JP7137978B2 - 柱用板状部材 - Google Patents

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本発明は、柱において、特に、側柱または隅柱において好適に用いられる柱用板状部材に関するものである。
柱の下端がコンクリート製の基礎梁に埋め込まれる埋込柱脚が採用される場合がある。この場合には、基礎梁の内部に、基礎梁主筋が基礎梁に沿って配設される。すなわち、柱を中心にそれぞれの基礎梁の方向に基礎梁主筋が配設される。
一方、側柱や隅柱では、柱の少なくとも一方に基礎梁が形成されない。この場合には、柱が基礎梁から抜けださないように補強筋を配置する必要がある。
図9は、従来の埋込柱脚構造100を示す概略図であり、柱105が側柱である例を示す。側柱である柱105に対しては、3方向に基礎梁111が形成される。基礎梁111には、基礎梁主筋107(図中点線で示す)がそれぞれの方向に配置される。また、柱105を囲むように、U字状に屈曲する補強筋109が配置される。補強筋109は、基礎梁111が形成されていない側(図中左側)に屈曲部が向き、先端がその逆側(図中右側)に延びるように配置される。
基礎梁111のない方向(図中左側)は、コンクリートの断面が小さいため、柱105がこの方向に力が加わると、柱105が倒れ、基礎梁111から抜け出す恐れがある。これに対し、補強筋109を配置することで、補強筋109の屈曲部がこの力を受け止めて、補強筋109の先端側のアンカー効果によって、柱105の倒れ(抜け出し)を防止することができる。
しかし、このような補強筋109を配置するためには、柱105の周囲の基礎梁111の幅を広くしなければならない。このため、埋込柱脚構造100のサイズが大きくなり、施工工数の増加ともなる。
これに対し、U字状の補強筋109を用いず、柱105の下部にダイアフラムを配置し、ダイアフラムの上面または下面に補強筋を接合する方法がある(例えば非特許文献1)。
社団法人日本建築学会発行「鋼構造接合設計指針」p.341
非特許文献1においては、柱の下部にダイアフラムを配置し、ダイアフラムの上面または下面に、他の部材を介して補強筋が接合される。しかし、この方法では、部品点数が多くなり、また、現場での補強筋の接合作業が必要となる。また、補強筋とダイアフラムとを溶接で接合することもできるが、溶接が困難な場所では、作業ができない。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構造の柱梁仕口構造等に適用可能な柱用板状部材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、本発明は、柱に用いられる板状部材であって、略板状の本体部と、前記本体部の少なくとも一方の側方に向かって突出する鉄筋と、を具備し、前記鉄筋と前記本体部とは一体化されて接合され、前記本体部から突出する前記鉄筋の一端が、前記本体部に鋳ぐるみによって一体化され、前記鉄筋と前記本体部との接合力は、前記鉄筋の引張強度よりも大きく、前記鉄筋に対して軸方向に引張力が付与された際に、前記鉄筋が前記本体部から抜ける前に、前記鉄筋が破断することを特徴とする柱用板状部材である。
前記板状部材がベースプレートであり、前記本体部の上面に、略正方形の柱接合部を有し、前記柱接合部の略正方形の各辺の略中央に孔が形成され、前記本体部は、前記柱接合部より内側に開口部を有し、前記開口部は、前記本体部の上面から下面へ、内側に向けて傾斜するように形成されていてもよい。
前記板状部材が、柱梁仕口構造に用いられてもよい。
本発明によれば、鉄筋と本体部とが一体化しているため、現場において、板状部材に鉄筋を接合する作業が不要である。
なお、板状部材は、柱脚におけるベースプレートとしても使用することができる。さらに、板状部材は、柱同士を接合するダイアフラムとしても使用することができる。
特に、鉄筋が本体部に対して鋳ぐるみによって一体化されていれば、鉄筋と本体部とを一体化するための別途の接合作業や加工が不要である。
本発明によれば、簡易な構造の柱梁仕口構造等に適用可能な柱用板状部材を提供することができる。
