JP6632290B2 - 鋼製柱の脚部構造及び鋼製柱脚部の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼製柱の脚部構造及び鋼製柱脚部の施工方法に関する。

特許文献１，２には、鋼製柱脚部の接合構造が開示されている。当該鋼製柱脚部の接合構造は、鉄筋が配筋された基礎コンクリートで構成された基礎部と、基礎部の上に設置されたベースプレートと、前記ベースプレートを貫通するとともに下端側が基礎部に埋設された複数の柱用アンカーボルトと、座金及びナットを介して柱用アンカーボルトに締結された鋼製柱と、で構成されている。
当該鋼製柱脚部の施工方法では、鉄筋を配筋するとともに柱用アンカーボルトを配設する配筋工程と、鉄筋及び柱用アンカーボルトの周囲にコンクリートを打設するコンクリート打設工程とを少なくとも行っている。

特許第４０４４８３５号公報 特開平７−１０２６３９号公報

従来の鋼製柱脚部の施工方法では、コンクリート打設工程を行う際に、打設されたコンクリートによって柱用アンカーボルトの先端側（下端側）が押され、柱用アンカーボルトが傾斜するおそれがある。柱用アンカーボルトが傾斜すると、鋼製柱の鉛直方向の建込み精度が低下する原因となる。
このような観点から、本発明は、柱用アンカーボルトが傾斜するのを防ぐとともに、鋼製柱の建込み精度を高めることができる鋼製柱の脚部構造及び鋼製柱脚部の施工方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決する本発明は、鋼製柱の下端に連結される柱用アンカーボルトと、当該柱用アンカーボルトの上端側において上下に間隔をあけて配設された複数のテンプレートと、基礎底盤に固定され前記柱用アンカーボルトの高さ位置を定めるアンカーフレームと、を備えた柱用アンカーボルトの位置決め治具を含む鋼製柱の脚部構造であって、前記テンプレートは、前記アンカーフレームに取り付けられる下部テンプレートと、前記下部テンプレートの上方に離間して配設された単数又は複数の上部テンプレートと、を有し、前記下部テンプレート及び前記上部テンプレートは、前記柱用アンカーボルトに螺合された一対のナットでそれぞれ挟持されており、前記アンカーフレーム及び前記柱用アンカーボルトは、前記下部テンプレートより下方の所定の高さ位置まで打設される基礎部のコンクリートに埋設されており、前記基礎部のコンクリートと前記鋼製柱のフランジとの間に補強層が形成されていることを特徴とする。
かかる構成によれば、柱用アンカーボルトの上端側が複数のテンプレートによって上下方向に二点以上で支持される。これにより、コンクリートを打設する際に、柱用アンカーボルトが傾斜するのを防ぐことができる。柱用アンカーボルトが傾斜するのを防ぐことで、鋼製柱の建込み精度を高めることができる。また、柱用アンカーボルトの上端側をテンプレートによって取り付ける構造であるため、例えば、テンプレートが埋設されない高さ位置までコンクリートを打設した後、テンプレートを取り外し、当該テンプレートを再利用することができる。また、かかる構成によれば、少ない部品で簡易に構成することができるため、低コストで施工することができる。

また、本発明は前記の構成に加えて、前記柱用アンカーボルトは、前記テンプレートの中心線の周囲に複数本配置されており、前記柱用アンカーボルトの下端側に形成された湾曲部が、前記中心線方向に向けて配設されている。
かかる構成によれば、コンクリートを柱用アンカーボルトにより強固にかつバランスよく定着させることができる。

