JP6871989B2 - 構造物の柱脚構造およびベースプレート - Google Patents

Description

本発明は、構造物の柱脚構造、およびこれに用いられるベースプレートに関するものである。

図７に示すように、一般的な構造物１００は、柱体１０１、梁１０５等から構成される。柱体１０１は、基礎１０３と接合される。このような構造物１００に対して、側方からの力Ｘが付与されると、柱体１０１には曲げモーメントＭが生じる。この場合、柱体１０１と基礎１０３との接合部において、最も大きな曲げモーメントが生じる。このため、この曲げモーメントに耐えうる柱体１０１および基礎１０３の剛性が要求される。

このような柱体１０１の下部における基礎１０３との接合構造としては、柱脚に接合されたベースプレートを、基礎に対してアンカーボルトで固定する方法が一般的である（例えば特許文献１）。

特開２０１３−６４２４４号公報

ここで、中低層構造物では、鋼製の柱体１０１や梁１０５の剛性は十分であるが、コンクリート製の基礎１０３の剛性が不足する場合がある。より頑丈な基礎１０３を得るためには、より大きく深い基礎１０３が必要となる。例えば、柱体１０１に用いられる鋼材は規格品であるため、最も安価な柱体１０１を選択しても、中低層構造物に要求される剛性に対しては十分な余裕がある場合がある。これに対し、基礎１０３柱体１０１との接合部における柱脚構造は、曲げモーメントに耐えうる十分な剛性を確保する必要があり、コスト増の要因となっていた。

これに対し、基礎１０３と柱体１０１との接合部をピン構造とする方法もある。ピン構造とすることで、柱脚に生じる曲げモーメントを小さくすることができる。したがって、より小さな基礎１０３とすることができる。

この場合には、外力によって生じる曲げモーメントに対し、柱体１０１および梁１０５の剛性によって対抗することになる。しかし、前述した様に、ピン構造によって、柱体１０１および梁１０５にかかる曲げモーメントが増加しても、従来の柱体１０１および梁１０５は十分な剛性を有するため強度上の問題はない。しかし、ピン構造は、精密な加工が必要であり、一般的な鉄骨柱脚よりも高価となり、結果的にコスト増となる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、安価な構造物の柱脚構造、およびこれに用いられるベースプレートを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の本発明は、柱体と、前記柱体の下端に接合される、一体に形成されたベースプレートと、を具備し、前記ベースプレートには、前記ベースプレートを基礎に接合するためのアンカーボルトが挿通される孔が設けられ、前記ベースプレートの、前記柱体との接合部以外の部位において、少なくとも一方向に向けて、幅が前記ベースプレートの厚さよりも小さいスリットが形成され、前記アンカーボルトが、前記スリットと、前記スリットと連続し前記スリットとは異なる方向の前記ベースプレートの外側面と、によって複数方向から囲まれることを特徴とする構造物の柱脚構造である。

第２の発明は、柱体と、前記柱体の下端に接合されるベースプレートと、を具備し、前記ベースプレートには、前記ベースプレートを基礎に接合するためのアンカーボルトが挿通される孔が設けられ、前記ベースプレートの、前記柱体との接合部以外の部位において、少なくとも一方向に向けて、幅が前記ベースプレートの厚さよりも小さいスリットが形成され、前記アンカーボルトが、前記スリットと、前記スリットと連続し前記スリットとは異なる方向の前記ベースプレートの外側面と、によって複数方向から囲まれ、平面視において、前記ベースプレートに接合される前記柱体の少なくとも一方の幅に対して、前記アンカーボルトが前記幅の内側に形成されることを特徴とする構造物の柱脚構造である。

第３の発明は、柱体と、前記柱体の下端に接合されるベースプレートと、を具備し、前記ベースプレートには、前記ベースプレートを基礎に接合するためのアンカーボルトが挿通される孔が設けられ、前記ベースプレートの、前記柱体との接合部以外の部位において、少なくとも一方向に向けて、幅が前記ベースプレートの厚さよりも小さいスリットが形成され、前記アンカーボルトが、前記スリットと、前記スリットと連続し前記スリットとは異なる方向の前記ベースプレートの外側面と、によって複数方向から囲まれ、前記アンカーボルトは、前記ベースプレートの上下からナットで前記ベースプレートに固定されることを特徴とする構造物の柱脚構造である。

