JP2018028208A - Column base fixing structure for wooden column - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は木造柱の下端部をコンクリート基礎上に直接もしくは間接的に載置するようにしている木造柱の柱脚部固定構造に関し、詳しくは、柱などの部材強度に対して接合部の強度が上回る接合効率の高い木質構造とし、地震や風荷重を受けたときの水平方向の抵抗力が極めて高く、大きい曲げモーメントに対抗できるようにした柱脚部固定構造に関するものである。 The present invention relates to a structure for fixing a column base of a wooden column in which the lower end of a wooden column is placed directly or indirectly on a concrete foundation, and more specifically, the strength of a joint with respect to the strength of a member such as a column. It is related to a column base fixing structure that has a wooden structure with a high joining efficiency exceeding that of, and has extremely high horizontal resistance when subjected to earthquakes and wind loads, and is capable of resisting large bending moments.
例えば図７に示すように、木造柱２５の柱脚は、コンクリート基礎２１すなわち地中梁から上方に向けて伸びているアンカーボルト２２により固定されている木製土台２３に、ホールダウン金物２４を介するなどして固定される。ホールダウン金物は柱の抜けを防止するように作用するが、柱の回転を阻止できるものでない。すなわち、水平方向の抵抗力が極めて弱い。そこで、柱２５と土台２３からなる軸組に木製筋交い２６を入れたブレース仕様としたり、図８に示すように、柱と土台の交差部位に構造用合板２７をあてがう耐力壁仕様とされるなどして回転の抑制や面剛性が高められるようにしている。 For example, as shown in FIG. 7, the column base of the wooden column 25 is placed on a concrete base 21, that is, a wooden base 23 fixed by anchor bolts 22 extending upward from the underground beam via a hole-down hardware 24. Fixed. The hole-down hardware works to prevent the pillar from coming off, but cannot prevent the pillar from rotating. That is, the horizontal resistance is extremely weak. Therefore, a brace specification in which a wooden bracing 26 is inserted in a shaft assembly composed of a pillar 25 and a base 23, or a bearing wall specification in which a structural plywood 27 is applied to a crossing portion of the pillar and the base, as shown in FIG. Thus, rotation suppression and surface rigidity are increased.
そのような措置が施されるにしても柱と土台との一体性は依然として低く、地震や風荷重に抵抗して、大きい曲げモーメントに対抗できるようになるとは言いがたい。近年木造住宅の耐震設計において、耐力壁を耐震要素とする構法より計画自由度の高い構造の需要が高まっている。それは接合部にモーメント抵抗を持たせた木質ラーメン構造であり、その種の研究が数多く行われてきている。代表的なものとしては、引きボルト接合、鋼板挿入ドリフトピン接合、合わせ梁接合などがある。それぞれについての一例ではあるが、順に、特許文献１〜３などにおいて開示された接合形態を挙げることができる。 Even if such measures are taken, it is difficult to say that the integrity of the pillar and the foundation is still low, and it will be able to resist large earthquakes and wind loads and to resist large bending moments. In recent years, in the earthquake-resistant design of wooden houses, there is an increasing demand for structures with a higher degree of freedom of planning than construction methods that use bearing walls as earthquake-resistant elements. It is a wooden ramen structure with a moment resistance at the joint, and many studies of that kind have been conducted. Typical examples include pull bolt joining, steel plate insertion drift pin joining, and laminated beam joining. Although it is an example about each, the joining form disclosed in patent documents 1-3 etc. can be mentioned in order.
上記した耐力壁仕様や筋交い仕様の木造建築としなければならないのは、端的に言って柱脚の固定ができていないことに起因する。また、上で例示した接合形態でさえ、部材（柱やその軸組）の強度に対して接合部の強度が到底上回り得ない。したがって、木造の設計は接合部で決まるとまで言われる。よって、接合強度つまり接合効率の高い木質構造の柱脚構造を創出することが、強く望まれる。 The reason why the above-mentioned wooden construction of the bearing wall specification and the bracing specification must be made is because the column base is not fixed. In addition, even in the above-described joining mode, the strength of the joint cannot be much higher than the strength of the member (column or its axis). Therefore, it is said that wooden design is determined by the joint. Therefore, it is strongly desired to create a wooden column base structure with high joint strength, that is, joint efficiency.
本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、鋼管と木柱とを強固に一体化して、ベースプレートとアンカーボルトの接合が、鉄骨の柱脚と同等もしくは等価となるほどまでの構造とし、在来の木柱での施工性や固定度不足といった難点を著しく改善することができる木造柱の柱脚部固定構造を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and has a structure in which a steel pipe and a wooden column are firmly integrated, and the base plate and the anchor bolt are joined to a structure equivalent to or equivalent to a steel column base. It is to provide a column base fixing structure of a wooden column that can remarkably improve the problems such as workability and lack of fixing degree of the wooden column.
