JP6948754B2

JP6948754B2 - 柱脚部接合構造

Info

Publication number: JP6948754B2
Application number: JP2017166644A
Authority: JP
Inventors: 正敬矢野; 長島　泰介; 泰介長島
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: JP2019044401A

Description

本発明は、建築物や構造物等に用いられる柱の脚部をコンクリートからなる基礎に接合する構造に関するものである。

柱の脚部をコンクリートの基礎に接合する構造は、基礎のコンクリート中に下部を埋め込んだ複数のアンカーボルトを用いる構造が広く用いられている。複数の上記アンカーボルトは、例えば基礎の上面から突き出した上端部を、柱の下端部に固定されたベースプレートに係止し、ベースプレートを基礎に押し付けるように接合することができる。このような構造では、柱に水平方向の力が作用すると柱の下端部には曲げモーメントが発生する。そして地震時等においては水平力がその方向を反転して繰り返し作用し、これにともなって曲げモーメントも方向が反転して繰り返し作用する。

このように柱の下端部に曲げモーメントが作用すると引張側にあるアンカーボルトには引き抜き力が作用し、アンカーボルトに伸びが生じる。そして圧縮側ではベースプレートが基礎に押し付けられる。アンカーボルトの伸びは、曲げモーメントが増大して応力度が降伏点を超えると塑性変形となる。その後、曲げモーメントの方向が反転すると引張側であった領域に圧縮力が作用してベースプレートが基礎に強く押し付けられ、圧縮側であった部分にあるアンカーボルトに引張力が作用し、曲げモーメントが大きいときには塑性的な伸びが生じる。

このように曲げモーメントの方向が反転するときに、アンカーボルトの圧縮方向に該アンカーボルトとベースプレートとが拘束されていないと、アンカーボルトには伸びが生じたままベースプレートが基礎に押し付けられる位置に戻ることになり、いわゆるスリップ現象が生じる。

特許文献１及び特許文献２には、このようなスリップ現象を防止する構造が提案されている。これらの構造では、アンカーボルトに塑性的な伸びが生じた後、曲げモーメントの方向が反転したときにベースプレートからアンカーボルトに圧縮力が作用し、塑性的な伸びが生じたアンカーボルトに圧縮変形を生じさせる。これにより、アンカーボルトの応力−ひずみ履歴が大きなループを描くものとなり、震動のエネルギーを効率よく吸収して建築物や構造物等の震動を有効に減衰させるものとなる。

特開平４−８０４２８号公報特開平９−１３２９４１号公報

しかしながら、従来の技術には次のような解決が望まれる課題がある。
上記のように繰り返し反転する方向に曲げモーメントが作用するときに、アンカーボルトに塑性的な伸びと圧縮変形とを生じさせる構造であっても、地震動がおさまった後のアンカーボルトに塑性変形が残留することがある。建築物や構造物を地震動の負荷を受ける前の状態に修復するためにはアンカーボルトの残留変形を解消しておくことが望まれる。しかし、アンカーボルトに生じている残留変形を解消することは難しく、従来の構造ではアンカーボルトを交換して新しいものとすることもできない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンカーボルトの塑性変形によって震動等のネルギーを吸収するとともに、アンカーボルトの交換を可能とする柱脚部接合構造を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、コンクリートで主要部が形成された基礎と、前記基礎上に立設される柱と、前記柱の下端部に固定されたベースプレートと、下部が前記基礎に埋め込まれ、上端部が前記基礎の上面より突出して、前記べースプレートと結合される複数のアンカー部材と、を有し、前記アンカー部材は、前記基礎を形成するコンクリート中に埋め込んで固定された定着部材と、前記定着部材に設けられた雌ねじ部に下端部の雄ねじ部がねじ込まれ、前記雌ねじ部にねじ込まれた部分より上方は前記基礎を構成するコンクリート又はモルタルと非接触に維持され、上端部が前記基礎の上面により突出して前記ベースプレートに結合されるアンカーボルトと、を含むものであり、前記定着部材は、上下方向に軸線を有する棒状体を含み、該棒状体の上端面から軸線方向に中心穴が形成され、該中心穴の底部に前記アンカーボルトの前記雄ねじ部がねじ込まれる雌ねじ部が形成され、前記雌ねじ部より上方は、前記中心穴の内周面と前記アンカーボルトの外周面との間に環状の隙間が形成されており、前記アンカーボルトは、前記基礎の上面より突出した部分に付与された軸線周りの回転力によって前記定着部材から抜き取りが可能に該定着部材とねじり合わされている柱脚部接合構造を提供する。

本発明において、上記定着部材は、アンカーボルトの下端部に設けられた雄ねじ部がねじり合わされ、アンカーボルトに作用する上方への引き抜き力に抵抗するものであれば、形状は限定されるものではない。例えばナットであってもよいし、ナットとこれに係止されるプレートとを含むものであってもよい。また、軸線方向にアンカーボルトを挿入することができるボルト挿入穴を有し、該ボルト挿入穴内にアンカーボルトの先端部がねじり合わされる雌ねじ部有する棒状の部材であってもよい。また、この棒状の部材は、基礎のコンクリートからの引き抜きに抵抗するための付加部材を有するものであってもよい。

