JP2024030269A - Column base structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物の柱脚構造に関するものである。 The present invention relates to a column base structure for a structure.
図6に示すように、一般的な構造物100は、柱体101、梁105等から構成される。柱体101は、基礎103と接合される。このような構造物100に対して、側方からの力Xが付与されると、柱体101には曲げモーメントMが生じる。この場合、柱体101と基礎103との接合部において、最も大きな曲げモーメントが生じる。このため、柱体101および基礎103の変形を抑えるためには、高い剛性が要求される。 As shown in FIG. 6, a typical structure 100 is composed of columns 101, beams 105, and the like. Column body 101 is joined to foundation 103. When a lateral force X is applied to such a structure 100, a bending moment M is generated in the column 101. In this case, the largest bending moment occurs at the joint between the column 101 and the foundation 103. Therefore, in order to suppress deformation of the column 101 and the foundation 103, high rigidity is required.
このような柱体101の下部における基礎103との接合構造としては、柱脚に接合されたベースプレートを、基礎に対してアンカーボルトで固定する方法が一般的である(例えば特許文献1)。 As a structure for connecting the lower part of the column 101 to the foundation 103, a common method is to fix a base plate joined to the column base to the foundation using anchor bolts (for example, Patent Document 1).
ここで、例えば、中低層構造物では、鋼製の柱体101や梁105の剛性は十分であるが、コンクリート製の基礎103の剛性が不足する場合がある。より頑丈な基礎103を得るためには、より大きく深い基礎103が必要となる。例えば、柱体101に用いられる鋼材は規格品であるため、最も安価な柱体101を選択しても、中低層構造物に要求される剛性に対しては十分な余裕がある場合がある。これに対し、基礎103と柱体101との接合部における柱脚構造は、曲げモーメントに耐えうる十分な剛性を確保する必要があり、コスト増の要因となっていた。 Here, for example, in a low-to-medium-rise structure, the rigidity of the steel columns 101 and beams 105 is sufficient, but the rigidity of the concrete foundation 103 may be insufficient. In order to obtain a stronger foundation 103, a larger and deeper foundation 103 is required. For example, since the steel used for the column 101 is a standard product, even if the cheapest column 101 is selected, there may be sufficient margin for the rigidity required for a mid- to low-rise structure. On the other hand, the column base structure at the joint between the foundation 103 and the column body 101 needs to have sufficient rigidity to withstand the bending moment, which has been a factor in increasing costs.
これに対し、基礎103と柱体101との接合部をピン構造とする方法もある。ピン構造とすることで、柱脚に生じる曲げモーメントを小さくすることができる。したがって、より小さな基礎103とすることができる。 On the other hand, there is also a method in which the joint between the foundation 103 and the column 101 has a pin structure. By using a pin structure, the bending moment generated in the column base can be reduced. Therefore, the foundation 103 can be smaller.
一方、美観等の観点から、床スラブの一部に空間を形成し、当該空間に柱脚構造を構築し、その後、ベースプレートを含む柱脚の一部を充填コンクリートで埋設する場合がある。しかし、このような構造とすると、基礎103と柱体101との接合部をピン構造としても、柱脚の周囲の充填コンクリートと、さらにその周囲の床スラブを構成するコンクリートによって柱脚が拘束されるため、柱脚の回転変形が妨げられ、前記した効果を十分に得ることができないという問題があった。 On the other hand, from the viewpoint of aesthetics, etc., a space may be formed in a part of a floor slab, a column pedestal structure is constructed in the space, and then a part of the column pedestal including the base plate is buried with filled concrete. However, with such a structure, even if the joint between the foundation 103 and the column 101 is a pin structure, the column base is restrained by the filling concrete around the column base and the concrete that makes up the surrounding floor slab. Therefore, there was a problem in that rotational deformation of the column base was hindered, and the above-mentioned effects could not be sufficiently obtained.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構造で、曲げモーメントを低減することが可能な構造物の柱脚構造を提供することを目的とする。 The present invention was made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a column base structure for a structure that has a simple structure and is capable of reducing bending moments.
前述した目的を達成するため、本発明は、柱体と、前記柱体の下端に接合されるベースプレートと、を有する柱脚と、前記ベースプレートが固定される基礎と、前記柱脚の周囲に設けられる充填コンクリートと、を具備し、前記充填コンクリートと前記基礎との間の少なくとも一部と、前記充填コンクリートと周囲のスラブコンクリートとの間に、圧縮変形可能な弾性部材が配置されることを特徴とする柱脚構造である。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a column base having a column body and a base plate joined to the lower end of the column body, a foundation to which the base plate is fixed, and a base plate provided around the column base. and a compressively deformable elastic member is disposed between at least a portion of the filling concrete and the foundation, and between the filling concrete and surrounding slab concrete. It has a pillar base structure.
