JP2017160705A - 柱脚構造 - Google Patents

Abstract

【課題】規模が大きな基礎構造体が必要となることを防止すると共に、そのコスト増を招くことを防止することができる柱脚構造を提供する。【解決手段】建築構造物１００の柱本体３と、前記柱本体３の下端部に接合されるベースプレート５と、前記ベースプレート５に形成されたボルト孔５ｃに挿通されて前記ベースプレート５を基礎構造体７に接合するアンカーボルト９を備え、前記ベースプレート５は、前記アンカーボルト９が挿通するボルト孔５ｃの周囲の第１領域５ｅと、前記柱本体３との接合部を含む第２領域５ｆを有し、前記建築構造物１００に所定値以上の大きな外力Ｘが加わったときに、前記第１領域５ｅと前記第２領域５ｆが互いに鉛直方向に相対角度で傾くよう前記ベースプレート５が変形できるためのスリット５ａ、５ｂを、前記第１領域５ｅと前記第２領域５ｆの間に形成した。【選択図】図２

Description

本発明は、建築構造物の柱の下端部を基礎コンクリート上に立設するために用いる柱脚構造に関するものである。

図５に示すように、一般的に建築構造物１００は、柱本体１０１、梁１０５等から構成され、柱本体１０１の下端部は基礎構造体１０３（基礎コンクリート）に接合される。このような建築構造物１００に対して、同図に示すように、側方から外力Ｘが加えられると、柱本体１０１には曲げモーメントＭが発生する。

このような柱本体１０１の下端部における基礎構造体１０３との接合構造（柱脚構造）としては、柱本体１０１の下端部に溶接により接合されたベースプレートを、基礎構造体１０３に対してアンカーボルトを締め付けることにより固定する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

この一般的な柱脚構造においては、建築構造物１００に対して側方から外力Ｘが加えられると、柱本体１０１の下端部と基礎構造体１０３との接合部において最も大きな曲げモーメントＭが発生する。このため、この大きな曲げモーメントＭに耐え得る柱本体１０１及び基礎構造体１０３の剛性が要求される。

ところが、中低層構造物においては、鉄鋼材料を用いた柱本体１０１や梁１０５の剛性は十分であるが、コンクリートを用いた基礎構造体１０３の剛性が不足することが考えられる。

例えば、柱本体１０１に用いられる鉄鋼材料は、ＪＩＳ（日本工業規格）等により強度が定められた規格品であるため、最も安価な鉄鋼材料を柱本体１０１に採用しても、中低層構造物に要求される剛性に対しては十分余裕があることが考えられる。

これに対して、柱本体１０１の下端部と基礎構造体１０３との接合部における柱脚構造は、曲げモーメントに耐え得る十分な剛性を確保する必要があるという考え方があった。この考え方によると、より頑丈な基礎構造体１０３を得るためには、より大きく深く形成されたコンクリートを用いた、規模が大きな基礎構造体１０３が必要となることになる。そしてこのことが、柱脚構造のコスト増の原因となっていた。

特開２０１３−０６４２４４号公報

これに対して、柱本体１０１の下端部と基礎構造体１０３との接合部をピン構造とする考え方がある。ピン構造とは、柱本体１０１側に接合されたブラケット状の部材と、基礎構造体１０３側に接合されたブラケット状の部材の間に、文字通り円柱状の部材（ピン）を介して連結された構造が、最も典型的なものである。

このようなピン構造やそれに近似する構造を用いることにより、柱本体１０１の下端部と基礎構造体１０３との接合部がそこに生じる大きな曲げモーメントに耐える代わりに、その接合部に大きな曲げモーメントが生じないようにすることができる。したがって、上述したような規模が大きな基礎構造体１０３が必要となることを防止することができる。

このようにピン構造やそれに近似する構造を用いた場合には、外力Ｘによって建築構造物１００の各部に生じる曲げモーメントに対しては、互いに連結された複数の柱本体１０１及び梁１０５がそれらの剛性によって抵抗することになる。

