JP4006503B2 - 柱脚金物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築構造物の柱の下端部をコンクリート基盤上に立設するための柱脚等に用いられる柱脚金物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に示すように、建築構造物の柱１をコンクリート基盤２上に立てて固定した場合、柱１には、曲げモーメントＭ、せん断力Ｑ、軸方向圧縮力Ｎの応力が同時に作用する。このとき柱１に作用するせん断力Ｑ（水平力）に対して水平方向の抵抗力を発揮するのは、柱１の軸方向圧縮力Ｎと曲げモーメントＭの作用によって発生する圧縮合力Ｃにより、柱脚金物４の底面とコンクリート基盤２との間に充填したモルタル７の上面との間に作用する摩擦力μＣである。ここでμは摩擦係数である。
【０００３】
ちなみにこのとき、柱１の下端に溶接により一体的に固定された柱脚金物４は、図示していないアンカーボルトとナットの締付力Ｚと軸方向圧縮力Ｎにより、モルタル７を介してコンクリート基盤２に固定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記せん断力Ｑにより柱脚金物４に働く水平力に対して抵抗力を発揮するのは、柱脚金物４の底面とモルタル７の上面との間に作用する摩擦力μＣだけなので、上記水平力がそれより大きいときは柱脚金物４の水平方向のズレを防止することができないおそれがある。
【０００５】
特に建築構造物の左右半分の一方側の柱１の軸方向圧縮力Ｎが負の値になる（軸方向引き抜き力になる）場合は、同じ側の柱脚金物４においては摩擦力μＣが小さくなり、ズレを防止する抵抗力を十分に発揮することができない。ここで、軸方向引き抜き力（Ｎが負の値）が大きく、圧縮合力Ｃが負の値となる場合は、摩擦力μＣによる抵抗力はなくなる。
【０００６】
また図１２に示すように、柱脚金物４のアンカーボルト用孔４ａの内周面とアンカーボルト５の外周面との間には、アンカーボルト用孔４ａとアンカーボルト５との間の位置ズレを吸収するために若干の隙間があり、アンカーボルト用孔４ａの内周面がアンカーボルト５の外周面に直接当たっていないため、アンカーボルト５が直接上記水平力に抵抗することができないので、柱脚金物４のズレを効果的に防止することができない。
【０００７】
一方、アンカーボルト５にネジ結合するナット８を座金１０を挟んで柱脚金物４と一体的に溶接することにより、柱脚金物４に働く水平力をアンカーボルト５が直接受けて柱脚金物４のズレを防止できるようにする方法も従来はあったが、溶接に手間がかかり施工効率が悪化するという問題があった。
【０００８】
或は、柱脚金物４の底面にシアプレートと呼ばれる十字形の突起を溶接することにより、柱脚金物４と上記モルタル７との間の水平方向のズレを防止できるようにする方法も従来はあった。
【０００９】
しかしながら、柱脚金物４とコンクリート基盤２との間にモルタル７を充填する前に、柱脚金物４の中心部の下に置いて柱脚金物４の高さ位置を決める高さ位置決め部材に上記シアプレートが干渉して柱脚金物４の高さ位置を決めることができないだけでなく、モルタル７の充填性や施工効率が悪化するという問題があった。そしてさらには、シアプレートを介して柱脚金物４からモルタル７だけに上記水平力が直接かかることによりモルタル７が割れるおそれもあった。
【００１０】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、柱脚金物の高さ位置を決める高さ位置決め部材の使用に支障が無いと共に、施工効率やモルタルの充填性等が悪化することなく、柱脚金物に働く水平力により柱脚金物がズレるのを効果的に防止することができる柱脚金物を提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１は、
柱脚の下端部に設けられる柱脚金物であって、
当該柱脚金物の四隅部及び／又は側辺部にアンカーボルト用孔が形成され、裏面における各アンカーボルト用孔を含むこのアンカーボルト用孔の周囲の領域のそれぞれにのみ、他の領域よりも厚さが薄い段差凹部が形成されたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１ないし図３は、本発明による柱脚金物の第１の実施の形態について説明するために参照する図である。
