JP2604463B2 - 柱脚金物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は土木建築構造物の鉄骨柱をコンクリート基礎
上に建てる際に使用する柱脚金物に関するものである。

〔従来の技術〕

従来鉄骨柱に柱脚金物を溶接接合する場合，鋼板製の
ベースプレートを使用し，鋼板製のリブプレートによっ
て補剛する方法が採用されてきている。しかしながら上
記方法においては，鋼板製のベースプレートを直接鉄骨
柱に溶接接合するため溶接歪によってベースプレートが
湾曲する。このため加熱による歪矯正および機械加工に
よる修正作業を必要とし，更に鋼板製のリブプレートを
溶接すると，溶接歪が増加して修正作業が煩雑になる等
の欠点がある。

上記の欠点を解決するために，鋳造若しくは鍛造によ
って製作した柱脚金物が提案され，溶接作業の省力化，
使用鋼材量の低減および底板の湾曲現象の防止の効果を
挙げている（例えば特公昭51−47963号，同56−30425号
公報）。第11図は上記のような柱脚金物を使用して鉄骨
柱をコンクリート基礎上に建設する状態を示す要部縦断
面図である。同図において，まず鉄骨柱１の下端部に例
えば平面外形輪郭を方形に形成した柱脚金物２を，その
上面に設けた突出部21を介して溶接接合する。次に予め
打設したコンクリート基礎３上に部分モルタル４を介し
て載置する。この場合コンクリート基礎３には予めアン
カーボルト５を突設してあるので，柱脚金物２を構成す
る底板部22に設けたボルト穴23により位置決めを行な
う。上記位置決め後，例えば型枠６を配設して柱脚金物
２の底板部22とコンクリート基礎３との間にモルタル７
を充填するのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第11図に示す柱脚金物２は底板部22と突出部21と
からなり，鉄骨柱１との溶接接合用として突出部21に開
先（図示せず）を形成する。従って開先を設けると形状
が複雑となるため製造が煩雑となり，コスト高とならざ
るを得ない。一方突出部21を設けたことにより，鉄骨柱
１と溶接接合した場合における底板部22に発生する歪若
しくは変形を防止し得る効用があるが，突出部21を設け
たことにより，重量が増大し，取扱い，運搬等が煩雑で
あるという問題点がある。特に近年において軽量かつ安
価な柱脚金物の要求が増加しており，上記構成のもので
はこのような要求を満足させることができない。

次に上記従来の柱脚金物２は通常の鋳造若しくは鍛造
手段によって形成したままでは，表面に局部的な凹凸部
の存在および歪その他による変形等があるため直ちに鉄
骨柱１と正確かつ精度よく接合固着することができな
い。このため柱脚金物２の底面および突出部21の上端面
の固着部を全面加工して精度を確保する必要がある。こ
の場合，例えば突出部21の上端面を正として柱脚金物２
の底板部22の底面を全面加工して基準面を形成する。次
に基準面を正にして突出部21の上端面が所定寸法になる
ように再び突出部21の上端面を加工する。なお突出部21
の上端面が比較的平滑であれば，加工は不必要な場合が
あるが，何れにしても底板部22の底面の全面加工が必要
となる。このように精度を確保しないと鉄骨柱１の軸線
を垂直に維持することができず，柱脚金物２の底面にモ
ルタル７を密着させることが困難であるためである。し
かしながら上記のように柱脚金物２の上端面の固着部お
よび底面を全面機械加工することは，多大な加工時間を
要すると共に，加工工数の増大によるコスト高になると
いう問題点がある。

また上記の従来の柱脚金物２を構成する底板部22は，
一般にその底面を実質的に水平面に形成するのが通常で
ある。従って底板部22とコンクリート基礎３との間に形
成される空間，すなわちモルタル７を充填すべき空間の
高さは，底板部22の中央部から周縁部に至るまで一定の
寸法である。一方上記空間内に充填されるべきモルタル
７は，流動性が必ずしも良好でなく，しかも充填方向若
しくは流れ方向を特に制御することなく充填されるのが
通常であるため，底板部22との境界部に気泡若しくは空
洞部を生ずる。このような気泡若しくは空洞部が発生す
ると，柱脚金物２とモルタル７との不連続状態を惹起
し，応力伝達が不完全となる他，柱脚部に発生する曲げ
モーメントに対して回転変形が大となり，鉄骨柱１全体
の性能を低下させるという問題点がある。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し，軽
量かつ安価であり，高精度を維持しつつ加工時間および
加工工数を大幅に減少し得ると共に，モルタル充填時の
気泡若しくは空洞の発生を防止し，モルタルおよびコン
クリート基礎との固定度を向上し得る柱脚金物を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため，第１の発明においては，鉄
骨柱の下端部と固着しアンカーボルトを介してコンクリ
ート基礎との接合に使用する柱脚金物において，鉄骨柱
との固着部およびアンカーボルトの台座部を平面に形成
すると共に，鉄骨柱の横断面外形輪郭内に凹部を形成
し，仮想平面から上記部位を除く上面までの高さＨをHc
≧Ｈ≧He（但しHcは上面中央部までの高さ,Heは上面周
縁部までの高さ），かつ中央部から周縁部までＨが順次
減少するように形成すると共に，底面に段差を有する凸
平面部若しくは凹平面部を設けて基準面を構成し，この
基準面により鉄骨柱との固着部の高さ方向の精度を確保
するように形成する，という技術的手段を付加した。

