JP2018013012A - 柱脚接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】最下層への応力集中を回避するために曲げ耐力を減少させ、かつ他の耐力の減少が抑制された複数層を有する建築物の柱脚接合構造を提供する。【解決手段】複数層を有する建築物の柱脚接合構造（２）は、鉄筋コンクリート造の基礎構造物（４）と、基礎梁構造物に立設された鉄筋コンクリート造の柱（６）とを備える。柱は、基礎構造物に連結されて鉛直方向に延在する第１柱筋（１２）及び基礎構造物に連結されずに鉛直方向に延在する第２柱筋（１４）を有する。ゴム板（２４）と鋼板（２６）との積層構造を有する納まり部材（２０）が、基礎構造物の上面及び柱の下面間に配置される。【選択図】図１

Description

本開示は、複数層を有する鉄筋コンクリート造の建築物の柱脚接合構造に関する。

柱及び梁で骨格が構成される鉄筋コンクリート造の建築物においては、一般的に、柱梁接合部は剛接合される。このような建築物では、曲げ応力が柱脚とフーチングや杭、基礎梁等の基礎構造物との接合部に集中するため、柱下部及び基礎構造物の断面を大きくする必要があった。

近年、最下層の柱脚の基礎構造物への接合を半剛接合にすることが提案されている。例えば特許文献１では、柱の中間部に比べると、横断面が小さくかつ主筋の数が少ない柱脚及び柱頭が開示されている。このような柱脚及び柱頭と下部及び上部のスラブとの接合構造は、高さ方向に一様な変形モードを形成するためのものであり、地震時に他の接合構造に比べて早期に曲げ降伏モーメントに達し、ヒンジを形成するとされている。

特開２０１４−１３６８８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の接合構造では、曲げ耐力だけでなく、軸力やせん断力に対する耐力も減少していた。

このような背景に鑑み、本発明は、最下層への応力集中を回避するために曲げ耐力を減少させ、かつ他の耐力の減少が抑制された複数層を有する鉄筋コンクリート造の建築物の柱脚接合構造を提供することを目的とする。

本発明の少なくともいくつかの実施形態は、最下層への応力集中を回避するべく形成された複数層を有する建築物の柱脚接合構造（２，３０，５０，７０）であって、鉄筋コンクリート造の基礎構造物（４）と、前記基礎構造物上に立設され、前記基礎構造物に連結されて鉛直方向に延在する第１柱筋（１２）、及び前記基礎構造物に連結されずに鉛直方向に延在する第２柱筋（１４）を有する鉄筋コンクリート造の柱（６）と、前記基礎構造物及び前記柱間の少なくとも一部に配置される納まり部材（２０）とを備え、前記納まり部材は、ゴム（２４，３４，５４／４０，６０，７８）及び鋼板（２６，３６，５６，７４）の複合構造からなることを特徴とする。

この構成によれば、柱脚が半剛接合であることによって、柱脚への応力集中が緩和でき、柱及び基礎梁を含む建物全体の断面を小さくすることができるとともに、基礎構造物と柱との間の納まり部材によって両者間でコンクリートが付着しないため、軸耐力に影響を与えることなく、ひび割れの伝播を防止できる。また、納まり部材が、ゴム及び鋼板の複合構造からなるため、鋼板によって大きな軸耐力が得られ、ゴムによってせん断力又は回転力による変形に対する高い許容性が得られる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造は、上記構成において、前記納まり部材は、前記柱の中心軸の延長線を含む位置に配置され、前記第１柱筋は、前記第２柱筋よりも前記柱の前記中心軸に近接して配置され、前記納まり部材を貫通することを特徴とする。

この構成によれば、基礎構造物と柱とを連結させる第１柱筋が柱の中心軸に近接する位置に配置されるため、柱の揺れによって生じる柱脚接合部における回転変形の許容性を高めることができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（２，３０，５０）は、上記構成において、前記複合構造は、前記ゴム（２４，３４，５４）及び前記鋼板（２６，３６，５６）が交互に積み重ねられた積層構造を含むことを特徴とする。

