JP4975543B2 - 鉄骨柱の柱脚固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨柱に縦リブを設けて、基礎に固定する鉄骨柱の柱脚固定構造に関する。

従来、一般的な柱脚構造としては、（１）図１５に示す柱脚の固定度を高めた柱脚固定構造の場合、あるいは（２）図１６に示すピン固定と仮定するようなピン柱脚の柱脚構造とする場合等のいずれの場合にも、鉄骨柱１の下面には、アンカーボルト挿通孔３０ａを有する鋼製厚板からなるベースプレート３０が溶接接合されており、コンクリート製基礎１０に埋込み固定されたアンカーボルト３１を、ベースプレート３０のアンカーボルト挿通孔３０ａに挿通させて、座金およびナット３５で固定する構造が知られている。
前記（１）の場合には、ベースプレート３０には、鉄骨柱１からの力（圧縮力あるいは引張力）を全部伝達させる必要が有り、またアンカーボルト３１の引張に負けない強度が必要になり、厚板となる。

前記のような厚板のベースプレート３０を備えているために、下記（ａ）のような溶接接合の特徴を有していると共に、下記（ｂ）（ｃ）のような欠点を有している。
（ａ）柱鉄骨１とベースプレート３０の接合は、柱全断面を完全溶込み溶接している。
（ｂ）アンカーボルト３１からベースプレート３０は、曲げ力を受ける構造であるので、ベースプレート３０の板厚が非常に厚くなる欠点がある。
（ｃ）ベースプレート３０もアンカーボルト３１も強く剛性が高いので、鉄骨柱部分が塑性化（壊れる）してしまうという欠点がある。

前記従来の（ｃ）を回避するために、鉄骨柱とベースプレートとの間に設けた板状の鋼板縦リブを介在させ、アンカーボルトまたはベースプレートあるいは板状の鋼板縦リブを鉄骨柱よりも先に塑性化させて、鉄骨柱の塑性化を防止することが知られている。例えば、そのような柱脚構造として、図１７に示すように、せん断降伏により鉄骨柱１に作用する引張力を吸収するようにしたベースプレートダンパがあり、この構造は、鉄骨柱１に板状の鋼板縦リブ３２を固定し、その板状の鋼板縦リブ３２をせん断プレートとして機能させ、その鋼板縦リブ３２に支持プレート３３を固着し、その支持プレート３３の基端部をベースプレート３０に固定し、前記板状の鋼板縦リブを、図１７（ｃ）に示すように、先にせん断降伏により塑性化させて、鉄骨柱の塑性化を防ぐ考え方は知られている（例えば、特許文献１参照）。
ただし、いずれの技術の場合も、厚板による曲げ剛性の高いベースプレート３０を用い、鉄骨柱１にベースプレート３０または鋼板縦リブを固定した支持プレートを突合せ溶接による強固な溶接固定手段により固定し、柱側が浮き上がる場合にベースプレート３０に曲げ力を負担させる構造であるベースプレート型であり、上記（ａ）（ｂ）のデメリットを有する。
特開２００４−９２０９６号公報 平成１７年９月１日 社団法人 日本建築物学会発行、鋼構造設計基準（解説）Ｐ１１８

本発明は、前記従来のような厚板のベースプレートや、鉄骨柱への突き合せ溶接を不要にするとともに、鉄骨柱に作用する力を低減して地震時の構造安全性の確保を容易にした鉄骨柱の柱脚固定構造を提供することを目的とする。