埋込柱脚構造1を示す平面図。 図1のA-A線断面における、埋込柱脚構造1を示す側面図。 (a)は板状部材3aを示す平面図、(b)は板状部材3bを示す平面図。 図3(a)のB-B線断面図。 (a)は板状部材3cを示す平面図、(b)は板状部材3dを示す平面図。 柱梁仕口構造30を示す図。 柱梁仕口構造30aを示す図。 柱梁仕口構造30bを示す図。 従来の柱の埋込柱脚構造100を示す平面図。
(第1実施形態)
以下、本発明の実施の形態にかかる埋込柱脚について説明する。図1は、埋込柱脚構造1を示す平面図である。なお、図示した例は、柱5が側柱である例を示す。
図1に示すように、側柱の部位では、柱5の3方向にT字状に基礎梁11が形成され、一方向には基礎梁11が形成されない。基礎梁11が形成されるそれぞれの方向には、基礎梁11に沿って基礎梁主筋7(図中点線)が配置される。
図2は、鋼製柱部材と鉄筋コンクリート造の基礎梁とが接合する埋込柱脚構造1を示す図であり、図1のA-A線断面における側面図である。埋込柱脚構造1は、主に、柱部材20a、20b、板状部材3a、3b、基礎梁主筋7、補強筋9等から構成される。柱部材20aの下方であって、基礎梁11に埋設される部位には、板状部材3aがダイアフラムとして接合される。板状部材3aの下方には、柱部材20bが接合され、柱部材20bの下方には、板状部材3aと離間して板状部材3bがベースプレートとして接合される。
なお、本実施形態では、予め工場等において、柱部材20aの下部と上方の板状部材3aの上面とを溶接し、次いで、上方の板状部材3aの下面と柱部材20bの上部とを溶接し、最後に、柱部材20bの下部と下方の板状部材3bの上面とを溶接して一体化した柱部材20を現場に運搬し、設置される。なお、この柱部材20aは、基礎梁の上面から略1mの長さ(高さ)を有する。因みに、柱部材20aの上部と、その上方の柱5の下部とは、現場にて溶接される(溶接部22)。
また、この別の実施形態として、予め工場等において、上方の板状部材3aの下面と柱部材20bの上部とを溶接し、柱部材20bの下部と下方の板状部材3bの上面とを溶接して一体化した柱部材20としても良い。その後、一体化された、柱部材20が、現場に運搬されて、現場にて、板状部材3aの上面に、柱部材20aの下部、または、柱5の下部が溶接されてもよい。
このように、板状部材3a等を埋込柱脚構造1におけるダイアフラムやベースプレートとして用いることもできる。
次に、板状部材3a等について詳細に説明する。図3(a)は、埋込柱脚構造1用の板状部材3aを示す平面図であり、図3(b)は、埋込柱脚構造1用の板状部材3bを示す平面図である。なお、板状部材3bは、板状部材3aに対して孔21が形成される点のみ異なる。孔21は、アンカーボルト用の貫通孔である。なお、以下の説明では、上方の板状部材3aについて説明するが、板状部材3bも同様である。
板状部材3aは、主に、略板状の本体部15と、本体部15と一体で接合される鉄筋17からなる。本体部15は略長方形であり、本体部15の上下面には、略正方形の柱接合部(図中点線)を有する。本体部15の1辺と柱接合部との距離は、他の3辺と柱接合部との距離よりも大きい。すなわち、本体部15の中心に対して、柱接合部は、1方の短辺方向に偏心して配置される。
柱接合部との距離の大きな一方の短辺側の側方には、複数の鉄筋17が突出する。鉄筋17は、本体部15の当該短辺に略垂直に所定の間隔で配置される。鉄筋17は、埋込柱脚構造1において補強筋9として機能する。なお、本実施形態では、複数の鉄筋17が、補強筋9として機能する実施例を示すが、本発明は、複数の鉄筋17が、主筋として機能する実施形態にも好適に適用することが可能である。
図4は、図3(a)のB-B線断面図である。鉄筋17の一端は、本体部15に埋め込まれて一体化する。鉄筋17は、本体部15に対してねじによって一体化されてもよいが、望ましくは、鋳ぐるみで一体化される。すなわち、本体部15は、鋳物である。なお、鉄筋17と本体部15との接合力は、鉄筋17の引張強度よりも大きい。このため、鉄筋17に対して、軸方向に引張力を付与すると、鉄筋17が本体部15から抜ける前に、鉄筋17が破断する。
ここで、本体部15の厚み方向の中心線と、鉄筋17の中心軸は略一致する(図中C)。なお、本体部15の厚み方向の中心線とは、鉄筋17が埋設される部位における厚みの中心を通る直線である。すなわち、鉄筋17の延長線は、本体部15の厚み内を通る。このため、鉄筋17の軸方向に引張力が付与された際にも、本体部15との接合部にモーメントが生じることを抑制することができる。
