JP2011102475A

JP2011102475A - 柱脚構造

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Publication number: JP2011102475A
Application number: JP2009257132A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Tanaka; 秀宣田中; Kenzo Nakano; 建蔵中野; Michio Ito; 倫夫伊藤
Original assignee: Hitachi Metals Techno Ltd
Current assignee: Senqcia Corp
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: JP5425592B2

Abstract

【課題】柱部材に大きな曲げモーメントを発生させる荷重が作用した際に、柱脚金物の厚さを薄くできるための機能を直ちに奏することができる柱脚構造を提供する。
【解決手段】第１コンクリート７８中に埋設されたアンカーボルト７６の第１コンクリート７８上に突出した突出部に、柱部材７２の下端部に接合された柱脚金物７４を固定する柱脚構造７０において、アンカーボルト７６に柱脚金物７４を接合する接合金物７４の上面から突出するアンカーボルト７６の余長部７６ａを有し、余長部７６ａの上端部に拡径部材９２が設けられ、第１コンクリート７８上に形成され、少なくとも拡径部材９２の底面よりも高い位置に上面を有する第２コンクリート７８と、接合金物９０の上面と拡径部材９２の底面との間に設けられた筒状部材１０２とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築構造物における柱部材の下端部に接合された柱脚金物を、アンカーボルトの上端部とナットのネジ結合により、基礎コンクリート上に固定する柱脚構造に関するものである。

図８は、第１の従来の柱脚構造２を示す側面図である。この従来の柱脚構造２は、その鉄骨柱４の下端面に溶接により接合される平板状の柱脚金物６を備えている。この柱脚金物６は、基礎コンクリート１０の上面に設けられるモルタル層１２上に載置されている。

基礎コンクリート１０中からモルタル層１２の上面よりも上方に突出する、アンカーボルト１４の上端部に形成されたネジ部が、柱脚金物６に形成されたボルト用孔８を貫通して上方に突出し、そのネジ部がナット部材１６とネジ結合することにより、柱脚金物６がモルタル層１２の上に固定されるようになっている。このような従来の柱脚構造２に類する柱脚構造としては、例えば、特許文献１の図１１，１２に記載されているようなものがある。

上記従来の柱脚構造２の鉄骨柱４に対して、例えば地震等により、図８に示すような、柱脚金物６との接合部の周りに反時計回り方向に、大きな曲げモーメントＭを発生させる荷重が作用した場合には、この曲げモーメントＭは、図９に示すように、柱脚金物６の図中右端部を浮き上がらせるように作用する。

これに対して、上記ナット部材１６とのネジ結合により、柱脚金物６における図中右端部を固定するアンカーボルト１４には、このような曲げモーメントＭによる浮き上がりを防ぐための反力として引張荷重Ｐを生じる。

このため、図８に示す柱脚金物６の厚さｔが十分な厚さを有していない場合には、図９に示すように、柱脚金物６における、上記した引張り荷重Ｐを受けるアンカーボルト側の鉄骨柱４との接合部分、及びその近傍部分が、浮き上がって一時的に変形するおそれや、塑性変形をして曲げモーメントＭが除去された後も変形した形状のままになってしまうおそれがあるので、このような事態を防ぐために十分な厚さに、柱脚金物６の厚さｔが設定されていた。

しかしながら、上記従来の柱脚構造２においては、その柱脚金物６の塑性変形等を防ぐことができるその曲げ耐力を向上させるために、その厚さｔが十分厚い厚さに設定されることにより、柱脚金物６が重量化してしまうと共に、その材料費や運搬費の高額化を招いてしまうという問題があった。

また、曲げモーメントＭに対抗してアンカーボルト１４に生じる引張り荷重Ｐを増大させるために、大きな径のアンカーボルト１４を採用した場合には、対応するナット１６も大きくなるばかりでなく、柱脚金物６の厚さｔも大きくする必要があるため、柱脚構造２の大型化や高額化を招いてしまうという問題があった。

そこで、このような第１の従来の柱脚構造２の問題点に鑑みて、次のような第２の従来の柱脚構造２０が案出されている。図１０は、その第２の従来の柱脚構造２０を示す側面図であり、図１１は、図１０の柱脚構造２０のＡ−Ａ線矢視断面図である。

この第２の従来の柱脚構造２０は、上記第１の従来の柱脚構造２と同様に、鉄骨柱２２の下端面に溶接により接合される平板状の柱脚金物２４を備えており、この柱脚金物２４は基礎コンクリート２８の上面に設けられるモルタル部材１００上に載置されている。

また、この第２の従来の柱脚構造２０は、基礎コンクリート２８中からモルタル部材１００の上面よりも上方に突出するアンカーボルト２６の上端部にオネジ部が形成されており、そのオネジ部が柱脚金物２４に形成されたボルト用孔３８を貫通して上方に突出し、第１ナット部材４０とネジ結合することにより、柱脚金物２４がモルタル部材１００を介して基礎コンクリート２８上に固定されるようになっている。

