JP4610230B2 - 柱脚金物 - Google Patents

Description

本発明は、建築構造物の柱、例えば鋼構造、鋼管コンクリート構造、或はコンクリート充填鋼管構造等の柱の柱脚に用いられる柱脚金物に関するものである。

従来の柱脚金物としては、例えば、図１１，１２に示すような柱脚金物２０がある。この従来の柱脚金物２０は、断面の外形が矩形の鋼管柱の柱脚に用いられるものであり、図１２に示すように、所定の厚さを有する底板部２０ｂと、この底板部２０ｂの上面２０ｄからその上方に突出し、上面が鋼管柱の断面形状に対応すると共に、高さを有する支持台部２０ａから構成されている。また、図１１に示すように、底板部２０ｂの四隅のそれぞれには、アンカーボルト取付け用の挿通孔２０ｃが２つずつ形成されている。

このような柱脚金物２０は、図１３に示すように、断面の外形が矩形の鋼管柱２６の下端面をその支持台２０ａの上面に合わせて溶接し、予め基礎コンクリート２８中に埋設したアンカーボルト２２の、基礎コンクリート２８からの上方突出部を挿通孔２０ｃに挿通後、この挿通孔２０ｃから底板部２０ｂの上方に突出したアンカーボルト２２にナット２４を締結させて、柱脚金物２０を基礎コンクリート２８上に固定することによって、地震等により鋼管柱２６に発生する力を、底板部２０ｂとアンカーボルト２２を介して基礎コンクリート２８に伝達するようになっている。

また、支持台部２０ａの上面に接合した鋼管柱２６に対して、例えば、地震等によりその長さ方向と直角の方向（水平方向）に力が作用すること等によりモーメントが発生したような場合には、この柱脚金物２０の底板部２０ｂと基礎コンクリート２８との間で、引張方向の荷重と圧縮方向の荷重が併存することがある。

このようなモーメントの発生により、柱脚金物２０と基礎コンクリート２８の間で引張方向の荷重が発生した場合には、この引張方向の荷重は、アンカーボルト２２及びナット２４を介して基礎コンクリート２８に伝達するため、図１３に示すように、引張方向の荷重Ｔとして底板部２０ｂと基礎コンクリート２８との間の相互間に作用する。

また、図１３に示すように、圧縮方向の荷重は、底板部２０ｂと基礎コンクリート２８の互いの接触領域内で分布し、幅Ｃの分布領域で分布荷重ｐとして底板部２０ｂと基礎コンクリート２８の相互間に作用する。このような圧縮方向の分布荷重ｐが、底板部２０ｂの一方側（図中左方側）の端部に加わると共に、上記引張方向の荷重Ｔが底板部２０ｂの他方側（図中右方側）の端部に加わったとすると、この底板部２０ｂには曲げモーメントが生じることになる。

図１４に示すように、仮に底板部２０ｂの厚さｔ´が、図１３に示す柱脚金物２０の底板部２０ｂと同じ所定の厚さｔよりも薄い場合には、上記曲げモーメントにより底板部２０ｂが撓み易くなって、底板部２０ｂの一方側の端部と基礎コンクリート２８との互いの接触領域が拡大し、底板部２０ｂと基礎コンクリート２８との間における圧縮方向の分布荷重ｐ´の分布領域を幅Ｃ´に拡大させる。

このため、その圧縮方向の荷重ｐ´の合力Ｐの作用点は、底板部２０ｂの他方側の端部におけるアンカーボルト２２における引張方向の荷重Ｔの作用点からの距離Ｌ´が、底板部２０ｂが所定の厚さｔを有している場合のその距離Ｌ（図１３参照）よりも小さい距離となるので、鋼管柱２６が倒れようとすることに抵抗するための柱脚金物２０の曲げ耐力を低下させることが分かっている。

そのため、図１３に示すように、柱脚金物２０の底板部２０ｂは、曲げモーメントによる撓みができるだけ小さくなるように剛性を大きくするための所定の厚さｔに設定されていた。

しかしながら、このような従来の柱脚金物２０は、底板部２０ｂの厚さを厚くすることのみによりその曲げ耐力を大きくしようとしているため、曲げ耐力を大きくすることと引換えにその重量化やコストアップを招くという問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、柱脚金物の底板部の厚さを厚くして曲げ耐力を大きくすることによりその重量化やコストアップを招くことを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。

