JP2013057207A - Exposure type column base structure of iron frame column - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、柱脚部に作用する曲げモーメントに対し、大きな弾性回転剛性を確保し得、かつ引張側及び圧縮側双方で効率の良いエネルギー吸収性能を発揮させることが可能な鉄骨柱の露出型柱脚構造に関する。 The present invention is an exposed type of a steel column that can secure a large elastic rotational rigidity with respect to a bending moment acting on a column base, and can exhibit efficient energy absorption performance on both the tension side and the compression side. It relates to the column base structure.
従来の鉄骨柱の露出型柱脚構造では、地震等のエネルギーを、アンカーボルトやベースプレートを塑性変形させて吸収するものと、鉄骨柱を塑性変形させて吸収するものとがある。 In the conventional exposed column base structure of a steel column, there are one that absorbs energy such as an earthquake by plastically deforming an anchor bolt or a base plate, and one that absorbs energy by plastically deforming a steel column.
前者のアンカーボルト等で負担させてエネルギー吸収するものでは、アンカーボルト等が塑性変形してしまうと、ベースプレートが基礎コンクリートから浮き上がるなど、基礎コンクリートへの荷重伝達を殆どなし得ない状態に至る場合があり、エネルギー吸収能力が乏しい。アンカーボルトやベースプレートの塑性化を遅らせるために、ボルト径を太くしたりベースプレートを厚くすると、鉄骨柱の方が塑性変形してしまうため、それには限度がある。また、ボルト径を太くするなどすると、コストアップになってしまう。 In the case of absorbing the energy by bearing with the former anchor bolts etc., if the anchor bolts etc. are plastically deformed, the base plate may be lifted from the foundation concrete, resulting in a state where almost no load can be transmitted to the foundation concrete. Yes, energy absorption capacity is poor. If the bolt diameter is increased or the base plate is made thicker in order to delay the plasticization of the anchor bolt or the base plate, the steel column will be plastically deformed, which is limited. Also, increasing the bolt diameter will increase costs.
他方、後者の鉄骨柱に負担させてエネルギー吸収するものでは、塑性変形した鉄骨柱を交換する必要があって、改修作業が大掛かりとなる。 On the other hand, if the latter steel column is loaded with energy absorption, it is necessary to replace the plastically deformed steel column, and the repair work becomes large.
以上のことから、前者の構成を前提として、アンカーボルト等に代わるエネルギー吸収部位を備えるようにした技術が特許文献1や特許文献2で開示されている。特許文献1の「柱脚部の制震構造」は、柱の脚部に制震機能を付与することにより地震時における構造物の安全性を容易に確保することが可能となる柱脚部の制震構造を提供することを課題とし、柱の脚部を、基礎部分に固定された案内支柱に水平方向の変位が拘束された状態で上下方向に変位可能に設けるとともに、上記脚部と基礎部分との間に、柱に引張力が作用した際に、曲げ降伏またはせん断降伏して上記引張力を吸収するベースプレートダンパを介装したものである。
Based on the above, on the premise of the former configuration, Patent Literature 1 and
詳細には、第1実施形態では、鉄骨柱を取り囲む配置で、鉄骨柱の柱脚部と基礎部分に固定した取付プレートとの間に、基礎部分に当接させた状態で、引張力を吸収する曲げパネルを設けている。第2実施形態では、第1実施形態と同様に鉄骨柱を取り囲む配置で、鉄骨柱の柱脚部と基礎部分上の支承プレートに固定した支持プレートとの間に、支承プレートに当接させた状態で、せん断パネルを設けている。 More specifically, in the first embodiment, the tensile force is absorbed in a state where the steel column is arranged so as to surround the steel column and in contact with the foundation portion between the column base of the steel column and the mounting plate fixed to the foundation portion. A bending panel is provided. In the second embodiment, as in the first embodiment, the steel plate is disposed so as to be in contact with the support plate between the column base of the steel column and the support plate fixed to the support plate on the foundation portion. In the state, a shear panel is provided.