さらにこの柱脚構造２０は、一対の棒部材４４，４６から構成される水平力負担部材３０と、被覆コンクリート３２と、第２ナット部材４２を備えている。

そして、この柱脚構造２０のアンカーボルト２６は、オネジ部が形成されたその上端部に、第１ナット部材４０の上面からアンカーボルト２６の上端までの長さの余長部２６ａを有しており、この余長部２６ａの上端部には第２ナット部材４２がネジ結合により設けられている。

また柱脚構造２０の水平力負担部材３０は、一対の棒部材４４，４６が互いに対称状に配置され、互いに開口側両端部が対向して、一部重ねて組み合わされることにより、その平面形状がアンカーボルト２６の余長部２６ａを囲むように配置されている。

また柱脚構造２０の被覆コンクリート３２は、基礎コンクリート２８上に形成され、アンカーボルト２６の余長部２６ａ上端の高さ位置よりも高い位置に上面を有するように形成されている。

柱脚構造２０は、上記のような構造を有するため、鉄骨柱２２に対して、例えば地震等により、図１２に示すような、反時計回り方向に大きな曲げモーメントＭを発生させる荷重が作用すると、柱脚金物２４を介してアンカーボルト２６に発生する図中下向きの引張り荷重Ｐのうちの、余長部２６ａに発生する図中下向きの引張り荷重Ｐ２と、水平力負担部材３０の棒部材４４に図中左向きの水平方向に発生する引張り力Ｒ（以下、水平力Ｒという）のそれぞれを分力とする合力が、被覆コンクリート３２に圧縮力を加えながら、鉄骨柱２２と柱脚金物２４との接合部分に向かう方向（図中斜め左下向き）に作用する。

このような合力は、被覆コンクリート３２に圧縮力を加えて、鉄骨柱２２と柱脚金物２４との接合部分に向かって作用するため、その被覆コンクリート３２への圧縮力に対する反力として、圧縮束（あっしゅくつか）（以下、圧縮束反力Ｆという）が被覆コンクリート３２内に生じる。この圧縮束反力Ｆは、作用、反作用として、その両端部の一方が棒部材４４と余長部２６ａとの近接部に作用し、他方が鉄骨柱２２と柱脚金物２４との接合部分に作用する。

このとき、アンカーボルト２６の余長部２６ａに発生する引張り荷重Ｐ２は、図１２に示すように、アンカーボルト２６の余長部２６ａの上端部に第２ナット部材４２が設けられ、この第２ナット部材４２が、この下面に接触する被覆コンクリート３２の接触面に係合することにより、上記余長部２６ａに作用するようになっている。

このため、地震等により柱脚金物２４に大きな曲げモーメントＭが生じても、この水平力Ｒと引張り荷重Ｐ２の合力でありその反力でもある圧縮束反力Ｆが鉄骨柱２２と柱脚金物２４との接合部分に作用すると共に、上記引張り荷重Ｐ２が上記余長部２６ａに作用することによって、アンカーボルト２６から柱脚金物２４に伝達される引張り荷重Ｐを上記引張り荷重Ｐ２分だけ減少させることができる。

また、アンカーボルト２６から柱脚金物２４に伝達される引張荷重Ｐを減少させると、鉄骨柱２２からアンカーボルト２６に伝達される曲げモーメントも同時に減少させることができるため、第２の従来の柱脚構造２０は第１の従来の柱脚構造２のように柱脚金物２４の厚さを十分な厚さにする必要がなくなる。このため、第２の従来の柱脚構造２０はその柱脚金物２４の厚さを、第１の従来の柱脚構造２の柱脚金物６の厚さよりも薄くすることが可能になっていた。

特許第４００６５０３号公報

しかしながら、このような第２の従来の柱脚構造２０においては、図１２に示すように、アンカーボルト２６の余長部２６ａの先端部にネジ結合により、第２ナット部材４２が設けられていたが、図１３（ａ）に示すように、アンカーボルト２６のオネジ２６ｂと第２ナット部材４２のメネジ４２ｂ間には、ネジ結合時のネジ回転を円滑にするための隙間ｂがあり、そのために、下記の如く、柱脚金物２４に曲げモーメントＭが生じた際に、直ちに第２ナット部材４２によるアンカーボルト２６の定着動作を行なうことができないという問題があった。

すなわち、第２ナット部材４２のメネジ４２ｂは、アンカーボルト２６の余長部２６ａ上端部のオネジ２６ｂに単にネジ結合しているだけなので、第２ナット部材４２の重さにより、そのメネジ４２ｂの下側の面が、アンカーボルト２６のオネジ２６ｂの上側の面の上に乗るように接触した状態で保持されている。このため、上記隙間ｂは、第２ナット部材４２のメネジ４２ｂの上側の面と、上記余長部２６ａのオネジ２６ｂの下側の面との間に形成されている。