前記の課題を有利に解決するために、第１発明の鉄骨柱の柱脚固定構造においては、鉄骨柱の脚部周側面に、縦リブが鉄骨柱の周方向に間隔をおいて複数配置されていると共に、各縦リブが鉄骨柱に固定され、基礎コンクリートに固定されたアンカーボルトを縦リブと固定することで、鉄骨柱の脚部を、これに固定された縦リブと基礎コンクリートに固定されたアンカーボルトを介して基礎コンクリートに定着し、鉄骨柱に作用する引張応力を、ベースプレートを介さずに縦リブとアンカーボルトを介して基礎コンクリートに伝達させ、前記縦リブはアンカーボルト挿通部を有しており、アンカーボルトを、縦リブにおけるアンカーボルト挿通部に挿通して、ナットにより固定し、鉄骨柱の曲げ降伏および基礎コンクリートの押し込みによる破壊よりも先に、前記縦リブをせん断降伏させ、鉄骨柱に上下方向の変位が生じた際に前記縦リブの降伏変形によるエネルギー吸収によって、鉄骨柱に作用する引張力あるいは圧縮力を低減させること特徴とする。
また、第２発明では、第１発明の鉄骨柱の柱脚固定構造において、前記縦リブの横方向先端部が、前記縦リブと直角をなす接続プレートに隅肉溶接され、接続プレートが鉄骨柱に横方向に嵌合接合またはボルト接合されることを特徴とする。
また、第３発明では、第１または第２発明の鉄骨柱の柱脚固定構造において、前記縦リブは、鋼板を断面Ｕ字状に折り曲げて、左右両側に間隔をおいて縦側板を有すると共にこれらを接続する接続部を有する立体形縦リブであり、前記各縦側板間の間隙により、アンカーボルト挿通部が形成されていることを特徴とする。
また、第４発明では、第３発明の鉄骨柱の柱脚固定構造において、前記立体形縦リブは、左右両側に間隔をおいて縦側板を有すると共にこれらの側部を接続する接続部を有する横断面がＵ字状の立体形縦リブであり、各縦側板の横方向の先端部が鉄骨柱または鉄骨柱との接続用プレートに隅肉溶接により固定されていることを特徴とする。
また、第５発明では、第３発明の鉄骨柱の柱脚固定構造において、前記立体形縦リブは、左右両側に間隔をおいて縦側板を有すると共にこれらの上部を接続する接続部を有する縦断面がＵ字状の立体形縦リブであり、各縦側板の横方向の側端部が鉄骨柱または鉄骨柱との接続用プレートに隅肉溶接により固定されていることを特徴とする。
また、第６発明では、第１〜第５発明の鉄骨柱の柱脚固定構造において、前記アンカーボルト挿通部を有する縦リブに挿通されたアンカーボルトを、前記アンカーボルトに間隔をおいてねじ込み配置されていると共に、前記縦リブの上面側および下面側にそれぞれ配置されたナットにより固定したことを特徴とする。

第１発明によると、鉄骨柱に縦リブを固定し、アンカーボルトに縦リブを固定するようにしたので、鉄骨柱に作用する引張応力を、ベースプレートを介さずに縦リブとアンカーボルトを介して基礎コンクリートに伝達させることができ、ベースプレートに曲げ応力を負担させる必要のない構造となるので、従来の鉄骨柱脚構造のように、厚板のベースプレートを使用する必要がなく、必要に応じ、薄板のベースプレート（または場合によってはベースプレートを必要としない構造）とすることができ、またベースプレートと鉄骨柱とを突合せ溶接（完全溶け込み溶接）により固定する必要もない構造とすることができる。
第２発明によると、縦リブは、アンカーボルト挿通部を有しており、前記アンカーボルト挿通部にアンカーボルトを挿通しナットにより固定するため、ナットの着脱のみによってアンカーボルトと縦リブを容易に固定、分離できる効果が得られる。
第３発明によると、縦リブのせん断強度を鉄骨柱の強度よりも小さくして、鉄骨柱の曲げ降伏および鉄骨柱の押込によるコンクリート基礎破壊より先に、縦リブがせん断降伏するようにされているので、鉄骨柱に上下方向の変位が生じた際に前記縦リブの降伏変形によって、鉄骨柱に伝達されるエネルギーを吸収することができる効果が得られる。
第４発明によると、アンカーボルトの引張強度を鉄骨柱の強度よりも小さくして、鉄骨柱の曲げ降伏および鉄骨柱の押込によるコンクリート基礎破壊より先に、アンカーボルトが引張降伏するようにされているので、鉄骨柱に上下方向の変位が生じた際に前記アンカーボルトの降伏変形によって、鉄骨柱に伝達されるエネルギーを吸収することができる効果が得られる。
第５発明によると、前記縦リブの横方向先端部が、上記縦リブと直角をなす接続プレートに隅肉溶接され、接続プレートが鉄骨柱に横方向に嵌合接合またはボルト接合されているため、地震等により縦リブが塑性化した場合、塑性化した縦リブのみの交換を容易に行うことができる。
第６発明によると、上記アンカーボルトが、接続用の雌ねじカプラを介して基端側のアンカーボルトと上端側のアンカーボルトにより構成されているため、地震等により上端側アンカーボルトが塑性化した場合、塑性化した上端側アンカーボルトのみの交換を容易に行うことができる。
第７発明によると、断面Ｕ字状の立体形縦リブであるので、立体形縦リブ先端部の応力集中を緩和することができ、従来の板状の縦リブの場合に比べて、立体形縦リブの局部的な塑性化を緩和することができ、繰返し荷重に対する疲労特性を向上させることができる効果が得られる。また、立体形縦リブの鉄骨柱への固定は、隅肉溶接による簡単な固定手段とすることができるので、製作が容易で、安価に製作することがきる効果が得られる。
第８発明によると、立体形縦リブは、左右両側に間隔をおいて縦側板を有すると共にこれらの側部を接続する接続部を有する横断面がＵ字状の立体形縦リブであり、各縦側板の横方向の先端部が鉄骨柱または鉄骨柱との接続用プレートに隅肉溶接により固定されているので、第７発明の効果に加えてさらに、各縦側板の上面側あるいは上面と下面の両面側にナットあるいは座金を介してナットを容易に配置することができ、立体形縦リブを強固に固定することができる。
第９発明によると、立体形縦リブは、左右両側に間隔をおいて縦側板を有すると共にこれらの上部を接続する上部接続部を有する縦断面がＵ字状の立体形縦リブであり、各縦側板の横方向の側端部が鉄骨柱または鉄骨柱との接続用プレートに隅肉溶接により固定されているので、第７発明の効果に加えてさらに、各縦側板の上部接続部にナットあるいは座金を介してナットを容易に配置することができ、立体形縦リブを強固に固定することができ、また、上部接続部の弾性を利用した定着構造とすることができる。
第１０発明によると、立体形縦リブの上面側および下面側の上下両面でナットにより締め付けるように、立体形縦リブを保持しているので、地震時等において、鉄骨柱から立体形縦リブに伝達される上下両方向の力（浮き上がり力および押込み力）をアンカーボルトに伝達することができる。

