JP6422803B2 - 柱脚接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、複数層を有する鉄筋コンクリート造の建築物の柱脚接合構造に関する。

柱及び梁で骨格が構成される鉄筋コンクリート造の建築物においては、一般的に、柱梁接合部は剛接合される。このような建築物では、曲げ応力が柱脚とフーチングや杭、基礎梁等の基礎構造物との接合部に集中するため、柱下部及び基礎構造物の断面を大きくする必要があった。

近年、最下層の柱脚の基礎構造物への接合を半剛接合にすることが提案されている。例えば特許文献１では、柱の中間部に比べると、横断面が小さくかつ主筋の数が少ない柱脚及び柱頭が開示されている。このような柱脚及び柱頭と下部及び上部のスラブとの接合構造は、高さ方向に一様な変形モードを形成するためのものであり、地震時に他の接合構造に比べて早期に曲げ降伏モーメントに達し、ヒンジを形成するとされている。

特開２０１４−１３６８８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の接合構造では、曲げ耐力だけでなく、軸力やせん断力に対する耐力も減少していた。

このような背景に鑑み、本発明は、最下層への応力集中を回避するために曲げ耐力を減少させ、かつ他の耐力の減少が抑制された複数層を有する鉄筋コンクリート造の建築物の柱脚接合構造を提供することを目的とする。

本発明のある側面は、最下層への応力集中を回避するべく形成された複数層を有する建築物の柱脚接合構造（２，２８，４８）であって、鉄筋コンクリート造の基礎構造物（４，３０，５０）と、前記基礎構造物上に立設され、前記基礎構造物に連結されて鉛直方向に延在する第１柱筋（１８，４０）、及び前記基礎構造物に連結されずに鉛直方向に延在する第２柱筋（２０，４２）を有する鉄筋コンクリート造の柱と、前記基礎構造物及び前記柱間の少なくとも一部に配置される薄膜又は板状の縁切り部材（２２，４６）とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、基礎構造物と柱との間の縁切り部材によって両者間でコンクリートが付着しないため、軸耐力に影響を与えることなく、ひび割れの伝播を防止できる。

本発明の他の側面は、上記構成において、前記柱は、上下方向に延在する中間部（１２，３８）と、該中間部よりも横断面が縮小された下端部（１４，３４）とを有し、前記縁切り部材は、前記下端部の下面（１４ａ，３４ａ）に配置されたことを特徴とする。

曲げ力が加わったときの支点は柱の下面の外周部になるが、この構成によれば、その支点が柱の中心軸に近くなるため、支点周辺のコンクリート部分の変形量が小さくなり、コンクリート部分の破損が抑制できる。

本発明の他の側面は、上記構成において、前記基礎構造物（３０，５０）は、前記柱（３２）の前記下端部を受容する凹部（３６）を有することを特徴とする。

この構成によれば、凹部の内側面と柱の下端部の外周面との間の支圧によってせん断力が伝達され、柱と基礎構造物とが一体となっていないことによるせん断耐力の減少を補うことができる。

本発明の他の側面は、上記構成において、前記柱の前記下端部が充填された鋼管（１６）をさらに備えることを特徴とする。また、本発明の他の側面は、上記構成において、前記柱の前記下端部は、前記中間部よりも高強度のコンクリートによって形成されたことを特徴とする。

これらの構成によれば、柱において、中間部よりも細くなった下端部の軸耐力を補うことができる。

本発明の他の側面は、上記構成において、前記柱の前記下端部の側面を包囲し、前記中間部の下面（１２ａ，３８ａ）と前記基礎構造物の上面（３０ａ，５０ａ）との間に配置される目地部材（２６）をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、柱の下面が基礎構造物の上面に接触することによる曲げ抵抗を低減するために横断面が縮小された下端部を設けても、中間部の下面と基礎構造物の上面との間に目地部材が配置されるため、外観を損なわない。