この柱脚部接合構造では、柱からベースプレートを介して基礎に下方への圧縮力が伝達されるとともに、曲げモーメントが柱脚部に作用したときには、アンカー部材の引き抜き抵抗力によってベースプレートの上方への変位が制限される。また、アンカーボルトは、ベースプレートに結合される部分と定着部材にねじ込まれる下端部との間で基礎のコンクリート又はモルタルと非接触となって伸びが許容されるものとなっている。これにより、アンカーボルトに大きな引き抜き力が作用したときに伸びが許容される範囲で塑性変形が生じ、破断までの変形によって大きなエネルギーを吸収することができるものとなる。また、アンカーボルトに大きな負荷が作用して塑性変形が残留した場合等には、アンカーボルトの上部に軸線周りの回転力を付与することによってアンカーボルトを定着部材から引き抜くことができる。そして、変形が生じていない新たなアンカーボルトを基礎の上方から定着部材にねじ込むことができ、アンカーボルトを容易に交換することが可能となる。

さらに、この柱脚部接合構造では、棒状体の中心穴に挿入された部分では、アンカーボルトを基礎のコンクリート又はモルタルと非接触に維持することができ、アンカーボルトを軸線回りに回転することによって底部の雌ねじ部から抜き取り、容易にアンカーボルトを交換することができる。
また、この構造では棒状体の長さの設定によって棒状体を基礎のコンクリートに埋め込む長さを決定することができるとともに、棒状体の上端面から軸線方向に形成された中心穴の深さの設定によってアンカーボルトの長さを決定することができる。したがって、アンカー部材の基礎への埋め込み深さとアンカーボルトの長さとを、互いに独立して設定することができる。これにより、アンカーボルトに引張力が作用して降伏するまでのアンカーボルトの伸び量、及び降伏後破断するまでの伸び量を適切な値に設定することが可能であるとともに、棒状体の長さの設定によって十分な引き抜き抵抗力を有するように十分な深さまで該棒状体を基礎のコンクリート中に埋め込むことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の柱脚部接合構造において、前記アンカーボルトは、前記ベースプレートから上方への引張力と下方への圧縮力とが伝達されるように該ベースプレートと結合されているものとする。

この柱脚部接合構造では、柱の上部に大きな水平力が作用し、柱脚部に大きな曲げモーメントが作用すると、引張側のアンカーボルトに大きな塑性変形が生じることがある。そして、地震時のように大きな水平力が方向を反転して繰り返し作用すると、引張側となって塑性的な伸びが生じたアンカーボルトには、その後に圧縮力が作用して圧縮変形が生じる。これにより、アンカーボルトの応力−ひずみ曲線は大きなループを描くものとなり、震動のエネルギーを有効に吸収して制震効果が得られる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の柱脚部接合構造において、前記棒状体は、下端部に断面が拡大された拡大部を備えるか、又は外周面に形成された雄ねじにねじり合わされたナット、もしくは該ナットと該ナットに係止される定着プレートとが装着されているものとする。

上記棒状体は、拡大部、ナット又はナットに係止された定着プレートによって基礎のコンクリートから引き抜く力に対して大きな抵抗力を有するものとなる。

請求項４に係る発明は、コンクリートで主要部が形成された基礎と、前記基礎上に立設される柱と、前記柱の下端部に固定されたベースプレートと、下部が前記基礎に埋め込まれ、上端部が前記基礎の上面より突出して、前記べースプレートと結合される複数のアンカー部材と、を有し、前記アンカー部材は、前記基礎を形成するコンクリート中に埋め込んで固定された定着部材と、前記定着部材に設けられた雌ねじ部に下端部の雄ねじ部がねじ込まれ、前記雌ねじ部にねじ込まれた部分より上方は前記基礎を構成するコンクリート又はモルタルと非接触に維持され、上端部が前記基礎の上面により突出して前記ベースプレートに結合されるアンカーボルトと、を含み、前記ベースプレートは、上面から上方に立ち上げられた枠体を有し、前記アンカーボルトの下部は、前記基礎の上面より突出した部分に付与された軸線周りの回転力によって前記定着部材から抜き取りが可能に該定着部材とねじり合わされており、該アンカーボルトの上部は、前記ベースプレートの板状本体部を貫通して上端部が前記枠体の上部に結合されている柱脚部接合構造を提供するものである。

この柱脚部接合構造では、柱の下端が上方へ浮き上がるように変位しようとするときに、上記枠体を介してアンカーボルトが抵抗するものとなる。そして、基礎と密着するベースプレートの板状本体部より上方でアンカーボルトを枠体と結合することができる。これにより、大きな引張力が作用した後の塑性変形の残留状態を容易に観察することができ、交換の必要性を容易に判断することできる。また、アンカーボルトを交換する作業も容易となる。特に、アンカーボルトにベースプレートから引張力と圧縮力との双方が伝達されるように結合すること、及びこの結合を解除してアンカーボルトを交換することが容易となる。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の柱脚部接合構造において、前記アンカーボルトには、ベースプレートの板状本体部より上方で前記枠体に結合される部分より下方の少なくとも一部に、該アンカーボルトの外周面を囲むように金属の筒体が装着されているものとする。

この柱脚部接合構造では、アンカーボルトに塑性的な伸び変形が生じ、その後に圧縮力が作用したときに、ベースプレートの板状本体部より上方でアンカーボルトの曲げ変形を拘束し、座屈するのを防止することができる。