次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１〜図３は、本発明の第１実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を示すものであって、角形鋼管からなる鉄骨柱１の下端部の周側面における各コーナー部に、鉄骨柱１の対角中心線に立体形縦リブ２の平面中心軸線が重なるように配置されている。

各立体形縦リブ２は、間隔をおいて平行に対向するように配置された縦側板３と前記各縦側板３の側端部を接続する横断面円弧状の側部接続部４とにより構成されている。各立体形縦リブ２における間隔をおいて対向する各縦側板３の先端部が接続プレート６に傾斜した状態で当接され、各縦側板３の先端部は、接続プレート側面に隅肉溶接Ｗにより固定されている。さらに、鉄骨柱１における各周側面板５と接続プレート６はボルト接合により固定されている。前記の間隔をおいて対向する縦側板３間によりアンカーボルト挿通部８が形成されている。なお、図示の形態では、各周側面板５に設けられたボルト挿通孔にワンサイド型のボルト７におけるスリーブ付き軸部を挿通して、周側面板５の裏面側でスリーブ部を膨出させて係止すると共に、接続プレート６の表面側においてナット７ａを締め込むことにより、接続プレート６を鉄骨柱１に固定している。なおまた、ボルト７とナットとにより接続用プレート６を固定するようにしてもよい。

前記各立体形縦リブ２の下面レベルは、鉄骨柱１の下面レベルと同レベルか鉄骨柱１の下面レベルよりも下方に位置するレベルとされ、各立体形縦リブ２の下面と鉄骨柱１の下面とが共同して鉛直荷重をベースプレート９に伝達するか、または、立体形縦リブ２により荷重をベースプレートに伝達するようにされている。コーナー部にアンカーボルト挿通孔８ａを有する矩形状の鋼製ベースプレート９は、コンクリート製基礎１０上に載置されると共に、各アンカーボルト１１が前記ベースプレート９のアンカーボルト挿通孔８ａに挿通され、前記ベースプレート９の上面に立体形縦リブ２の下面（または立体形縦リブ２の下面および鉄骨柱１の下面）がメタルタッチした状態で載置され、立体形縦リブ２におけるアンカーボルト挿通孔８ａにアンカーボルト１１が挿通され、前記アンカーボルト１１の上端部にねじ込まれると共に、立体形縦リブ２の上面に直接または座金を介してナット１２が配置され、前記ナット１２が緊締されることにより、鉄骨柱１の柱脚部は、必要に応じ無収縮モルタル２０を介して、コンクリート製基礎１０に固定されている。

立体形縦リブ２の下面（または立体形縦リブ２の下面および鉄骨柱１の下面）とベースプレート９とは、溶接等により接合されることなく、メタルタッチによる面接触した状態で、ベースプレート９は下方向の圧縮荷重伝達のみを図るようにしており、ベースプレート９は無収縮モルタル２０に支承されて、ベースプレート９が曲げ力を負担しないようにされている。立体形縦リブ２からベースプレート９に荷重を伝達可能であれば、鉄骨柱１の下面とベースプレート７の上面との間に間隙Ｇが形成されていてもよい。