【００１４】
図１は、ほぼ正方形の板状のベースプレート１４（柱脚金物）の、柱脚が設けられる側の上面と反対側の下面（底面）から見た底面図、図２は、図１におけるベースプレート１４のＡ−Ａ線断面図である。
【００１５】
同図に示すように、ベースプレート１４の四隅部にはアンカーボルト用孔１４ａが形成されている。ベースプレート１４の底面１４ｂの四隅部には、アンカーボルト用孔１４ａの外径より少し外側の周辺領域部から、ベースプレート１４の互いに９０°で交差して隣合う一対の側辺の各々にかけて、段差凹部１４ｃ、及び、この段差凹部１４ｃの領域を除く底面１４ｂに向って垂直に立上がる境界垂直面１４ｄが、機械加工により形成されている。
【００１６】
ちなみにベースプレート１４には建築構造用鋼を用いることができるが、これに限定されないことはいうまでもなく、建築構造用鋼以外の鋼、鋼以外の金属、非金属等を用いることもでき、或は鋳鋼を用いて鋳造によりベースプレート１４を形成することもできる。
【００１７】
図３は、このようなベースプレート１４が柱脚に設けられた鉄骨柱１をコンクリート基盤２上に固定したときの、アンカーボルト５の周辺部を示す断面図である。
【００１８】
同図に示すように、ベースプレート１４の底面１４ｂとコンクリート基盤２の間に充填されたモルタル７は、ベースプレート１４の段差凹部１４ｃと境界垂直面１４ｄに密着するように、段差凹部１４ｃとコンクリート基盤２の間にも充填されると共に、境界垂直面１４ｄとアンカーボルト５との間にもモルタル７は隙間無く充填される。
【００１９】
このため、図３に示すように、鉄骨柱１へのせん断力Ｑによりベースプレート１４に水平力Ｆが働くと、ベースプレート１４の境界垂直面１４ｄがモルタル７を介してアンカーボルト５を押すように動作することにより、水平力Ｆがアンカーボルト５に伝わることができる。
【００２０】
このことにより、アンカーボルト５がその水平力Ｆに対して抵抗力を発揮することができ、ベースプレート１４が水平力Ｆによりズレを生じることを従来よりも効果的に防止することができる。
【００２１】
また、従来のように、ベースプレート１４とナット８及び座金１０を一体化するための溶接等を施す手間が必要無いので、施工効率が悪化するのを防止することができる。
【００２２】
また、ベースプレート１４の底面１４ｂにはシアプレート等が無いため、ベースプレート１４の中心部の下に置いてベースプレート１４の高さ位置を決める高さ位置決め部材が、シアプレート等に干渉することなくベースプレート１４の高さ位置を決めることができる。
【００２３】
さらに、ベースプレート１４に働く水平力Ｆのほとんどをアンカーボルト５が受けてその抵抗力を発揮することができるので、従来のように、シアプレート等から伝わる水平力Ｆのほとんどをモルタル７が受けて、そのモルタル７が割れてしまうような事態を防止することができる。
【００２４】
一方、段差凹部１４ｃをベースプレート１４の側辺部寄りに、かつ側辺に開口するように形成しているため、ベースプレート１４とコンクリート基盤２との間にモルタルを充填する際に、段差凹部１４ｃがモルタルの流れの障害となることはない。
【００２５】
図４，図５は、本発明の第２の実施の形態について説明するために参照する図である。同図に示す第２の実施の形態においては、アンカーボルト用孔１４ａが、それを形成する面が段差凹部１４ｃに対して垂直な境界垂直面１４ｄに一部接するように形成されている。
【００２６】
図５に示す第２の実施の形態では、図３の第１の実施の形態に比べて、アンカーボルト５と境界垂直面１４ｄとの距離がさらに短くなるために、ベースプレート１４からアンカーボルト５に伝わる水平力Ｆの割合が大きくなる。従って、アンカーボルト５が発揮する抵抗力もさらに大きくなるので、ベースプレート１４のズレ防止に対しさらに効果的である。
【００２７】
図６ないし図９は、本発明の第３の実施の形態について説明するために参照する図である。同図に示す第３の実施の形態においては、その厚さが薄くなる段差凹部１６ｃがベースプレート１６の底面１６ｂの四隅部に計４つ形成されていると共に、底面１６ｂの四側辺の各中央部にも段差凹部１６ｃと同じ深さの段差凹部１６ｅが計４つ形成されている。従って、ベースプレート１６の底面１６ｂには、計８つの段差凹部１６ｃ，１６ｅが形成されていることになる。
