JP2021139149A - Base structure for steel frame structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄骨架構の基礎構造に関する。 The present invention relates to a basic structure of a steel frame.
建物の鉄骨架構には、鉄骨製のラーメン架構や鉄骨製のブレース架構等、様々な構造の鉄骨架構がある。その中で、物流施設や倉庫等においては、梁間方向に延びる複数の鉄骨製のラーメン架構が、桁行方向に間隔を置いて配設され、隣接するラーメン架構同士は、桁行方向に延びる梁やブレースによって接続されることによりブレース架構が形成され、ラーメン架構とブレース架構の双方を備えた架構が構成される。この形態の架構においては、ラーメン架構とブレース架構が柱を共有しており、この柱は、例えば鉄筋コンクリート製の布基礎や独立基礎により支持されている。すなわち、ラーメン架構とブレース架構は基礎も共有している。 There are various types of steel frames such as rigid frame frames made of steel and brace frames made of steel. Among them, in distribution facilities, warehouses, etc., a plurality of steel frame frames extending in the beam-to-beam direction are arranged at intervals in the girder direction, and adjacent rigid frame frames extend in the girder direction. A brace frame is formed by being connected by, and a frame having both a rigid frame frame and a brace frame is constructed. In this form of frame, the rigid frame frame and the brace frame share a pillar, and this pillar is supported by, for example, a reinforced concrete cloth foundation or an independent foundation. That is, the rigid frame frame and the brace frame also share the basics.
ところで、桁行方向に延設するブレース架構に対して地震時等の際に水平力が作用した場合でも、ブレース架構は殆ど変形しないことから、柱脚や基礎には曲げモーメントは殆ど生じない。これに対して、梁間方向に延設するラーメン架構に対して地震時等の際に水平力が作用した場合は、ラーメン架構が水平方向に変位すること、及び、構造設計上はラーメン架構の基礎を剛結合として設計することにより、ラーメン架構の基礎は曲げモーメントに抗し得る構造とする必要がある。そのため、ラーメン架構の構面に平行な方向(梁間方向)に横長の平面視長方形のフーチングを備えた基礎が合理的な基礎となる。 By the way, even when a horizontal force acts on the brace frame extending in the girder direction in the event of an earthquake or the like, the brace frame is hardly deformed, so that a bending moment is hardly generated in the column base or the foundation. On the other hand, if a horizontal force acts on the rigid frame frame extending in the inter-beam direction during an earthquake, the rigid frame frame will be displaced in the horizontal direction, and the foundation of the rigid frame frame will be structurally designed. By designing as a rigid frame, the foundation of the rigid frame frame needs to have a structure that can withstand the bending moment. Therefore, a foundation having a horizontally long rectangular footing in a plan view in a direction parallel to the structure surface of the rigid frame frame (inter-beam direction) is a rational foundation.
しかしながら、このように直方体状のフーチングと、フーチングから立設する立ち上り部と、を備える鉄筋コンクリート製の基礎を施工する場合、型枠の組み立てと脱型を含む型枠工を要し、施工手間がかかるといった課題がある。建物の規模が大きくなるにつれて、基礎の数(独立基礎の数)が多くなったり、基礎の延長(布基礎の延長)が長くなることとなり、この課題は一層顕著になる。 However, when constructing a reinforced concrete foundation having a rectangular parallelepiped footing and a rising portion erected from the footing in this way, formwork including assembling and removing the formwork is required, which requires a lot of labor. There is a problem such as this. As the scale of the building increases, the number of foundations (number of independent foundations) increases and the extension of foundations (extension of cloth foundations) becomes longer, and this problem becomes even more prominent.
上記型枠工の抱える課題を解消するべく、型枠工を不要として、施工手間を少なくできる円筒形基礎構造が提案されている。具体的には、構造物を支持する基礎構造であり、この基礎構造は、薄板鋼板により形成される円筒形の外枠と、円筒形外枠内に充填されて円筒形外枠と一体とされるコンクリートと、薄板鋼板からなる外枠の外表面に塗布又は接着により形成される防錆効果の高い防錆材層とにより構成される(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve the problems of the formwork, a cylindrical foundation structure has been proposed that does not require the formwork and can reduce the construction work. Specifically, it is a foundation structure that supports the structure, and this foundation structure is integrated with a cylindrical outer frame formed of a thin steel plate and a cylindrical outer frame filled in the cylindrical outer frame. It is composed of concrete and a rust preventive material layer having a high rust preventive effect formed by coating or adhering to the outer surface of an outer frame made of a thin steel plate (see, for example, Patent Document 1).
一方、基礎に生じる曲げモーメントを低減するべく、柱脚に皿バネ等の弾性バネを適用することにより、柱脚の回転剛性を低減する工法が提案されている。より具体的には、建築物の鉄骨構造の柱脚を構成しているベースプレート、アンカーボルト、基礎鉄筋コンクリートの接合方法に関し、ベースプレートとそれを固定するアンカーボルトのナットとの間に特定のバネ定数を有するスプリング部材を挿入し、さらに、ベースプレートと基礎鉄筋コンクリート上面との間に、特定のバネ定数を有するスプリング部材および回転軸部材を挿入し、柱の回転曲げ剛性を柔軟にする、柱脚の接合工法である(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, in order to reduce the bending moment generated in the foundation, a construction method has been proposed in which the rotational rigidity of the column base is reduced by applying an elastic spring such as a countersunk spring to the column base. More specifically, regarding the method of joining the base plate, anchor bolt, and foundation reinforced concrete that make up the column base of the steel structure of the building, a specific spring constant is set between the base plate and the nut of the anchor bolt that fixes it. A column base joining method that inserts a spring member to have, and further inserts a spring member and an anchor bolt member having a specific spring constant between the base plate and the upper surface of the foundation reinforced concrete to make the rotational bending rigidity of the column flexible. (See, for example, Patent Document 2).