鉄骨柱１の下面とベースプレート９の上面が固定されないで、メタルタッチした状態、あるいは鉄骨柱１の下面とベースプレート９の上面との間に間隙Ｇが設けられていると、ベースプレート９には、鉄骨柱１および立体形縦リブ２を介して、または鉄骨柱１から立体形縦リブ２を介して、鉄骨柱１からの鉛直荷重が圧縮力として作用し、ベースプレート９には、曲げ力が作用しない構造とすることができ、曲げ剛性の小さい薄い鋼板によりベースプレート９を構成することができる。したがって、従来の柱脚固定構造のように、鉄骨柱１とベースプレート３０を突合せ溶接（完全溶け込み溶接）し厚板のベースプレートを使用することなく、安価なベースプレート９を使用することが可能なため、安価なベースプレートとすることができる。

なお、ベースプレート９には、鋼管等のガイド用の短尺芯材３４が溶接等により固定されており、短尺芯材３４に対して鉄骨柱１は上下摺動可能に嵌設配置されている。さらに、鉄骨柱１に生じる軸力およびアンカーボルト１１にねじ込み配置されたナット１２の締付力によって生じるベースプレート９と基礎コンクリート１０間の摩擦抵抗によって、短尺芯材３４およびベースプレート９は横方向には移動不能にされている。そのため、立体形縦リブ２の縦側板３が、先にせん断変形によりせん断降伏しても、鉄骨柱１は短尺芯材３４によりガイドされて、上下方向にのみ移動し、かつ、先に降伏する立体形縦リブ２よりも先に、鉄骨柱１は引張り降伏しないようにされている。鉄骨柱１が立体形縦リブ２よりも先に降伏しないようにする手段としては、例えば、鉄骨柱１と立体形縦リブ２との材質を同じ材質とした場合に、立体形縦リブ２の横断面における合計断面積を鉄骨柱１の横断面における合計断面積よりも小さく設計しておけばよく、または立体形縦リブ２の材質を鉄骨柱１の材質よりも低強度の材質としておけばよい。先に塑性化させる部分と弾性範囲で使用する部分の材質については、各種の形態が公知であるので、適宜設計により設定するようにすればよい。

立体形縦リブ２は鉄骨柱１に接続プレート６を介してボルト接合されているので、地震時等において立体形縦リブ２が降伏した場合には、アンカーボルト１１にねじ込み配置されているナット１２、および、接続プレート６と鉄骨柱１を接続しているボルト７を取り外すことで、塑性化した立体形縦リブのみを交換することができ、新たな立体形縦リブ２に溶接された接続プレート６を鉄骨柱１にボルト７で固定し、アンカーボルト１１と立体形縦リブ２をナット１２で緊結しなおすことにより、容易に元の形態を回復することができる。

すなわち、鉄骨柱１の柱脚は、これに接続プレート６を介してボルト接合された立体形縦リブ２とアンカーボルト１１を介してコンクリート製基礎１０に定着した柱脚固定構造とされている。また、地震時等において、立体形縦リブ２を、アンカーボルト１１あるいは鉄骨柱１よりも、先にせん断降伏するようにされている。地震時等において、立体形縦リブ２が、鉄骨柱１の曲げ降伏および鉄骨柱１の押込によるコンクリート基礎１０の破壊より先に、せん断降伏するようにされていると、地震時等において立体形縦リブ２を最初に塑性化させるようにして地震時等において入力されるエネルギーを吸収し、鉄骨柱１の塑性化あるいは基礎コンクリート１０の破壊損傷を防止することができる。

また、立体形縦リブ２に代えてアンカーボルト９を鉄骨柱１よりも、先に引張降伏させてもよい。鉄骨柱１が先に降伏しないようにする手段としては、アンカーボルト１１との材質を同じ材質とした場合には、アンカーボルトの断面の合計断面積を鉄骨柱１における横断面における合計断面積よりも小さく設計しておけばよく、あるいはアンカーボルト１１の上端部の材質を鉄骨柱１の材質よりも低強度の材質としておけばよい。さらに、図３に示すように、アンカーボルト１１を、接続用の雌ねじカプラ１３を介して基端側のアンカーボルト１４と上部側のアンカーボルト１５により構成し、上部のアンカーボルト１５を下部のアンカーボルト１４よりも小径としておくと、上部のアンカーボルト１５のみを先行して降伏させて、上部のアンカーボルト１５のみ交換して修復することも可能になる。この場合、立体形縦リブ２の各縦側板３の先端部は鉄骨柱１における各周側面板５に直接、傾斜した状態で当接してもよく、各縦側板３の先端部は、鉄骨柱１における周側面板５に隅肉溶接Ｗにより固定すればよい。

