JP3652480B2 - Ｔ形鋼アンカーフレームを利用した固定鉄骨柱脚 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｔ形鋼アンカーフレームを利用した固定鉄骨柱脚に関するものである。
ここにいうＴ形鋼とは、一体成形したＨ形鋼をウエブの中間で二分割したＣＴ形鋼（カットＴ形鋼）等をいうが、プレートを溶接したもの、山形鋼を溶接したものを含む。
【０００２】
【従来の技術】
阪神淡路大震災以降、耐震安全性確保に関する提言が建設省から出され、間もなく法令化されるものと思われる。その中に、鉄骨柱脚の規定があり、これに従えば、従来ピン接合で設計できた建物が、埋め込み柱脚、ハイベース等により柱脚の固定度を保持させなければならなくなる。ここで、埋め込み柱脚は、鉄骨柱脚を上面が平坦な基礎コンクリート中に埋め込んだものであり（例えば特公平2-5861号公報）、ハイベースは、鉄骨柱脚を基礎コンクリートの立ち上がり部分に埋め込んだものである（例えば実公平1-15763 号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、既によく知られているように、従来の埋め込み柱脚やハイベース等では、構造、施工が複雑になるため、ピン接合の場合と比較して、工期、コスト等がかかり、ディテール等に問題が生じる。
また、ピン接合の柱脚に剛性を持たせるように設計したとしても、上部鉄骨架構の応力、変形の負担が、柱脚固定のものと比較して甚だしく大きくなり、鉄骨サイズの増大がコスト増につながる。
そこで、本発明は、アンカーフレームを利用した簡便な柱脚固定法を開発し、ここに、従来の埋め込み柱脚やハイベースとは別タイプであって、高い固定度を有し、短工期、低コストで、かつディテール等に問題の生じない新しいタイプの固定鉄骨柱脚を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、請求項１の発明は、複数のＴ形鋼竪材２を有してなり、かつ鉄骨柱脚５よりも成が大きいとともに該鉄骨柱脚５の周りをそれらＴ形鋼竪材の上端部４で抱き込み得るように形成したＴ形鋼アンカーフレーム１を設け、該Ｔ形鋼アンカーフレームをそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４を基礎コンクリート６上方へと突出させて他の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、また、鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れするとともに、これらＴ形鋼竪材２の上端部４にその鉄骨柱脚５を剛接合したことを特徴とする。
【０００５】
請求項２の発明は、ウエブ３を内側に向けて配した複数のＴ形鋼竪材２を有しかつこれらのＴ形鋼竪材の上端部４で鉄骨柱脚５の周りを抱き込み得るよう形成したＴ形鋼アンカーフレーム１を設け、該Ｔ形鋼アンカーフレームをそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４を基礎コンクリート６上方へと突出させて他の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、また、上記鉄骨柱脚５の外周面にそれらのＴ形鋼竪材２のウエブ３に沿える複数の縦ガセットプレート７を配設して、当該鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れし、それらの縦ガセットプレート７の基端部８と先端部９とをそれぞれ隣接する上記各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３へ隅肉溶接10，11，22したことを特徴とする。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項２のＴ形鋼アンカーフレームを利用してなる固定鉄骨柱脚にあって、上記鉄骨柱脚５の下端に設けたベースプレート12に、上記各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３と嵌合させる適数の横スリット13を形成して成る。
【０００７】
請求項４の発明は、ウエブ３を内側に向けて配した複数のＴ形鋼竪材２を有しかつこれらのＴ形鋼竪材の上端部４で鉄骨柱脚５の周りを囲成し得るよう形成するとともに、これらのＴ形鋼竪材の上端部４相互間に適数の交差プレート14を架設したＴ形鋼アンカーフレーム１を設け、該Ｔ形鋼アンカーフレームをそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４及び交差プレート14を基礎コンクリート６上方へと突出させて他の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、また、上記鉄骨柱脚５に上記各交差プレート14に対応させて適数の縦スリット15を配設し、当該鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れするとともに、各縦スリット15を上記各交差プレート14に嵌合させて相互間で溶接16したことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