本発明の他の側面は、上記構成において、前記第１柱筋（１８）は、前記縁切り部材（２２）を貫通することを特徴とする。

この構成によれば、縁切り部材の配置による制限を受けずに、第１柱筋の配置を設定することができる。

また、本発明の他の側面は、上記構成において、前記第１柱筋（４０）は、前記縁切り部材（４６）に対して水平方向にずれた位置に配置されることを特徴とする。

この構成によれば、第１柱筋が縁切り部材を避けた位置で基礎構造物に連結されるため、縁切り部材に孔を開けるなど加工をする手間を省くことができ、施工性が向上する。

本発明によれば、最下層への応力集中を回避するために曲げ耐力を減少させ、かつ他の耐力の減少が抑制された複数層を有する建築物の柱脚接合構造を提供することができる。

第１実施形態に係る柱脚接合構造の縦断面図 第１実施形態に係る柱脚接合構造の横断面図 第２実施形態に係る柱脚接合構造の縦断面図 第２実施形態の変形例に係る柱脚接合構造の縦断面図

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、各図においては、図が煩雑となることを避けるために、鉄筋やハッチングの図示を一部省略して示している。

≪第１実施形態≫
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る柱脚接合構造２の縦断面図（図２におけるＩ−Ｉ断面）であり、図２は、横断面図（図１におけるＩＩ−ＩＩ断面）である。柱脚接合構造２は、鉄筋コンクリート造の基礎構造物であるフーチング４に、鉄筋コンクリート造の柱６が接合された構造であり、複数層を有する建築物の最下層に適用される。

フーチング４は、柱６からの荷重を地盤に伝える鉄筋コンクリート造の部材であって、水平方向に延在している。フーチング４は、水平方向に延在するフーチング主筋８、鉛直方向に延在して下端側が杭（図示せず）に突入しフーチング４を杭に定着させる定着筋１０、及びスターラップ（図示せず）を有する。

柱６は、建築物の上部構造の荷重を支持してその荷重をフーチング４に伝える鉄筋コンクリート造の部材であって、フーチング４に立設される。柱６は、上下方向に延在する角柱形状をなす中間部１２と、中間部１２よりも横断面が縮小された下端部１４とを有する。下端部１４は、平面視で長方形又は正方形をなし、中間部１２に対して前後及び左右の幅が狭くなっている。下端部１４の下面１４ａ及び中間部１２の角環形状の下面１２ａは、水平な平面である。

柱６の下端部１４は、鋼管１６にコンクリートを充填することによって形成される。鋼管１６を用いることに代えて、又は鋼管１６を用いることとともに、下端部１４には、中間部１２よりも高強度のコンクリートを用いてもよい。

柱６は、フーチング４に連結されて鉛直方向に延在する第１柱筋１８、フーチング４に連結されずに鉛直方向に延在して柱６の主筋をなす第２柱筋２０、及びフープ（図示せず）を有する。図２における想像線は、下端部１４の輪郭を示す。第１柱筋１８の各々は、中間部１２から下端部１４を通ってフーチング４の内部まで延在し、平面視で下端部１４よりも一回り小さい四角形の輪郭線上に並ぶように配置される。第１柱筋１８は、下端側がフーチング４に突入しているため、柱６とフーチング４とを連結している。第２柱筋２０は、下端が中間部１２の下端近傍に位置し、平面視で下端部１４よりも一回り大きい四角形の輪郭線上に並ぶように配置される。第２柱筋２０は、フーチング４に突入していないため、柱６とフーチング４とを連結していない。第１柱筋１８の横断面積の合計は、柱６の主筋である第２柱筋２０の柱６の中間部１２における横断面積の合計よりも小さい。

柱６の下端部１４の下面１４ａとフーチング４の上面４ａとの間には、柱６とフーチング４とのコンクリートの縁を切るための縁切り部材として、鋼製のプレート２２が配置されている。プレート２２は、平板であって、平面視で下端部１４の輪郭と略整合する四角形形状を呈する。プレート２２には、第１柱筋１８を挿通させる孔２４が設けられている。プレート２２のような板状の部材に代えて薄膜状の部材を縁切り部材として用いてもよい。

柱６の中間部１２の下面１２ａとフーチング４の上面４ａとの隙間には、目地部材２６が配置されている。目地部材２６は、発泡ポリエチレン等の柔軟で緩衝性を有する樹脂を素材とすることが好ましく、下端部１４の側面を包囲し、外周面が中間部１２の側面に整合している。