請求項６に係る発明は、コンクリートで主要部が形成された基礎と、前記基礎上に立設される柱と、前記柱の下端部に固定されたベースプレートと、下部が前記基礎に埋め込まれ、上端部が前記基礎の上面より突出して、前記べースプレートと結合される複数のアンカー部材と、を有し、前記アンカー部材は、前記基礎を形成するコンクリート中に埋め込んで固定された定着部材と、前記定着部材に設けられた雌ねじ部に下端部の雄ねじ部がねじ込まれ、前記雌ねじ部にねじ込まれた部分より上方は前記基礎を構成するコンクリート又はモルタルと非接触に維持され、上端部が前記基礎の上面により突出して前記ベースプレートに結合されるアンカーボルトと、を含み、前記アンカーボルトは、前記基礎の上面より突出した部分に付与された軸線周りの回転力によって前記定着部材から抜き取りが可能に該定着部材とねじり合わされており、前記ベースプレートは、前記基礎のコンクリート又は該基礎と一体となったモルタルによって下面より高い位置まで埋め込まれ、該ベースプレートの側面は、下方に向かって該ベースプレートの中央側に傾斜しており、前記ベースプレートの側面及び下面には、前記基礎のコンクリートとの付着力又は該基礎と該ベースプレートとの間に介挿されるモルタルとの付着力を抑制する剥離層が形成されている柱脚部接合構造を提供するものである。

この柱脚部接合構造では、ベースプレートがコンクリート又はモルタルに埋め込まれていることにより、柱に水平方向の力が作用したときに、ベースプレートの側面に当接されているコンクリート又はモルタルによって水平方向の変位が拘束される。そして、柱の下端部に曲げモーメントが作用し、引張側でアンカーボルトに伸びが生じてベースプレートが浮き上がったときには、剥離層によってベースプレートがコンクリート又はモルタルと容易に分離し、隣接する部分のコンクリート又はモルタルが損傷するのを抑制することができる。そして、曲げモーメントの方向が反転して浮き上がったベースプレートが再び基礎に押し付けられる時には、傾斜する側面によってベースプレートは元の位置に正確に復元される。

以上、説明したように本発明に係る柱端部接合構造では、アンカーボルトの塑性変形によって震動等のネルギーを吸収することができるとともに、アンカーボルトの交換を容易に行うことができ、アンカーボルトに塑性変形が生じる前の状態に復元することが可能となる。

本発明の一実施形態である柱脚部接合構造の概略正面図及び概略側面図である。図１中に示すＡ−Ａ線での平断面図である。図１及び図２中に示すＢ−Ｂ線での立断面図である。図１に示す柱脚部接合構造で用いられているアンカー部材の断面図である。図１に示す柱脚部接合構造によって柱を基礎上に接合する工程を示す概略図である。図１に示す柱脚部接合構造によって柱を基礎上に接合する工程を示す概略図である。図１に示す柱脚部接合構造によって柱を基礎上に接合する工程を示す概略図である。図１に示す柱脚部接合構造によって柱を基礎上に接合する工程を示す概略図である。本発明の他の実施形態である柱脚部接合構造におけるアンカー部材及びベースプレートの一部を示す断面図である。本発明と関連する技術を用いた柱脚部接合構造の概略正面図である。図１０に示す柱脚部接合構造で用いられているアンカー部材を示す断面図である。図１０に示す柱脚部接合構造で用いられているアンカー部材に代えて用いることができるアンカー部材の他の例を示す断面図であって、このアンカー部材を用いることによって本発明の他の実施形態となるものである。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である柱脚部接合構造を示す概略正面図及び概略側面図である。また、図２は図１中のＡ−Ａ線における平断面図である。
この柱脚部接合構造は、木質材からなる柱１の下端部を基礎２に接合するものである。柱１は、小断面の木材を張り合わせた集成材からなるものであり、下面に当接して鋼からなるベースプレート３が取り付けられている。基礎のコンクリート２１には複数のアンカー部材４の下部が埋め込まれ、上部が基礎２の上面から突き出しており、これらのアンカー部材４によってベースプレート３が基礎２に結合されている。

上記柱１は、断面形状が矩形となっており、断面の一辺の長さが隣接する他の辺より長い扁平な形状となっている。そして、下端部で長辺方向に作用する曲げモーメントに対して大きな抵抗力を有するように基礎２に接合されるものである。
この柱１には中心部に軸線方向の孔が形成され、緊張材１１が挿通されている。この緊張材１１の下端部は基礎２のコンクリート２１中に埋め込まれ、定着されている。そして、柱１の上部（図示しない）で緊張力が導入され、柱１にプレストレスが導入されるともに柱１を軸線方向の力で基礎２に押し付けるものとなっている。