したがって、地震等により柱脚金物２４に大きな曲げモーメントＭが生じた際に、鉄骨柱２２から柱脚金物２４を介してアンカーボルト２６に引張力が働いたときは、アンカーボルト２６を被覆コンクリート３２内に定着させる為の第２ナット部材４２が、上記隙間ｂ分アンカーボルト２６に対して相対変位した後でなければ、図１３（ｂ）に示すように、そのオネジ２６ｂの下面と第２ナット部材４２のメネジ４２ｂの上面とが接触して、アンカーボルト２６に対する被覆コンクリート３２による定着力を発揮することができない。

このため、地震等により柱脚金物２４に大きな曲げモーメントＭが生じた際に、第２ナット部材４２の下面と被覆コンクリート３２の係合による、アンカーボルト２６の余長部２６ａに発生する引張り荷重Ｐ２（定着力）を直ちに作用させることができない。このため、上述したような水平力Ｒと引張り荷重Ｐ２の合力の反力でもある圧縮束反力Ｆも、上記曲げモーメントＭが生じた際に直ちに作用させることができない。

したがって、上記第２の従来の柱脚構造２０においては、図１３（ａ）に示すような隙間ｂがある状態にあるために、その柱脚構造２０が企図する柱脚金物２４の厚さを薄くできるための機能を直ちに奏することができないという問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、柱部材に大きな曲げモーメントを発生させる荷重が作用した際に、柱脚金物の厚さを薄くできるための機能を直ちに奏することができる柱脚構造を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明による柱脚構造は、
第１コンクリート中に埋設されたアンカーボルトの第１コンクリート上に突出した突出部に、柱部材の下端部に接合された柱脚金物を固定する柱脚構造において、
前記アンカーボルトに前記柱脚金物を接合する接合金物の上面から突出するアンカーボルトの余長部を有し、
前記余長部の上端部に拡径部材が設けられ、
前記第１コンクリート上に形成され、少なくとも前記拡径部材の底面よりも高い位置に上面を有する第２コンクリートと、
前記接合金物の上面と前記拡径部材の底面との間に設けられた筒状部材と
を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明による柱脚構造は、
前記筒状部材の上端と前記拡径部材の底面との間に、前記拡径部材の水平方向の大きさより大きい水平方向の大きさを有する定着板を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明による柱脚構造は、
前記アンカーボルトの上端部を前記柱部材から遠ざからせようとする水平力に抵抗する水平力負担部材を前記筒状部材に近接して設けたことを特徴とするものである。

また、本発明による柱脚構造は、
前記水平力負担部材及び前記筒状部材が鋼材料により形成され、
前記水平力負担部材が前記筒状部材の側面に溶接により固定されていることを特徴とするものである。

このような本発明の柱脚構造によれば、
第１コンクリート中に埋設されたアンカーボルトの第１コンクリート上に突出した突出部に、柱部材の下端部に接合された柱脚金物を固定する柱脚構造において、
前記アンカーボルトに前記柱脚金物を接合する接合金物の上面から突出するアンカーボルトの余長部を有し、
前記余長部の上端部に拡径部材が設けられ、
前記第１コンクリート上に形成され、少なくとも前記拡径部材の底面よりも高い位置に上面を有する第２コンクリートと、
前記接合金物の上面と前記拡径部材の底面との間に設けられた筒状部材と
を備えたことにより、
柱部材に大きな曲げモーメントを発生させる荷重が作用した際に、柱脚金物の厚さを薄くできるための機能を直ちに奏することができる。

また、本発明の柱脚構造によれば、
前記筒状部材の上端と前記拡径部材の底面との間に、前記拡径部材の水平方向の大きさより大きい水平方向の大きさを有する定着板を備えたことにより、
アンカーボルトに対する第２コンクリートによる定着力を向上させることができる。

また、本発明の柱脚構造によれば、
前記アンカーボルトの上端部を前記柱部材から遠ざからせようとする水平力に抵抗する水平力負担部材を前記筒状部材に近接して設けたことにより、
柱脚金物やアンカーボルトと、基礎コンクリートや被覆コンクリートの外周面が比較的近い位置にある場合でも、アンカーボルトの上端部が柱部材から遠ざかるのを防止して、柱脚金物の厚さを薄くできるための機能に寄与すると共に、被覆コンクリートにひび割れが生じるのを防止することができる。

また、本発明の柱脚構造によれば、
前記水平力負担部材及び前記筒状部材が鋼材料により形成され、
前記水平力負担部材が前記筒状部材の側面に溶接により固定されていることにより、
水平力負担部材の筒状部材への取付け作業や、水平力負担部材の高さの位置決めを容易にすることができる。

