JP5956895B2 - 柱脚金物及びそれを用いた柱脚構造 - Google Patents

Description

本発明は、建築構造物における柱部材の下端部がその上に接合され、かつ、基礎コンクリート中から上方に突出したアンカーボルトの先端部が締結される柱脚金物、及びそれを用いた柱脚構造に関するものである。

図１２及び図１３は、第１の従来の柱脚金物６、及びそれを用いた第１の従来の柱脚構造２について説明するために参照する図である。

図１２に示すように、第１の従来の柱脚構造２は、その表面に鉄骨柱４（柱部材）の下端面が溶接により接合される、平板状の柱脚金物６を備えていた。この柱脚金物６は、基礎コンクリート３の上方にモルタル８を介して設けられていた。

そして、基礎コンクリート３中からモルタル８を貫いて上方に突出するアンカーボルト１０の上端部が、柱脚金物６のボルト挿通孔６ａ，６ｂ（図１３参照）に挿通して、アンカーボルト１０に形成されたオネジ部にナット部材１２のメネジ部がねじ締結されることにより、鉄骨柱４は、柱脚金物６を介して基礎コンクリート３上に立設して固定されていた（例えば、特許文献１参照）。

なお、従来の柱脚構造の中には、底板部と、その底板部上面の中央部がその周縁部より上方に高く突出した支持台部により構成され、その支持台部の上面に鉄骨柱の下端面が溶接により接合される柱脚金物を備える柱脚構造があった（例えば、特許文献２参照）。

この特許文献２に係る柱脚構造においては、基礎コンクリート中からモルタルを貫いて上方に突出するアンカーボルトの上端部が、柱脚金物の底板部の周縁部の厚さ方向に貫いて形成されたボルト挿通孔に挿通して、アンカーボルトに形成されたオネジ部がナット部材のメネジ部にねじ締結することにより、鉄骨柱が、柱脚金物を介して基礎コンクリートの上に立設して固定されていた。

第１の従来の柱脚構造２における柱脚金物６は、図１３に示すように、金属製の正方形状の表裏両面と厚さを有する板状に形成されており、その厚さ方向（図中紙面に対して垂直方向）に貫通するボルト挿通孔６ａと６ｂが計１２個形成されていた。これらのボルト挿通孔６ａ，６ｂは、それぞれの孔径が略同一に形成されており、それぞれには１本のアンカーボルト１０を緩く挿通させていた。

そして、柱脚金物６のボルト挿通孔６ａは、柱脚金物６の正方形状の四つの隅部それぞれに１つずつ形成されていた。すなわち、柱脚金物６のボルト挿通孔６ａは、図１３中左右方向に伸びる２つの辺部に平行で、柱脚金物６の中心位置を通る仮想線Ｘから同図中上下方向に長さＬ１だけ離れた位置にあり、かつ、同図中上下方向に伸びる２つの辺部に平行で、柱脚金物６の中心位置を通る仮想線Ｙから同図中左右方向に長さＬ１だけ離れた位置にある、４つの位置のそれぞれに中心位置が配置されていた。

柱脚金物６のボルト挿通孔６ｂは、柱脚金物６の正方形状の四つの辺部それぞれの両端部のボルト挿通孔６ａ，６ａ間の長さ方向の均等の位置に配置されるように、すなわち、ボルト挿通孔６ａ，６ａの中心同士を繋ぐ線分を三等分した２つの位置に、それぞれの中心位置が配置されていた。

ボルト挿通孔６ｂは、例えば図１３中上下方向に伸びる２つの辺部においては、仮想線Ｙから図中左右方向に長さＬ１だけ離れた位置にあり、かつ、仮想線Ｘから図中上下方向それぞれの長さＬ２だけ離れた位置に、それぞれの中心位置が配置されていた。長さＬ２は、長さＬ１の三分の一の長さである。図１３中左右方向に伸びる２つの辺部においてもボルト挿通孔６ｂは、同様の長さ位置に配置されていた。

特許第４００６５０３号公報 特開２００３−３３６２６６号公報

上記第１の従来の柱脚構造２の鉄骨柱４に対して、例えば地震等により、図１２に示すような、鉄骨柱４と柱脚金物６との接合部の回転中心Ｏの周りに反時計回り方向に、鉄骨柱４を回転させようとする大きな曲げモーメントＭを発生させる荷重が加わった場合には、この曲げモーメントＭは、柱脚金物６の同図中右端部を浮き上がらせるように作用する。

これに対して、柱脚金物６における図１２中上記回転中心Ｏより右側部分を固定するアンカーボルト１０には、そのオネジ部と上記ナット部材１２のメネジ部とのねじ締結により、上記のような曲げモーメントＭによる柱脚金物６の同図中右端部が浮き上がるのを防ぐための反力として、同図中回転中心Ｏから図中右方向の長さＬ１，Ｌ２の位置に引張荷重Ｐ１，Ｐ２が生じる。

上記反力として生じる引張荷重Ｐ１，Ｐ２は、アンカーボルト１０が図１２に示す上記回転中心Ｏから図中右方向の長さＬ１，Ｌ２が大きくなるほど大きくなり、また、アンカーボルト１０の外径寸法が大きくなるほど大きくなる。

しかしながら、上記第１の従来の柱脚構造２においては、上記回転中心Ｏから図１２中右方向に長さＬ２だけ離れた位置のボルト挿通孔６ｂに挿通して固定されたアンカーボルト１０に生じる引張荷重Ｐ２は、回転中心Ｏから長さＬ１だけ離れた位置のボルト挿通孔６ａ，６ｂに挿通して固定されたアンカーボルト１０に生じる引張荷重Ｐ１に比べて、かなり小さい値の引張荷重となってしまう。