上記ベースプレート３は、鋼の厚板からなる板状本体部３１と、この板状本体部３１の上面に立ち上げられた複数の枠体３２とを有するものである。そして、板状本体部３１の上面が柱１の下端面に当接され、強固に接合されている。この板状本体部３１の下部は、基礎のコンクリート２１の上に形成されたモルタル層２２に埋め込まれており、柱１から伝達される鉛直方向の力がモルタル層２２を介してコンクリート部分に伝達されるものとなっている。この板状本体部３１の側面は、図１に示すようにモルタル層２２に埋め込まれた部分が中心側に傾斜している。つまり、上面より下面の寸法が縮小されるように側面が傾斜するものである。
この板状本体部３１の下面には剥離剤が塗布されており、板状本体部３１の下部を埋め込むように形成されたモルタル層２２との付着を遮断し、容易に剥離するものとなっている。

この板状本体部３１の上面に立ち上げられた複数の枠体３２は、アンカー部材４が結合される位置に設けられており、鋼からなるものでベースプレート３の板状本体部３１に溶接等によって固定されている。これらの枠体３２のそれぞれは、板状本体部３１の上面より上方に立ち上げられた２つの縦部材３２ａと、これらの縦部材３２ａの上部を横方向に連結する横部材３２ｂとを有する。板状本体部３１の、上記２つの縦部材３２ａが立ち上げられた位置の間には貫通孔が形成されている。この貫通孔には、アンカー部材４の上部が挿通され、２つの縦部材３２ａの間を経て横部材３２ｂにアンカー部材４の上端部が結合されている。

上記ベースプレート３は、図２及び図３に示すように、複数の接合ボルト３３によって柱１と接合されている。接合ボルト３３は全長にわたって雄ねじが形成されたものであり、ベースプレート３の板状本体部３１に形成されたボルト孔の雌ねじに下端部がねじり合わされている。そして、上部は柱１に穿設された穴に挿入される。該穴の内周面と接合ボルト３３の外周面との間隙には接着剤が充填され、硬化して柱１と接合ボルト３３とを結合している。接着剤は例えばエポキシ樹脂を用いることができる。

基礎のコンクリート２１は、上面に複数の高さ調整用ボルト２３を備えている。これらの高さ調整用ボルト２３は下部がコンクリート２１に埋め込まれ、上面から突き出した上部に長ナット２４がねじり合わされている。これらの長ナット２４の上にベースプレート３を載置し、仮支持することができる。そして、長ナット２４を高さ調整用ボルト２３にねじり合わせる長さを調整することにより、ベースプレート３を正確な高さに仮支持することができものである。
基礎２のコンクリート上に形成されたモルタル層２２は、高さ調整用ボルト２３と長ナット２４でベースプレート３が仮支持された状態で基礎のコンクリート２１上に未硬化のモルタルを流し込み、硬化することによって形成されたものである。したがって、高さ調整用ボルト２３、長ナット２４及び板状本体部３１の少なくとも下部を埋め込み、基礎のコンクリート２１上でベースプレート３を支持するものとなっている。

図４は、基礎２とベースプレート３とを結合するアンカー部材４を示す断面図である。
上記アンカー部材４は、下部が基礎のコンクリート２１に埋め込まれた棒状体である下部アンカー４１と、該下部アンカー４１の下端部に形成された雄ねじ部にねじり合わされた埋め込みナット４２と、該埋め込みナット４２に係止された定着板４３と、上記下部アンカー４１の上部に接合され、ベースプレート３と結合されるアンカーボルト４４と、該アンカーボルト４４にねじり合わされるナット４５と、を有するものである。

上記下部アンカー４１と、埋め込みナット４２と、定着板４３とが本件発明の定着部材を形成しており、下部アンカー４１が所定の深さまで基礎のコンクリート２１に埋め込まれる。定着板４３は、中央部に貫通孔を有する鋼プレートであり、該貫通孔に下部アンカー４１が挿通され、該定着板４３が埋め込みナット４２に係止されるものとなっている。したがって、下部アンカー４１の雄ねじ部にねじり合わされた埋め込みナット４２と、これに係止された定着板４３とによって基礎のコンクリート２１から抜け出すことがないようにしっかりと定着される。

上記下部アンカー４１には、上端面から軸線方向に穴４１ａが形成されており、その底部にはアンカーボルト４４とねじり合わせることができる雌ねじ部４１ｂが形成されている。この穴の深さ、すなわち雌ねじ部４１ｂが形成される位置は、上記柱１を含む構造物の設計において求められる柱下端の接合部における剛性、変形性能又は終局破壊が生じるまでに許容すべき変形量等によって適宜に定めることできるものである。

上記アンカーボルト４４は、下端部が下部アンカー４１に設けられた穴４１ａの底部で雌ねじ部４１ｂにねじり合わせて該下部アンカー４１と接続される。そして、上記雌ねじ部４１ｂとねじり合わされた部分より上方は、下部アンカー４１に形成された穴４１ａの内周面と該アンカーボルト４４の外周面との間に環状の小さな隙間が形成されている。
このアンカーボルト４４の上部は、ベースプレート３に設けられた枠体３２の横部材３２ｂに結合されている。横部材３２ｂには鉛直方向の貫通孔３２ｃが形成され、この貫通孔３２ｃにアンカーボルト４４が挿通され、頭部４４ａがワッシャー４６を介して横部材３２ｂの上面に当接される。そして横部材３２ｂの下側でアンカーボルト４４にねじり合わされたナット４５が横部材３２ｂの下面に締め付けられ、アンカーボルト４４がベースプレート３に対して上方及び下方へ相対的に変位するが拘束されるものとなっている。
なお、下部アンカー４１の上端面は、横部材３２ｂに締め付けられた上記ナット４５に押し付けられているのが望ましいが、アンカーボルト４４の下端部が穴４１ａの底部に形成された雌ねじ部４１ｂにねじり合わされた状態で下部アンカー４１の上端面がナット４５と離隔しているものであってもよい。

