JP3290636B2 - 鉄骨柱脚と基礎コンクリートとの接合構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木・建築物の基
礎コンクリート上に立設する鉄骨柱脚と基礎コンクリー
トとの接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基礎コンクリート上に立設する鉄
骨柱脚と基礎コンクリートとの接合には、以下に示すよ
うな構造が用いられていた。 （１） 露出形柱脚においては、図２３に示すように、
基礎コンクリート１１中にアンカーボルト４２を埋設
し、そのアンカーボルト５２を挿通する複数の穴を有す
るベースプレート５１を鉄骨柱１下面に固着し、そのベ
ースプレート５１をナット５４を用いてアンカーボルト
５２に螺着し、接合している。

【０００３】（２） 鉄骨鉄筋コンクリート柱の柱脚に
おいては、（財）日本建築センター編：建築物の構造規
定（１９９７）により、図２４および図２５に示すよう
に、鉄骨柱脚１Ｈは、基礎１１または基礎梁中に埋設す
ることが望ましいと規定している。すなわち、同規定が
推奨する柱脚とするためには図２４において、まずＡ部
分のコンクリートを打設し、アンカーボルト５２にベー
スプレート５１を挿通して鉄骨柱１Ｈを建込み、Ｂ部分
に基礎梁配筋を行って（Ｂ部分のコンクリートを後で打
設するため、スタラップ１４はラップさせる）Ｂ部分の
コンクリートを打設し、最後にＣ部分の柱のコンクリー
トを打設している。

【０００４】（３） 前記（１）項の柱脚におけるアン
カーボルト５２の定着力を基礎１１に伝達させるのに、
アンカーボルト５２群の周囲に主筋１２とフープ１３と
からなる籠状の鉄筋を配してコンクリートを打設するこ
とになる。

【０００５】（４） 前記の（１）項および（３）項に
示した露出型柱脚では、柱脚１に生じる正負の交番曲げ
応力のため、ベースプレート５１とアンカーボルト５２
とを固定するナット５４の首下のねじの部分が、引張力
によって伸び、圧縮力に対してはベースプレート５１が
モルタル５５を介して基礎コンクリート１１を支圧す
る。したがって、アンカーボルト５２は、ナット５４首
下部に伸び変形が残留し、ベースプレート５１とアンカ
ーボルト５２とを固定するナット５４との間には隙間が
生じ、地震時の地盤から伝わる地震エネルギは柱脚部で
吸収できないだけでなく、この隙間のため柱脚１にがた
が生じるので地震時に上層階の揺れ振動が大きくなる。

【０００６】（５） また、柱脚とベースプレートとア
ンカーボルトとの三者を接合する従来の方法に対して、
特願平１０−２４６４２６号の「鉄骨柱と基礎コンクリ
ートとの接合構造」では、アンカーボルトの代わりに異
形棒鋼をコンクリートに埋設し、鉄骨柱下端に固定した
スリーブ金物に異形棒鋼の上端を挿通してその挿着孔に
高強度モルタルを充填固化させることが提案されてい
る。

【０００７】（６） 特開平１１−８１４６１号公報に
は、「柱脚用接合金物および固定方法」として、鉄骨柱
下端に固定される本体部といわれる柱脚下部と下方のコ
ンクリート基礎とが連通する穴を有する金物を用いる技
術が開示されている。

【０００８】（７） 実公平１−３０４８２号公報に
は、「鉄骨柱と基礎との接合装置」として、基礎上端部
に鉄骨柱建込み用の穴を設け、鉄骨柱に沿わせて羽子板
状の金物を取り付けアンカーボルトと羽子板状の先端と
をカプラーで固定する接合装置についての技術が開示さ
れている。

【０００９】（８） 特開平１０−３２５１７８号公報
には、「柱脚接合金物および方法」として、ベースプレ
ートを不要とし、溶接などの作業を削減、アンカーボル
ト挿着用筒状体とその側部に一体成形された接合板で柱
脚側面に接合する技術が開示されている。

【００１０】（９） 特開平１０−３２５１７４号公報
には、「鉄骨柱脚用の接合金物および鉄骨柱脚の固定方
法」として、ベースプレートを不要とし、溶接などの作
業を削減して、アンカーボルトが挿着される筒状体部と
その側部に一体成形されて鉄骨柱脚のフランジに接合さ
れる接合板とで構成され、その接合板は対向する一対の
挟着板で構成されボルトによって柱脚に固定される技術
が開示されている。

