JP6779703B2 - Fixed structure at the base of wooden columns - Google Patents

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Description

本発明は木造柱の下端部をコンクリート基礎上に直接もしくは間接的に載置するようにしている木造柱の柱脚部固定構造に関し、詳しくは、柱などの部材強度に対して接合部の強度が上回る接合効率の高い木質構造とし、地震や風荷重を受けたときの水平方向の抵抗力が極めて高く、大きい曲げモーメントに対抗できるようにした柱脚部固定構造に関するものである。 The present invention relates to a column base fixing structure of a wooden column in which the lower end of the wooden column is placed directly or indirectly on a concrete foundation. Specifically, the strength of the joint is relative to the strength of a member such as a column. It relates to a column base fixing structure that has a wooden structure with higher joining efficiency, has extremely high resistance in the horizontal direction when subjected to an earthquake or wind load, and can withstand a large bending moment.

例えば図7に示すように、木造柱25の柱脚は、コンクリート基礎21すなわち地中梁から上方に向けて伸びているアンカーボルト22により固定されている木製土台23に、ホールダウン金物24を介するなどして固定される。ホールダウン金物は柱の抜けを防止するように作用するが、柱の回転を阻止できるものでない。すなわち、水平方向の抵抗力が極めて弱い。そこで、柱25と土台23からなる軸組に木製筋交い26を入れたブレース仕様としたり、図8に示すように、柱と土台の交差部位に構造用合板27をあてがう耐力壁仕様とされるなどして回転の抑制や面剛性が高められるようにしている。 For example, as shown in FIG. 7, the column base of the wooden column 25 passes through the hole-down hardware 24 to the concrete foundation 21, that is, the wooden base 23 fixed by the anchor bolts 22 extending upward from the underground beam. It is fixed by such as. The hole-down hardware acts to prevent the pillars from coming off, but it cannot prevent the pillars from rotating. That is, the resistance in the horizontal direction is extremely weak. Therefore, a brace specification in which a wooden brace 26 is inserted in a frame composed of a column 25 and a base 23, or a bearing wall specification in which a structural plywood 27 is applied to an intersection of a column and a base as shown in FIG. As a result, rotation is suppressed and surface rigidity is increased.

そのような措置が施されるにしても柱と土台との一体性は依然として低く、地震や風荷重に抵抗して、大きい曲げモーメントに対抗できるようになるとは言いがたい。近年木造住宅の耐震設計において、耐力壁を耐震要素とする構法より計画自由度の高い構造の需要が高まっている。それは接合部にモーメント抵抗を持たせた木質ラーメン構造であり、その種の研究が数多く行われてきている。代表的なものとしては、引きボルト接合、鋼板挿入ドリフトピン接合、合わせ梁接合などがある。それぞれについての一例ではあるが、順に、特許文献1〜3などにおいて開示された接合形態を挙げることができる。 Even if such measures are taken, the unity between the column and the base is still low, and it is hard to say that it will be able to resist earthquakes and wind loads and counter large bending moments. In recent years, in seismic design of wooden houses, there is an increasing demand for structures with a higher degree of planning freedom than construction methods that use bearing walls as seismic elements. It is a wooden rigid frame structure with moment resistance at the joint, and many studies of this kind have been conducted. Typical examples include pull bolt joints, steel plate insertion drift pin joints, and combined beam joints. Although it is an example of each, in order, the joining forms disclosed in Patent Documents 1 to 3 and the like can be mentioned.

特開平10−96262号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-96262 特開2016−113805JP 2016-113805 特開2013−79542JP 2013-79542

上記した耐力壁仕様や筋交い仕様の木造建築としなければならないのは、端的に言って柱脚の固定ができていないことに起因する。また、上で例示した接合形態でさえ、部材(柱やその軸組)の強度に対して接合部の強度が到底上回り得ない。したがって、木造の設計は接合部で決まるとまで言われる。よって、接合強度つまり接合効率の高い木質構造の柱脚構造を創出することが、強く望まれる。 The reason why the wooden construction with bearing wall specifications and bracing specifications mentioned above must be used is simply because the column bases cannot be fixed. Further, even in the joint form exemplified above, the strength of the joint portion cannot exceed the strength of the member (column or its framework) at all. Therefore, it is said that the design of wooden structures is determined by the joints. Therefore, it is strongly desired to create a column base structure of a wooden structure having high joining strength, that is, joining efficiency.

本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、鋼管と木柱とを強固に一体化して、ベースプレートとアンカーボルトの接合が、鉄骨の柱脚と同等もしくは等価となるほどまでの構造とし、在来の木柱での施工性や固定度不足といった難点を著しく改善することができる木造柱の柱脚部固定構造を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the steel pipe and the wooden column are firmly integrated to form a structure in which the joint between the base plate and the anchor bolt is equivalent to or equivalent to the column base of the steel frame. It is an object of the present invention to provide a column base fixing structure for wooden columns, which can remarkably improve difficult points such as workability and insufficient fixation of wooden columns.