本発明は、木造柱の下端部が地中梁などのコンクリート基礎上に載置される木造柱の柱脚部固定構造に適用される。その特徴とするところは、図１を参照して、基礎１０に打たれたアンカーボルト８により固定される鋼製ベースプレート３の上面には、木造柱１の下端部を収容する鋼管２が溶接され、その鋼管に収容された柱脚部は、ベースプレート３を下面から貫入するラグスクリュー４が螺着・緊締される。その柱脚部と鋼管２との間に残された隙間５には、隙間充填用樹脂７が注入されて樹脂層が形成される。そして、アンカーボルト８は柱脚の軸芯や重心に対して対称・非対称の如何を問わず配設されたアンポンドＰＣ鋼棒とされていることである。 The present invention is applied to a column base fixing structure for a wooden column in which the lower end of the wooden column is placed on a concrete foundation such as an underground beam. Referring to FIG. 1, the steel pipe 2 that accommodates the lower end portion of the wooden column 1 is welded to the upper surface of the steel base plate 3 fixed by the anchor bolts 8 struck on the foundation 10. The column base accommodated in the steel pipe is screwed and tightened with a lag screw 4 penetrating the base plate 3 from the lower surface. A gap filling resin 7 is injected into the gap 5 left between the column base and the steel pipe 2 to form a resin layer. The anchor bolt 8 is made of an ampere PC steel bar that is arranged symmetrically or asymmetrically with respect to the axis and the center of gravity of the column base.
ＰＣ鋼棒に代えて、普通鋼製のアンカーボルト（図示せず）としてもよい。 Instead of the PC steel bar, an anchor bolt (not shown) made of ordinary steel may be used.
図５の（ａ），（ｂ）に示すように、樹脂７の層内には露出することのない補強用鋼板１７が埋入されることもある。その鋼板が木造角柱に適用される場合、平鋼板としておけばよく、その鋼板を縞鋼板とする場合は、突起のある凸面を柱の木肌に向けて配置しておくことが好ましい。 As shown in FIGS. 5A and 5B, a reinforcing steel plate 17 that is not exposed may be embedded in the resin 7 layer. When the steel plate is applied to a wooden prism, it may be a flat steel plate. When the steel plate is a striped steel plate, it is preferable to arrange a convex surface with protrusions facing the bark of the column.
図１に示すように、アンカーボルト８にはベースプレート３の高さ出しと水平出しをする樹脂製ナット１２がベースプレートの下面側に螺着され、ベースプレート３上に出たアンカーボルト８のアンカーナット２０を締め上げれば、樹脂製ナット１２のネジを破壊させることができる。 As shown in FIG. 1, a resin nut 12 for raising and leveling the base plate 3 to the anchor bolt 8 is screwed to the lower surface side of the base plate, and the anchor nut 20 of the anchor bolt 8 protruding on the base plate 3. Is tightened, the screw of the resin nut 12 can be broken.
鋼管２の裾部には、隙間充填用樹脂の注入口１６（図５（ａ）を参照）が設けられ、樹脂を注入・押し上・充填されるようにしておく。 A gap filling resin injection port 16 (see FIG. 5A) is provided at the bottom of the steel pipe 2 so that the resin is injected, pushed up, and filled.
本発明によれば、基礎に打たれたアンカーボルトにより固定される鋼製ベースプレートの上面に木造柱の下端部を収容する鋼管が溶接されているから、柱脚が剛強な固定となっている。それゆえ、木造建築の水平方向の抵抗力を高めることができる。すなわち、極端な場合、耐力壁や筋交いなくしても耐震性を高く発揮させることができる。また、アンカーボルトの重心と柱の重心が一致するように設計されるが、ＰＣ鋼棒に軸力を導入した圧着部分では、ベースプレート下面は裏込めモルタルやコンクリート基礎から離反しないので、これらの重心を一致させる必要もなくなる。 According to the present invention, the steel pipe that accommodates the lower end portion of the wooden column is welded to the upper surface of the steel base plate fixed by the anchor bolts struck on the foundation, so that the column base is firmly fixed. Therefore, the horizontal resistance of the wooden building can be increased. That is, in an extreme case, the earthquake resistance can be enhanced even without a bearing wall or bracing. In addition, the center of gravity of the anchor bolt and the center of gravity of the column are designed to coincide with each other. However, in the crimped part where axial force is introduced to the PC steel bar, the bottom surface of the base plate does not separate from the backfill mortar or concrete foundation. Need not be matched.
また、抜出し防止に設置したラグスクリューは、強い締付け力を有するため樹脂が硬化していない時点でも木柱と鋼管の相対位置を維持しておくことができる。このことは、注入後、すぐに柱をハンドリングできるため、生産性が極めて高くなることを意味する。 Moreover, since the lag screw installed for preventing the withdrawal has a strong tightening force, the relative position between the wooden pillar and the steel pipe can be maintained even when the resin is not cured. This means that the productivity is extremely high because the pillars can be handled immediately after injection.