この場合、前記ベースプレートと前記基礎との間には、少なくとも一部に隙間が形成されることが望ましい。

第１−３の発明によれば、ベースプレートにスリットを入れることで、ベースプレートが変形しやすく、柱脚が回転変形しやすくなる。このため、柱脚に生じる曲げモーメントを低減することができる。また、ベースプレートにスリットを入れるだけであるので、従来のピン構造のように、構造が複雑になることがなく、安価である。

このようなベースプレートの変形は、例えば、異なる方向に向けて連続して形成されたスリットでアンカーボルトを囲むようにすることで、アンカーボルトによる固定部の近傍で、効率よくベースプレートを変形させることができる。

また、アンカーボルトをスリットで囲むのではなく、互いに異なる方向のスリットと、スリットと連続するベースプレートの外側面でアンカーボルトを囲むようにしても、効率よくベースプレートを変形させることができる。

また、ベースプレートに接合される柱体の少なくとも一方の幅に対して、アンカーボルトが幅の内側に形成されるようにすることで、ベースプレートの回転変形量を大きくすることができる。すなわち、アンカーボルトによる固定部を、ベースプレートの中央近傍に寄せることで、ベースプレートを効率よく回転変形させることができる。

また、アンカーボルトをベースプレートの上下からナットで固定することで、ベースプレートが基礎に密着することがない。このため、ベースプレートを効率よく変形させることができる。

特に、ベースプレートと基礎との間に隙間が形成されれば、ベースプレートをより効率よく変形させることができる。

第４の発明は、一体に形成されたベースプレートであって、板状の本体と、前記本体に設けられ、アンカーボルトが挿通される孔と、前記本体に設けられるスリットと、を具備し、前記孔が、幅が前記ベースプレートの厚さよりも小さいスリットと、前記幅が前記ベースプレートの厚さよりも小さいスリットとは異なる方向に連続した前記本体の外側面と、によって囲まれることを特徴とするベースプレートである。

第４の発明によれば、ベースプレートが変形しやすく、柱脚が回転変形しやすくなるため、柱脚に生じる曲げモーメントを低減することができる。また、ベースプレートにスリットを入れるだけであるので、従来のピン構造のように、構造が複雑になることがなく、安価である。

本発明によれば、安価な構造物の柱脚構造および、これに用いられるベースプレートを提供することができる。

柱脚構造１を示す正面図。 図１のＡ−Ａ線断面図であって、柱脚構造１を示す断面図。 柱脚構造１ａを示す断面図。 柱脚構造１ｂを示す正面図。 図４のＧ−Ｇ線断面図であって、柱脚構造１ｂを示す断面図。 柱脚構造１ｃを示す断面図。 構造物１００を示す概念図。

以下、本発明の実施の形態にかかる柱脚構造１について説明する。図１は、柱脚構造１を示す正面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。柱脚構造１は、柱体３、ベースプレート５、基礎７、アンカーボルト９等から構成される。

柱体３は、例えばＨ鋼柱である。柱体３の下端にはベースプレート５が接合される。ベースプレート５は鋼製の板状部材である。ベースプレート５には孔が設けられ、孔にはアンカーボルト９が挿通される。

アンカーボルト９は、基礎７に挿通されて固定される。また、アンカーボルト９は、ベースプレート５の上下から、ナット１５ａ、１５ｂによって挟み込まれて、ベースプレート５に固定される。

ここで、図２に示すように、柱体３の一方の幅（図中Ｄ）に対して、アンカーボルト９は、その幅の内部に位置する（図中Ｃ）。同様に、柱体３の他方の幅（図中Ｆ）に対して、アンカーボルト９は、その幅の内部に位置する（図中Ｅ）。すなわち、柱体３の幅に対して、アンカーボルト９が幅の外側にはみ出すことがない。例えば、アンカーボルト９は、ベースプレート５の中央近傍に配置される。なお、図示した例では、アンカーボルト９は、柱体３のいずれの方向の幅に対してもはみ出すことがないが、少なくとも一方の幅に対して、アンカーボルト９が柱体３の幅の内側に配置されればよい。