本発明の一実施の形態に係る柱脚構造７０を示すコンクリート内の側面構成図である。図１に示す柱脚構造７０のＢ−Ｂ線矢視断面図である。図１に示す柱脚構造７０における右側のアンカーボルト７６の余長部７６ａ周辺の部分拡大断面図であり、図３（ａ）はその部分拡大断面図、図３（ｂ）は定着板１０４を備えていない柱脚構造の同様部分の部分拡大断面図である。柱脚構造７０の設置作業の手順を示す側面図である。柱脚構造７０の設置作業の次の手順を示す側面図である。柱脚構造７０の設置作業の次の手順を示す側面図である。図１に示す柱脚構造７０のほぼ右側半分における要部拡大図である。第１の従来の柱脚構造２を示す側面図である。第１の従来の柱脚構造２の鉄骨柱４に大きな曲げモーメントが働いたときの問題点を説明するための側面図である。第２の従来の柱脚構造２０を示す側面図である。図１０に示す柱脚構造２０のＡ−Ａ線矢視断面図である。図１０に示す柱脚構造２０のほぼ右側半分における要部拡大図である。図１０に示す柱脚構造２０のアンカーボルト２６の軸線より左側のオネジ２６ｂと第２ナット部材４２の軸線より左側のメネジ４２ｂとの間の隙間ｂを拡大して示す部分拡大半断面図である。

以下、本発明に係る柱脚構造の一実施の形態に係る柱脚構造７０について、図１から図７に基づいて具体的に説明する。

本実施の形態に係る柱脚構造７０は、図１，２に示すように、鉄骨柱７２（柱部材）の下端部に溶接により接合された平板状の柱脚金物７４を、８本のアンカーボルト７６を用いて、基礎コンクリート７８（第１コンクリート）上に固定するようにした構造である。そして、柱脚構造７０は、一対の棒部材９４，９６からなる水平力負担部材８０、及び被覆コンクリート８２（第２コンクリート）を備えている。

柱脚構造７０の柱脚金物７４は、平面形状が略正方形である板状に形成されている。柱脚金物７４の上面には、断面形状が略正方形である角筒状の鉄骨柱７２の下端面が、上記したように溶接により接合されている。柱脚金物７４は、基礎コンクリート７８の上面から、後述するモルタル部材１１０の高さ分だけ上側に離れて水平に配置されている。

また、基礎コンクリート７８内には、その上下方向に伸びるように４本の主筋８４が配置されると共に、これら４本の主筋８４を水平に囲むように、かつ互いに上下方向に離れて並ぶ複数の帯筋８６が無端状に設けられている。

また、基礎コンクリート７８内には、計８本のアンカーボルト７６がそれぞれ上下方向に伸びるように配置されている。このアンカーボルト７６は、その上端部（突出部）が基礎コンクリート７８の上面から突出するように、この上端部以外の長さ部分が基礎コンクリート７８内に埋設されている。このアンカーボルト７６の上端部にはオネジ部が形成されている。

また、８本のアンカーボルト７６は、図２に示すように、これら８本のうちの２本ずつが、柱脚金物７４における四辺のそれぞれの内側の位置に、この四辺それぞれの長さ方向に沿うように離れて並んで配置されている。これにより、８本のアンカーボルト７６は、その上端部が鉄骨柱７２の下端部を囲むように、水平方向に間隔を置いて並んで配置されている。

柱脚金物７４には、図１に示すように、この８本のアンカーボルト７６のそれぞれに対応する位置に、その厚さ方向に貫通するボルト用孔８８が形成されている。柱脚金物７４は、そのボルト用孔８８にアンカーボルト７６の上端部を貫通させた状態で、このアンカーボルト７６上端部のオネジ部に、第１ナット部材９０（接合金物）が柱脚金物７４の上面に接触するまでねじ込まれて堅くネジ結合することにより、基礎コンクリート７８上にモルタル部材１１０を介して固定されるようになっている。

また、アンカーボルト７６は、オネジ部が形成されたその上端部に、第１ナット部材９０の上面からアンカーボルト７６の上端までの長さの余長部７６ａを有し、この余長部７６ａの上端部には第２ナット部材９２（拡径部材）がネジ結合されている。このとき、第２ナット部材９２はその高さ全体が余長部７６ａにネジ結合されていることが望ましい。

図１，図３（ａ）に示すように、第１ナット部材９０の上面と第２ナット部材９２の底面の間には、アンカーボルト７６の余長部７６ａの周りを覆うように、その軸線部にアンカーボルト７６を緩く通すため円形の軸孔が形成された円筒状のパイプ部材１０２（筒状部材）が設けられている。

また、パイプ部材１０２の水平断面の外径は、第１ナット部材９０及び第２ナット部材９２の水平断面の外形寸法より小さく形成されている。パイプ部材１０２の素材としては、例えば、鋼管を用いることができる。

また、そのパイプ部材１０２と第２ナット部材９２との間には、その平面形状は中央にアンカーボルト７６を緩く通すための円形の孔が形成された円形状であり、その外径が第２ナット部材９２の外径より大きく形成されている定着板１０４が設けられている。定着板１０４の素材としては、例えば、鋼板を用いることができる。

このため、第１ナット部材９０の上面と第２ナット部材９２の底面の間にパイプ部材１０２及び定着板１０４を挟み込んだ状態で、第２ナット部材９２がアンカーボルト７６上端部のオネジ部にネジ結合されている。