また、本発明は、基礎底盤に柱用アンカーボルトの高さ位置を定めるアンカーフレームを設置する工程と、前記アンカーフレームに下部テンプレートを取り付ける工程と、前記下部テンプレートに前記柱用アンカーボルトの上端側を取り付ける工程と、前記柱用アンカーボルトに、前記下部テンプレートから上方に離間するように単数又は複数の上部テンプレートを取り付ける工程と、前記アンカーフレーム及び前記柱用アンカーボルトの周囲に、前記下部テンプレートより下方の所定の高さ位置までコンクリートを打設する工程と、前記下部テンプレート及び前記上部テンプレートを前記柱用アンカーボルトから取り外す工程と、前記柱用アンカーボルトと鋼製柱の脚部を連結する工程と、を含むことを特徴とする。
かかる施工方法によれば、柱用アンカーボルトの上端側が複数のテンプレートによって上下方向に二点以上で支持される。これにより、コンクリートを打設する際に、柱用アンカーボルトが傾斜するのを防ぐことができる。柱用アンカーボルトが傾斜するのを防ぐことで、鋼製柱の建込み精度を高めることができる。また、柱用アンカーボルトの上端側を複数のテンプレートによって取り付ける構造であるため、例えば、テンプレートが埋設されない高さ位置までコンクリートを打設した後、テンプレートを撤去し、当該テンプレートを再利用することができる。

本発明の鋼製柱の脚部構造及び鋼製柱脚部の施工方法によれば、柱用アンカーボルトが傾斜するのを防ぐとともに、鋼製柱の建込み精度を高めることができる。

本発明の第一実施形態に係る柱用アンカーボルトの位置決め治具を示す斜視図である。 第一実施形態に係る柱用アンカーボルトの位置決め治具を示す側面図である。 第一実施形態に係るアンカーフレームを示す斜視図である。 第一実施形態に係る下部テンプレートを示す斜視図である。 第一実施形態に係る鋼製柱脚部の施工方法の下部テンプレート取付工程を示す側面図である。 第一実施形態に係る鋼製柱脚部の施工方法の柱用アンカーボルト取付工程を示す側面図である。 第一実施形態に係る鋼製柱脚部の施工方法の上部テンプレート取付工程を示す側面図である。 第一実施形態に係る鋼製柱脚部の施工方法のコンクリート打設工程を示す側面図である。 第一実施形態に係る鋼製柱脚部の施工方法の建込み工程を示す側面図である。 本発明の第二実施形態に係る柱用アンカーボルトの位置決め治具を示す斜視図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る柱用アンカーボルトの位置決め治具及び鋼製柱脚部の施工方法について図面を用いて詳細に説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る柱用アンカーボルトの位置決め治具１は、アンカーフレーム２と、２枚で構成されたテンプレート３と、複数の柱用アンカーボルト４とで主に構成されている。柱用アンカーボルトの位置決め治具１は、鋼製柱４１（図９参照）に連結される複数の柱用アンカーボルト４の位置決めを行う治具である。
アンカーフレーム２は、柱用アンカーボルト４の高さ位置を定める部材である。アンカーフレーム２は、図３に示すように、基礎底盤１０に設置される。基礎底盤１０は、例えば、コンクリートで構築されている。アンカーフレーム２は、４本の底部材１１と、４本の支持部材１２とで構成されている。底部材１１及び支持部材１２の材料及び形状は特に制限されないが、本実施形態ではいずれも断面Ｌ字状の金属部材で形成されている。
底部材１１は、平面視矩枠状に配置され、基礎底盤１０にボルトＢを介して固定されている。支持部材１２は、隣り合う底部材１１，１１で構成された４つの内隅部に立設されている。支持部材１２と底部材１１とはボルト及びナット等の締結具で接続してもよいが、本実施形態では溶接されている。

テンプレート３は、図１に示すように、本実施形態では下部テンプレート３Ａと、上部テンプレート３Ｂとで構成されている。下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂは、いずれもリング状かつ板状の金属部材である。下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂは、各柱用アンカーボルト４の上端側において、上下に離間して取り付けられている。下部テンプレート３Ａと上部テンプレート３Ｂは同心となるように配置されている。下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂの中心を通る中心線Ｚは、鋼製柱４１（図９参照）の柱心と重なる線である。