特許文献1に記載の基礎構造を適用することにより、型枠工を不要にできるものの、上記する梁間方向に横長の平面視長方形のフーチングを備えた基礎に代わり、この平面視長方形の基礎の長辺を直径とする特許文献1に記載の基礎を適用すると、桁行方向に無駄に長い基礎となることから、合理的な基礎とは言えず、不経済となる。
By applying the foundation structure described in
一方、特許文献2に記載の柱脚の接合工法を適用することにより、例えばラーメン架構の柱脚に生じる曲げモーメントを低減し、もって基礎のサイズダウンを図ることができるものの、皿バネ等のスプリング部材は高価であり、工費増大に繋がることと、スプリング部材を備えていることにより柱脚と基礎の接合が完全なピン接合とはならず、例えば半固定接合となり、曲げモーメントの低減効果に関して改善の余地を残す。
On the other hand, by applying the column base joining method described in
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ラーメン架構とブレース架構の双方を備えた架構の柱を支持する基礎構造に関し、可及的に安価な施工にて基礎のサイズダウンを図ることを可能とした、鉄骨架構の基礎構造を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and the size of the foundation should be reduced by as inexpensive construction as possible with respect to the foundation structure for supporting the columns of the frame having both the rigid frame frame and the brace frame. The purpose is to provide the foundation structure of the steel frame that makes it possible.
前記目的を達成すべく、本発明による鉄骨架構の基礎構造の一態様は、
梁間方向に延びる複数の鉄骨製のラーメン架構と、桁行方向に延びる複数の鉄骨製のブレース架構と、を備え、複数の前記ラーメン架構は、前記桁行方向に間隔を置いて配設され、前記ブレース架構は、前記ラーメン架構を構成する複数の柱と、複数の該柱を繋ぐ梁及びブレースと、により形成されている、鉄骨架構において、前記柱の下端にはベースプレートが取り付けられており、鉄筋コンクリート製の基礎と該ベースプレートがアンカーボルトを介して接続されている、鉄骨架構の基礎構造であって、
前記基礎は、円柱状を呈し、
前記基礎と前記ベースプレートが軸力伝達部材を介して梁間方向においてピン接合されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the basic structure of the steel frame according to the present invention is
A plurality of steel frame frames extending in the beam-to-beam direction and a plurality of steel frame braces extending in the girder direction are provided, and the plurality of rigid frame frames are arranged at intervals in the girder direction, and the braces are provided. The frame is a steel frame formed by a plurality of columns constituting the rigid frame frame and beams and braces connecting the plurality of columns. A base plate is attached to the lower end of the columns and is made of reinforced concrete. The foundation structure of the steel frame, in which the foundation of the frame and the base plate are connected via anchor bolts.
The foundation has a columnar shape
The foundation and the base plate are pin-joined in the inter-beam direction via an axial force transmitting member.
本態様によれば、梁間方向に延びる複数の鉄骨製のラーメン架構と、桁行方向に延びる複数の鉄骨製のブレース架構とを備えた、所謂、片側ラーメン架構・片側ブレース架構の鉄骨架構において、柱下端のベースプレートと基礎が梁間方向(ラーメン架構の構面方向)においてピン接合されていることにより、梁間方向の曲げモーメントが卓越し得る柱脚や基礎における曲げモーメントを解消することができる。このことにより、基礎の梁間方向の寸法を可及的に小さくすることができ、この梁間方向の寸法にて規定される基礎の全体寸法をこの梁間方向の寸法に合わせることができるため、梁間方向の寸法を直径とする可及的に平面寸法の小さな円柱状の基礎を有する基礎構造とすることができる。 According to this aspect, in a so-called one-sided rigid frame frame / one-sided brace frame steel frame frame including a plurality of steel frame frames extending in the beam-to-beam direction and a plurality of steel frame brace frames extending in the girder direction, columns By pin-joining the base plate at the lower end and the foundation in the beam-to-beam direction (the structural surface direction of the rigid frame frame), it is possible to eliminate the bending moment in the column base and the foundation in which the bending moment in the beam-to-beam direction can be predominant. As a result, the dimension of the foundation in the inter-beam direction can be made as small as possible, and the overall dimension of the foundation defined by the dimension in the inter-beam direction can be matched with the dimension in the inter-beam direction. It is possible to form a foundation structure having a columnar foundation having as small a plane dimension as possible with the dimension of.