柱脚接合構造２の作用効果を説明する。第１柱筋１８の横断面積の合計が、柱６の主筋である第２柱筋２０の横断面積の合計よりも小さく、第１柱筋１８が第２柱筋２０よりも内側に配置されているため、全ての主筋が基礎に連結される構造に比べて、柱６とフーチング４との接合部は、曲げに対する耐力が低くなっている。そのため、複数層を有する建築物において最下層への応力集中を回避することができ、フーチング４の断面を小さくすることができる。

なお、曲げに対抗するという意味において、第１柱筋１８は柱６の主筋として機能している。また、柱６の下端部１４の外周に沿って所定の被りをもって配置されている点においても第１柱筋１８は柱６の主筋を構成していると言える。第１柱筋１８は、柱６の下端部１４からフーチング４にかけて延在し、柱６の中間部１２においては少なくとも定着長さ分だけ鉛直方向に延在していればよく、必ずしも柱６の全高にわたって延在している必要はない。

また本実施形態では、プレート２２によって、柱６とフーチング４とのコンクリート部分の縁が切れているため、コンクリート部分において、下端部１４の軸耐力に悪影響を与えることなく、ひび割れの伝播や曲げ応力の伝達が防がれている。また、プレート２２に孔２４が設けられることにより、第１柱筋１８を柱６の中心軸に寄せて配置することが可能になり、曲げ応力が負荷されたときに、第１柱筋１８を引き抜く方向に働く力を抑えることができる。

柱６の下端部１４は、中間部１２よりも横断面積が小さいため、何ら補強をしない場合には軸耐力が減少する。本実施形態では、鋼管１６によるコンファインド効果と、下端部１４に高強度コンクリートを使用したこととにより、下端部１４の軸耐力が補強されている。

柱６の下端部１４の下面１４ａは、フーチング４の上面４ａに接触すると曲げに抵抗する。この抵抗を低減するために下端部１４の横断面が縮小されているが、中間部１２の下面１２ａとフーチング４の上面４ａとの間に目地部材２６が配置されるため、外観が損なわれない。

≪第２実施形態≫
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態に係る柱脚接合構造２８を説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。図３は、第２実施形態に係る柱脚接合構造２８の縦断面図である。

鉄筋コンクリート造のフーチング３０には、柱３２の下端部３４を受容する凹部３６が設けられている。凹部３６は、柱３２の下端部３４を補完的に受容する形状であり、その底面３６ａは水平な平面である。

フーチング３０に立設される鉄筋コンクリート造の柱３２は、コンクリート部分の外形は第１実施形態の柱６に類似し、中間部３８と、中間部３８よりも横断面が縮小された下端部３４とを有する。下端部３４は、第１実施形態と同様に鋼管１６に外囲され、中間部３８よりも高強度のコンクリートによって形成されてもよい。また、鋼管１６の外周面と凹部３６の内周面とは当接又は近接し、両者間に空隙がある場合は、グラウト等が空隙に充填されてもよい。

柱３２は、フーチング３０に連結された第１柱筋４０、フーチング３０に連結されない第２柱筋４２、及びフープ（図示せず）を有する。第１柱筋４０及び第２柱筋４２は、いずれも、鉛直方向に延在し、柱３２の主筋を構成する。第１柱筋４０の各々は、平面視で下端部３４よりも一回り大きい四角形の輪郭線上に並ぶように配置され、その下端側は、フーチング４に突入している。第２柱筋４２の各々は、平面視で下端部３４よりも一回り小さい四角形の輪郭線上に並ぶように配置され、その下端は柱６の下端部３４内に位置する。第１柱筋４０は、上端側で柱３２のコンクリートに付着し、下端側でフーチング３０のコンクリートに付着しているが、柱３２の中間部３８の下端側からフーチング３０の上側に至る所定の範囲では、シース４４内に配置されて、そのシース４４にはグラウト等の充填材は充填されていないため、コンクリートに付着していない。

柱３２の下端部３４の下面３４ａとフーチング３０の凹部３６の底面３６ａとの間には、鋼製のプレート４６が配置されている。プレート４６は、平板であって、平面視で下端部１４の輪郭と略整合する四角形形状を呈する。