図４に示すように、下部テンプレート３Ａの中央には、円形状の開口部２１が形成されている。下部テンプレート３Ａの外周縁には複数の貫通孔２２が間隔をあけて配置されている。貫通孔２２は、柱用アンカーボルト４が取り付けられる部位である。貫通孔２２の数は特に制限されないが、本実施形態では１６個形成されている。また、貫通孔２２より内側に、４つの貫通孔２３が形成されている。貫通孔２３は、アンカーフレーム２が取り付けられる部位である。貫通孔２３の個数は特に制限されるものではない。

上部テンプレート３Ｂは、貫通孔２３が形成されていないことを除いて、下部テンプレート３Ａと同一である。なお、下部テンプレート３Ａと上部テンプレート３Ｂは、汎用性を考慮して同一部材としてもよい（両方のテンプレートに貫通孔２３を設けてもよい）。
図２に示すように、下部テンプレート３Ａは、アンカーフレーム２の上端に連結部材２４を介して接合されている。連結部材２４は、断面Ｌ字状の金属部材である。連結部材２４は、矩形枠状に四本配置されており、支持部材１２に溶接されている。連結部材２４は、ボルトＢ及びナットＮ等の締結具を介して下部テンプレート３Ａに接続されている。下部テンプレート３Ａは、アンカーフレーム２に対して着脱自在になっている。

柱用アンカーボルト４は、図２に示すように、棒状を呈する金属部材である。柱用アンカーボルト４の上端側には、ナットＮを螺合するためのネジ溝が形成されている。柱用アンカーボルト４の下端側（先端側）には、Ｊ字状を呈する湾曲部４ａが形成されている。柱用アンカーボルト４は、下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂを貫通し、下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂの周方向に所定の間隔で取り付けられている。
柱用アンカーボルト４の本数は適宜設定すればよいが、本実施形態では１６本用いている。柱用アンカーボルト４のうち、一本だけ上端部の長さ寸法が大きい部材を用いている（符号４Ｘ参照）。当該柱用アンカーボルト４Ｘは、鋼製柱４１（図９参照）を建て込む際に、鋼製柱４１を案内する機能を備えている。

柱用アンカーボルト４のうち下部テンプレート３Ａよりも上方は、鋼製柱４１（図９参照）に連結される部位である。柱用アンカーボルト４の下端側は打設されるコンクリートに定着し、埋設される部位である。各柱用アンカーボルト４の湾曲部４ａは、テンプレート３の中心線Ｚ方向に向けて配置されている。下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂは、柱用アンカーボルト４に螺合された一対のナットＮ，Ｎによって挟持されている。

次に、本実施形態の鋼製柱脚部の施工方法について説明する。鋼製柱脚部の施工方法は、アンカーフレーム設置工程と、下部テンプレート取付工程と、柱用アンカーボルト取付工程と、上部テンプレート取付工程と、配筋工程と、コンクリート打設工程と、補強層形成工程と、テンプレート取外し工程と、建込み工程と、を行う。
アンカーフレーム設置工程は、図３に示すように、基礎底盤１０にアンカーフレーム２を設置する工程である。アンカーフレーム設置工程では、４本の底部材１１を矩形枠状に組み付けつつ、４本の支持部材１２を立設する。底部材１１は、ボルトＢを介して基礎底盤１０に固定する。

下部テンプレート取付工程は、図５に示すように、アンカーフレーム２の上端に下部テンプレート３Ａを取り付ける工程である。下部テンプレート取付工程では、支持部材１２の上端に４本の連結部材２４を矩形枠状に溶接する。そして、連結部材２４の上に下部テンプレート３Ａを載置し、連結部材２４と下部テンプレート３ＡとをボルトＢ及びナットＮで締結する。下部テンプレート３Ａは、本実施形態では４箇所で接合する。
柱用アンカーボルト取付工程は、図６に示すように、下部テンプレート３Ａに柱用アンカーボルト４を取り付ける工程である。柱用アンカーボルト取付工程では、下部テンプレート３Ａの各貫通孔２２に各柱用アンカーボルト４を挿入し、一対のナットＮ，Ｎで挟持する。また、このとき、各柱用アンカーボルト４の湾曲部４ａは、中心線Ｚ方向に向くように取り付ける。