このピン接合は、基礎とベースプレートの間に介在する軸力伝達部材により形成される。軸力伝達部材は、文字通り、柱から基礎へ軸力を伝達することを目的とした部材であり、軸力伝達部材の上に載置されたベースプレートは、この軸力伝達部材を支点として、梁間方向左右に回動することが許容されている。この作用により、柱の下端(軸力伝達部材に載置されている面)は梁間方向に回転自由となり、この方向におけるピン接合(もしくはピン柱脚)が形成される。尚、ブレース架構を形成する桁行方向においては、既述するように、作用する水平力に対してブレース架構は殆ど変形しないことから、基礎の梁間方向は必ずしもピン接合である必要はなく、半固定接合等であってもよい。 This pin joint is formed by an axial force transmitting member interposed between the foundation and the base plate. The axial force transmission member is literally a member whose purpose is to transmit the axial force from the column to the foundation, and the base plate mounted on the axial force transmission member has the axial force transmission member as a fulcrum between the beams. It is allowed to rotate left and right in the direction. By this action, the lower end of the column (the surface mounted on the axial force transmitting member) becomes free to rotate in the direction between the beams, and a pin joint (or a pin column base) is formed in this direction. In the girder direction in which the brace frame is formed, as described above, since the brace frame is hardly deformed by the acting horizontal force, the beam-to-beam direction of the foundation does not necessarily have to be pin-joined and is semi-fixed. It may be a joint or the like.
また、本発明による鉄骨架構の基礎構造の他の態様において、前記軸力伝達部材と前記アンカーボルトがいずれも、平面視において、前記柱のうち梁間方向の柱成の中心に配設されていることを特徴とする。 Further, in another aspect of the basic structure of the steel frame according to the present invention, both the axial force transmitting member and the anchor bolt are arranged at the center of the column formation in the inter-beam direction among the columns in a plan view. It is characterized by that.
本態様によれば、軸力伝達部材とアンカーボルトがいずれも、平面視において、柱のうち梁間方向の柱成の中心に配設されていることにより、アンカーボルトを介して基礎と接続される柱(ベースプレート)を、軸力伝達部材を支点として梁間方向左右に回動させることができ、基礎とベースプレートの梁間方向へのピン接合を形成することができる。例えば、H形鋼からなる柱が、ウエブを梁間方向に配設された状態で基礎に固定されている形態において、例えば二本のアンカーボルトが二つのフランジの間の中心(ウエブの中心)であってウエブを挟んだ両サイドに配設されている形態、四本のアンカーボルトがウエブを挟んだ両サイドに二本ずつ配設されている形態などが挙げられる。 According to this aspect, both the axial force transmitting member and the anchor bolt are connected to the foundation via the anchor bolt by being arranged at the center of the column formation in the inter-column direction of the columns in a plan view. The column (base plate) can be rotated left and right in the inter-beam direction with the axial force transmission member as a fulcrum, and a pin joint between the foundation and the base plate in the inter-beam direction can be formed. For example, in a form in which a column made of H-section steel is fixed to the foundation with the web arranged in the beam-to-beam direction, for example, two anchor bolts are at the center between the two flanges (the center of the web). Examples thereof include a form in which four anchor bolts are arranged on both sides of the web, and a form in which two anchor bolts are arranged on both sides of the web.
また、本発明による鉄骨架構の基礎構造の他の態様において、前記軸力伝達部材は、密実で平面視矩形のブロック体からなり、該平面視矩形の長手方向が桁行方向に向けて配設されており、
前記アンカーボルトは前記ブロック体の内部を貫通していることを特徴とする。
Further, in another aspect of the basic structure of the steel frame according to the present invention, the axial force transmitting member is composed of a solid and rectangular block body in a plan view, and the longitudinal direction of the rectangular view in a plan view is arranged toward the girder direction. Has been
The anchor bolt is characterized in that it penetrates the inside of the block body.
本態様によれば、軸力伝達部材が密実で平面視矩形のブロック体により形成され、平面視矩形の長手方向が桁行方向に向けて配設されていることにより、軸力伝達部材にて柱からの軸力を基礎に十分に伝達しながら、平面視矩形のブロック体の短手方向である梁間方向に柱を回動させることができる。ここで、「平面視矩形」とは、平面視が長方形、長方形の隅角が湾曲に面取りされた形状、平面視がトラック状の各形状を含んでいる。尚、基礎へ伝達すべき軸力に応じて軸力伝達部材の平面寸法は調整され、必要に応じて軸力伝達部材の数を複数にしてもよい。例えば、ウエブの左右にそれぞれ軸力伝達部材が設けられ、各軸力伝達部材にアンカーボルトが貫通する形態であってもよい。 According to this aspect, the axial force transmitting member is formed of a solid block body having a rectangular shape in a plan view, and the longitudinal direction of the rectangular shape in a plan view is arranged toward the girder direction. While sufficiently transmitting the axial force from the column to the foundation, the column can be rotated in the direction between the beams, which is the lateral direction of the rectangular block body in a plan view. Here, the "planar view rectangle" includes a shape in which the plan view is rectangular, a shape in which the corner corners of the rectangle are chamfered in a curved manner, and a shape in which the plan view is a track shape. The plane dimensions of the axial force transmitting members are adjusted according to the axial force to be transmitted to the foundation, and the number of the axial force transmitting members may be a plurality as necessary. For example, axial force transmission members may be provided on the left and right sides of the web, and anchor bolts may penetrate through each axial force transmission member.
また、本発明による鉄骨架構の基礎構造の他の態様において、前記ブロック体は、セメント系材料によるブロック体、平面視矩形枠状の角形鋼管と該角形鋼管の内部にセメント系材料が充填されているブロック体、鉄製のブロック体、のいずれか一種からなることを特徴とする。 Further, in another aspect of the basic structure of the steel frame according to the present invention, the block body is a block body made of a cement-based material, a rectangular steel pipe having a rectangular frame in a plan view, and the inside of the square steel pipe is filled with a cement-based material. It is characterized by being composed of any one of a block body made of iron and a block body made of iron.
