JP4650803B2 - Column base support member and building column base support structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杭基礎上部に鉄骨柱を連結して支持するための柱脚支持部材、および該柱脚支持部材を用いた建造物の柱脚支持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、杭基礎上部に鉄骨柱を連結して支持するための柱脚支持部材、およびこれを用いた構造物の柱脚支持構造が種々提案されている。
例えば、特開平10−299081号公報には、アンカーボルトのナットとベースプレートとの間にバネを取り付けた柱脚支持構造が開示されている。また、特開平10−2126号公報には、杭頭に構造物の水平剛性よりも小さい免震ゴムを取り付けた柱脚支持構造が開示されている。
特開平10−25809号公報には、球面部と半球面状凹部を組み合わせた、柱脚支持構造が開示されている。
さらに、図6に示すように、上部に向かって凸状の球面を有する下球座200と、下部に向かって凹状の球面を有する上球座300とを組み合わせたピボット支承からなる柱脚支持構造が知られている。この柱脚支持構造では、水平方向の摩擦と、球座の凹凸により水平力を伝達するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アンカーバネを用いた従来の柱脚支持構造は、バネが剛性を有するために完全なピン構造とはならず、半剛性の構造となっている。また、バネのクリープや施工時のトルク値によってバネの剛性が変化するため、ピン構造としての精度および性能維持管理が困難である。
また、免震ゴムを用いた従来の柱脚支持構造は、免震ゴムが剛性を有するために完全なピン構造とはならず、半剛性の構造となっている。また、免震ゴム自体が高価であるとともに、免震ゴムを取り付けるためのベースプレートや締結部が大きくなって、コストアップにつながる。そして、水平変形時に、免震ゴムが変形した分のスペースのクリアランスが必要となる。
【0004】
さらに、ピボット支承からなる従来の柱脚支持構造は、球座の球面の中心角が小さいと、軸力が小さい場合や、球座が回転して凹凸が係合しなくなった場合に、水平力(せん断力)を伝達することができない。
また、従来の180度を超える平面角の球面をもつ球座においては、機械加工によって製造しており、球面に加工するためにコストが高くなる。
そして、球体部が大きくなり加工前の板厚が厚くなった場合、球体部の断面方向の強度がばらついたり、板厚の影響によりじん性が低下する。また、柱・梁の建方時にピン回転を防止する為の装置を付けているため、柱脚支持部材及び建方施工時にコストアップとなる。
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、任意の方向に回転しながら確実にせん断力を伝達することができるとともに、構造が単純で低コスト化を図ることが可能な柱脚支持部材および建造物の柱脚支持構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の柱脚支持部材および建造物の柱脚支持構造は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
すなわち、本発明の柱脚支持部材は、杭基礎の上部に柱を連結して支持するための柱脚支持部材であって、
前記杭基礎の上部に取り付ける内型と、前記柱の下部に取り付けて、前記内型に係合する外型とから構成し、
前記内型は、球体の下面を平面状に切り落とすとともに、該平面から球体の内部に向かって穴部を形成した球体部と、前記穴部に嵌合する突起を有するベースプレートとからなり、
前記ベースプレートを前記杭基礎の上部に取り付けるとともに、前記球体部に前記外型を係合させて、前記杭基礎の上部に前記柱を連結して支持することを特徴とする。
また、この柱脚支持部材において、前記内型は、その外面形状が180度を超える中心角の球面をなし、
前記外型は、その内面形状が180度の中心角の球面をなすことが可能であり、さらに、この前記外型は、その内面形状が180度の中心角の球面をなすと共に、その下部に、180度の中心角の球面を超えて、前記内型と係合する抜け出し防止部を設けることが可能である。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す具体的な実施例に基づいて、本発明に係る柱脚支持部材および構造物の柱脚支持構造の実施形態を説明する。
<実施例1>
図1は、本発明の実施例1に係る柱脚支持部材の構造を示す断面図である。
本発明の実施例1に係る柱脚支持部材10は、図1に示すように、杭基礎20の上部に取り付ける内型30と、柱40の下部に取り付けて、内型30に係合する外型50とからなる。
【0008】