上記課題を解決するために、本発明による柱脚金物は、
柱の下端面に接合しこの柱の下端断面と対応する略矩形状の平面輪郭の上面と、この上面に略垂直の側面を有する支持台部と、
前記支持台部の下側に一体形成され前記平面輪郭より大きな輪郭の上面を有する底板部とを備え、
前記支持台部の側面と前記底板部の上面との間に、前記支持台部の側面の水平方向端部近傍に頂角部を有する三角錘状に形成され、前記底板部の垂直断面における断面積を増大させる第１補強部が形成されていることを特徴とするものである。

このような本発明の柱脚金物によれば、柱脚金物の底板部の厚さを厚くして曲げ耐力を大きくすることによりその重量化やコストアップを招くことを防止することができる。

以下、本発明に係る柱脚金物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、本発明の第１の実施の形態に係る柱脚金物３０について説明するために参照する図である。これらの図に示す柱脚金物３０は、前記従来の柱脚金物２０と同様の構成についての重複する説明は省略するものとする。

図１１，１２に示す前記従来の柱脚金物２０の支持台部２０ａにおいて、その上面に略垂直の四辺それぞれの側面２０ｅは、その長さ方向にわたって起伏のない単一な平面となっていたのに対して、本実施の形態においては、図１，２に示すように、支持台部３０ａの四辺それぞれの側面３０ｆと、底板部３０ｂの上面３０ｅとの間において、その底板部３０ｂの垂直断面における断面積を増大させる傾斜部３０ｄ（第１補強部）が形成されている点において異なるものである。

すなわち、支持台部３０ａの側面３０ｆの長さ方向における両端部を除く中間部分の２箇所に、底板部３０ｂの上面３０ｅにわたって外側に向かって張出す略三角錐状の傾斜部３０ｄが形成されている。

そして、１つの側面３０ｆにおける２つの傾斜部３０ｄは、それぞれの略三角錐の頂点Ｋ、及び底面の三角形において支持台部３０ａの側面３０ｆから底板部３０ｂの上面３０ｅに沿って外側に突出する頂角部Ｑが、各傾斜部３０ｄの長さ方向における中心位置から、支持台部３０ａの側面３０ｆの長さ方向における両端側に片寄って形成されている。

このため、略三角錐の頂点Ｋの高さと、支持台部３０ａの側面３０ｆからの底板部３０ｂの上面における三角形の最も外側の頂角部Ｑの張出し長さが、支持台部３０ａの側面３０ｆの長さ方向における両端寄りの位置で最も大きくなるように形成されている。

図１に示す柱脚金物３０のＡ−Ａ線断面図である図３に示すように、柱脚金物３０は、このような傾斜部３０ｄが形成されることにより、この傾斜部３０ｄのある部分において支持台部３０ａの側面３０ｆを横切る垂直断面における断面積が増大することになり、略三角錐の頂点Ｋと底面の三角形の頂角部Ｑを通る垂直断面においてその断面積は最も大きくなるようになっている。

このような本実施の形態に係る柱脚金物３０によれば、支持台部３０ａの側面３０ｆと底板部３０ｂの上面３０ｅとの間に傾斜部３０ｄを形成したため、地震等により鋼管柱２６（図１３参照）にモーメントが加わったときでも、底板部３０ｂにおける支持台部３０ａの側面３０ｆの根元部の剛性を増大させることができる。

このことにより、曲げモーメントによる底板部３０ｂの撓みを小さくすることができるため、図１３に示す柱脚金物２０のように、分布する圧縮荷重ｐの分布面積を小さくして、その合力Ｐと引張荷重Ｔの２つの作用点間の長さＬが短くなるのを防止できるので、柱脚金物３０の曲げ耐力を向上させることができる。また、このような柱脚金物３０によれば、一番弱いところだけを補強して、最も効率よく底板部３０ｂの剛性を向上させることができる。

このように、柱脚金物３０は、傾斜部３０ｄを形成して剛性が向上していることにより、曲げモーメントによる撓みを小さくすることができるので、その底板部３０ｂの厚さを徒らに厚くする必要がないため、厚さを厚くすることにより柱脚金物３０の重量化及びコストアップを招くことを防止することができる。

また、傾斜部３０ｄのそれぞれは、その略三角錐の形状の頂点Ｋの高さと、底面の三角形における頂角部Ｑの側面３０ｆからの張出し長さが、側面３０ｆの長さ方向における両端寄りの位置で最も大きくなるように形成されているので、この柱脚金物３０にモーメントが加わったときでも、アンカーボルトを介して作用する引張方向の集中荷重Ｔにより生じる曲げモーメントに対しても、底板部３０ｂの剛性を増大させて、柱脚金物３０の曲げ耐力を向上させることができる。