本態様によれば、いずれも密実なブロック体により、柱からの軸力を基礎に十分に伝達することができる。特に、平面視矩形枠状の角形鋼管と角形鋼管の内部にセメント系材料が充填されているブロック体では、角形鋼管が脱型不要の型枠の役割を担い、その内部にセメント系材料が充填されていることから、可及的に安価で効率的に基礎構造を施工できる。ここで、「セメント系材料」とは、セメントペースト、モルタル(無収縮モルタルを含む)、コンクリートを含んでいる。 According to this aspect, the axial force from the column can be sufficiently transmitted to the foundation by the solid block body. In particular, in a rectangular steel pipe having a rectangular frame in a plan view and a block body in which a cement-based material is filled inside the square steel pipe, the square steel pipe plays the role of a formwork that does not require demolding, and the cement-based material is filled inside the square steel pipe. Therefore, the foundation structure can be constructed as inexpensively and efficiently as possible. Here, the "cement-based material" includes cement paste, mortar (including non-shrink mortar), and concrete.
また、本発明による鉄骨架構の基礎構造の他の態様において、前記軸力伝達部材における二つの前記長手方向の側面の側方にはそれぞれ、第一弾性体が配設されて前記ベースプレートを支持しており、
前記第一弾性体がコンクリートに埋設されていることを特徴とする。
Further, in another aspect of the basic structure of the steel frame according to the present invention, first elastic bodies are disposed on the sides of the two longitudinal side surfaces of the axial force transmitting member to support the base plate. And
The first elastic body is embedded in concrete.
本態様によれば、軸力伝達部材における二つの長手方向の側面の側方に第一弾性体が配設され、軸力伝達部材の側方において第一弾性体がベースプレートを支持していることにより、柱(及びベースプレート)が軸力伝達部材を支点として梁間方向に回動した際に、第一弾性体が変形しながらベースプレートの変位を吸収することができる。そして、回動したベースプレートが軸力伝達部材の中心に戻った際には、第一弾性体も膨らんで元の状態に戻ることにより、ベースプレートの支持姿勢を維持することができる。ここで、「第一弾性体」は、例えば直方体状の定型の発泡性樹脂等により形成できる。また、例えば第一弾性体がコンクリートに完全に埋設されていることにより、第一弾性体を外部に露出させることなく、基礎とベースプレートとコンクリートにて包囲することができる。ここで、「コンクリート」には、土間コンクリート(ひび割れ防止用の鉄筋が埋設された形態を含む)、構造スラブを形成するコンクリート(鉄筋コンクリート)、基礎梁を形成するコンクリート(鉄筋コンクリート)、基礎柱を形成するコンクリート(鉄筋コンクリート)等が含まれる。 According to this aspect, the first elastic body is arranged on the side of the two longitudinal side surfaces of the axial force transmitting member, and the first elastic body supports the base plate on the side of the axial force transmitting member. Therefore, when the column (and the base plate) rotates in the direction between the beams with the axial force transmitting member as the fulcrum, the first elastic body can absorb the displacement of the base plate while being deformed. Then, when the rotated base plate returns to the center of the axial force transmitting member, the first elastic body also expands and returns to the original state, so that the supporting posture of the base plate can be maintained. Here, the "first elastic body" can be formed of, for example, a rectangular parallelepiped standard foamable resin or the like. Further, for example, since the first elastic body is completely embedded in concrete, the first elastic body can be surrounded by the foundation, the base plate, and concrete without exposing the first elastic body to the outside. Here, in "concrete", soil concrete (including a form in which reinforcing bars for preventing cracks are embedded), concrete forming a structural slab (reinforced concrete), concrete forming a foundation beam (reinforced concrete), and a foundation pillar are formed. Includes concrete (reinforced concrete), etc.
また、本発明による鉄骨架構の基礎構造の他の態様において、前記軸力伝達部材における二つの前記長手方向の側面の側方にはそれぞれ、第一弾性体が配設されて前記ベースプレートを支持しており、
前記基礎の天端から前記柱の柱脚の一定レベルに亘る高さの第二弾性体により、前記柱の周囲が包囲されており、
前記第二弾性体がコンクリートに埋設されていることを特徴とする。
Further, in another aspect of the basic structure of the steel frame according to the present invention, first elastic bodies are disposed on the sides of the two longitudinal side surfaces of the axial force transmitting member to support the base plate. And
The circumference of the column is surrounded by a second elastic body having a height extending from the top of the foundation to a certain level of the column base of the column.
The second elastic body is embedded in concrete.
本態様によれば、コンクリートが柱脚の途中レベルまで打設される場合において、基礎の天端から柱脚の一定レベル(例えばベースプレートから上方30cm乃至50cm程度の高さ)に亘る高さの第二弾性体により柱の周囲が包囲されていることにより、柱脚と土間コンクリートを第二弾性体にて縁切りしながら、柱脚の変位を第二弾性体にて吸収することができる。尚、ここでも、「コンクリート」には、上記する土間コンクリートをはじめとして、様々な形態のコンクリートが含まれる。 According to this aspect, when concrete is cast to the middle level of the column base, the height extending from the top of the foundation to a certain level of the column base (for example, a height of about 30 cm to 50 cm above the base plate). Since the circumference of the column is surrounded by the two elastic bodies, the displacement of the column base can be absorbed by the second elastic body while the column base and the soil concrete are trimmed by the second elastic body. In addition, here as well, "concrete" includes various forms of concrete, including the above-mentioned soil concrete.