内型30は、外型50に係合する球体部31と、杭基礎20の上部に取り付けるためのベースプレート32とにより構成される。球体部31は、球体の下面を平面状に切り落として平面部を形成し、該平面部から球体の内部に向かって穴部33を形成してある。この球体部31は、その外面形状が180度を超える中心角の球面をなしている。また、ベースプレート32は、球体部31の穴部33に嵌合する突起34と、アンカーボルト60を挿通するためのボルト挿通孔35を有している。球体部31とベースプレート32とは、鍛造等の技術により容易に製造することができる。
【0009】
この内型30は、アンカーボルト60を杭基礎20に埋設し、ボルト挿通孔35にアンカーボルト60の上端部が挿通するようにして杭基礎20の上面にベースプレート32を載置し、アンカーボルトの上部にナットを締め付けることにより、杭基礎20に取り付けることができる。
【0010】
外型50は、内型30に係合する係合支持部51と、係合支持部51から上方に向かって延設した柱連結部52とからなる。
係合支持部51は、その内面形状が180度の中心角の球面をなしている。この球面の中心角は、内型30の外面形状の中心角とほぼ同一となっている。なお、係合支持部51の下端面から、さらに円筒部53を延長して設けてもよい。
この外型50は、構造物の柱40の下部に柱連結部52を溶接することにより、柱40に取り付けることができる。
【0011】
実施例1の柱脚支持部材10は、内型30を杭基礎20の上部に取り付け、外型50を構造物の柱40の下部に取り付けて、内型30に外型50を係合させることにより、杭基礎20の上部に構造物の柱40を支持することができる。内型30の外面と外型50の内面とは、球面で接しているため、構造物の柱40は、杭基礎20に対して所定量だけ任意の方向に回転することができる。
したがって、地震や風力により構造物の柱40に回転曲げモーメントが生じた場合であっても、杭基礎の20上部において、この回転曲げモーメントを解放することができる。
【0012】
<実施例2>
図2は、本発明の実施例2に係る柱脚支持部材の構造を示す断面図である。
本発明の実施例2に係る柱脚支持部材100は、上述した実施例1に係る柱脚支持部材10とほぼ同様の形状を有しているが、外型50の下部に抜け出し防止部70を設けた点が異なっている。
したがって、図2において、実施例1と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
実施例2に係る柱脚支持部材100は、外型50の下部に、180度の中心角の球面を超えて、内型30と係合する抜け出し防止部70を設けている。
実施例2の柱脚支持部材100は、抜け出し防止部70を備えているため、内型30に対して外型50を引き抜こうとする力が加わった場合であっても、内型30から外型50が完全に離脱することがなく、軸力及びせん断力を伝達することが可能となる。
【0013】
<柱脚支持構造>
図3は、上述した柱脚支持部材を用いた柱脚支持構造の一部を示す断面図である。また、図4は、従来の構造物における曲げモーメントを示す説明図、図5は、本発明の柱脚支持部材を用いた構造物における曲げモーメントを示す説明図である。
上述した柱脚支持部材100は、1本の杭基礎20と1本の柱40とが対応する構造物において、杭基礎20と柱40とを連結して支持するために使用することができる。
【0014】
この柱脚支持構造は、図1,2に示すように、各杭基礎20の上部に内型30を取り付けるとともに、各柱40の下部に外型50を取り付け、図3に示すように、隣り合う柱40同士を地中梁80により連結している。
この場合、使用する柱脚支持部材は、構造物の態様に応じて、実施例1に係るものであっても、実施例2に係るものであってもよく、これらを適宜組み合わせて使用してもよい。
このように、1本の杭基礎20と1本の柱40とが対応する構造物において、本発明の柱脚支持部材10,100を用いて、杭基礎20と柱40とを連結して支持することにより、杭頭モーメントから地中梁80を解放することができる。
すなわち、図4,5に示すように、従来の構造物では、柱40及びその柱脚部に対して大きな曲げモーメントが働いていたが、本発明の柱脚支持構造では、柱40及びその柱脚部に働く曲げモーメントを減少することができるとともに、杭頭モーメントから地中梁80を解放することができる。
【0015】
【発明の効果】
本発明の柱脚支持部材および建造物の柱脚支持構造は、上述した構成を備えているため、以下に説明する効果を奏することができる。
すなわち、本発明の柱脚支持部材は、内型と外型とを係合させて、杭基礎と構造物の柱とを連結支持しているため、杭基礎に対して構造物の柱を所定量だけ任意の方向に回転させることができる。
したがって、柱にかかるせん断力を確実に杭基礎に伝達することが可能となる。また、構造が単純であるため、製造が容易となり、製造コストを低減することが可能となる。さらに、内型に対して外型を引き抜こうとする力が加わった場合に、内型に対する応力を開放することができ、杭基礎に負担をかけることがない。