したがって、上記曲げモーメントＭに対抗してアンカーボルト１０に生じる引張荷重（曲げモーメントＭに対する曲げ耐力と相関する）は、上記のようなかなり小さい値の引張荷重Ｐ２しか発生できないアンカーボルト１０が存在するため、全体としての引張荷重、すなわち曲げモーメントＭに対する柱脚構造２の曲げ耐力はその分小さくなってしまうという問題があった。

また、曲げモーメントＭに対抗してアンカーボルト１０に生じる引張荷重Ｐ１，Ｐ２を増大させるために、大きな外径寸法を有するアンカーボルト１０を採用した場合には、対応するナット部材１２も大きくなるばかりでなく、柱脚金物６の厚さも大きくする必要があるため、柱脚金物６の大型化や重量化、高額化を招いてしまうという問題があった。

また、図１４及び図１５は、前記第１の従来の柱脚金物６や柱脚構造２とは別の、第２の従来の柱脚金物２２や柱脚構造２０について説明するために参照する図である。
以下、前記第１の従来の柱脚金物６や柱脚構造２と同様の部分には同じ符号を付して説明し、前記第１の従来の柱脚金物６や柱脚構造２と同様の構成についての重複する説明は、一部を除き省略するものとする。

第２の従来の柱脚構造２０は、図１４に示すように、前記第１の従来の柱脚構造２における柱脚金物６の代わりに、別の柱脚金物２２を有している点において、前記第１の従来の柱脚構造２とは異なるものである。

図１５に示すように、柱脚金物２２は、金属製の正方形状の表裏両面と厚さを有する板状に形成されており、その厚さ方向（図中紙面に対して垂直方向）に貫通するボルト挿通孔２２ａと２２ｂが計１２個形成されていた。これらのボルト挿通孔２２ａ，２２ｂは、それぞれの孔径が略同一に形成されており、それぞれには１本のアンカーボルト１０を緩く挿通させていた。

そして、柱脚金物２２のボルト挿通孔２２ａは、柱脚金物２２の正方形状の四つの隅部それぞれにおいて、各辺に対して互いに斜め方向に隣り合った位置に２つずつ形成されていた。

すなわち、柱脚金物２２のボルト挿通孔２２ａは、図１５中左右方向に伸びて、柱脚金物２２の同図中上下方向の中心位置を通る仮想線Ｘから、同図中上下方向に長さＬ１，Ｌ３だけ離れた位置にあり、かつ、同図中上下方向に伸び、柱脚金物２２の同図中左右方向の中心位置を通る仮想線Ｙから、同図中左右方向に長さＬ３，Ｌ１だけ離れた２つの位置に、それぞれの中心位置が配置されていた。

柱脚金物２２のボルト挿通孔２２ｂは、柱脚金物２２の正方形状の四つの辺部それぞれの長さ方向中央部の位置で、その内側の近傍にその中心位置が配置されていた。すなわち、柱脚金物２２のボルト挿通孔２２ｂは、例えば図１５中上下方向に伸びる辺部においては、仮想線Ｙから図中左右方向に長さＬ１だけ離れた位置で、かつ、仮想線Ｘ上の各位置に、それぞれの中心位置が配置されていた。

このような第２の従来の柱脚構造２０においても、前記第１の従来の柱脚構造２と同様の問題があった。

すなわち、上記第２の従来の柱脚構造２０の鉄骨柱４に対して、例えば地震等により、図１４に示すような、鉄骨柱４と柱脚金物２２との接合部の回転中心Ｏの周りに反時計回り方向に、鉄骨柱４を回転させようとする大きな曲げモーメントＭを発生させる荷重が加わった場合には、柱脚金物２２における同図中右側部分を固定するアンカーボルト１０には、上記曲げモーメントＭによる柱脚金物２２の図中右側部分の浮き上がりを防ぐための反力としてそれぞれ引張荷重Ｐ１，Ｐ３が生じる。

しかしながら、上記第２の従来の柱脚構造２０においては、図１４中左右方向において、図中回転中心Ｏと同じ位置のように見える、その中心位置が配置されたボルト挿通孔２２ｂに挿通されたアンカーボルト１０には、上記曲げモーメントＭに対抗する引張荷重は発生しない。

このため、上記第２の従来の柱脚構造２０においては、曲げモーメントＭの作用する方向によって、そのような引張荷重を生じないアンカーボルト１０が存在するため、全体としての引張荷重、すなわち上記曲げモーメントＭに対する柱脚構造２０全体としての曲げ耐力がその分小さくなってしまう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、柱脚構造全体の曲げ耐力を向上させることができると共に、柱脚金物の大型化や重量化、高額化を防止することができる柱脚金物及びそれを用いた柱脚構造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、
四角形状の表裏両面と厚さを有する略板状に形成された底板部と、この底板部の上面の周縁部より内側で上方に向かって高さを有する支持台部とを有し、この支持台部の上面に柱部材の下端部が接合される柱脚金物であって、
前記底板部の四つの隅部それぞれに３つのボルト挿通孔が形成され、
前記３つのボルト挿通孔は、互いの中心同士を繋ぐ線分により構成される三角形の重心が前記支持台部の角部に相当する位置に来るようにそれぞれの中心位置が配置されたことを特徴とするものである。

また、本発明による柱脚金物は、
前記３つのボルト挿通孔は、前記底板部の四つの隅部それぞれに形成された第１ボルト挿通孔と、前記隅部に隣接する二つの辺部それぞれの前記第１ボルト挿通孔よりも中央部寄りの位置に形成された第２ボルト挿通孔であることを特徴とするものである。

また、本発明による柱脚金物は、
前記底板部の裏面側で、前記第２ボルト挿通孔から水平方向外側に、前記底板部の高さより低い段差凹部が形成されたことを特徴とするものである。