また、本発明による鉄骨架構の基礎構造の他の態様において、前記基礎は、薄板鋼板により形成される円筒体と、該円筒体の内側にある鉄筋コンクリート製の円柱体とにより構成されていることを特徴とする。 Further, in another aspect of the foundation structure of the steel frame according to the present invention, the foundation is composed of a cylinder formed of a thin steel plate and a cylinder made of reinforced concrete inside the cylinder. It is a feature.
本態様によれば、基礎が、薄板鋼板により形成される円筒体とその内側にある鉄筋コンクリート製の円柱体とを有することにより、円筒体の内部にコンクリートが充填されて内側から円筒体に対してコンクリート圧が作用した際に、円筒状で引張力に強い鋼板からなる円筒体には周方向の引張力が作用してコンクリート圧に抗することができるため、円筒体を薄板鋼板にて形成することが可能になる。さらに、薄板鋼板からなる円筒体を型枠として兼用しながら円柱体を施工でき、さらには円筒体を脱型しないことにより、型枠工を解消することができ、基礎構造の施工性の向上に繋がる。 According to this aspect, the foundation has a cylinder formed of a thin steel plate and a cylinder made of reinforced concrete inside the cylinder, so that the inside of the cylinder is filled with concrete and the cylinder is viewed from the inside. When a concrete pressure is applied, a tensile force in the circumferential direction acts on a cylindrical body made of a cylindrical steel plate having a strong tensile force to resist the concrete pressure. Therefore, the cylindrical body is formed of a thin steel plate. Will be possible. Furthermore, the cylindrical body can be constructed while using the cylindrical body made of thin steel plate as the formwork, and by not removing the cylindrical body, the formwork can be eliminated and the workability of the basic structure can be improved. Connect.
以上の説明から理解できるように、本発明の鉄骨架構の基礎構造によれば、ラーメン架構とブレース架構の双方を備えた架構の柱を支持する基礎構造に関し、可及的に安価な施工にて基礎のサイズダウンを図ることができる。 As can be understood from the above explanation, according to the basic structure of the steel frame of the present invention, the foundation structure for supporting the columns of the frame having both the rigid frame frame and the brace frame can be constructed at the lowest possible cost. The size of the foundation can be reduced.
以下、実施形態に係る鉄骨架構の基礎構造について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 Hereinafter, the basic structure of the steel frame according to the embodiment will be described with reference to the attached drawings. In the present specification and the drawings, substantially the same components may be designated by the same reference numerals to omit duplicate explanations.
[実施形態に係る鉄骨架構の基礎構造]
<鉄骨架構>
はじめに、図1を参照して、実施形態に係る基礎構造を備えた鉄骨架構の一例について説明する。ここで、図1は、実施形態に係る基礎構造を備えた鉄骨架構の一例を示す斜視図である。
[Basic structure of steel frame according to the embodiment]
<Steel frame>
First, an example of a steel frame frame provided with a foundation structure according to an embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a perspective view showing an example of a steel frame frame provided with a foundation structure according to an embodiment.
鉄骨架構100は、例えば、平屋の物流施設や倉庫、工場、プラント施設、事務所等として適用され、図1に示す鉄骨架構100に対して、壁材や屋根材が取り付けられることにより、各種の平屋建物が構成される。鉄骨架構100は、梁間方向に延びる複数の鉄骨製のラーメン架構10と、桁行方向に延びる複数の鉄骨製のブレース架構20とを有する。複数のラーメン架構10は、桁行方向に所定の間隔を置いて配設されている。
The
図示例のラーメン架構10は、三本の柱1と、隣接する柱1の柱頭同士を繋ぐ梁2とを有する門型架構を呈し、柱1と梁2は、高力ボルト等によるボルト接合や溶接接合により、剛接合されている。尚、ラーメン架構は、二本の柱1を備え、開口の間口の広い門型架構であってもよい。
The
一方、ブレース架構20は、ラーメン架構10を構成する柱1と、隣接する柱1の柱頭や柱脚、及び柱中段を繋ぐ横胴縁3(梁)と、隣接する柱1と上下の横胴縁3により形成される矩形枠の対角線に交差した態様で架け渡されたブレース4とにより形成されている。また、図示例のブレース架構20では、隣接する柱1の間に縦胴縁5が配設されている。尚、図示例のブレース架構20は、桁行方向に間隔を置いて配設されているが、ブレース架構20が桁行方向に連続する形態であってもよいし、ブレース4は図示例の交差する形態の他、一方の対角線にのみ配設される形態であってもよい。