【0016】
また、本発明の柱脚支持部材は、球体の下面を平面状に切り落とすとともに、該平面から球体の内部に向かって穴部を形成した球体部と、穴部に嵌合する突起を有するベースプレートとにより内型を形成している。
したがって、鍛造等により容易に内型を製造することができるため、さらに製造コストを低減することが可能となる。
また、中央に突起をはめ込む凹部がある球座を鍛造により成形することは、断面内での結晶の均一化、細粒化が出来る。よって、低C量の鋼材でも強度を確保することが出来、じん性、延性を向上・確保することが出来、なおかつ断面内での強度、じん性のバラツキをおさえることが出来る。
【0017】
また、本発明の柱脚支持部材は、外型の下部に、抜け出し防止部を備えている。 したがって、内型に対して外型を引き抜こうとする力が加わった場合であっても、内型から外型が完全に離脱することがなく、軸力やせん断力を伝達することが可能となる。
本発明の柱脚支持構造は、上述した柱脚支持部材を用いて、1本の杭基礎と1本の柱とが対応する構造物において、杭基礎と柱とを連結して支持している。
したがって、杭頭モーメントから地中梁を解放することができ、基礎梁の鉄骨化および地上化が可能となる。また、フーチングおよび基礎梁工事を省力化することができ、建設コストを低減することが可能となる。さらに、地中に基礎梁を設ける必要がないので、無排土が可能となり、地球環境に悪影響を及ぼさない環境を守る建設を可能とする。
また、柱・梁の建設施工時にピン回転を防止するための柱脚支持部材内の装置や建方施工装置がなくても連結した地中梁のフレーム剛性により、ピン回転を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る柱脚支持部材の構造を示す断面図。
【図2】本発明の実施例2に係る柱脚支持部材の構造を示す断面図。
【図3】本発明の柱脚支持部材を用いた柱脚支持構造の一部を示す断面図。
【図4】従来の構造物における曲げモーメントを示す説明図。
【図5】本発明の柱脚支持部材を用いた構造物における曲げモーメントを示す説明図。
【図6】従来のピボット支承を示す説明図。
【符号の説明】
10,100 柱脚支持部材
20 杭基礎
30 内型
31 球体部
32 ベースプレート
33 穴部
34 突起
35 ボルト挿通孔
40 柱
50 外型
51 係合支持部
52 柱連結部
53 円筒部
60 アンカーボルト
70 抜け出し防止部
80 地中梁
200 下球座
300 上球座[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a column base support member for connecting and supporting a steel column to an upper part of a pile foundation, and a column base support structure of a building using the column base support member.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various column base support members for connecting and supporting a steel column to an upper part of a pile foundation and a column base support structure of a structure using the column base support member have been proposed.
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-299081 discloses a column base support structure in which a spring is attached between an anchor bolt nut and a base plate. Japanese Patent Laid-Open No. 10-2126 discloses a column base support structure in which a seismic isolation rubber smaller than the horizontal rigidity of a structure is attached to a pile head.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-25809 discloses a column base support structure in which a spherical portion and a hemispherical concave portion are combined.