その1.図１乃至図６は、請求項１及び請求項３の発明に係るＴ形鋼アンカーフレームを利用した固定鉄骨柱脚の実施の形態を示している。図において、１は、基礎コンクリート６中に埋設したＴ形鋼アンカーフレーム、５は、該Ｔ形鋼アンカーフレームに建入れた鉄骨柱（角形鋼管柱）17の柱脚すなわち鉄骨柱脚であり、Ｔ形鋼アンカーフレーム１は、鉄骨柱脚５よりも十分に成を有する。
【０００９】
Ｔ形鋼アンカーフレーム１は、ウエブ３を内側に向けて等間隔に配した４本のＴ形鋼竪材２を有し、これらのＴ形鋼竪材の上端部４で鉄骨柱脚５の周りを抱き込み得るよう形成しており、それらのＴ形鋼竪材２の上端部４の直下で、交差して対面する二組のＴ形鋼竪材２のウエブ３相互間にウエブ両側にてそれぞれ一対のアングル材18を架設して上下に交差させ、上位の一対のアングル材18の上にテンプレート19を配し、また、それらのＴ形鋼竪材２の下端部のウエブ３相互間に交差プレート20を架設し、各Ｔ形鋼竪材２の下端にそれぞれ脚片23を付設している。なお、それぞれの接合は隅肉溶接でよい。
かかるＴ形鋼アンカーフレーム１は、根切底の捨てコンクリート24上の適所に載置してケミカルアンカー25により各脚片23を固定した後、基礎梁、フーチング等の基礎工事を行い、テンプレート19以下の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、各Ｔ形鋼竪材２の上端部４だけを上方へと突出させる。
【００１０】
鉄骨柱脚５は、図示のものでは角形鋼管柱に係るものであるが、外周面にそれらのＴ形鋼竪材２のウエブ３に沿える４枚の縦ガセットプレート７を溶接にて配設しており、各縦ガセットプレート７の上端にそれぞれ水平リブ26を溶接にて付設している。
また、鉄骨柱脚５の下端には、ベースプレート12を溶接し、該ベースプレートに、上記各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３と嵌合させる４個の横スリット13を上記各縦ガセットプレート７に沿えて形成している。なお、ベースプレート12は、常時の軸力を基礎コンクリートに伝えるものである。
かかる鉄骨柱脚５は、埋設したＴ形鋼アンカーフレーム１の全Ｔ形鋼竪材２の上端部４内側へと建入れし、この際、ベースプレート12の４個の横スリット13をそれぞれ各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３へ嵌合させて、建入れ調整した後、それらの縦ガセットプレート７の基端部８と先端部９と上端部とをそれぞれ隣接する上記各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３へ隅肉溶接10，11，22する。なお、この溶接では、近くに位置する鉄骨柱脚５やＴ形鋼竪材２のフランジ21に対しても一緒に溶接することにより、より有効となる。また、ウエブ３と縦ガセットプレート７とを高力ボルトで締め付けてもよい（図１中の二点鎖線参照）。
次いで、基礎コンクリート６の上にＴ形鋼アンカーフレーム１のＴ形鋼竪材２の上端レベルまで床スラブ工事を行い、そのスラブコンクリート27中に全Ｔ形鋼竪材２の上端部４を埋設する。
【００１１】
如上の構成であるから、鉄骨柱脚５に水平せん断力が加わることでこの鉄骨柱脚５に生じる曲げモーメントは、軸方向力としてこの鉄骨柱脚５からＴ形鋼アンカーフレーム１の各Ｔ形鋼竪材２に伝達され、更に、基礎梁、フーチング等の基礎コンクリート６へと伝達される。したがって、Ｔ形鋼アンカーフレーム１は、鉄骨柱脚５を基礎コンクリート６に定着させる単なるアンカーフレームとしての機能の他、鉄骨柱脚５と構造的に剛に一体化して固定柱脚の一部としての機能を発揮し、各Ｔ形鋼竪材２のフランジ21が有効に固定度を確保する。そして、Ｔ形鋼アンカーフレーム１を基礎梁主筋などと溶接等にて一体化させることにより、コンクリート基礎部への応力伝達も明快となる。
その一方、埋め込み柱脚の場合とは異なり、基礎梁鉄筋等に対する鉄骨柱の干渉はない。
【００１２】
ところで、鉄骨柱脚５とＴ形鋼アンカーフレーム１との断面積に関しては、次のようになる。
図１で、角形鋼管柱の鉄骨柱脚５の横幅をＤ、奥行きをＤ、厚さをｔ、鉄骨柱脚５の垂直応力度をσy とすれば、鉄骨柱脚５の曲げモーメントＭp1は、
【数１】
Ｍp1＝Ｄ×ｔ×Ｄ×σy
となる。また、Ｔ形鋼アンカーフレーム１の各Ｔ形鋼竪材２の断面積をＡ、対峙するＴ形鋼竪材２相互の材軸間の距離をＨ、Ｔ形鋼アンカーフレーム１の垂直応力度をσ y とすれば、Ｔ形鋼アンカーフレーム１の曲げモーメントＭp2は、
【数２】
Ｍp2＝Ａ×Ｈ×σy
となる。そして、両曲げモーメントＭp1，Ｍp2は共通であるから、
【数３】
Ｍp1＝Ｍp2
Ｄ×ｔ×Ｄ×σy ＝Ａ×Ｈ×σy
∴ Ａ＝Ｄ×ｔ×Ｄ／Ｈ
が得られ、Ｈ＞Ｄより、Ａ＜Ｄ×ｔとなることは明らかである。
いま、例えば、Ｈ＝２Ｄのとき、上式は、
【数４】
Ａ＝Ｄ×ｔ×Ｄ／Ｈ＝Ｄ×ｔ×Ｄ／２Ｄ＝Ｄ×ｔ×１／２
となり、Ｔ形鋼竪材２の断面積は、Ｈ＝Ｄの場合の１／２で済む。
つまり、Ｔ形鋼竪材２の断面積Ａは、Ｔ形鋼竪材２相互の材軸間距離Ｈが大きくなればなるほどこれに反比例して小さくなり、鋼材量が減少する。
【００１３】
その2.