前記ベースプレートは、アンカーボルトが挿通される孔と、前記孔の周囲の少なくとも一部に形成されるスリットと、を具備し、前記スリットで囲まれた部位が、変形容易部として機能させてもよい。 The base plate may include a hole through which an anchor bolt is inserted, and a slit formed at least partially around the hole, and a portion surrounded by the slit may function as an easily deformable portion. .
前記充填コンクリートと前記基礎との間に配置される前記弾性部材は、平面視において、前記柱脚の全周にわたって配置されてもよく、又は、前記充填コンクリートと前記基礎との間に配置される前記弾性部材は、平面視において、前記柱脚の周方向に対して少なくとも一方には配置されなくてもよい。 The elastic member placed between the filling concrete and the foundation may be placed over the entire circumference of the column base in plan view, or may be placed between the filling concrete and the foundation. The elastic member does not need to be arranged on at least one side of the column base in the circumferential direction in a plan view.
本発明によれば、柱脚が埋設される充填コンクリートの周囲及び下方に、圧縮変形可能な弾性部材を配置することで、周囲のスラブコンクリートや基礎との間で、充填コンクリートの移動が許容される。このため、柱脚に曲げモーメントがかかった際に、充填コンクリート自体が柱脚とともに回転して、曲げモーメントを低減することができる。 According to the present invention, by arranging compressively deformable elastic members around and below the filler concrete in which the column base is buried, the filler concrete is allowed to move between the surrounding slab concrete and the foundation. Ru. Therefore, when a bending moment is applied to the column base, the filled concrete itself rotates together with the column base, thereby reducing the bending moment.
また、さらに、ベースプレートにスリットを入れることで、ベースプレートが変形しやすく、柱脚が回転変形しやすくなる。このため、柱脚に生じる曲げモーメントをより低減することができる。 Further, by making slits in the base plate, the base plate becomes easily deformable, and the column base becomes easy to rotate and deform. Therefore, the bending moment generated in the column base can be further reduced.
また、充填コンクリートと基礎との間に配置される弾性部材を、柱脚の全周にわたって配置すれば、全方向に対して柱脚の回転を許容させることができる。 Moreover, if the elastic member placed between the filling concrete and the foundation is placed around the entire circumference of the column pedestal, the column pedestal can be allowed to rotate in all directions.
一方、充填コンクリートと基礎との間に配置される弾性部材を、柱脚の一方の方向に配置しないことで、柱脚の回転が生じない方向や、あえて回転を規制したい方向に対する弾性部材の配置を削減することができる。 On the other hand, by not placing the elastic member placed between the filler concrete and the foundation in one direction of the column base, the elastic member can be placed in a direction where rotation of the column base does not occur, or in a direction where rotation is desired to be restricted. can be reduced.
本発明によれば、簡易な構造で、曲げモーメントを低減することが可能な構造物の柱脚構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a column base structure for a structure that has a simple structure and can reduce bending moment.
以下、本発明の実施の形態にかかる柱脚構造1について説明する。図1は、柱脚構造1を示す正面図であり、図2は、図1のA-A線断面図である。なお、図1、図2は、充填コンクリート15の透視図とする。柱脚構造1は、主に、柱体3、ベースプレート5、アンカーボルト9、基礎11、充填コンクリート15、弾性部材19a、19b等から構成される。
Hereinafter, a
柱脚は、柱体3と柱体3の下端に接合されたベースプレート5とを有する。なお、図示した例では、柱体3はH鋼柱であるが、丸形柱や角形柱であってもよい。また、図示した例では、柱体3の一方の側にガセットプレートを介してブレース17が接合されるが、ブレース17は必ずしも必要ではなく、また、異なる方向に対してもさらにブレース17を配置してもよい。
The column base includes a
ベースプレート5は鋼製の板状部材である。ベースプレート5には、柱体3との接合部の周囲に複数の孔が設けられ、それぞれの孔にはアンカーボルト9が挿通される。アンカーボルト9の一端は基礎11に埋設され、アンカーボルト9によって、ベースプレート5が基礎11に固定される。
The base plate 5 is a plate-like member made of steel. A plurality of holes are provided in the base plate 5 around the joint portion with the
なお、アンカーボルト9の配置や本数は特に限定されないが、例えば、ベースプレート5の四隅近傍にそれぞれ配置してもよく、図2に示すように、ベースプレート5の中央に近づけて配置し、いわゆるピン構造としてもよい。 Note that the arrangement and number of anchor bolts 9 are not particularly limited, but for example, they may be arranged near the four corners of the base plate 5, or as shown in FIG. You can also use it as
ベースプレート5と基礎11との間には、モルタル7が充填される。すなわち、ベースプレート5の下方には、基礎11との間に隙間は形成されず、ベースプレート5の下面の全体がモルタル7と接触する。 Mortar 7 is filled between the base plate 5 and the foundation 11. That is, no gap is formed below the base plate 5 with the foundation 11, and the entire lower surface of the base plate 5 contacts the mortar 7.
