JP2004137771A - 鋼管柱の柱脚固定構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基礎柱構造体20が基礎コンクリート11に埋設されている。基礎柱構造体20は、外側の鉄筋籠と内側の鉄筋籠とを備えている。外側の鉄筋籠は、垂直をなす複数の第1アンカー筋21と、アンカー筋21を囲むようにして連結され上下に間隔をおいて配置された複数の第1フープ筋23とで構成されている。内側の鉄筋籠は、垂直をなす複数の第2アンカー筋22と、アンカー筋22を囲むようにして連結された複数の第2フープ筋24とで構成されている。第1アンカー筋21の上端部が、鋼管30の下端のベース31において鋼管柱30の外側に位置する周辺部に固定され、第2アンカー筋22の上端部が、鋼管柱30の内側に位置して鋼管柱30の柱脚部に固定されている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管柱の柱脚を基礎コンクリートに固定する構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般の鋼管柱の露出型柱脚固定構造について、特開2000−154592号公報の図3を参照しながら説明する。鋼管柱の下端にはベースが固定され、このベースが基礎コンクリートに載せられている。基礎コンクリートには基礎柱構造体が埋設されている。この基礎柱構造体は、垂直に延びる複数のアンカー筋と、これらアンカー筋を囲む鉄筋籠を有している。この鉄筋籠は、垂直筋と、この垂直筋に連結された水平なフープ筋により構成されている。アンカー筋の上端部が基礎コンクリートから突出し、このアンカー筋の上端部に上記ベースが貫通,固定されている。
【0003】
上記公報の柱脚固定構造では、基礎柱構造体の断面積が大きくなるため、改良が求められていた。特開平9−310353号公報では、鋼管柱のベースに固定されるアンカー筋にフープ筋を連結することにより鉄筋籠を構成し、この鉄筋籠を上記基礎柱構造体における最も外側の鉄筋籠とすることにより、基礎柱構造体の断面積を小さくしている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−154592号公報
【特許文献2】
特開平9−310353号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
後者の公報の柱脚固定構造では、基礎柱構造体の強度を高いレベルまで上げるのが困難であった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、多数の鉄筋により構成された基礎柱構造体が、基礎コンクリートに埋設され、この基礎柱構造体の基礎コンクリートから突出した上端部に、鋼管柱の下端のベースが固定される鋼管柱の柱脚固定構造において、
上記基礎柱構造体は、垂直をなす複数の第1アンカー筋と、これらアンカー筋を囲むようにして連結され上下に間隔をおいて配置された複数の第1フープ筋と、複数の第2アンカー筋とを備え、上記第1アンカー筋と第1フープ筋により構成される鉄筋籠が、上記基礎柱構造体における最も外側の鉄筋籠として提供され、上記第2アンカー筋が当該鉄筋籠の内側に配置されており、
第1アンカー筋の上端部が、上記ベースにおいて鋼管柱の外側に位置する周辺部に固定され、第2アンカー筋の上端部が、上記鋼管柱の内側に位置して鋼管柱の柱脚部に固定されることを特徴とする。
【0007】
上記構成によれば、鋼管柱に固定される第1アンカー筋と第1フープ筋により構成される鉄筋籠が、基礎柱構造体における最も外側の鉄筋籠として提供されるので、基礎柱構造体の断面積を小さくすることができる。しかもこの鉄筋籠の内側に、鋼管柱に固定される第2アンカー筋を配したことにより、基礎柱構造体の強度を高めることができる。
【0008】
好ましくは、さらに上記第1フープ筋より小さい複数の第2フープ筋を備え、これら第2フープ筋は、上記第2アンカー筋を囲むようにして連結され上下に間隔をおいて配置されている。これにより、内側にも第2アンカー筋と第2フープ筋からなる鉄筋籠が構成され、基礎柱構造体の強度をさらに向上させることができる。
【0009】
本発明の一形態として、上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第2アンカー筋は異形鉄筋からなり、その上端部がベースを貫通してベースの上方に突出しており、上記鋼管柱の柱脚部には充填材が充填され、上記第2アンカー筋の上端部がこの充填材に埋め込まれている。この充填材と第2アンカー筋の付着により、第2アンカー筋と鋼管柱の固定を強固にすることができ、また、この固定は充填材を充填することにより簡単な作業で行うことができる。
【0010】