この構成によれば、せん断変形に対する許容性を高めることができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（３０，５０）は、上記構成において、前記納まり部材（３２，５２）は、水平方向の中央に配置された前記積層構造を有する中央部（３８，５８）と、前記中央部を包囲するように水平方向の周囲に配置された前記ゴムからなる外周部（４０，６０）とを有することを特徴とする。

この構成によれば、回転変形に対する許容性を高めることができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（５０）は、上記構成において、前記積層構造における前記鋼板（５６）は、中心から水平方向の周縁に向かうにつれて薄くなるように構成されたことを特徴とする。

この構成によれば、回転変形に対する許容性をさらに高めることができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（７０）は、上記構成において、前記複合構造は、水平方向の中央に配置された前記鋼板（７４）からなる中央部（７６）と、前記中央部を包囲するように水平方向の周囲に配置された前記ゴムからなる外周部（７８）とを有することを特徴とする。

この構成によれば、回転変形に対する許容性を高めることができる。

本発明によれば、最下層への応力集中を回避するために曲げ耐力を減少させ、かつ他の耐力の減少が抑制された複数層を有する建築物の柱脚接合構造を提供することができる。

第１実施形態に係る柱脚接合構造の縦断面図 図１中のＩＩ−ＩＩ横断面図 第２実施形態に係る柱脚接合構造の縦断面図 第３実施形態に係る柱脚接合構造の縦断面図 第４実施形態に係る柱脚接合構造の縦断面図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図において、柱６のコンクリート断面の図示は省略している。まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る柱脚接合構造２の模式的縦断面図（図２におけるＩ−Ｉ断面）であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面である。柱脚接合構造２は、鉄筋コンクリート造の基礎構造物であるフーチング４に、鉄筋コンクリート造の柱６が接合された構造であり、複数層を有する建築物の最下層に適用される。

フーチング４は、柱６からの荷重を地盤に伝える鉄筋コンクリート造の部材であって、水平方向に延在している。フーチング４は、水平方向に延在するフーチング主筋８、鉛直方向に延在して下端側が杭（図示せず）に突入しフーチング４を杭に定着させる定着筋１０、及びあばら筋（図示せず）を有する。

柱６は、建築物の上部構造の荷重を支持してその荷重をフーチング４に伝える鉄筋コンクリート造の部材であって、フーチング４に立設される。柱６は、平面視で長方形又は正方形をなす。なお、柱６の下端部の横断面積を上部よりも小さくしてもよく、その場合、下端部に高強度コンクリートを用い、又は下端部を鋼管で補強することが好ましい。

柱６は、フーチング４に連結されて鉛直方向に延在する第１柱筋１２、フーチング４に連結されずに鉛直方向に延在して柱６の主筋をなす第２柱筋１４、帯筋１６及び副帯筋１８を有する。第１柱筋１２の各々は、柱６から延出し、フーチング４の内部に至る。第１柱筋１２は、下端側がフーチング４に突入しているため、柱６とフーチング４とを連結している。第２柱筋１４は、下端が柱６の下端近傍に位置し、平面視で第１柱筋１２よりも外側に配置される。第２柱筋１４は、フーチング４に突入していないため、柱６とフーチング４とを連結していない。第１柱筋１２の横断面積の合計は、柱６の主筋である第２柱筋１４の横断面積の合計よりも小さいことが好ましい。帯筋１６は、下端側の第２柱筋１４が延在していない位置においては第１柱筋１２を囲むように配置され、これより上方においては第２柱筋１４を囲むように配置されている。帯筋１６の本数や間隔は適宜変更される。副帯筋１８は、帯筋１６の間を柱６の幅又はせい方向に沿って第１柱筋１２及び第２柱筋１４に近接するように配置される。副帯筋１８の本数や間隔は適宜変更され、不要な場合は設置されない。

