記ベースプレートから切り離し
   て、前記受け材と前記ベースプレートとの摺動を可能と
   する工程とを含むことを特徴とする請求項５記載の建造
   物の柱脚支持構造の施工方法。