JP2004003149A

JP2004003149A - アンカーボルトおよび鉄骨部材取付構造

Info

Publication number: JP2004003149A
Application number: JP2002158631A
Authority: JP
Inventors: Tomoyasu Kato; 加藤　友康; Tomohisa Ogata; 小方　智寿; Takashi Hattori; 服部　高志
Original assignee: Kajima Corp; Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Kajima Corp; Proterial Ltd
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】鉄骨柱脚などの鉄骨部材の取付けに用いられるアンカーボルトの材料費の削減や加工や組立て工数の削減により、製作コストおよび施工コストの低減を図り、アンカーボルトの耐力を低コストで容易に確保できるようにする。
【解決手段】アンカーボルト１を、ねじ鉄筋などの鉄筋２の一端部に鋼板からなる定着板３を摩擦圧接し、他端部にハイテンションボルトなどのボルト４の頭部４ａを摩擦圧接して構成する。定着板３の中央には、連通孔５が穿設し、ボルト４には、連通孔６と吐出孔７を穿設し、摩擦圧接時に連通孔に噴出するバリ８ａ、９ａを確認することで、接合状態の良否を確認する。連通孔６と吐出孔７から無収縮モルタル等をベースプレートのボルト孔に充填し、アンカーボルトの耐力を向上させる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨構造物や鉄骨鉄筋コンクリート構造物などの鉄骨柱脚の基礎あるいは鉄骨梁のコンクリート部材への接合などに適用されるアンカーボルトおよびアンカーボルトを用いた鉄骨部材取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の鉄骨柱脚５０の１例を示したものである。図５において、鉄骨柱脚５０は、柱５１のベースプレート５２、アンカーボルト５３、ロックナット５４および座金５５、基台５６等から構成され、コンクリート中に埋設されたアンカーボルト５３の上に柱５１を建て込み、ベースプレート５２をレベル調整部材５７で位置決めした後、ベースプレート５２とコンクリート５８の天端との間に無収縮モルタル５９を充填し、モルタル硬化後、ロックナット５４の締め付けを行っている。
【０００３】
アンカーボルト５３にねじ鉄筋を使用し、基台５６に螺着することで、アンカーボルト５３の高さ方向の位置決め等の合理化が図られている。アンカーボルト５３の下端には、定着板６０が高力ボルト６１により取付けられ（図５（ｂ）参照）、あるいは雄ねじ部材と両締めナットにより取付けられている（図示省略）。また、ベースプレート５２のボルト孔５２ａは、大きな内径として水平方向の施工誤差を吸収し、その隙間にはリング部材６３を嵌め込むことで、水平方向の位置決めを行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のような従来の鉄骨柱脚の場合、アンカーボルトへの定着板の取付けに、高力ボルトあるいは雄ねじ部材と両締めナットを用いているため、部品数が多く、加工や組立てが面倒であるなどから、コストが高くなりやすい。
【０００５】
また、アンカーボルトの水平方向の位置決めには、施工誤差を考慮して柱脚のベースプレートのボルト孔をできるだけ大きくすることが望まれる。しかし、アンカーボルトとベースプレートのボルト孔の間に隙間が生じると、アンカーボルトの耐力および変形に影響を与える。そのため、前述の従来の鉄骨柱脚では、アンカーボルトとボルト孔の間にリング部材を嵌め込むようにしているが、特殊な形状のリング部材を必要としたり、隙間に応じた種々の寸法のリング部材を用意しておくなど、コストが高くなる。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消すべくなされたもので、その目的は、鉄骨柱脚などの鉄骨部材の取付けに用いられるアンカーボルトの材料費の削減や加工や組立て工数の削減により、製作コストおよび施工コストの低減を図ることができ、さらにアンカーボルトの耐力を低コストで容易に確保することができるアンカーボルトおよび鉄骨部材取付構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、鉄筋の一端部に定着金物が摩擦圧接され、他端部にボルトの頭部が摩擦圧接されていることを特徴とするアンカーボルトである。鉄筋には、ねじ鉄筋、異形棒鋼、丸鋼等を用いることができる。定着金物は、特願２００１−２２９６０６に記載されているように摩擦圧接の接合部分に筒部などを設けたものでもよいが、単純な板状のものが好ましい。ボルトは、通常のボルトでもよいが、ハイテンションボルトが好ましい。