そして、支持台部３０ａの側面３０ｆの長さ中央部の位置で２つの傾斜部３０ｄの間は途切れているので、その分底板部３０ｂの、支持台部３０ａの側面３０ｆからの張り出し面積が大きくなるため、底板部３０ｂの各辺の中央部にアンカーボルト２２用の挿通孔３０ｃを開けることも可能となっている。

図４ないし図６は、本発明の第２の実施の形態に係る柱脚金物４０について説明するために参照する図である。

前記第１の実施の形態に係る柱脚金物３０においては、図１，２に示すように、その支持台部３０ａの上面の四隅角部からその高さ下端までの稜線は略垂直となっていたのに対し、本実施の形態に係る柱脚金物４０においては、図４，５に示すように、その支持台部４０ａの四隅角部には、その下端面（底板部４０ｂとの境界水平断面）において、その角部から対角線外側に向かって先端の頂角部Ｑ´が突出する三角部が形成され、この三角部が支持台部４０ａにおける四隅角部の垂直の稜線における上方の一点に集束するような、三角錐状の突出部４０ｅ（第２補強部）が形成されている点において異なるものである。

図４に示す柱脚金物４０のＢ−Ｂ線断面図である図６に示すように、上記のような柱脚金物４０は、突出部４０ｅが形成されていることにより、支持台部４０ａの対角線に沿って切断する垂直断面において、その突出部４０ｅが形成されない場合に比べてその分だけ断面積が増大するようになっている。

このため、本実施の形態に係る柱脚金物４０は突出部４０ｅを設けたため、この柱脚金物４０にモーメントが加わったときでも、アンカーボルトを介して作用する引張方向の集中荷重により生じる曲げモーメント対して、底板部４０ｂの剛性を増大させて、柱脚金物４０の曲げ耐力を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る柱脚金物４０は、前記第１の実施の形態と同様に傾斜部４０ｄが形成されていることにより、図１３に示すように圧縮荷重ｐの合力Ｐと集中荷重Ｔの２つの作用点間の長さＬが短くなるのを防止できるので、圧縮方向の分布荷重による曲げモーメントによる撓みを小さくすることができるため、柱脚金物４０の曲げ耐力を向上させることができる。

また、柱脚金物４０は、突出部４０ｅと傾斜部４０ｄの２種類の補強部を形成して、前記第１の実施の形態に係る柱脚金物３０よりもさらに剛性が向上していることにより、曲げモーメントによる撓みを小さくすることができるので、その底板部４０ｂの厚さを徒らに厚くする必要がないため、柱脚金物４０の重量化及びコストアップを招くことをさらに防止することができる。

また、前記第１の実施の形態と同様に、支持台部４０ａの各辺の２つの傾斜部４０ｄのそれぞれは、その略三角錐の形状の頂点の高さと、底面の三角形における支持台部４０ａの側面から頂角部までの張出し長さが、支持台部４０ａの側面の長さ方向における両端寄りの位置で最も大きくなるように形成されているので、この柱脚金物４０にモーメントが加わったときでも、アンカーボルトを介して作用する引張方向の集中荷重により生じる曲げモーメントに対しても、突出部４０ｅと共に底板部４０ｂの剛性を増大させて、柱脚金物４０の曲げ耐力を向上させることができる。

図７，８は、本発明の第３の実施の形態に係る柱脚金物５０について説明するために参照する図である。

本実施の形態に係る柱脚金物５０は、前記第１の実施の形態に係る柱脚金物３０の傾斜部３０ｄと同様に傾斜部５０ｄが形成されており、また、前記第１の実施の形態においては、挿通孔３０ｃが、底板部３０ｂの四隅角部のそれぞれに２つずつ形成されていたが、本実施の形態に係る柱脚金物５０においては、挿通孔５０ｃが、底板部５０ｂの四隅角部に１つずつ形成されている点において異なるものである。

このような本実施の形態にかかる柱脚金物５０のように、その挿通孔５０ｃの個数が前記第１の実施の形態と異なるものであっても、前記第１の実施の形態と同様に、柱脚金物５０の曲げ耐力を向上させることができると共に、その重量化及びコストアップを防止することができる。

図９，１０は、本発明の第４の実施の形態に係る柱脚金物６０について説明するために参照する図である。

本実施の形態に係る柱脚金物６０は、前記第２の実施の形態に係る柱脚金物４０の傾斜部４０ｄ及び突出部４０ｅと同様に傾斜部６０ｄ及び突出部６０ｅが形成されており、また、前記第３の実施の形態に係る柱脚金物５０と同様に、挿通孔６０ｃが底板部６０ｂの四隅角部に１つずつ形成されているものである。