また、本発明による柱脚金物は、
前記底板部の、一つの辺部の長さ方向の２箇所の位置に形成された前記第２ボルト挿通孔の２つの中心を通る直線と、前記一つの辺部に直角方向に隣接する辺部の長さ方向の２箇所の位置に形成された前記第２ボルト挿通孔の２つの中心を通る直線との交点の位置から、前記支持台部の角部寄りにずれた位置に前記第１ボルト挿通孔の中心位置が配置されたことを特徴とするものである。

また、本発明による柱脚金物は、
前記支持台部の角部近傍の側面から略垂直方向外側に突出する突出部が形成されたことを特徴とするものである。

また、上記課題を解決するために、本発明による柱脚構造は、
四角形状の表裏両面と厚さを有する略板状に形成された底板部と、この底板部の上面の周縁部より内側で上方に向かって高さを有する支持台部とを有し、この支持台部の上面に柱部材の下端部が接合される柱脚金物を備えた柱脚構造であって、
前記柱脚金物は、
前記底板部の四つの隅部それぞれに３つのボルト挿通孔が形成され、
前記３つのボルト挿通孔は、互いの中心同士を繋ぐ線分により構成される三角形の重心が前記支持台部の角部に相当する位置に来るようにそれぞれの中心位置が配置されたことを特徴とするものである。

また、本発明による柱脚構造は、
前記柱脚金物は基礎コンクリートの上方に設けられ、前記３つのボルト挿通孔のそれぞれに、前記基礎コンクリート中から上方に突出したアンカーボルトが挿通された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、
四角形状の表裏両面と厚さを有する略板状に形成された底板部と、この底板部の上面の周縁部より内側で上方に向かって高さを有する支持台部とを有し、この支持台部の上面に柱部材の下端部が接合される柱脚金物であって、
前記底板部の四つの隅部それぞれに３つのボルト挿通孔が形成され、
前記３つのボルト挿通孔は、互いの中心同士を繋ぐ線分により構成される三角形の重心が前記支持台部の角部に相当する位置に来るようにそれぞれの中心位置が配置されたことにより、
柱脚構造全体の曲げ耐力を向上させることができると共に、柱脚金物の大型化や重量化、高額化を防止することができる。

また、本発明の柱脚構造によれば、
四角形状の表裏両面と厚さを有する略板状に形成された底板部と、この底板部の上面の周縁部より内側で上方に向かって高さを有する支持台部とを有し、この支持台部の上面に柱部材の下端部が接合される柱脚金物を備えた柱脚構造であって、
前記柱脚金物は、
前記底板部の四つの隅部それぞれに３つのボルト挿通孔が形成され、
前記３つのボルト挿通孔は、互いの中心同士を繋ぐ線分により構成される三角形の重心が前記支持台部の角部に相当する位置に来るようにそれぞれの中心位置が配置されたことにより、
柱脚構造全体の曲げ耐力を向上させることができると共に、柱脚金物の大型化や重量化、高額化を防止することができる。

本発明の一実施の形態に係る柱脚構造４０を示す一部断面側面図である。 図１に示す柱脚構造４０における柱脚金物４２の上面図である。 図２に示す柱脚金物４２の側面図である。 図２に示す柱脚金物４２のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図２に示す柱脚金物４２の同図中右上部分を拡大して示す図であって、ボルト挿通孔４２ａ，４２ｂの各位置を説明するための部分拡大上面図である。 図１に示す柱脚構造４０において柱脚金物４２に引張荷重Ｔが加えられた状態を説明するための概念側面図である。 図２に示す柱脚金物４２の底面図である。 図１に示す柱脚構造４０における柱脚金物４２とアンカーボルト１０との締結部を拡大して示す部分拡大断面図である。 図２に示す柱脚金物４２の同図中右上部分を拡大して示す図であって、突出部４２ｒ，４２ｓの各位置を説明するための部分拡大上面図である。 図１に示す柱脚構造４０において曲げモーメントＭが加えられた状態を説明するための概念側面図である。 図１に示す柱脚構造４０のＡ−Ａ線矢視断面図である。 第１の従来の柱脚構造２を示す概念側面図である。 図１２に示す柱脚構造２における柱脚金物６の上面図である。 第２の従来の柱脚構造２０を示す概念側面図である。 図１４に示す柱脚構造２０における柱脚金物２２の上面図である。

以下、本発明に係る柱脚金物及びそれを用いた柱脚構造を実施するための形態について、図面に基づいて具体的に説明する。

図１から図１１は、本発明の一実施の形態に係る柱脚金物４２及びそれを用いた柱脚構造４０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構造４０は、図１に示すように、柱脚金物４２を備えて構成されており、この柱脚金物４２は、基礎コンクリート３の上方にモルタル８を介して設けられている。また、柱脚金物４２は、図３に示すように、底板部４２ｃと支持台部４２ｆにより構成されており、同図中上下方向に長さを有する角筒状に形成された鉄骨柱４（柱部材）の下端面が、上記支持台部４２ｆの上面４２ｇに溶接により接合されている。

そして、基礎コンクリート３中から上記モルタル８を貫通してその上方に突出するアンカーボルト１０の上端部が、柱脚金物４２の底板部４２ｃに形成されたボルト挿通孔４２ａ，４２ｂに挿通している。

柱脚金物４２の底板部４２ｃの周縁部より上方に突出した、アンカーボルト１０の上端部に形成されたオネジ部が、座金４８の不図示の貫通孔を挿通して、２つのナット部材１２のメネジ部にねじ締結（ダブルナット止め）されることにより、鉄骨柱４は柱脚金物４２とモルタル８を介して基礎コンクリート３の上に立設して固定されている。