特許文献2の「鉄骨柱の柱脚固定構造」は、厚板のベースプレートや、鉄骨柱への突き合わせ溶接を不要とし、かつ、地震エネルギーを縦リブまたはアンカーボルトの降伏変形によって吸収するようにした鉄骨柱の柱脚固定構造を提供することを課題とし、鉄骨柱の脚部の周側面に、アンカーボルト挿通部を有する縦リブが前記鉄骨柱の周方向に間隔をおいて複数配置されていると共に、前記各縦リブの先端部が鉄骨柱に固定され、基礎コンクリートに固定されたアンカーボルトを、前記縦リブにおけるアンカーボルト挿通部に挿通してナットにより縦リブを固定することで、鉄骨柱の柱脚をこれに固定された縦リブと、基礎コンクリートに固定されたアンカーボルトを介して基礎コンクリートに定着し、鉄骨柱に作用する引張応力を、ベースプレートを介さずに縦リブとアンカーボルトを介して基礎コンクリートに伝達させるようにしている。
詳細には、第1〜3実施形態では、鉄骨柱は短尺芯材により水平方向の変位が拘束され、縦リブは、鉄骨柱の脚部とアンカーボルトとの間に、ベースプレートに当接させた状態で設けられている。第4実施形態では、短尺芯材で水平方向の変位を拘束した鉄骨柱を、基礎コンクリートから上方に間隔を隔てて、縦リブ及びアンカーボルトで支持するようにしている。 Specifically, in the first to third embodiments, the horizontal displacement of the steel column is constrained by the short core material, and the vertical rib is brought into contact with the base plate between the leg of the steel column and the anchor bolt. It is provided in the state. In the fourth embodiment, a steel column whose horizontal displacement is constrained by a short core material is supported by vertical ribs and anchor bolts spaced apart from the foundation concrete.
いずれの特許文献も、鉄骨柱を引き抜く鉛直方向の力を吸収するためのエネルギー吸収構造であって、案内支柱や短尺芯材で鉄骨柱の水平変位を拘束するようにしており、このため、鉄骨柱に作用する曲げモーメントに対しては、案内支柱等が当該曲げモーメントに抵抗してしまって、これら特許文献のベースプレートダンパや縦リブは、曲げモーメントに対して効率良くエネルギー吸収し得るものではなかった。 Each patent document is an energy absorption structure for absorbing the vertical force of pulling out a steel column, and restrains the horizontal displacement of the steel column with a guide column or a short core material. For the bending moment acting on the column, the guide struts and the like resist the bending moment, and the base plate dampers and vertical ribs in these patent documents are not capable of efficiently absorbing energy against the bending moment. It was.
仮に、特許文献1において、ベースプレートダンパである曲げパネルやせん断パネルが曲げモーメントを負担して変形するとしても、次のような課題があった。 Even if the bending panel or the shearing panel, which is a base plate damper, is deformed by bearing a bending moment in Patent Document 1, there are the following problems.
鉄骨柱の柱脚部で曲げモーメントに対するエネルギー吸収を行って建築物の損傷を低減するためには、可能な限り、小さい回転変形の段階からエネルギー吸収すること、すなわち、柱脚部の弾性回転剛性を極力大きく設定することが望ましい。弾性回転剛性が小さいと、曲げモーメントを効率良くエネルギー吸収することができない。 In order to reduce the damage to the building by absorbing energy for the bending moment at the column base of the steel column, it is necessary to absorb energy from the stage of small rotational deformation as much as possible, that is, the elastic rotational rigidity of the column base. It is desirable to set as large as possible. If the elastic rotational rigidity is small, the bending moment cannot be absorbed efficiently.
特許文献1の曲げパネルは、面外曲げ降伏によって曲げモーメントに対するエネルギー吸収作用を発揮し得るが、面外曲げ降伏では、大きな弾性回転剛性を確保することはできない。大きな弾性回転剛性を得るには、板厚の厚い曲げパネルを使用しなければならず、コストアップになってしまう。 The bending panel of Patent Document 1 can exhibit an energy absorbing effect on the bending moment by out-of-plane bending yield, but large elastic rotational rigidity cannot be ensured by out-of-plane bending yield. In order to obtain a large elastic rotational rigidity, it is necessary to use a bent panel having a large thickness, which increases the cost.