アンカーボルトをコンクリートとの付着を切るコーティング処理によりアンボンド化していることにより、ナットを締め付けた時のボルトの伸び代が大きく、十分な締付け力を長期にわたって維持させることができる。木柱底部のラグスクリューは組立を容易にするだけでなく、充填した樹脂と角形鋼管内面との接着力が経年変化によって低下した場合でも、柱の引き抜き応力に対して抵抗すべく寄与する。 By unbonding the anchor bolt by a coating process that cuts off the adhesion to the concrete, the bolt has a large allowance when the nut is tightened, and a sufficient tightening force can be maintained over a long period of time. The lug screw at the bottom of the wooden pillar not only facilitates assembly, but also contributes to resisting the pulling stress of the pillar even when the adhesive force between the filled resin and the square steel pipe inner surface is reduced due to aging.
この樹脂による充填は鋼管と木材間のクリアランスを埋めることになり、樹脂の注入によりガタを抑制することができ、小さな変形時点から安定して剛性を得ることができる。アンカーボルトにはアンポンド処理したＰＣ鋼棒を用いて初期軸力を導入しておくから、この導入軸力は柱に作用するあらゆる水平力に対してベースプレートの下面が裏込めモルタルと離反することがないようにしておくことができる。この離反がないかぎり柱と下部モルタルおよびコンクリート基礎との一体性が保たれ、柱脚の固定が圧着接合的に実現される。 This filling with resin fills the clearance between the steel pipe and the wood, so that the play can be suppressed by injecting the resin, and rigidity can be obtained stably from a small deformation point. Since an initial axial force is introduced into the anchor bolt using an uncoiled PC steel rod, the lower surface of the base plate may be separated from the back-filling mortar against any horizontal force acting on the column. You can leave it out. Unless this separation occurs, the integrity of the column, the lower mortar, and the concrete foundation is maintained, and fixing of the column base is realized by pressure bonding.
ＰＣ鋼棒に代えて普通鋼製のアンカーボルトとした場合は、ＰＣ鋼棒並みの能力は期待できないが、柱と下部モルタルおよびコンクリート基礎との一体性をさほど高く要求されない場合に適用すれば、工事経費の節減が図られることもあり、都合がよい。 If the anchor bolt made of plain steel is used in place of the PC steel bar, the same performance as the PC steel bar cannot be expected, but if it is applied when the unity between the column and the lower mortar and the concrete foundation is not so high, It is convenient because it may save construction costs.
鋼管との隙間に鋼板を配置もしくは挿入した後、樹脂を注入して木柱と鋼板を一体化させるようにしておくなら、この部分の剪断に対して著しい補強に効果が発揮される。
その鋼板を木造角柱に適用する場合、平鋼板としておけば充分であるが、その鋼板を縞鋼板とする場合には突起のある凸面を柱の木肌に向けて配置しておけば、突起は柱との間にほぼ均等な樹脂充填空隙を残すため、ほぼ均一な接着がなされる利点が生じる。
If a steel plate is placed or inserted in the gap with the steel pipe and then the resin is injected to integrate the wooden column and the steel plate, the effect of remarkably reinforcing the shearing of this portion is exhibited.
When the steel plate is applied to a wooden prism, it is sufficient if it is a flat steel plate. However, when the steel plate is a striped steel plate, if the convex surface with protrusions is placed facing the bark of the column, the protrusions are pillars. In this case, a substantially uniform resin-filled gap is left between the two, and therefore, there is an advantage that substantially uniform adhesion is achieved.
アンカーボルトに樹脂製ナットをベースプレートの下面側に螺着させておけば、ベースプレートの高さ出しや水平出しが容易となる。加えて、ベースプレート上のアンカーナットを締め上げれば樹脂製ナットのネジを破壊させることができ、スムーズな張力導入が可能となる。 If a resin nut is screwed onto the anchor bolt on the lower surface side of the base plate, the base plate can be easily raised and leveled. In addition, if the anchor nut on the base plate is tightened, the screw of the resin nut can be broken, and a smooth tension can be introduced.
鋼管の裾部に隙間充填用樹脂の注入口を設けておけば、樹脂の注入・押し上・充填が確実になされ、エアの噛みこみなどが抑えられる。 If a gap filling resin inlet is provided at the bottom of the steel pipe, the resin can be injected, pushed up and filled reliably, and air entrainment can be suppressed.