柱６の下面６ａとフーチング４の上面４ａとの間には、納まり部材２０が配置されている。納まり部材２０は、平面視で正方形又は長方形をなし、柱６よりも一回り小さい輪郭を有する平板状の部材である。図２における想像線は、納まり部材２０の輪郭を示す。平面視で、第１柱筋１２は、納まり部材２０の内側に配置され、第２柱筋１４は、納まり部材２０の外側に配置されている。納まり部材２０には、第１柱筋１２を挿通させる孔２２が設けられている。

納まり部材２０は、その全体において、ゴム板２４と鋼板２６とが交互に積み重なった積層構造から構成される。図１に示す積層構造では、最上層及び最下層がゴム板２４となるように４枚のゴム板２４と３枚の鋼板２６とが交互に積層されているが、最上層及び最下層の双方又は一方を鋼板２６から形成してよく、各々の枚数も適宜変更できる。

納まり部材２０の周縁に、目地部材（図示せず）を配置して、平面視において納まり部材２０の輪郭が柱６の輪郭よりも小さいことによって生じる隙間を埋めてもよい。目地部材は、発泡ポリエチレン等の柔軟で緩衝性を有する樹脂を素材とし、外周面が柱６の側面に整合することが好ましい。

柱脚接合構造２の作用効果を説明する。第１柱筋１２の横断面積の合計が、柱６の主筋である第２柱筋１４の横断面積の合計よりも小さく、第１柱筋１２が第２柱筋１４よりも内側に配置されているため、全ての主筋が基礎に連結される構造に比べて、柱６とフーチング４との接合部は、曲げに対する耐力が低くなっている。そのため、複数層を有する建築物において最下層への応力集中を回避することができ、柱６や一部の梁（図示せず）の断面を小さくすることができる。

なお、曲げに抵抗するという意味において、第１柱筋１２は柱６の主筋として機能している。また、柱６の外周に沿って所定の被りをもって配置されている点においても第１柱筋１２は柱６の主筋を構成していると言える。第１柱筋１２は、柱６からフーチング４にかけて延在し、柱６においては少なくとも定着長さ分だけ鉛直方向に延在していればよく、必ずしも柱６の全高にわたって延在している必要はない。

また本実施形態では、納まり部材２０によって、柱６とフーチング４とのコンクリート部分の縁が切れているため、コンクリート部分において、柱６の下端側の軸耐力に悪影響を与えることなく、ひび割れの伝播や曲げ応力の伝達が防がれている。また、納まり部材２０に孔２２が設けられることにより、第１柱筋１２を柱６の中心軸に寄せて配置することが可能になり、曲げ応力が負荷されたときに、第１柱筋１２を引き抜く方向に働く力を抑えることができる。また、納まり部材２０がゴム板２４と鋼板２６との積層構造からなることにより、軸方向の耐力が高いとともに、柱６の揺れによって生じる回転変形や、水平方向へのせん断変形に対する許容性が高い。また、平面視において、納まり部材２０の輪郭が柱６の輪郭よりも小さいことから、回転変形を許容しやすい。

次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態に係る柱脚接合構造３０を説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。図３は、第２実施形態に係る柱脚接合構造３０の模式的縦断面図である。断面の位置は、第１実施形態に係る図１の断面の位置に対応する。第２実施家形態に係る柱脚接合構造３０は、納まり部材３２の構造において第１実施形態と異なる。

納まり部材３２は、水平方向の中央に配置されたゴム板３４及び鋼板３６の積層構造からなる中央部３８と、水平方向において中央部３８を包囲するように配置されたゴムからなる外周部４０とを有する。第１柱筋１２は、外周部４０に設けられた孔２２に挿通される。外周部４０がゴムからなるため、第１実施形態に比べて回転変形に対する許容性が高くなっている。

次に、図４を参照して、本発明の第３実施形態に係る柱脚接合構造５０を説明する。なお、第２実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。図４は、第３実施形態に係る柱脚接合構造５０の模式的縦断面図である。断面の位置は、第１実施形態に係る図１の断面の位置に対応する。