本発明は、木造柱の下端部が地中梁などのコンクリート基礎上に載置される木造柱の柱脚部固定構造に適用される。その特徴とするところは、図1を参照して、基礎10に打たれたアンカーボルト8により固定される鋼製ベースプレート3の上面には、木造柱1の下端部を収容する鋼管2が溶接され、その鋼管に収容された柱脚部は、鋼製ベースプレート3を下面から貫入するラグスクリュー4が螺着・緊締される。その柱脚部と鋼管2との間に残された隙間5には、隙間充填用樹脂7が注入されて樹脂層が形成される。そして、アンカーボルト8は柱脚部の軸芯や重心に対して対称・非対称の如何を問わず配設されたアンボンドPC鋼棒とされていることである。 The present invention is applied to a column base fixing structure of a wooden column in which the lower end of the wooden column is placed on a concrete foundation such as an underground beam. The feature is that, referring to FIG. 1, a steel pipe 2 accommodating the lower end portion of the wooden pillar 1 is welded to the upper surface of the steel base plate 3 fixed by the anchor bolts 8 struck on the foundation 10. A lug screw 4 that penetrates the steel base plate 3 from the lower surface is screwed and tightened to the column base portion housed in the steel pipe. The gap filling resin 7 is injected into the gap 5 left between the column base and the steel pipe 2 to form a resin layer. The anchor bolt 8 is an unbonded PC steel rod arranged symmetrically or asymmetrically with respect to the axis and the center of gravity of the column base.

アンボンドPC鋼棒に代えて、普通鋼製のアンカーボルト(図示せず)としてもよい。 Anchor bolts made of ordinary steel (not shown) may be used instead of the unbonded PC steel rods.

図5の(a),(b)に示すように、樹脂7の層内には露出することのない補強用鋼板17が埋入されることもある。その鋼板が木造角柱に適用される場合、平鋼板としておけばよく、その鋼板を縞鋼板とする場合は、突起のある凸面を柱の木肌に向けて配置しておくことが好ましい。 As shown in FIGS. 5A and 5B, a reinforcing steel plate 17 that is not exposed may be embedded in the layer of the resin 7. When the steel plate is applied to a wooden prism, it may be a flat steel plate, and when the steel plate is a striped steel plate, it is preferable to arrange the convex surface with protrusions toward the bark of the pillar.

図1に示すように、アンカーボルト8には鋼製ベースプレート3の高さ出しと水平出しをする樹脂製ナット12が鋼製ベースプレートの下面側に螺着され、鋼製ベースプレート3上に出たアンカーボルト8のアンカーナット20を締め上げれば、樹脂製ナット12のネジを破壊させることができる。 As shown in FIG. 1, a resin nut 12 for raising and leveling the steel base plate 3 is screwed to the lower surface side of the steel base plate, and the anchor is projected onto the steel base plate 3. By tightening the anchor nut 20 of the bolt 8, the screw of the resin nut 12 can be broken.

鋼管2の裾部には、隙間充填用樹脂の注入口16(図5(a)を参照)が設けられ、隙間充填用樹脂を注入・押し上・充填されるようにしておく。
A gap filling resin injection port 16 (see FIG. 5A) is provided at the hem of the steel pipe 2 so that the gap filling resin is injected, pushed up, and filled.

本発明によれば、基礎に打たれたアンカーボルトにより固定される鋼製ベースプレートの上面に木造柱の下端部を収容する鋼管が溶接されているから、柱脚が剛強な固定となっている。それゆえ、木造建築の水平方向の抵抗力を高めることができる。すなわち、極端な場合、耐力壁や筋交いなくしても耐震性を高く発揮させることができる。また、アンカーボルトの重心と柱の重心が一致するように設計されるが、PC鋼棒に軸力を導入した圧着部分では、ベースプレート下面は裏込めモルタルやコンクリート基礎から離反しないので、これらの重心を一致させる必要もなくなる。 According to the present invention, since the steel pipe accommodating the lower end of the wooden column is welded to the upper surface of the steel base plate fixed by the anchor bolts struck on the foundation, the column base is firmly fixed. Therefore, the horizontal resistance of the wooden building can be increased. That is, in extreme cases, it is possible to exert high seismic resistance without bearing walls or braces. In addition, the center of gravity of the anchor bolt is designed to match the center of gravity of the column, but in the crimped part where the axial force is introduced into the PC steel rod, the lower surface of the base plate does not separate from the backfill mortar or concrete foundation, so these centers of gravity There is no need to match.

また、抜出し防止に設置したラグスクリューは、強い締付け力を有するため樹脂が硬化していない時点でも木柱と鋼管の相対位置を維持しておくことができる。このことは、注入後、すぐに柱をハンドリングできるため、生産性が極めて高くなることを意味する。 Further, since the lug screw installed to prevent pulling out has a strong tightening force, the relative position between the wooden pillar and the steel pipe can be maintained even when the resin is not cured. This means that the pillars can be handled immediately after injection, resulting in extremely high productivity.

アンカーボルトをコンクリートとの付着を切るコーティング処理によりアンボンド化していることにより、ナットを締め付けた時のボルトの伸び代が大きく、十分な締付け力を長期にわたって維持させることができる。木柱底部のラグスクリューは組立を容易にするだけでなく、充填した樹脂と角形鋼管内面との接着力が経年変化によって低下した場合でも、柱の引き抜き応力に対して抵抗すべく寄与する。 By unbonding the anchor bolts by a coating treatment that cuts off the adhesion with concrete, the extension margin of the bolts when the nuts are tightened is large, and sufficient tightening force can be maintained for a long period of time. The lug screw at the bottom of the wooden column not only facilitates assembly, but also contributes to resist the pull-out stress of the column even when the adhesive force between the filled resin and the inner surface of the polygonal steel pipe decreases due to aging.

