JP2006083623A - Foundation structure of exposed column base - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄骨造や充填鋼管コンクリート造などに適用される露出型柱脚の基礎構造に関する。 The present invention relates to a foundation structure of an exposed-type column base applied to a steel frame structure, a filled steel pipe concrete structure, or the like.
露出型柱脚の基礎構造は、アンカーボルトと立上り筋(柱主筋)とその立上がり筋に沿って支持されるフープ筋によって構成される(特許文献1、特許文献2参照)。そして、アンカーボルトの下端部に備えた定着板を介して定着する方式を採用した場合には、立上り筋は、アンカーボルトに作用する引張力により定着板を中心に上方に45度の円錐面状に生起する基礎コンクリートのコーン状破壊を防いだり、そのコーン状破壊後にアンカーボルトに作用する引抜き力によって破壊面から離脱して崩壊するのを防ぐ機能を担うことになる。一般的には、柱脚部に曲げモーメントが作用した場合を想定し、引張側のアンカーボルトに作用する引張力に耐え得る本数(強度)の立上がり筋をその引張側アンカーボルトの周囲に配筋するという考え方の下に、柱脚部に作用する曲げモーメントの方向を変えながら全アンカーボルトの周囲に必要な立上がり筋の配筋量を求めて配筋がされている。その立上がり筋の配筋量は実際には相当多くなり、前記特許文献1,2では図面表現上から少ないが更に密に配筋され、立上がり筋相互間の間隔は狭いのが実状である。ところで、この露出型柱脚の基礎構造部分には、梁主筋等の基礎梁のための配筋も行われるため、前記立上がり筋と競合して配筋作業がきわめて煩雑になり、施工性を大きく低下させる原因になっていた。さらに、近年では高強度のアンカーボルトを使用した柱脚が数多く開発され、それに伴い1本当りのアンカーボルトの引張強度が大きくなり、基礎柱型内に配筋する立上り筋の配筋量も多くなる傾向にあることから、前記配筋上の競合問題が更に増長される傾向にある。
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて開発したもので、露出型柱脚の基礎構造においてアンカーボルトの周囲に配筋される立上がり筋の配筋量を減らし、梁主筋等の基礎梁用の配筋との競合状態を緩和することにより、配筋作業の施工性を改善することを目的とする。 The present invention was developed in view of the above-described conventional technical situation, and reduces the amount of rising bars arranged around the anchor bolts in the foundation structure of the exposed column base, The purpose is to improve the workability of the bar arrangement work by alleviating the competition with the bar arrangement for the foundation beam.
前記課題を解決するために種々の実験研究を重ねた結果、前記立上がり筋の配筋位置として従来常識化していたアンカーボルトの周囲のフープ筋に沿った位置から基礎構造の中央部へ移行しても、立上がり筋として遜色のない作用効果が得られるだけでなく、柱脚部に作用する軸力や曲げに対しても有効であり、柱脚部としての性能を充分維持し得ることが判明した。図1はフープ筋に沿って立上がり筋を配筋した従来の配置例に関する説明図であり、正面図(イ)で示したように例えば柱脚部101に曲げモーメントMaが作用した場合には、横断面図(ロ)で示したようにアンカーボルト102のうち、領域Aの部分に位置するアンカーボルト102a,bに引張力が発生して前記曲げモーメントMaに対抗することになる。そして、それらのアンカーボルト102a,bに作用した引張力によってそれらのアンカーボルトに設置した各定着板を中心に上方に45度のコーン状破壊が発生するおそれが生じることになる。その際には、それらのコーン状破壊面を跨ぐ状態に配筋された各立上がり筋103に引張応力が発生して、コーン状破壊を未然に防止する機能を果したり、あるいはコーン状破壊後にアンカーボルト102に作用する引抜き力によって破壊面から離脱して崩壊するのを防ぐ機能を担うことになる。図2は本発明を適用した配置例の場合を示した横断面図である。図示のように、本配置例では、前記立上がり筋103のうち、フープ筋104の支持に必要な四隅の立上がり筋103a〜dを残して、他のものは基礎構造の中央部へ移行すると同時に、直径の若干太い異形鉄筋からなる立上がり筋103e〜hを採用した場合を例示した。すなわち、全体の立上がり筋103を、アンカーボルト102を囲む少なくとも四隅に配筋した立上がり筋103a〜dからなる第1立上がり筋と、基礎構造の中央部に配筋した立上がり筋103e〜hからなる第2立上がり筋とに分けて配筋するようにした点で特徴を有する。なお、図中105は基礎コンクリートである。