図７乃至図９は、請求項１及び請求項３の発明に係るＴ形鋼アンカーフレームを利用した固定鉄骨柱脚の他の実施の形態を示している。
この場合は、強度上等から、図１乃至図６のものにおいて、Ｔ形鋼アンカーフレーム１の各Ｔ形鋼竪材２を２本あて平行させて都合８本とし、これに対応させて鉄骨柱脚５の縦ガセットプレート７並びにベースプレート12の横スリット13もそれぞれ８個としている。他は、図１乃至図６の場合と実質的に同じであるから詳細な説明を省略する。
【００１４】
その3.図１０、図１１は、請求項１、請求項４の発明に係るＴ形鋼アンカーフレームを利用した固定鉄骨柱脚の実施の形態を示している。図１乃至図６の場合と同様に、図において、１は、基礎コンクリート６中に埋設したＴ形鋼アンカーフレーム、５は、該Ｔ形鋼アンカーフレームに建入れた鉄骨柱（角形鋼管柱）17の柱脚すなわち鉄骨柱脚であり、Ｔ形鋼アンカーフレーム１は、鉄骨柱脚５よりも十分な成を有する。
【００１５】
Ｔ形鋼アンカーフレーム１は、ウエブ３を内側に向けて４箇所に等間隔に配した２本あて都合８本のＴ形鋼竪材２を有し、かつ、これらのＴ形鋼竪材の上端部４で鉄骨柱脚５の周りを囲成し得るよう形成するとともに、これらのＴ形鋼竪材の上端部４のウエブ３相互間と下端部のウエブ３相互間に各２枚の平行板を交差させた交差プレート14，20を架設しており、８本のＴ形鋼竪材２は、２本あて隣接平行させてフランジ21相互で接合している。
また、それらのＴ形鋼竪材の上端部４に位置する交差プレート14の直下にテンプレート19を配して上記各ウエブ３に接合し、間隔を隔てて隣合うＴ形鋼竪材２のフランジ21相互間にそれぞれブレース22を架設し、各Ｔ形鋼竪材２の下端にそれぞれ脚片23を付設している。なお、それぞれの接合は溶接でよい。
かかるＴ形鋼アンカーフレーム１は、図１乃至図６の場合と同様に、根切底の捨てコンクリート上の適所に設置してケミカルアンカーにより各脚片23を固定した後、基礎梁、フーチング等の基礎工事を行い、テンプレート19以下の大半を基礎コンクリート６中に埋設し（図１参照）、図１０に示すように、各Ｔ形鋼竪材２の上端部４及び該上端部の交差プレート14だけを上方へと突出させる。
【００１６】
鉄骨柱脚５には、図１１に示すように、Ｔ形鋼アンカーフレーム１における各Ｔ形鋼竪材の上端部４に位置する交差プレート14に対応させて８個の縦スリット15を配設し、当該鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れするとともに、各縦スリット15を上記各交差プレート14に嵌合させて、建入れ調整した後、図１０に示すように、相互間で適宜に溶接16する。
次に、図１乃至図６の場合と同様に、基礎コンクリート６の上にＴ形鋼アンカーフレーム１のＴ形鋼竪材２の上端レベルまで床スラブ工事を行い、そのスラブコンクリート中に全Ｔ形鋼竪材２の上端部４及び該上端部の交差プレート14を埋設する（図１参照）。
【００１７】
この場合も、図１乃至図６の場合と同様の作用、機能等を発揮する。
なお、この場合、基礎コンクリート打設の後は、一般的な鉄骨建方の手順となるので、柱下の軸力サポート材は不要である。また、常時の軸力は鉄骨柱脚直下にベースプレートを介して支圧により基礎部コンクリートにより伝達させる。
【００１８】
その他
以下の実施の形態では、鉄骨柱17とその鉄骨柱脚５を角形鋼管としているが、Ｈ形鋼、クロスＨ形鋼等も対象となる。
実施の形態その1.及びその2.では、横スリット13つきのベースプレート12を用いているが、ベースプレートを柱内に入れ込むタイプとしてもよい。この場合には、下のテンプレート19を無視する。また、建方に当たっては、基礎梁の上にベースモルタルを配し、これにベースプレート12を載せて建方調整する。なお、各縦ガセットプレート７とこれらに対応するＴ形鋼アンカーフレーム１の各Ｔ形鋼竪材２の上端部４の要所にそれぞれ建方用の透孔を穿設しておき、建方用ボルトを挿通させる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のＴ形鋼竪材２を有して成りかつ鉄骨柱脚５よりも成を有するＴ形鋼アンカーフレーム１を基礎コンクリート６中に埋設するとともに、該Ｔ形鋼アンカーフレームの上部にその鉄骨柱脚５を剛接合して一体化させているので、そのＴ形鋼アンカーフレーム１を構造力学的に鉄骨柱脚５の一部とすることができ、柱脚を強固に確実にかつ十分に固定でき、従来の埋め込み柱脚やハイベース等の固定柱脚とは別の新しいタイプの固定柱脚を提供できる。