JP2024015629A

JP2024015629A - 柱脚構造

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Publication number: JP2024015629A
Application number: JP2022117829A
Authority: JP
Inventors: 泰輝川口; Yasuteru Kawaguchi; 英二望月; Eiji Mochizuki
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2022-07-25
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2024-02-06

Abstract

【課題】Ｈ型鋼のブレースに作用した軸力を柱脚部に効果的に伝達することができる柱脚構造を得ることである。
【解決手段】柱脚構造は、断面矩形筒状で、鋼管柱の下端部が上端部に接合される本体部と、前記本体部の上端部分に設けられたダイヤフラムと、前記本体部の下端部に取り付けられ、前記本体部を介して前記鋼管柱を支持するベースプレートと、Ｈ型鋼で、上側のフランジの一端部が前記ダイヤフラムに接合され、下側のフランジの一端部が前記ベースプレートに接合され、ウェブの一端部が、前記ベースプレート及び前記本体部の少なくとも一方に接合され、他端部にＨ型鋼のブレースが連結されるブラケットと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、柱の脚部構造に関する。

特許文献１に記載の柱と基礎の接合構造は、ブレースの一端が柱脚に取り付けられている柱と、コンクリート製の基礎とが接合される柱と基礎の接合構造であり、基礎の天端には、基礎の端部側であって柱の直下にある第一アンカーボルトとブレース側にある第二アンカーボルトとが配設され、柱脚が接合されているベースプレートには第一アンカー孔と第二アンカー孔が開設され、第一アンカーボルトと第一アンカー孔の第一クリアランスよりも第二アンカーボルトと第二アンカー孔の第二クリアランスが小さい。

特開２０２０－１００９７８号公報

従来の柱脚構造では、鉄骨柱において下端のベースプレートから離れた部分に、Ｈ型鋼のブレースの端部が連結されていた。このような構成では、ブレースに作用した軸力をベースプレートに効果的に伝達することができない。

本開示の課題は、Ｈ型鋼のブレースに作用した軸力をベースプレートに効果的に伝達することである。

第１態様に記載の柱脚構造は、断面矩形筒状で、鋼管柱の下端部が上端部に接合される本体部と、前記本体部の上端部分に設けられたダイヤフラムと、前記本体部の下端部に取り付けられ、前記本体部を介して前記鋼管柱を支持するベースプレートと、Ｈ型鋼で、上側のフランジの一端部が前記ダイヤフラムに接合され、下側のフランジの一端部が前記ベースプレートに接合され、ウェブの一端部が、前記ベースプレート及び前記本体部の少なくとも一方に接合され、他端部にＨ型鋼のブレースが連結されるブラケットと、を備えることを特徴とする。

第１態様に係る構成によれば、地震等の発生によって、Ｈ型鋼のブレースには、ブレースを圧縮する軸力、又はブレースを引っ張る軸力が作用する。

ここで、他端部にブレースが連結されているブラケットは、Ｈ型鋼を用いて形成されている。また、ブラケットのウェブの一端部は、ベースプレート及び本体部の少なくとも一方に接合されている。このため、ブラケットが１枚の板部材で構成されている場合と比して、Ｈ型鋼のブレースに作用した軸力をベースプレートに効果的に伝達することができる。

第２態様に記載の柱脚構造は、第１態様に記載の柱脚構造において、前記ウェブの一端部は、前記ベースプレート及び前記本体部の両方に接合されていることを特徴とする。

第２態様に係る構成によれば、ウェブの一端部は、ベースプレート及び本体部の両方に接合されている。これにより、ウェブの一端部が、ベースプレート及び本体部の何方か一方のみ接合されている場合と比して、ブレースに作用した軸力をベースプレートに効果的に伝達することができる。

第３態様に記載の柱脚構造は、第１又は２態様に記載の柱脚構造において、上側の前記フランジと下側の前記フランジとの距離は、他端部から一端部にかけて同様とされていることを特徴とする。

第３態様に係る柱脚構造によれば、上側のフランジと下側のフランジとの距離が他端部から一端部にかけて変化する場合と比して、簡易な構成とすることができる。

本開示によれば、Ｈ型鋼のブレースに作用した軸力をベースプレートに効果的に伝達することができる。

本開示の第１実施形態に係る柱脚構造が採用された柱梁架構を示した正面図である。本開示の第１実施形態に係る柱脚構造を示した拡大正面図である。本開示の第１実施形態に係る柱脚構造を示した斜視図である。本開示の第２実施形態に係る柱脚構造を示した拡大正面図である。