以下に、本発明に係る木造柱の柱脚部固定構造を、図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ），（ｂ）は、その柱脚形態を示す。木造角柱１の下端部１ａを柱脚部の角形鋼管２の一辺より若干小さくし、鋼管２内に柱辺Ｌｏの２倍程度の深さＬａに挿入する。そして、ベースプレート３の下面からラグスクリュー４によって固定する。なお、角形鋼管２はベースプレート３に溶接されている。鋼管２と木柱下端部１ａの隙間５には、最下部側面部（鋼管裾部）の樹脂充填用注入口（後述する図５中の符号１６を参照）にパイプ６（図４（ｂ）を参照）を入れ、下端から押し上げるように樹脂７を注入口から充填する。エア溜まりなどの発生が確実に抑えられる。 Below, the column base part fixing structure of the wooden pillar which concerns on this invention is demonstrated in detail with reference to drawings. FIGS. 1A and 1B show the column base form. The lower end portion 1a of the wooden prism 1 is made slightly smaller than one side of the square steel pipe 2 of the column base, and is inserted into the steel pipe 2 to a depth La that is about twice the side Lo. And it fixes with the lag screw 4 from the lower surface of the baseplate 3. FIG. The square steel pipe 2 is welded to the base plate 3. In the gap 5 between the steel pipe 2 and the wooden pillar lower end portion 1a, a pipe 6 (see FIG. 4B) is connected to a resin filling inlet (see reference numeral 16 in FIG. 5 described later) in the lowermost side surface portion (steel pipe hem portion). The resin 7 is filled from the injection port so as to push up from the lower end. Occurrence of air accumulation is reliably suppressed.
アンカーボルト８には、アンポンド処理（コンクリートとの付着をフリーにした処理）したＰＣ鋼棒（ＪＩＳＧ３１０９、特公昭４１−１３３６３号公報および特許第２５５６３８８号公報等を参照）を用い、初期軸力を導入する。導入軸力は柱に作用するあらゆる水平力に対してベースプレート３の下面が裏込めモルタル９と離反しない程度の大きさとされる。これは、離反しないかぎり柱と下部モルタルおよびコンクリート基礎とが一体であるため、柱脚の圧着接合による固定が実現する。なお、１０は地中梁などのコンクリート基礎である。 The anchor bolt 8 is a PC steel bar (see JIS G3109, Japanese Patent Publication No. 41-13363, Japanese Patent No. 2556388, etc.) that has been subjected to an uncoil treatment (a treatment that makes adhesion to concrete free), and the initial axial force is Introduce. The introduction axial force is set to such a magnitude that the lower surface of the base plate 3 does not separate from the backfill mortar 9 with respect to any horizontal force acting on the column. This is because the column, the lower mortar, and the concrete foundation are integrated as long as they are not separated from each other. Reference numeral 10 denotes a concrete foundation such as an underground beam.
テンプレート１１はアンカーボルト８であるＰＣ鋼棒の位置決めを正確にするための型板であり、テンプレートの下のポリエチレンナット１２は、裏込めモルタル９を打つ前にベースプレート３の高さおよび水平を出すためのものである。ＰＣ鋼棒８のナット本締めのときにはネジ山が抜けて（ＰＣ鋼棒のネジ山よりはるかに弱い）、ＰＣ鋼棒に初期張力がアンカーナット２０によって容易に導入される。また、ＰＣ鋼棒の材料強度は、通常アンカーボルトに使われる普通鋼に比べて３〜４倍程度と大きいので、同じ耐力に対して普通鋼アンカーボルトに比べて著しく小さい断面のもので済ますことができる。これは同じ張力を導入するから、ＰＣ鋼棒８の伸びが３〜４倍大きいことを意味する。加えて、ＰＣ鋼棒のネジは細目ネジとされているから、導入張力の制御が容易であることとコンクリートの乾燥収縮による張力損失が極めて小さいからである。 The template 11 is a template for accurately positioning the PC steel rod that is the anchor bolt 8, and the polyethylene nut 12 below the template raises the height and level of the base plate 3 before hitting the backfill mortar 9. Is for. When the nut of the PC steel bar 8 is fully tightened, the screw thread comes off (much weaker than the screw thread of the PC steel bar), and the initial tension is easily introduced into the PC steel bar by the anchor nut 20. In addition, the material strength of PC steel bars is about 3 to 4 times greater than that of ordinary steel used for anchor bolts, so it should have a significantly smaller cross section than ordinary steel anchor bolts for the same strength. Can do. This means that since the same tension is introduced, the elongation of the PC steel bar 8 is 3 to 4 times larger. In addition, since the screw of the PC steel bar is a fine screw, it is easy to control the introduction tension and the tension loss due to drying shrinkage of the concrete is extremely small.