このような柱脚部接合構造では、柱１からベースプレート３を介して基礎２に下方への圧縮力が伝達されるとともに、柱１に上方への引き抜き力が作用したときには、柱１からベースプレート３、アンカーボルト４４、下部アンカー４１、埋め込みナット４２及び定着板４３を介して引き抜き力が基礎のコンクリート２１に伝達され、引き抜きに抵抗するものとなる。また、柱脚部に曲げモーメントが作用したときには、圧縮側では柱１からベースプレート３及びモルタル層２２を介して圧縮力が基礎のコンクリート２１に伝達されるとともに、引張側では柱１に引き抜き力が作用したときと同様にアンカー部材４を介して基礎のコンクリート２１に伝達され、引き抜きに抵抗するものとなる。

柱脚部に大きな曲げモーメントが作用して引張側のアンカーボルト４４に降伏点応力度以上の応力度が発生すると、アンカーボルト４４には先端の下部アンカー４１にねじり合わされた部分から枠体３２に係止された頭部までの広い範囲で塑性的な伸び変形が生じる。そして、地震時のように大きな水平力が方向を反転して繰り返し作用するときには、引張側であった領域が圧縮側となってベースプレート３が基礎に２押し付けられる。このとき、塑性的な伸びが生じたアンカーボルト４４は、頭部４４ａとナット４５によって横部材３２ｂに結合されていることから、ベースプレート３から圧縮力が作用し、圧縮変形が生じる。これにより、繰り返し反転する曲げモーメントが作用したときに、アンカーボルト４４の応力−ひずみ曲線は大きなループを描くものとなり、震動のエネルギーを有効に吸収して構造物の振動を減衰させる。なお、アンカーボルト４４に圧縮方向の力が作用したときに、アンカーボルト４４は下部アンカー４１の軸線方向の穴４１ａ内で、環状の間隙をおいて対向する内周面に曲げ変形が拘束され、アンカーボルト４４の座屈が防止される。

上記のように構造物に大きな負荷が作用してアンカーボルト４４に塑性変形が残留した場合等には、アンカーボルトの頭部４４ａに軸線周りの回転力を付与することによってアンカーボルト４４を下部アンカー４１の雌ねじ部４１ｂから引き抜くことができる。そして、変形が生じていない新たなアンカーボルトをベースプレート３の上方から下部アンカー４１にねじ込むことができ、アンカーボルト４４を容易に交換して、塑性変形が生じる前の初期状態に復元することができる。

次に、上記構造によって木質材からなる柱１を基礎２に接合する工程について説明する。
柱１を立設する位置に基礎２を形成するための型枠及び必要な鉄筋を組み立て、未硬化のコンクリートを打ち込んで、図５（ａ）に示すように基礎のコンクリート部分２１を形成する。このとき、アンカー部材を埋め込む位置には底を有する円筒状の箱抜き型枠を設置しておき、上面から所定の深さの穴２５を形成する。また、柱１の中心となる位置には下端部に定着具１２が装着された緊張材の下側部分１１ａを、その下部がコンクリートに埋め込まれるように配置しておく。

一方、木質材からなる柱１は、工場等において軸線方向を横にして支持し、鋼からなるベースプレート３を取り付ける。ベースプレート３は、例えば次のように取り付けることができる。
図５（ｂ）に示すようにベースプレート３をビス等によって柱１の所定の位置に仮固定し、ベースプレート３に設けられたボルト孔３１ａの雌ねじに背面側から接合ボルト３３をねじ込む。そして、軸線回りに回転させながら柱１に設けられた穴１３に挿入してゆき、接合ボルト３３の後端がベースプレート３の下面とほぼ一致する位置までねじ込む。このとき接合ボルト３３はねじり合わされたベースプレート３によって支持され、柱１に形成された穴１３の内周面との間には環状の隙間が形成された状態とすることができる。この隙間に接着剤を充填し、硬化させてベースプレート３と柱１とを接合ボルト３３を介して接合する。

ベースプレート３が取り付けられた柱１は、図６（ａ）に示すように軸線を上下方向にして吊り上げる。なお、吊り上げる柱１には、中心部に形成された軸線方向の孔に緊張材の上側部分１１ｂを挿入して上部の定着具１４によって支持しておく。そして、柱１の下端部に取り付けられたベースプレート３には、図６（ｂ）に示すようにアンカー部材４を装着するとともに、ベースプレート３の板状本体部３１の下面及び側面には剥離剤を塗布する。アンカー部材４が装着された柱１は、打設されたコンクリート２１上で降下させ、図７（ａ）に示すようにアンカー部材４をコンクリートに形成された穴２５に挿入する。柱１は、基礎のコンクリート２１の上面に設けられている高さ調整用ボルト２３と、これにねじり合わされた長ナット２４とを調整することによって、図７（ｂ）に示すように正確な高さに仮支持する。
また、緊張材１１は、基礎のコンクリート２１に一部が埋め込まれている下側部分１１ａと、柱１に支持された上側部分１１ｂとを、柱に設けられた開口１ａ内でカプラー１５により接続する。