このため、ピン構造やそれに近似する構造によれば、建築構造物１００の柱本体１０１及び梁１０５が負担する曲げモーメントが増加しても、上記のような規格品の鉄鋼材料を用いた柱本体１０１及び梁１０５は十分な剛性を有するため、柱本体１０１の下端部と基礎構造体１０３との接合部が負担する曲げモーメントが小さくなっても、建築構造物１００全体の強度上において問題はない。

しかしながら、上記のような典型的なピン構造は、その構造が複雑であり、部品数も多くなると共に、精密な加工が必要となるので、ベースプレートを用いた一般的な柱脚構造よりも著しく高価となり、やはり柱脚構造のコスト増を招く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、規模が大きな基礎構造体が必要となることを防止すると共に、コスト増を招くことを防止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、
建築構造物の柱本体と、
前記柱本体の下端部に接合されるベースプレートと、
前記ベースプレートに形成されたボルト孔に挿通されて前記ベースプレートを基礎構造体に接合するアンカーボルトを備え、
前記ベースプレートは、前記アンカーボルトが挿通するボルト孔の周囲の第１領域と、前記柱本体との接合部を含む第２領域を有し、
前記建築構造物に所定値以上の大きな外力が加わったときに、前記第１領域と前記第２領域が互いに鉛直方向に相対角度で傾くよう前記ベースプレートが変形できるためのスリットを、前記第１領域と前記第２領域の間に形成し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、
前記ベースプレートに複数の方向に伸びる複数の前記スリットが形成され、
前記アンカーボルトが挿通するボルト孔が、前記複数のスリットと、前記ベースプレートの外側面によって複数方向から囲まれる位置に形成され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、
前記ベースプレートの外側面の長さ方向と直角方向に伸びて、一端部が前記柱本体寄りの位置に配置され、他端部が前記ベースプレートの外側面にその断面を開口する第１スリットと、
前記ベースプレートの外側面の長さ方向と平行方向に伸びて、一端部が前記第１スリットの一端部に接続するように配置された第２スリットが形成され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、
前記柱本体が、筒状の肉厚を有する鉄鋼材料により形成され、
前記柱本体の下端部の筒状の周りを囲む周方向の全体にわたって肉厚が前記ベースプレートに溶接され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、
前記ベースプレートの外側面の長さ方向と直角方向に、前記柱本体の肉厚と交叉して伸び、一端部が前記ベースプレートの外側面にその断面を開口し、互いに平行方向に伸びる少なくとも一対の前記スリットが形成され、
前記アンカーボルトが挿通するボルト孔が、前記一対のスリットと、前記ベースプレートの外側面によって、複数方向から囲まれる位置に形成され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、
前記柱本体が、筒状の肉厚を有する鉄鋼材料により形成され、
前記柱本体の下端部の筒状の周りを囲む周方向において、前記一対のスリットの両方と対応する位置の肉厚が前記ベースプレートから離隔する切欠き部が形成され、前記切欠き部以外の肉厚が前記ベースプレートに溶接された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、
建築構造物の柱本体と、
前記柱本体の下端部に接合されるベースプレートと、
前記ベースプレートに形成されたボルト孔に挿通されて前記ベースプレートを基礎構造体に接合するアンカーボルトを備え、
前記ベースプレートは、前記アンカーボルトが挿通するボルト孔の周囲の第１領域と、前記柱本体との接合部を含む第２領域を有し、
前記建築構造物に所定値以上の大きな外力が加わったときに、前記第１領域と前記第２領域が互いに鉛直方向に相対角度で傾くよう前記ベースプレートが変形できるためのスリットを、前記第１領域と前記第２領域の間に形成したことにより、
規模が大きな基礎構造体が必要となることを防止すると共に、柱脚構造のコスト増を招くことを防止することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る柱脚構造１を示す側面図である。 図１における柱脚構造１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る柱脚構造３０を示す図であり、図４における柱脚構造３０のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図３における柱脚構造３０の側面図である。 従来の建築構造物１００における外力により発生する曲げモーメントＭを示す概念図である。