また、接合が隅肉溶接又はボルト接合の簡便な接合法で済むから、その現場溶接時に、溶接者の資格を要して検査も義務づけられている突き合わせによる方法は用いないでよく、工期、コスト共に甚だ有利となる。更に、応力的に明快であるから、今後法制化されるであろう法規制からも逸脱せず、公的認定の必要がない。したがって、構成並びに施工を簡素化でき、短工期を可能にできて、発注時期を早める必要はなく、しかも、低コストを可能にでき、ディテール等に問題が生じるようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１、請求項２、請求項３の発明に係る実施の形態その1.を示す截断側面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 同実施の形態その1.における鉄骨建入れ直前の截断側面図である。
【図４】 同実施の形態その1.におけるＴ形鋼アンカーフレームを示す平面図である。
【図５】 図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】 図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】 請求項１、請求項２、請求項３の発明に係る実施の形態その2.を示す上記図２と同等部分の断面図である。
【図８】 同実施の形態その2.におけるＴ形鋼アンカーフレームを示す平面図である。
【図９】 同実施の形態その2.における上記図５と同等部分の断面図である。
【図１０】請求項１、請求項４の発明に係る実施の形態その3.を示す斜視図である。
【図１１】同実施の形態その3.における要部部材の斜視図である。
【符号の説明】
１…Ｔ形鋼アンカーフレーム ２…Ｔ形鋼竪材
３…ウエブ ４…上端部
５…鉄骨柱脚 ６…基礎コンクリート
７…縦ガセットプレート ８…基端部
９…先端部 10，11，22…溶接
12…ベースプレート 13…横スリット
14…交差プレート 15…縦スリット
16…溶接 17…鉄骨柱
18…アングル材 19…テンプレート
20…交差プレート 21…フランジ
23…脚片 24…捨てコンクリート
25…ケミカルアンカー 26…水平リブ
27…スラブコンクリート
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｔ形鋼アンカーフレームを利用した固定鉄骨柱脚に関するものである。
ここにいうＴ形鋼とは、一体成形したＨ形鋼をウエブの中間で二分割したＣＴ形鋼（カットＴ形鋼）等をいうが、プレートを溶接したもの、山形鋼を溶接したものを含む。
【０００２】
【従来の技術】
阪神淡路大震災以降、耐震安全性確保に関する提言が建設省から出され、間もなく法令化されるものと思われる。その中に、鉄骨柱脚の規定があり、これに従えば、従来ピン接合で設計できた建物が、埋め込み柱脚、ハイベース等により柱脚の固定度を保持させなければならなくなる。ここで、埋め込み柱脚は、鉄骨柱脚を上面が平坦な基礎コンクリート中に埋め込んだものであり（例えば特公平2-5861号公報）、ハイベースは、鉄骨柱脚を基礎コンクリートの立ち上がり部分に埋め込んだものである（例えば実公平1-15763 号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、既によく知られているように、従来の埋め込み柱脚やハイベース等では、構造、施工が複雑になるため、ピン接合の場合と比較して、工期、コスト等がかかり、ディテール等に問題が生じる。
また、ピン接合の柱脚に剛性を持たせるように設計したとしても、上部鉄骨架構の応力、変形の負担が、柱脚固定のものと比較して甚だしく大きくなり、鉄骨サイズの増大がコスト増につながる。