納まり部材５２は、ゴム板５４及び鋼板５６の積層構造からなる中央部５８と、ゴムからなる外周部６０とを有する点は第２実施形態と共通するが、鋼板５６の形状が第２実施形態と異なる。鋼板５６は、水平方向の中心から外側に向かうに従って、鉛直方向の厚さが薄くなっている。例えば、鋼板５６は、縦断面がひし形となるように、２つの円錐又は角錐の底面を互いに合わせた形状とすることができる。鋼板５６がこのような形状であるため、第２実施形態に比べてさらに回転変形に対する許容性が高くなっている。

次に、図５を参照して、本発明の第４実施形態に係る柱脚接合構造７０を説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。図５は、第４実施形態に係る柱脚接合構造７０の模式的縦断面図である。断面の位置は、第１実施形態に係る図１の断面の位置に対応する。第４実施家形態に係る柱脚接合構造７０は、納まり部材７２の構造において第１実施形態と異なる。

納まり部材７２は、水平方向の中央に複数の鋼板７４を積層させた中央部７６と、水平方向において中央部７６を包囲するように配置されたゴムからなる外周部７８とを有する。第１柱筋１２は、外周部４０に設けられた孔２２に挿通される。外周部４０がゴムからなるため、第１実施形態に比べて回転変形対する許容性が高くなっている。また、中央部７６が積層された鋼板７４からなるため、第２実施形態に比べて軸耐力が向上している。なお、中央部７６を１枚の鋼板７４から構成してもよい。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、フーチングに柱の下端部を受容する凹部を設けてもよい。柱及び納まり部材の横断面の形状は、四角形に代えて、他の多角形や、円形、長円形等でもよく、互いに相似形をなさなくともよい。柱は、現場打ちコンクリートでもよく、プレキャストコンクリートでもよい。柱の下端側の幅を納まり部材の幅と同程度まで狭くしてもよく、納まり部材の幅を柱の幅と同程度まで拡げてもよい。第１実施形態における鋼板を、第３実施形態の鋼板のように厚みが変化するように構成してもよい。第２〜第４実施形態において、納まり部材の中央部に孔を設け、第１柱筋の全部又は一部を挿通させてもよい。

２，３０，５０，７０：柱脚接合構造
４：フーチング（基礎構造物）
６：柱
１２：第１柱筋
１４：第２柱筋
１６：帯筋
１８：副帯筋
２０，３２，５２，７２：納まり部材
２２：孔
２４，３４，５４：ゴム板
２６，３６，５６，７４：鋼板
３８，５８，７６：中央部
４０，６０，７８：外周部

Claims (6)

1. 最下層への応力集中を回避するべく形成された複数層を有する建築物の柱脚接合構造であって、
   鉄筋コンクリート造の基礎構造物と、
   前記基礎構造物上に立設され、前記基礎構造物に連結されて鉛直方向に延在する第１柱筋、及び前記基礎構造物に連結されずに鉛直方向に延在する第２柱筋を有する鉄筋コンクリート造の柱と、
   前記基礎構造物及び前記柱間の少なくとも一部に配置される納まり部材とを備え、
   前記納まり部材は、ゴム及び鋼板の複合構造からなることを特徴とする柱脚接合構造。
2. 前記納まり部材は、前記柱の中心軸の延長線を含む位置に配置され、
   前記第１柱筋は、前記第２柱筋よりも前記柱の前記中心軸に近接して配置され、前記納まり部材を貫通することを特徴とする請求項１に記載の柱脚接合構造。
3. 前記複合構造は、前記ゴム及び前記鋼板が交互に積み重ねられた積層構造を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の柱脚接合構造。
4. 前記納まり部材は、水平方向の中央に配置された前記積層構造を有する中央部と、前記中央部を包囲するように水平方向の周囲に配置された前記ゴムからなる外周部とを有することを特徴とする請求項３に記載の柱脚接合構造。
5. 前記積層構造における前記鋼板は、中心から水平方向の周縁に向かうにつれて薄くなるように構成されたことを特徴とする請求項３又は４に記載の柱脚接合構造。
6. 前記複合構造は、水平方向の中央に配置された前記鋼板からなる中央部と、前記中央部を包囲するように水平方向の周囲に配置された前記ゴムからなる外周部とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の柱脚接合構造。

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