ベースプレート５と基礎７との間には、部分的にモルタル１１が設けられる。なお、下方のナット１５ｂは必ずしも必要ではなく、ベースプレート５を基礎７上に接触させてもよい。この場合には、モルタル１１は不要である。また、ナット１５ｂのみでベースプレート５および柱体３を支持可能であれば、モルタル１１は不要である。

モルタル１１は、アンカーボルト９が配置される範囲よりもわずかに大きな範囲に形成される。したがって、モルタル１１は、ベースプレート５の中央部近傍にのみ配置され、ベースプレート５の外周側においては、ベースプレート５と基礎７との間に、少なくともナット１５ｂの厚み分だけ隙間が形成される。

ベースプレート５には、スリット１３ａ、１３ｂが設けられる。スリット１３ａ、１３ｂは、互いに異なる方向に向けて形成される。スリット１３ａは、ベースプレート５の平面視の片側において、幅方向の略中央に一本、外側面１７から所定の長さ（柱体３との接合部にかからない位置まで）直線状に形成される。スリット１３ｂは、スリット１３ａと略直交し、スリット１３ａの先端と交差するように一本形成される。すなわち、スリット１３ａ、１３ｂは、互いに連続し、スリット１３ａとスリット１３ｂとで、略Ｔ字状となる。

スリット１３ａ、１３ｂは、それぞれのアンカーボルト９（ベースプレート５の孔）を囲むように形成される。より具体的には、異なる複数方向に向けて形成されたスリット１３ａ、１３ｂによって、アンカーボルト９が複数方向から囲まれる。図示した例では、アンカーボルト９は、互いに連続するスリット１３ａ、１３ｂおよび外側面１７の３方向から囲まれている。なお、スリット１３ａ、１３ｂおよび外側面１７で囲まれる一つの領域には、一つのアンカーボルト９が配置される。

このように、アンカーボルト９が、異なる方向に連続する少なくとも２方向のスリット１３ａ、１３ｂまたは外側面１７との間に配置されることで、アンカーボルト９で固定されるベースプレート５に、変形容易部が（例えば図中Ｂ）が形成される。変形容易部は、柱体３に外力が生じた際にベースプレート５が変形し、柱体３の回転変形を許容する部位である。図示した例では、変形容易部は、スリット１３ｂの先端と、外側面１７との間（またはスリット１３ｂとスリット１３ａの先端同士の間）に形成される。また、４本のアンカーボルト９に対して、それぞれ変形容易部が形成される。

なお、変形容易部が形成されるためには、アンカーボルト９が、複数方向の連続したスリットによって複数方向から囲まれればよい。または、アンカーボルト９が、少なくとも一方向に向けて形成されたスリットと、このスリットと連続し、スリットとは異なる方向のベースプレートの外側面１７とによって複数方向から囲まれればよい。このように、スリットのみ、またはスリットと外側面１７とで、少なくとも２方向（望ましくは３方向以上）からアンカーボルト９を囲むことで、変形容易部を形成することができる。

また、変形容易部を、より容易に変形させるためには、前述した様に、アンカーボルト９は、できるだけベースプレート５の中央に寄せて配置することが望ましい。また、ベースプレート５の一部（外周側）と、基礎７との間に隙間が形成されることが望ましい。このようにすることで、ベースプレート５の回転変形量を大きくすることができる。なお、隙間には、スポンジなどの弾性部材を配置してもよい。

以上、本実施の形態によれば、柱体３に外力が付与されると、ベースプレート５が変形し、柱脚の回転変形を許容することができる。このため、柱脚の回転剛性を小さくすることができる。したがって、基礎７を小さく、浅くすることができ、基礎の鉄筋量を減らすこともできる。このため、安価な柱脚構造１を得ることができる。