そこで、本発明は、アンカーフレームを利用した簡便な柱脚固定法を開発し、ここに、従来の埋め込み柱脚やハイベースとは別タイプであって、高い固定度を有し、短工期、低コストで、かつディテール等に問題の生じない新しいタイプの固定鉄骨柱脚を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、請求項１の発明は、複数のＴ形鋼竪材２を有してなり、かつ鉄骨柱脚５よりも成が大きいとともに該鉄骨柱脚５の周りをそれらＴ形鋼竪材の上端部４で抱き込み得るように形成したＴ形鋼アンカーフレーム１を設け、該Ｔ形鋼アンカーフレームをそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４を基礎コンクリート６上方へと突出させて他の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、また、鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れするとともに、これらＴ形鋼竪材２の上端部４にその鉄骨柱脚５を剛接合したことを特徴とする。
【０００５】
請求項２の発明は、ウエブ３を内側に向けて配した複数のＴ形鋼竪材２を有しかつこれらのＴ形鋼竪材の上端部４で鉄骨柱脚５の周りを抱き込み得るよう形成したＴ形鋼アンカーフレーム１を設け、該Ｔ形鋼アンカーフレームをそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４を基礎コンクリート６上方へと突出させて他の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、また、上記鉄骨柱脚５の外周面にそれらのＴ形鋼竪材２のウエブ３に沿える複数の縦ガセットプレート７を配設して、当該鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れし、それらの縦ガセットプレート７の基端部８と先端部９とをそれぞれ隣接する上記各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３へ隅肉溶接10，11，22したことを特徴とする。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項２のＴ形鋼アンカーフレームを利用してなる固定鉄骨柱脚にあって、上記鉄骨柱脚５の下端に設けたベースプレート12に、上記各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３と嵌合させる適数の横スリット13を形成して成る。
【０００７】
請求項４の発明は、ウエブ３を内側に向けて配した複数のＴ形鋼竪材２を有しかつこれらのＴ形鋼竪材の上端部４で鉄骨柱脚５の周りを囲成し得るよう形成するとともに、これらのＴ形鋼竪材の上端部４相互間に適数の交差プレート14を架設したＴ形鋼アンカーフレーム１を設け、該Ｔ形鋼アンカーフレームをそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４及び交差プレート14を基礎コンクリート６上方へと突出させて他の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、また、上記鉄骨柱脚５に上記各交差プレート14に対応させて適数の縦スリット15を配設し、当該鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れするとともに、各縦スリット15を上記各交差プレート14に嵌合させて相互間で溶接16したことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
その1.図１乃至図６は、請求項１及び請求項３の発明に係るＴ形鋼アンカーフレームを利用した固定鉄骨柱脚の実施の形態を示している。図において、１は、基礎コンクリート６中に埋設したＴ形鋼アンカーフレーム、５は、該Ｔ形鋼アンカーフレームに建入れた鉄骨柱（角形鋼管柱）17の柱脚すなわち鉄骨柱脚であり、Ｔ形鋼アンカーフレーム１は、鉄骨柱脚５よりも十分に成を有する。
【０００９】
Ｔ形鋼アンカーフレーム１は、ウエブ３を内側に向けて等間隔に配した４本のＴ形鋼竪材２を有し、これらのＴ形鋼竪材の上端部４で鉄骨柱脚５の周りを抱き込み得るよう形成しており、それらのＴ形鋼竪材２の上端部４の直下で、交差して対面する二組のＴ形鋼竪材２のウエブ３相互間にウエブ両側にてそれぞれ一対のアングル材18を架設して上下に交差させ、上位の一対のアングル材18の上にテンプレート19を配し、また、それらのＴ形鋼竪材２の下端部のウエブ３相互間に交差プレート20を架設し、各Ｔ形鋼竪材２の下端にそれぞれ脚片23を付設している。なお、それぞれの接合は隅肉溶接でよい。