このような本実施の形態に係る柱脚金物６０のように、その挿通孔６０ｃの個数が前記第２の実施の形態に係る柱脚金物４０と異なるものであっても、前記第２の実施の形態と同様に、柱脚金物６０の曲げ耐力を向上させることができると共に、その重量化及びコストアップを防止することができる。

なお、前記第１ないし第４の実施の形態においては、補強部を構成する傾斜部３０ｄ，４０ｄ，５０ｄ，６０ｄを略三角錐の形状に形成した場合について説明したが、補強部の形状は、このような略三角錐であることに限定されるものではなく、底板部３０ｂの垂直断面における断面積を増大させるものであれば段部やその他どのような形状であってもよい。

また、柱脚金物３０，４０，５０，６０の傾斜部３０ｄ，４０ｄ，５０ｄ，６０ｄは、支持台部３０ａ，４０ａ，５０ａ，６０ａの側面３０ｆ，４０ｆ，５０ｆ，６０ｆにおける、その長さ方向の両端部を除く中間部分の２箇所に形成されていたが、１箇所だけ又は３箇所以上に形成されるようになっていてもよい。また傾斜部は、支持台部３０ａ，４０ａ，５０ａ，６０ａの側面３０ｆの底板部３０ｂ，４０ｂ，５０ｂ，６０ｂと近接する辺に沿って支持台部の全周を囲むように形成されていてもよい。

また、前記第１ないし第４の実施の形態においては、底板部３０ｂ，４０ｂ，５０ｂ，６０ｂの四隅のそれぞれには、挿通孔３０ｃ，４０ｃ，５０ｃ，６０ｃが２つずつ又は１つずつ形成されていたが、挿通孔の個数は、このような個数に限定されない。また、このような挿通孔は、底板部の四隅以外の位置に形成されていてもよいことはいうまでもない。

また、前記第１ないし第４の実施の形態においては、底板部３０ｂ，４０ｂ，５０ｂ，６０ｂの平面形状は略矩形であったが、底板部の平面形状は、このような略矩形のものに限定されず、例えば、六角形や八角形等の多角形や、円形又は楕円形等であってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る柱脚金物３０の平面図である。 図１に示す柱脚金物３０の側面図である。 図１に示す柱脚金物３０のＡ−Ａ線矢視の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る柱脚金物４０の平面図である。 図４に示す柱脚金物４０の側面図である。 図４に示す柱脚金物４０のＢ−Ｂ線矢視の断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る柱脚金物５０の平面図である。 図７に示す柱脚金物５０の側面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る柱脚金物６０の平面図である。 図９に示す柱脚金物６０の側面図である。 従来の柱脚金物２０を示すその平面図である。 図１１に示す柱脚金物２０の側面図である。 従来の柱脚金物２０と基礎コンクリート２８との間における荷重の伝達を模式的に示す側面図である。 従来の柱脚金物２０の底面板２０ｂの厚さが所定値に達しない場合の基礎コンクリート２８との間における荷重の伝達を模式的に示す側面図である。

符号の説明

２０ 柱脚金物
２０ａ 支持台部
２０ｂ 底板部
２０ｃ 挿通孔
２０ｄ 上面
２０ｅ 側面
２２ アンカーボルト
２４ ナット
２６ 鋼管柱
２８ 基礎コンクリート
３０ 柱脚金物
３０ａ 支持台部
３０ｂ 底板部
３０ｃ 挿通孔
３０ｄ 傾斜部
３０ｅ 上面
３０ｆ 側面
４０ 柱脚金物
４０ａ 支持台部
４０ｂ 底板部
４０ｃ 挿通孔
４０ｄ 傾斜部
４０ｅ 突出部
５０ 柱脚金物
５０ａ 支持台部
５０ｂ 底板部
５０ｃ 挿通孔
５０ｄ 傾斜部
６０ 柱脚金物
６０ａ 支持台部
６０ｂ 底板部
６０ｃ 挿通孔
６０ｄ 傾斜部
６０ｅ 突出部

Claims (2)

1. 柱の下端面に接合しこの柱の下端断面と対応する略矩形状の平面輪郭の上面と、この上面に略垂直の側面を有する支持台部と、
   前記支持台部の下側に一体形成され前記平面輪郭より大きな輪郭の上面を有する底板部とを備え、
   前記支持台部の側面と前記底板部の上面との間に、前記支持台部の側面の水平方向端部近傍に頂角部を有する三角錘状に形成され、前記底板部の垂直断面における断面積を増大させる第１補強部が形成されていることを特徴とする柱脚金物。
2. 前記支持台部の隅部から前記底板部の対角線方向外側に張出して三角錘状の突出部を形成する第２補強部を備えた請求項１記載の柱脚金物。

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