Further, as shown in FIG. 6, a column base support structure comprising a pivot support in which a lower
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional column base support structure using the anchor spring does not have a complete pin structure because the spring has rigidity, but has a semi-rigid structure. In addition, since the rigidity of the spring varies depending on the creep of the spring and the torque value during construction, it is difficult to maintain and manage the accuracy and performance of the pin structure.
Moreover, the conventional column base support structure using the seismic isolation rubber is not a complete pin structure but a semi-rigid structure because the seismic isolation rubber has rigidity. In addition, the seismic isolation rubber itself is expensive, and the base plate and fastening portion for attaching the seismic isolation rubber become larger, leading to an increase in cost. And the space clearance for the deformation of the seismic isolation rubber is required at the time of horizontal deformation.
[0004]
Furthermore, the conventional column base support structure consisting of pivot bearings has a horizontal force when the center angle of the spherical surface of the ball seat is small, when the axial force is small, or when the ball seat rotates and the concavity and convexity stop engaging. (Shearing force) cannot be transmitted.
In addition, the conventional spherical seat having a spherical surface with a plane angle exceeding 180 degrees is manufactured by machining, and the cost increases because it is processed into a spherical surface.
And when a spherical part becomes large and the board thickness before a process becomes thick, the intensity | strength of the cross-sectional direction of a spherical part will vary, or toughness will fall by the influence of board thickness. In addition, since a device for preventing pin rotation during the construction of the columns and beams is attached, the cost is increased during the construction of the column base support members and the construction.
The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and is capable of reliably transmitting a shearing force while rotating in an arbitrary direction, and has a simple structure and can achieve cost reduction. An object of the present invention is to provide a column base support structure for members and buildings.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the column base support member and the column base support structure of the present invention have the following features.
That is, the column base support member of the present invention is a column base support member for connecting and supporting the column to the upper part of the pile foundation,
An inner mold attached to the upper part of the pile foundation and an outer mold attached to the lower part of the pillar and engaged with the inner mold,
The inner mold is composed of a sphere part in which a bottom surface of the sphere is cut into a flat shape, a hole part is formed from the plane toward the inside of the sphere, and a base plate having a protrusion that fits into the hole part,
The base plate is attached to the upper part of the pile foundation, and the outer mold is engaged with the spherical body part, and the column is connected to and supported by the upper part of the pile foundation.
Further, in this column base supporting member, the inner mold has a spherical surface with a central angle of the outer surface shape exceeding 180 degrees,
The outer mold can form a spherical surface with a central angle of 180 degrees on the inner surface, and the outer mold has a spherical surface with a central angle of 180 degrees on the inner surface, It is possible to provide a slip-out preventing portion that engages with the inner mold beyond the spherical surface with a central angle of 180 degrees.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, based on the concrete Example shown in drawing, embodiment of the column base support member and column base support structure of a structure concerning the present invention is described.
<Example 1>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a column base support member according to
As shown in FIG. 1, the column
[0008]
The
[0009]
The
[0010]
The
The
The
[0011]
The column
Therefore, even if a rotational bending moment is generated in the
[0012]
<Example 2>
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the structure of a column base support member according to Embodiment 2 of the present invention.
The column
Therefore, in FIG. 2, members having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The column
Since the column
[0013]
<Column base support structure>
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of a column base support structure using the column base support member described above. Moreover, FIG. 4 is explanatory drawing which shows the bending moment in the conventional structure, FIG. 5 is explanatory drawing which shows the bending moment in the structure using the column base supporting member of this invention.
The column
[0014]
1 and 2, as shown in FIGS. 1 and 2, the
In this case, the column base support member to be used may be related to Example 1 or Example 2 depending on the form of the structure, and these may be used in appropriate combinations. Also good.
In this way, in a structure in which one
That is, as shown in FIGS. 4 and 5, in the conventional structure, a large bending moment is applied to the
[0015]
【The invention's effect】
Since the column base support member and the column base support structure of a building of the present invention have the above-described configuration, the following effects can be achieved.