【０００８】
この請求項１によれば、鉄筋の両端に定着金物とボルトを摩擦圧接で直接接合することで、部品数の削減あるいは市販の鉄筋，鋼板，ボルトの使用により材料費を低減でき、また、工場で簡単に製作できるため加工や組立の工数が抑えられ、低コストのアンカーボルトが得られる。また、鉄筋とボルトの接合は、ボルトの頭部を利用して行えるため、ボルトのねじ部を傷付けずに接合することができ、鉄骨部材の取付けを確実に精度良く行うことができる。
【０００９】
本発明の請求項２は、請求項１に記載のアンカーボルトにおいて、定着金物に摩擦圧接部位までの連通孔が形成されていることを特徴とするアンカーボルトである。鉄筋と定着金物とを摩擦圧接により接合するとバリが発生するが、外側から摩擦圧接部位を覗ける連通孔にバリが噴出し、これを目視することで、摩擦圧接による接合状態の良否を確認することができる。この連通孔の開孔方向は、鉄筋の軸方向、斜め方向、軸直角方向のいずれの方向でもよい。
【００１０】
本発明の請求項３は、請求項１または請求項２に記載のアンカーボルトにおいて、ボルトに軸部先端から摩擦圧接部位までの連通孔が形成されていることを特徴とするアンカーボルトである。この場合も、連通孔にバリが噴出し、これを所定長さの細い棒を連通孔に差し込むなどして確認することで、摩擦圧接による接合状態の良否を確認することができる。また、鉄骨部材のベースプレートのボルト孔に充填材を充填する場合には、この連通孔を充填材の注入孔として利用することができる。
【００１１】
本発明の請求項４は、請求項３に記載のアンカーボルトにおいて、ボルトの軸部に、ボルトの連通孔に連通し軸部の側方に充填材を吐出可能な吐出孔が形成されていることを特徴とするアンカーボルトである。鉄骨部材のベースプレートのボルト孔に充填材を充填する場合であり、ボルトの先端部から充填材を注入し、ボルトの首下部分から充填材を吐出することができる。施工誤差を吸収するために、鉄骨部材のベースプレートのボルト孔を大きくした場合、特殊なリング部材等を用いることなく、ボルト孔とボルトの隙間を容易に埋めることができる。
【００１２】
本発明の請求項５は、コンクリート中から突出するアンカーボルトの先端部に鉄骨部材のベースプレートをナットにより締結するための鉄骨部材取付構造であり、アンカーボルトが、鉄筋の一端部にコンクリート中に埋設される定着金物を摩擦圧接し、他端部にコンクリートから突出するボルトの頭部を摩擦圧接して構成され、ベースプレートがボルトの頭部とナットで挟持されて緊結されていることを特徴とする鉄骨部材取付構造である。
【００１３】
この請求項５は、本発明のアンカーボルトを例えば鉄骨柱脚や境界梁などに適用した場合である。鉄骨柱脚の場合は、アンカーボルトの鉄筋が基礎コンクリートに埋設された状態でボルトがコンクリートの天端から突出し、ボルトの頭部を柱脚ベースプレートの受け台として利用することができ、無収縮モルタルの特別なレベル調整部材が不要となる。ベースプレートの下に無収縮モルタルを充填し、硬化後、ナットを締め付けてベースプレートをアンカーボルトに緊結する。境界梁の場合には、境界梁のベースプレートにアンカーボルトをナットにより取付けておき、両側のコンクリート壁を施工し、養生後、ナットを締め付けてベースプレートをアンカーボルトに緊結する。この請求項５によれば、低コストのアンカーボルトで鉄骨部材のベースプレートをコンクリートに容易かつ確実に緊結することができる。
【００１４】
本発明の請求項６は、請求項５に記載の鉄骨部材取付構造において、ベースプレートにボルトの軸部の外径より大きい内径のボルト孔が形成され、ボルトに形成された孔から充填材がボルト孔に充填されていることを特徴とする鉄骨部材取付構造である。
【００１５】