一方、水平力負担部材８０は、図１，２に示すように、互いに対称に形成され、互いに開口側が対向して組み合わされることにより、略八角形の平面形状を形成するようになる一対の棒部材９４，９６から構成されている。この一対の棒部材９４，９６は、互いに対向する両端部のそれぞれの一定長さ部分同士が、互いに高さ方向に段違いに重なり合うように配置されている。棒部材９４，９６の素材としては、例えば、鉄筋等を用いることができる。

水平力負担部材８０の棒部材９４，９６のそれぞれは、図１に示すように、アンカーボルト７６を覆うパイプ部材１０２の周りに水平に配置され、図２に示すように、その略八角形の平面形状が、８本のパイプ部材１０２全てを囲むように配置されている。

図１に示すように、基礎コンクリート７８上には被覆コンクリート８２が所定の高さに形成されている。被覆コンクリート８２は、基礎コンクリート７８上に形成され、アンカーボルト７６の余長部７６上端の高さ位置よりも高い位置に上面を有するように形成されていることにより、鉄骨柱７２の下端部、柱脚金物７４、アンカーボルト７６の余長部７６ａ、水平力負担部材８０、第１ナット部材９０、及び第２ナット部材９２等の各部材を埋設するようになっている。

次に、柱脚構造７０の設置作業の手順について説明する。
柱脚構造７０を設置するには、まず、図４に示すように、基礎コンクリート７８及び８本のアンカーボルト７６の設置を行なう。

すなわち、主筋８４や帯筋８６等を配筋すると共に、８本のアンカーボルト７６を不図示の架台により支持して所定の位置に設置した後、これらを埋設するように、不図示の型枠部材内に生コンクリートを充填して固化させることにより、基礎コンクリート７８及び８本のアンカーボルト７６を設置する。

次に、基礎コンクリート７８を一定期間養生させて十分固化させた後、図４に示すように、その基礎コンクリート７８の上面に、柱脚金物７４の高さや角度調整用のモルタル部材１１０を載置する。

そして、図５に示すように、柱脚構造７０の設置現場に搬入される前段階の接合作業により既に一体化された状態の鉄骨柱７２と柱脚金物７４を、この柱脚金物７４のボルト用孔８８に、アンカーボルト７６の上端部を貫通させながら、完全に固化する手前のモルタル部材１１０上に載置する。

モルタル部材１１０上において、鉄骨柱７２と柱脚金物７４の高さ調整及び角度調節等を行なった後、アンカーボルト７６上端部の余長部７６ａ下側のオネジ部に、第１ナット部材９０をネジ結合することにより、鉄骨柱７２と柱脚金物７４をモルタル部材１１０上に固定する。

次に、図６に示すように、アンカーボルト７６の余長部７６ａを、パイプ部材１０２の軸孔及び定着板１０４の貫通孔に緩く貫通させ、その上端部に第２ナット部材９２をネジ結合することにより、パイプ部材１０２、定着板１０４及び第２ナット部材９２を上記余長部７６ａに取り付ける。

第２ナット部材９２をアンカーボルト７６の余長部７６ａに取り付けた後に、図１，２に示すように、水平力負担部材８０を設置する。水平力負担部材８０は、その一対の棒部材９４，９６のそれぞれを、前述したような所定の位置に配置した後、パイプ部材１０２に溶接により一体的に接合して固定する。

第２ナット部材９２及び水平力負担部材８０の設置まで済んだら、基礎コンクリート７８の外周面に沿って上方に伸びる不図示の型枠部材内に生コンクリートを打設し、時間をかけて固化させることにより、図１に示すように、被覆コンクリート８２を形成する。

次に、図７に基づいて、このような本実施の形態に係る柱脚構造７０の動作及び効果について説明する。
図７は、図１に示す柱脚構造７０のほぼ右上側半分のうち、柱脚金物７４の図中右側部を含む要部を拡大して示す要部拡大図である。また、アンカーボルト７６は、説明の便宜上、図中右側の１本だけを図示して説明するものとする。

柱脚構造７０は、上述したとおり、そのアンカーボルト７６の上端部が、第１ナット部材９０の上面から突出して伸びる余長部７６ａを有し、この余長部７６ａにパイプ部材１０２及び定着板１０４を通し、その上から第２ナット部材９２を取り付ける。そして、パイプ部材１０２に近接して設けられる水平力負担部材８０を有すると共に、これらを埋設するように被覆コンクリート８２が形成されている。

このため、柱脚構造７０の鉄骨柱７２に対して、例えば地震等により、図７に示すような、柱脚金物７４との接合部の周りに反時計回り方向に大きな曲げモーメントＭを発生させる荷重が作用すると、柱脚金物７４を介してアンカーボルト７６に発生する図中下向きの引張り荷重Ｐのうちの、余長部７６ａに発生する図中下向きの引張り荷重Ｐ２と、水平力負担部材８０の棒部材９４に図中左向きの水平方向に発生する引張り力Ｒ（以下、水平力Ｒという）のそれぞれを分力とする合力が、被覆コンクリート８２に圧縮力を加えながら、鉄骨柱７２と柱脚金物７４との接合部分に向かう方向（図中斜め左下向き）に作用する。