【００１１】（１０） 実用新案登録第２５３１１０５
号公報に、「鉄骨柱脚とアンカーボルトの接合構造」と
し、ネジ鉄筋の挿通部の筒体に接合板を設け、柱側面に
ボルト接合、内部にグラウトを充填する技術が開示され
ている。

【００１２】一般に、上記例に示したような従来の鉄骨
柱脚と基礎コンクリートとの接合構造においては、柱脚
下端とベースプレートとが溶接で固定されており、溶接
構成には、技倆と品質管理とが要求される。

【００１３】そして、アンカーボルトとベースプレート
とはナット結合されており、弛み防止のために二重ナッ
トが用いられているが、地震時の交番荷重に対してはネ
ジ部に伸び歪みが残留してガタを生じ、柱脚での地震エ
ネルギーの吸収は期待できない。また、ベースプレート
下面の支圧力を基礎に伝えるためにモルタルを用いてい
るが、モルタルの密着を確保することは極めて難しい。
そして、柱脚の剪断力は、ベースプレートとモルタルと
の摩擦力に依存し、柱の軸力が小さくなると、他の方法
で剪断力の伝達を考慮する必要がある。また、従来の柱
脚では、アンカーボルトは引張力には働くが、圧縮力は
負担しない。このように、従来の鉄骨柱脚では、鉄骨柱
から基礎までの力学的連続性に問題がある。

【００１４】一方、アンカーボルト周辺に立上り筋とフ
ープからなる籠状の配筋が必要なため、柱の太さに対し
て基礎立上り部の外径寸法が大きくなり、建物を隣地に
近付けて建設することが難しい。（図２３にＬで示
す。）

【００１５】また、鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚にお
いて鉄骨部分を基礎に埋め込むことは、基礎工事の途中
で鉄骨柱を立ち上げることになり、建設工程に混乱を招
くだけではなく、基礎梁の配筋と鉄骨柱とが干渉する。
そのため、基礎梁の幅を拡げて鉄骨柱を基礎上に据える
場合に比べて多大の労力と材料を必要とする。

【００１６】前記（５）項の特願平１０−２４６４２６
号に開示された技術は、前記諸問題の解決を図ったもの
であるが、スリーブに充填された高強度モルタルの固化
するまでの柱の安定性、スリーブ金物の重量などの問題
点を有している。また、前記（６）項の特開平１１−８
１４６１号公報に開示された技術は、ベースプレートに
代わって基礎と連通する柱脚金物を用い、細部に亘る改
良が見られるが、ベースプレートが柱脚金物に置換えら
れた従来の延長技術で上記問題点を充分に解消している
ものではない。そして、前記（７）項の実公平１−３０
４８２号公報に開示された技術は、鉄骨柱に沿わせて板
状の金物を接合し、アンカーボルトとこれを接合するた
めのカプラとを設けている。さらに基礎に穴を設けて柱
下端を建込むため等、接合システム全体が複雑である。
前記（８）項〜（１０）項の特開平１０−３２５１７８
号公報、特開平１０−３２５１７４号公報、および実用
新案登録第２５３１１０５号公報に開示の技術では、ベ
ースプレートを不要とし、アンカーボルトを挿入する筒
状体と柱の外側に接合する接合板とを固定した金物を用
いている。これらは、いずれも柱とアンカーボルトと接
合するために接合金物を用いており、簡単な構造ではな
い。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ベースプレ
ートやアンカーボルトを使用せず、単純明快な構造によ
って鉄骨柱脚の荷重を基礎に伝達でき、しかも、溶接作
業のような技倆・品質管理を必要とせず建込み作業が容
易である鉄骨柱脚と基礎コンクリートとの接合構造を提
供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、基礎コ
ンクリート（１１）上に立設する鉄骨柱脚（１）と基礎
コンクリート（１１）との接合構造において、捨てコン
クリート（１０）上に立設された定着材サポート（７）
の上部に定着材位置決め材（８、８Ａ、８Ｂ）を介して
複数の定着材（２）の相互位置を固定する定着材結束部
材（３）が支持されており、その定着材位置決め材
（８、８Ａ、８Ｂ）はレベル調整可能に定着材サポート
（７）に支持されており、前記定着材（２）は前記定着
材サポート（７）の端部に溶接された定着材結束部材
（３）の外側面に固着されており、そして前記定着材
（２）は平坦部（２ｂ）と軸部（２ａ）とよりなり、そ
の平坦部（２ｂ）には鉄骨柱脚（１）の板要素に固着す
るためのボルト孔（Ｈ）が穿設され、それらの定着材
（２）の鉄骨柱脚（１）の下方に延びる軸部（２）の基
礎コンクリート埋設部分を帯筋（１３）で結束してコン
クリートが打設されている。