＜第１実施形態＞
本開示の第１実施形態に係る柱脚構造の一例について図１～図３に従って説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは、鉛直方向であって高さ方向を示し、矢印Ｗは、水平方向であって幅方向示し、矢印Ｄは、水平方向であって、奥行き方向を示す。また、矢印Ｈ、矢印Ｗ、及び矢印Ｄは、互いに直交する。
先ず、柱脚構造１０が採用された構造物１００について説明する。

（構造物１００）
構造物１００は、柱梁架構を含んで構成されており、図１に示されるように、鋼管柱１０２と、鋼管柱１０２に対して幅方向に離間して配置された鋼管柱１０４と、鋼管柱１０２と鋼管柱１０４とに掛け渡されている梁１１０とを備えている。そして、鋼管柱１０２及び鋼管柱１０４は、断面矩形筒状とされている。

また、構造物１００は、鋼管柱１０２の柱脚部分と、鋼管柱１０４と梁１１０との交差部分とに掛け渡されたブレース１２０を備えている。このブレース１２０は、Ｈ型鋼を用いて形成されている。

（柱脚構造１０）
鋼管柱１０２の柱脚部分の柱脚構造１０は、図２に示されるように、鋼管柱１０２の下端部が上端部に接合されている本体部１２と、本体部１２の上端部を覆うように設けられたダイヤフラム１６とを備えている。つまり、鋼管柱１０２の下端部は、ダイヤフラム１６を介して本体部１２の上端部に接合されている。また、柱脚構造１０は、本体部１２の下端部に取り付けられ、本体部１２を介して鋼管柱１０２を支持するベースプレート２２を備えている。さらに、柱脚構造１０は、本体部１２、ダイヤフラム１６、及びベースプレート２２に接合されるブラケット３０を備えている。

〔本体部１２、ダイヤフラム１６〕
本体部１２は、図２、図３に示されるように、断面矩形状とされた鋼管であり、本体部１２の外形は、鋼管柱１０２の外形と同様とされている。また、本体部１２の厚さは、鋼管柱１０２の厚さ以上とされている。この構成において、本体部１２の上端部と鋼管柱１０２の下端部とは、開先溶接又は隅肉溶接によって接合されている。

ダイヤフラム１６は、所謂通しダイヤであって、本体部１２の上端部を覆うように本体部１２に対して溶接によって接合されている。

〔ベースプレート２２〕
本体部１２を介して鋼管柱１０２を支持しているベースプレート２２は、図２、図３に示されるように、平面視で矩形状とされおり、本体部１２の下端部に開先溶接又は隅肉溶接によって接合されている。

また、ベースプレート２２には、基礎コンクリートＣに下端部分が埋設されたアンカーボルト２４の上端部分が挿入されている複数の貫通孔２２ａが形成されている。具体的には、複数の貫通孔２２ａは、平面視で鋼管柱１０２を囲むように形成されている。

この構成において、ベースプレート２２の貫通孔２２ａにアンカーボルト２４を挿入させた状態で、ナット２６をアンカーボルト２４に締め込むことで、ベースプレート２２が基礎コンクリートＣに取り付けられる。

〔ブラケット３０〕
ブラケット３０は、図２、図３に示されるように、Ｈ型鋼であって、奥行き方向から見て、ブレース１２０の下端部に向けて水平方向に対して傾斜する方向に延びている。このブラケット３０は、一対のフランジ３２と、ウェブ３４とを含んで構成されている。以後の説明では、ウェブ３４に対して上側に配置されたフランジ３２をフランジ３２ａと称し、ウェブ３４に対して下側に配置されたフランジ３２をフランジ３２ｂと称する。

ウェブ３４は、板厚方向が奥行き方向となるように配置されており、ウェブ３４の基端部分は、先端部分と比して広がっている。また、ウェブ３４の基端部には、鉛直方向に延びる鉛直縁部３４ａと、水平方向に延びる水平縁部３４ｂとが形成されている。基端部は、一端部の一例であって、先端部は、他端部の一例である。

そして、鉛直縁部３４ａは、本体部１２の周面に接触しており、ウェブ３４は、鉛直縁部３４ａで本体部１２の周面に開先溶接又は隅肉溶接によって接合されている。また、水平縁部３４ｂは、ベースプレート２２の上面に接触しており、ウェブ３４は、水平縁部３４ｂでベースプレート２２の上面に開先溶接又は隅肉溶接によって接合されている。

さらに、フランジ３２ａの基端部分は、奥行き方向から見て湾曲しており、フランジ３２ａの基端縁３３ａは、ダイヤフラム１６の周面に接触しており、フランジ３２ａは、基端縁３３ａでダイヤフラム１６の周面に開先溶接又は隅肉溶接によって接合されている。

また、フランジ３２ｂの基端部分は、奥行き方向から見て湾曲しており、フランジ３２ｂの基端縁３３ｂは、ベースプレート２２の外周部上面に接触しており、フランジ３２ｂは、基端縁３３ｂでベースプレート２２の外周部上面に開先溶接又は隅肉溶接によって接合されている。