なお、柱脚構造１の剛性を小さくしても、柱体３および梁の剛性に十分余裕があれば、構造物として必要な剛性を確保することができる。前述した様に、中低層構造物であれば、柱体３等の剛性には余裕がある場合が多いため、本発明の柱脚構造１を適用した場合でも、従来の柱体３等をそのまま使用することができる。

また、ベースプレート５にスリット１３ａ、１３ｂを形成するのみであり、スリット１３ａ、１３ｂや外側面１７によって、アンカーボルトを囲むことで、変形容易部を形成することができる。このため、安価であり、従来のピン構造などと比較しても、簡易な構造とすることができる。

また、アンカーボルトを、ベースプレート５の上下からナットで固定することで、ベースプレート５の下方に隙間（弾性部材含む）を形成することができる。このため、ベースプレート５を、容易に変形させることができる。

また、アンカーボルト９をベースプレート５の中央部に寄せて配置し、柱体３の接合範囲からはみ出さないようにすることで、ベースプレート５の回転変形量を大きくすることができる。

次に、第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態にかかる柱脚構造１ａを示す断面図である。なお、以下の説明において、柱脚構造１と同様の機能を奏する構成については、図１〜図２と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

柱脚構造１ａは、柱脚構造１と略同様であるが、スリットの態様が異なる。柱脚構造１ａには、スリット１３ｃ、１３ｄが設けられる。スリット１３ｃは、ベースプレート５の平面視の片側において、互いに平行に３本形成される。また、スリット１３ｄは、スリット１３ｃと略直交し、３本のスリット１３ｃの先端と交差するように一本形成される。すなわち、スリット１３ｃ、１３ｄは、互いに連続し、スリット１３ｃとスリット１３ｄとで、略Ｅ字状となる。なお、スリット１３ｃ、１３ｄはともに、外側面１７とは連続しない。

アンカーボルト９は、一対のスリット１３ｃとスリット１３ｄとで３方向から囲まれる。したがって、スリット１３ｃの基部同士を結ぶ変形容易部が形成される。なお、前述したように、アンカーボルト９が、少なくとも２方向の連続するスリットで囲まれれば、変形容易部が形成される。したがって、スリット１３ｃを中央の１本のみとし、スリット１３ｃ、１３ｄの先端同士を結ぶ線と、スリット１３ｃ、１３ｄで囲まれる内部にアンカーボルト９を配置してもよい。

このように、本実施形態では、アンカーボルト９を囲むように、スリット１３ｃ、１３ｄが形成されるため、ベースプレート５を容易に変形させることができる。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、本発明は、外側面１７を用いずに、スリットのみでアンカーボルト９を囲んでもよい。

次に、第３の実施形態について説明する。図４は、第３の実施形態にかかる柱脚構造１ｂを示す正面図であり、図５は、図４のＧ−Ｇ線断面図である。柱脚構造１ｂは、柱脚構造１と略同様であるが、柱体３と、スリットの態様が異なる。

柱脚構造１ｂの柱体３は、角柱である。柱体３の下方には切欠き１９が形成される。図５に示すように、切欠き１９に対応する、ベースプレート５の部位には、スリット１３ｅが形成される。すなわち、スリット１３ａは、柱体３との接合部以外の部位に形成される。

ベースプレート５の平面視の片側において、互いに平行な２本のスリット１３ｅが、外側面１７から所定の長さ形成される。スリット１３ｅと外側面１７とで囲まれた領域内に、アンカーボルト９が配置される。すなわち、２カ所のアンカーボルト９は、それぞれ、異なる方向に形成されて連続するスリット１３ｅと外側面１７とで囲まれる。この際、スリット１３ｅの先端を結ぶ部位が、変形容易部となる。

なお、柱体３は、角柱だけでなく円柱としてもよい。この場合でも、切欠き１９を設けることで、柱体３とスリット１３ｅとが干渉することがない。

第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、本発明は、Ｈ鋼以外の角柱や円柱に対しても適用可能である。

次に、第４の実施形態について説明する。図６は、柱脚構造１ｃの断面図である。柱脚構造１ｃは、柱脚構造１ｂと略同様であるが、柱体３の内側にスリット１３ｆ、１３ｇが形成される。