この状態で基礎のコンクリート２１の上部にモルタル用の型枠２６を設置し、未硬化のモルタル２７を流し込む。モルタル２７はアンカー部材４が挿入された穴２５内にも流し込み、穴内でアンカー部材４が基礎のコンクリート２１と一体となるように埋め込む。また、モルタル２７は、ベースプレートの板状本体部３１の少なくとも下部を埋め込む高さまで流し込む。このように流し込んだモルタル２７の硬化後、柱１の上部で緊張材１１に緊張力を導入する。これにより、図８に示すように柱１はベースプレート３、モルタル層２２及びアンカー部材４を介して基礎のコンクリート２１に固定される。

アンカー部材は、図４に示す例に限定されものではなく、例えば図４に示す下部アンカーは、上端面から雌ねじが形成された部分の上側の筒状部分を分離したものであってもよい。下部アンカーのアンカーボルトが接続される部分とアンカーボルトの周囲を囲む筒状部材とに分離することによって、穴の底部の雌ねじ部を浅い位置で形成することができ、加工が容易となる。また、筒状部材によってアンカーボルトの座屈を有効に防止することができる。

また、アンカー部材は図９に示すような構造のものを用いることもできる。
このアンカー部材５は、下部アンカー５１、埋め込みナット５２、定着板５３及びアンカーボルト５４を有するものであるが、アンカーボルト５４にねじり合わされるナットを備えていない。このアンカー部材５が採用されるときには、ベースプレート６の板状本体部６１から立ち上げられた枠体６２の横部材６２ｂに設けられた貫通孔には、内周面に雌ねじが形成されており、アンカーボルト５４をねじ込むことができるものとなっている。これにより、アンカーボル５４トにはベースプレート６の枠体６２から引張方向の力と圧縮方向の力との双方が伝達されるものとなっている。

本例の枠体６２の２つの縦部材６２ａは、アンカーボルト５４の外周面と近接する位置に立設されており、望ましくは縦部材６２ａに断面が円弧状の溝を形成して該溝の内周面とアンカーボルト５４の外周面とが近接して対向するものとする。これにより枠体６２の縦部材６２ａがアンカーボルト５４のすべての方向への曲げ変形を拘束して座屈を防止することができる。なお、枠体の縦部材は筒状となってアンカーボルト５４の周りを囲むものであってもよい。

本例のアンカー部材５が有する下部アンカー５１は、上端面がベースプレート６の板状本体部６１の上面とほぼ同じ高さにあり、板状本体部６１に形成された貫通孔内で枠体６２との段差部で枠体６２の縦部材６２ａに突き当てて保持されている。この下部アンカー５１の上端面から軸線方向に形成された穴５１ａの内周面には上端面から雌ねじが形成され、アンカーボルト５４の下端部がねじり合わされてアンカーボルト５４と下部アンカー５１とが接続されている。なお、下部アンカー５１の上端面から軸線方向に形成された穴５１ａは、図９に示されるものより深く形成することもできる。この穴の底部に限定して雌ねじを形成し、この雌ねじ部より上方はアンカーボルトの外形よりやや大きい内径の穴とすることができる。

このようなアンカー部材５を用いたときにも、図４に示すアンカー部材４とほぼ同様に機能するとともに、アンカーボルト５４は枠体６２の上側で頭部を軸線回りに回転させることによって抜き取ることができ、塑性変形が残留したときにアンカーボルト５４を交換することができる。
なお、図４に示すアンカー部材４及び図９に示すアンカー部材５は、いずれも下部アンカー４１，５１にナットをねじり合わせ、定着板を係止しているが、これに代えて下部アンカーの下端部を拡径するものであってもよい。また、溶接等の手段によって棒状又は板状の張り出し部を設けるもの等であってもよい。

図１０は、本発明と関連する技術を用いた柱脚部接合構造の概略正面図であり、図１１は、この柱脚部接合構造で用いることができるアンカー部材の例を示す断面図である。
この柱脚部接合構造では、ベースプレート８に枠体は設けられておらず、アンカー部材７が有するアンカーボルト７４の頭部７４ａは、ベースプレート８の板状本体部８１の上面に当接して結合されている。
また、このアンカー部材７は、上記アンカーボルト７４の他に、該アンカーボルトにねじり合わされ、板状本体部８１をアンカーボルトの頭部７４ａとの間に挟み込んで締め付けられるナット７５と、アンカーボルト７４の下部にねじり合われる埋め込みナット７２と、該埋め込みナットに係止される定着板７３と、上記ナット７５と上記定着板７３との間でアンカーボルト７４を囲むように装着された筒状部材７１とを有するものである。

上記埋め込みナット７２は、アンカーボルト７４の先端部にねじり合わされ、アンカーボルト７４の先端面が該埋め込みナット７２の軸線方向の寸法内にあって先端が埋め込みナット７２から突出しないものとなっている。埋め込みナット７２は、このようにねじり合わされた状態でアンカーボルト７４が抜け出さないように保持することができる長さを有するものである。この埋め込みナット７２の中空孔の下側には遮蔽部材７６をはめ込む等の手段によって周囲に充填されるモルタル２８と非接触とすることができる。これにより、アンカーボルト７４をベースプレート８の上側で回転されることによって埋め込みナット７２から抜き取ることを可能としている。
上記定着板７３は、上記埋め込みナット７２に係止され、アンカー部材７の引き抜きに対して抵抗するものである。
なお、上記埋め込みナット７２は、軸線方向の一端が閉塞された袋ナットを用いるものであってもよい。