柱脚金物４２は、金属製であり、図２，３に示すように、正方形状の表裏両面と厚さを有する略板状に形成された底板部４２ｃと、その底板部４２ｃの上面４２ｄの周縁部より内側（中央側）の、図３中上方に向かって高さを有する支持台部４２ｆにより構成されている。これらの底板部４２ｃと支持台部４２ｆは、後述する突出部４２ｒ，４２ｓと共に鋳造により一体形成されている。

柱脚金物４２の支持台部４２ｆは、図２に示すように、その外形形状が鉄骨柱４の下端
面の正方形状より少し大きい正方形状に形成されており、その各辺と直角方向に幅を有する角環状の上面４２ｇより内側（中央側）に、図４に示すように、図中下方に凹んだ凹部４２ｉが形成されている。

そして、支持台部４２ｆの上面４２ｇは、平滑に形成されており、その上に鉄骨柱４が載置されて接合されている。

柱脚金物４２の底板部４２ｃは、図２に示すその四つの隅部において、図３中上側に位置する隅部外形面４２ｋが、同図中下側に位置する隅部外形面４２ｐから柱脚金物４２の中央部に向かって引っ込んでおり、この隅部外形面４２ｋの下端から隅部外形面４２ｐの下端までの高さは、底板部４２ｃの上面４２ｄから底面４２ｅまでの高さより低く形成されている。

また、底板部４２ｃは、その四つの辺部それぞれの長さ方向中央部において、図４に示すように、その上面４２ｄの内側の高さから外側の辺部側面に近づくにつれて徐々に底板部４２ｃの高さが低くなるような傾斜凹部４２ｊが、図２に示すように三角形状に形成されている。

すなわち傾斜凹部４２ｊは、図２に示すように、底板部４２ｃの四つの辺部それぞれにおける、２つのボルト挿通孔４２ｂ，４２ｂの位置それぞれを仮想線Ｘ又はＹと平行にずらして辺部上に移動させたような２つの位置と、辺部に平行な支持台部４２ｆの側面４２ｈの長さ中央であり、底板部４２ｃの支持台部４２ｆとの境界近くにある１つの位置との、計３つの位置を繋いだ線で囲まれた、三角形状の領域に形成されている。

図２に示すように、底板部４２ｃには、その高さ方向（図中紙面に対して垂直方向）に貫通する、ボルト挿通孔４２ａ（第１ボルト挿通孔）とボルト挿通孔４２ｂ（第２ボルト挿通孔）が、その四つの隅部それぞれに３個ずつ計１２個形成されている。これらのボルト挿通孔４２ａ，４２ｂは、それぞれの孔径が略同一に形成されており、それぞれに１本のアンカーボルト１０を緩く挿通させている。

そして、ボルト挿通孔４２ａは、底板部４２ｃの正方形状の四つの隅部それぞれの近傍に１つずつ形成されている。

また、ボルト挿通孔４２ｂは、底板部４２ｃの正方形状の四つの辺部それぞれにおける両端部において、隅部のボルト挿通孔４２ａよりは中央寄りの位置に、その中心位置が配置されている。

すなわち、図５に示すように、ボルト挿通孔４２ａは、同図中左右方向に伸びる柱脚金物４２の同図中上下方向の中心位置を通る仮想線Ｘ（図中横の中心線）から、同図中上下方向に長さＬ１よりも短い長さＬ５だけ離れた位置にあり、かつ、同図中上下方向に伸びる柱脚金物４２の同図中左右方向の中心位置を通る仮想線Ｙ（図中縦の中心線）から、同図中左右方向に長さＬ１よりも短い長さＬ５だけ離れた位置にある、４つの位置（四隅の）のそれぞれに中心位置が配置されている。

そして、例えば図５中右側のボルト挿通孔４２ｂは、柱脚金物４２の同図中上下方向に伸びる辺部において、仮想線Ｙから図中右方向に長さＬ１だけ離れた位置にあり、かつ、仮想線Ｘから図中上下方向に長さＬ４だけ離れた位置にその中心位置が配置されている。

また、ボルト挿通孔４２ｂのそれぞれは、その中心位置が、上記四つの辺部それぞれにおいて、仮想線Ｘ及び仮想線Ｙから略同じ長さ位置に配置されている。

図５に示すように、底板部４２ｃの隅部に形成されたボルト挿通孔４２ａと、このボルト挿通孔４２ａの両側に隣接する２つのボルト挿通孔４２ｂは、水平面上において互いの中心位置同士を繋ぐ線分により三角形が構成され、この三角形の重心Ｇが、支持台部４２ｆの角部４２ｑに相当する位置に来るように、それぞれの中心位置が配置されている。

これらのボルト挿通孔４２ａと２つのボルト挿通孔４２ｂに挿通する３本のアンカーボルト１０も同様に、水平面上において互いの中心位置同士を繋ぐ線分により三角形が構成され、この三角形の重心Ｇ１が、支持台部４２ｆの角部４２ｑに相当する位置に来るように、それぞれの中心位置が配置されている。

このため、ボルト挿通孔４２ａと２つのボルト挿通孔４２ｂに挿通する３本のアンカーボルト１０の上記重心Ｇ１は、ボルト挿通孔４２ａと２つのボルト挿通孔４２ｂの重心Ｇと同一位置或いは同様の位置に配置されている。

柱脚金物４２は、地震等により鉄骨柱４に発生する力をその底板部４２ｃとアンカーボルト１０を介して基礎コンクリート３に伝達するようになっている。そして、図６に示す柱脚金物４２の底板部４２ｃの厚さｔは、所定の曲げ応力に耐えられるような厚さに設定されている。

ここで、図６に示すように、地震等により曲げモーメントＭが加えられた場合において、ボルト挿通孔４２ａと２つのボルト挿通孔４２ｂを挿通する３本のアンカーボルト１０に生じる引張荷重の合力を引張荷重Ｔとすると、柱脚金物４２の底板部４２ｃにおける、３本のアンカーボルト１０の重心Ｇ１に上記引張荷重Ｔが作用する。