As a result of repeating various experimental studies to solve the above-mentioned problem, the position of the rising muscle has shifted from the position along the hoop muscle around the anchor bolt, which has been conventionally known as the arrangement position of the rising muscle, to the center of the foundation structure. However, it has been found that not only inferior effects can be obtained as rising streaks but also effective against axial force and bending acting on the column base, and the performance as the column base can be sufficiently maintained. . FIG. 1 is an explanatory diagram relating to a conventional arrangement example in which rising muscles are arranged along the hoop muscles. When a bending moment Ma acts on the
図3〜図5は図2に示した本発明の配置例において他の方向の曲げモーメントMb,Mc,Mdが作用した場合の領域B,C,Dに関して示した横断面図である。図3に示したように、図2の曲げモーメントMaとは逆の曲げモーメントMbが作用した場合には、領域B内のアンカーボルト102c,dに引張力が作用し、第1立上がり筋としての周囲の立上がり筋103c,dと第2立上がり筋としての中央部の立上がり筋103e〜hが立上がり筋としての前記機能を奏することになる。同様に、曲げモーメントMa,Mbに直交する方向の曲げモーメントMcが作用した場合には、図4に示したように領域C内のアンカーボルト102a,dに引張力が作用し、第1立上がり筋としての周囲の立上がり筋103a,dと第2立上がり筋としての中央部の立上がり筋103e〜hが立上がり筋としての前記機能を奏することになる。また、曲げモーメントMdが作用した場合には、図5に示したように領域D内のアンカーボルト102b,cに引張力が作用し、第1立上がり筋としての周囲の立上がり筋103b,cと第2立上がり筋としての中央部の立上がり筋103e〜hが立上がり筋としての前記機能を奏することになる。以上のように、曲げモーメントMa,Mb,Mc,Mdに対して、第1立上がり筋としてのアンカーボルト102の周囲の立上がり筋103a〜dは機能する部分が変化するが、基礎構造の中央部の立上がり筋103e〜hに関しては、いずれの方向の曲げモーメントMa,Mb,Mc,Mdに対して常に全体が有効に機能することが判る。すなわち、以上のようにアンカーボルトの周囲の立上がり筋の一部を基礎構造の中央部へ移行しても、曲げモーメントが作用した場合における立上がり筋として遜色のない充分な補強機能を得ることができる。さらに、立上がり筋が基礎構造の中央部にも設置されることから、柱脚部に作用する軸力に対する抗力手段としても有効であるという利点をも得ることができる。そして、第1立上がり筋の総量が減少されることから、アンカーボルトの周囲に配筋する立上がり筋相互間の間隔が拡がり、基礎梁鉄筋等の配筋空間に余裕ができ、その配筋作業に関する施工性を向上し得ることが確認されている。
3 to 5 are cross-sectional views showing regions B, C, and D when bending moments Mb, Mc, and Md in other directions are applied in the arrangement example of the present invention shown in FIG. As shown in FIG. 3, when a bending moment Mb opposite to the bending moment Ma in FIG. 2 is applied, a tensile force is applied to the anchor bolts 102c, d in the region B, and the first rising streaks are The peripheral rising
本発明では、以上の結果に基づいて、定着板を備えた複数本のアンカーボルトを介して柱を基礎コンクリートに立設する露出型柱脚の基礎構造において、前記アンカーボルトに作用する引張力に対する基礎コンクリート側の抗力を補強する立上がり筋を、全アンカーボルトを囲む少なくとも四隅に配筋する第1立上がり筋と、基礎構造の中央部に配筋する第2立上がり筋とに分けて配筋するという技術手段を採用した。なお、前記第2立上がり筋は、その上部をベースプレートより上方へ貫通させるようにしてもよいし、ベースプレートに固着するようにしてもよい。 In the present invention, based on the above results, in the foundation structure of the exposed column base in which the column is erected on the foundation concrete via a plurality of anchor bolts provided with fixing plates, the tensile force acting on the anchor bolt is applied. The riser reinforcement that reinforces the drag on the foundation concrete side is divided into a first riser reinforcement that is placed in at least four corners surrounding all anchor bolts and a second riser reinforcement that is placed in the center of the foundation structure. Adopted technical means. The second rising line may be penetrated upward from the base plate or may be fixed to the base plate.