このような合力は、被覆コンクリート８２に圧縮力を加えて、鉄骨柱７２と柱脚金物７４との接合部分に向かって作用するため、その被覆コンクリート８２への圧縮力に対する反力として、圧縮束（あっしゅくつか）（以下、圧縮束反力Ｆという）が被覆コンクリート８２内に生じる。この圧縮束反力Ｆは、作用、反作用として、その両端部の一方が棒部材９４と余長部７６ａとの近接部に作用し、他方が鉄骨柱７２と柱脚金物７４との接合部分に作用する。

このとき、アンカーボルト７６の余長部７６ａに発生する引張り荷重Ｐ２は、図７に示すように、アンカーボルト７６の余長部７６ａの上端部にパイプ部材１０２と第２ナット部材９２間に挟み込んで設けられた定着板１０４が、この下面に接触する被覆コンクリート８２の接触面に係合することにより、上記余長部７６ａに作用するようになっている。

このため、地震等により柱脚金物７４に大きな曲げモーメントＭが生じても、前記水平力Ｒと引張り荷重Ｐ２の合力でありその反力でもある圧縮束反力Ｆが鉄骨柱２２と柱脚金物２４との接合部分に作用すると共に、上記引張り荷重Ｐ２が上記余長部２６ａに作用することによって、アンカーボルト７６から柱脚金物７４に伝達される引張り荷重Ｐを上記引張り荷重Ｐ２分だけ減少させることができる。

また、アンカーボルト７６から柱脚金物７４に伝達される引張り荷重Ｐを減少させると、鉄骨柱７２からアンカーボルト７６に伝達される曲げモーメントも同時に減少させることができるため、柱脚構造７０は前記第１の従来の柱脚構造２のように柱脚金物７４の厚さを十分な厚さにする必要がなくなる。このため、柱脚金物７４の厚さを前記第１の従来の柱脚構造２の柱脚金物６よりも薄くすることが可能になっている。

さらに、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、第１ナット部材９０と第２ナット部材９２の間に、パイプ部材１０２と定着板１０４を挟んで、第２ナット部材９２をアンカーボルト７６の余長部７６ａに締付けるようになっているので、パイプ部材１０２と定着板１０４からの反力により第２ナット部材９２は上方への力を受けて、図１３（ｂ）に示すように、第２ナット部材９２のメネジ９２ｂの上面は、アンカーボルト７６のオネジ７６ｂの下面に接触して、その接触部における隙間ｂは０の状態となる。

このため、図７に示すように、柱脚金物７４に大きな曲げモーメントＭが生じて、アンカーボルト７６の余長部７６ａに引張り荷重Ｐ１が加わった際には、余長部７６ａは図中下方に引張られると共に、上記オネジ７６ｂの下面は上記メネジ９２ｂの上面に接触しているので、定着板１０４の下面が被覆コンクリート８２の接触面と接触していることにより、上記余長部７６ａに引張り荷重Ｐ２を直ちに充分に発生させることができる。

つまり、柱脚金物７４に大きな曲げモーメントＭが生じた際には、上記複数の部材を介してアンカーボルト７６に対する被覆コンクリート８２による定着力を、直ちに発揮させることができる。

前記水平力Ｒと引張り荷重Ｐ２の合力である圧縮束反力Ｆも、上記曲げモーメントＭが生じた際に、引張り荷重Ｐ２と共に、直ちに充分に発生させることができる。圧縮束反力Ｆが、鉄骨柱７２と柱脚金物７４との接合部分を押圧する作用をすることにより、上述したように、アンカーボルト７６から柱脚金物７４に伝達される引張力が減少して、鉄骨柱７２からアンカーボルト７６に伝達される曲げモーメントを減少させることができるため、柱脚金物７４の厚さを前記第１の従来のものよりも薄くできるための機能を直ちに奏することができる。

また、図７に示すような、反時計回り方向の曲げモーメントＭを生じるような荷重が鉄骨柱７２に作用した場合には、アンカーボルト７６に発生する引張り荷重Ｐのうちの引張り荷重Ｐ１により、柱脚金物７４を固定するようになっている。このときの引張り荷重Ｐ１は、上記のように、鉄骨柱７２からアンカーボルト７６に伝達される曲げモーメントが減少することにより、前記第１の従来のアンカーボルト１４に発生する引張荷重よりも前記引張り荷重Ｐ２の分だけ小さくすることができる。

一方、仮に、被覆コンクリート８２内に水平力負担部材８０が設置されないとしたら、被覆コンクリート８２はコンクリートそのものであるため、コンクリートは圧縮荷重に対する耐力は大きいが、引張り荷重に対する耐力が小さいので、上記大きな曲げモーメントＭが鉄骨柱７２に作用したときに、被覆コンクリート８２内に発生する水平引張り荷重に耐えられず、鉄骨柱７２とアンカーボルト７６の余長部７６ａとの間の被覆コンクリート８２にひび割れを生じるおそれがある。このように被覆コンクリート８２にひび割れを生じると、前記圧縮束反力Ｆが発生しないので、柱脚金物７４に大きな曲げモーメントが作用して、柱脚金物７４が塑性変形してしまう。

