JP3888484B2 - 鉄骨柱脚の固定構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建築物を構成する鉄骨柱脚を基礎コンクリート上に固定してなる鉄骨柱脚の固定構造に関し、詳しくはそれに用いられるアンカーボルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の鉄骨柱脚の固定構造の一例を示す。図３において、角形鋼管、丸形鋼管、Ｈ形鋼などの鉄骨柱１の下端部にベースプレート２を溶接またはボルト接合して鉄骨柱脚３を構成する。ベースプレート２は鋼板、鋳造品、鍛造品などからなり、概ね角形状または丸形状であり、その周縁部に複数のアンカーボルト穴を有する。アンカーボルト５は棒鋼、異形棒鋼などからなり、その上端部および下端部におねじ部を有する。アンカーボルト５は捨てコンクリート（図示せず）上にアンカーボルト固定装置（図示せず）により位置決め固定される。アンカーボルト５の下端部のおねじ部には定着力を増大させるために定着部材６が上下のナット７により挟着される。アンカーボルト５を位置決め固定した後、アンカーボルト５の上端部が基礎コンクリート８の上面から突出するようにアンカーボルト５を基礎コンクリート８中に埋設する。
【０００３】
その後、ベースプレート２のアンカーボルト穴にアンカーボルト５を挿通させて、鉄骨柱１を接合したベースプレート２を基礎コンクリート８の上面に設けた中心モルタル９上にのせる。次に、ベースプレート２の下面と基礎コンクリート８との隙間にモルタル１０を充填する。モルタル１０が十分に固化した後、アンカーボルト５の上端部に座金を介しナット１２を締結して鉄骨柱脚３を基礎コンクリート８上に固定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような鉄骨柱脚の固定構造においては、柱脚に過大な引抜き軸力Ｎが作用した場合、ベースプレートには基礎コンクリートからの圧縮反力が発生しない。このため、柱脚に作用するせん断力Ｑはアンカーボルトが負担する。アンカーボルトにはせん断力Ｑｄと引張り力Ｔが同時に作用し、アンカーボルトの上部（上端部から基礎コンクリート中に埋設されて基礎コンクリート上面に近い領域の部分）ではせん断力Ｑｄと引張り力Ｔの和（Ｑｄ＋Ｔ）を負担し、それより下側のアンカーボルトの下部では、上部で負担するせん断力が基礎コンクリートに伝達されるため引張り力Ｔのみを負担する。
【０００５】
この場合、アンカーボルトはせん断力Ｑｄに対しても抵抗するため、終局的にはアンカーボルトの引張り力をせん断力Ｑｄがないときの引張耐力Ｔｕまで発揮させることなく降伏、破断する。このため、アンカーボルトの引張り力が低下し、柱脚の耐力も低下するという問題があった。また、引張り力Ｔが変化するに伴いせん断力耐力Ｑｕｄが変化するに従い引張り力Ｔも変化するので柱脚の耐力を定量的に把握するのが難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、アンカーボルトの引張り力を引張耐力まで発揮させて柱脚の耐力を向上させるとともに、柱脚の耐力を定量的に把握しやすい鉄骨柱脚の固定構造を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は鉄骨柱の下端部にベースプレートを接合してなる鉄骨柱脚を、基礎コンクリート中に埋設されたアンカーボルトと、このアンカーボルトの上端部に締結されるナットとを介して基礎コンクリート上に固定してなる鉄骨柱脚の固定構造において、アンカーボルトが、上端部から基礎コンクリート中に埋設される領域までに位置し全長の１／２以下の長さの上軸部と、その下部に位置する下軸部とからなり、上軸部の上端部にねじ部を形成し、上軸部の強度が下軸部の強度より大きいことを特徴とする。
【０００８】
本発明において、アンカーボルトの上軸部の強度を下軸部の強度より大きくするために、上軸部の外径を下軸部の外径より大きくさせるのが好ましい。また、アンカーボルトの上軸部と下軸部とを異種の材料で構成し、上軸部を下軸部より強度の大きい材料により形成するのが好ましい。本発明におけるアンカーボルトの上軸部とは、アンカーボルト全長に対して上端部から４分の３以内の長さの領域が好ましく、さらには上端部から半分以内の長さの領域がより好ましい。
【０００９】
アンカーボルトの上軸部の外径を下軸部の外径より大きくするためには、アンカーボルトが一本ものからなる場合、削出し加工あるいは転造もしくは鍛造して成形するのがよい。また、外径の大なる上軸部と小なる下軸部とを別個に準備した場合、それらをカプラーなどの連結部材で連結させたり、摩擦圧接や溶接などにより結合させて組立てればよい。
【００１０】
同様に、アンカーボルトの上軸部と下軸部とを異種の材料から構成するには、強度の大なる上軸部と小なる下軸部とをカプラーなどの連結部材で連結させたり、摩擦圧接や溶接などにより結合させて組立てればよい。また、アンカーボルトに焼入れなどの熱処理を施し、上軸部の強度を下軸部の強度より大きくすることも好ましい。
【００１１】
また、本発明において、アンカーボルトの下軸部の下端部に定着部材を溶接、圧接などにより一体的に形成することが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の鉄骨柱脚の固定構造の実施例を示す。図１において、同一部分は前記図３と同一の参照符号で示す。本実施例は、角形鋼管からなる鉄骨柱１の下端部に厚肉鋼板製のベースプレート２を接合してなる鉄骨柱脚３を、基礎コンクリート８中に埋設されたアンカーボルト５と、このアンカーボルト５の上端部に締結されるナット１２とを介して基礎コンクリート８上に固定する。鉄骨柱脚３の固定の方法は、たとえば上述の図３と同様の方法で行えるが、最終的に本発明の固定構造を満足すれば別の方法でも構わない。
【００１３】
アンカーボルト５は、本発明の最も特徴とする点であり、上端部から基礎コンクリート８中に埋設される領域内までに位置した上軸部５１と、上軸部５１の下側に位置した下軸部５２とから構成され、かつ上軸部５１の強度を下軸部５２の強度より大きくする。この構成とするために、本実施例では上軸部５１の外径が下軸部５２の外径より大きくなるように棒鋼を削出してアンカーボルト５を製作した。また、上軸部５１の上端部および下軸部５２の下端部にはおねじ部を設け、下軸部５２のおねじ部には定着部材６を上下のナット７により挟着固定した。
【００１４】
柱脚に過大な引抜き軸力Ｎが作用し基礎コンクリートの圧縮反力が発生しない場合、アンカーボルトにはせん断力Ｑｄと引張り力Ｔが同時に作用する。このため、アンカーボルトの上部（上端部から基礎コンクリート中に埋設されて基礎コンクリート上面に近い領域の部分）にはせん断力Ｑｄと引張り力Ｔの和（Ｑｄ＋Ｔ）がかかり、アンカーボルトの下部には引張り力Ｔがかかる。すなわち、アンカーボルトの上部の方が下部より負担が大きくなる。
【００１５】
そこで、本発明のアンカーボルト５のように上軸部５１の強度を下軸部５２の強度より大きくすることにより、アンカーボルト５の上軸部５１で（Ｑｄ＋Ｔ）を十分に負担でき、下軸部５２ではアンカーボルト５の引張り力を引張耐力Ｔｕまで発揮させることができる。したがって、柱脚の耐力を向上させるとともに、柱脚の耐力を定量的に把握しやすいものとなる。また、柱脚の固定度が上がり上屋の梁材の断面を小さくできる。
【００１６】
図２は本発明の他実施例を示す。図２において、外径の大なる上軸部５１と外径の小なる下軸部５２とを連結部材５３によって結合させた。上軸部５１の下端部および下軸部５２の上端部に設けたおねじ部を、連結部材５３の両端に設けためねじ部に、それぞれ螺合してアンカーボルト５を組み立てた。
【００１７】
また、図２において、下軸部５２の下端部に定着部材６を溶接により一体的に形成した。従来は定着部材の両面をナットで挟着することによりアンカーボルトへ固定するため、アンカーボルトの下端にねじ加工を施す必要があった。ねじ部は軸部と断面が変化するために、定着部材の上側のねじ部の長さがアンカーボルトの剛性に影響を与えていた。しかしながら、定着部材６を一体的に形成することにより、定着部材の上側のねじ部の長さによるアンカーボルトの剛性の変化がなくなり、柱脚の固定度を定量的に把握できる。さらに、従来別個に必要であった定着部材、ナットの部品点数が減り施工性があがる。
【００１８】
本発明の他実施例として、アンカーボルト５の上軸部５１と下軸部５２とを摩擦圧接した。すなわち、強度の大なる材料からなる上軸部を固定し、上軸部より強度の小なる下軸部を同軸的に端面相互を接触させて加圧力を印加して高速回転させる。これにより上軸部と下軸部との接触面に摩擦熱が発生し両者が加熱される。次に、両者の接触部が適当な軟化状態になった時点で、下軸部の回転を急停止し、さらに大きな加圧力を加えて圧接を完了し、本発明のアンカーボルト５を製作した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の鉄骨柱脚の固定構造によれば、アンカーボルトの引張り力を引張耐力まで発揮させて柱脚の耐力を向上させるとともに、柱脚の耐力を定量的に把握しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鉄骨柱脚の固定構造の実施例を示す図である。
【図２】本発明の他実施例を示す図である。
【図３】従来の鉄骨柱脚の固定構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 鉄骨柱、 ２ ベースプレート、 ３ 鉄骨柱脚、
５ アンカーボルト、 ６ 定着部材、 ７ ナット、
８ 基礎コンクリート、９ 中心モルタル、 １０ モルタル、
１２ ナット、 ５１ 上軸部、 ５２ 下軸部、 ５３ 連結部材