また、鉄骨柱の左右で見た場合、曲げモーメントによる引張側では、曲げパネルがエネルギー吸収作用を発揮し得るものの、圧縮側では、曲げパネルが基礎部分に突き当たってしまって、このため曲げパネルは機能し得ず、引張側と圧縮側双方でエネルギー吸収することはできない。 In addition, when viewed from the left and right of the steel column, the bending panel can exert energy absorbing action on the tension side due to the bending moment, but on the compression side, the bending panel hits the foundation part. It cannot function and cannot absorb energy on both the tension side and the compression side.
せん断パネルであっても、その一端が支持プレートを介して支承プレートに固定されているため、曲げパネルと同様に、面外変形が生じ易く弾性回転剛性が小さいと共に、圧縮側となるせん断パネルは、曲げモーメントを効果的に吸収することはできず、引張側と圧縮側双方でエネルギー吸収することはできない。 Even if it is a shear panel, one end of the shear panel is fixed to the support plate via the support plate. Therefore, like the bending panel, out-of-plane deformation is likely to occur, and the elastic rotational rigidity is small. The bending moment cannot be absorbed effectively, and the energy cannot be absorbed on both the tension side and the compression side.
特許文献2について、第1〜第3実施形態の構成では、縦リブにより大きな弾性回転剛性を確保することはできるものの、縦リブがベースプレートと当接状態にあるため、特許文献1と同様に、圧縮側では曲げモーメントを効率良く吸収することはできない。
About
第4実施形態の構成では、静的状態で、縦リブは鉄骨柱に作用する建築物の鉛直荷重を負担している。この状態で鉄骨柱に曲げモーメントが作用して、圧縮側の縦リブに圧縮荷重が、引張側の縦リブに引張荷重が作用すると、圧縮側の縦リブは、鉛直荷重に加えて圧縮荷重を負担する一方、引張側の縦リブには、鉛直荷重から引張荷重を減殺した力が作用することとなり、曲げモーメントに対し、鉄骨柱の引張側と圧縮側とでエネルギー吸収作用に大きな差が生じ、鉄骨柱の左右両側で効率の良いエネルギー吸収性能を確保することができない。 In the configuration of the fourth embodiment, the vertical rib bears the vertical load of the building acting on the steel column in a static state. In this state, when a bending moment acts on the steel column, a compressive load acts on the compression-side longitudinal rib, and a tensile load acts on the tension-side longitudinal rib, the compression-side longitudinal rib applies a compressive load in addition to the vertical load. On the other hand, the vertical rib on the tension side is subjected to a force that reduces the tensile load from the vertical load, and there is a large difference in energy absorption between the tension side and the compression side of the steel column against the bending moment. Efficient energy absorption performance cannot be secured on both the left and right sides of the steel column.
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、柱脚部に作用する曲げモーメントに対し、大きな弾性回転剛性を確保し得、かつ引張側及び圧縮側双方で効率の良いエネルギー吸収性能を発揮させることが可能な鉄骨柱の露出型柱脚構造を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of the above-described conventional problems, and can secure a large elastic rotational rigidity with respect to a bending moment acting on a column base, and is efficient energy on both the tension side and the compression side. An object of the present invention is to provide an exposed column base structure of a steel column capable of exhibiting absorption performance.
本発明に係る鉄骨柱の露出型柱脚構造は、下端に接合されたベースプレートを介して基礎コンクリート上面に設置される鉄骨柱と、上記基礎コンクリートに、上記ベースプレートの外周を取り囲む配列で定着された複数のアンカーボルトと、上記ベースプレートから上方に間隔を隔てて上記鉄骨柱の側部に内端を取り付けかつ上記アンカーボルトに外端を取り付けて設けられ、該鉄骨柱に作用する曲げモーメントに対し、せん断変形されつつエネルギー吸収するエネルギー吸収部材とを備えたことを特徴とする。 The exposed column base structure of a steel column according to the present invention is fixed to a steel column installed on an upper surface of a foundation concrete through a base plate joined to a lower end, and to the foundation concrete in an arrangement surrounding an outer periphery of the base plate. A plurality of anchor bolts are provided with an inner end attached to a side portion of the steel column with an interval upward from the base plate and an outer end attached to the anchor bolt, and with respect to a bending moment acting on the steel column, An energy absorbing member that absorbs energy while being sheared and deformed is provided.