ところが本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、鉄骨柱７２とアンカーボルト７６の余長部７６ａとの間に水平力負担部材８０が設置されているため、上記大きな曲げモーメントＭが鉄骨柱７２に作用したときには、この水平力負担部材８０が、鉄骨柱７２とアンカーボルト７６の余長部７６ａとの間に発生する水平引張り荷重に低抗できるので、鉄骨柱７２とアンカーボルト７６の余長部７６ａとの間の被覆コンクリート８２にひび割れが生じることを防止することができる。

そして、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、柱脚金物７４やアンカーボルト７６と、基礎コンクリート７８や被覆コンクリート８２の外周面が比較的近い位置にあるため、鉄骨柱７２とアンカーボルト７６の余長部７６ａとの間の位置の被覆コンクリート８２にひび割れが生じ易い状況にあるが、柱脚構造７０においては上記水平力負担部材８０が設置されているので、上記のようなひび割れの発生を防止することができる。

他方、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、アンカーボルト７６の余長部７６ａの上端部にパイプ部材１０２及び定着板１０４を挟み込んで第２ナット部材９２が固定されていることにより、アンカーボルト７６に引張り荷重Ｐが発生したときに、定着板１０４の下面が被覆コンクリート８２の接触面に係合するため、そのときに被覆コンクリート８２に作用する下向きの引張り荷重Ｐ２が定着力として作用するので、基礎コンクリート７８と被覆コンクリート８２との定着力を確実に向上させることができる。

また、定着板１０４は、その直径が第２ナット部材９２の外形寸法より大きく形成されているため、被覆コンクリート８２の接触面にかかる荷重を分散させることでき、単位面積辺りの荷重を小さくすることができるため、被覆コンクリート８２にひび割れが生じることをより防止することができる。

また、水平力負担部材８０は、その一対の棒部材９４，９６のそれぞれを、前述したような所定の位置に配置した後、パイプ部材１０２に溶接により一体的に接合して固定するので、施工作業を容易にすることができると共に、水平力負担部材８０の高さの位置決めを容易にすることができる。

なお、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、円筒状のパイプ部材１０２を用いていたが、円筒状以外のパイプ部材を用いてもよい。また、パイプ部材に円筒状以外のパイプ部材を用いた場合は、その軸孔の形状は円形以外であってもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、円形の孔があいた円形板状の定着板１０４を用いていたが、円形状以外の板状の定着板を用いてもよい。また、定着板に円形状以外の板状の定着板を用いた場合にはそれに円形以外の孔が形成されていてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、その水平力負担部材８０を構成する棒部材９４，９６の素材として、鉄筋が用いられていたが、鉄筋の代わりに、丸鋼、平鋼、形鋼、炭素繊維材などを用いるようにしてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、パイプ部材１０２として鋼管が用いられていたが、他の材質のものを用いてもよい。この場合、水平力負担部材８０をパイプ部材１０２に溶接により固定できないときは、その代わりに、針金等により固定するようにしてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、その水平力負担部材８０が、互いに組み合わされることにより略八角形の平面形状を形成するようになる２本の棒部材９４，９６で構成されていたが、このような水平力負担部材８０の代わりに、図示しないが、互いに組み合わされることにより略四角形の平面形状を形成するようになる、２本のコの字状の棒部材で構成される水平力負担部材を用いるようにしてもよい。

或いは、図示しないが、本実施の形態に係る柱脚構造７０の水平力負担部材８０の代わりに、略Ｌ字型の２本の棒部材で構成され、この２本の棒部材のそれぞれのＬ字の縦辺と横辺同士が、それらの長さ中間位置同士が互いに交差するように配置して、やはり略四角形の平面形状を形成する水平力負担部材を用いるようにしてもよい。

或いは、図示しないが、本実施の形態に係る柱脚構造７０の水平力負担部材８０の代わりに、略円環形状、又は略角環形状に形成される単一体の水平力負担部材を用いるようにしてもよい。

また、上記した水平力負担部材又は不図示の略円環形状若しくは角環形状に形成される単一体の水平力負担部材を用いる場合においては、これらの水平力負担部材は、８本のアンカーボルト７６の余長部７６ａを水平に囲むようになってさえいれば、任意の大きさで形成することができる。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、８本のパイプ部材１０２を囲むように水平力負担部材８０が取り付けられていたが、例えば、基礎コンクリート７８及び被覆コンクリート８２が、水平方向に、鉄骨柱７２の周囲に充分広い範囲に亘って形成されていることにより、水平力負担部材８０が無くとも鉄骨柱７２とアンカーボルト７６の余長部７２ａとの間が容易に離れないようになっている場合のように、敢えて水平力負担部材８０を用いて水平方向に力を作用させる必要がない場合には、水平力負担部材８０は取り付けなくてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、アンカーボルト７６の余長部７６ａの上端部にパイプ部材１０２及び定着板１０４を挟み込んで第２ナット部材９２が取り付けられていたが、定着板１０４が無くとも第２ナット部材９２の底面が被覆コンクリート８２の接触面に広い面積で接触して、被覆コンクリート８２によるアンカーボルト７６の定着力を十分に保持することができる場合は、図３（ｂ）に示すように、定着板１０４を取り付けないように構成してもよい。