次に第２の発明においては，上記第１の発明における
技術的手段に加えて，上下方向に貫通する空気抜用の穴
を１個若しくは複数個設ける，という技術的手段を付加
した。

更に第３の発明においては，上記第１または第２の発
明における技術的手段に加えて，基準面を構成する凸平
面部若しくは凹平面部の外形寸法を鉄骨柱の横断面外形
寸法以下，但し最小150mm,最大300mmに形成する，とい
う技術的手段を付加した。

また更に第４の発明においては，上記第１ないし第３
の発明における技術的手段に加えて，仮想水平面から基
準面を除く底面までの高さｈをhc≦ｈ≦he（但しhcは底
面中央部までの高さ,heは底面周縁部までの高さ），か
つ中央部から周縁部までｈが順次増加するように形成す
る，という技術的手段を付加したのである。

〔作用〕

上記の構成により剛性および耐力を大幅に低下させる
ことなく軽量化およびコスト減を実現できる。また柱脚
金物の底面の一部を機械加工若しくは高精度成形するの
みにより，所定の高さ寸法精度を確保することができ
る。また更に柱脚金物の底面にモルタルを注入充填する
際において，柱脚金物とコンクリート基礎との間に介在
した空気は，柱脚金物に設けた穴から容易に排出され，
モルタル内に空洞を形成するという不都合を完全に回避
することができるのである。更に柱脚金物の周縁部は，
中央部より高い位置にあるため，モルタル充填時におい
て空気を柱脚金物の中央部に閉じ込めることなく，円滑
に外方に移動させ得るという作用を期待できるのであ
る。

〔実施例〕

第１図および第２図は各々本発明の第１実施例を示す
縦断面図および平面図であり，同一部分は前記第11図と
同一の参照符号で示す。両図において24および25は各々
鉄骨柱（図示せず）との固着部およびアンカーボルト
（図示せず）の台座部であり，各々同一平面に存在する
ように形成する。次に26は凹部であり，鉄骨柱（図示せ
ず）の横断面内形輪郭内に形成する。次に柱脚金物２の
固着部24および台座部25を除く他の上面を斜面27に形成
する。すなわち仮想水平面Ｑから前記斜面27までの高さ
をＨとした場合に,Hc≧Ｈ≧Heに形成する。この場合Hc
およびHeは各々仮想水平面Ｑから固着部24を除く中央部
および周縁部2eにおける斜面27までの高さである。そし
て上記の高さＨは中央部から周縁部まで順次減少するよ
うに形成する。

次に28は凸平面部であり，柱脚金物２の底面2aの略中
央部に，底面2aと段差ａを有するように設ける。この凸
平面部28の底面形状は例えば正方形に形成する。そして
この凸平面部28を基準面として鉄骨柱との固着部24の高
さ方向の寸法Ａの精度を確保する。例えば柱脚金物２を
鋳造後，固着部24を基準として凸平面部28を機械加工す
れば，寸法Ａの精度を確保することができる。

上記の構成により，荷重若しくは曲げモーメントの値
の大なる固着部24および台座部25においては所要の厚さ
寸法を確保して剛性および耐力を維持する一方，他の部
位は凹部26および斜面27とすることにより肉厚を低減し
て全体としての軽量化が図れるのである。

また上記のように凸平面部28を設けたことにより，従
来のものにおけるように底面2aおよび固着部24の全面を
加工することなく，凸平面部28の加工のみで寸法Ａの精
度を確保することができ，機械加工に要する加工時間お
よび加工工数を大幅に低減することができる。なお凸平
面部28の表面積若しくは底面積は比較的小であるため，
鋳造若しくは鍛造手段のみによっても寸法Ａの精度を確
保できる場合がある。