このとき、柱脚金物４２の支持台部４２ｆの角部４２ｑの高さ下端位置には曲げモーメントＭ１が生じる。この曲げモーメントＭ１は、引張荷重Ｔや、３本のアンカーボルト１０の重心Ｇ１から支持台部４２ｆの角部４２ｑの高さ下端位置までの距離Ｌに比例するようになっている。

柱脚金物４２の底板部４２ｃの厚さｔは、底板部４２ｃに加えられる上記曲げモーメントＭ１を考慮して設定されている。

本実施の形態に係る柱脚構造４０は、柱脚金物４２の底板部４２ｃの、ボルト挿通孔４２ａと２つのボルト挿通孔４２ｂを挿通する３本のアンカーボルト１０の水平面上における重心Ｇ１が、支持台部４２ｆの角部４２ｑに相当する位置に配置されるため、アンカーボルト１０の重心Ｇ１から支持台部４２ｆの角部４２ｑの高さ下端位置までの距離Ｌを略零に近づくように著しく短いものにすることができる。

そして、アンカーボルト１０の重心Ｇ１から支持台部４２ｆの角部４２ｑの高さ下端位置までの距離Ｌを著しく短いものにすることにより、上記曲げモーメントＭ１を著しく小さくすることができるので、柱脚金物４２の底板部４２ｃの厚さｔを薄くすることが可能となる。

このため、本実施の形態に係る柱脚構造４０は、柱脚金物４２の底板部４２ｃの厚さｔを薄くすることができることにより、柱脚金物４２の大型化や重量化、高額化を防止することができる。

柱脚金物４２の底板部４２ｃには、図７に示すように、その底面４２ｅ（裏面）の四つの隅部それぞれにおいて、その底面４２ｅから同図中紙面の奥側に向かって凹んだ凹平面４２ｏを有する段差凹部４２ｍが形成されており、柱脚金物４２のこの段差凹部４２ｍの領域は、その底面４２ｅから上面４２ｄまでの高さ（図３参照）より、高さが低く形成されている。

段差凹部４２ｍの凹平面４２ｏと底面４２ｅとの段差部には境界段差面４２ｎが形成され、この境界段差面４２ｎは、その長さ中央部がボルト挿通孔４２ｂの内周面に接して、その長さ両端部が外側に向かって伸びるように形成されている。

このため、段差凹部４２ｍは、ボルト挿通孔４２ｂより外側に向かって開口するような略三角形状に形成されている

本実施の形態に係る柱脚構造４０は、柱脚金物４２に、図４に示す凹部４２ｉ、傾斜凹部４２ｊ、図２，３に示す隅部外形面４２ｋ，４２ｐや、図７に示す段差凹部４２ｍが形成されているために、柱脚金物４２の大型化や重量化、高額化を防止することができる。

また、本実施の形態に係る柱脚構造４０は、柱脚金物４２に段差凹部４２ｍや境界段差面４２ｎが形成されているために、地震等により曲げモーメントＭと同時に鉄骨柱４の水平断面に作用するせん断力により、柱脚金物４２に対して水平力Ｆ（図８参照）が加えられても、柱脚金物４２が水平方向にずれることを防止できる。

すなわち、図８に示すように、柱脚金物４２の底面４２ｅと基礎コンクリート３の間に充填されたモルタル８は、段差凹部４２ｍの凹平面４２ｏと境界段差面４２ｎに密着すると共に、ボルト挿通孔４２ｂを挿通するアンカーボルト１０の外周面の一部にも密着するように、段差凹部４２ｍの凹平面４２ｏと基礎コンクリート３との間に充填されている。

このため、地震等により鉄骨柱４にせん断力が作用して、図８に示すように、柱脚金物４２に対して図中左方向に向かう水平力Ｆが加えられた場合には、この水平力Ｆは、柱脚金物４２の境界段差面４２ｎがモルタル８を介して、水平力Ｆの方向の下流側で水平力Ｆに対応する何本かのアンカーボルト１０それぞれを押すように動作することにより、その何本かのアンカーボルト１０に伝えられる。

そして、何本かのアンカーボルト１０が、水平力Ｆに対して抵抗力を発揮するため、柱脚金物４２が基礎コンクリート３に対して水平方向にずれることを防止することができる。

さらに、柱脚金物４２に加えられる水平力Ｆをアンカーボルト１０が受けてその抵抗力を発揮するため、水平力Ｆを直接モルタル８だけで受けて、そのモルタル８が割れてしまうことを防止することができる。

また、柱脚金物４２の段差凹部４２ｍは、図７，８に示すように、ボルト挿通孔４２ｂより外側に向かって開口するような形状に形成されているため、柱脚金物４２と基礎コンクリート３の間にモルタル８を容易に充填することができる。

図２，９に示すように、柱脚金物４２の支持台部４２ｆの四辺それぞれの側面４２ｈと、底板部４２ｃの上面４２ｄとの間には、その底板部４２ｃの垂直断面における断面積を増大させる突出部４２ｒ，４２ｓが形成されている。

すなわち、図２に示すように、支持台部４２ｆの側面４２ｈの長さ方向における両端部の２箇所には、支持台部４２ｆの側面４２ｈの高さ途中位置から底板部４２ｃの上面４２ｄにわたって、側面４２ｈから略垂直方向外側に向かって突出する略三角錘状の突出部４２ｒが形成されている。

この突出部４２ｒは、図９に示すように、４つの頂点Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋを有する略三角錘状に形成されている。そして、突出部４２ｒは、支持台部４２ｆの角部４２ｑの高さ下端位置にある角の点（頂点Ｉ）と、側面４２ｈから外側に突出した、底板部４２ｃの上面４２ｄ上にある頂点Ｊとを結ぶ稜辺部４２ｔと、後述する頂点Ｈに対して前記頂点Ｉと反対側にある、側面４２ｈの高さ下端位置にある頂点Ｋと、前記頂点Ｊとを結ぶ稜辺部４２ｕを有している。