柱脚は、周囲のスラブコンクリート13(床スラブ)に形成された空間に配置され、充填コンクリート15によって埋設される。すなわち、柱脚の周囲には充填コンクリート15が設けられ、柱脚と一体化する。充填コンクリート15と基礎11との間の少なくとも一部には、圧縮変形可能な弾性部材19aが配置される。また、充填コンクリート15と周囲のスラブコンクリート13との間には、圧縮変形可能な弾性部材19bが配置される。
The column base is placed in a space formed in the surrounding concrete slab 13 (floor slab) and is buried with filling concrete 15. That is, filling concrete 15 is provided around the column base and is integrated with the column base. At least a portion between the filling concrete 15 and the foundation 11 is provided with a compressively deformable elastic member 19a. Further, an elastic member 19b that can be compressed and deformed is arranged between the filling concrete 15 and the surrounding
弾性部材19bは、柱脚を全周から囲むように四方向に配置される。一方、図示した例では、ベースプレート5に対して、弾性部材19aは、ブレース17が設置された側のみに配置され、その他の方向には弾性部材19aが配置されない。 The elastic members 19b are arranged in four directions so as to surround the entire periphery of the column base. On the other hand, in the illustrated example, the elastic member 19a is arranged only on the side where the brace 17 is installed with respect to the base plate 5, and the elastic member 19a is not arranged in other directions.
なお、図2に示すように、本実施形態では、ブレース17が配置されたのとは逆側と、ブレース17の設置方向に対して垂直な方向には、弾性部材19aが配置されていないが、これには限られない。すなわち、柱脚と弾性部材19bとの間において、弾性部材19aは、少なくとも一方に配置されれば、その配置は特に限定されない。 Note that, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the elastic member 19a is not arranged on the opposite side to where the brace 17 is arranged and in the direction perpendicular to the installation direction of the brace 17. , but not limited to this. That is, the arrangement of the elastic member 19a is not particularly limited as long as it is arranged on at least one side between the column base and the elastic member 19b.
例えば、ブレース17が配置されたのとは逆側に対しても、弾性部材19aを配置して、柱脚と弾性部材19bとの間の二方向に弾性部材19aを配置してもよい。又は、ブレース17の設置方向に対して垂直な方向の一方または両方に弾性部材19aを配置して、柱脚と弾性部材19bとの間の二方向又は三方向に弾性部材19aを配置してもよい。 For example, the elastic member 19a may be placed on the opposite side to the side where the brace 17 is placed, and the elastic member 19a may be placed in two directions between the column base and the elastic member 19b. Alternatively, the elastic member 19a may be arranged in one or both directions perpendicular to the installation direction of the brace 17, and the elastic member 19a may be arranged in two or three directions between the column base and the elastic member 19b. good.
また、例えば、図3に示す柱脚構造1aのように、充填コンクリート15と基礎11との間に配置される弾性部材19aは、柱脚(ベースプレート5)の全周にわたって配置されてもよい。このように、弾性部材19aは、平面視において、柱脚(ベースプレート5)の周方向に対して少なくとも一方に配置されれば、全周(柱脚の四方向)に配置してもよく、少なくとも一方には弾性部材19aを配置しなくてもよい。 Further, for example, as in the column pedestal structure 1a shown in FIG. 3, the elastic member 19a arranged between the filling concrete 15 and the foundation 11 may be arranged over the entire circumference of the column pedestal (base plate 5). In this way, as long as the elastic member 19a is arranged in at least one direction with respect to the circumferential direction of the column pedestal (base plate 5) in plan view, it may be arranged all around the column pedestal (four directions of the column pedestal); The elastic member 19a may not be disposed on one side.