通常アンカーボルトの重心と柱の重心が一致するように配置されるが、ＰＣ鋼棒８に軸力を導入した圧着部分では、ベースプレート３の下面と裏込めモルタル９、コンクリート基礎１０が離反しないので、これらの重心や軸芯を一致させる必要がない（図２（ａ），（ｂ）や図３（ａ），（ｂ）を参照）。また、ＰＣ鋼棒８は図３（ａ），（ｂ）に示すように、２本でもよい（アンカーボルトは図１（ｂ）のように標準的には４本である）。ＰＣ鋼棒８とベースプレート３とは必ずしも重心を一致させる必要はないが、設計や配置作業の簡便性、構造パーフォーマンスのうえからも、一致させておくに越したことはない。なお、図２（ｂ）に示すようにベースプレート３を配置するため基礎を広くした袴基礎１３が施されたり、図３（ｂ）のように、ベースプレートの乗載の安定を図る袴基礎１４が設けられたりする。ただ、重心がむやみに離れすぎないように配慮せねばならないことは言うまでもない。 Normally, the center of gravity of the anchor bolt is aligned with the center of gravity of the column, but the bottom surface of the base plate 3 and the back-filling mortar 9 and the concrete foundation 10 do not separate at the crimped part where axial force is introduced into the PC steel bar 8. These centroids and axes need not coincide with each other (see FIGS. 2A and 2B and FIGS. 3A and 3B). Further, the number of the PC steel bars 8 may be two as shown in FIGS. 3A and 3B (the standard number of anchor bolts is four as shown in FIG. 1B). The center of gravity of the PC steel bar 8 and the base plate 3 does not necessarily coincide with each other. However, the PC steel bar 8 and the base plate 3 do not necessarily coincide with each other in terms of design and arrangement work and structural performance. As shown in FIG. 2 (b), a heel base 13 having a wide base for placing the base plate 3 is provided, or as shown in FIG. 3 (b), a heel base 14 for stabilizing the mounting of the base plate. It is provided. However, it goes without saying that care must be taken so that the center of gravity is not too far away.
木柱１の底部のラグスクリュー４は、組立を容易にするため（柱とベースプレートとの一体化）と、充填した樹脂７と角形鋼管２の内面の接着力が経年変化によって低下した場合でも、柱１の引き抜き応力に対して抵抗させるために導入される。 The lag screw 4 at the bottom of the wooden pillar 1 is easy to assemble (integration of the pillar and the base plate), and even when the adhesive strength between the filled resin 7 and the inner surface of the square steel pipe 2 is reduced due to aging, Introduced to resist column 1 pull-out stress.
ところで、柱脚の最も簡素な例の概要を、図４（ａ），（ｂ）に示す。なお、このときの樹脂７の充填状況は省略する。木柱１に予め建方調整に用いる木ダボの穴１５（図５の（ｂ）を参照）を設けておき、ベースプレート３と溶接された鋼管２に木柱１を通す。その際に、外装材の貼付等に不都合が生じないように鋼管２と木柱１の面を揃える処理を施す。その後、木ダボを挿入し位置決めを行った後にラグスクリュー４を通し、鋼管２と木材間のクリアランス５を充填するために、ポンプにより樹脂を注入口１６から圧入する。これによりガタを抑制することができ、小さな変形時から安定して剛性を得ることが可能となる。 By the way, the outline of the simplest example of the column base is shown in FIGS. The filling state of the resin 7 at this time is omitted. A wooden dowel hole 15 (see FIG. 5B) used for adjusting the construction is provided in the wooden pole 1 in advance, and the wooden pole 1 is passed through the steel pipe 2 welded to the base plate 3. In that case, the process which arrange | positions the surface of the steel pipe 2 and the wooden pillar 1 is given so that inconvenience may not arise in sticking of an exterior material. After that, after inserting and positioning the wood dowel, the lag screw 4 is passed, and the resin is press-fitted from the injection port 16 by a pump in order to fill the clearance 5 between the steel pipe 2 and the wood. As a result, it is possible to suppress backlash and to obtain a stable rigidity from a small deformation.
なお、具体的な一例を挙げれば、木柱１の断面は鋼管２の内部および鋼管直上５ｍｍほどの範囲が□−１１０×１１０（柱断面の縦１１０ｍｍ、横１１０ｍｍの意）、その他は□−１２５×１２５とし、角形鋼管２はＪＩＳ規定のＳＨＳ１２５×１２５×３．２t （または４．５t ）である。充填樹脂は常温硬化型エポキシ樹脂としておけばよい。ところが、図４を見ても分かるが、柱材の外形寸法を一定にしておくことが好ましい。段差がなければその加工工程は省かれるうえに、応力集中等により破損しやすくなる脆弱部の存在を排除しておくことができる。 In addition, as a specific example, the cross section of the wooden pillar 1 is in the range of about 5 mm inside the steel pipe 2 and directly above the steel pipe □ -110 × 110 (meaning 110 mm in length and 110 mm in width of the column cross section), and the others are □ − 125 × 125, and the square steel pipe 2 is JIS-defined SHS 125 × 125 × 3.2 t (or 4.5 t ). The filling resin may be a room temperature curable epoxy resin. However, as can be seen from FIG. 4, it is preferable to keep the outer dimensions of the pillars constant. If there is no step, the processing step is omitted, and the presence of a fragile portion that is easily damaged due to stress concentration or the like can be eliminated.