突出部４２ｒの稜辺部４２ｔと稜辺部４２ｕのそれぞれは、支持台部４２ｆの側面４２ｈの高さ途中位置（図４の頂点Ｑと同じ高さの）にある頂点Ｈと前記頂点Ｊとを結ぶ、底板部４２ｃの上面４２ｄ上の頂点Ｊから略４５度傾斜した稜線４２ｖを中心として互いに対称形状に形成されている。

そして、突出部４２ｒの稜辺部４２ｕは、ボルト挿通孔４２ｂの中心位置からの最短距離におけるその長さ寸法が、前記頂点Ｉの位置からボルト挿通孔４２ａの中心位置への長さ寸法と同じ長さに形成されている。

また、図２に示すように、支持台部４２ｆの側面４２ｈの長さ方向における両端部より中央寄りの２箇所には、支持台部４２ｆの側面４２ｈの高さ途中位置から底板部４２ｃの上面４２ｄにわたって、側面４２ｈから略垂直方向外側に向かって突出する略三角錘状の突出部４２ｓが形成されている。

この突出部４２ｓは、図９に示すように、４つの頂点Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｕを有する、非対称の三角錘状に形成されている。そして、突出部４２ｓは、支持台部４２ｆの側面４２ｈの長さ方向中央部の高さ下端位置にある頂点Ｕと、側面４２ｈから外側に突出した、底板部４２ｃの上面４２ｄ上の頂点Ｓ（図４参照）とを結ぶ稜辺部４２ｘと、後述する頂点Ｑに対して頂点Ｕと反対側にある、側面４２ｈの高さ下端位置にある頂点Ｒと、前記頂点Ｓとを結ぶ稜辺部４２ｗを有している。

突出部４２ｓの稜辺部４２ｗと稜辺部４２ｘのそれぞれは、支持台部４２ｆの側面４２ｈの高さ途中位置にある頂点Ｑ（図４参照）と前記頂点Ｓとを結ぶ、底板部４２ｃの上面４２ｄ上の頂点Ｓから略４５度傾斜した稜線４２ｙの両側に形成されており、稜辺部４２ｘの方が稜辺部４２ｗよりも長くなるように、稜線４２ｙに関して非対称に形成されている。

そして、突出部４２ｓの稜辺部４２ｗは、ボルト挿通孔４２ｂの中心位置からの最短距離におけるその長さ寸法が、支持台部４２ｆの角部４２ｑの高さ下端位置からボルト挿通孔４２ａの中心位置への長さ寸法と同じ長さに形成されている。

本実施の形態に係る柱脚構造４０は、柱脚金物４２に突出部４２ｒと突出部４２ｓが形成されているため、底板部４２ｃにおける支持台部４２ｆの側面４２ｈの高さ下端位置の剛性を、必要な位置で必要な大きさだけ増大させることができる。

このように柱脚金物４２における剛性の低い部分を突出部４２ｒと突出部４２ｓにより効率的に補強して剛性を増大させることにより、底板部４２ｃの厚さを突出部４２ｒと突出部４２ｓを形成していない場合の柱脚金物の底板部の厚さよりも薄くすることができる。

また、柱脚金物４２は、突出部４２ｒの稜辺部４２ｕ及び突出部４２ｓの稜辺部４２ｗの、ボルト挿通孔４２ｂの中心位置からの最短距離におけるその長さ寸法を、支持台部４２ｆの角部４２ｑの高さ下端位置からボルト挿通孔４２ａの中心位置への長さ寸法と同じ長さに形成することにより、底板部４２ｃの一部に局所的に高い応力が作用するのを防止することができる。

したがって、本実施の形態に係る柱脚構造４０は、柱脚金物４２に、突出部４２ｒと突出部４２ｓが形成されているために、柱脚構造４０全体の曲げ耐力を向上させることができると共に、柱脚金物４２の大型化や重量化、高額化を防止することができる。

図１，１１に示すように、本実施の形態に係る柱脚構造４０においては、１つのボルト挿通孔４２ａ及び２つのボルト挿通孔４２ｂに挿通する３本のアンカーボルト１０は、基礎コンクリート３中のそれぞれの下端部が１枚の定着板４４に固定されている。

定着板４４は、図１１に示すように、Ｌ字形の板状に形成されている。この定着板４４は、図１に示すように、その厚さ方向に貫通する貫通孔４４ａにアンカーボルト１０が緩く挿通され、その上面側及び下面側においてナット部材４６がアンカーボルト１０にネジ結合することにより、定着板４４が基礎コンクリート３中のアンカーボルト１０の下端部に一体的に固定されている。

このように本実施の形態に係る柱脚構造４０においては、３本のアンカーボルト１０に１枚の定着板４４を取り付けることによって、３本のアンカーボルト１０をまとめて基礎コンクリート３中に定着させることができると共に、その取り付け作業を容易に行なうことができる。

このような本実施の形態に係る柱脚構造４０は、例えば地震等により柱脚構造４０の鉄骨柱４に対して、図１０に示すような、柱脚金物４２との接合部の回転中心Ｏの周りに反時計回り方向に、大きな曲げモーメントＭを発生させる荷重が加わった場合には、柱脚金物４２における図中右側部分を固定するアンカーボルト１０は、上記曲げモーメントＭによる柱脚金物４２の図中右側部分の浮き上がりを防ぐための反力としてそれぞれ引張荷重Ｐ５，Ｐ４を生じる。