この樹脂による充填は鋼管と木材間のクリアランスを埋めることになり、樹脂の注入によりガタを抑制することができ、小さな変形時点から安定して剛性を得ることができる。アンカーボルトにはアンボンド処理したPC鋼棒を用いて初期軸力を導入しておくから、この導入軸力は柱に作用するあらゆる水平力に対してベースプレートの下面が裏込めモルタルと離反することがないようにしておくことができる。この離反がないかぎり柱と下部モルタルおよびコンクリート基礎との一体性が保たれ、柱脚の固定が圧着接合的に実現される。 Filling with this resin fills the clearance between the steel pipe and the wood, and the play can be suppressed by injecting the resin, and the rigidity can be stably obtained from a small deformation point. Since the initial axial force is introduced into the anchor bolt using an unbonded PC steel rod, this introduced axial force may cause the lower surface of the base plate to separate from the backfill mortar against any horizontal force acting on the column. Can be kept absent. As long as there is no separation, the column and the lower mortar and the concrete foundation are maintained together, and the column base is fixed by crimp joint.

PC鋼棒に代えて普通鋼製のアンカーボルトとした場合は、PC鋼棒並みの能力は期待できないが、柱と下部モルタルおよびコンクリート基礎との一体性をさほど高く要求されない場合に適用すれば、工事経費の節減が図られることもあり、都合がよい。 Anchor bolts made of ordinary steel instead of PC steel rods cannot be expected to have the same performance as PC steel rods, but if applied when the integrity of columns with lower mortar and concrete foundation is not required so high, It is convenient because the construction cost can be reduced.

鋼管との隙間に鋼板を配置もしくは挿入した後、樹脂を注入して木柱と鋼板を一体化させるようにしておくなら、この部分の剪断に対して著しい補強に効果が発揮される。
その鋼板を木造角柱に適用する場合、平鋼板としておけば充分であるが、その鋼板を縞鋼板とする場合には突起のある凸面を柱の木肌に向けて配置しておけば、突起は柱との間にほぼ均等な樹脂充填空隙を残すため、ほぼ均一な接着がなされる利点が生じる。
If the steel plate is placed or inserted in the gap between the steel pipe and then the resin is injected to integrate the wooden pillar and the steel plate, it is effective in significantly reinforcing the shearing of this portion.
When applying the steel plate to a wooden prism, it is sufficient to use it as a flat steel plate, but when using the steel plate as a striped steel plate, if the convex surface with protrusions is arranged toward the bark of the pillar, the protrusions will be pillars. Since a substantially uniform resin filling void is left between the two, there is an advantage that almost uniform adhesion is achieved.

アンカーボルトに樹脂製ナットをベースプレートの下面側に螺着させておけば、ベースプレートの高さ出しや水平出しが容易となる。加えて、ベースプレート上のアンカーナットを締め上げれば樹脂製ナットのネジを破壊させることができ、スムーズな張力導入が可能となる。 If a resin nut is screwed to the anchor bolt on the lower surface side of the base plate, the height and leveling of the base plate can be easily raised. In addition, by tightening the anchor nut on the base plate, the screw of the resin nut can be broken, and smooth tension introduction becomes possible.

鋼管の裾部に隙間充填用樹脂の注入口を設けておけば、樹脂の注入・押し上・充填が確実になされ、エアの噛みこみなどが抑えられる。 If a gap filling resin injection port is provided at the hem of the steel pipe, the resin can be reliably injected, pushed up, and filled, and air entrapment can be suppressed.

(a)は本発明に係る木造柱の柱脚部固定構造の正面図、(b)はそのI−I線矢視図。(A) is a front view of a column base fixed structure of a wooden column according to the present invention, and (b) is a view taken along the line I-I. (a)は圧着部分において、アンカーボルトを4本とし、ベースプレート下面と裏込めモルタル、コンクリート基礎が離反しないゆえに、各部材の重心や軸芯を一致させない配置とした柱脚部固定構造の正面図、(b)はそのII−II線矢視図。(A) is a front view of a column base fixing structure in which four anchor bolts are used in the crimping portion, and the center of gravity and the axis of each member do not match because the lower surface of the base plate, the backfill mortar, and the concrete foundation do not separate from each other. , (B) is the II-II line arrow view. (a)は圧着部分において、アンカーボルトを2本とし、ベースプレート下面と裏込めモルタル、コンクリートが離反しないゆえに、各部材の重心や軸芯を一致させない配置とした柱脚部固定構造の正面図、(b)はその III−III 線矢視図。(A) is a front view of a column base fixing structure in which two anchor bolts are used in the crimping portion, and the center of gravity and the axis of each member do not match because the lower surface of the base plate, the backfill mortar, and the concrete do not separate from each other. (B) is a view of the III-III line arrow. (a)は柱脚の最も簡素な例、すなわち木造柱が断面均一材とされた概要を表した柱脚部固定構造の正面図、(b)はそのIV−IV線矢視図。(A) is the simplest example of the column base, that is, the front view of the column base fixed structure showing the outline in which the wooden column is made of a uniform cross-sectional material, and (b) is the IV-IV line arrow view. (a)は樹脂注入用の隙間に補強用鋼板が挿入された柱脚部固定構造の一例の正面図、(b)はそのV−V線矢視図。(A) is a front view of an example of a column base fixing structure in which a reinforcing steel plate is inserted in a gap for resin injection, and (b) is a view taken along the line VV. 補強用鋼板が導入された柱脚部におけるアンカーボルトの地中梁中アンカーフレームとの配置の兼ね合い構図の一例。An example of a composition that balances the arrangement of anchor bolts with the anchor frame in the underground beam at the column base where the reinforcing steel plate is introduced. ブレース仕様の柱脚構造の斜視図。A perspective view of a brace-type column base structure. 耐力壁仕様の柱脚構造の斜視図。A perspective view of a column base structure with bearing wall specifications.