かかるＴ形鋼アンカーフレーム１は、根切底の捨てコンクリート24上の適所に載置してケミカルアンカー25により各脚片23を固定した後、基礎梁、フーチング等の基礎工事を行い、テンプレート19以下の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、各Ｔ形鋼竪材２の上端部４だけを上方へと突出させる。
【００１０】
鉄骨柱脚５は、図示のものでは角形鋼管柱に係るものであるが、外周面にそれらのＴ形鋼竪材２のウエブ３に沿える４枚の縦ガセットプレート７を溶接にて配設しており、各縦ガセットプレート７の上端にそれぞれ水平リブ26を溶接にて付設している。
また、鉄骨柱脚５の下端には、ベースプレート12を溶接し、該ベースプレートに、上記各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３と嵌合させる４個の横スリット13を上記各縦ガセットプレート７に沿えて形成している。なお、ベースプレート12は、常時の軸力を基礎コンクリートに伝えるものである。
かかる鉄骨柱脚５は、埋設したＴ形鋼アンカーフレーム１の全Ｔ形鋼竪材２の上端部４内側へと建入れし、この際、ベースプレート12の４個の横スリット13をそれぞれ各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３へ嵌合させて、建入れ調整した後、それらの縦ガセットプレート７の基端部８と先端部９と上端部とをそれぞれ隣接する上記各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３へ隅肉溶接10，11，22する。なお、この溶接では、近くに位置する鉄骨柱脚５やＴ形鋼竪材２のフランジ21に対しても一緒に溶接することにより、より有効となる。また、ウエブ３と縦ガセットプレート７とを高力ボルトで締め付けてもよい（図１中の二点鎖線参照）。
次いで、基礎コンクリート６の上にＴ形鋼アンカーフレーム１のＴ形鋼竪材２の上端レベルまで床スラブ工事を行い、そのスラブコンクリート27中に全Ｔ形鋼竪材２の上端部４を埋設する。
【００１１】
如上の構成であるから、鉄骨柱脚５に水平せん断力が加わることでこの鉄骨柱脚５に生じる曲げモーメントは、軸方向力としてこの鉄骨柱脚５からＴ形鋼アンカーフレーム１の各Ｔ形鋼竪材２に伝達され、更に、基礎梁、フーチング等の基礎コンクリート６へと伝達される。したがって、Ｔ形鋼アンカーフレーム１は、鉄骨柱脚５を基礎コンクリート６に定着させる単なるアンカーフレームとしての機能の他、鉄骨柱脚５と構造的に剛に一体化して固定柱脚の一部としての機能を発揮し、各Ｔ形鋼竪材２のフランジ21が有効に固定度を確保する。そして、Ｔ形鋼アンカーフレーム１を基礎梁主筋などと溶接等にて一体化させることにより、コンクリート基礎部への応力伝達も明快となる。
その一方、埋め込み柱脚の場合とは異なり、基礎梁鉄筋等に対する鉄骨柱の干渉はない。
【００１２】
ところで、鉄骨柱脚５とＴ形鋼アンカーフレーム１との断面積に関しては、次のようになる。
図１で、角形鋼管柱の鉄骨柱脚５の横幅をＤ、奥行きをＤ、厚さをｔ、鉄骨柱脚５の垂直応力度をσy とすれば、鉄骨柱脚５の曲げモーメントＭp1は、
【数１】
Ｍp1＝Ｄ×ｔ×Ｄ×σy
となる。また、Ｔ形鋼アンカーフレーム１の各Ｔ形鋼竪材２の断面積をＡ、対峙するＴ形鋼竪材２相互の材軸間の距離をＨ、Ｔ形鋼アンカーフレーム１の垂直応力度をσ y とすれば、Ｔ形鋼アンカーフレーム１の曲げモーメントＭp2は、
【数２】
Ｍp2＝Ａ×Ｈ×σy
となる。そして、両曲げモーメントＭp1，Ｍp2は共通であるから、
【数３】
Ｍp1＝Ｍp2
Ｄ×ｔ×Ｄ×σy ＝Ａ×Ｈ×σy
∴ Ａ＝Ｄ×ｔ×Ｄ／Ｈ
が得られ、Ｈ＞Ｄより、Ａ＜Ｄ×ｔとなることは明らかである。
いま、例えば、Ｈ＝２Ｄのとき、上式は、
【数４】
Ａ＝Ｄ×ｔ×Ｄ／Ｈ＝Ｄ×ｔ×Ｄ／２Ｄ＝Ｄ×ｔ×１／２
となり、Ｔ形鋼竪材２の断面積は、Ｈ＝Ｄの場合の１／２で済む。
つまり、Ｔ形鋼竪材２の断面積Ａは、Ｔ形鋼竪材２相互の材軸間距離Ｈが大きくなればなるほどこれに反比例して小さくなり、鋼材量が減少する。
【００１３】
その2.