上部テンプレート取付工程は、図７に示すように、柱用アンカーボルト４に上部テンプレート３Ｂを取り付ける工程である。上部テンプレート取付工程では、上部テンプレート３Ｂの各貫通孔２２に各柱用アンカーボルト４を挿入し、一対のナットＮ，Ｎで挟持する。上部テンプレート３Ｂは、下部テンプレート３Ａから上方に所定の距離で離間させる。これにより、柱用アンカーボルトの位置決め治具１が形成される。

配筋工程は、柱用アンカーボルトの位置決め治具１の周囲に鉄筋を配筋する工程である。配筋工程では、横筋、縦筋及びフープ筋を配筋する。図面上では、鉄筋の描画を省略している。横筋は、アンカーフレーム２の支持部材１２の下部において、格子状に配筋する。縦筋は、Ｌ字状を呈する鉄筋を用いる。縦筋は、テンプレート３の周囲に所定の間隔をあけて複数本配筋する。縦筋の上端は、柱用アンカーボルト４の上端よりも上方に位置する長さに設定する。フープ筋は、縦筋の外周に配筋する。フープ筋は、略円形状を呈する。フープ筋は、所定の間隔をあけて高さ方向に複数本配筋する。

コンクリート打設工程は、図８に示すように、アンカーフレーム２及び柱用アンカーボルト４の周囲にコンクリートＣを打設して基礎部４０（図９参照）を形成する工程である。コンクリート打設工程では、供給管Ｋを用いてコンクリートＣを打設する。コンクリート打設工程では、本実施形態では、下部テンプレート３Ａの近傍となる高さ位置までコンクリートＣを打設する。本実施形態では、コンクリート打設工程後に下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂを取り外すため、連結部材２４がコンクリートＣに接触しない位置までコンクリートＣを打設する。
補強層形成工程は、打設して硬化した後の基礎部４０の上端と下部テンプレート３Ａとの間に所定の厚さの補強層３１（図９参照）を形成する工程である。補強層形成工程では、コンクリートＣの上端と下部テンプレート３Ａとの間の空間に、グラウト材（無収縮モルタル）を圧入する。これにより、補強層３１が形成される。なお、補強層３１は省略してもよい。
テンプレート取外し工程は、下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂを柱用アンカーボルト４から取り外す工程である。
建込み工程は、図９に示すように、柱用アンカーボルト４に鋼製柱４１を接続する工程である。建込み工程では、鋼製柱４１のフランジ４２に形成された各貫通孔（図示省略）を各柱用アンカーボルト４に挿入しナットＮて締結する。以上により、基礎部４０に鋼製柱４１が連結される。
なお、鋼製柱脚部の施工方法は、前記した工程順に限定されるものではない。例えば、補強層形成工程は、建込み工程を行って柱用アンカーボルト４と鋼製柱４１のフランジ４２とを連結した後、基礎部４０とフランジ４２との間に設けた隙間にグラウト材を圧入して補強層を形成してもよい。

以上説明したアンカーボルトの位置決め治具１及び鋼製柱脚部の施工方法によれば、柱用アンカーボルト４の上端側が下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂによって上下方向に二点で支持される。これにより、コンクリートＣを打設する際に、柱用アンカーボルト４が傾斜するのを防ぐことができる。また、柱用アンカーボルト４が傾斜するのを防ぐことで、鋼製柱４１の建込み精度を高めることができる。
また、本実施形態では、柱用アンカーボルト４の上端側に下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂに取り付ける構造であるため、下部テンプレート３Ａが埋設されない高さ位置までコンクリートＣを打設した後、下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂを取り外し、当該下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂを再利用することができる。
また、本実施形態では、特殊な部品を用いることなく、少ない部品で簡易に柱用アンカーボルトの位置決め治具１を構成することができるため、低コストで容易に施工することができる。