本発明の他の形態として、上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第2アンカー筋はねじ鉄筋からなり、その上端部がベースを貫通してベースの上方に突出しており、第2アンカー筋の上端部には定着ナットが螺合され、上記鋼管柱の柱脚部には充填材が充填され、上記第2アンカー筋の上端部がこの充填材に埋め込まれている。これによれば、定着ナットを用いることにより、第2アンカー筋と充填材の付着強度を更に高めることができる。
【0011】
本発明のさらに他の形態として、上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第2アンカー筋の上端部がこのベースに固定される。これによれば、第2アンカー筋をベースに直接固定するので、充填材が不要となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1実施形態に係わる露出型の柱脚固定構造について説明する。図1において符号10は基礎梁(基礎)を示す。この基礎梁10は、水平に延びる多数の梁筋(横筋)にスターラップ筋(剪断補強筋)を掛けて構築された鉄筋構造体(図示しない)を、コンクリート11に埋設することにより、構築されている。
【0013】
図1,図3に示すように、上記基礎コンクリート11には、正方形の断面形状をなす領域A内に、垂直に延びるアンカー筋21,22が埋設されている。詳述すると、領域Aの周辺部(四隅部と辺の中間部)には、合計12本のアンカー筋21(第1アンカー筋)が配置され、領域Aの中央近傍にも4本のアンカー筋22(第2アンカー筋)が配置されている。これらアンカー筋21,22は、上方から見た時、縦横に等間隔をなし全体としてマトリックス状に配置されている。
【0014】
そして、水平をなす正方形のリング形状の多数のフープ筋23(第1フープ筋)が、上記12本のアンカー筋21を囲み、上下に間隔をおいて配置されている。これらフープ筋23はアンカー筋21に外接され、番線等で連結されている。また、中央近傍の4本のアンカー筋22にも、上記フープ筋23より小さい正方形のフープ筋24が上下に間隔をおいて配置され、フープ筋23と同様にして連結されている。
【0015】
このようにして、アンカー筋21とフープ筋23とで外側の鉄筋籠が構成され,アンカー筋22とフープ筋24とで内側鉄筋籠が構成されている。そして、これら外側鉄筋籠と内側鉄筋籠とで基礎柱構造体20が構築されている。
【0016】
換言すると、上記アンカー筋21とフープ筋23とで構成される鉄筋籠が、基礎柱構造体20において最も外側の鉄筋籠となる。すなわち、このアンカー筋21とフープ筋23からなる鉄筋籠の外側には基礎柱構造体20のための鉄筋籠は存在しない。
【0017】
上記アンカー筋21,22は、高強度のねじ鉄筋(異形鉄筋)からなる。アンカー筋21,22の上端部は、上記基礎梁10のコンクリート11の上面から突出している。なお、中央近傍部のアンカー筋22の突出長さは、周辺部のアンカー筋21の突出長さに比べて大となっている。
【0018】
図1に示すように、すべてのアンカー筋21,22の下端はほぼ等しい高さに位置し、これら下端には定着ナット25(下部定着ナット)が取り付けられている。この定着ナット25は図4に示すように、筒部25aと、この筒部25aの下端を塞ぐ端板部25bとを一体に有している。この筒部25aは、内周がねじ孔25xとなっており、外周面が断面多角形となっている。端板部25bの周縁部は環状の鍔部25yとなって筒部25aの外周から径方向に突出している。定着ナット25の螺合をその端板部25bがアンカー筋21,22の下端に当たるまで進めた後で、端板部25bに形成した注入口25zからグラウト(充填材)を注入することにより、定着ナット25がアンカー筋21,22に固定される。
【0019】
図1に示すように、すべてのアンカー筋21,22の中間位置にも定着ナット26(中間定着ナット,支持ナット)が螺合されている。この定着ナット26は図4に示すように、外周面が多角形をなす筒部26aとこの筒部26aの下端から径方向に突出する環状の鍔部26yとを有している。筒部26aには、上下端が開口したねじ孔26xが形成されている。定着ナット26をアンカー筋21,22に螺合させ、所望位置に位置決めした後で、筒部26aに形成した注入口26zからグラウト(充填材)を注入することにより、定着ナット26がアンカー筋21,22に固定される。
【0020】
上記アンカー筋21,22において、上記定着ナット26と基礎コンクリート11の上面またはその近傍との間の部位には、ビニール等の樹脂製のシース28が被せられている。このシース28により、アンカー筋21,22は、基礎コンクリート11に対してアンボンド状態になっている。なお、アンカー筋21,22において定着ナット26より下方の部位は、そのねじ節により基礎コンクリート11に対して付着状態にある。
【0021】
上記基礎柱構造体20の上端部に、断面正方形の鋼管(鉄骨)からなる柱30の柱脚が固定されている。詳述すると、柱30の下端には、この下端開口を塞ぐようにして平板形状のベース31が溶接により固定されている。このベース31は、柱30より大きな正方形をなして柱30の外面から水平に突出している。ベース31には、上記アンカー筋21,22に対応して貫通孔が形成されており、これらアンカー筋21,22を貫通させてその上面から突出させるようになっている。