ここで、前記従来の柱脚構造２における、図１２中鉄骨柱４の回転中心Ｏから長さＬ２だけ離れた位置にある、ボルト挿通孔６ｂに挿通して固定されたアンカーボルト１０には引張荷重Ｐ２が生じたが、本実施の形態に係る柱脚構造４０における、図１０中鉄骨柱４の回転中心Ｏから図中右方に長さＬ４だけ離れた位置にある、ボルト挿通孔４２ｂに挿通して固定されたアンカーボルト１０に生じる引張荷重Ｐ４は、上記長さＬ４がＬ２より長いので、前記従来の柱脚構造２の引張荷重Ｐ２よりもかなり大きなものとなる。

したがって、上記曲げモーメントＭに対する柱脚構造４０の曲げ耐力は、前記従来の柱脚構造２，２０に比べて、全体としてかなり大きなものにすることができる。

また、本実施の形態に係る柱脚構造４０は、図２，５に示すように、柱脚金物４２のボルト挿通孔４２ａは、底板部４２ｃの、１つの辺部の長さ方向の２箇所の位置に形成されたボルト挿通孔４２ｂの２つの中心位置を通る直線と、上記１つの辺部に直角方向に隣接する辺部の長さ方向の２箇所の位置に形成されたボルト挿通孔４２ｂの２つの中心位置を通る直線との交点の位置（図５中仮想線Ｘ，Ｙから長さＬ１だけ離れた位置）から、支持台部４２ｆの角部４２ｑ寄りにずれた位置に、その中心位置が配置されている。

このように柱脚金物４２の四隅の４つのボルト挿通孔４２ａそれぞれの中心位置を、上記交点の位置よりも支持台部４２ｆの角部４２ｑ寄りにずれた位置に配置することにより、上記交点にボルト挿通孔４２ａを配置した場合よりもその剛性が高いものになるため、その剛性の増加分を考慮して、柱脚金物４２の厚さを薄くすることができる。

また、本実施の形態に係る柱脚構造４０においては、図１１中左右方向に伸びる主鉄筋１４を配筋する場合には、図２中柱脚金物４２の上下方向に伸びる各辺において、ボルト挿通孔４２ｂ，４２ｂに挿通するアンカーボルト１０，１０間に所定長さの間隔が形成されている。

このため、その間隔に図１１中左右方向に伸びる主鉄筋１４を３本まとめて挿し通すことができると共に、これら３本の主鉄筋１４それぞれの間には１本もアンカーボルト１０が挟まれていないため、主鉄筋１４の配筋作業がアンカーボルト１０に邪魔されることがないので、その配筋作業を容易に行うことができる。

また、図１１中上下方向に伸びる主鉄筋１４（図示せず）を配筋する場合にも、同様の理由により、その配筋作業を容易に行うことができる。

さらに、図１１中柱脚金物４２の上下方向に伸びる各辺において、図２に示すボルト挿通孔４２ａに挿通するアンカーボルト１０と、ボルト挿通孔４２ｂに挿通するアンカーボルト１０の間に所定長さの間隔が、図１１中上方と下方のそれぞれに形成されており、これらの間隔には同図中左右方向に伸びる主鉄筋１４を１本ずつ挿し通すことができる。

このため、図１１中柱脚金物４２の上下方向に伸びる各辺において、ボルト挿通孔４２ｂ，４２ｂに挿通するアンカーボルト１０，１０の間だけでなく、ボルト挿通孔４２ａに挿通するアンカーボルト１０と、ボルト挿通孔４２ｂに挿通するアンカーボルト１０の間にも主鉄筋１４を挿通することができる間隔を形成することにより、これらのアンカーボルト１０間に挿し通す主鉄筋１４の本数を多く配筋することができる。

また、図１１中上下方向に伸びる主鉄筋１４（図示せず）を配筋する場合にも、同様の理由により、上記アンカーボルト１０間に挿し通す主鉄筋１４の本数を多く配筋することができる。

したがって、以上に説明したように、本実施の形態に係る柱脚金物４２及びそれを用いた柱脚構造４０によれば、柱脚構造４０全体の曲げ耐力を向上させることができると共に、柱脚金物４２の大型化や重量化、高額化を防止することができる。

なお、前記実施の形態に係る柱脚構造４０においては、柱脚金物４２が正方形状の場合について説明したが、縦横の長さが異なる、正方形状以外の四角形であっても構わない。

また、前記実施の形態に係る柱脚構造４０においては、柱脚金物４２のボルト挿通孔４２ａは、底板部４２ｃの、１つの辺部の長さ方向の２箇所の位置に形成されたボルト挿通孔４２ｂの２つの中心位置を通る直線と、上記１つの辺部に直角方向に隣接する辺部の長さ方向の２箇所の位置に形成されたボルト挿通孔４２ｂの２つの中心位置を通る直線との交点の位置から、支持台部４２ｆの角部４２ｑ寄りにずれた位置に、その中心位置が配置されていたが、上記交点の位置にボルト挿通孔４２ａの中心位置が配置されていてもよい。

また、前記実施の形態に係る柱脚金物４２においては、その底板部４２ｃの底面４２ｅの四つの隅部それぞれに段差凹部４２ｍが形成されるようになっていたが、底板部４２ｃの底面４２ｅのいずれの隅部にも段差凹部４２ｍを設けない柱脚金物に本発明を適用してもよい。

また、前記実施の形態に係る柱脚金物４２における突出部４２ｒ，４２ｓは、その頂点Ｈ，Ｑが支持台部４２ｆの側面４２ｈの高さ途中位置に配置されていたが（図４参照）、その頂点Ｈ，Ｑは支持台部４２ｆの側面４２ｈの高さ上端位置に配置されていてもよい。

また、突出部４２ｒ，４２ｓの稜線４２ｖ，４２ｙは、底板部４２ｃの上面４２ｄ上の頂点Ｊ，Ｓから略４５度傾斜して形成されていたが、略４５度以外の傾斜角度に傾斜して形成されていてもよい。

