JP2006104780A - 鉛直リブ付きベースプレート - Google Patents

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章 梅国
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徹 宇佐見
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Abstract

【課題】 鉄骨柱などの柱脚部材として用いられる鉛直リブ付きベースプレートを提供する。
【解決手段】 鉄骨柱などの柱脚部材として基礎部分のアンカーボルトに固定されるベースプレートと、同ベースプレートの上面に鉄骨柱などに外接する配置で立ち上がらせた複数の鉛直リブとで構成され、少なくともベースプレートが鋳鉄又は鋳鋼又は鍛鋼で製造されており、このベースプレート上に立てた鉄骨柱などは、外接する鉛直リブと溶接又はボルト接合される。
【選択図】 図1

Description

この発明は、鉄骨柱又は鉄骨鉄筋コンクリート造柱又は鉄骨コンクリート造柱の柱脚部に用いられる柱脚部材であって、基礎部分のアンカーボルトに固定されるベースプレートと、同ベースプレートの上面に立ち上げられ、柱の下端部が接合される鉛直リブとで構成された鉛直リブ付きベースプレートの技術分野に属する。
鉄骨柱などの柱脚部材として用いられる鉛直リブ付きベースプレートは、従来から種々公知であるが(例えば、特許文献1、2)、地震時の柱の傾動を如何にして許容し、柱脚部の損傷を防止するかが重要な課題であった。
そこで、本出願人は上記課題を解決するべく、鉛直リブ付きベースプレートを柱脚部材として用いた柱脚部構造を開発し、特許出願するに至っている(特許文献3)。
当該鉛直リブ付きベースプレートは、基礎部分のアンカーボルトに固定されるベースプレートと、同ベースプレートの上面に柱に外接する配置で立ち上がらせた低降伏点鋼から成る鉛直リブとで構成され、前記鉛直リブの下端部はベースプレートの上面に溶接接合されている。更に、前記ベースプレートの上面には、柱の下端部を囲むように鞘管を立ち上がらせ、柱の下端部のせん断ズレが防止されている。
特開平5−255973号公報 特開平6−146409号公報 特開2002−4422号公報
上記鉛直リブ付きベースプレートは、ベースプレート上に立てた柱を傾動可能とし、柱脚部の損傷を防止するだけでなく、前記柱の傾動を利用して鉛直リブに大きな変形を生じさせ、柱の回転エネルギーを吸収する、極めて合理的な構成とされており、高品質で安価に量産(製造)することができれば、地震時にも健全で制震効果に優れた柱脚部を市場に普及させることができる。
しかし、上記の鉛直リブ付きベースプレートは、鉛直リブの下端部がベースプレートの上面に溶接された構成であり、当該溶接部分は局部的な凸部となるので、柱が傾動した際に応力が集中する。そのため、溶接部分に応力が集中しないように高度な表面処理を施して凸部を削ったり、局部応力が作用する溶接部分に溶接欠陥が生じていないか確認するために、厳重な品質検査を実施する必要がある。そもそも溶接作業は量産化に不向きであるが、更に製造が煩雑となって生産性が低下し、コストが嵩む問題点がある。
地震時に柱の下端部に生じるせん断力は比較的小さく、鉛直リブのみで対応できるので、鞘管の分だけ過大設計となっており、コストが嵩む要因となっている。
本発明の目的は、鉛直リブを鋳鉄又は鋳鋼でベースプレートと一体的に鋳造し、又は低降伏点鋼から成る鉛直リブをベースプレートに鋳込んで一体化することで、ベースプレートと鉛直リブとの接合部に局部応力が作用しない構成とすることができ、溶接する場合に必要であった表面処理や、局部応力が作用する溶接部分の品質検査を省略することができ、生産性に優れ、安価に製造できる、鉛直リブ付きベースプレートを提供することである。
本発明の次の目的は、低降伏点鋼から成る鉛直リブの性状を殆ど変化させることなく製造できる、鉛直リブ付きベースプレートを提供することである。
本発明の更なる目的は、最適設計に基づいて鞘管を省略してシンプルな構成とし、やはり生産性に優れ、安価に製造できる、鉛直リブ付きベースプレートを提供することである。