この請求項６は、本発明のアンカーボルトを例えば鉄骨柱脚などに適用した場合である。鉄骨柱脚の水平方向の位置決めには、施工誤差を考慮してベースプレートのボルト孔をできるだけ大きくしており、アンカーボルトとボルト孔の間の隙間はアンカーボルトの耐力および変形に影響を与える。この隙間に無収縮モルタルやエポキシ樹脂などの充填材を充填することで、ボルトの摩擦接合耐力を上回るボルトの引張せん断耐力を期待でき、アンカーボルトを小さいサイズにすることが可能となる。この請求項６によれば、施工誤差を吸収するために、鉄骨部材のベースプレートのボルト孔を大きくした場合、特殊なリング部材等を用いることなく、ボルト孔とボルトの隙間を容易に埋めることができ、アンカーボルトの耐力を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係るアンカーボルトの１実施形態を示したものである。図２は、そのボルト部分の１例を示したものである。図３は、本発明のアンカーボルトを適用した鉄骨柱脚の１実施形態を示したものである。図４は、本発明のアンカーボルトを適用した建物の境界梁の１実施形態を示したものである。
【００１７】
図１、図２の実施形態において、本発明に係るアンカーボルト１は、ねじ鉄筋などの鉄筋２の一端部に鋼板（Ｓ４５Ｃ等）からなる定着板３を摩擦圧接し、他端部にハイテンションボルト（Ｆ１０Ｔ等）などのボルト４の頭部４ａを摩擦圧接して構成されている。定着板３の中央には、表面から裏面（鉄筋３の端面）まで貫通する連通孔５が穿設されている。ボルト４には、ボルト軸部４ｂの端面からボルト頭部４ａの表面（鉄筋３の端面）までボルト中心軸上を貫通する連通孔６と、ボルト首下部分で連通孔６に直交して連通する吐出孔７が穿設されている。
【００１８】
摩擦圧接は、例えば次に示すような接合方法である。即ち、固定した定着板３またはボルト４に対して、鉄筋２を回転させながら軸方向に押送し、鉄筋２の端面を定着板３またはボルト４の接合端面に接触させて摩擦発熱させ、次いで鉄筋２の回転を急停止させ、アプセット圧力を付与する。
【００１９】
図１に示すように、定着板３と鉄筋３が圧接部８で一体化し、ボルト４の頭部４ａと鉄筋３が圧接部９で一体化する。なお、ボルト４と鉄筋３の接合では、頭部４ａを利用して固定できるため、ねじ部を傷付けずに摩擦圧接が可能である。定着板３に関しては、特願２００１−２２９６０６で開示したように十分な接合強度が得られる。ボルト４に関しては、市販のボルト（Ｍ２２ハイテンションボルトＦ１０Ｔ）と鉄筋（Ｄ２５ねじ鉄筋、異径棒鋼）を摩擦圧接し引張試験を実施したところ、ボルトねじ部で全て破断しており、接合強度が十分であることが確認された。
【００２０】
また、定着板３の連通孔５には、摩擦圧接時のバリ８ａが出てくるので、これを目視することで、摩擦圧接が確実に行われているかを確認することができる。定着板３は、コストの面からは単純な形状の鋼板が好ましいが、定着板３の形状や連通孔５の配置等は、図示例に限らず、特願２００１−２２９６０６に示したものでもよい。
【００２１】
ボルト４の連通孔６にも、摩擦圧接時のバリ９ａが出てくるので、これを所定長さの細い棒を差し込むことで、摩擦圧接が確実に行われているかを確認することができる。また、後述するように、この連通孔６は、充填材の注入孔として利用することができ、直交する吐出孔７から充填材を吐出させる。
【００２２】
次に、図３は鉄骨柱脚２０に本発明を適用した例であり、図１のアンカーボルト１を使用し、柱２１のベースプレート２２には、ボルト４の外径よりも大きい内径のボルト孔（ルーズホール）２２ａを形成しておき、次のような手順で鉄骨柱脚の施工を行う。
【００２３】
（１）工場製作したアンカーボルト１を現場に搬入し、基台（図示省略）に取付け、アンカーボルト１のねじ鉄筋で高さ方向の位置決めを行う。ボルト４はコンクリート２３の天端より突出するようにする。
【００２４】
（２）コンクリート２３を打設し、養生後、ベースプレート２２を建て込む。ボルト４の頭部４ａがベースプレート２２の受け台となり、従来のような無収縮モルタルの特別なレベル調整部材が不要となる。
【００２５】
（３）施工誤差をボルト孔２２ａで吸収し、柱２１の水平方向の位置決めを行った後、ベースプレート２２とコンクリート２３の間に無収縮モルタル２４を充填する。
【００２６】
（４）モルタル硬化後、ボルト４にナット２５と座金２６を取付け、ナット２５を締め付け、ベースプレート２２をボルト頭部４ａとナット２５で挟持して緊結する。
【００２７】
（５）ボルト４の連通孔６・吐出孔７から無収縮モルタルまたはエポキシ樹脂２７をボルト孔２２ａに充填する。ボルト孔２２ａの隙間が埋められ、ボルト４とベースプレート２２が一体化する。施工の確認は、充填材の注入量、注入圧力の上昇を確認して終了とする。
【００２８】
次に、図４は、チューブラーメン架構４０のコア壁４１に本発明を適用した例であり、コア壁４１の境界梁４２を図１のアンカーボルト１を使用し、左右の鉄筋コンクリート壁４４，４４に取付ける。
【００２９】