前記ベースプレートは、前記鉄骨柱の柱芯からその外周縁部までのモーメントアームを小さくするために、該鉄骨柱の下端に接合し得る外形寸法で形成されることを特徴とする。 The base plate is formed with an outer dimension that can be joined to a lower end of the steel column in order to reduce a moment arm from a column core of the steel column to an outer peripheral edge thereof.
前記基礎コンクリート上面と向かい合う前記ベースプレートの下面は、三次元曲面で形成されることを特徴とする。 The lower surface of the base plate facing the upper surface of the foundation concrete is formed with a three-dimensional curved surface.
前記エネルギー吸収部材は、前記アンカーボルトに取り付けられるボルト側取付部と、前記鉄骨柱の側部に取り付けられる柱側取付部と、これらボルト側取付部と柱側取付部との間に鉄骨柱の柱軸方向に沿って縦向きに設けられ、せん断変形されつつエネルギー吸収する変形吸収部とから構成されることを特徴とする。 The energy absorbing member includes a bolt-side attachment portion attached to the anchor bolt, a column-side attachment portion attached to a side portion of the steel column, and a steel column between the bolt-side attachment portion and the column-side attachment portion. It is provided in a longitudinal direction along the column axis direction, and is composed of a deformation absorbing portion that absorbs energy while being sheared and deformed.
前記変形吸収部には、エネルギー吸収能力を調整する欠損部が形成されることを特徴とする。 The deformation absorbing portion is formed with a deficient portion that adjusts energy absorbing ability.
前記ボルト側取付部は、前記アンカーボルトが挿通される中空筒体状に形成されることを特徴とする。 The bolt side mounting portion is formed in a hollow cylindrical shape through which the anchor bolt is inserted.
本発明に係る鉄骨柱の露出型柱脚構造にあっては、柱脚部に作用する曲げモーメントに対し、大きな弾性回転剛性を確保できると共に、引張側及び圧縮側双方で効率の良いエネルギー吸収性能を発揮させることができる。 In the exposed column base structure of a steel column according to the present invention, it is possible to secure a large elastic rotational rigidity with respect to a bending moment acting on the column base, and efficient energy absorption performance on both the tension side and the compression side Can be demonstrated.
以下に、本発明に係る鉄骨柱の露出型柱脚構造の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る鉄骨柱の露出型柱脚構造の一部破断側面図、図2は、図1に示した露出型柱脚構造を、基礎コンクリートを省略して示す斜視図、図3は、図1に示した露出型柱脚構造の作用を説明する側面図である。 Hereinafter, a preferred embodiment of an exposed column base structure for a steel column according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partially broken side view of an exposed-type column base structure of a steel column according to the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing the exposed-type column base structure shown in FIG. FIG. 3 is a side view for explaining the operation of the exposed column base structure shown in FIG.