On the other hand, in the
図示例の柱1や梁2はH形鋼により形成され、横胴縁3や縦胴縁5は溝形鋼により形成されている。また、図示例のブレース4は、ターンバックルを備えた鋼棒により形成されている。尚、柱1や梁2等は、他の形鋼材や角形鋼管等により形成されてもよいし、ブレース4は、平鋼等により形成されてもよい。
The
複数のラーメン架構10とブレース架構20により構成される鉄骨架構100においては、各ラーメン架構10を構成する梁2の上方において桁行方向に延設する複数の横胴縁3が配設され、交差した態様で架け渡されるブレース4を複数組備えた屋根架構をさらに有している。
In the
鉄骨架構100を構成する柱1の柱脚は、以下で詳説する基礎構造に固定されており、柱脚の下部は土間コンクリート30(コンクリートの一例)に埋設されている。尚、この土間コンクリート30には、ひび割れ防止用の鉄筋が埋設されているのが一般的である。また、柱脚の下部が埋設されるコンクリートは、土間コンクリートの他にも、構造スラブを形成する鉄筋コンクリートや、基礎梁を形成する鉄筋コンクリート、基礎柱を形成する鉄筋コンクリート等であってもよい。
The column base of the
図示例の鉄骨架構100の柱1の柱脚の基礎構造においては、柱1に対して梁間方向の水平力が作用した際に、梁間方向の曲げモーメントが発生しないように、基礎と柱1が梁間方向にピン接合されている。一方、桁行方向の水平力が柱1に作用した際には、ブレース架構20は殆ど変形しないことから、柱1の柱脚の基礎構造において桁行方向の曲げモーメントは発生しても僅かである。従って、柱1の柱脚の基礎構造において、基礎と柱1の桁行方向は半固定接合(基礎に対する柱1の回転がある程度拘束される)等であってよく、かならずしもピン接合でなくてよい。
In the foundation structure of the column base of the
<基礎構造>
次に、図2乃至図8を参照して、実施形態に係る基礎構造の一例について説明する。ここで、図2は、実施形態に係る基礎構造を土間コンクリートとともに示す斜視図である。また、図3は、実施形態に係る基礎構造を示す斜視図であり、図4は、図3に示す基礎構造から第二弾性体を取り除いた状態を示す斜視図であり、図5は、軸力伝達部材の一例とアンカーボルトのみを取り出して示す斜視図である。さらに、図6乃至図8はそれぞれ、図3のVI方向矢視図、VII方向矢視図、及びVIII方向矢視図である。尚、図2乃至図4、及び図6乃至図8において、柱1はその途中位置で切断し、柱脚のみを示している。
<Basic structure>
Next, an example of the basic structure according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 8. Here, FIG. 2 is a perspective view showing the foundation structure according to the embodiment together with the soil concrete. 3 is a perspective view showing the basic structure according to the embodiment, FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the second elastic body is removed from the basic structure shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a shaft. It is a perspective view which shows only an example of a force transmission member and an anchor bolt. Further, FIGS. 6 to 8 are an arrow view in the VI direction, an arrow view in the VII direction, and an arrow view in the VIII direction of FIG. 3, respectively. In addition, in FIGS. 2 to 4 and 6 to 8, the
図4に示すように、基礎構造70は、基礎40と、基礎40の上面に載置されている軸力伝達部材60及び第一弾性体50Aと、軸力伝達部材60及び第一弾性体50Aに載置されている柱1の下端のベースプレート1cと、軸力伝達部材60を介してベースプレート1cと基礎40を接続するアンカーボルト8とを有する。
As shown in FIG. 4, the
図4に示す構成に対して、図3に示すように、軸力伝達部材60及び第一弾性体50Aと、ベースプレート1cと、柱1の柱脚の一定レベルまでを第二弾性体50Bが包囲することにより、基礎構造70が形成される。基礎構造70は、図2に示すように、基礎40の天端から第二弾性体50Bの例えば上端まで土間コンクリート30に埋設されることにより、基礎構造70は土間コンクリート30と第二弾性体50Bにて縁切りされた態様で一体に形成される。尚、図2及び図3等では、H形鋼からなる柱1の柱脚の周囲を第二弾性体50Bが長方形筒状に包囲する形態を示しているが、第二弾性体50Bが柱1を形成するH形鋼のウエブやフランジの外周面に当設するように配設され、H形鋼の外周と隙間の無い態様で第二弾性体50Bが柱1の柱脚を包囲する形態であってもよい。また、この形態では、さらに、図3及び図4等に示すスチフナ1eの外周面においても、第二弾性体50Bが隙間無く配設されてもよい。
With respect to the configuration shown in FIG. 4, as shown in FIG. 3, the second
図5に詳細に示すように、軸力伝達部材60は、平面視矩形枠状の角形鋼管61と、角形鋼管61の内部にセメント系材料が充填硬化されてなるセメント系ブロック62とを有する、密実なブロック体である。このセメント系材料としては、例えば無収縮モルタル等が適用される。尚、角形鋼管61には、四枚の平鋼が平面視矩形枠状に溶接接合される形態も含まれるものとする。
As shown in detail in FIG. 5, the axial
一方、第一弾性体50Aは、直方体状の弾性体であり、ある程度の剛性と弾性を有する発泡性樹脂等により形成されるのがよく、例えばポリスチレンを主成分とする発泡性樹脂が適用できる。また、第二弾性体50Bは板状の弾性体であり、第一弾性体50Aと同素材により形成できる。
On the other hand, the first
軸力伝達部材60は、文字通り、柱1からの軸力を基礎40に伝達する部材である。梁間方向において曲げモーメントが生じないように基礎構造70が設計されていることから、平面積A1を有する軸力伝達部材60は柱1からの軸力を基礎40に伝達する機能を有していればよい。尚、図示する軸力伝達部材60は、平面視長方形(より詳細には隅角部がR加工された形状)の形態であるが、例えば平面視トラック状の形態であってもよい。
The axial