また、水平力負担部材８０の棒部材９４，９６のそれぞれは、８本のパイプ部材１０２の全てに接触するように配置されていなくとも、水平力負担部材８０が水平に配置されるようになっていれば、８本のパイプ部材１０２のいずれかだけに接触して、溶接等によって固定されるようにしてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、パイプ部材１０２と定着板１０４は互いに別部材であったが、これらを溶接等によって固定してフランジを有するパイプ状の単一の部材としてもよいし、製造法によっては初めから単一部材として形成されていてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、定着板１０４と第２ナット部材９２は互いに別部材であったが、これらを溶接等によって固定してフランジを有する単一のナット部材としてもよいし、製造法によっては初めから単一部材として形成されていてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、その設置作業時にモルタル部材１１０が形成され、柱脚金物７４がモルタル部材１１０上に載置されるようになっていたが、モルタル部材１１０を形成せずに、柱脚金物７４を基礎コンクリート７８上に直接載置するようになっていてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、図１に示すように、被覆コンクリート８２の上面がアンカーボルト７６の余長部７６ａの上端よりも高い位置に形成されるようになっていたが、このような構成に限定する必要は無く、例えば、被覆コンクリート８２の上面は、この第２ナット部材９２の底面が被覆コンクリート８２の対応する接触面に接触できるように、少なくとも第２ナット部材９２の底面と被覆コンクリート８２との接触面よりも高い位置に上面を有するよう形成されていてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、アンカーボルト７６を８本備える構造になっていたが、８本以外の本数であってもよい。例えば、柱脚金物７４における四隅のそれぞれに対応してアンカーボルト７６が１本ずつ配置される構造とすることにより、アンカーボルト７６を４本備える構造となっていてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、アンカーボルト７６を備える構造になっていたが、アンカーボルトの代わりに、丸棒鋼や異形棒鋼（異形鉄筋）等の他部材を用いてもよい。

また、本実施の形態に係る柱脚構造７０においては、平板状の柱脚金物７４を用いていたが、平板状以外の、図示しないが、例えば部分的に厚さや高さ、或は形状が異なるよう形成された柱脚金物を用いてもよい。

２柱脚構造
４鉄骨柱
６柱脚金物
８ボルト用孔
１０基礎コンクリート
１２モルタル層
１４アンカーボルト
１６ナット部材
２０柱脚構造
２２鉄骨柱
２４柱脚金物
２６アンカーボルト
２６ａ余長部
２６ｂオネジ
２８基礎コンクリート
３０水平力負担部材
３２被覆コンクリート
３４主筋
３６帯筋
３８ボルト用孔
４０第１ナット部材
４２第２ナット部材
４２ｂメネジ
４４，４６棒部材
７０柱脚構造
７２鉄骨柱
７４柱脚金物
７６アンカーボルト
７６ａ余長部
７６ｂオネジ
７８基礎コンクリート
８０水平力負担部材
８２被覆コンクリート
８４主筋
８６帯筋
８８ボルト用孔
９０第１ナット部材
９２第２ナット部材
９２ｂメネジ
９４，９６棒部材
１００モルタル部材
１０２パイプ
１０４定着板
１１０モルタル部材

Claims

第１コンクリート中に埋設されたアンカーボルトの第１コンクリート上に突出した突出部に、柱部材の下端部に接合された柱脚金物を固定する柱脚構造において、
前記アンカーボルトに前記柱脚金物を接合する接合金物の上面から突出するアンカーボルトの余長部を有し、
前記余長部の上端部に拡径部材が設けられ、
前記第１コンクリート上に形成され、少なくとも前記拡径部材の底面よりも高い位置に上面を有する第２コンクリートと、
前記接合金物の上面と前記拡径部材の底面との間に設けられた筒状部材と
を備えたことを特徴とする柱脚構造。
前記筒状部材の上端と前記拡径部材の底面との間に、前記拡径部材の水平方向の大きさより大きい水平方向の大きさを有する定着板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の柱脚構造。
前記アンカーボルトの上端部を前記柱部材から遠ざからせようとする水平力に抵抗する水平力負担部材を前記筒状部材に近接して設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の柱脚構造。
前記水平力負担部材及び前記筒状部材が鋼材料により形成され、
前記水平力負担部材が前記筒状部材の側面に溶接により固定されていることを特徴とする請求項３に記載の柱脚構造。