ところで、木柱１の断面の一辺より若干大きい辺長を持つ短い角形鋼管２（鉄骨柱のようにベースプレート３に予め溶接）に木柱１を挿入し、隙間５に樹脂７を注入するが、この部分には、必要に応じて図５（ａ），（ｂ）のように平らな補強用鋼板１７（例えば縞鋼板も含む）が四面それぞれに挿入される。ベースプレート３の下面からラグスクリュー４を打設する。柱１に引張り力が作用したとき、木柱１が抜け出すことを防止しておくことはすでに述べた。 By the way, the wooden pillar 1 is inserted into a short rectangular steel pipe 2 (pre-welded to the base plate 3 like a steel pillar) having a side length slightly larger than one side of the cross section of the wooden pillar 1, and the resin 7 is injected into the gap 5. In this portion, flat reinforcing steel plates 17 (including striped steel plates, for example) are inserted on each of the four surfaces as shown in FIGS. The lag screw 4 is driven from the lower surface of the base plate 3. It has already been mentioned that the wooden pillar 1 is prevented from coming out when a tensile force is applied to the pillar 1.
柱に地震などによる水平力が作用する水平力の作用点は、柱の反曲点と言われるもので柱の曲げモーメントが０となる点である。この水平力が作用すると木柱１に作用する曲げモーメントは鋼管頂部で最大となり、下端で０となる。鋼管２の中では、モーメント勾配（変化）が鋼管より上方の柱におけるそれよりは著しく大きくなる。この勾配が力学でいう剪断力と定義されるものであり、断面を横切る力である。木材の場合、圧縮、引張りや曲げ耐力に比べ剪断耐力や剪断剛性が著しく小さくなるため、この部分の有効な補強が望ましくなる。特に、建築納まり上、鋼管部分を低くしたい場合では、この傾向が顕著になる。補強なしでは、十分な固定度を有する柱脚の設計は難しいことがあり得る。そこで、鋼管２との隙間５に平らな鋼板、例えば１．２ｍｍ厚以上の縞鋼板を挿入し、または木柱に予め釘１９や木ネジなど（図５の（ａ）を参照）で固定した後、樹脂７を注入して木柱１と上記した補強用鋼板１７と鋼管２を一体化しておく。ちなみに、縞鋼板を使用する場合は、突起のある凸面を柱の木肌に向けて配置し、ネジ止めなどしておく。突起は柱との間にほぼ均等な樹脂充填空隙を残し、樹脂の接着効果が助長される。 The point of action of the horizontal force at which the horizontal force due to an earthquake or the like acts on the column is called the anti-bending point of the column, and is the point at which the bending moment of the column becomes zero. When this horizontal force is applied, the bending moment acting on the wooden pillar 1 is maximum at the top of the steel pipe and zero at the lower end. In the steel pipe 2, the moment gradient (change) is significantly larger than that in the column above the steel pipe. This gradient is defined as shearing force in terms of mechanics, and is a force across the cross section. In the case of wood, since the shear strength and shear rigidity are remarkably reduced as compared with compression, tension and bending strength, effective reinforcement of this portion is desirable. In particular, this tendency becomes prominent when it is desired to lower the steel pipe portion in terms of construction. Without reinforcement, it may be difficult to design a column base with a sufficient degree of fixation. Therefore, a flat steel plate, for example, a striped steel plate having a thickness of 1.2 mm or more, is inserted into the gap 5 with the steel pipe 2, or fixed to the wooden pole with a nail 19 or a wood screw (see FIG. 5A) in advance. Thereafter, the resin 7 is injected to integrate the wooden pole 1, the reinforcing steel plate 17 and the steel pipe 2. By the way, when using a striped steel plate, the convex surface with protrusions is placed facing the bark of the pillar, and is fixed with screws. The protrusions leave a substantially uniform resin-filled gap between the pillars, and the adhesion effect of the resin is promoted.