図７乃至図９は、請求項１及び請求項３の発明に係るＴ形鋼アンカーフレームを利用した固定鉄骨柱脚の他の実施の形態を示している。
この場合は、強度上等から、図１乃至図６のものにおいて、Ｔ形鋼アンカーフレーム１の各Ｔ形鋼竪材２を２本あて平行させて都合８本とし、これに対応させて鉄骨柱脚５の縦ガセットプレート７並びにベースプレート12の横スリット13もそれぞれ８個としている。他は、図１乃至図６の場合と実質的に同じであるから詳細な説明を省略する。
【００１４】
その3.図１０、図１１は、請求項１、請求項４の発明に係るＴ形鋼アンカーフレームを利用した固定鉄骨柱脚の実施の形態を示している。図１乃至図６の場合と同様に、図において、１は、基礎コンクリート６中に埋設したＴ形鋼アンカーフレーム、５は、該Ｔ形鋼アンカーフレームに建入れた鉄骨柱（角形鋼管柱）17の柱脚すなわち鉄骨柱脚であり、Ｔ形鋼アンカーフレーム１は、鉄骨柱脚５よりも十分な成を有する。
【００１５】
Ｔ形鋼アンカーフレーム１は、ウエブ３を内側に向けて４箇所に等間隔に配した２本あて都合８本のＴ形鋼竪材２を有し、かつ、これらのＴ形鋼竪材の上端部４で鉄骨柱脚５の周りを囲成し得るよう形成するとともに、これらのＴ形鋼竪材の上端部４のウエブ３相互間と下端部のウエブ３相互間に各２枚の平行板を交差させた交差プレート14，20を架設しており、８本のＴ形鋼竪材２は、２本あて隣接平行させてフランジ21相互で接合している。
また、それらのＴ形鋼竪材の上端部４に位置する交差プレート14の直下にテンプレート19を配して上記各ウエブ３に接合し、間隔を隔てて隣合うＴ形鋼竪材２のフランジ21相互間にそれぞれブレース22を架設し、各Ｔ形鋼竪材２の下端にそれぞれ脚片23を付設している。なお、それぞれの接合は溶接でよい。
かかるＴ形鋼アンカーフレーム１は、図１乃至図６の場合と同様に、根切底の捨てコンクリート上の適所に設置してケミカルアンカーにより各脚片23を固定した後、基礎梁、フーチング等の基礎工事を行い、テンプレート19以下の大半を基礎コンクリート６中に埋設し（図１参照）、図１０に示すように、各Ｔ形鋼竪材２の上端部４及び該上端部の交差プレート14だけを上方へと突出させる。
【００１６】
鉄骨柱脚５には、図１１に示すように、Ｔ形鋼アンカーフレーム１における各Ｔ形鋼竪材の上端部４に位置する交差プレート14に対応させて８個の縦スリット15を配設し、当該鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れするとともに、各縦スリット15を上記各交差プレート14に嵌合させて、建入れ調整した後、図１０に示すように、相互間で適宜に溶接16する。
次に、図１乃至図６の場合と同様に、基礎コンクリート６の上にＴ形鋼アンカーフレーム１のＴ形鋼竪材２の上端レベルまで床スラブ工事を行い、そのスラブコンクリート中に全Ｔ形鋼竪材２の上端部４及び該上端部の交差プレート14を埋設する（図１参照）。
【００１７】
この場合も、図１乃至図６の場合と同様の作用、機能等を発揮する。
なお、この場合、基礎コンクリート打設の後は、一般的な鉄骨建方の手順となるので、柱下の軸力サポート材は不要である。また、常時の軸力は鉄骨柱脚直下にベースプレートを介して支圧により基礎部コンクリートにより伝達させる。
【００１８】
その他
以下の実施の形態では、鉄骨柱17とその鉄骨柱脚５を角形鋼管としているが、Ｈ形鋼、クロスＨ形鋼等も対象となる。
実施の形態その1.及びその2.では、横スリット13つきのベースプレート12を用いているが、ベースプレートを柱内に入れ込むタイプとしてもよい。この場合には、下のテンプレート19を無視する。また、建方に当たっては、基礎梁の上にベースモルタルを配し、これにベースプレート12を載せて建方調整する。なお、各縦ガセットプレート７とこれらに対応するＴ形鋼アンカーフレーム１の各Ｔ形鋼竪材２の上端部４の要所にそれぞれ建方用の透孔を穿設しておき、建方用ボルトを挿通させる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のＴ形鋼竪材２を有して成りかつ鉄骨柱脚５よりも成を有するＴ形鋼アンカーフレーム１を基礎コンクリート６中に埋設するとともに、該Ｔ形鋼アンカーフレームの上部にその鉄骨柱脚５を剛接合して一体化させているので、そのＴ形鋼アンカーフレーム１を構造力学的に鉄骨柱脚５の一部とすることができ、柱脚を強固に確実にかつ十分に固定でき、従来の埋め込み柱脚やハイベース等の固定柱脚とは別の新しいタイプの固定柱脚を提供できる。また、接合が隅肉溶接又はボルト接合の簡便な接合法で済むから、その現場溶接時に、溶接者の資格を要して検査も義務づけられている突き合わせによる方法は用いないでよく、工期、コスト共に甚だ有利となる。更に、応力的に明快であるから、今後法制化されるであろう法規制からも逸脱せず、公的認定の必要がない。したがって、構成並びに施工を簡素化でき、短工期を可能にできて、発注時期を早める必要はなく、しかも、低コストを可能にでき、ディテール等に問題が生じるようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１、請求項２、請求項３の発明に係る実施の形態その1.を示す截断側面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 同実施の形態その1.における鉄骨建入れ直前の截断側面図である。