以下に、本発明に係る木造柱の柱脚部固定構造を、図面を参照して詳細に説明する。図1(a),(b)は、その柱脚形態を示す。木造角柱1の下端部1aを柱脚部の角形鋼管2の一辺より若干小さくし、鋼管2内に柱辺Loの2倍程度の深さLaに挿入する。そして、ベースプレート3の下面からラグスクリュー4によって固定する。なお、角形鋼管2はベースプレート3に溶接されている。鋼管2と木柱下端部1aの隙間5には、最下部側面部(鋼管裾部)の樹脂充填用注入口(後述する図5中の符号16を参照)にパイプ6(図4(b)を参照)を入れ、下端から押し上げるように樹脂7を注入口から充填する。エア溜まりなどの発生が確実に抑えられる。 Hereinafter, the column base fixing structure of the wooden column according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 (a) and 1 (b) show the column base form. The lower end 1a of the wooden prism 1 is made slightly smaller than one side of the square steel pipe 2 of the column base, and is inserted into the steel pipe 2 at a depth of about twice the column side Lo. Then, it is fixed by the lug screw 4 from the lower surface of the base plate 3. The square steel pipe 2 is welded to the base plate 3. In the gap 5 between the steel pipe 2 and the lower end 1a of the wooden pillar, a pipe 6 (see FIG. 4B) is connected to a resin filling injection port (see reference numeral 16 in FIG. 5 to be described later) at the lowermost side surface (steel pipe hem). ) Is inserted, and the resin 7 is filled from the injection port so as to be pushed up from the lower end. The generation of air pools is surely suppressed.

アンカーボルト8には、アンボンド処理(コンクリートとの付着をフリーにした処理)したPC鋼棒(JISG3109、特公昭41−13363号公報および特許第2556388号公報等を参照)を用い、初期軸力を導入する。導入軸力は柱に作用するあらゆる水平力に対してベースプレート3の下面が裏込めモルタル9と離反しない程度の大きさとされる。これは、離反しないかぎり柱と下部モルタルおよびコンクリート基礎とが一体であるため、柱脚の圧着接合による固定が実現する。なお、10は地中梁などのコンクリート基礎である。 For the anchor bolt 8, an unbonded PC steel rod (see JIS G3109, Japanese Patent Publication No. 41-13363 and Japanese Patent No. 25563888) was used to determine the initial axial force. Introduce. The introduction axial force is set so that the lower surface of the base plate 3 does not separate from the backfill mortar 9 against any horizontal force acting on the column. Since the column, the lower mortar, and the concrete foundation are integrated as long as they do not separate from each other, the column base can be fixed by crimping. Reference numeral 10 is a concrete foundation such as an underground beam.

テンプレート11はアンカーボルト8であるPC鋼棒の位置決めを正確にするための型板であり、テンプレートの下のポリエチレンナット12は、裏込めモルタル9を打つ前にベースプレート3の高さおよび水平を出すためのものである。PC鋼棒8のナット本締めのときにはネジ山が抜けて(PC鋼棒のネジ山よりはるかに弱い)、PC鋼棒に初期張力がアンカーナット20によって容易に導入される。また、PC鋼棒の材料強度は、通常アンカーボルトに使われる普通鋼に比べて3〜4倍程度と大きいので、同じ耐力に対して普通鋼アンカーボルトに比べて著しく小さい断面のもので済ますことができる。これは同じ張力を導入するから、PC鋼棒8の伸びが3〜4倍大きいことを意味する。加えて、PC鋼棒のネジは細目ネジとされているから、導入張力の制御が容易であることとコンクリートの乾燥収縮による張力損失が極めて小さいからである。 The template 11 is a template for accurately positioning the PC steel rod which is the anchor bolt 8, and the polyethylene nut 12 under the template sets the height and level of the base plate 3 before hitting the backfill mortar 9. It is for. When the nut of the PC steel rod 8 is fully tightened, the screw thread is pulled out (much weaker than the screw thread of the PC steel rod), and the initial tension is easily introduced into the PC steel rod by the anchor nut 20. In addition, the material strength of PC steel rods is about 3 to 4 times higher than that of ordinary steel used for ordinary anchor bolts, so the cross section of PC steel rods should be significantly smaller than that of ordinary steel anchor bolts for the same yield strength. Can be done. This means that the elongation of the PC steel rod 8 is 3 to 4 times larger because the same tension is introduced. In addition, since the screw of the PC steel rod is a fine screw, it is easy to control the introduction tension and the tension loss due to the drying shrinkage of concrete is extremely small.