次に第１図において凸平面部28の一辺の長さ寸法ｂ
は，できるだけ小であることが上記加工時間および加工
工数を低減するために好ましいが，この凸平面部28は前
記第11図に示すように部分モルタル４上に接して鉄骨柱
１および柱脚金物２の位置決めを行うものであるため，
あまりに小寸法とすると部分モルタル４が圧潰するおそ
れがある。このため最小寸法を150mmとするのが好まし
い。一方大きすぎると前記加工時間および加工工数を増
大すると共に柱脚金物２との密着性が良好な後詰めのモ
ルタル７の部分の面積が減少し，柱脚金物２とモルタル
７との総合的な密着度が低下することとなるので，鉄骨
柱１の横断面外形寸法以下，但し最大300mm以下とする
のがよい。

第３図および第４図は各々本発明の第２および第３実
施例を示す縦断面図であり，同一部分は前記第１図と同
一の参照符号で示す。まず第３図において29は凹平面部
であり，底面2aの略中央に底面2aと段差ａを有するよう
に設ける。すなわち本実施例に示すものは，前記第１図
における凸平面部28に代えて凹平面部29としたものであ
り，好ましい寸法範囲および作用は前記第１実施例にお
けるものと同様である。次に第４図に示す第３実施例に
おいては，凸平面部28を額縁状に形成したものであり，
好ましい寸法範囲および作用は前記実施例におけるもの
と同様である。なお上記凸平面部28および凹平面部29の
平面輪郭形状は，上記以外の形状のものを自由に選定す
ることができる。

第５図は本発明の第４実施例を示す平面図であり，鉄
骨柱としてＨ形鋼を用いた場合の例である。同図におい
て前記第２図と同一部分は同一の参照符号で示す。この
場合の鉄骨柱との固着部24aは平面形状を略Ｈ形に形成
すると共に凹部26aはＨ形鋼からなる鉄骨柱（図示せ
ず）の外形輪郭内に形成する。なお本実施例においても
前記実施例と同様に底面には凸または凹平面部を形成す
ることができる。

第６図および第７図は各々本発明の第５実施例の柱脚
金物を使用した柱脚構造の例を示す要部縦断面図および
一部横断面平面図であり，同一部分は前記第１図ないし
第４図および第11図と同一の参照符号で示す。両図にお
いて30は空気抜用の穴であり，好ましくは部分モルタル
４の平面輪郭と略対応する位置に，柱脚金物２を上下方
向に貫通するように１個若しくは複数個設ける。

上記の構成により，鉄骨柱１と柱脚金物２とを溶接接
合した後，コンクリート基礎３上に予め設けた部分モル
タル４上に凸平面部28を介して載置位置決めし，型枠６
内にモルタル７を矢印Ｂにて示すように注入充填する。
この場合部分モルタル４の近傍において空気を密閉し，
気泡若しくは空洞部を形成する傾向があるが，柱脚金物
２に前記のような穴30を設けてあるため，仮りに上記の
ように密閉された空気が存在しても，穴30から容易に排
出することができる。従ってモルタル７の流動充填を極
めて円滑に行い得ると共に，気泡若しくは空洞部の発生
を皆無とし，モルタル７を柱脚金物２の底面2aに完全に
密着させることができる。

第８図は本発明の第６実施例を示す平面図であり，前
記第２図または第７図と同一の部分は同一の参照符号で
示す。本実施例においては空気抜用の穴30を固着部24の
外側に設けたものであるが，気泡若しくは空洞部形成防
止作用は前記第５実施例におけるものと同様である。

第９図は本発明の第７実施例を示す縦断面図であり，
同一部分は前記第１図ないし第８図と同一の参照符号で
示す。第９図において柱脚金物２の底面には中央部に凸
平面部28を設けると共に，他の底面を斜面2bに形成す
る。すなわち仮想水平面Ｐから柱脚金物２の底面までの
高さをｈとした場合にhc≦ｈ≦heに形成する。この場合
hcおよびheは各々仮想水平面Ｐから凸平面部28を除く底
面中央部および周縁部2eまでの高さである。そして上記
の高さｈは，前記中央部から周縁部2eまで順次増加する
ように形成する。

上記の構成により，例えば第11図に示すように柱脚金
物２を載置して，モルタル７を充填した場合において
も，柱脚金物２とコンクリート基礎３との間に形成され
る空間は，常に柱脚金物２の周縁部が中央部より高い位
置にあるため，空気とモルタル７との置換が極めて円滑
に行われ，空気を上記空間内に残存させることがないの
である。従ってモルタル７は完全に柱脚金物２の底面と
密着して固化するため，柱脚金物２の固定度を向上させ
るのである。