Claims (7)

1. 鉄骨柱の下端部にベースプレートを接合してなる鉄骨柱脚を、基礎コンクリート中に埋設されたアンカーボルトと、このアンカーボルトの上端部に締結されるナットとを介して基礎コンクリート上に固定してなる鉄骨柱脚の固定構造において、アンカーボルトが、上端部から基礎コンクリート中に埋設される領域までに位置し全長の１／２以下の長さの上軸部と、その下部に位置する下軸部とからなり、上軸部の上端部にねじ部を形成し、上軸部の強度が下軸部の強度より大きいことを特徴とする鉄骨構造の固定構造。
2. アンカーボルトの上軸部の外径を下軸部の外径より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の鉄骨柱脚の固定構造。
3. アンカーボルトの上軸部と下軸部とを異種の材料から構成したことを特徴とする請求項１に記載の鉄骨柱脚の固定構造。
4. アンカーボルトの上軸部と下軸部とを連結部材により結合させたことを特徴とする請求項２または３に記載の鉄骨柱脚の固定構造。
5. アンカーボルトの上軸部と下軸部とを摩擦圧接または溶接により結合させたことを特徴とする請求項２または３に記載の鉄骨柱脚の固定構造。
6. アンカーボルトを削り出し加工、転造および鍛造のうちいずれかの方法により成形したことを特徴とする請求項２に記載の鉄骨柱脚の固定構造。
7. アンカーボルトに焼き入れなどの熱処理を施し、上軸部と下軸部との強度が異なるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の鉄骨柱脚の固定構造。

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