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項1に記載した発明に係る鉛直リブ付きベースプレートは、
鉄骨柱などの柱脚部材として基礎部分のアンカーボルトに固定されるベースプレートと、同ベースプレートの上面に鉄骨柱などに外接する配置で立ち上がらせた複数の鉛直リブとで構成され、少なくともベースプレートが鋳鉄又は鋳鋼又は鍛鋼で製造されており、このベースプレート上に立てた鉄骨柱などは、外接する鉛直リブと溶接又はボルト接合されることを特徴とする。
請求項2に記載した発明に係る鉛直リブ付きベースプレートは、
鉄骨柱などの柱脚部材として基礎部分のアンカーボルトに固定されるベースプレートと、同ベースプレートの上面に鉄骨柱などに内接する配置で立ち上がらせた複数の鉛直リブとで構成され、少なくともベースプレートが鋳鉄又は鋳鋼又は鍛鋼で製造されており、このベースプレート上に立てた鉄骨柱などは、内接する鉛直リブとボルト接合されることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
鉛直リブは鋳鉄又は鋳鋼でベースプレートと一体的に鋳造されていることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1又は2に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
低降伏点鋼から成る鉛直リブが、ベースプレートに鋳込まれて一体化されていることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項3に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
鋳造によって一体化されたベースプレートと鉛直リブとの接合部にR部が形成されていることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項4に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
ベースプレートの上面から立ち上がらせた受け部に鉛直リブが鋳込まれており、同受け部にR部が形成されていることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
鉄骨柱が角形鋼管の場合、鉛直リブは、平面的に見て鉄骨柱の内周又は外周の4側面に沿って配置されていることを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
鉄骨柱が円形鋼管の場合、鉛直リブは、平面的に見て鉄骨柱の内周又は外周の側面に沿って略等しい間隔で複数配置されていることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
鉄骨柱がH形鋼又は十字形状に組み立てられたクロスH形鋼の場合、鉛直リブは、平面的に見て鉄骨柱のフランジ部分の外側面若しくは内側面に沿って配置されていることを特徴とする。
請求項10記載の発明は、請求項9に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
鉛直リブは、H形鋼又は十字形状に組み立てられたクロスH形鋼のウエブ部分に沿って配置されていることを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項1又は請求項3〜10のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
鉛直リブに開先加工が施されていることを特徴とする。
請求項12記載の発明は、請求項1〜10のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
鉛直リブにボルト孔が形成されていることを特徴とする。
請求項13記載の発明は、請求項2〜10又は請求項12のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