通常アンカーボルトの重心と柱の重心が一致するように配置されるが、PC鋼棒8に軸力を導入した圧着部分では、ベースプレート3の下面と裏込めモルタル9、コンクリート基礎10が離反しないので、これらの重心や軸芯を一致させる必要がない(図2(a),(b)や図3(a),(b)を参照)。また、PC鋼棒8は図3(a),(b)に示すように、2本でもよい(アンカーボルトは図1(b)のように標準的には4本である)。PC鋼棒8とベースプレート3とは必ずしも重心を一致させる必要はないが、設計や配置作業の簡便性、構造パーフォーマンスのうえからも、一致させておくに越したことはない。なお、図2(b)に示すようにベースプレート3を配置するため基礎を広くした袴基礎13が施されたり、図3(b)のように、ベースプレートの乗載の安定を図る袴基礎14が設けられたりする。ただ、重心がむやみに離れすぎないように配慮せねばならないことは言うまでもない。 Normally, the center of gravity of the anchor bolt and the center of gravity of the column are arranged so as to coincide with each other. However, in the crimping portion where the axial force is introduced into the PC steel rod 8, the lower surface of the base plate 3, the backfill mortar 9, and the concrete foundation 10 do not separate from each other. , It is not necessary to match these centers of gravity and shaft centers (see FIGS. 2 (a) and 2 (b) and FIGS. 3 (a) and 3 (b)). Further, the number of PC steel rods 8 may be two as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) (the number of anchor bolts is typically four as shown in FIG. 1 (b)). It is not always necessary to match the centers of gravity of the PC steel rod 8 and the base plate 3, but it is better to match them in terms of simplicity of design and placement work and structural performance. As shown in FIG. 2B, a hakama foundation 13 having a wide foundation is provided to arrange the base plate 3, and as shown in FIG. 3B, a hakama foundation 14 for stabilizing the mounting of the base plate is provided. It may be provided. However, it goes without saying that care must be taken not to move the center of gravity too far.

木柱1の底部のラグスクリュー4は、組立を容易にするため(柱とベースプレートとの一体化)と、充填した樹脂7と角形鋼管2の内面の接着力が経年変化によって低下した場合でも、柱1の引き抜き応力に対して抵抗させるために導入される。 The lug screw 4 at the bottom of the wooden column 1 is used to facilitate assembly (integration of the column and the base plate), and even if the adhesive strength between the filled resin 7 and the inner surface of the square steel pipe 2 is reduced due to aging. It is introduced to resist the pull-out stress of the column 1.

ところで、柱脚の最も簡素な例の概要を、図4(a),(b)に示す。なお、このときの樹脂7の充填状況は省略する。木柱1に予め建方調整に用いる木ダボの穴15(図5の(b)を参照)を設けておき、ベースプレート3と溶接された鋼管2に木柱1を通す。その際に、外装材の貼付等に不都合が生じないように鋼管2と木柱1の面を揃える処理を施す。その後、木ダボを挿入し位置決めを行った後にラグスクリュー4を通し、鋼管2と木材間のクリアランス5を充填するために、ポンプにより樹脂を注入口16から圧入する。これによりガタを抑制することができ、小さな変形時から安定して剛性を得ることが可能となる。 By the way, the outline of the simplest example of the column base is shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The filling status of the resin 7 at this time is omitted. A hole 15 of a wooden dowel used for construction adjustment (see (b) in FIG. 5) is provided in advance in the wooden pillar 1, and the wooden pillar 1 is passed through a steel pipe 2 welded to the base plate 3. At that time, a process of aligning the surfaces of the steel pipe 2 and the wooden pillar 1 is performed so that the attachment of the exterior material is not inconvenient. After that, after inserting and positioning the wood dowel, the resin is press-fitted from the injection port 16 by a pump in order to pass the lag screw 4 and fill the clearance 5 between the steel pipe 2 and the wood. As a result, backlash can be suppressed, and it becomes possible to stably obtain rigidity even when the deformation is small.

なお、具体的な一例を挙げれば、木柱1の断面は鋼管2の内部および鋼管直上5mmほどの範囲が□−110×110(柱断面の縦110mm、横110mmの意)、その他は□−125×125とし、角形鋼管2はJIS規定のSHS125×125×3.2t (または4.5t )である。充填樹脂は常温硬化型エポキシ樹脂としておけばよい。ところが、図4を見ても分かるが、柱材の外形寸法を一定にしておくことが好ましい。段差がなければその加工工程は省かれるうえに、応力集中等により破損しやすくなる脆弱部の存在を排除しておくことができる。 To give a specific example, the cross section of the wooden pillar 1 has a range of about 5 mm inside the steel pipe 2 and directly above the steel pipe □ -110 × 110 (meaning the pillar cross section is 110 mm long and 110 mm wide), and the others are □- The size is 125 × 125, and the square steel pipe 2 is SHS 125 × 125 × 3.2 t (or 4.5 t ) specified by JIS. The filling resin may be a room temperature curable epoxy resin. However, as can be seen from FIG. 4, it is preferable to keep the external dimensions of the pillar material constant. If there is no step, the processing step can be omitted, and the existence of a fragile portion that is easily damaged due to stress concentration or the like can be eliminated.

ところで、木柱1の断面の一辺より若干大きい辺長を持つ短い角形鋼管2(鉄骨柱のようにベースプレート3に予め溶接)に木柱1を挿入し、隙間5に樹脂7を注入するが、この部分には、必要に応じて図5(a),(b)のように平らな補強用鋼板17(例えば縞鋼板も含む)が四面それぞれに挿入される。ベースプレート3の下面からラグスクリュー4を打設する。柱1に引張り力が作用したとき、木柱1が抜け出すことを防止しておくことはすでに述べた。 By the way, the wooden column 1 is inserted into a short square steel pipe 2 (pre-welded to the base plate 3 like a steel frame column) having a side length slightly larger than one side of the cross section of the wooden column 1, and the resin 7 is injected into the gap 5. If necessary, flat reinforcing steel plates 17 (including, for example, striped steel plates) as shown in FIGS. 5A and 5B are inserted into this portion on each of the four surfaces. The lug screw 4 is driven from the lower surface of the base plate 3. It has already been mentioned that the wooden pillar 1 is prevented from coming off when a tensile force acts on the pillar 1.