【0022】
周辺部のアンカー筋21の上端部には、受けナット41が正確に高さ調節された状態で螺合されており、この受けナット41に上記ベース31が載っている。ベース31から上方に突出したアンカー筋21の上端部には固定ナット42とロックナット43が螺合されており、この固定ナット42をベース31に向かって締め付けることにより、ベース31がアンカー筋21に固定されている。ロックナット43は、固定ナット42に向かって締め付けられ、この固定ナット42の緩みを防止する。ベース31と基礎コンクリート11との隙間にはモルタル45が充填されている。なお、アンカー筋21がネジ鉄筋からなるので、上記41,42,43は、アンカー筋21に特別な加工をせずに螺合することができる。
【0023】
上記中央近傍部のアンカー筋22は、鋼管柱30内に配置されていて、所定長さにわたって上方に延びている。この鋼管柱30の柱脚部にはコンクリート46(またはモルタル,総称して充填材)が充填されており、このコンクリート46内に上記アンカー筋22の上端部(ベース31からの突出部分)が埋設されている。なお、柱30にはこのコンクリート46を充填するための供給口30aが形成されている。アンカー筋22のねじ節とコンクリート46との付着により、柱30の柱脚部とアンカー筋22の上端部とが固定される。
【0024】
次に、上記柱脚固定構造を構築する工程について簡単に説明する。上述したように、基礎柱構造体30を構築する工程に先だって、定着ナット25,26をアンカー筋21,22に装着する。定着ナット26の高さ(螺合位置)は、柱脚固定構造が要求される剛性,地震の際のエネルギー吸収性を考慮して調節される。さらに、アンカー筋21の上部にはシース28を被せる。このシース28はその下端が定着ナット26に当たることにより位置決め支持される。なお、シース28は、定着ナット26の螺合位置に応じて切断してその長さを調節する。シース28の上端は後述する基礎コンクリート11の上面とほぼ一致させる。アンカー筋21,22の上端部はこのシース28の上端から突出する。なお、基礎柱構造体30の構築に際して、上側に位置するフープ筋23,24は、これらシース28に外接した状態で連結される。基礎柱構造体30の構築後に、基礎コンクリート11を打設する。
【0025】
次に、アンカー筋21に受けナット41を螺合させて位置決めさせた後に、下端にベース31を有する柱30を降ろして、ベース31にアンカー筋21,22を貫通させるとともに、このベース31を受けナット41に載せる。ベース31と基礎コンクリート11の上面との間の隙間にはモルタル45を詰める。次に、固定ナット42,ロックナット43でベース31をアンカー筋21の上端部に固定するとともに、コンクリート46で柱30の柱脚部とアンカー筋22の上端部とを固定する。
【0026】
上記構成をなす柱脚固定構造の作用を説明する。地震の際に柱30が図1において左右いずれか一方に傾いて、その柱脚部に曲げモーメントが働くと、一部のアンカー筋21,22に引張荷重が作用する。この際、アンカー筋21,22には、定着ナット25,26間におけるねじ節および定着ナット25,26と、基礎コンクリート11との付着を介して、基礎コンクリート11が引張荷重を受け止めるようになっている。
【0027】
アンカー筋21,22のシース28で囲われたアンボンド領域では、上記引張荷重により弾性変形し、引張荷重が降伏点を超えると塑性変形して地震のエネルギーを吸収する。
【0028】
基礎コンクリート11の打設前に定着ナット26の螺合位置を変えることにより、アンカー筋と基礎コンクリートとの定着強度を変えることができ、柱脚固定構造を所望の剛性となるように調節することができる。本実施形態では、アンカー筋21,22のアンボンド領域の長さ(アンカー筋21,22の変形可能領域の長さ)を調節でき、剛性と地震エネルギーの吸収性の良好なバランスを得ることができる。
【0029】
本実施形態によれば、柱30のベース31に固定されるアンカー筋21とこれを囲むフープ筋23で構成された鉄筋籠が、基礎柱構造体20の最も外側となり、このアンカー筋21を囲む広い断面積の鉄筋籠を省略したから、基礎柱構造体20の断面積を小さくすることができる。そして、アンカー筋21とフープ筋23からなる鉄筋籠の内側にアンカー筋22とフープ筋24からなる鉄筋籠を配置し、このアンカー筋22を柱30の柱脚部に固定したから、基礎柱構造体20の強度を確保することができる。
【0030】
次に、本発明の他の実施形態を図面を参照しながら説明する。これら実施形態において第1実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。図5に示す第2実施形態では、中央近傍部のアンカー筋22の上端に定着ナット27(上部定着ナット)が螺合により取り付けられている点だけが第1実施形態と異なる。この定着ナット27は第1実施形態の定着ナット25と同様の構成であり、上下逆にしただけであるので、詳細な説明を省略する。この定着ナット27によりコンクリート46とアンカー筋22の定着強度が高まる。なお、本実施形態では、アンカー筋22が通る貫通孔31aは、定着ナット27を通すために大径となっている。