スリット１３ｆ、１３ｇは、互いに略直交して交差し、略Ｘ字状に形成される。スリット１３ｆ、１３ｇは外側面１７とは連続せず、柱体３の内部に形成される。このため、本実施形態では、柱体３には切欠き１９は不要である。

スリット１３ｆ、１３ｇで区分された４か所にそれぞれアンカーボルト９が配置される。すなわち、アンカーボルト９は、互いに異なる方向に連続するスリット１３ｆ、１３ｇで囲まれる。この場合、スリット１３ｆ、１３ｇの先端を結ぶ部位が、変形容易部となる。

第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、本発明は、変形容易部とスリット等とで囲まれる領域が、矩形である必要はなく、また、スリットは、外側面１７に対して、平行又は垂直な方向である必要はない。また、図示は省略するが、スリットは、直線状である必要はなく、円弧状でもよい。この場合であっても、１本の円弧状スリットは、互いに異なる方向の連続したスリットとする。すなわち、異なる複数方向の連続した１本の円弧状スリットによって、アンカーボルトが複数方向から囲まれればよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ………柱脚構造
３………柱体
５………ベースプレート
７………基礎
９………アンカーボルト
１１………モルタル
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ………スリット
１５ａ、１５ｂ………ナット
１７………外側面
１９………切欠き
１００………構造物
１０１………柱
１０３………基礎
１０５………梁

Claims (5)

1. 柱体と、
   前記柱体の下端に接合される、一体に形成されたベースプレートと、
   を具備し、
   前記ベースプレートには、前記ベースプレートを基礎に接合するためのアンカーボルトが挿通される孔が設けられ、
   前記ベースプレートの、前記柱体との接合部以外の部位において、少なくとも一方向に向けて、幅が前記ベースプレートの厚さよりも小さいスリットが形成され、
   前記アンカーボルトが、前記スリットと、前記スリットと連続し前記スリットとは異なる方向の前記ベースプレートの外側面と、によって複数方向から囲まれることを特徴とする構造物の柱脚構造。
2. 柱体と、
   前記柱体の下端に接合されるベースプレートと、
   を具備し、
   前記ベースプレートには、前記ベースプレートを基礎に接合するためのアンカーボルトが挿通される孔が設けられ、
   前記ベースプレートの、前記柱体との接合部以外の部位において、少なくとも一方向に向けて、幅が前記ベースプレートの厚さよりも小さいスリットが形成され、
   前記アンカーボルトが、前記スリットと、前記スリットと連続し前記スリットとは異なる方向の前記ベースプレートの外側面と、によって複数方向から囲まれ、
   平面視において、前記ベースプレートに接合される前記柱体の少なくとも一方の幅に対して、前記アンカーボルトが前記幅の内側に形成されることを特徴とする構造物の柱脚構造。
3. 柱体と、
   前記柱体の下端に接合されるベースプレートと、
   を具備し、
   前記ベースプレートには、前記ベースプレートを基礎に接合するためのアンカーボルトが挿通される孔が設けられ、
   前記ベースプレートの、前記柱体との接合部以外の部位において、少なくとも一方向に向けて、幅が前記ベースプレートの厚さよりも小さいスリットが形成され、
   前記アンカーボルトが、前記スリットと、前記スリットと連続し前記スリットとは異なる方向の前記ベースプレートの外側面と、によって複数方向から囲まれ、
   前記アンカーボルトは、前記ベースプレートの上下からナットで前記ベースプレートに固定されることを特徴とする構造物の柱脚構造。
4. 前記ベースプレートと前記基礎との間には、少なくとも一部に隙間が形成されることを特徴とする請求項３記載の構造物の柱脚構造。
5. 一体に形成されたベースプレートであって、
   板状の本体と、
   前記本体に設けられ、アンカーボルトが挿通される孔と、
   前記本体に設けられるスリットと、
   を具備し、
   前記孔が、幅が前記ベースプレートの厚さよりも小さいスリットと、前記幅が前記ベースプレートの厚さよりも小さいスリットとは異なる方向に連続した前記本体の外側面と、によって囲まれることを特徴とするベースプレート。

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