柱に地震などによる水平力が作用する水平力の作用点は、柱の反曲点と言われるもので柱の曲げモーメントが0となる点である。この水平力が作用すると木柱1に作用する曲げモーメントは鋼管頂部で最大となり、下端で0となる。鋼管2の中では、モーメント勾配(変化)が鋼管より上方の柱におけるそれよりは著しく大きくなる。この勾配が力学でいう剪断力と定義されるものであり、断面を横切る力である。木材の場合、圧縮、引張りや曲げ耐力に比べ剪断耐力や剪断剛性が著しく小さくなるため、この部分の有効な補強が望ましくなる。特に、建築納まり上、鋼管部分を低くしたい場合では、この傾向が顕著になる。補強なしでは、十分な固定度を有する柱脚の設計は難しいことがあり得る。そこで、鋼管2との隙間5に平らな鋼板、例えば1.2mm厚以上の縞鋼板を挿入し、または木柱に予め釘19や木ネジなど(図5の(a)を参照)で固定した後、樹脂7を注入して木柱1と上記した補強用鋼板17と鋼管2を一体化しておく。ちなみに、縞鋼板を使用する場合は、突起のある凸面を柱の木肌に向けて配置し、ネジ止めなどしておく。突起は柱との間にほぼ均等な樹脂充填空隙を残し、樹脂の接着効果が助長される。 The point of action of the horizontal force that the horizontal force acts on the column due to an earthquake or the like is called the inflection point of the column, and the bending moment of the column becomes zero. When this horizontal force acts, the bending moment acting on the wooden column 1 becomes maximum at the top of the steel pipe and becomes 0 at the bottom. In the steel pipe 2, the moment gradient (change) is significantly larger than that in the column above the steel pipe. This gradient is defined as the shearing force in mechanics, and is the force that crosses the cross section. In the case of wood, the shear strength and shear rigidity are significantly smaller than the compression, tensile and bending strengths, so effective reinforcement of this portion is desirable. In particular, this tendency becomes remarkable when it is desired to lower the steel pipe portion in order to fit the building. Without reinforcement, designing a column base with sufficient fixation can be difficult. Therefore, a flat steel plate, for example, a striped steel plate having a thickness of 1.2 mm or more was inserted into the gap 5 with the steel pipe 2, or fixed to the wooden pillar in advance with nails 19 or wood screws (see FIG. 5A). After that, the resin 7 is injected to integrate the wooden pillar 1, the above-mentioned reinforcing steel plate 17, and the steel pipe 2. By the way, when using a striped steel plate, arrange the convex surface with protrusions toward the bark of the pillar and screw it. The protrusions leave substantially even resin-filled voids between the protrusions and the pillars, and the resin adhesive effect is promoted.

図6は、アンカーボルト8が基礎内のアンカーフレーム18の間に配置された様子を示す。以上の説明から分かるように鋼管2と木柱1が強固に一体化されればベースプレート3とアンカーボルト8の接合は、鉄骨の柱脚と同等となる。従来の木柱での施工性や固定度不足といった問題が著しく改善される。また、抜出し防止に設置したラグスクリュー4は、強い締付け力を有するため樹脂7が硬化しない時点でも木柱1と鋼管2の相対位置を維持しておくことができる。このことは、注入後、すぐに柱1をハンドリング(次の工程に移っての処理・操作)できることになるため、生産性が極めて高くなる。通常、樹脂を使うと硬化し強度が発現するまで24時間程度が必要なため、その間は治具などで固定しておく必要があったが、それが必要でなくなる。 FIG. 6 shows how the anchor bolts 8 are arranged between the anchor frames 18 in the foundation. As can be seen from the above description, if the steel pipe 2 and the wooden column 1 are firmly integrated, the joint between the base plate 3 and the anchor bolt 8 becomes equivalent to that of the steel column base. Problems such as workability and insufficient fixation with conventional wooden pillars are significantly improved. Further, since the lug screw 4 installed to prevent pulling out has a strong tightening force, the relative position between the wooden pillar 1 and the steel pipe 2 can be maintained even when the resin 7 does not harden. This means that the pillar 1 can be handled (processed / operated in the next step) immediately after the injection, so that the productivity becomes extremely high. Normally, when a resin is used, it takes about 24 hours for it to cure and develop strength, so it was necessary to fix it with a jig or the like during that time, but that is no longer necessary.

さらに述べれば、コンクリート基礎10との付着をきたさなくするコーティング処理によりアンカーボルト8をアンボンド化(特殊アスファルト系ポリマーを被覆後にポリプロピレン、ポリエチレンシースをコーティング)しており、これによりアンカーナット20(図1(a)を参照)を締め付けたときにボルトの伸び代が所望量となり、十分な締付け力を長期にわたって維持することができる。具体的な締付け力の目安は、地震や暴風による水平力作用時に引張り側アンカーボルト8の位置のベースプレート3が下部のモルタルと離反しない程度とされる。こうすることによって、鋼管部の補強と相まって木柱脚と基礎コンクリートの完全一体化が図られる。 Furthermore, the anchor bolt 8 is unbonded (coated with a special asphalt polymer and then coated with polypropylene or polyethylene sheath) by a coating treatment that prevents adhesion to the concrete foundation 10, thereby anchor nut 20 (FIG. 1). When the bolt (see (a)) is tightened, the elongation allowance of the bolt becomes a desired amount, and a sufficient tightening force can be maintained for a long period of time. A specific guideline for the tightening force is such that the base plate 3 at the position of the tension side anchor bolt 8 does not separate from the lower mortar when a horizontal force is applied due to an earthquake or a storm. By doing so, the wooden column base and the foundation concrete can be completely integrated together with the reinforcement of the steel pipe portion.