柱３２の中間部３８の下面３８ａとフーチング３０の上面３０ａとの隙間には、目地部材２６が配置されている。目地部材２６は、発泡ポリエチレン等の柔軟で緩衝性を有する樹脂を素材とすることが好ましく、下端部３４の側面の上部を包囲し、外周面が中間部３８の側面に略整合している。

第２実施形態に係る柱脚接合構造２８の作用効果を説明する。柱３２とフーチング３０とを連結している第１柱筋４０が、第１実施形態に比べて柱３２内の外側に配置されているが、第１柱筋４０が、シース４４内でコンクリートに付着していないため、第１柱筋４０のシース４４内の部分は、他の部分に比べて変形しやすい。曲げ力に対しては、この部分で抵抗するが、第２柱筋４２が柱３２とフーチング３０とを連結していないため、全ての主筋が両者を連結する構造に比べて曲げに対する耐力が低くなっており、複数層を有する建築物において最下層への応力集中を回避することができ、フーチング３０の断面を小さくできる。

柱３２の下端部３４がフーチング３０の凹部３６に嵌合しているため、両者の側面が互いに支圧することによってせん断力が伝達される。これにより、柱３２とフーチング３０とが一体となっていないことによるせん断耐力の減少を補っている。

プレート４６によって、柱６とフーチング４とのコンクリート部分の縁が切れているため、コンクリート部分において、下端部１４の軸耐力に悪影響を与えることなく、ひび割れの伝播を防いでいる。

鋼管１６によるコンファインド効果と下端部３４に高強度コンクリートを使用する場合との下端部３４の軸耐力の補強や、目地部材２６の機能等は、第１実施形態と同様である。

≪第２実施形態変形例≫
次に、図４を参照して、第２実施形態の変形例に係る柱脚接合構造４８を説明する。なお、第２実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。図４は、第２実施形態の変形例に係る柱脚接合構造４８の縦断面図である。

柱脚接合構造４８は、フーチング５０の一部の上面５０ａが、床レベルＳＬよりも高くなるように膨出しており、その膨出した部分に柱３２が立設されている。その他の点においては、第２実施形態と同様の構成及び作用効果を有する。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、第１実施形態のフーチングに第２実施形態のように柱の下端部を受容する凹部を設けてもよい。柱の横断面の形状は、四角形に代えて、他の多角形や、円形、長円形等でもよい。また、第２実施形態において、すべての外周側の主筋をフーチングと連結する第１柱筋とせず、その一部をフーチングと連結しない第２柱筋としてその下端を柱内に配置してもよい。柱は、現場打ちコンクリートでもよく、プレキャストコンクリートでもよい。

２，２８，４８...柱脚接合構造、４，３０，５０...フーチング（基礎構造物）、６，３２...柱、１２，３８...中間部、１４，３４...下端部、１６...鋼管、１８，４０...第１柱筋、２０，４２...第２柱筋、２２，４６...プレート、２６...目地部材

Claims (6)

1. 最下層への応力集中を回避するべく形成された複数層を有する建築物の柱脚接合構造であって、
   鉄筋コンクリート造の基礎構造物と、
   前記基礎構造物上に立設され、前記基礎構造物に連結されて鉛直方向に延在する第１柱筋、及び前記基礎構造物に連結されずに鉛直方向に延在する第２柱筋を有する鉄筋コンクリート造の柱と、
   前記基礎構造物及び前記柱間の少なくとも一部に配置される薄膜又は板状の縁切り部材と
   を備え、
   前記第１柱筋は、前記縁切り部材を貫通し、又は、前記縁切り部材に対して水平方向にずれた位置に配置されることを特徴とする柱脚接合構造。
2. 前記柱は、上下方向に延在する中間部と、該中間部よりも横断面が縮小された下端部とを有し、
   前記縁切り部材は、前記下端部の下面に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の柱脚接合構造。
3. 前記基礎構造物は、前記柱の前記下端部を受容する凹部を有することを特徴とする請求項２に記載の柱脚接合構造。
4. 前記柱の前記下端部が充填された鋼管をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の柱脚接合構造。
5. 前記柱の前記下端部は、前記中間部よりも高強度のコンクリートによって形成されたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の柱脚接合構造。
6. 前記柱の前記下端部の側面を包囲し、前記中間部の下面と前記基礎構造物の上面との間に配置される目地部材をさらに備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の柱脚接合構造。

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