また、本実施形態では、柱用アンカーボルト４を中心線Ｚを中心とした円上に複数本形成し、柱用アンカーボルト４の下端側に形成された湾曲部４ａを中心線Ｚ方向に向けて配設している。これにより、コンクリートＣを柱用アンカーボルト４により強固にかつバランスよく定着させることができる。
また、グラウト材（無収縮モルタル）からなる補強層３１を形成することにより、鋼製柱４１を支える台座部分の収縮を防ぐことができる。これにより、鋼製柱４１の沈下を防ぐことができる。
また、テンプレート３は、中央部分に開口部２１のない構成であってもよいが、本実施形態のように開口部２１が形成されていることにより、コンクリート打設工程の際に、特に、テンプレート３の下部のコンクリートＣの充填状況を確認することができる。これにより、密実な基礎部４０を形成することができる。

また、特許文献２の構成では、下部テンプレートが柱用アンカーボルトの下部に取り付けられるとともに、打設するコンクリート内に埋設される構成である。そのため、柱用アンカーボルトの周囲に鉄筋を配筋する作業が困難となる。これに対し、本実施形態では、柱用アンカーボルト４の上端側を下部テンプレート３Ａ及び上部テンプレート３Ｂで取り付ける構成であり、柱用アンカーボルト４の下部にはテンプレートを配置しない。これにより、鉄筋の配筋作業を容易に行うことができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。図１０は、本発明の第二実施形態に係る柱用アンカーボルトの位置決め治具１Ａを示す斜視図である。図１０に示すように、第二実施形態に係る柱用アンカーボルトの位置決め治具１Ａは、アンカーフレーム２と、テンプレート３’と、複数の柱用アンカーボルト４とで主に構成されている。第二実施形態に係る柱用アンカーボルトの位置決め治具１Ａは、テンプレート３’の形状が第一実施形態と相違する。第二実施形態に係る説明では、第一実施形態と共通する部分については説明を省略する。

テンプレート３’は、下部テンプレート３Ａ’と、上部テンプレート３Ｂ’とで構成されている。下部テンプレート３Ａ’及び上部テンプレート３Ｂ’は、平面視矩形枠状を呈する金属部材である。下部テンプレート３Ａ’及び上部テンプレート３Ｂ’は、一体形成されていてもよいし、例えば、チャンネル材のような複数の金属部材を接続して形成してもよい。下部テンプレート３Ａ’及び上部テンプレート３Ｂ’は、柱用アンカーボルト４の上端側に、上下方向に間隔をあけて取り付けられている。下部テンプレート３Ａ’及び上部テンプレート３Ｂ’には、柱用アンカーボルト４を挿入するための貫通孔が柱用アンカーボルト４の本数に応じて形成されている。また、下部テンプレート３Ａ’には、アンカーフレーム２を取り付けるための貫通孔が複数個形成されている。
このような柱用アンカーボルトの位置決め治具１Ａ及び柱用アンカーボルトの位置決め治具１Ａを用いた鋼製柱脚部の施工方法によっても、第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、柱用アンカーボルトの位置決め治具１Ａは、テンプレート３’が矩形枠状を呈するため、鋼製柱が角柱である場合に好適である。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において、適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では上部テンプレート３Ｂ（３Ｂ’）を一枚設ける構成としたが、上部テンプレート３Ｂ（３Ｂ’）を複数枚設けてもよい。
また、本実施形態では、一対のナットＮ，Ｎで柱用アンカーボルト４に対してテンプレート３を挟持する構成としたが、他の締結具を用いて取り付けてもよい。また、本実施形態では、テンプレート３（３’）に貫通孔２２を設けて柱用アンカーボルト４を挿入する構成としたが、貫通孔２２を設けずテンプレート３の内縁又は外縁に柱用アンカーボルト４を取り付ける構成としてもよい。