鉛直リブのボルト孔にタップ加工が施されていることを特徴とする。
請求項14記載の発明は、請求項1又は2に記載した鉛直リブ付きベースプレートにおいて、
低降伏点鋼から成る鉛直リブが、ベースプレートの上面に形成した接合片に溶接され一体化されていることを特徴とする。
本発明に係る鉛直リブ付きベースプレートは、少なくともベースプレートを鋳鉄又は鋳鋼又は鍛鋼で製造しており、特に、請求項3に記載した発明に係る鉛直リブ付きベースプレートは、鉛直リブを鋳鉄又は鋳鋼でベースプレートと一体的に鋳造するので、ベースプレートと鉛直リブとの接合部にR部を形成するなどして、柱の傾動時に局部応力が作用しない構成とすることが容易にできる。そのため、溶接する場合に必要であった表面処理や、局部応力が作用する溶接部分の品質検査を省略することができ、生産性に優れ、安価に製造できる。
また、請求項4に記載した発明に係る鉛直リブ付きベースプレートは、低降伏点鋼から成る鉛直リブをベースプレートに鋳込んで一体化するので、鉛直リブを鋳込んだベースプレートの受け部にR部を形成するなどして、柱の傾動時の局部応力が作用しない構成とすることが容易にできる。そのため、やはり溶接する場合に必要であった表面処理や、局部応力が作用する溶接部分の品質検査を省略することができ、生産性に優れ、安価に製造できる。しかも、鉛直リブに加えられる熱量が少なく、低降伏点鋼の性状を殆ど変化させることなく製造できる。
最適設計に基づいて鞘管を省略したのでシンプルな構成となり、生産性に優れ、安価に製造できる。
鉄骨柱などの柱脚部材として基礎部分のアンカーボルトに固定されるベースプレートと、同ベースプレートの上面に鉄骨柱などに外接又は内接する配置で立ち上がらせた複数の鉛直リブとで構成され、少なくともベースプレートが鋳鉄又は鋳鋼又は鍛鋼で製造されており、このベースプレート上に立てた鉄骨柱などは、外接又は内接する鉛直リブと溶接等の手段で接合される。
鉛直リブは鋳鉄又は鋳鋼でベースプレートと一体的に鋳造され、ベースプレートと鉛直リブとの接合部にR部が形成される。又は低降伏点鋼から成る鉛直リブはベースプレートから立ち上がらせた受け部に鋳込まれて一体化され、同受け部にR部が形成される。
請求項1及び請求項3並びに請求項5、7、11に記載した発明に係る鉛直リブ付きベースプレートの実施例を、図1〜図4に基づいて説明する。
本実施例の鉛直リブ付きベースプレート1は角形鋼管から成る鉄骨柱2(以下、角形鋼管にも同一符号を付する。)の柱脚部材として用いられ、上記特許文献3の鉛直リブ付きベースプレートと略同様の構成である。具体的には、基礎部分3のアンカーボルト4に固定されるベースプレート5の上面に、4枚の鉛直リブ6…が、平面的に見て角形鋼管2の外周4側面に沿った配置(外接する配置)で立ち上げられた構成であるが、この鉛直リブ付きベースプレート1は鋳鉄又は鋳鋼で一体的に鋳造されており、ベースプレート5と鉛直リブ6との接合部には、角形鋼管2の傾動時に局部応力が作用しないようにR部7が形成されている(以上、請求項1及び請求項3並びに請求項5、7記載の発明)。ベースプレート5と鉛直リブ6とを鋳鉄又は鋳鋼で一体的に鋳造するので、ベースプレート5と鉛直リブ6との接合部にR部7を形成して局部応力が作用しない構成とすることが容易にでき、溶接する場合に必要であった表面加工や溶接部分の品質検査を省略することができる。しかも、最適設計に基づいて鞘管を省略したのでシンプルな構成となる。そのため、生産性に優れ、安価に製造することができる。
上記構成の鉛直リブ付きベースプレート1を柱脚部材として用いて、角形鋼管2の下端部を基礎部分3へ接合するには、鉛直リブ付きベースプレート1のベースプレート5を基礎部分3のアンカーボルト4に接合する。そして、前記鉛直リブ付きベースプレート1の4枚の鉛直リブ6…内方へ角形鋼管2の下端部を嵌め入れて立て、同4枚の鉛直リブ6…にそれぞれ角形鋼管2の側面を溶接して接合する。鉛直リブ6と角形鋼管2との溶接範囲は、基礎部分3へ接合された角形鋼管2が傾動可能となるように、鉛直リブ6の断面耐力が溶接部の耐力と略等しくなるように設定され、一例として図1では鉛直リブ6の外周縁のうち上半分を角形鋼管2と溶接している。その結果、地震時には、角形鋼管2を積極的に傾動させて、柱脚部の損傷を防止することができると共に、鉛直リブ6に大きな変形を生じさせ、角形鋼管2の回転エネルギーを吸収することができる、柱脚部を実現することができる。