図示例の基礎構造70では、例えば図4に示すように、二本のアンカーボルト8を有することから、二本のアンカーボルト8は、ベースプレート1cの中央の下方に位置する軸力伝達部材60のセメント系ブロック62を貫通する。
Since the
尚、軸力伝達部材60は、図示例の形態以外にも、セメント系材料のみによるブロック体や、鉄製のブロック体であってもよい。ただし、図示例の軸力伝達部材60では、角形鋼管61の内部にセメント系材料が充填され、角形鋼管61が残置されることから、角形鋼管61は型枠としても機能し、かつ脱型を不要にできることから施工性に優れている。また、平面積が同等の密実な鉄製のブロック体に比べて、材料コストや施工コスト(製作コスト)は安価であることから、図示例の軸力伝達部材60が好適である。
In addition to the form shown in the illustrated example, the axial
図4に示すように、H形鋼からなる柱1は、ラーメン架構10の構面において柱1が強軸方向を向くように配設される。従って、柱1のうち、ウエブ1aは梁間方向に配向し、二つのフランジ1bは桁行方向に配向する。柱1の下端には鋼製のベースプレート1cが溶接接合されており、ベースプレート1cの中央位置(ウエブ1aの中央位置)において、平面視長方形の軸力伝達部材60は、その長手方向を桁行方向に向けた姿勢で配設される。そして、軸力伝達部材60の左右の長手方向の側面の側方にそれぞれ、第一弾性体50Aが配設され、二つの第一弾性体50Aと軸力伝達部材60とにより、ベースプレート1cを支持している。尚、柱脚において、ウエブ1aと二つのフランジ1bに対して鋼製の二段のスチフナ1eが溶接にて接合され、柱脚を補剛するとともに、このスチフナ1eには、例えば地中梁(図示せず)が溶接接合されるようになっている。
As shown in FIG. 4, the
ベースプレート1cのうち、ウエブ1aの中央位置(二つのフランジ1bの中間位置で、ウエブ1aの幅tの中央t/2の位置)において、ウエブ1aから左右に同じ距離離れた位置には、ボルト孔(図示せず)が開設されており、アンカーボルト8は、対応するボルト孔を介し、セメント系ブロック62を貫通して下方の基礎40にアンカー定着している。ここで、図示例においては、ウエブ1aの左右にそれぞれ一本ずつのアンカーボルト8が配設されているが、設計上必要に応じてウエブ1aの左右にそれぞれ複数本のアンカーボルトが配設されてもよく、この場合でも各アンカーボルトはウエブ1aの中央位置に配設される。
Bolt holes in the
ベースプレート1cはその中央位置において桁行方向に長い軸力伝達部材60にて支持されていることから、図4に示すように柱1に対して梁間方向に水平力が作用した際に、柱1(ベースプレート1c)は梁間方向であるX方向に回動することが許容され、従ってベースプレート1cと基礎40は梁間方向にピン接合される(ピン柱脚)。
Since the
また、軸力伝達部材60の長手方向の側面の側方に第一弾性体50Aが配設されていることにより、ベースプレート1cが一方に回動してその回動方向にある第一弾性体50Aを圧縮した際には、この第一弾性体50Aは圧縮変形し、ベースプレート1cが他方に回動して戻る際には圧縮状態の第一弾性体50Aは膨張して元の状態に戻ることにより、第一弾性体50Aはベースプレート1cに常時密着して支持姿勢を維持する。
Further, since the first
一方、図4からも明らかなように、軸力伝達部材60が桁行方向に長く、かつ、二本のアンカーボルト8が桁行方向においてウエブ1aからそれぞれ離れた位置に配設されていることから、基礎40とベースプレート1cはピン接合ではなく、半固定接合(ある程度の固定度のある接合)となる。しかしながら、既述するように、ブレース架構20においては桁行方向に変形が殆ど生じないことから、基礎40とベースプレート1cにおいて桁行方向の曲げモーメントは殆ど発生しない。
On the other hand, as is clear from FIG. 4, the axial
以上のように、基礎40において、梁間方向に曲げモーメントは発生せず、桁行方向に発生する曲げモーメントは僅かであることから、基礎40の平面寸法を可及的に小さな寸法に設定できる。仮に、柱1の柱脚の基礎構造において梁間方向の曲げモーメントが発生する場合は、桁行方向には曲げモーメントが殆ど生じないことを合わせ勘案すると、梁間方向の曲げモーメントに抗し得る梁間方向に横長のフーチングを備えた、平面視長方形の基礎を施工する必要がある。この施工において、基礎を鉄筋コンクリートにて施工する場合、型枠工(型枠の設置及び脱型)を要し、基礎の施工に時間がかかることになる。
As described above, in the
図示例の基礎40は、薄板鋼板により形成される円筒体41と、その内側にある鉄筋コンクリート製の円柱体42とを有する。円筒体41の内部にコンクリートが充填されて内側から円筒体41に対してコンクリート圧が作用した際に、円筒状で引張力に強い鋼板からなる円筒体41には周方向の引張力が作用してコンクリート圧に抗することができるため、円筒体41を薄板鋼板にて形成することが可能になる。
The
さらに、薄板鋼板からなる円筒体41を型枠として兼用しながら鉄筋コンクリート製の円柱体42を施工でき、さらには円筒体41を脱型しないことにより、型枠工を解消することができ、基礎構造70の施工性の向上に繋がる。
Further, a
また、図2、及び図6乃至図8に示すように、軸力伝達部材60及び第一弾性体50Aと、ベースプレート1cと、c第二弾性体50Bの周囲に土間コンクリート30が施工されていることにより、基礎構造70と土間コンクリート30を第二弾性体50Bにて完全に縁切りするとともに、柱脚の変位を第二弾性体50Bにて吸収し、柱脚の変位に起因した土間コンクリート30におけるクラックの発生を解消できる。尚、図示例では、厚み25mm以上の複数の板状の第二弾性体50Bが、ベースプレート1c等の四方を包囲し、かつ、その上方の柱脚の四方を包囲している。ここで、軸力伝達部材60を形成する角形鋼管61には、例えば、平面寸法が200mm×100mm程度で、厚みが5mm程度の鋼管が適用できる。
Further, as shown in FIGS. 2 and 6 to 8,
図6乃至図8に示すように、上段のスチフナ1eよりも上方の空間には、土間コンクリート30の天端レベルまで充填モルタル1fが施工され、第二弾性体50Bの上端と柱1のフランジ1bの間には変成シリコーン等のシール1gが施工される。また、角形鋼管61とその側方の第一弾性体50Aの間には、無収縮モルタルを充填してもよい。
As shown in FIGS. 6 to 8, a
図示する基礎構造70によれば、ラーメン架構10とブレース架構20の双方を備えた鉄骨架構100の柱1を支持する基礎構造に関し、その施工に際して型枠工を不要にでき、可及的に安価な施工にて基礎40のサイズダウンを図ることができる。
According to the illustrated
また、図9は、図6に対応した図であって、基礎構造の他の例を示す図である。図9に示す基礎構造70Aは、柱1からの軸力を基礎40に伝達するべく、アンカーボルト8ごとに固有の軸力伝達部材60を設け、各軸力伝達部材60の平面積A1の二倍の平面積A2の軸力伝達部材を有する基礎構造である。このように、柱1から作用する軸力に応じて軸力伝達部材60の数を増やしたり、あるいは軸力伝達部材60の平面積を大きくすることにより、柱1から作用する軸力を基礎40に十分に伝達することが可能になる。尚、基礎構造70Aにおいて、二つの軸力伝達部材60の側方に配設される第一弾性体は、ベースプレート1cの左右の平面寸法を備えていればよい。