【図４】 同実施の形態その1.におけるＴ形鋼アンカーフレームを示す平面図である。
【図５】 図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】 図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】 請求項１、請求項２、請求項３の発明に係る実施の形態その2.を示す上記図２と同等部分の断面図である。
【図８】 同実施の形態その2.におけるＴ形鋼アンカーフレームを示す平面図である。
【図９】 同実施の形態その2.における上記図５と同等部分の断面図である。
【図１０】請求項１、請求項４の発明に係る実施の形態その3.を示す斜視図である。
【図１１】同実施の形態その3.における要部部材の斜視図である。
【符号の説明】
１…Ｔ形鋼アンカーフレーム ２…Ｔ形鋼竪材
３…ウエブ ４…上端部
５…鉄骨柱脚 ６…基礎コンクリート
７…縦ガセットプレート ８…基端部
９…先端部 10，11，22…溶接
12…ベースプレート 13…横スリット
14…交差プレート 15…縦スリット
16…溶接 17…鉄骨柱
18…アングル材 19…テンプレート
20…交差プレート 21…フランジ
23…脚片 24…捨てコンクリート
25…ケミカルアンカー 26…水平リブ
27…スラブコンクリート
Claims (4)
- 複数のＴ形鋼竪材２を有してなり、かつ鉄骨柱脚５よりも成が大きいとともに該鉄骨柱脚５の周りをそれらＴ形鋼竪材の上端部４で抱き込み得るように形成したＴ形鋼アンカーフレーム１を設け、該Ｔ形鋼アンカーフレームをそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４を基礎コンクリート６上方へと突出させて他の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、また、鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れするとともに、これらＴ形鋼竪材２の上端部４にその鉄骨柱脚５を剛接合したことを特徴とするＴ形鋼アンカーフレームを利用してなる固定鉄骨柱脚。
- ウエブ３を内側に向けて配した複数のＴ形鋼竪材２を有しかつこれらのＴ形鋼竪材の上端部４で鉄骨柱脚５の周りを抱き込み得るよう形成したＴ形鋼アンカーフレーム１を設け、該Ｔ形鋼アンカーフレームをそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４を基礎コンクリート６上方へと突出させて他の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、また、上記鉄骨柱脚５の外周面にそれらのＴ形鋼竪材２のウエブ３に沿える複数の縦ガセットプレート７を配設して、当該鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れし、それらの縦ガセットプレート７の基端部８と先端部９とをそれぞれ隣接する上記各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３へ隅肉溶接10，11，22したことを特徴とするＴ形鋼アンカーフレームを利用してなる固定鉄骨柱脚。
- 上記鉄骨柱脚５の下端に設けたベースプレート12に、上記各Ｔ形鋼竪材２のウエブ３と嵌合させる適数の横スリット13を形成した請求項２記載のＴ形鋼アンカーフレームを利用してなる固定鉄骨柱脚。
- ウエブ３を内側に向けて配した複数のＴ形鋼竪材２を有しかつこれらのＴ形鋼竪材の上端部４で鉄骨柱脚５の周りを囲成し得るよう形成するとともに、これらのＴ形鋼竪材の上端部４相互間に適数の交差プレート14を架設したＴ形鋼アンカーフレーム１を設け、該Ｔ形鋼アンカーフレームをそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４及び交差プレート14を基礎コンクリート６上方へと突出させて他の大半を基礎コンクリート６中に埋設し、また、上記鉄骨柱脚５に上記各交差プレート14に対応させて適数の縦スリット15を配設し、当該鉄骨柱脚５をそれらのＴ形鋼竪材２の上端部４内側へ建入れするとともに、各縦スリット15を上記各交差プレート14に嵌合させて相互間で溶接16したことを特徴とするＴ形鋼アンカーフレームを利用してなる固定鉄骨柱脚。
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