【００１９】すなわち、本発明によれば、基礎コンクリ
ート上に立設する鉄骨柱脚と基礎コンクリートとの接合
構造において、平坦部を有する鋼棒よりなる複数本の定
着材を前記柱脚の下端接合部の板要素にボルトによって
固着し、それら定着材の柱脚下方に伸びる基礎コンクリ
ート埋設部分を複数の帯筋で結束してコンクリートを打
設している。

【００２０】また、本発明によれば、鉄骨柱脚（１）の
外面にはフィラープレート（６）が当てがわれ、定着材
結束部材（３）は鉄骨柱脚（１）の板要素と前記フィラ
ープレート（６）とを合わせた厚みに構成され、前記鉄
骨柱脚（１）の板要素の両面に対の定着材（２）が設け
られている。

【００２１】さらに、本発明によれば、鉄骨柱脚（１）
が箱形断面で形成され、内部にコンクリートが充填され
ている。

【００２２】そして本発明によれば、鉄骨柱脚（１）の
外側に柱主筋（１５）が配筋され、それらの柱主筋（１
５）の外周は帯筋（１３）で結束された鉄骨鉄筋コンク
リート構造物となっている。

【００２３】したがって、従来の柱脚が、圧縮力はベー
スプレートを介して基礎に、曲げモーメントはアンカー
ボルトの引張耐力で、剪断力はベースプレート接地面の
摩擦力でそれぞれ伝達していたのに対し、本発明では、
圧縮力、引張力共に複数の定着材によって柱断面以上の
強さで基礎に伝達しており、剪断力は柱断面の一部が基
礎コンクリートに埋め込まれて柱断面の側圧耐力で基礎
に伝達されている。

【００２４】すなわち、本発明では、従来のアンカーボ
ルトの代わりに定着材を用いており、これは柱下端の断
面強さに相当する部材を基礎コンクリート中に埋め込ん
だものである。この定着材は、丸鋼または異形棒鋼の一
端を柱下端とボルト結合できるよう平坦（羽子板状）に
成形し、所定位置にボルト穴を穿設している。また、平
鋼あるいは山形鋼を用いても良い。

【００２５】柱断面の強さが大きいときには、柱の板要
素の両面に定着材を添えてボルト結合する。この場合
は、ボルトは２面剪断形式となり、耐力は倍増する。

【００２６】柱が箱型断面や鋼管のような閉断面で工事
現場において定着材を固着する場合には、柱内面にナッ
トを接着剤あるいは溶接にて固着し、定着材の外方から
ボルトを挿通し締結する。また、前記の内外両面に定着
材を固着する場合は、内側の定着材に直接ねじ穴を穿設
してナットを省いても良い。あるいは、内側定着材のボ
ルト穴にボルトを仮固定して柱脚を嵌合し、外方から例
えばマグネット等を用いてボルトを吸引し、外側からナ
ットを螺着しても良い。

【００２７】そして、柱脚下端に予め定着材をボルトま
たは溶接にて固着し、基礎コンクリートに定着材の挿入
できる穴をシース管等の埋め込みにて用意しておき、柱
脚に固着した定着材を挿入してからそのシース管内にモ
ルタル、コンクリート等を充填して固定するようにして
も良い。

【００２８】基礎コンクリート打設前に定着材を配設す
る場合に、定着材に柱と締結するボルト穴以外にボルト
穴を穿設し、帯状の定着材結束部材によって定着材を相
互に連結して定着材の相互位置を固定すると共にその結
束部材の上端を柱脚下端に当接するようにすれば、柱脚
の位置決め手段として有効である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１に示す柱脚の接合構造において
は、捨てコンクリート１０上に定着材サポート７が立設
されており、図３のｂ−ｂ断面図に示すように、その定
着材サポート７の上部に定着材位置決め材８を介して定
着材２の相互位置を固定する定着材結束部材３が支持さ
れている。その定着材位置決め材８は、レベル調整が可
能にサポート７に支持されており（図５参照）、その端
部に溶接された定着材結束部材３の外側面には複数（図
示例では８本）の定着材２が固着されている。