以下、本発明に係る柱脚構造を実施するための形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態に係る柱脚構造１について説明するために参照する図である。

本実施の形態に係る柱脚構造１は、柱本体３、ベースプレート５、基礎構造体７、アンカーボルト９等から構成されている。

柱本体３は、図２に示すように、口の字状の断面を有する四角筒状の鉄鋼材料を用いて形成されている。図１に示すように、柱本体３の下端部には、やはり鉄鋼材料で板状に形成されているベースプレート５が、溶接により接合されている。

図２に示すように、ベースプレート５にはボルト孔５ｃが、ベースプレート５の縦横それぞれの中心線上で、柱本体３の外周面３ａより外側の、計４カ所の位置に形成されており、このボルト孔５ｃにはアンカーボルト９の棒状のネジ形成部が挿通するようになっている。

アンカーボルト９は、図１に示すように、基礎構造体７内に鉛直方向に挿し込まれて、そのコンクリート内に埋め込まれて固定される。また、アンカーボルト９は、ベースプレート５の上下から、ナット１５ａ、１５ｂによって挟み込まれて、上下両側から締め付けられることによりベースプレート５に固定されている。

図２においては、ベースプレート５のボルト孔５ｃを分かり易く表示するために、実際には見える筈のアンカーボルト９と、ナット１５ａは省略されている。

図１に示すように、ベースプレート５と基礎構造体７との間にはモルタル１１が設けられている。このモルタル１１は、柱本体３の外周面３ａより水平方向内側の、ベースプレート５の中央部の下の位置に設けられている。

このため、モルタル１１の上から見た外周形状より水平方向外側における、ベースプレート５と基礎構造体７との間には、少なくとも下方のナット１５ｂの高さ寸法より大きい高さ寸法の空間が形成されている。

図２に示すように、ベースプレート５には、異なる複数の方向に伸びる複数のスリット５ａ、５ｂが形成されている。そして、ベースプレート５の、アンカーボルト９が挿通するボルト孔５ｃが、複数のスリット５ａ、５ｂと、ベースプレート５の外側面５ｄによって、複数の方向（３方向）から囲まれる位置に配置されている。

すなわち、ベースプレート５の、柱本体３の外周面３ａより外側で、図２中柱本体３の上下左右の各位置には、スリット５ａ、５ｂが１組ずつ、合計４組形成されている。

スリット５ａ（第１スリット）は、ベースプレート５の外側面５ｄの長さ方向に対して直角方向に伸びて形成されている。スリット５ａの一方の端部は、柱本体３の外周面３ａのすぐ近くまで伸びていて、他方の端部はベースプレート５の外側面５ｄにその断面が開口するように形成されている。

スリット５ｂ（第２スリット）は、その一方の端部が、柱本体３のすぐ近くの（外側面５ｄより奥側の）、スリット５ａの一方の端部に接続し、スリット５ｂの他方の端部は、このスリット５ｂに最も近いベースプレート５の外側面５ｄの、長さ方向と平行方向に伸びるように形成されている。

またベースプレート５には、アンカーボルト９が挿通するボルト孔５ｃの周囲の第１領域５ｅと、柱本体３との接合部を含む第２領域５ｆとの間に、スリット５ａ、５ｂが形成されていると言うことができる。

すなわち、ベースプレート５の、アンカーボルト９が挿通するボルト孔５ｃが、複数のスリット５ａ、５ｂと、ベースプレート５の外側面５ｄによって、複数の方向から囲まれる領域が第１領域５ｅであり、これ以外の領域が、柱本体３との接合部を含む第２領域５ｆであると言うことができる。

このように、ベースプレート５に、アンカーボルト９が挿通するボルト孔５ｃの周囲の第１領域５ｅと、柱本体３との接合部を含む第２領域５ｆとの間に、スリット５ａ、５ｂが形成されていることにより、建築構造物１００に所定値以上の大きな外力Ｘが加わったときには、ベースプレート５の第１領域５ｅと第２領域５ｆが、加わった外力Ｘの方向によって、図２中の４カ所の点線部Ｃのいずれかの位置で折れ曲がって、両方の領域が互いに鉛直方向に相対角度で傾くように、容易に変形できるようになっている。