次に、図４〜図７は、本発明の第２実施形態の鉄骨柱固定構造を示すものであって、この形態では、それぞれ立体形縦リブ２における縦側板３の先端部が接続プレート６に直角に当接されて、角形鋼管からなる鉄骨柱１における間隔をおいて対向する各周側面板５の平坦部に、接続プレート６がボルト接合により固定され、また、ベースプレート９における幅方向中間部に、アンカーボルト挿通孔８ａが設けられている。その他の構成は、前記第１実施形態と同様であるので、同様な要素には同様な符号を付して説明を省略する。

第２実施形態においても、地震時等において、立体形縦リブ２は、鉄骨柱１の曲げ降伏および鉄骨柱１の押込によるコンクリート基礎１０の破壊より先に、せん断降伏するようにされており、地震時等において立体形縦リブ２を最初に塑性化させるようにして地震時等において入力されるエネルギーを吸収し、鉄骨柱１の塑性化あるいは基礎コンクリート１０の破壊損傷を防止することができる。

鉄骨柱と接続プレートとの接続は、図６および図７のようにボルトではなく嵌合接合としてもよく、その場合、嵌合は接続プレート６を横方向にスライドして行う形式とし、鉄骨柱の上下煽動に対して接続プレート６と鉄骨柱１は一体として抵抗できるようにする。
図示の形態では、鉄骨柱１の周側面板５に、上下方向に間隔をおいて対向する断面Ｌ字状の係止片３５における水平部分を溶接Ｗにより固定して、上下に間隔をおいて対向する係止溝３６を形成し、その係止溝３６に接続プレート６を周側面板５に平行な横方向から接続プレート６の上下両端部を密着するように嵌合するようにしている。なお、立体形縦リブ２の下部は、係止片３５と干渉しないようにするため、縦側板３の基端側に係止片３５のＬ形断面よりも大きな切り欠き部３７が設けられている。

また、立体形縦リブ２に代えてアンカーボルト９を、鉄骨柱１よりも先に引張降伏させる形式としてもよい。アンカーボルト７を鉄骨柱１よりも先に引張降伏させる方法は、実施形態１と同様であり、アンカーボルトがコンクリート基礎から立ち上がる部分で雌ねじカプラを介在させることにより、雌ねじカプラ１３によりアンカーボルトを上端側と下端側に分割することで上端側アンカーボルトのみを降伏させ、さらに上端側アンカーボルトのみを交換することができる。この場合、接続プレート６を省略して、立体形縦リブ２の各縦側板３の先端部は鉄骨柱１における各周側面板５に直接、直交した状態で当接されて、各縦側板３の先端部は、鉄骨柱１における周側面板５に隅肉溶接Ｗにより固定すればよい。

前記第１実施形態および第２実施形態では、立体形縦リブ２は、長方形状の鋼板を断面Ｕ字状に折り曲げて左右両側に間隔をおいて縦側板３を有すると共にこれらの側端部を接続する側部接続部４を有する平断面（平面視方向の断面）Ｕ字状の立体形縦リブ２であるので、前記各縦側板３間の間隙により、アンカーボルト挿通部８を容易に形成することができる構造とされている。
本発明のように、柱に断面Ｕ字状の立体形縦リブ２を固定する形態では、柱とベースプレートとに渡って１枚の鋼製板状補強リブを固定する大きな局部応力を生じる構造の場合に比べて、２枚の各縦側板３を備えているため、各縦側板３に作用する局部応力を低減することができ、疲労強度を格段に高められる。

図８および図９は、本発明の第３実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を示すものであって、
この形態では、各立体形縦リブ２は、間隔をおいて平行に対向するように配置された各縦側板３の上部を接続する縦断面円弧状の上部接続部４とにより構成されている正断面（正面視方向の断面）Ｕ字状の立体形縦リブとされている。各立体形縦リブ２における間隔をおいて対向する各縦側板３および上部接続部４の先端部が鉄骨柱１における各周側面板５の平坦部に当接され、各縦側板３および上部接続部４の先端部は、鉄骨柱１における周側面板５に隅肉溶接Ｗにより固定されている。

また、各縦側板３の下端面は、鉄骨柱１の下面レベルと同レベルか、鉄骨柱１の下面レベルよりも下方に位置するレベルとされ、各縦側板３の下端部はベースプレート９の上面に当接されて、各縦側板３の下端部とベースプレート９とは、各縦側板３の外側（または外側および内側）において隅肉溶接Ｗにより固定されている。また、上部接続部４に縦孔からなるアンカーボルト挿通部８が設けられ、そのアンカーボルト挿通部８の中心軸線はベースプレート９に設けられているアンカーボルト挿通孔８ａの中心軸線と、同じ縦中心軸線上に位置するように設けられている。さらに、アンカーボルト１１は、接続用の雌ねじカプラ１３を介して基端側のアンカーボルト１４と上部側のアンカーボルト１５により構成されている。