【0031】
図6に示す第3実施形態では、中央近傍部のアンカー筋22がナット27’によりベース31に固定されている点だけが第1実施形態と異なる。このナット27’は上記定着ナット27と同様の構造である。ベース31には、このナット27’を収容する円形の収容孔31bが形成されている。ナット27’は鍔部を上にした状態で予め収容孔31bに収容されている。グラウト45の充填前に、ナット27’を回してアンカー筋22に螺合させることにより、アンカー筋22にナット27’が固定され、ひいてはベース31が固定される。
【0032】
本発明は上記実施形態に制約されず種々の態様が可能である。
下部定着ナット25はグラウトを充填せずに充分なトルクを掛けて締め付けることによりアンカー筋に固定してもよい。中間定着ナット26はロックナットを用いて締め付け固定してもよい。アンカー筋の下端部に下部定着ナットを装着する代わりに、基礎コンクリートに埋め込まれた共通のアンカーフレームまたはアンカープレートにアンカー筋の下端部を固定するようにしてもよい。また、受けナットは省略してよい。アンカー筋21,22の下端の高さは等しくなくてもよい。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、基礎柱構造体の断面積を小さくでき、しかもその強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係わる柱脚固定構造の縦断面図である。
【図2】図1においてII−II線に沿う横断面図である。
【図3】図1においてIII−III線に沿う横断面図である。
【図4】同構造においてアンカー筋に装着される定着ナットを示す拡大縦断面図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係わる柱脚固定構造の要部の縦断面図である。
【図6】本発明の第3実施形態に係わる柱脚固定構造の要部の縦断面図である。
【符号の説明】
10 基礎梁(基礎)
11 基礎コンクリート
20 基礎柱構造体
21 アンカー筋(第1アンカー筋)
22 フープ筋(第1フープ筋)
23 アンカー筋(第2アンカー筋)
24 フープ筋(第2フープ筋)
30 柱
31 ベース
27 定着ナット(上部定着ナット)
46 セメント(充填材)
Claims (5)
- 多数の鉄筋により構成された基礎柱構造体が、基礎コンクリートに埋設され、この基礎柱構造体の基礎コンクリートから突出した上端部に、鋼管柱の下端のベースが固定される鋼管柱の柱脚固定構造において、
上記基礎柱構造体は、垂直をなす複数の第1アンカー筋と、これらアンカー筋を囲むようにして連結され上下に間隔をおいて配置された複数の第1フープ筋と、複数の第2アンカー筋とを備え、上記第1アンカー筋と第1フープ筋により構成される鉄筋籠が、上記基礎柱構造体における最も外側の鉄筋籠として提供され、上記第2アンカー筋が当該鉄筋籠の内側に配置されており、
第1アンカー筋の上端部が、上記ベースにおいて鋼管柱の外側に位置する周辺部に固定され、第2アンカー筋の上端部が、上記鋼管柱の内側に位置して鋼管柱の柱脚部に固定されることを特徴とする鋼管柱の柱脚固定構造。 - さらに上記第1フープ筋より小さい複数の第2フープ筋を備え、これら第2フープ筋は、上記第2アンカー筋を囲むようにして連結され上下に間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項1に記載の鋼管柱の柱脚固定構造。
- 上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第2アンカー筋は異形鉄筋からなり、その上端部がベースを貫通してベースの上方に突出しており、上記鋼管柱の柱脚部には充填材が充填され、上記第2アンカー筋の上端部がこの充填材に埋め込まれていることを特徴とする請求項1または2に記載の鋼管柱の柱脚固定構造。
- 上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第2アンカー筋はねじ鉄筋からなり、その上端部がベースを貫通してベースの上方に突出しており、第2アンカー筋の上端部には定着ナットが螺合され、上記鋼管柱の柱脚部には充填材が充填され、上記第2アンカー筋の上端部がこの充填材に埋め込まれていることを特徴とする請求項1または2に記載の鋼管柱の柱脚固定構造。
- 上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第2アンカー筋の上端部がこのベースに固定されることを特徴とする請求項1または2に記載の鋼管柱の柱脚固定構造。
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