ちなみに、図4に示すように前記鉛直リブ6に開先加工が施されていると、溶接部分の表面積を稼ぐことができる。そのため、溶接範囲を小さくすることができ、角形鋼管2との接合作業の簡略化を図ることができる(請求項11記載の発明)。
本実施例の鉛直リブ付きベースプレート1は、鉛直リブ6に角形鋼管2が溶接接合されているが、ボルト接合されても良い。図示は省略するが、鉛直リブ付きベースプレート1の4枚の鉛直リブ6…内方へ角形鋼管2の下端部が嵌め入れられて、鉛直リブ6に形成されたボルト孔に、角形鋼管2のタップ加工を施したボルト孔が同心位置に配置され、前記同心となったボルト孔にボルトがネジ込まれて接合される(図示は省略、請求項12及び請求項13記載の発明)。現場サイトでの溶接作業を軽減することができ、簡易且つ迅速に、しかも天候に影響を受けずに鉛直リブ付きベースプレート1と角形鋼管2とを接合することができる。
本実施例は柱を角形鋼管から成る鉄骨柱2で構成したが、同角形鋼管を用いた鉄骨鉄筋コンクリート造柱又は鉄骨コンクリート造柱で構成しても同様に実施できる。
上記実施例1の鉛直リブ付きベースプレート1は、ベースプレート5と鉛直リブ6が鋳鉄又は鋳鋼で一体的に鋳造された構成とされているが、鉛直リブ6が低降伏点鋼から成る場合は、以下のように製造された構成とされる。
ベースプレート5に鉛直リブ6を鋳込むことができるように形成された鋳型に、低降伏点鋼から成る鉛直リブ6がセットされ、鉄又は鋼が流し込まれベースプレート5が鋳造される。同時に、ベースプレート5の上面から立ち上がらせた(形成された)受け部5aに鉛直リブ6が鋳込まれて一体化され、同受け部5aには、角形鋼管2の傾動時に局部応力が作用しないようにR部7が形成される(図5を参照、請求項4、6記載の発明)。鉛直リブ6をベースプレート5に鋳込んで一体化するので、ベースプレート5の受け部5aにR部7を形成して局部応力が作用しない構成とすることが容易にでき、溶接する場合に必要であった表面加工や溶接部分の品質検査を省略することができる。しかも、ベースプレート5と鉛直リブ6とを一体鋳造するのに比べて、鉛直リブ6に加えられる熱量が少なく、すなわち、鉛直リブ6に熱量が加えられる範囲は局部的(ベースプレート5に鋳込まれた部分)なので、低降伏点鋼の性状を殆ど変化させることなく製造できる。
図6及び図7に示す鉛直リブ付きベースプレート8は、円形鋼管から成る鉄骨柱9(以下、円形鋼管にも同一符号を付する。)の柱脚部材として好適に用いることができる構成とされている。
具体的には、鉛直リブ付きベースプレート8は、3枚(但し、枚数は限定されない。)の鉛直リブ6‥が平面的に見て、円形鋼管9の外周側面に沿って略等しい間隔(図示例では略120°の間隔)で配置されている(請求項8記載の発明)。
本実施例は柱を円形鋼管から成る鉄骨柱9で構成したが、同円形鋼管を用いた鉄骨鉄筋コンクリート造柱又は鉄骨コンクリート造柱で構成しても同様に実施できる。
上記実施例1〜3の鉛直リブ付きベースプレート1(8)は、鉛直リブ6が平面的に見て、角形鋼管2又は円形鋼管9の外周側面に沿って配置されているが、例えば図8及び図9に示すように、内周側面に沿って配置(内接するように配置)されていても良い(請求項2及び請求項7、8記載の発明)。この場合は、鉛直リブ6に角形鋼管2の側面を溶接することが困難なのでボルト接合する。すなわち、4枚の鉛直リブ6…の外方へ角形鋼管2が被せられて、鉛直リブ6のタップ加工を施したボルト孔6aに、角形鋼管2に形成されたボルト孔2aが同心位置に配置され、前記同心となったボルト孔6aと2aにボルト10がネジ込まれて接合される(請求項12及び請求項13記載の発明)。
図10及び図11に示す鉛直リブ付きベースプレート11は、H形鋼から成る鉄骨柱12(以下、H形鋼にも同一符号を付する。)の柱脚部材として好適に用いることができる構成とされている。