本発明によれば、立上がり筋をアンカーボルトの周囲に配筋する第1立上がり筋と基礎構造の中央部に配筋する第2立上がり筋とに分け、一部の立上がり筋をスペース的に比較的ゆとりのある中央部へ移行することにより、アンカーボルトの周囲に配筋する立上がり筋の配筋量を減らしたので、基礎梁用の梁主筋等の他の配筋との競合が大きく緩和されることから、配筋作業の施工性を大幅に改善することができる。また、立上がり筋が基礎構造の中央部にも設置されることから、曲げモーメントに対する抗力機能に加えて、柱脚部に作用する軸力に対する抗力手段としても有効である。さらに、第2立上がり筋の上部をベースプレートより上方へ貫通させたり、ベースプレートに固着するようにすれば、柱に作用する軸力に対する抗力作用を更に効果的に得ることができる。 According to the present invention, the rising muscles are divided into the first rising muscles that are arranged around the anchor bolts and the second rising muscles that are arranged in the center of the foundation structure, and some of the rising muscles are relatively spatially separated. By moving to the center with a lot of space, the amount of the rising bars arranged around the anchor bolts has been reduced, which greatly reduces competition with other reinforcements such as the main beam for the foundation beam. Therefore, the workability of the bar arrangement work can be greatly improved. Further, since the rising muscle is also installed in the central portion of the foundation structure, it is effective as a drag means against the axial force acting on the column base in addition to the drag function against the bending moment. Furthermore, if the upper part of the second rising muscle is penetrated upward from the base plate or fixed to the base plate, a drag action against the axial force acting on the column can be obtained more effectively.
本発明においてアンカーボルトの周囲に配筋される第1立上がり筋の配筋状態に関しては、少なくともフープ筋の支持に必要な四隅に配筋するものであればよい。したがって、基礎構造の中央部に配筋する第2立上がり筋の配筋状態に関しては、上述の第1立上がり筋の配筋状態に関する条件を満たす限り、基礎梁主筋等の他の配筋状態などを勘案して自由な選定が可能であり、この第2立上がり筋の周囲にも例えばフープ筋やスパイラル筋を配筋してもよい。また、基礎構造の中央部に配筋される第2立上がり筋としては異形鉄筋等が使用され、アンカーボルトの下端部等に備えられる定着板を中心に45度の円錐面状のコーン状破壊面を跨いだ状態に設置される。さらに、高強度の鉄筋を用いることで、第2立上がり筋の本数を減らしたり、径を小さくすることが可能であり、配筋作業に関する施工性を更に向上することが可能である。因みに、第2立上がり筋の上端部は、ベースプレートより下方の位置であってもよいが、前述のように、ベースプレートより上方へ貫通させたり、ベースプレートに固着するようにすれば、柱に作用する軸力が第2立上がり筋に的確に伝達されてより効果的な抗力作用が得られる。そして、後者の形態の場合には、アンカーボルトが少なくとも第2立上がり筋より先行して降伏するように設定すれば、アンカーボルトが降伏しても第2立上がり筋が引抜き力に対する抗力手段として機能し得ることから、柱脚部の耐震特性を向上できるとともに、建物の急激な崩壊を回避することができる。なお、第2立上がり筋の下端部は、定着板を設けたり、L字状などに折曲げてもよく、特に定着手段の有無や形式を問うものではない。また、アンカーボルトの設置本数に関しては、上述した四隅に1本ずつ設置する形態だけでなく、四隅に2本ずつ設置する形態や、四隅のアンカーボルト相互間に中間のアンカーボルトを設置する形態など、種々の形態に本発明を適用し得ることはいうまでもない。 In the present invention, regarding the bar arrangement state of the first rising bars arranged around the anchor bolts, it is sufficient that the bars are arranged at least at the four corners necessary for supporting the hoop. Accordingly, regarding the bar arrangement state of the second rising bar that is arranged in the center of the foundation structure, other bar arrangement states such as the main beam main bar bar, etc., as long as the condition regarding the bar arrangement state of the first rising bar described above is satisfied. In consideration of this, it is possible to select freely. For example, a hoop muscle or a spiral muscle may be arranged around the second rising muscle. In addition, a deformed reinforcing bar is used as the second rising bar arranged at the center of the foundation structure, and a conical fracture surface with a conical surface of 45 degrees around the fixing plate provided at the lower end of the anchor bolt, etc. It is installed in the state straddling. Furthermore, by using a high-strength reinforcing bar, it is possible to reduce the number of second rising bars or to reduce the diameter, and it is possible to further improve the workability regarding the bar arrangement work. Incidentally, the upper end portion of the second rising muscle may be at a position below the base plate, but as described above, if it penetrates upward from the base plate or is fixed to the base plate, the axis acting on the column The force is accurately transmitted to the second rising muscle, and a more effective drag action is obtained. In the latter case, if the anchor bolt is set to yield at least before the second rising bar, the second rising bar functions as a drag means against the pulling force even if the anchor bolt yields. Thus, the seismic characteristics of the column base can be improved and a sudden collapse of the building can be avoided. Note that the lower end portion of the second rising line may be provided with a fixing plate, or may be bent in an L shape or the like, and there is no particular limitation on the presence or form of fixing means. In addition, regarding the number of anchor bolts installed, not only the above-described configuration in which one is installed at each of the four corners, but also a configuration in which two are installed at each of the four corners, a configuration in which an intermediate anchor bolt is installed between the anchor bolts at the four corners, etc. Needless to say, the present invention can be applied to various forms.