図６は、アンカーボルト８が基礎内のアンカーフレーム１８の間に配置された様子を示す。以上の説明から分かるように鋼管２と木柱１が強固に一体化されればベースプレート３とアンカーボルト８の接合は、鉄骨の柱脚と同等となる。従来の木柱での施工性や固定度不足といった問題が著しく改善される。また、抜出し防止に設置したラグスクリュー４は、強い締付け力を有するため樹脂７が硬化しない時点でも木柱１と鋼管２の相対位置を維持しておくことができる。このことは、注入後、すぐに柱１をハンドリング（次の工程に移っての処理・操作）できることになるため、生産性が極めて高くなる。通常、樹脂を使うと硬化し強度が発現するまで２４時間程度が必要なため、その間は治具などで固定しておく必要があったが、それが必要でなくなる。 FIG. 6 shows how the anchor bolts 8 are arranged between the anchor frames 18 in the foundation. As can be seen from the above description, if the steel pipe 2 and the wooden pillar 1 are firmly integrated, the joining of the base plate 3 and the anchor bolt 8 is equivalent to a steel column base. Problems such as workability with conventional wooden pillars and insufficient fixation are remarkably improved. Moreover, since the lag screw 4 installed for prevention of withdrawal has a strong tightening force, the relative position of the wooden pillar 1 and the steel pipe 2 can be maintained even when the resin 7 is not cured. This means that the column 1 can be handled (processing / operation after moving to the next step) immediately after the injection, so that the productivity becomes extremely high. Usually, when resin is used, it takes about 24 hours until it hardens and develops strength, and during that time, it was necessary to fix it with a jig or the like, but this is not necessary.
さらに述べれば、コンクリート基礎１０との付着をきたさなくするコーティング処理によりアンカーボルト８をアンボンド化（特殊アスファルト系ポリマーを被覆後にポリプロピレン、ポリエチレンシースをコーティング）しており、これによりアンカーナット２０（図１（ａ）を参照）を締め付けたときにボルトの伸び代が所望量となり、十分な締付け力を長期にわたって維持することができる。具体的な締付け力の目安は、地震や暴風による水平力作用時に引張り側アンカーボルト８の位置のベースプレート３が下部のモルタルと離反しない程度とされる。こうすることによって、鋼管部の補強と相まって木柱脚と基礎コンクリートの完全一体化が図られる。 More specifically, the anchor bolt 8 is unbonded (coating with a special asphalt polymer and then coated with polypropylene and polyethylene sheath) by a coating process that prevents adhesion to the concrete foundation 10, and thereby the anchor nut 20 (FIG. 1). When (see (a)) is tightened, the elongation of the bolt becomes a desired amount, and a sufficient tightening force can be maintained over a long period of time. A specific standard for the tightening force is such that the base plate 3 at the position of the pulling anchor bolt 8 does not separate from the mortar below when a horizontal force is applied due to an earthquake or storm. By doing so, combined with reinforcement of the steel pipe part, the wooden column base and the basic concrete can be completely integrated.
アンカーボルト８としては、実用的には高強度のＰＣ鋼棒が最適である。強度が高いため棒径を小さくでき、結果として伸び代を大きくできる。長期の張力消失防止や張力導入の精度と施工性が著しく向上する。ベースプレート３の下の樹脂製ナット１２は、施工時のレベル調整が目的である。先に触れたように、裏込めモルタル９の硬化後にアンカーナット２０を本締めすると樹脂製ナット１２のネジが破壊され、スムーズな張力導入が可能となる。ちなみに、ＰＣ鋼棒に代えて普通鋼のアンカーボルトでも対応させることができる場合には、ＰＣ鋼棒に限られることはない。 As the anchor bolt 8, a high-strength PC steel rod is optimal for practical use. Since the strength is high, the rod diameter can be reduced, and as a result, the elongation can be increased. Long term tension loss prevention and tension introduction accuracy and workability are significantly improved. The purpose of the resin nut 12 below the base plate 3 is to adjust the level during construction. As mentioned above, when the anchor nut 20 is finally tightened after the backfill mortar 9 is hardened, the screw of the resin nut 12 is broken, and smooth introduction of tension becomes possible. Incidentally, in the case where it is possible to cope with an anchor bolt made of ordinary steel instead of the PC steel rod, it is not limited to the PC steel rod.
上記の補強鋼板１７を使用する場合の柱脚組立て手順は、以下のごとくである。まず、木柱１の下部に補強鋼板４枚を釘または木ネジで固定する。ただ、木柱表面と補強鋼板の間は樹脂が充填できる程度に隙間を空けておく。次に、木柱１を鋼管２に挿入し、位置決め用木ダボを打込む。その後に、ラグスクリュー４を打設し、木柱１を立てて樹脂７を注入する。 The column base assembly procedure when using the reinforcing steel plate 17 is as follows. First, four reinforcing steel plates are fixed to the lower part of the wooden pillar 1 with nails or wood screws. However, a gap is left between the wooden pole surface and the reinforcing steel plate so that the resin can be filled. Next, the wooden pole 1 is inserted into the steel pipe 2 and a positioning wood dowel is driven. Thereafter, the lag screw 4 is driven, the wooden pillar 1 is erected, and the resin 7 is injected.