アンカーボルト７４にねじり合わされ、板状本体部８１の下面に締め付けられるナット７５は、板状本体部８１の下面に固定されたナットカバー８２によって覆われており、板状本体部８１の下面と基礎のコンクリート２１との間に充填されるモルタル２８と非接触となっている。これにより、ナット７５はモルタル２８に拘束されることなくアンカーボルト７４の変位が許容される範囲内で該アンカーボルト７４とともに水平方向に変位が可能となっている。ナット７５の位置がモルタル２８によって拘束されていると、柱の下端部に大きな曲げモーメント及び水平力が作用してベースプレート８に変位が生じたときに、ナット７５とベースプレート８との間にアンカーボルト７４が挟まれて抜き取りが困難となるおそれがあり、これを回避するものである。

上記筒状部材７１は、内径がアンカーボルト７４の外形よりやや大きいものであり、アンカーボルト７４の周囲に環状の隙間が形成されている。この隙間は、アンカーボルト７４に圧縮力が作用したときにアンカーボルトの曲げ変形を拘束して座屈を抑制する程度の大きさとなっている。この筒状部材７１の上端面はナットカバー８２の下面に当接され、下端面が定着板７３の上面に当接されている。これにより、アンカー部材７を基礎のコンクリート２１と一体に固定するために充填されたモルタル２８とアンカーボルト７４は非接触に維持されることになり、アンカーボルト７４はベースプレート８の上方から軸線回りに回転させることによって抜き取ることが可能となっている。

図１１に示すアンカー部材７で用いられる筒状部材７１、アンカーボルト７４にねじり合わされる埋め込みナット７２及びこの埋め込みナット７２に係止される定着板７３は、これらに代えて、図１２に示すような下部アンカー９１、この下部アンカー９１にねじり合わされる埋め込みナッ９２ト及び定着板９３を採用することができる。このようなアンカー部材９を用いた柱梁接合構造は本発明の他の実施形態となるものである。
上記下部アンカー９１は、図４示す柱脚部接合構造で用いられている下部アンカー４１と同様に上端面から軸線方向に形成された穴９１ａ有するものであり、穴９１ａの底部にアンカーボルト９４の先端部がねじり合わされる雌ねじ部９１ｂを備えている。また、雌ねじ部９１ｂより上方では穴９１ａの内周面がアンカーボルト９４との外周面と環状の間隙をおいて対向するものとなっている。

この下部アンカー９１の上端面は、ベースプレートの板状本体部８１に取り付けられたナットカバー８２の下面に当接されるとともに、下部の外周面には雄ねじが形成され、埋め込みナット９２がねじり合わされて定着板９３が係止されている。
一方、上記アンカーボルト９４は、先端部が下部アンカー９１の雌ねじ部９１ｂにねじり合わせて下部アンカー９１と接続されとともに、頭部９４ａとナット９５との間にベースプレート８１を挟み込んで結合される。
このようなアンカー部材９を用いても、図１１に示すアンカー部材７とほぼ同様に機能するともにアンカーボルト９４を容易に交換することができる。

以上に説明した実施の形態では、柱が木質材からなるものであるが、本発明は木質材からなる柱の脚部を接合するものに限定されず、柱の下端部にベースプレートを用いるものであれば、鋼製の柱、プレキャストコンクリートからなる柱の脚部の接合構造に適用することができる。また、本発明の柱脚部接合構造は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で形状、寸法等を変更して適用することができるものである。

１：柱，１ａ：柱の開口，２：基礎，３：ベースプレート，４：アンカー部材，
５：アンカー部材，６：ベースプレート，７：アンカー部材，８：ベースプレート，９：アンカー部材，
１１：緊張材，１１ａ：緊張材の下側部分，１１ｂ：緊張材の上側部分，１２：定着具，１３：柱に設けられた穴，１４：定着具，１５：カプラー，
２１：基礎のコンクリート，２２：モルタル層，２３：高さ調整用ボルト，２４：長ナット，２５：基礎のコンクリートに形成された穴，２６：モルタル用の型枠，
２７：未硬化のモルタル，２８：モルタル，
３１：板状本体部，３１ａ：板状本体部に設けられたボルト孔，３２：枠体，３２ａ：枠体の縦部材，３２ｂ：枠体の横部材，３２ｃ：横部材に設けられた貫通孔，
３３：接合ボルト，
４１：下部アンカー，４１ａ：下部アンカーの端面から軸線方向の形成された穴，４１ｂ：穴の底部の雌ねじ部，４２：埋め込みナット，４３：定着板，４４：アンカーボルト，４４ａ：アンカーボルトの頭部，４５：ナット，４６：ワッシャー，
５１：下部アンカー，５１ａ：下部アンカーの端面から軸線方向に設けられた穴，５２：埋め込みナット，５３：定着板，５４：アンカーボルト，
６１：ベースプレートの板状本体部，６２：枠体，６２ａ：枠体の縦部材，６２ｂ：枠体の横部材，
７１：筒状部材，７２：埋め込みナット，７３：定着板，７４：アンカーボルト，
７４ａ：アンカーボルトの頭部，７５：ナット，７６：遮蔽部材，
８１：ベースプレートの板状本体部，８２：ナットカバー，
９１：下部アンカー，９１ａ：下部アンカーの端面から軸線方向に設けられた穴，９１ｂ：穴の底部の雌ねじ部，９２：埋め込みナット，９３：定着板，９４：アンカーボルト，９４ａ：アンカーボルトの頭部，９５：ナット