図6は本発明の第1実施例を示した縦断面図である。図中1は本実施例に係る柱脚部で、この柱脚部1を介して柱材2が基礎コンクリート3に定着される。柱脚部1は、柱材2の下端部に溶接等により固着されたベースプレート4と、このベースプレート4に形成された各挿通孔に挿通した状態に設置され、下端部近傍に設けた定着板5を介して基礎コンクリート3に定着される複数本のアンカーボルト6と、それらのアンカーボルト6の周囲に配筋された第1立上がり筋7と中央部に配筋された第2立上がり筋8とからなる立上がり筋と、第1立上がり筋7の周囲に結着されたフープ筋9とから構成され、それらの基礎コンクリート3に埋設されたアンカーボルト6、第1立上がり筋7、第2立上がり筋8、及びフープ筋9によって柱脚部1の基礎構造を構成している。なお、この場合、実験によると、フープ筋9の有効本数、単位断面積、及び降伏耐力を乗じた値を、アンカーボルト6の有効本数、単位断面積、及び降伏耐力を乗じた値で除した値が0.4以上になるように設定すると、フープ筋9による基礎コンクリート3に対する十分な補強作用が得られ、立上がり筋7,8の機能を十分に活用できるのに対して、前記条件を満たさない場合には、立上がり筋7,8より先にフープ筋9が降伏してしまい、立上がり筋7,8の機能が十分得られずにアンカーボルト6が抜けてしまう事態が生起するおそれがあることが確認されている。この点は以下の実施例においても同様である。さらに、本実施例では、図示のように第2立上がり筋8の上部は、ベースプレート4に形成された中央開口部10を貫通して柱材2の下方内部に挿入され、グラウト材等の硬化材11により定着される。これにより、柱材2に作用する軸力は、第2立上がり筋8へ的確に伝達されることになる。因みに、本実施例において第2立上がり筋8よりアンカーボルト6が先行して降伏するように設定すれば、アンカーボルト6が降伏しても第2立上がり筋8が引抜き力に対する抗力手段として機能することから、柱脚部1の耐震性能を向上でき、建物の急激な崩壊を回避することができる。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention. In the figure,
しかして、本実施例において、柱材2を介して軸力Fや曲げモーメントMが柱脚部1に作用すると、その曲げモーメントMの方向に応じてアンカーボルト6に引抜き力、すなわち引張力が作用し、図示のように下部に設けた定着板5を中心に上方へ略45度のコーン状破壊面12が仮想される。そして、そのコーン状破壊面12を跨ぐ第1立上がり筋7と第2立上がり筋8の部分には、該コーン状破壊面12を挟んだ上下方向の変位に応じて引張応力が生じ、その変位に対する抗力を発生することから、そのコーン状破壊を防止したり、破壊後のコーン状破壊面12を挟んで上下に離間して崩壊するのを抑制する機能を奏することになる。ここで、特に重要なことは、このコーン破壊に対する立上がり筋の機能は、第1立上がり筋7と第2立上がり筋8とがトータルで機能することから、第1立上がり筋7の設置本数の設定に当っては、その点を考慮して第1立上がり筋7の本数を削減することであり、これにより従来常識化されていたフープ筋9に沿って配筋される多数の立上がり筋からなる狭い相互間隔を拡大して、基礎梁主筋等の配筋作業の施工性を大幅に改善することが可能となる。
Thus, in this embodiment, when the axial force F or the bending moment M acts on the
図7〜図9は本発明の第2実施例を示したもので、図7は図8に指示したA−A断面図、図8は平面図、図9は図8に指示したB−B断面図である。本実施例に係る柱脚部13は、H形鋼からなる柱材14の下端部に溶接等により固着されたベースプレート15と、このベースプレート15に形成された各挿通孔に挿通設置され、下端部近傍に設けた定着板16を介して基礎コンクリート17に定着された複数本のアンカーボルト18と、それらのアンカーボルト18の周囲に配筋された第1立上がり筋19と中央部に配筋され上部がベースプレート15に形成された挿通孔を介して固着された第2立上がり筋20とからなる立上がり筋と、第1立上がり筋19の周囲に結着されたフープ筋21とから構成され、それらの基礎コンクリート17に埋設されたアンカーボルト18、第1立上がり筋19、第2立上がり筋20、及びフープ筋21によって柱脚部13の基礎構造を構成している。すなわち、この第2実施例は、柱脚部13の基礎構造の中央部に配筋する第2立上がり筋20の上部をベースプレート15に形成された挿通孔に挿通して上方から締付ナット22により締付け固定し、それらの第2立上がり筋20とベースプレート15とを一体的に固着することによって、柱材14に作用する軸力を第2立上がり筋20に伝達するように構成した点で特徴を有する。