立体形縦リブ２における間隔をおいて対向する縦側板３間の間隙と、前記の上部接続部４の縦孔とが共同して、アンカーボルト挿通部８を形成している。
前記の上部接続部４における縦孔に挿通された上端側アンカーボルト１５の上端部には、ナット１２が上部接続部４を押圧するようにねじ込み固定されている。

前記のように、この実施形態では、縦断面で、上部が断面円弧状に湾曲した上部接続部４を備えている立体形縦リブ２であるので、地震時等において、鉄骨柱１がベースプレート９から離反するような場合に、立体形縦リブ２の上部接続部４上のナット１２（または座金およびナット１２）により、立体形縦リブ２の移動が拘束されて、上部接続部４および各縦側板３の弾性変形を生じるようになり、前記の弾性変形により、上部接続部４頂部の応力集中を緩和させることができる。

アンカーボルトは鉄骨柱１よりも先に引張降伏するようにされており、さらに、上部側のアンカーボルト１５を基端側のアンカーボルト１４よりも小径としておくことで、上部のアンカーボルト１５のみを先行して降伏させて、上部のアンカーボルト１５のみ交換して修復することを可能にしている。

立体形縦リブ２は、図８および図９に示す形態のように、縦側板３の下端部が外開きする恐れがある場合には、ベースプレートに固定するようにしてもよいが、外開きする恐れがない図１〜図７に示すような形態では、縦側板３をベースプレート７に固定する必要がない。

また、アンカーボルトに代えて立体形縦リブ２を鉄骨柱１よりも、先にせん断降伏させる形式としてもよい。この場合、各立体形縦リブ２における間隔をおいて対向する各縦側板３および上部接続部４の先端部は接続プレート６に当接され、各縦側板３および上部接続部４の先端部は、接続プレート６に隅肉溶接により固定されていてもよく、さらに、接続プレートはボルト接合または嵌合接合によって鉄骨柱１に固定されていてもよい。

図１０および図１１は、本発明の第４実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を示すものであって、この形態では、角形鋼管柱からなる鉄骨柱１の下端部の各コーナー部に、図１および図２に示す形態と同様に、立体形縦リブ２の各縦側板３が隅肉溶接Ｗにより固定され、平断面Ｕ字状の立体形縦リブ２の下面レベルは鉄骨柱１の下面レベルと同じレベルとされ、コンクリート製基礎１０上に無収縮モルタル２０が設けられていないと共に、ベースプレート９が省略され、鉄骨柱１の下面レベルが、前記各実施形態よりも上位のレベルとされ、アンカーボルトに下部支持ナット１２ｂがねじ込み配置されると共に、前記下部支持ナット１２ｂに支承座金１６ｂが載置され、その支承座金１６ｂに立体形縦リブ２の下面が載置されて支持され、立体形縦リブ２の上面側に配置された押圧用座金１６ａおよび押圧用ナット１２ａにより、立体形縦リブ２を上下のナット１２ａ，１２ｂにより把持して、所定の位置に立体形縦リブ２を保持するようにされている。また、アンカーボルト９は、接続用の雌ねじカプラ１３を介して基端側のアンカーボルト１４と上部側のアンカーボルト１５により構成されており、アンカーボルト１１は鉄骨柱１よりも先に引張降伏するようにされているとともに、上部側のアンカーボルト１５を基端側のアンカーボルト１４よりも小径としておくことで、上部のアンカーボルト１５のみを先行して降伏させて、上部のアンカーボルト１５のみ交換して修復することを可能にしている。
さらに、ガイド用の短尺芯材３４は、その一端側が基礎コンクリート１０に埋め込み固定されている。

この形態では、アンカーボルト１１に引張力および圧縮力を負担させる構造とされている。
なお、前記の立体形縦リブ２の上面または下面にナットを圧着するように係合させる場合、座金を介してナットにより締め込むと、立体形縦リブ２における縦側板の捩れを防止することができる。なお、立体形縦リブ２における縦側板の捩れをより確実に防止するために、座金に各縦側板の側面に係合する脚板を備えた脚板付き座金を用いるようにしてもよい。