Further, FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 6 and is a diagram showing another example of the basic structure. In the
上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Other embodiments may be obtained in which other components are combined with respect to the configurations listed in the above embodiments, and the present invention is not limited to the configurations shown here. This point can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form thereof.
1:柱
1a:ウエブ
1b:フランジ
1c:ベースプレート
1e:スチフナ
1f:充填モルタル
1g:シール
2:梁
3:梁(横胴縁)
4:ブレース
5:縦胴縁
8:アンカーボルト
10:ラーメン架構
20:ブレース架構
30:土間コンクリート(コンクリート)
40:基礎
41:円筒体
42:円柱体
50A:第一弾性体
50B:第二弾性体
60:軸力伝達部材
61:角形鋼管
62:セメント系ブロック
70,70A:基礎構造(鉄骨架構の基礎構造)
100:鉄骨架構
1:
4: Brace 5: Vertical furring strip 8: Anchor bolt 10: Rahmen frame 20: Brace frame 30: Soil concrete (concrete)
40: Foundation 41: Cylindrical body 42:
100: Steel frame
Claims (7)
前記基礎は、円柱状を呈し、
前記基礎と前記ベースプレートが軸力伝達部材を介して梁間方向においてピン接合されていることを特徴とする、鉄骨架構の基礎構造。 A plurality of steel frame frames extending in the beam-to-beam direction and a plurality of steel frame braces extending in the girder direction are provided, and the plurality of rigid frame frames are arranged at intervals in the girder direction, and the braces are provided. The frame is a steel frame formed by a plurality of columns constituting the rigid frame frame and beams and braces connecting the plurality of columns. A base plate is attached to the lower end of the columns and is made of reinforced concrete. The foundation structure of the steel frame, in which the foundation of the frame and the base plate are connected via anchor bolts.
The foundation has a columnar shape
A foundation structure of a steel frame, wherein the foundation and the base plate are pin-joined in a beam-to-beam direction via an axial force transmission member.
前記アンカーボルトは前記ブロック体の内部を貫通していることを特徴とする、請求項1又は2に記載の鉄骨架構の基礎構造。 The axial force transmitting member is composed of a solid block body having a rectangular shape in a plan view, and is arranged such that the longitudinal direction of the rectangular shape in a plan view is directed to the girder direction.
The basic structure of a steel frame according to claim 1 or 2, wherein the anchor bolt penetrates the inside of the block body.
前記第一弾性体がコンクリートに埋設されていることを特徴とする、請求項3又は4に記載の鉄骨架構の基礎構造。 A first elastic body is disposed on each side of the two longitudinal side surfaces of the axial force transmitting member to support the base plate.
The basic structure of a steel frame according to claim 3 or 4, wherein the first elastic body is embedded in concrete.
前記基礎の天端から前記柱の柱脚の一定レベルに亘る高さの第二弾性体により、前記柱の周囲が包囲されており、
前記第二弾性体がコンクリートに埋設されていることを特徴とする、請求項3又は4に記載の鉄骨架構の基礎構造。 A first elastic body is disposed on each side of the two longitudinal side surfaces of the axial force transmitting member to support the base plate.
The circumference of the column is surrounded by a second elastic body having a height extending from the top of the foundation to a certain level of the column base of the column.
The basic structure of a steel frame according to claim 3 or 4, wherein the second elastic body is embedded in concrete.
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