アンカーボルト8としては、実用的には高強度のPC鋼棒が最適である。強度が高いため棒径を小さくでき、結果として伸び代を大きくできる。長期の張力消失防止や張力導入の精度と施工性が著しく向上する。ベースプレート3の下の樹脂製ナット12は、施工時のレベル調整が目的である。先に触れたように、裏込めモルタル9の硬化後にアンカーナット20を本締めすると樹脂製ナット12のネジが破壊され、スムーズな張力導入が可能となる。ちなみに、PC鋼棒に代えて普通鋼のアンカーボルトでも対応させることができる場合には、PC鋼棒に限られることはない。 As the anchor bolt 8, a high-strength PC steel rod is practically optimal. Since the strength is high, the rod diameter can be reduced, and as a result, the elongation allowance can be increased. Prevents long-term tension loss and significantly improves the accuracy and workability of tension introduction. The purpose of the resin nut 12 under the base plate 3 is to adjust the level at the time of construction. As mentioned earlier, when the anchor nut 20 is fully tightened after the backfill mortar 9 is cured, the screw of the resin nut 12 is broken, and smooth tension introduction becomes possible. By the way, if it is possible to use ordinary steel anchor bolts instead of PC steel rods, it is not limited to PC steel rods.

上記の補強鋼板17を使用する場合の柱脚組立て手順は、以下のごとくである。まず、木柱1の下部に補強鋼板4枚を釘または木ネジで固定する。ただ、木柱表面と補強鋼板の間は樹脂が充填できる程度に隙間を空けておく。次に、木柱1を鋼管2に挿入し、位置決め用木ダボを打込む。その後に、ラグスクリュー4を打設し、木柱1を立てて樹脂7を注入する。 The procedure for assembling the column base when the above reinforcing steel plate 17 is used is as follows. First, four reinforcing steel plates are fixed to the lower part of the wooden column 1 with nails or wood screws. However, leave a gap between the surface of the wooden column and the reinforcing steel plate to the extent that resin can be filled. Next, the wooden pillar 1 is inserted into the steel pipe 2, and a wooden dowel for positioning is driven. After that, the lag screw 4 is driven, the wooden pillar 1 is erected, and the resin 7 is injected.

以上詳細に述べたことから分かるように、本発明は、木造角柱の下端部がコンクリート基礎(地中梁)上に直接もしくは間接的に載置される木造柱の柱脚部固定構造に適用されることが理解される。その構成は以下の通りである。基礎10に打たれたアンカーボルト8により固定される鋼製ベースプレート3の上面には、木造角柱1の下端部1aを収容する角形鋼管2が溶接される。その角形鋼管2に収容された柱脚部には、ベースプレート3を下面から貫入するラグスクリュー4が螺着・緊締される。その柱脚部と角形鋼管2との間に残された隙間5には、隙間充填用樹脂7が注入されて樹脂層が形成される。そして、アンカーボルト8は柱脚の軸芯や重心に対して対称・非対称の如何を問わず配設されたアンボンドPC鋼棒とされている。なお、樹脂7の層内には露出することのない補強用鋼板17が埋入されることもある。 As can be seen from the above details, the present invention is applied to a column base fixing structure of a wooden column in which the lower end of the wooden column is directly or indirectly placed on a concrete foundation (underground beam). It is understood that The configuration is as follows. A square steel pipe 2 accommodating the lower end 1a of the wooden prism 1 is welded to the upper surface of the steel base plate 3 fixed by the anchor bolts 8 struck on the foundation 10. A lug screw 4 that penetrates the base plate 3 from the lower surface is screwed and tightened to the column base portion housed in the square steel pipe 2. The gap filling resin 7 is injected into the gap 5 left between the column base and the square steel pipe 2 to form a resin layer. The anchor bolt 8 is an unbonded PC steel rod that is arranged symmetrically or asymmetrically with respect to the axis and the center of gravity of the column base. In addition, a reinforcing steel plate 17 that is not exposed may be embedded in the layer of the resin 7.

以上、木造柱としては木造角柱を対象にして説明してきたが、木造丸柱もしくは他の幾何学的断面を持った柱であってもよい。その場合、木柱の径より若干大きい径を持つ短い丸形鋼管などが使用される。また、樹脂層内に配設される鋼板は、半円弧状やその他柱の断面形状に馴染む形をなす折り板や曲げ板としておけばよい。いずれにしても、地中梁上面にベースプレートを直接または間接に載置することになるので、木造建築で使用されてきた地中梁上の木製土台は、大部分の場合必要とされなくなる。なお、図4に示したが、柱の断面は一律に同じ形状・同じ寸法としておくことは、図1、図2、図3、図5、図6においても可能なことは言うまでもない。 Although the wooden pillars have been described above for wooden prisms, they may be wooden round pillars or pillars having other geometric cross sections. In that case, a short round steel pipe having a diameter slightly larger than the diameter of the wooden pillar is used. Further, the steel plate arranged in the resin layer may be a folded plate or a bent plate having a semicircular arc shape or a shape that fits the cross-sectional shape of other columns. In any case, since the base plate is placed directly or indirectly on the upper surface of the underground beam, the wooden base on the underground beam that has been used in wooden construction is not required in most cases. As shown in FIG. 4, it goes without saying that it is possible for the cross sections of the columns to have the same shape and the same dimensions in FIGS. 1, 2, 3, 3, 5, and 6.