本実施形態にあっては、鉄骨柱として、平断面四角形状であって、上下端が開放された中空筒体状の角形鋼管柱1が例示されている。角形鋼管柱1の柱脚部1a下端にはこれを塞いで、鋼板製のベースプレート2が溶接等によって接合される。ベースプレート2には、角形鋼管柱1の柱芯位置に、ボルト挿通孔2aが形成される。
In the present embodiment, a rectangular steel pipe column 1 having a hollow cylindrical shape having a rectangular shape in a flat cross section and having opened upper and lower ends is illustrated as a steel column. The lower end of the
鉄骨柱は、平断面四角形状の角形鋼管柱1に限らず、平断面多角形状や円形状の鋼管柱であっても、あるいはH形鋼柱であっても良い。H形鋼柱の場合には、ベースプレート2に形成されるボルト挿通孔2aは、ウエブを挟む位置に一対形成される。
The steel column is not limited to the rectangular steel tube column 1 having a rectangular cross section, and may be a steel tube column having a polygonal or circular cross section, or an H-shaped steel column. In the case of an H-shaped steel column, a pair of
他方、角形鋼管柱1を設置する基礎コンクリート3には、当該基礎コンクリート上面3aから突出させて、主アンカーボルト4が定着される。基礎コンクリート上面3aに施工したグラウトG上に、主アンカーボルト4をベースプレート2のボルト挿通孔2aに挿通しつつ、当該ベースプレート2を介して角形鋼管柱1を設置し、その後、角形鋼管柱1に設けた作業穴(図示せず)から主アンカーボルト4の上端ネジ部にワッシャ5を介してナット6を締結することで、角形鋼管柱1は基礎コンクリート3の上面3aに設けられる。
On the other hand, the main anchor bolt 4 is fixed to the
主アンカーボルト4は、鉛直方向上向きに作用する力に抵抗して、角形鋼管柱1の引き抜きを阻止する。同時に、角形鋼管柱1は、主アンカーボルト4による基礎コンクリート3へのピン接合で、柱脚部1aに作用する曲げモーメントM(図3参照)に起因する前後左右方向への傾動が許容される。なお、主アンカーボルト4については、特段設けなくても良く、後述するアンカーボルト7のみで角形鋼管柱1と基礎コンクリート3とを接合しても良い。
The main anchor bolt 4 resists the force acting upward in the vertical direction and prevents the rectangular steel pipe column 1 from being pulled out. At the same time, the square steel pipe column 1 is allowed to tilt in the front-rear and left-right directions due to the bending moment M (see FIG. 3) acting on the
そしてまた、外力が作用しない静的状態において、角形鋼管柱1が伝達する建築物の鉛直荷重はすべて、ベースプレート2を介して、基礎コンクリート3に伝達され、この基礎コンクリート3で支持負担するようになっている。
Further, in a static state where no external force acts, all the vertical loads of the building transmitted by the square steel pipe column 1 are transmitted to the
ベースプレート2は、曲げモーメントMで角形鋼管柱1の柱脚部1aが僅かながら前後左右に傾動する際、柱芯からの大きなモーメントアームでその外周下縁部が基礎コンクリート上面3aやグラウトGと干渉して突き当たらないように、すなわちモーメントアームを小さくするために、角形鋼管柱1の平面外形寸法よりも僅かに大きな平面外形寸法で形成される。好ましくは、ベースプレート2は、角形鋼管柱1の下端に溶接等によって接合し得る最小限の平面外形寸法に設定される。
When the
基礎コンクリート3には、当該基礎コンクリート上面3aから突出させて、ベースプレート2の外周を取り囲む配列で、互いに適宜間隔を隔てて複数のアンカーボルト7が定着される。従って、アンカーボルト7は、角形鋼管柱1の側方に配設される。図示例にあっては、平断面四角形状の角形鋼管柱1の隅角部1b外方に位置させて、4本のアンカーボルト7が設けられている(図2参照)。
A plurality of