このため、建築構造物１００に対して側方から所定値以上の外力Ｘが加えられて、柱本体３の下端部に大きな曲げモーメントＭが発生しようとしても、ベースプレート５の変形によりその曲げモーメントＭを小さくすることができるので、大きな曲げモーメントＭが基礎構造体７に伝達することを防止することができる。

本実施の形態に係る柱脚構造１は前記ピン構造に近似するもので、前記典型的なピン構造に比べるとその構造が簡単で、精密な加工が不要なので、柱脚構造がコスト増を招くことを防止することができる。

このため本実施の形態に係る柱脚構造１は、建築構造物１００に加わった所定値以上の外力Ｘにより、柱本体３の下端部に発生しようとした大きな曲げモーメントＭに耐えるための、規模が大きな基礎構造体７が必要となることはないので、基礎構造体７の規模を大きくすることにより柱脚構造１がコスト増を招くことを防止することができる。

このように、本実施の形態に係る柱脚構造１によれば、規模が大きな基礎構造体が必要となることを防止すると共に、柱脚構造のコスト増を招くことを防止することができる。

次に、図３及び図４は、本発明の第２の実施の形態に係る柱脚構造３０について説明するために参照する図である。前記第１の実施の形態に係る柱脚構造１と同様の部分には同じ符号を用いて説明し、同様の構成についての重複する説明はその一部を省略するものとする。

この第２の実施の形態に係る柱脚構造３０は、前記第１の実施の形態に係る柱脚構造１のベースプレート５に形成されていたスリット５ａ，５ｂとは異なるスリット２５ａ，２５ａが、そのベースプレート２５に形成されている。

すなわち、図３に示すように、ベースプレート２５の図中上下両端部のそれぞれには、ベースプレート２５の図中左右方向の中央部を挟んで、ベースプレート２５の外側面２５ｄの長さ方向に対して直角方向に、柱本体２３の肉厚と交叉して所定の長さに伸びる、互いに平行で、互いに対向する一対のスリット２５ａ，２５ａが形成されている。

このため、これら一対のスリット２５ａ，２５ａそれぞれの一方の端部は、ベースプレート２５の外側面２５ｄに接して、その外側面２５ｄにスリットの断面を開口するように形成されている。

一対のスリット２５ａ，２５ａと、外側面２５ｄにより囲まれた領域内に、アンカーボルト９は配置されている。すなわち、図３中上下２か所のアンカーボルト９はそれぞれ、同じ方向（図中上下方向）に伸びて形成される一対のスリット２５ａ，２５ａと、外側面２５ｄにより、複数方向（３方向）から囲まれた位置に配置されている。

もちろん、アンカーボルト９の棒状のネジ形成部が挿通するベースプレート２５のボルト孔は、図３中には現れていないが、アンカーボルト９の同心円上でネジ形成部の外側に緩く嵌合して、配置されていることは言うまでもない。

このような本実施の形態に係る柱脚構造３０においては、ベースプレート２５に、アンカーボルト９のネジ形成部が挿通するボルト孔の周囲（図３中のナット１５ａの周囲）の第１領域２５ｅと、柱本体２３との接合部を含む第２領域２５ｆとの間に、一対のスリット２５ａ，２５ａが形成されていることにより、建築構造物１００に所定値以上の大きな外力Ｘが加わったときには、ベースプレート２５の第１領域２５ｅと第２領域２５ｆが、図３中の２箇所の点線部Ｄのいずれかの位置で折れ曲がって、両方の領域が互いに鉛直方向に相対角度で傾くように、容易に変形できるようになっている。

このような本実施の形態に係る柱脚構造３０によれば、建築構造物１００に対して側方から所定値以上の外力Ｘが加えられて、柱本体２３の下端部に大きな曲げモーメントＭが発生しようとしても、ベースプレート２５の変形によりその曲げモーメントＭを小さくすることができるので、大きな曲げモーメントＭが基礎構造体７に伝達することを防止することができる。