具体的には、鉛直リブ付きベースプレート11の鉛直リブ6が平面的に見て、H形鋼12のフランジ部分12aの外側面に沿って配置され、更にウエブ部分12bに沿って配置されている(請求項9及び請求項10記載の発明)。この鉛直リブ付きベースプレート11はH形鋼12がボルト接合される構成とされており、鉛直リブ6に形成されたボルト孔6aに、H形鋼12に形成されたボルト孔12cが同心位置に配置され、同ボルト孔6aと12cとに通されたボルト10にナット13が締結される。
図12及び図13に示す鉛直リブ付きベースプレート14は、十字形状に組み立てられたクロスH形鋼から成る鉄骨柱15(以下、クロスH形鋼にも同一符号を付する。)の柱脚部材として好適に用いることができる構成とされている。
具体的には、鉛直リブ付きベースプレート14の鉛直リブ6が平面的に見て、クロスH形鋼15のフランジ部分15aの外側面に沿って配置されている(請求項9記載の発明)。この鉛直リブ付きベースプレート14もクロスH形鋼15がボルト接合される構成とされており、鉛直リブ6に形成されたボルト孔6aに、クロスH形鋼15に形成されたボルト孔15cが同心位置に配置され、同ボルト孔6aと15cとに通されたボルト10にナット13が締結される。
本実施例の鉛直リブ付きベースプレート14は、鉛直リブ6がフランジ部分15aのみに配置されているが、上記実施例6と同様に、ウエブ部分15bの両面にも配置され同ウエブ部分15bが接合される構成とされていても良い(請求項10記載の発明)。
上記実施例6、7の鉛直リブ付きベースプレート11、14は、鉛直リブ6にH形鋼12又はクロスH形鋼15がボルト接合されているが、上記実施例1と略同様に溶接接合されても良い。
なお、上記実施例1〜7の鉛直リブ付きベースプレート1(8、11、14)は、鉛直リブ6が鋳鉄又は鋳鋼でベースプレート5と一体的に鋳造され、又は低降伏点鋼から成る鉛直リブ6がベースプレート5に鋳込まれて一体化された構成とされているが、図14に示すように、ベースプレート5の上面に形成した接合片5bに鉛直リブ6が溶接され一体化されても良い(請求項14記載の発明)。
以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。
実施例1の鉛直リブ付きベースプレートを柱脚部材として用いて、柱の下端部を柱脚部に接合した状態を概念的に示した立面図である。 実施例1の鉛直リブ付きベースプレートを柱脚部材として用いて、柱の下端部を柱脚部に接合した状態を概念的に示した平面図である。 実施例1の鉛直リブ付きベースプレートを柱脚部材として用いて、柱の下端部を柱脚部に接合した状態を概念的に示した斜視図である。 開先加工が施された鉛直リブを示した平面図である。 実施例2の鉛直リブ付きベースプレートを概念的に示した正面図である。 実施例3の鉛直リブ付きベースプレートを柱脚部材として用いて、柱の下端部を柱脚部に接合した状態を概念的に示した立面図である。 実施例3の鉛直リブ付きベースプレートを柱脚部材として用いて、柱の下端部を柱脚部に接合した状態を概念的に示した平面図である。 実施例4の鉛直リブ付きベースプレートを柱脚部材として用いて、柱の下端部を柱脚部に接合した状態を概念的に示した立面図である。 実施例4の鉛直リブ付きベースプレートを柱脚部材として用いて、柱の下端部を柱脚部に接合した状態を概念的に示した平面図である。 実施例5の鉛直リブ付きベースプレートに柱の下端部を接合した状態を概念的に示した縦断面図である。 実施例5の鉛直リブ付きベースプレートに柱の下端部を接合した状態を概念的に示した水平断面図である。 実施例6の鉛直リブ付きベースプレートに柱の下端部を接合した状態を概念的に示した縦断面図である。 実施例6の鉛直リブ付きベースプレートに柱の下端部を接合した状態を概念的に示した水平断面図である。 実施例8の鉛直リブ付きベースプレートを概念的に示した正面図である。
符号の説明
1 鉛直リブ付きベースプレート
2 鉄骨柱(角形鋼管)
3 柱脚部
4 アンカーボルト
5 ベースプレート
5b 接合片
6 鉛直リブ
6a ボルト孔
7 R部
8 鉛直リブ付きベースプレート
9 鉄骨柱(円形鋼管)
11 鉛直リブ付きベースプレート