アンカーボルト7は、角形鋼管柱1の4つの側面部1cに面するように4本設けても良く、あるいは側面部1c及び隅角部1b双方に面するように8本設けるなど、配設位置及び本数は、適宜に設定して良い。もちろん、鉄骨柱が平断面多角形状や円形状の鋼管柱であっても、あるいはH形鋼柱であっても、適宜本数を適宜位置に設ければよい。好ましくは、アンカーボルト7は鉄骨柱の前後左右に対し、均等に配設される。アンカーボルト7としては、異形鉄筋や丸鋼など、従来周知のどのようなものを使用しても良い。
Four
角形鋼管柱1と当該角形鋼管柱1の側方に位置する各アンカーボルト7との間には、エネルギー吸収部材8が設けられる。基礎コンクリート上面3aにおける角形鋼管柱1とアンカーボルト7との平面配置において、エネルギー吸収部材8は、内端8aが角形鋼管柱1の側部(隅角部1b)に取付固定され、外端8bがアンカーボルト7に取付固定されて、角形鋼管柱1とアンカーボルト7との間に設けられる。
An
詳細には、エネルギー吸収部材8は、鋼板製であって、角形鋼管柱1の柱軸方向に沿って基礎コンクリート3に対し縦向きの変形吸収部8cを主体として構成され、変形吸収部8cの外端8bがアンカーボルト7に取付固定されるボルト側取付部として、内端8aが角形鋼管柱1の側部に取付固定される柱側取付部として構成され、これら柱側取付部とボルト側取付部との間に、変形吸収部8cが備えられる。
Specifically, the
本実施形態にあっては、柱側取付部は、角形鋼管柱1の隅角部1bに面して、当該隅角部1bに対し突き合わせ溶接される変形吸収部8cの縦方向端縁(内端8a)で構成され、当該溶接接合によりエネルギー吸収部材8は角形鋼管柱1に取付固定される。
In the present embodiment, the column-side mounting portion faces the
柱側取付部は、変形吸収部8cの当該端縁に、角形鋼管柱1の隅角部1bあるいは側面部1cに沿う形態のL字状もしくは平板状のブラケットを接合して構成しても良い。ブラケットで取り付けを行う場合には、溶接接合に代えて、高力ボルトによるボルト接合としても良い。
The column-side mounting portion may be configured by joining an L-shaped or flat plate-shaped bracket along the
ボルト側取付部は、変形吸収部8cの外端8bに縦向きに接合され、アンカーボルト7がこれに挿通される中空筒体状のスリーブ9で構成される。スリーブ9に挿通するアンカーボルト7には、当該スリーブ9を上下方向から挟むように、上下一対でナット10,11が締結される。下方のナット11を予めアンカーボルト7に螺合しておき、アンカーボルト7にスリーブ9を挿通した後、上方のナット10をアンカーボルト7に締結しつつ下方のナット11をスリーブ9に突き当てるように締結することで、エネルギー吸収部材8はアンカーボルト7に取付固定される。
The bolt-side attachment portion is formed of a hollow
スリーブ9は、変形吸収部8cを曲げ加工することにより、当該変形吸収部8cに一体的に形成するようにしても良い。ボルト側取付部は、スリーブ9で取り付けることに代えて、柱側取付部と同様に、アンカーボルト7に対し直接溶接接合するようにしても良い。
The
さらに、エネルギー吸収部材8は、全体がベースプレート2から上方に間隔Cを隔てて設けられる。エネルギー吸収部材8の下端とベースプレート2の上面と間の当該間隔Cは、後述するように変形吸収部8cが変形する際に、当該変形吸収部8cが基礎コンクリート3やグラウトGと干渉してその変形が妨げられることがないように設定される。
Further, the entire
エネルギー吸収部材8の変形吸収部8cの降伏強度は、角形鋼管柱1やアンカーボルト7、スリーブ9のいずれの降伏強度よりも小さく設定され、露出型柱脚構造において当該変形吸収部8cに変形が集中するように設定される。変形吸収部8cの降伏強度は、板厚や高さ寸法、幅寸法により適宜に設定される。
The yield strength of the
静的状態においては、建築物の鉛直荷重はすべて、ベースプレート2を介して基礎コンクリート3で負担するようになっていて、エネルギー吸収部材8はほぼ無負荷状態であるように設定される。
In the static state, all the vertical loads of the building are borne by the
次に、本実施形態に係る鉄骨柱の露出型柱脚構造の作用について説明する。施工に際しては、角形鋼管柱1に予め、ベースプレート2及びエネルギー吸収部材8を取り付けておく。また、基礎コンクリート3には、主アンカーボルト4及びエネルギー吸収部材8を取り付けるアンカーボルト7を定着しておく。
Next, the operation of the exposed column base structure for a steel column according to this embodiment will be described. At the time of construction, the
次いで、角形鋼管柱1を基礎コンクリート3上に吊り込み、ベースプレート2のボルト挿通孔2aに主アンカーボルト4を挿通すると共に、エネルギー吸収部材8のスリーブ9にアンカーボルト7を挿通し、基礎コンクリート上面3aに設けたレベルモルタルを介して、基礎コンクリート3上に角形鋼管柱1を設置する。
Next, the square steel pipe column 1 is suspended on the