なお、図8に示したように、本実施例における第2立上がり筋20はH形鋼からなる柱材14のウエブ23の両側に1本ずつ、アンカーボルト18は両側のフランジ24,25の外側に3本ずつ設置している。そして、柱材14を介して軸力Fや曲げモーメントMが柱脚部13に作用した場合には、図示のようにアンカーボルト18の下部に設けた定着板16を中心に上方へ略45度のコーン状破壊面26において、第1立上がり筋19と第2立上がり筋20とから構成される立上がり筋が前記第1実施例と同様の機能を奏することになる。因みに、本実施例では、柱材14のウエブ23を挟んで2本の第2立上がり筋20を配筋したので、図9に示した水平方向の剪断力に対しても強化される。
7 to 9 show a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A indicated in FIG. 8, FIG. 8 is a plan view, and FIG. 9 is a line BB indicated in FIG. It is sectional drawing. The
図10は本発明の第3実施例を示した縦断面図である。図示のように、本実施例に係る柱脚部27は、前記第1実施例の変形例であり、基本的に同様の構成部分には同じ符号を付して説明すると、基礎構造の中央部に配筋する第2立上がり筋として1本の第2立上がり筋28を使用し、その上部に定着板29を設けて基礎コンクリート3に対する抵抗力を確保するように構成した点で特徴を有する。その他の構成においては第1実施例の場合と基本的な違いはなく、同様の作用効果を奏する。第2立上がり筋28の上部は、柱材2やベースプレート4に対する結合関係はなく、第1実施例や第2実施例のように柱材2に作用する軸力や剪断力を第2立上がり筋28へ直接的に伝達する機能は存しないが、本発明の最も重要で基本的な立上がり筋としての作用効果は奏する。すなわち、柱脚部27に対して曲げモーメントMが作用し、その曲げモーメントMの方向に応じてアンカーボルト6に引張力が作用して、図示のようにアンカーボルト6の下端部近傍に設けた定着板5を中心に上方へ略45度のコーン状破壊面12が想定されるのに対して、そのコーン状破壊面12を跨ぐ第1立上がり筋7と第2立上がり筋28の部分がコーン状破壊を防止したり、破壊後のコーン状破壊面12からの崩壊を抑制する機能を奏することになる。そして、第1立上がり筋7と第2立上がり筋28とがトータルで機能することは第1実施例と同様であるから、第1立上がり筋7の設置本数を削減することにより従来常識化されていたフープ筋9に沿って配筋される立上がり筋の相互間隔を拡大して基礎梁主筋等の配筋作業の施工性を大幅に改善することが可能である。さらに、本実施例のように第2立上がり筋28の上部に定着板29を配設すれば、その第2立上がり筋28に作用する引張力の反力として主に定着板29を中心に延びる円錐面30より下方のコンクリートに対して作用する下方への押圧力によって、コーン状破壊面12からの崩壊が更に抑制されるという機能を得ることができる。因みに、この定着板29の設置は必須ではなく、また第2立上がり筋28の設置本数を増やしたり、高強度の鉄筋を用いることも可能である。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the
1…柱脚部、2…柱材、3…基礎コンクリート、4…ベースプレート、5…定着板、6…アンカーボルト、7…第1立上がり筋、8…第2立上がり筋、9…フープ筋、10…中央開口部、11…硬化材、12…コーン状破壊面、13…柱脚部、14…柱材、15…ベースプレート、16…定着板、17…基礎コンクリート、18…アンカーボルト、19…第1立上がり筋、20…第2立上がり筋、21…フープ筋、22…締付ナット、23…ウエブ、24,25…フランジ、26…コーン状破壊面、27…柱脚部、28…第2立上がり筋、29…定着板、30…円錐面
DESCRIPTION OF
Claims (3)
The foundation structure of the exposed column base according to claim 1, wherein an upper part of the second rising muscle is fixed to a base plate.
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