また、アンカーボルト１１に代えて立体形縦リブ２を、鉄骨柱１よりも先に引張降伏させてもよく、各立体形縦リブ２における先端部が隅肉溶接された接続プレートを介して、鉄骨柱１にボルトまたは嵌合接合すれば良い。この場合には、アンカーボルトは上端側と基端側に分けて構成する必要はない。

本発明を実施する場合、鉄骨柱１としては、Ｈ形鋼を使用してもよく、立体形縦リブ２をＨ形鋼のフランジまたはウェブに取付けてもよく、あるいはＨ形鋼におけるウェブに平行にフランジ間に渡って取付けた補強板に取付けるようにしてもよい。また、鉄骨柱１としては、溝形鋼相互のフランジを接合して構成した角形鋼管を使用してもよく、Ｈ形鋼におけるウェブにカットＴ形鋼を固定するようなフランジ付き断面十字状の鉄骨柱あるいはその他の断面形態の鉄骨柱の柱脚構造に適用するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、長方形状の鋼板の幅方向中央部を断面円弧状に折り曲げ加工して、横断面Ｕ字状あるいは、縦断面形状逆Ｕ字状の立体形縦リブ２を構成するようにしたが、本発明を実施する場合、図１２に示すような鋼製ブロック状の立体形縦リブ１７（２）、あるいは図１３に示すようなアンカーボルト挿通口２１を有する鋼製筒体３７に１枚の鋼製板状補強縦リブ１８を溶接により固定し、その板状補強リブ１８の先端部を鉄骨柱１のコーナー部に縦向きに配置して溶接Ｗにより固定する形態や、図１４に示すようなアンカーボルト挿通口２１を有する鋼製筒体３７に鋼製板状補強縦リブ１８を固定し、その鋼製板状縦リブ１８を接続プレート6の先端部の左右両側に溶接により固定して横断面Ｔ字状の鋼製板状補強リブ１９とし、その鋼製板状補強リブ１９の前記接続プレート６の先端部を鉄骨柱１のコーナー部に溶接により固定するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、鉄骨柱１の引張降伏および基礎コンクリート１０の破壊よりも先に縦リブ２がせん断降伏、またはアンカーボルト９が引張降伏するようにされていたが、柱が降伏する保有耐力接合タイプとしてもよく、その場合、カプラジョイント１３や、接続プレート６を介したボルト接合、嵌合接合は必要なく、鉄骨柱１とリブ２の接合を簡易な隅肉溶接とし、アンカーボルトも上端側と下端側に分割する必要もない。

本発明を実施する場合、ガイド用の短尺芯材３４としては、鉄骨柱１の横断面形態に応じで、短尺芯材の断面形状は適宜設定される。

本発明の第１実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を分解して示すものであって、（ａ）は一部横断分解平面図、（ｂ）は一部縦断分解正面図、（ｃ）はベースプレート側を示す平面図である。 本発明の第１実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視した場合の一部ナット等を取り除いて示す一部横断平面図、（ｃ）は（ｂ）の縦断正面図である。 本発明の第１実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視した場合の一部ナット等を取り除いて示す一部横断平面図、（ｃ）は（ｂ）の縦断正面図である。 本発明の第２実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を分解して示すものであって、（ａ）は一部横断分解平面図、（ｂ）は一部縦断分解正面図、（ｃ）はベースプレート側を示す平面図である。 本発明の第２実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視した場合の一部ナット等を取り除いて示す一部横断平面図、（ｃ）は（ｂ）の縦断正面図である。 本発明の第２実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を分解して示すものであって、（ａ）は一部横断分解平面図、（ｂ）は一部縦断分解正面図、（ｃ）はベースプレート側を示す平面図である。 本発明の第２実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線矢視した場合の一部ナット等を取り除いて示す一部横断平面図である。 本発明の第３実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を分解して示すものであって、（ａ）は一部縦断分解正面図、（ｂ）はベースプレート側を示す平面図である。 本発明の第３実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を分解して示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線矢視した場合の一部ナット等を取り除いて示す一部横断平面図である。 本発明の第４実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を分解して示すものであって、（ａ）は一部縦断分解正面図、（ｂ）はベースプレート側を示す平面図である。 本発明の第４実施形態の鉄骨柱の柱脚固定構造を分解して示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線矢視した場合の一部ナット等を取り除いて示す一部横断平面図、（ｃ）は（ｂ）の縦断正面図である。 本発明における縦リブ形状を、鋼製ブロック状とした場合を示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線矢視した場合の一部ナット等を取り除いて示す一部横断平面図である。 本発明における縦リブ形状を、アンカーボルト挿通口を有する１枚の鋼製板状補強リブとした場合を示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線矢視した場合の一部ナット等を取り除いて示す一部横断平面図である。 本発明における縦リブ形状を、接続プレートを介した横断面Ｔ字状の鋼製板状補強リブとした場合を示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線矢視した場合の一部ナット等を取り除いて示す一部横断平面図である。 従来の第１例の鉄骨柱の柱脚構造を示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）の横断平面図である。 従来の第２例の鉄骨柱の柱脚構造を示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）の横断平面図である。 従来の第３例の鉄骨柱の柱脚構造を示すものであって、（ａ）は一部縦断正面図、（ｂ）は（ａ）の横断平面図、（ｃ）は板状縦リブがせん断変形した状態を示す一部縦断側面図である。