以上詳細に述べたことから分かるように、本発明は、木造角柱の下端部がコンクリート基礎（地中梁）上に直接もしくは間接的に載置される木造柱の柱脚部固定構造に適用されることが理解される。その構成は以下の通りである。基礎１０に打たれたアンカーボルト８により固定される鋼製ベースプレート３の上面には、木造角柱１の下端部１ａを収容する角形鋼管２が溶接される。その角形鋼管２に収容された柱脚部には、ベースプレート３を下面から貫入するラグスクリュー４が螺着・緊締される。その柱脚部と角形鋼管２との間に残された隙間５には、隙間充填用樹脂７が注入されて樹脂層が形成される。そして、アンカーボルト８は柱脚の軸芯や重心に対して対称・非対称の如何を問わず配設されたアンポンドＰＣ鋼棒とされている。なお、樹脂７の層内には露出することのない補強用鋼板１７が埋入されることもある。 As can be seen from the above description, the present invention is applied to a column base fixing structure for a wooden column in which the lower end of a wooden prism is placed directly or indirectly on a concrete foundation (underground beam). It is understood that The configuration is as follows. A square steel pipe 2 that accommodates the lower end portion 1a of the wooden prism 1 is welded to the upper surface of the steel base plate 3 fixed by the anchor bolts 8 struck on the foundation 10. A lag screw 4 that penetrates the base plate 3 from the lower surface is screwed and fastened to the column base accommodated in the square steel pipe 2. A gap filling resin 7 is injected into the gap 5 left between the column base and the square steel pipe 2 to form a resin layer. The anchor bolt 8 is an undone PC steel rod disposed regardless of whether it is symmetrical or asymmetric with respect to the axis of the column base and the center of gravity. A reinforcing steel plate 17 that is not exposed may be embedded in the resin 7 layer.
以上、木造柱としては木造角柱を対象にして説明してきたが、木造丸柱もしくは他の幾何学的断面を持った柱であってもよい。その場合、木柱の径より若干大きい径を持つ短い丸形鋼管などが使用される。また、樹脂層内に配設される鋼板は、半円弧状やその他柱の断面形状に馴染む形をなす折り板や曲げ板としておけばよい。いずれにしても、地中梁上面にベースプレートを直接または間接に載置することになるので、木造建築で使用されてきた地中梁上の木製土台は、大部分の場合必要とされなくなる。なお、図４に示したが、柱の断面は一律に同じ形状・同じ寸法としておくことは、図１、図２、図３、図５、図６においても可能なことは言うまでもない。 As described above, the wooden pillar has been described with respect to the wooden prism, but it may be a wooden round pillar or a pillar having another geometric cross section. In that case, a short round steel pipe having a diameter slightly larger than the diameter of the wooden pillar is used. In addition, the steel plate disposed in the resin layer may be a folded plate or a bent plate having a semicircular arc shape or other shape that conforms to the cross-sectional shape of the column. In any case, since the base plate is placed directly or indirectly on the upper surface of the underground beam, the wooden base on the underground beam that has been used in wooden construction is not required in most cases. As shown in FIG. 4, it is needless to say that the cross-sections of the columns can be uniformly set to the same shape and the same dimensions in FIGS. 1, 2, 3, 5, and 6.
１…木造角柱、１ａ…角柱の下端部、２…角形鋼管、３…ベースプレート、４…ラグスクリュー、５…隙間（クリアランス）、７…充填樹脂（樹脂）、８…アンカーボルト（ＰＣ鋼棒）、１０…コンクリート基礎（地中梁）、１２…ポリエチレンナット（樹脂製ナット）、１６…注入口、１７…補強用鋼板、２０…アンカーナット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wooden prism, 1a ... Bottom end of prism, 2 ... Square steel pipe, 3 ... Base plate, 4 ... Lag screw, 5 ... Clearance (clearance), 7 ... Filling resin (resin), 8 ... Anchor bolt (PC steel rod) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Concrete foundation (underground beam), 12 ... Polyethylene nut (resin nut), 16 ... Injection port, 17 ... Steel plate for reinforcement, 20 ... Anchor nut
Claims (9)
該鋼管に収容された柱脚部には、前記ベースプレートを下面から貫入するラグスクリューが螺着・緊締され、
該柱脚部と前記鋼管との間に残された隙間には、隙間充填用樹脂が注入されて樹脂層が形成され、
前記アンカーボルトは前記柱脚の軸芯に対して対称・非対称の如何を問わず配設されたアンポンドＰＣ鋼棒とされていることを特徴とする木造柱の柱脚部固定構造。 In the column base fixing structure of a wooden column in which the lower end of the wooden column is placed on the concrete foundation, the lower end of the wooden column is attached to the upper surface of the steel base plate fixed by the anchor bolt hit on the foundation. The steel pipe that houses it is welded,
The column base accommodated in the steel pipe is screwed and tightened with a lag screw that penetrates the base plate from the lower surface,
In the gap left between the column base and the steel pipe, a gap filling resin is injected to form a resin layer,
The column base fixing structure of a wooden column, wherein the anchor bolt is an undone PC steel rod disposed regardless of whether it is symmetrical or asymmetric with respect to the axis of the column base.
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