また、本実施形態では、下部テンプレート３Ａ（３Ａ’）とアンカーフレーム２とを着脱自在に接続したが、下部テンプレート３Ａ（３Ａ’）とアンカーフレーム２とを溶接してもよい。この場合、コンクリート打設工程の際に、下部テンプレート３Ａが埋設する位置までコンクリートＣを打設する。

また、本実施形態では、テンプレート３の外縁側のみの周方向に亘って複数の柱用アンカーボルト４を配置したが、内縁側にも周方向に亘って複数の柱用アンカーボルト４を配置してもよい。この場合、鋼製柱４１の柱隅部（外縁側）に対応した柱用アンカーボルト４には、大きな引き抜き力が作用するため、十分な定着性能、定着長さが必要である。一方、鋼製柱４１の柱芯側（内縁側）の柱用アンカーボルト４には、地震時に発生する繰り返し水平荷重による引き抜き力は柱隅部より小さく、比較的に小さな定着性能、定着長さで対応可能である。本実施形態では、例えば、各柱用アンカーボルト４の埋設長さを容易に変化させることができるため、柱用アンカーボルト４の埋設長さを柱隅部側は長く、柱芯側は短くする作業を容易に行うことができる。また、本実施形態に係る鋼製柱脚部の施工方法では、現場で柱用アンカーボルトの位置決め治具１（１Ａ）を構築したが、他の場所で予め柱用アンカーボルトの位置決め治具１（１Ａ）を構築しておき、現場に設置してもよい。

１ 柱用アンカーボルトの位置決め治具
２ アンカーフレーム
３ テンプレート
３Ａ 下部テンプレート
３Ｂ 上部テンプレート
４ 柱用アンカーボルト
４ａ 湾曲部
１０ 基礎底盤
４０ 基礎部
４１ 鋼製柱
Ｂ ボルト
Ｃ コンクリート
Ｎ ナット

Claims (3)

1. 鋼製柱の下端に連結される柱用アンカーボルトと、
   当該柱用アンカーボルトの上端側において上下に間隔をあけて配設された複数のテンプレートと、
   基礎底盤に固定され前記柱用アンカーボルトの高さ位置を定めるアンカーフレームと、を備えた柱用アンカーボルトの位置決め治具を含む鋼製柱の脚部構造であって、
   前記テンプレートは、前記アンカーフレームに取り付けられる下部テンプレートと、前記下部テンプレートの上方に離間して配設された単数又は複数の上部テンプレートと、を有し、前記下部テンプレート及び前記上部テンプレートは、前記柱用アンカーボルトに螺合された一対のナットでそれぞれ挟持されており、
   前記アンカーフレーム及び前記柱用アンカーボルトは、前記下部テンプレートより下方の所定の高さ位置まで打設される基礎部のコンクリートに埋設されており、
   前記基礎部のコンクリートと前記鋼製柱のフランジとの間に補強層が形成されていることを特徴とする鋼製柱の脚部構造。
2. 前記柱用アンカーボルトは、前記テンプレートの中心線の周囲に複数本配置されており、
   前記柱用アンカーボルトの下端側に形成された湾曲部が、前記中心線方向に向けて配設されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼製柱の脚部構造。
3. 基礎底盤に柱用アンカーボルトの高さ位置を定めるアンカーフレームを設置する工程と、
   前記アンカーフレームに下部テンプレートを取り付ける工程と、
   前記下部テンプレートに前記柱用アンカーボルトの上端側を取り付ける工程と、
   前記柱用アンカーボルトに、前記下部テンプレートから上方に離間するように単数又は複数の上部テンプレートを取り付ける工程と、
   前記アンカーフレーム及び前記柱用アンカーボルトの周囲に、前記下部テンプレートより下方の所定の高さ位置までコンクリートを打設する工程と、
   前記下部テンプレート及び前記上部テンプレートを前記柱用アンカーボルトから取り外す工程と、
   前記柱用アンカーボルトと鋼製柱の脚部を連結する工程と、を含むことを特徴とする鋼製柱脚部の施工方法。

Images