このため、建築構造物１００に加わった所定値以上の外力Ｘにより、柱本体２３の下端部に発生しようとした大きな曲げモーメントＭに耐えるための、規模が大きな基礎構造体７が必要となることはないので、基礎構造体７の規模を大きくすることにより柱脚構造３０がコスト増を招くことを防止することができる。

このように、本実施の形態に係る柱脚構造３０によれば、規模が大きな基礎構造体が必要となることを防止すると共に、柱脚構造３０のコスト増を招くことを防止することができる。

また、本実施の形態に係る柱脚構造３０においては、図３、図４に示すように、柱本体２３の肉厚の真下に、一対のスリット２５ａ，２５ａと第１領域２５ｅが形成されている。

このため、これらのスリット２５ａ，２５ａと第１領域２５ｅの真上の位置の、柱本体２３の下端部に、柱本体２３の肉厚がベースプレートから離隔する切欠き部３３を形成することにより、ベースプレート２５の第１領域２５ｅと第２領域２５ｆが互いに鉛直方向に相対角度で傾くように、容易に変形できるようになっている。

ところで、柱本体２３の下端部はベースプレート２５に溶接により接合されていて、この溶接は、ベースプレート２５に接触する柱本体２３の下端面における、筒状の周りを囲む周方向全体にわたって自動的に溶接するような、自動溶接装置を用いて溶接が行われるようになっている場合が多い。

しかしながら、本実施の形態に係る柱脚構造３０の柱本体２３のように、その下端部に切欠き部３３が形成されていると、上記のような自動溶接装置を用いて、柱本体２３の下端部をその周方向全体にわたってベースプレート２５に溶接することができない。
柱本体２３の切欠き部３３は、その肉厚がベースプレートから離隔しているので、その切欠き部３３以外の肉厚しか溶接することができないからである。

したがって、本実施の形態に係る柱脚構造３０を実施する場合は、柱本体２３の下端部をベースプレート２５に作業者が手で溶接するか、切欠き部３３を避けて溶接することができるような別の溶接装置を新たに作って、それを使って溶接を行わなければならないという不都合がある。

本実施の形態に係る柱脚構造３０にはそのような不都合があるとはいえ、もちろんその長所を発揮できる場合もあるが、前記第１の実施の形態に係る柱脚構造１においては、本実施の形態に係る柱脚構造３０の切欠き部３３のような切欠き部は形成されていないため、上記のような不都合が全く無いことは言うまでもない。

なお、本発明は、前記第１及び第２の実施の形態に係る柱脚構造１，３０に限定されるものではなく、本発明の目的を達成することができるものであれば、柱脚構造は他の種々の実施の形態に変更することができる。

例えば、前記第１の実施の形態に係る柱脚構造１においては、スリット５ａ，５ｂがベースプレート５の上下、左右の端部に、合計４組形成されていたが、ベースプレート５の上下、又は左右の端部に１組ずつ、合計２組形成されたものであってもよい。

また、前記第２の実施の形態に係る柱脚構造３０においては、ベースプレート２５の図３中上下の端部に一対のスリット２５ａ，２５ａが１組ずつ設けられていたが、ベースプレート２５の図３中上下左右の各端部に一対のスリット２５ａ，２５ａが１組ずつ設けられて、一対のスリット２５ａ，２５ａが合計４組形成されたものであってもよい。