境界梁４２は、Ｈ形鋼の両端にベースプレート４３が取付けられており、このベースプレート４３にナット４５と座金４６でアンカーボルト１を取付けておき、この境界梁４２を所定の位置に設置した後、コンクリートを打設して左右の鉄筋コンクリート壁４４を施工する。養生後、ナット４５を締め付ける。
【００３０】
なお、以上は、鉄骨柱脚やコア壁の境界梁に適用した例を示したが、これに限らず、その他の鉄骨部材の取付けにも適用できることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
（１）鉄筋の両端に定着金物とボルトを摩擦圧接で直接接合することで、部品数の削減あるいは市販の鉄筋，鋼板，ボルトの使用により材料費を低減でき、また、工場で簡単に製作できるため加工や組立の工数が抑えられ、低コストのアンカーボルトを得ることができる。
【００３２】
（２）鉄筋とボルトの接合は、ボルトの頭部を利用して行えるため、ボルトのねじ部を傷付けずに接合することができ、鉄骨部材の取付けを確実に精度良く行うことができる。
【００３３】
（３）定着金物およびボルトに連通孔を設けることにより、摩擦圧接による接合状態の良否を容易に確認することができる。また、ボルトの連通孔は充填材の注入孔として利用することができ、吐出孔から鉄骨部材のベースプレートのボルト孔に充填材を充填することができる。
【００３４】
（４）本発明のアンカーボルトを例えば鉄骨柱脚や境界梁などに適用すれば、低コストのアンカーボルトで鉄骨部材のベースプレートをコンクリートに容易かつ確実に緊結することができる。
【００３５】
（５）ボルトに形成した孔からボルト孔とボルトの隙間に無収縮モルタルやエポキシ樹脂などの充填材を充填することにより、施工誤差を吸収するため鉄骨部材のベースプレートのボルト孔を大きくした場合、特殊なリング部材等を用いることなく、ボルト孔とボルトの隙間を容易に埋めることができ、アンカーボルトの耐力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアンカーボルトの１実施形態であり、（ａ）は全体を示す正面図、（ｂ）は定着板の底面図である。
【図２】図１のアンカーボルトの鉄筋の一端部に摩擦圧接されるボルト部分の１例を示したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。
【図３】本発明のアンカーボルトを適用した鉄骨柱脚の１実施形態を示す鉛直断面図である。
【図４】本発明のアンカーボルトを適用した建物の境界梁の１実施形態を示したものであり、（ａ）は水平断面図、（ｂ）はその部分拡大断面図である。
【図５】従来の鉄骨柱脚構造を示したものであり、（ａ）は水平断面図、（ｂ）はその部分拡大した鉛直断面図である。
【符号の説明】
１……アンカーボルト
２……鉄筋
３……定着板
４……ボルト
４ａ…ボルト頭部
４ｂ…ボルト軸部
５……連通孔
６……連通孔
７……吐出孔
８……圧接部
８ａ…バリ
９……圧接部
９ａ…バリ
２０……鉄骨柱脚
２１……柱
２２……ベースプレート
２２ａ…ボルト孔
２３……コンクリート
２４……無収縮モルタル
２５……ナット
２６……座金
２７……無収縮モルタルまたはエポキシ樹脂など
４０……チューブラーメン架構
４１……コア壁
４２……境界梁
４３……ベースプレート
４４……鉄筋コンクリート壁
４５……ナット
４６……座金

Claims

鉄筋の一端部に定着金物が摩擦圧接され、他端部にボルトの頭部が摩擦圧接されていることを特徴とするアンカーボルト。
請求項１に記載のアンカーボルトにおいて、定着金物に摩擦圧接部位までの連通孔が形成されていることを特徴とするアンカーボルト。
請求項１または請求項２に記載のアンカーボルトにおいて、ボルトに軸部先端から摩擦圧接部位までの連通孔が形成されていることを特徴とするアンカーボルト。
請求項３に記載のアンカーボルトにおいて、ボルトの軸部に、ボルトの連通孔に連通し軸部の側方に充填材を吐出可能な吐出孔が形成されていることを特徴とするアンカーボルト。
コンクリート中から突出するアンカーボルトの先端部に鉄骨部材のベースプレートをナットにより締結するための鉄骨部材取付構造であり、アンカーボルトが、鉄筋の一端部にコンクリート中に埋設される定着金物を摩擦圧接し、他端部にコンクリートから突出するボルトの頭部を摩擦圧接して構成され、ベースプレートがボルトの頭部とナットで挟持されて緊結されていることを特徴とする鉄骨部材取付構造。
請求項５に記載の鉄骨部材取付構造において、ベースプレートにボルトの軸部の外径より大きい内径のボルト孔が形成され、ボルトに形成された孔から充填材がボルト孔に充填されていることを特徴とする鉄骨部材取付構造。