That is, the column base support member of the present invention engages the inner mold and the outer mold to connect and support the pile foundation and the column of the structure. It can be rotated in any direction by a fixed amount.
Therefore, it is possible to reliably transmit the shearing force applied to the column to the pile foundation. Further, since the structure is simple, the manufacture becomes easy and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, when a force for pulling out the outer mold is applied to the inner mold, the stress on the inner mold can be released, and the pile foundation is not burdened.
[0016]
In addition, the column base support member of the present invention cuts the bottom surface of the sphere into a flat shape, and forms a sphere part having a hole from the plane toward the inside of the sphere, and a base plate having a protrusion that fits into the hole part, The inner mold is formed.
Therefore, the inner die can be easily manufactured by forging or the like, and thus the manufacturing cost can be further reduced.
Forming a ball seat with a recess into which a protrusion is fitted at the center by forging can make the crystal uniform and fine in the cross section. Therefore, strength can be secured even with a low C amount steel material, toughness and ductility can be improved and secured, and variation in strength and toughness in the cross section can be suppressed.
[0017]
In addition, the column base support member of the present invention includes a slip-out prevention portion at the lower portion of the outer mold. Therefore, even when a force to pull out the outer mold is applied to the inner mold, the outer mold does not completely separate from the inner mold, and it is possible to transmit axial force and shear force. .
The column base support structure of the present invention uses the column base support member described above to connect and support the pile foundation and the column in a structure in which one pile foundation and one column correspond. .
Therefore, the underground beam can be released from the pile head moment, and the foundation beam can be made steel and ground. In addition, footing and foundation beam work can be saved, and construction costs can be reduced. Furthermore, since it is not necessary to provide foundation beams in the ground, no soil can be removed, and construction that protects the environment that does not adversely affect the global environment is possible.
In addition, it is possible to prevent pin rotation due to the frame rigidity of the connected underground beam even if there is no device in the column base support member or construction method device to prevent pin rotation during construction of columns and beams. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a column base support member according to
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a column base support member according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing a part of a column base support structure using the column base support member of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing a bending moment in a conventional structure.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a bending moment in a structure using the column base support member of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional pivot support.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 Column
Claims (3)
前記杭基礎の上部に取り付ける内型と、前記柱の下部に取り付けて、前記内型に係合する外型とからなり、
前記内型は、球体の下面を平面状に切り落とすとともに、該平面から球体の内部に向かって穴部を形成した球体部と、前記穴部に嵌合する突起を有するベースプレートとからなり、
前記ベースプレートを前記杭基礎の上部に取り付けるとともに、前記球体部に前記外型を係合させて、前記杭基礎の上部に前記柱を連結して支持することを特徴とする柱脚支持部材。A column base support member for connecting and supporting a column at the top of a pile foundation,
It consists of an inner mold that is attached to the upper part of the pile foundation, and an outer mold that is attached to the lower part of the pillar and engages with the inner mold.
The inner mold is composed of a sphere part in which a bottom surface of the sphere is cut into a flat shape, a hole part is formed from the plane toward the inside of the sphere, and a base plate having a protrusion that fits into the hole part,
A column base support member, wherein the base plate is attached to an upper portion of the pile foundation, the outer mold is engaged with the spherical body portion, and the column is connected to and supported by the upper portion of the pile foundation.
前記内型は、その外面形状が180度を超える中心角の球面をなし、
前記外型は、その内面形状が180度の中心角の球面をなすことを特徴とする柱脚支持部材。The column base support member according to claim 1, wherein the inner mold has a spherical surface with an outer surface shape having a central angle exceeding 180 degrees,
The columnar support member, wherein the outer mold has a spherical shape with an inner surface shape of a central angle of 180 degrees.
前記外型は、その下部に、180度の中心角の球面を超えて、前記内型と係合する抜け出し防止部を設けたことを特徴とする柱脚支持部材。In the column base supporting member according to claim 2,
A column base support member, wherein the outer mold is provided at its lower part with a slip-out prevention portion that engages with the inner mold beyond a spherical surface with a central angle of 180 degrees.
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