また、上下２つのナット１５ａ、１５ｂのうち、下方のナット１５ｂは必ずしも必要ではなく、ベースプレート５の下面を基礎構造体７の上面に直接々触させてもよい。この場合にはモルタル１１は不要である。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る柱脚構造１，３０においては、柱本体３，２３は口の字状の断面を有する四角筒状に形成されていたが、柱本体は四角筒状のものに限定する必要はなく、Ｈ、Ｉ又はＬの字状、円形中空状又は円形中実状等、どのような形状の断面を有するものを用いてもよい。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る柱脚構造１，３０においては、スリット５ａ，５ｂや２５ａ，２５ａがベースプレートの周部の２箇所又は４箇所に１組ずつ形成されていたが、ベースプレート周部の１箇所、３箇所、又は５箇所以上に１組ずつ形成されていてもよい。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る柱脚構造１，３０における、スリット５ａ，５ｂやスリット２５ａ，２５ａのそれぞれの形態を、混在させて形成したものであってもよい。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る柱脚構造１，３０における、スリット５ａ，５ｂやスリット２５ａ，２５ａのいずれでもないスリット、例えば、円弧状、曲線状、又は螺旋状のスリットを形成したものであってもよい。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る柱脚構造１，３０においては、ベースプレートが単なる板状に、工作機械の切削加工等により製作されたと思われるものを用いていたが、ベースプレートが単なる板状以外の形状に、鋳造や鍛造等により製作されたものを用いてもよい。但しこの場合は、スリットは工作機械の切削加工等により形成したものであってもよい。

１ 柱脚構造
３ 柱本体
３ａ 外周面
５ ベースプレート
５ａ，５ｂ スリット
５ｃ ボルト孔
５ｄ 外側面
５ｅ 第１領域
５ｆ 第２領域
７ 基礎構造体
９ アンカーボルト
１１ モルタル
１５ａ，１５ｂ ナット
２３ 柱本体
２５ ベースプレート
２５ａ スリット
２５ｄ 外側面
２５ｅ 第１領域
２５ｆ 第２領域
３０ 柱脚構造
３３ 切欠き部

Claims (6)

1. 建築構造物の柱本体と、
   前記柱本体の下端部に接合されるベースプレートと、
   前記ベースプレートに形成されたボルト孔に挿通されて前記ベースプレートを基礎構造体に接合するアンカーボルトを備え、
   前記ベースプレートは、前記アンカーボルトが挿通するボルト孔の周囲の第１領域と、前記柱本体との接合部を含む第２領域を有し、
   前記建築構造物に所定値以上の大きな外力が加わったときに、前記第１領域と前記第２領域が互いに鉛直方向に相対角度で傾くよう前記ベースプレートが変形できるためのスリットを、前記第１領域と前記第２領域の間に形成した
   ことを特徴とする柱脚構造。
2. 前記ベースプレートに複数の方向に伸びる複数の前記スリットが形成され、
   前記アンカーボルトが挿通するボルト孔が、前記複数のスリットと、前記ベースプレートの外側面によって複数方向から囲まれる位置に形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の柱脚構造。
3. 前記ベースプレートの外側面の長さ方向と直角方向に伸びて、一端部が前記柱本体寄りの位置に配置され、他端部が前記ベースプレートの外側面にその断面を開口する第１スリットと、
   前記ベースプレートの外側面の長さ方向と平行方向に伸びて、一端部が前記第１スリットの一端部に接続するように配置された第２スリットが形成された
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の柱脚構造。
4. 前記柱本体が、筒状の肉厚を有する鉄鋼材料により形成され、
   前記柱本体の下端部の筒状の周りを囲む周方向の全体にわたって肉厚が前記ベースプレートに溶接された
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の柱脚構造。
5. 前記ベースプレートの外側面の長さ方向と直角方向に、前記柱本体の肉厚と交叉して伸び、一端部が前記ベースプレートの外側面にその断面を開口し、互いに平行方向に伸びる少なくとも一対の前記スリットが形成され、
   前記アンカーボルトが挿通するボルト孔が、前記一対のスリットと、前記ベースプレートの外側面によって、複数方向から囲まれる位置に形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の柱脚構造。
6. 前記柱本体が、筒状の肉厚を有する鉄鋼材料により形成され、
   前記柱本体の下端部の筒状の周りを囲む周方向において、前記一対のスリットの両方と対応する位置の肉厚が前記ベースプレートから離隔する切欠き部が形成され、前記切欠き部以外の肉厚が前記ベースプレートに溶接された
   ことを特徴とする請求項５に記載の柱脚構造。
   
   

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