【００３０】定着材２は、図６に示すように丸鋼または
異形棒鋼の一端を平坦（羽子板状）に成形して形成され
た平坦部２ｂと軸部２ａとよりなり、平坦部２ｂには、
柱脚１の下端接合部の板要素および位置決め材８に固着
するためのボルト穴Ｈが穿設されている。

【００３１】これらの定着材２の軸部２ａの外周はフー
プ（帯筋）１３によって互いに結束され（図４のｃ−ｃ
断面図参照）、基礎コンクリート１１が打設されてい
る。なお、符号１２は基礎梁主筋、１４はスタラップを
示している。柱脚１の建込みは、位置決め材８の上面に
柱脚１の下端が当接され、定着材２の平坦部２ｂの外方
からボルト４が挿通されて固着される。この際、柱脚１
の内面には予めナット５を接着または溶接によって固着
しておく（図２のａ−ａ断面図参照。なお、図２ではボ
ルト４を１本のみ示し、他は省略されている）。

【００３２】図７に示す実施形態では、柱脚１の断面強
度が大で、それに対応して板要素の両面に対の定着材
２、２が添えられ、ボルト４で互いに結合されている。
図８のｄ−ｄ断面図に示すように、柱脚１の各外面には
フィラープレート６を当てがわれ、定着材２が２対並設
されてボルト（図には記載が省略されている）が貫通、
螺着されている。この例においては、内側の定着材２の
ボルト穴をめねじとして、ナットを省略しても良い。な
お、図９のｅ−ｅ断面図に示すように、定着材結束部材
３は、柱脚１の板要素と前記フィラープレート６とを合
わせた厚さとされており、定着材サポート７は２本用い
られ、上端に定着材位置決め材８Ａが係止されている。
また、図１０は、基礎コンクリート１１打設部を示し、
図７の符号１６は柱中心確認用下げ振りを示している。

【００３３】図１１および図１２には、鉄骨鉄筋コンク
リートに対する実施形態が示されている。図１１は、そ
の鉄骨部分を示し、図１３（ｇ−ｇ断面）および図１４
（ｈ−ｈ断面）に示すようにクロスＨ鋼の鉄骨１Ｈが、
下端を図１７に詳細を示す定着材結束部材３Ａに当接さ
れて定着材２にボルト付けされている。図１２は、鉄筋
部を示し、図１３〜図１６に示すように、４隅部に柱主
筋１５が配筋され、その外周はフープ１３で結束されて
いる。また、図１６に示すように、定着材サポート７は
４本用いられており、定着材位置決め材８Ｂは十字状に
形成されている（図１５参照）。

【００３４】上記の各実施形態では、定着材２に一端を
平坦に成形した丸鋼または異形棒鋼で形成したものを示
したが、図２１に示す平鋼、あるいは図２２に示す山形
鋼で形成しても良い。

【００３５】図１８は２種の定着材を用いた実施形態
で、図１９および図２０に示すように柱脚１の側面の異
径棒鋼による定着材２と、４隅に山形鋼による定着材２
Ｂとが用いられ、基礎梁主筋の貫通位置を避けて配設さ
れている。捨てコン１０上の所定位置に４隅の定着材２
Ｂが固定され、組み立てられた定着材２Ｂの中間部には
主筋受けプレート１７が設けられて基礎梁の主筋１２が
載置されており、作業性が向上されている。そして、結
束部材８までが組み立てられた状態で柱脚１を建込み、
ボルト４により外側から締結される。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成さ
れ、以下に示す効果を奏する。 （１） 柱脚下端にかかる力が、直接定着材を経由して
基礎および基礎梁に伝達され、力の伝達メカニズムが単
純明快であって基礎構造が従来に比べコンパクトであ
る。 （２） 定着体を予め基礎に埋め込む形式では、定着材
結束部材により位置精度が確保されて柱脚が嵌合される
ので、鉄骨建方時に安定が良い。 （３） 鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚では、柱鉄骨を
基礎に埋め込む必要がないので基礎梁の配筋が容易であ
り、また、基礎コンクリート打設後に鉄骨柱が建てられ
るので工事現場での作業性がよく、工期の短縮に寄与す
る。 （４） 定着体を直接柱脚下端に接合し、ベースプレー
トが不要であるので、鉄骨材料が軽減し、コストが安価
になる。 （５） 露出形柱脚では、ベースプレートがなく、しか
も従来のアンカーボルトに相当する定着材の外側には籠
状の配筋が不要になるので、柱外面から基礎外面までの
寸法が小さくなり、敷地の有効利用が計れる。 （６） 箱形断面の柱の内部にコンクリートを充填する
ときはベースプレートがないので内部のコンクリートと
基礎コンクリートの一体化がはかれ、柱内部と基礎を結
ぶ差し筋を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す側面図。