第10図は本発明の第８実施例を示す縦断面図であり，
同一部分は前記第９図と同一の参照符号で示す。本実施
例においては斜面2bを凸曲面若しくは球面に形成する
が，それ以外は前記第９図に示す第７実施例と同様であ
り，従って作用も同様である。

本実施例においては，柱脚金物の平面への投影輪郭が
略正方形の例を示したが，柱の横断面形状その他を勘案
して，正方形以外の他の幾何学的形状とすることができ
る。また底面を凸面に形成した例を示したが，前記hc≦
ｈ≦heの関係を満足するものである限りにおいて，凹曲
面としてもよい。更に本実施例においては，鉄骨柱の横
断面形状が中空角状のものについて記述したが，鉄骨柱
の構造は円管状であってもよく，またＨ形鋼若しくはＨ
形鋼による組立柱でもよいことは勿論である。また柱脚
金物に設けるべき穴は，横断面形状を円形以外の形状と
することができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるか
ら，下記のような効果を期待できる。

（１） 剛性および耐力を大幅に低下させることなく軽
量化およびコスト低減を実現させ得る。

（２） 柱脚金物の形状が極めて単純であるため製作工
数を短縮することができる。

（３） 柱脚金物とコンクリート基礎との間にモルタル
を注入若しくは充填する場合の空気の密閉がないため，
モルタルおよびコンクリート基礎との固定度を向上する
ことができ，柱脚構造全体の耐震性を向上し得る。

（４） モルタル充填時において空気の密閉があっても
容易に排出し得るため，気泡若しくは空洞部の発生を皆
無とし得る。

（５） 上記（２）（３）と関連してモルタル充填時に
おいて，その充填方向に特に留意しなくても，柱脚金物
との密着性が得られるため，施工性が極めて良好であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は各々本発明の第１実施例を示す縦
断面図および平面図，第３図および第４図は各々本発明
の第２実施例および第３実施例を示す縦断面図，第５図
は本発明の第４実施例を示す平面図，第６図および第７
図は各々本発明の第５実施例の柱脚金物を使用した柱脚
構造の例を示す要部縦断面図および一部横断面平面図，
第８図は本発明の第６実施例を示す平面図，第９図およ
び第10図は各々本発明の第７実施例および第８実施例を
示す縦断面図，第11図は従来の柱脚金物を使用した柱脚
構造の例を示す要部縦断面図である。 24,24a:固着部,25,25a:台座部,26,26a:凹部,28:凸平面
部,29:凹平面部,30:穴。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 倫夫 福岡県北九州市若松区北浜１丁目９番１ 号 日立金属株式会社若松工場内 (72)発明者 山本 勇 福岡県北九州市若松区北浜１丁目９番１ 号 日立金属株式会社若松工場内 (72)発明者 佐藤 邦昭 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 中村 嘉宏 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 富田 昭夫 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−59915（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−85603（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭61−33761（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄骨柱の下端部と固着しアンカーボルトを
   介してコンクリート基礎との接合に使用する柱脚金物に
   おいて，鉄骨柱との固着部およびアンカーボルトの台座
   部を平面に形成すると共に，鉄骨柱の横断面外形輪郭内
   に凹部を形成し，仮想平面から上記部位を除く上面まで
   の高さＨをHc≧Ｈ≧He（但しHcは上面中央部までの高
   さ,Heは上面周縁部までの高さ），かつ中央部から周縁
   部までＨが順次減少するように形成すると共に，底面に
   段差を有する凸平面部若しくは凹平面部を設けて基準面
   を構成し，この基準面により鉄骨柱との固着部の高さ方
   向の精度を確保するように形成したことを特徴とする柱
   脚金物。
2. 【請求項２】上下方向に貫通する空気抜用の穴を１個若
   しくは複数個設けた請求項（１）記載の柱脚金物。
3. 【請求項３】基準面を構成する凸平面部若しくは凹平面
   部の外形寸法を鉄骨柱の横断面外形寸法以下，但し最小
   150mm,最大300mmに形成した請求項（１）若しくは請求
   項（２）記載の柱脚金物。
4. 【請求項４】仮想水平面から基準面を除く底面までの高
   さｈをhc≦ｈ≦he（但しhcは底面中央部までの高さ,he
   は底面周縁部までの高さ），かつ中央部から周縁部まで
   ｈが順次増加するように形成した請求項（１）ないし請
   求項（３）何れかに記載の柱脚金物。