符号の説明

１ 鉄骨柱
２ 立体形縦リブ
３ 縦側板
４ 接続部（または上部接続部）
５ 周側面板
６ 接続プレート
７ ボルト
８ アンカーボルト挿通部
８a アンカーボルト挿通部
９ ベースプレート
１０ 基礎コンクリート（またはコンクリート基礎）
１１ アンカーボルト
１２ 押当用ナット
１２a 押当用ナット
１２b 下部支持ナット
１３ 雌ねじカプラ
１４ 基端側アンカーボルト
１５ 上端側アンカーボルト
１６a 座金
１６b 座金
１７ 鋼製ブロック状の立体形縦リブ
１８ 鋼製板状補強リブ
１９ 横断面Ｔ字状鋼製板状補強リブ
２０ 無収縮モルタル
２１ アンカーボルト挿通口
３０ ベースプレート
３０ａ アンカーボルト挿通孔
３１ アンカーボルト
３２ 鋼板縦リブ
３３ 支持プレート
３４ ガイド用の短尺芯材
３５ 座金およびナット
３６ 係止片
３６ 係止溝
３７ 鋼製筒体

Claims (6)

1. 鉄骨柱の脚部周側面に、縦リブが鉄骨柱の周方向に間隔をおいて複数配置されていると共に、各縦リブが鉄骨柱に固定され、基礎コンクリートに固定されたアンカーボルトを縦リブと固定することで、鉄骨柱の脚部を、これに固定された縦リブと基礎コンクリートに固定されたアンカーボルトを介して基礎コンクリートに定着し、鉄骨柱に作用する引張応力を、ベースプレートを介さずに縦リブとアンカーボルトを介して基礎コンクリートに伝達させ、
   前記縦リブはアンカーボルト挿通部を有しており、アンカーボルトを、縦リブにおけるアンカーボルト挿通部に挿通して、ナットにより固定し、
   鉄骨柱の曲げ降伏および基礎コンクリートの押し込みによる破壊よりも先に、前記縦リブをせん断降伏させ、鉄骨柱に上下方向の変位が生じた際に前記縦リブの降伏変形によるエネルギー吸収によって、鉄骨柱に作用する引張力あるいは圧縮力を低減させること
   を特徴とする鉄骨柱の柱脚固定構造。
2. 前記縦リブの横方向先端部が、前記縦リブと直角をなす接続プレートに隅肉溶接され、接続プレートが鉄骨柱に横方向に嵌合接合またはボルト接合されることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨柱の柱脚固定構造。
3. 前記縦リブは、鋼板を断面Ｕ字状に折り曲げて、左右両側に間隔をおいて縦側板を有すると共にこれらを接続する接続部を有する立体形縦リブであり、前記各縦側板間の間隙により、アンカーボルト挿通部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄骨柱の柱脚固定構造。
4. 前記立体形縦リブは、左右両側に間隔をおいて縦側板を有すると共にこれらの側部を接続する接続部を有する横断面がＵ字状の立体形縦リブであり、各縦側板の横方向の先端部が鉄骨柱または鉄骨柱との接続用プレートに隅肉溶接により固定されていることを特徴とする請求項３に記載の鉄骨柱の柱脚固定構造。
5. 前記立体形縦リブは、左右両側に間隔をおいて縦側板を有すると共にこれらの上部を接続する接続部を有する縦断面がＵ字状の立体形縦リブであり、各縦側板の横方向の側端部が鉄骨柱または鉄骨柱との接続用プレートに隅肉溶接により固定されていることを特徴とする請求項３に記載の鉄骨柱の柱脚固定構造。
6. 前記アンカーボルト挿通部を有する縦リブに挿通されたアンカーボルトを、前記アンカーボルトに間隔をおいてねじ込み配置されていると共に、前記縦リブの上面側および下面側にそれぞれ配置されたナットにより固定したことを特徴とする請求項１〜５に記載の鉄骨柱の柱脚固定構造。

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