次いで、主アンカーボルト4及びアンカーボルト7にナット6,10,11を締結し、ベースプレート2と基礎コンクリート上面3aとの隙間にグラウトGを充填して、ベースプレート2を介して基礎コンクリート3上に角形鋼管柱1を固定支持する。以上により、角形鋼管柱1の設置作業が完了される。
Next,
外力が作用しない静的状態では、角形鋼管柱1の柱軸方向に沿って作用する建築物の鉛直荷重は、基礎コンクリート2が負担している。
In a static state where no external force acts, the
建築物に外力が加わって、角形鋼管柱1の柱脚部1aに曲げモーメントMが発生すると、エネルギー吸収部材8は図3に示すように、当該曲げモーメントMに対し、主としてせん断変形されつつ、場合によっては曲げ変形を伴って、エネルギーを吸収する。
When an external force is applied to the building and a bending moment M is generated in the
具体的には、エネルギー吸収部材8の変形吸収部8cは、曲げモーメントMによって傾動し得る角形鋼管柱1の柱脚部1aの引張側(図中、矢印tで示す)においては、引き上げ作用でせん断変形等し、また圧縮側(図中、矢印cで示す)においては、相対的な押し下げ作用でせん断変形等して、この変形作用でエネルギー吸収を行う。この際、エネルギー吸収部材8は、ベースプレート2から上方に間隔Cを隔てて設けられているので、変形吸収部8cが基礎コンクリート3やベースプレート2に当接されて、変形によるエネルギー吸収作用が阻害されるようなことはない。
Specifically, the
また、角形鋼管柱1に上方への引き抜き荷重が作用した場合には、主アンカーボルト4がこれを阻止すると共に、すべてのエネルギー吸収部材8が補助的に、変形吸収部8cの変形作用を伴って抵抗する。
When an upward pulling load acts on the square steel pipe column 1, the main anchor bolt 4 prevents this, and all the
以上説明した本実施形態に係る鉄骨柱の露出型柱脚構造にあっては、角形鋼管柱1の隅角部1bや側面部1cに内端8aを取り付けかつアンカーボルト7に外端8bを取り付けて、角形鋼管柱1に作用する曲げモーメントMに対し、せん断変形されつつエネルギー吸収するエネルギー吸収部材8を設けるようにしたので、せん断変形してエネルギー吸収するエネルギー吸収部材8により大きな弾性回転剛性を確保することができて、角形鋼管柱1の柱脚部1aにおける小さい回転変形の段階からエネルギー吸収させることができ、建築物の損傷を適切に低減することができる。
In the exposed column base structure of a steel column according to the present embodiment described above, the
エネルギー吸収部材8を、ベースプレート2から上方に間隔Cを隔てて設けるようにしたので、すなわち両者が当接状態にないので、変形作用で曲げモーメントMのエネルギーを吸収する際、引張側であっても圧縮側であっても、エネルギー吸収部材8がベースプレート2や基礎コンクリート3と干渉してその変形が妨げられることがなく、曲げモーメントMに対し、引張側及び圧縮側双方で効率の良いエネルギー吸収作用を確保することができる。
Since the
ベースプレート2を、角形鋼管柱1の下端に接合し得る外形寸法で形成するようにしたので、ベースプレート2におけるモーメントアームを小さくすることができて、曲げモーメントMに伴ってベースプレート2から基礎コンクリート3へ伝達され得る力を極力小さくすることができ、これにより基礎コンクリート3から角形鋼管柱1に作用する抵抗力を低減することができる。また、ベースプレート2のコンパクト化により、コストダウンを達成できる。
Since the
エネルギー吸収部材8を、アンカーボルト7に取り付けられるボルト側取付部(外端8b側)と、角形鋼管柱1の隅角部1b等に取り付けられる柱側取付部(内端8a側)と、これらボルト側取付部と柱側取付部との間に設けられ、せん断変形されつつエネルギー吸収する変形吸収部8cとから構成したので、簡単な構成で角形鋼管柱1及びアンカーボルト7に容易に取り付けることができる。
The
変形吸収部8cを、角形鋼管柱1の柱軸方向に沿って縦向きに設けるようにしたので、簡単かつ確実に変形吸収部8cをせん断変形主体で変形させてエネルギー吸収することができる。
Since the
ボルト側取付部を、アンカーボルト7が挿通される中空筒体状のスリーブ9で構成したので、角形鋼管柱1を基礎コンクリート3上へ設置する作業と並行して、エネルギー吸収部材8をアンカーボルト7に取り付けることができ、施工性を向上することができる。
Since the bolt side mounting portion is constituted by a hollow
図4及び図5には、上記実施形態の変形例が示されている。この変形例が上記実施形態と異なる点は、基礎コンクリート上面3aと向かい合うベースプレート2の下面2bを、三次元曲面で形成したことにある。本変形例にあっては、基礎コンクリート3上に施工させるグラウトG上面には、ベースプレート2の三次元曲面に沿って、三次元曲面形態の凹部12が形成されている。
4 and 5 show a modification of the above embodiment. This modification is different from the above embodiment in that the