Claims

コンクリートで主要部が形成された基礎と、
前記基礎上に立設される柱と、
前記柱の下端部に固定されたベースプレートと、
下部が前記基礎に埋め込まれ、上端部が前記基礎の上面より突出して、前記べースプレートと結合される複数のアンカー部材と、を有し、
前記アンカー部材は、
前記基礎を形成するコンクリート中に埋め込んで固定された定着部材と、
前記定着部材に設けられた雌ねじ部に下端部の雄ねじ部がねじ込まれ、前記雌ねじ部にねじ込まれた部分より上方は前記基礎を構成するコンクリート又はモルタルと非接触に維持され、上端部が前記基礎の上面により突出して前記ベースプレートに結合されるアンカーボルトと、を含むものであり、
前記定着部材は、上下方向に軸線を有する棒状体を含み、該棒状体の上端面から軸線方向に中心穴が形成され、該中心穴の底部に前記アンカーボルトの前記雄ねじ部がねじ込まれる雌ねじ部が形成され、
前記雌ねじ部より上方は、前記中心穴の内周面と前記アンカーボルトの外周面との間に環状の隙間が形成されており、
前記アンカーボルトは、前記基礎の上面より突出した部分に付与された軸線周りの回転力によって前記定着部材から抜き取りが可能に該定着部材とねじり合わされていることを特徴とする柱脚部接合構造。
前記アンカーボルトは、前記ベースプレートから上方への引張力と下方への圧縮力とが伝達されるように該ベースプレートと結合されていることを特徴とする請求項１に記載の柱脚部接合構造。
前記棒状体は、下端部に断面が拡大された拡大部を備えるか、又は外周面に形成された雄ねじにねじり合わされたナット、もしくは該ナットと該ナットに係止される定着プレートとが装着されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の柱脚部接合構造。
コンクリートで主要部が形成された基礎と、
前記基礎上に立設される柱と、
前記柱の下端部に固定されたベースプレートと、
下部が前記基礎に埋め込まれ、上端部が前記基礎の上面より突出して、前記べースプレートと結合される複数のアンカー部材と、を有し、
前記アンカー部材は、
前記基礎を形成するコンクリート中に埋め込んで固定された定着部材と、
前記定着部材に設けられた雌ねじ部に下端部の雄ねじ部がねじ込まれ、前記雌ねじ部にねじ込まれた部分より上方は前記基礎を構成するコンクリート又はモルタルと非接触に維持され、上端部が前記基礎の上面により突出して前記ベースプレートに結合されるアンカーボルトと、を含み、
前記ベースプレートは、上面から上方に立ち上げられた枠体を有し、
前記アンカーボルトの下部は、前記基礎の上面より突出した部分に付与された軸線周りの回転力によって前記定着部材から抜き取りが可能に該定着部材とねじり合わされており、
該アンカーボルトの上部は、前記ベースプレートの板状本体部を貫通して上端部が前記枠体の上部に結合されていることを特徴とする柱脚部接合構造。
前記アンカーボルトには、ベースプレートの板状本体部より上方で前記枠体に結合される部分より下方の少なくとも一部に、該アンカーボルトの外周面を囲むように金属の筒体が装着されていることを特徴とする請求項４に記載の柱脚部接合構造。
コンクリートで主要部が形成された基礎と、
前記基礎上に立設される柱と、
前記柱の下端部に固定されたベースプレートと、
下部が前記基礎に埋め込まれ、上端部が前記基礎の上面より突出して、前記べースプレートと結合される複数のアンカー部材と、を有し、
前記アンカー部材は、
前記基礎を形成するコンクリート中に埋め込んで固定された定着部材と、
前記定着部材に設けられた雌ねじ部に下端部の雄ねじ部がねじ込まれ、前記雌ねじ部にねじ込まれた部分より上方は前記基礎を構成するコンクリート又はモルタルと非接触に維持され、上端部が前記基礎の上面により突出して前記ベースプレートに結合されるアンカーボルトと、を含み、
前記アンカーボルトは、前記基礎の上面より突出した部分に付与された軸線周りの回転力によって前記定着部材から抜き取りが可能に該定着部材とねじり合わされており、
前記ベースプレートは、前記基礎のコンクリート又は該基礎と一体となったモルタルによって下面より高い位置まで埋め込まれ、
該ベースプレートの側面は、下方に向かって該ベースプレートの中央側に傾斜しており、
前記ベースプレートの側面及び下面には、前記基礎のコンクリートとの付着力又は該基礎と該ベースプレートとの間に介挿されるモルタルとの付着力を抑制する剥離層が形成されていることを特徴とする柱脚部接合構造。