また、前記実施の形態に係る柱脚金物４２においては、定着板４４がＬ字形の板材で形成されていたが、ロの字状の１つの定着板を用いて、１２本のアンカーボルト１０すべてをその１つの定着板に固定するようにしてもよく、或いは、１つのアンカーボルト１０にそれぞれ１つの定着板を固定してもよい。

また、前記実施の形態に係る柱脚構造４０においては、図１１に示すように、１辺における２つのボルト挿通孔４２ｂに挿通するアンカーボルト１０，１０間に３本の主鉄筋１４を配置した場合について説明したが、可能な場合であれば、そのようなアンカーボルト１０，１０間に４本以上の主鉄筋１４を配置してもよい。

また、可能な場合であれば、１辺におけるボルト挿通孔４２ａに挿通するアンカーボルト１０と、ボルト挿通孔４２ｂに挿通するアンカーボルト１０の間に２本以上の主鉄筋１４を配置してもよい。

また、前記実施の形態に係る柱脚構造４０においては、柱脚金物４２にその下端面が接合される鉄骨柱４は、角筒状に形成されていたが、この形状に限定されず、例えば円筒状に形成されていてもよい。また、鉄骨柱４の形状に対応させて柱脚金物４２の支持台部４２ｆの形状を変更してもよい。

そして、支持台部４２ｆの形状を円筒状に変更した場合には、柱脚構造４０の水平断面において、支持台部４２ｆの円形状の外周面の、ボルト挿通孔４２ａの中心位置から最短距離にある部分を、本発明における角部４２ｑとみなすことができる。

２ 柱脚構造
３ 基礎コンクリート
４ 鉄骨柱
６ 柱脚金物
６ａ，６ｂ ボルト挿通孔
８ モルタル
１０ アンカーボルト
１２ ナット部材
１４ 主鉄筋
２０ 柱脚構造
２２ 柱脚金物
２２ａ，２２ｂ ボルト挿通孔
４０ 柱脚構造
４２ 柱脚金物
４２ａ，４２ｂ ボルト挿通孔
４２ｃ 底板部
４２ｄ 上面
４２ｅ 底面
４２ｆ 支持台部
４２ｇ 上面
４２ｈ 側面
４２ｉ 凹部
４２ｊ 傾斜凹部
４２ｋ 隅部外形面
４２ｍ 段差凹部
４２ｎ 境界段差面
４２ｏ 凹平面
４２ｐ 隅部外形面
４２ｑ 角部
４２ｒ，４２ｓ 突出部
４２ｔ，４２ｕ 稜辺部
４２ｖ 稜線
４２ｗ，４２ｘ 稜辺部
４２ｙ 稜線
４４ 定着板
４４ａ 貫通孔
４６ ナット部材
４８ 座金
Ｆ 水平力
Ｇ，Ｇ１ 重心
Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ 頂点
Ｌ 距離
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 長さ
Ｍ，Ｍ１ 曲げモーメント
Ｏ 回転中心
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５ 引張荷重
Ｑ，Ｒ，Ｓ 頂点
Ｔ 引張荷重
ｔ 厚さ
Ｕ 頂点
Ｘ，Ｙ 仮想線

Claims (7)

1. 四角形状の表裏両面と厚さを有する略板状に形成された底板部と、この底板部の上面の周縁部より内側で上方に向かって高さを有する支持台部とを有し、この支持台部の上面に柱部材の下端部が接合される柱脚金物であって、
   前記底板部の四つの隅部それぞれに３つのボルト挿通孔が形成され、
   前記３つのボルト挿通孔は、互いの中心同士を繋ぐ線分により構成される三角形の重心が前記支持台部の角部に相当する位置に来るようにそれぞれの中心位置が配置された
   ことを特徴とする柱脚金物。
2. 前記３つのボルト挿通孔は、前記底板部の四つの隅部それぞれに形成された第１ボルト挿通孔と、前記隅部に隣接する二つの辺部それぞれの前記第１ボルト挿通孔よりも中央部寄りの位置に形成された第２ボルト挿通孔であることを特徴とする請求項１に記載の柱脚金物。
3. 前記底板部の裏面側で、前記第２ボルト挿通孔から水平方向外側に、前記底板部の高さより低い段差凹部が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の柱脚金物。
4. 前記底板部の、一つの辺部の長さ方向の２箇所の位置に形成された前記第２ボルト挿通孔の２つの中心を通る直線と、前記一つの辺部に直角方向に隣接する辺部の長さ方向の２箇所の位置に形成された前記第２ボルト挿通孔の２つの中心を通る直線との交点の位置から、前記支持台部の角部寄りにずれた位置に前記第１ボルト挿通孔の中心位置が配置されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の柱脚金物。
5. 前記支持台部の角部近傍の側面から略垂直方向外側に突出する突出部が形成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の柱脚金物。
6. 四角形状の表裏両面と厚さを有する略板状に形成された底板部と、この底板部の上面の周縁部より内側で上方に向かって高さを有する支持台部とを有し、この支持台部の上面に柱部材の下端部が接合される柱脚金物を備えた柱脚構造であって、
   前記柱脚金物は、
   前記底板部の四つの隅部それぞれに３つのボルト挿通孔が形成され、
   前記３つのボルト挿通孔は、互いの中心同士を繋ぐ線分により構成される三角形の重心が前記支持台部の角部に相当する位置に来るようにそれぞれの中心位置が配置された
   ことを特徴とする柱脚構造。
7. 前記柱脚金物は基礎コンクリートの上方に設けられ、前記３つのボルト挿通孔のそれぞれに、前記基礎コンクリート中から上方に突出したアンカーボルトが挿通されたことを特徴とする請求項６に記載の柱脚構造。

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