12 鉄骨柱(H形鋼)
12a フランジ部分
12b ウエブ部分
12c ボルト孔
14 鉛直リブ付きベースプレート
15 鉄骨柱(クロスH形鋼)
15a フランジ部分
15b ウエブ部分

Claims (14)

  1. 鉄骨柱などの柱脚部材として基礎部分のアンカーボルトに固定されるベースプレートと、同ベースプレートの上面に鉄骨柱などに外接する配置で立ち上がらせた複数の鉛直リブとで構成され、少なくともベースプレートが鋳鉄又は鋳鋼又は鍛鋼で製造されており、このベースプレート上に立てた鉄骨柱などは、外接する鉛直リブと溶接又はボルト接合されることを特徴とする、鉛直リブ付きベースプレート。
  2. 鉄骨柱などの柱脚部材として基礎部分のアンカーボルトに固定されるベースプレートと、同ベースプレートの上面に鉄骨柱などに内接する配置で立ち上がらせた複数の鉛直リブとで構成され、少なくともベースプレートが鋳鉄又は鋳鋼又は鍛鋼で製造されており、このベースプレート上に立てた鉄骨柱などは、内接する鉛直リブとボルト接合されることを特徴とする、鉛直リブ付きベースプレート。
  3. 鉛直リブは鋳鉄又は鋳鋼でベースプレートと一体的に鋳造されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  4. 低降伏点鋼から成る鉛直リブが、ベースプレートに鋳込まれて一体化されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  5. 鋳造によって一体化されたベースプレートと鉛直リブとの接合部にR部が形成されていることを特徴とする、請求項3に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  6. ベースプレートの上面から立ち上がらせた受け部に鉛直リブが鋳込まれており、同受け部にR部が形成されていることを特徴とする、請求項4に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  7. 鉄骨柱が角形鋼管の場合、鉛直リブは、平面的に見て鉄骨柱の内周又は外周の4側面に沿って配置されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  8. 鉄骨柱が円形鋼管の場合、鉛直リブは、平面的に見て鉄骨柱の内周又は外周の側面に沿って略等しい間隔で複数配置されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  9. 鉄骨柱がH形鋼又は十字形状に組み立てられたクロスH形鋼の場合、鉛直リブは、平面的に見て鉄骨柱のフランジ部分の外側面若しくは内側面に沿って配置されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  10. 鉛直リブは、H形鋼又は十字形状に組み立てられたクロスH形鋼のウエブ部分に沿って配置されていることを特徴とする、請求項9に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  11. 鉛直リブに開先加工が施されていることを特徴とする、請求項1又は請求項3〜10のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  12. 鉛直リブにボルト孔が形成されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  13. 鉛直リブのボルト孔にタップ加工が施されていることを特徴とする、請求項2〜10又は請求項12のいずれか一に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
  14. 低降伏点鋼から成る鉛直リブが、ベースプレートの上面に形成した接合片に溶接され一体化されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載した鉛直リブ付きベースプレート。
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