また、図4に示す柱脚構造1bのように、ベースプレート5aを用いてもよい。ベースプレート5aは、アンカーボルト9(アンカーボルトが挿通される孔)の周囲の少なくとも一部にスリット21が設けられる。スリット21は、ベースプレート5aの側面側から略L字状に形成される。すなわち、スリット21は、それぞれのアンカーボルト9(ベースプレート5aの孔)を少なくとも二方向から囲むように形成される。 Moreover, you may use the base plate 5a like the column base structure 1b shown in FIG. The base plate 5a is provided with a slit 21 at least partially around the anchor bolt 9 (the hole through which the anchor bolt is inserted). The slit 21 is formed in a substantially L-shape from the side surface of the base plate 5a. That is, the slits 21 are formed to surround each anchor bolt 9 (hole in the base plate 5a) from at least two directions.
このように、アンカーボルト9が、異なる2方向のスリット21の間に配置されることで、アンカーボルト9で固定されるベースプレート5aに、変形容易部23を形成することができる。変形容易部23は、柱体3に外力が生じた際にベースプレート5aが変形し、柱体3の回転変形を許容する部位である。なお、スリット21は、必ずしも必須ではない。
In this manner, the anchor bolt 9 is arranged between the slits 21 in two different directions, so that the easily deformable portion 23 can be formed in the base plate 5a fixed with the anchor bolt 9. The easily deformable portion 23 is a portion where the base plate 5a deforms when an external force is applied to the
弾性部材19a、19bは、例えば発泡体やゴムなどが適用可能である。ここで、通常、スラブコンクリート13を打設する際には、柱脚を設置する部分を囲むように基礎11上に型枠を設置して型枠の外側にコンクリートを打設することで、スラブコンクリート13に、柱脚を設置する空間を形成(いわゆる箱抜き)することができる。
The elastic members 19a and 19b can be made of, for example, foam or rubber. Normally, when pouring
この際、弾性部材19bとして、スラブコンクリート13等の型枠をそのまま流用してもよい。例えば、スラブコンクリート13を打設する前に、柱脚を設置する部位の周囲に弾性部材19bを設置し、この状態でスラブコンクリート13を打設する。さらに、当該空間に柱脚の設置後、基礎11上に弾性部材19aを設置して、当該空間を埋めるように充填コンクリート15を打設する。以上により柱脚構造1を施工することができる。
At this time, a formwork such as the
なお、スラブコンクリート13の型枠に弾性部材19bを用いる場合には、スラブコンクリート13の側圧及び、その後打設される充填コンクリート15の側圧によって、弾性部材19bが完全につぶれてしまわずに、圧縮弾性変形能が残る程度の圧縮弾性率及び厚みを有する必要がある。同様に、基礎11上に配置される弾性部材19aとしては、上方に充填コンクリート15を打設した際に、完全につぶれてしまわずに、圧縮弾性変形能が残る程度の圧縮弾性率及び厚みを有する必要がある。
In addition, when using the elastic member 19b in the formwork of the
次に、柱脚構造1に対して曲げモーメントが付与された際の動作について説明する。なお、柱脚構造1a、1bも同様である。図5(a)は、柱脚構造1の部分断面図である。前述したように、基礎11上にベースプレート5が固定され、ベースプレート5と柱体3(及びガセットプレート等の一部)が充填コンクリート15に埋設される。充填コンクリート15の周囲と下方には弾性部材19a、19bが配置される。
Next, the operation when a bending moment is applied to the
図5(b)に示すように、この状態から、例えば、柱体3にブレース17の方向に力がかかると(図中矢印B)、弾性部材19a、19bの一部がつぶれて、充填コンクリート15ごと、柱脚がB方向へ回転することが許容される。このように、基礎11(スラブコンクリート13)に対して、柱脚が回転動作することで、柱脚にかかる曲げモーメントを低減することができる。
As shown in FIG. 5(b), in this state, for example, when a force is applied to the
なお、B方向への力がなくなると、柱脚は元の状態に戻る。この際、弾性部材19a、19bも元の状態に戻り、充填コンクリート15とスラブコンクリート13との間に隙間が形成されることは抑制される。
Note that when the force in the B direction is removed, the column base returns to its original state. At this time, the elastic members 19a and 19b also return to their original states, and the formation of a gap between the filled concrete 15 and the
以上、本実施の形態によれば、柱体3に外力が付与された際に、弾性部材19a、19bの圧縮弾性変形によって、柱脚と一体化された充填コンクリート15の回転変形を許容することができる。このため、柱脚の回転剛性を小さくすることができる。このため、簡易な構造で、柱脚にかかる曲げモーメントを低減することが可能である。
As described above, according to the present embodiment, when an external force is applied to the
この際、弾性部材19aは、基礎11上に配置され、弾性部材19bは、柱脚の周囲に配置されればよいため、柱脚の形状や外形に応じて特殊な形状とする必要がない。例えば、柱脚の外表面に弾性部材を配置しようとすると、柱体3やブレース17の外面の凹凸形状等に合わせて弾性部材を細かく配置する必要があり、施工が困難であるが、本実施形態では、弾性部材19a、19bとして、板状の部材をそのまま使用することができる。このため、施工も容易である。