ベースプレート下面2bの三次元曲面は例えば、球面であるが、曲率半径が一定の球面に限らず、ベースプレート2の中央から周縁に向かって曲率半径が次第に大きくなるような三次元曲面であっても良い。
The three-dimensional curved surface of the base plate
ベースプレート2の下面2bを三次元曲面で形成すると、角形鋼管柱1の柱脚部1aに曲げモーメントMが作用した際、引張側で柱軸方向に迫り上がり変位(図中、uで示す)が生じると同時に、圧縮側で明らかに沈み込み変位(図中、dで示す)が生じることとなり、これにより圧縮側においても変形吸収部8cに十分な変形を生じさせることができ、圧縮側及び引張側双方のエネルギー吸収部材8にほぼ均等なエネルギー吸収作用を発揮させることができ、効率の良いエネルギー吸収性能を確保することができる。
When the
また、ベースプレート2が基礎コンクリート上面3aでほぼ転動する態様なので、ベースプレート2から基礎コンクリート3への荷重伝達をさらに確実に抑えることができる。
In addition, since the
図6には、上記実施例の他の変形例が示されている。この変形例が上記実施形態と異なる点は、変形吸収部8cに、エネルギー吸収能力を調整するために、欠損部を形成したことにある。
FIG. 6 shows another modification of the above embodiment. This modified example is different from the above embodiment in that a defect portion is formed in the
図6(a)は、横向きのスリット13aを柱軸方向に間隔を隔てて複数形成したもの、図6(b)は、柱軸方向に沿って縦向きのスリット13bを配設したもの、図6(c)は、上端及び下端に湾曲させた形態で切り欠き部13cを形成したものである。これら欠損部により、鋼板製の変形吸収部8cの変形性能もしくは降伏強度を設定して、エネルギー吸収能力を容易に調整することができる。
FIG. 6A shows a plurality of
以上の変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用を奏することはもちろんである。 Even in the above modification, it is needless to say that the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
上記実施形態にあっては、スリーブ9によりエネルギー吸収部材8をアンカーボルト7に取り付けるようにしたが、スリーブ9に代えて、内周面に雌ネジが形成されたカプラーを用いるようにしても良い。この場合は、カプラーに螺合する追加のボルトを用意し、アンカーボルト7の上端に追加のナットを介して連結すればよい。
In the above embodiment, the
1 角形鋼管柱
2 ベースプレート
2b ベースプレートの下面
3 基礎コンクリート
3a 基礎コンクリート上面
7 アンカーボルト
8 エネルギー吸収部材
8a エネルギー吸収部材の内端
8b エネルギー吸収部材の外端
8c 変形吸収部
9 スリーブ
13a 横向きのスリット
13b 縦向きのスリット
13c 切り欠き部
C 間隔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Square
Claims (6)
上記基礎コンクリートに、上記ベースプレートの外周を取り囲む配列で定着された複数のアンカーボルトと、
上記ベースプレートから上方に間隔を隔てて上記鉄骨柱の側部に内端を取り付けかつ上記アンカーボルトに外端を取り付けて設けられ、該鉄骨柱に作用する曲げモーメントに対し、せん断変形されつつエネルギー吸収するエネルギー吸収部材とを備えたことを特徴とする鉄骨柱の露出型柱脚構造。 A steel column installed on the upper surface of the foundation concrete via a base plate joined to the lower end;
A plurality of anchor bolts fixed to the foundation concrete in an arrangement surrounding the outer periphery of the base plate;
An inner end is attached to a side portion of the steel column and an outer end is attached to the anchor bolt with a space upward from the base plate, and energy is absorbed while being subjected to shear deformation with respect to a bending moment acting on the steel column. An exposed-type column base structure for a steel column, comprising:
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