【００２８】
上記底面１６ｂの四側辺の各中央部の段差凹部１６ｅは、アンカーボルト用孔１６ａから側辺に近づくにつれて幅が広がるような傾斜する２本の線により挟まれる、ほぼ三角形状に形成されている。そして、その段差凹部１６ｅの最も内側、すなわちベースプレート１６の側辺から最も離れた、ベースプレート１６の中心寄りの位置には、アンカーボルト用孔１６ａが形成されている。
【００２９】
そして、図６，図７，図９に示すように、底面１６ｂの四隅部、及びその四側辺の各中央部のアンカーボルト用孔１６ａが、それらを形成する面が段差凹部１６ｃ，１６ｅに対して垂直な境界垂直面１６ｄに一部接するように形成されている。
【００３０】
このような本発明の第３の実施の形態によれば、前記第２の実施の形態に比べて、アンカーボルト用孔１６ａの数、すなわちアンカーボルト５の本数が２倍となるため、ベースプレート１６からアンカーボルト５の各々に伝わる水平力Ｆの割合が概ね２分の１に分散されて、アンカーボルト５の各々が発揮する抵抗力も概ね２分の１に分散される。
【００３１】
このため、アンカーボルト５の各々が、前記第２の実施の形態の４本の場合のアンカーボルト５の各々と同じ位の抵抗力を発揮する場合は、この第３の実施の形態のアンカーボルト５の各々の抵抗力の合計は、第２の実施の形態の場合の水平力Ｆより大きな水平力に抵抗できるようになるので、ベースプレート１６のズレを確実に防止することができる。
【００３２】
図１０は、本発明の第４の実施の形態について説明するために参照する図である。同図に示す第４の実施の形態に係るベースプレート１８は、その厚さが薄くなる段差凹部１８ｃがベースプレート１８の底面１８ｂの四隅部に計４つ形成されていると共に、底面１８ｂの四側辺の各中央部にも段差凹部１８ｅが計４つ形成されている点においては前記第３の実施の形態と同様であるが、四側辺の各中央部の段差凹部１８ｅの形状が前記第３の実施の形態と異なっている。
【００３３】
すなわち、前記第３の実施の形態の段差凹部１６ｅはほぼ三角形状に形成されているのに対し、この第４の実施の形態の段差凹部１８ｅは、アンカーボルト用孔１８ａの直径と同じ幅で、各側辺に対してほぼ直角に交差するような２本の線により挟まれる、ほぼ四辺形状に形成されている点において異なっている。
【００３４】
このような第４の実施の形態においては、ベースプレート１８に図１０中の矢印方向に水平力Ｆが加わったときは、図中の符号ａ〜ｅの５箇所のアンカーボルト用孔１８ａのアンカーボルト５のすべてに、水平力Ｆの方向と垂直の境界垂直面１８ｄが押圧するので、水平力Ｆに対して５本のアンカーボルト５が前記第３の実施の形態よりも大きな抵抗力を発揮することができる。
【００３５】
すなわち、前記第３の実施の形態のベースプレート１６に同方向に水平力Ｆが加わったときは、突当りの側辺に並ぶ（図１０の符号ａ〜ｃの位置に相当する）３本のアンカーボルト５は、第４の実施の形態におけるそれらと同様の抵抗力を発揮することができるが、図１０の符号ｄ，ｅの位置に相当する２本のアンカーボルト５は、それらの位置に対応する段差凹部１６ｅがほぼ三角形状のため、境界垂直面１６ｄが各側辺に対して傾斜するように形成されていることにより、それら２本のアンカーボルト５はその傾斜角に応じた分力の抵抗力しか発揮できない。
【００３６】
これに対し第４の実施の形態の、図１０の符号ｄ，ｅの位置に相当する２本のアンカーボルト５は、各側辺に対して垂直の境界垂直面１８ｄから押圧力を受けるので、前記第３の実施の形態のように押圧力の分力ではなく、垂直の境界垂直面１８ｄから受ける押圧力と同じ抵抗力を発揮することができる。
【００３７】
なお、前記第３，第４の実施の形態においては、段差凹部１６ｃ，１６ｅ，１８ｃ，１８ｅが、ベースプレート１６，１８の底面１６ｂ，１８ｂの四隅部と、四側辺の各中央部に形成されていたが、それらの段差凹部は、四側辺の各中央部のみに形成されてもよく、又は四側辺の各々に２箇所以上形成されてもよく、或は四隅部と共に四側辺のうちの少なくとも１つの側辺に形成されてもよく、さらには四隅部と共に四側辺の各々にその中央部以外の位置にずらして１つずつ形成されてもよい。