At this time, the elastic member 19a is placed on the foundation 11, and the elastic member 19b only needs to be placed around the column base, so there is no need to make it into a special shape depending on the shape and external shape of the column base. For example, when attempting to arrange elastic members on the outer surface of a column base, it is necessary to arrange the elastic members finely to match the uneven shape of the outer surface of the
また、ベースプレート5にスリット21形成すること、ベースプレート5の変形も容易となる。このため、ベースプレート5の変形によっても、柱脚への曲げモーメントの低減効果を得ることができる。 Furthermore, forming the slit 21 in the base plate 5 also facilitates deformation of the base plate 5. Therefore, even by deforming the base plate 5, the effect of reducing the bending moment to the column base can be obtained.
また、弾性部材19aは、少なくとも柱脚にかかる引っ張り力側に配置されればよく、柱脚の全周に配置する必要はない。例えば、ブレース17からの力を考慮する場合には、ブレース17の配置される方向に対して弾性部材19aを配置すればよい。例えば、図3に示す例では、ブレース17が柱体3の両側に配置されているが、この場合には、ブレース17の配置方向にのみ弾性部材19aを配置してもよい。
Further, the elastic member 19a only needs to be placed at least on the side of the tensile force applied to the column base, and does not need to be placed around the entire circumference of the column base. For example, when considering the force from the brace 17, the elastic member 19a may be arranged in the direction in which the brace 17 is arranged. For example, in the example shown in FIG. 3, the braces 17 are arranged on both sides of the
このように、弾性部材19bは柱脚の全周を囲むように配置されるが、弾性部材19aは、回転変形が想定される方向にのみ配置すればよい。すなわち、回転変形が想定されない方向や、回転変形を規制する方向に対しては、弾性部材19aを配置しなくてもよい。 In this way, the elastic member 19b is arranged so as to surround the entire circumference of the column base, but the elastic member 19a only needs to be arranged in the direction in which rotational deformation is expected. That is, it is not necessary to arrange the elastic member 19a in a direction in which rotational deformation is not expected or in a direction in which rotational deformation is restricted.
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described above. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the technical idea stated in the claims, and these naturally fall within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.
1、1a、1b………柱脚構造
3………柱体
5、5a………ベースプレート
7………モルタル
9………アンカーボルト
11………基礎
13………スラブコンクリート
15………充填コンクリート
17………ブレース
19a、19b………弾性部材
21………スリット
23………変形容易部
100………構造物
101………柱体
103………基礎
105………梁
1, 1a, 1b......
Claims (4)
前記ベースプレートが固定される基礎と、
前記柱脚の周囲に設けられる充填コンクリートと、
を具備し、
前記充填コンクリートと前記基礎との間の少なくとも一部と、前記充填コンクリートと周囲のスラブコンクリートとの間に、圧縮変形可能な弾性部材が配置されることを特徴とする柱脚構造。 a column base having a column body and a base plate joined to the lower end of the column body;
a foundation to which the base plate is fixed;
Filler concrete provided around the column base;
Equipped with
A column base structure characterized in that an elastic member capable of compressive deformation is disposed at least partially between the filling concrete and the foundation and between the filling concrete and surrounding slab concrete.
アンカーボルトが挿通される孔と、
前記孔の周囲の少なくとも一部に形成されるスリットと、
を具備し、
前記スリットで囲まれた部位が、変形容易部として機能することを特徴とする請求項1記載の柱脚構造。 The base plate is
A hole through which an anchor bolt is inserted;
a slit formed at least partially around the hole;
Equipped with
The column pedestal structure according to claim 1, wherein a portion surrounded by the slit functions as an easily deformable portion.
The column pedestal structure according to claim 1, wherein the elastic member disposed between the filling concrete and the foundation is not disposed on at least one side of the column pedestal in a circumferential direction in a plan view.
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