【図２】図１のａ−ａ断面図。

【図３】図１のｂ−ｂ断面図。

【図４】図１のｃ−ｃ断面図。

【図５】定着材位置決め材のレベル調整機構を示す側面
図。

【図６】定着材の一実施形態を示す正面および側面図。

【図７】本発明の別の実施形態を示す側断面図。

【図８】図７のｄ−ｄ断面図。

【図９】図７のｅ−ｅ断面図。

【図１０】図７のｆ−ｆ断面図。

【図１１】本発明による鉄骨鉄筋コンクリート柱脚の実
施形態を示す側面図。

【図１２】図１１の鉄筋部分を示す側面図。

【図１３】図１１のｇ−ｇ断面図。

【図１４】図１１のｈ−ｈ断面図。

【図１５】図１１のｉ−ｉ断面図。

【図１６】図１１のｊ−ｊ断面図。

【図１７】図１１の定着材結束部材を示す斜視図。

【図１８】本発明のさらに別の実施形態を示す側面図。

【図１９】図１８のｋ−ｋ断面図。

【図２０】図１８のｌ−ｌ断面図。

【図２１】定着材の別の実施形態を示す正面図および側
面図。

【図２２】定着材のさらに別の実施形態を示す正面図お
よび側面図。

【図２３】従来の露出形柱脚を示す側面図。

【図２４】従来の基礎埋込み形式の柱脚を示す側面図。

【図２５】図２４の平面図。

【符号の説明】

１・・・柱脚 ２、２Ａ、２Ｂ・・・定着材 ２ｂ・・・平坦部 ３・・・定着材結束部材 ４・・・定着材結束ボルト ７・・・定着材サポート ８・・・定着材位置決め部材 １１・・・基礎コンクリート １２・・・基礎梁主筋 １３・・・フープ（帯筋） １４・・・スタラップ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎コンクリート（１１）上に立設する
   鉄骨柱脚（１）と基礎コンクリート（１１）との接合構
   造において、捨てコンクリート（１０）上に立設された
   定着材サポート（７）の上部に定着材位置決め材（８、
   ８Ａ、８Ｂ）を介して複数の定着材（２）の相互位置を
   固定する定着材結束部材（３）が支持されており、その
   定着材位置決め材（８、８Ａ、８Ｂ）はレベル調整可能
   に定着材サポート（７）に支持されており、前記定着材
   （２）は前記定着材サポート（７）の端部に溶接された
   定着材結束部材（３）の外側面に固着されており、そし
   て前記定着材（２）は平坦部（２ｂ）と軸部（２ａ）と
   よりなり、その平坦部（２ｂ）には鉄骨柱脚（１）の板
   要素に固着するためのボルト孔（Ｈ）が穿設され、それ
   らの定着材（２）の鉄骨柱脚（１）の下方に延びる軸部
   （２ａ）の基礎コンクリート埋設部分を帯筋（１３）で
   結束してコンクリートが打設されていることを特徴とす
   る鉄骨柱脚と基礎コンクリートとの接合構造。
2. 【請求項２】 鉄骨柱脚（１）の外面にはフィラープレ
   ート（６）が当てがわれ、定着材結束部材（３）は鉄骨
   柱脚（１）の板要素と前記フィラープレート（６）とを
   合わせた厚みに構成され、前記鉄骨柱脚（１）の板要素
   の両面に対の定着材（２）が設けられている請求項１記
   載の鉄骨柱脚と基礎コンクリートとの接合構造。
3. 【請求項３】 鉄骨柱脚（１）が箱形断面で形成され、
   内部にコンクリートが充填されている請求項１記載の鉄
   骨柱と基礎コンクリートとの接合構造。
4. 【請求項４】 鉄骨柱脚（１）の外側に柱主筋（１５）
   が配筋され、それらの柱主筋（１５）の外周は帯筋（１
   ３）で結束された鉄骨鉄筋コンクリート構造物である請
   求項１記載の鉄骨柱と基礎コンクリートとの接合構造。