そして、ブレース１２０の下端部分が、ブラケット３０の先端部分に図示せぬスプライスプレート及びボルト等、又は開先溶接、隅肉溶接等を用いて連結されている。

（作用、まとめ）
地震等によって、図１に示す構造物１００に柱梁架構を変形させる荷重が作用すると、ブレース１２０には、ブレース１２０を圧縮する軸力、又はブレース１２０を引っ張る軸力が作用する。

ここで、ブレース１２０は、Ｈ型鋼を用いて形成されており、図２に示す柱脚構造１０においてブレース１２０の下端部分が連結されるブラケット３０は、Ｈ型鋼とされている。このため、ブラケットが１枚の板部材で構成されている場合と比して、Ｈ型鋼を用いて形成されたブレース１２０に作用した軸力をベースプレート２２に効果的に伝達することができる。

また、ブラケット３０のウェブ３４は、鉛直縁部３４ａで本体部１２の周面に開先溶接又は隅肉溶接によって接合され、かつ、水平縁部３４ｂでベースプレート２２の上面に開先溶接又は隅肉溶接によって接合されている。このため、ウェブがどちらか一方にのみに接合されている場合と比して、ブレース１２０に作用した軸力をベースプレート２２に効果的に伝達することができる。

＜第２実施形態＞
本開示の第２実施形態に係る柱脚構造の一例について図４に従って説明する。なお、第２実施形態については、第１実施形態に対して異なる部分を主に説明する。

第２実施形態に係る柱脚構造６０は、図４に示されるように、鋼管柱１０２の下端部が上端部に接合される本体部６２と、本体部６２の上端部を覆うように本体部６２に対して溶接によって接合されたダイヤフラム１６とを備えている。さらに、柱脚構造６０は、本体部１２の下端部に取り付けられ、本体部６２を介して鋼管柱１０２を支持するベースプレート２２と、本体部６２、ダイヤフラム１６、及びベースプレート２２に接合されるブラケット８０と、を備えている。

ブラケット８０は、一対のフランジ８２と、ウェブ８４とを含んで構成されている。以後の説明では、ウェブ８４に対して上側に配置されたフランジ８２をフランジ８２ａと称し、ウェブ８４に対して下側に配置されたフランジ８２をフランジ８２ｂと称する。

そして、フランジ８２ａとフランジ８２ｂとの距離は、先端部分から基端部分にかけて同様とされている。換言すれば、Ｈ型鋼のブラケット８０の断面は、先端部分から基端部分にかけて一定とされている。

これにより、フランジ８２ａとフランジ８２ｂとの距離が先端部分から基端部分にかけて変化する場合と比して、簡易な構成とすることができる。

なお、本開示を特定の実施形態について詳細に説明したが、本開示は係る実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。特許請求の範囲、明細書および図面の記載から当業者が認識することができる技術的思想に反しない限り、変更、削除、付加、及び各実施形態の組み合わせが可能である。

また、上記実施形態では、ダイヤフラム１６を通しダイヤとして説明したが、外ダイヤであってもよい。外ダイヤの場合には、ダイヤフラムは、本体部１２、６２の上端部分を囲むように設けられる。そして、鋼管柱１０２の下端部が本体部１２、６２の上端部に直接接合される。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、ブラケット３０、８０が、本体部１２、６２の他３面何れかの面側に設けられてもよい。

１０柱脚構造
１２本体部
１６ダイヤフラム
２２ベースプレート
３０ブラケット
３２フランジ
３２ａフランジ
３２ｂフランジ
６０柱脚構造
６２本体部
８０ブラケット
８２フランジ
８２ａフランジ
８２ｂフランジ
１０２鋼管柱
１２０ブレース

Claims

断面矩形筒状で、鋼管柱の下端部が上端部に接合される本体部と、
前記本体部の上端部分に設けられたダイヤフラムと、
前記本体部の下端部に取り付けられ、前記本体部を介して前記鋼管柱を支持するベースプレートと、
Ｈ型鋼で、上側のフランジの一端部が前記ダイヤフラムに接合され、下側のフランジの一端部が前記ベースプレートに接合され、ウェブの一端部が、前記ベースプレート及び前記本体部の少なくとも一方に接合され、他端部にＨ型鋼のブレースが連結されるブラケットと、
を備える柱脚構造。
前記ウェブの一端部は、前記ベースプレート及び前記本体部の両方に接合されている、
請求項１に記載の柱脚構造。
上側の前記フランジと下側の前記フランジとの距離は、他端部から一端部にかけて同様とされている、
請求項１又は２に記載の柱脚構造。