【００３８】
またこの第４の実施の形態によれば、段差凹部１８ｅが、前記第３の実施の形態の段差凹部１６ｅのようにその側辺に対して傾斜することなく、ほぼ直角に形成すればよいので、ベースプレート１８の加工コストを第３の実施の形態のベースプレート１６よりも低減させることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の柱脚金物によれば、柱脚金物に働く水平力をアンカーボルトが受けて抵抗力を発揮することができるため、上記水平力に対する抵抗力を従来のような摩擦力に比べて著しく大きくすることができるので、上記水平力により柱脚金物が水平方向にズレることをより効果的に防止することができる。
【００４０】
また、柱脚金物の高さ位置決め部材の使用に支障が無いと共に、施工効率やモルタルの充填性が悪化することをも防止することができる。
【００４１】
さらに、上記水平力をアンカーボルトに伝えるようにするために、柱脚金物のアンカーボルトの近傍に段差凹部を形成するだけで済むので、柱脚金物の大幅なコストアップを防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るベースプレート１４の底面図である。
【図２】図１のベースプレート１４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】ベースプレート１４をモルタル７を介してコンクリート基盤２上にアンカーボルト５及びナット８を用いて固定したときのアンカーボルト５周辺の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るベースプレート１４の底面隅部を示す図である。
【図５】図４のベースプレート１４におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るベースプレート１６を示す底面図である。
【図７】図６におけるベースプレート１６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図６におけるベースプレート１６の側面図である。
【図９】図６におけるベースプレート１６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るベースプレート１８の底面図である。
【図１１】従来の柱脚金物４をモルタル７を介してコンクリート基盤２上に固定した状態を示す一部断面側面図である。
【図１２】従来の柱脚金物４をモルタル７を介してコンクリート基盤２上にアンカーボルト５及びナット８を用いて固定したときのアンカーボルト５周辺の断面図である。
【符号の説明】
１ 柱
２ コンクリート基盤
４ 柱脚金物
４ａ アンカーボルト用孔
５ アンカーボルト
７ モルタル
８ ナット
１０ 座金
１４ ベースプレート
１４ａ アンカーボルト用孔
１４ｂ 底面
１４ｃ 段差凹部
１４ｄ 境界垂直面
１６ ベースプレート
１６ａ アンカーボルト用孔
１６ｂ 底面
１６ｃ 段差凹部
１６ｄ 境界垂直面
１６ｅ 段差凹部
１８ ベースプレート
１８ａ アンカーボルト用孔
１８ｂ 底面
１８ｃ 段差凹部
１８ｄ 境界垂直面
１８ｅ 段差凹部
Ｍ 曲げモーメント
Ｑ せん断力
Ｎ 軸方向圧縮力
Ｚ 締付力
Ｆ 水平力

Claims (3)

1. 柱脚の下端部に設けられる柱脚金物であって、
   当該柱脚金物の四隅部及び／又は側辺部にアンカーボルト用孔が形成され、裏面における各アンカーボルト用孔を含むこのアンカーボルト用孔の周囲の領域のそれぞれにのみ、他の領域よりも厚さが薄い段差凹部が形成されたことを特徴とする柱脚金物。
2. 前記段差凹部が側辺に開口するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の柱脚金物。
3. 前記アンカーボルト用孔が前記段差凹部と他部の裏面との間の境界垂直面に接するように形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の柱脚金物。

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