1…木造角柱、1a…角柱の下端部、2…角形鋼管、3…ベースプレート、4…ラグスクリュー、5…隙間(クリアランス)、7…充填樹脂(樹脂)、8…アンカーボルト(PC鋼棒)、10…コンクリート基礎(地中梁)、12…ポリエチレンナット(樹脂製ナット)、16…注入口、17…補強用鋼板、20…アンカーナット。 1 ... Wooden prism, 1a ... Lower end of prism, 2 ... Square steel pipe, 3 ... Base plate, 4 ... Lag screw, 5 ... Gap (clearance), 7 ... Filling resin (resin), 8 ... Anchor bolt (PC steel rod) 10, 10 ... Concrete foundation (underground beam), 12 ... Polyethylene nut (resin nut), 16 ... Injection port, 17 ... Reinforcing steel plate, 20 ... Anchor nut.

Claims (9)

木造柱の下端部がコンクリート基礎上に載置される木造柱の柱脚部固定構造において、 前記基礎に打たれたアンカーボルトにより固定される鋼製ベースプレートの上面には、木造柱の下端部を収容する鋼管が溶接され、
該鋼管に収容された柱脚部には、前記鋼製ベースプレートを下面から貫入するラグスクリューが螺着・緊締され、
該柱脚部と前記鋼管との間に残された隙間には、隙間充填用樹脂が注入されて樹脂層が形成され、
前記アンカーボルトは前記柱脚部の軸芯に対して対称・非対称の如何を問わず配設されたアンボンドPC鋼棒とされていることを特徴とする木造柱の柱脚部固定構造。
In the column base fixing structure of a wooden column in which the lower end of the wooden column is placed on a concrete foundation, the lower end of the wooden column is placed on the upper surface of the steel base plate fixed by the anchor bolts struck on the foundation. The steel pipe to be housed is welded
A lug screw that penetrates the steel base plate from the lower surface is screwed and tightened to the column base portion housed in the steel pipe.
A resin for filling the gap is injected into the gap left between the column base and the steel pipe to form a resin layer.
The anchor bolt is an unbonded PC steel rod arranged symmetrically or asymmetrically with respect to the axis of the column base, and is a column base fixing structure of a wooden column.
前記アンボンドPC鋼棒に代えて、普通鋼製のアンカーボルトとしたことを特徴とする請求項1に記載された木造柱の柱脚部固定構造。 The column base fixing structure of a wooden column according to claim 1, wherein an anchor bolt made of ordinary steel is used instead of the unbonded PC steel rod. 前記木造柱は木造角柱であり、前記鋼管は角形鋼管であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された木造柱の柱脚部固定構造。 The column base fixed structure of the wooden column according to claim 1 or 2, wherein the wooden column is a wooden prism, and the steel pipe is a square steel pipe. 前記木造柱は木造丸柱であり、前記鋼管は丸形鋼管であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された木造柱の柱脚部固定構造。 The column base fixed structure of the wooden column according to claim 1 or 2, wherein the wooden column is a wooden round column, and the steel pipe is a round steel pipe. 前記樹脂層内には露出することのない鋼板が埋入されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載された木造柱の柱脚部固定構造。 The column base fixing structure of a wooden column according to any one of claims 1 to 4, wherein a steel plate that is not exposed is embedded in the resin layer. 前記鋼板は平鋼板であることを特徴とする請求項5に記載された木造柱の柱脚部固定構造。 The column base fixed structure of a wooden column according to claim 5, wherein the steel plate is a flat steel plate. 前記平鋼板は縞鋼板とし、突起のある凸面が柱の木肌に向けて配置されたことを特徴とする請求項6に記載された木造柱の柱脚部固定構造。 The column base fixing structure of a wooden column according to claim 6, wherein the flat steel plate is a striped steel plate, and a convex surface having protrusions is arranged toward the wood surface of the column. 前記アンカーボルトには前記鋼製ベースプレートの高さ出しと水平出しをする樹脂製ナットが鋼製ベースプレートの下面に螺着され、アンカーボルトの鋼製ベースプレート上アンカーナットを締め上げると、樹脂製ナットにネジ破壊をきたさせるようにしたことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載された木造柱の柱脚部固定構造。 A resin nut for raising and leveling the steel base plate is screwed onto the lower surface of the steel base plate, and when the anchor nut on the steel base plate of the anchor bolt is tightened, the anchor bolt becomes a resin nut. The column base fixed structure of a wooden pillar according to any one of claims 1 to 7, wherein the screw is broken. 前記鋼管の裾部には隙間充填用樹脂の注入口が設けられ、当該隙間充填用樹脂の注入・押し上げ・充填されるようになっていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載された木造柱の柱脚部固定構造。
Any of claims 1 to 8, wherein an injection port for a gap filling resin is provided at the hem of the steel pipe so that the gap filling resin can be injected, pushed up, and filled. The column base fixed structure of the wooden column described in item 1.
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