例えば、板状部材3a等の本体部15上面または下面に鉄筋17を接合すると、鉄筋17からの力は、本体部15の上面または下面を介して板状部材3a等(柱5)に伝達される。しかし、本体部15の上面または下面において、柱5に対して垂直な方向に力が加わると、本体部15の中心軸と異なる部位に力が作用するため、中心軸と力を受ける部位とのずれ量に伴うモーメントが発生する。すなわち、本体部15を曲げる方向に力が加わる。
柱5が倒れる方向に力が付与された際に板状部材3a等が変形すると、鉄筋17によって柱5の抜けだしを防止する効果が低下する。これに対し、本実施形態のように、鉄筋17の中心軸と、本体部15の厚み方向の中心線とを略一致させることで、鉄筋17の軸方向に引張力が付与された際にも、本体部15との接合部にモーメントが生じることを抑制することができるので、より好適である。
鉄筋17の先端には、継手13によって他の鉄筋が接続されてもよい。この際、本体部15から突出する鉄筋17および鉄筋17に接続された他の鉄筋の全長が補強筋9として機能する。なお、継手13は機械式継手あってもよく、圧接継手であってもよい。継手13が機械式継手の場合には、予め、鉄筋17の先端に、ねじ加工が行われていてもよい。
次に、板状部材3a、3bを用いた、基礎梁内に埋設される柱部材20(埋込柱脚)の施工方法について説明する。まず、予め工場等にて製作された柱部材20を所定の位置に配置する。この際、本体部15から突出する鉄筋17が、基礎梁11の形成されない方向と逆方向となるように、柱部材20を配置する。次いで、基礎梁主筋7を配設する。
また、必要に応じて、鉄筋17の先端に、継手13によって他の鉄筋を接続して鉄筋17を延長する。なお、本体部15から突出する鉄筋17の長さが十分であれば、鉄筋17の延長は不要である。
最後に、板状部材3a、3b及び基礎梁主筋7等に対して、コンクリートを打設して、基礎梁11を構築する。以上により、埋込柱脚構造1が施工される。
なお、基礎梁内に埋設される隅柱に対応する部位には、図5(a)、図5(b)に示すような板状部材3c、3dが用いられる。板状部材3c、3dは、それぞれ板状部材3a、3bと略同様の構成であるが、鉄筋17が2方向に向けて形成される点で異なる。なお、以下、上部の板状部材3cについて説明するが、板状部材3dも同様である。
板状部材3cの本体部15は略長方形であり、本体部15の上下面には、略正方形の柱接合部(図中点線)を有する。本体部15の隣り合う2辺と柱接合部との距離は、他の2辺と柱接合部との距離よりも大きい。すなわち、本体部15の中心に対して、柱接合部は、一方の角部方向に偏心して配置される。なお、この場合でも、基礎梁内の柱部材20の上部に板状部材3cがダイアフラムとして接合され、板状部材3cの下部には、板状部材3dがベースプレートとして接合される。
柱接合部との距離の大きなそれぞれの辺には、複数の鉄筋17が配置される。鉄筋17は、それぞれの辺に略垂直に所定の間隔で配置される。それぞれの鉄筋17の先端には、継手13によって、他の鉄筋を接続することもできる。
次に、板状部材3c、3dを用いた、基礎梁内に埋設される柱部材20(埋込柱脚)の施工方法について説明する。予め工場等において、柱部材20aの下部と上方の板状部材3cの上面とを溶接し、次いで、上方の板状部材3cの下面と柱部材20bの上部とを溶接し、柱部材20bの下部と下方の板状部材3dの上面とを溶接して一体化する。
次に、予め工場等にて製作されて一体化した柱部材20を現場に運搬し、隅柱の位置における柱5の下部に配置する。この際、本体部15から突出する鉄筋17が、基礎梁11が形成される方向となるように、柱部材20を配置する。次いで、基礎梁主筋7を配設する。その後は、側柱の場合と同じである。
なお、この別の実施形態として、予め工場等において、上方の板状部材3cの下面と柱部材20bの上部とを溶接し、柱部材20bの下部と下方の板状部材3dの上面とを溶接して一体化した柱部材20としても良い。その後、一体化された、柱部材20が、現場に運搬されて、現場にて、板状部材3cの上面に、柱部材20aの下部、または、柱5の下部が溶接されてもよい。
以上、本実施の形態によれば、板状部材3a、3b、3c、3dが、鉄筋17と一体化されているため、現場での鉄筋17の接合作業が不要である。特に、鉄筋17が本体部15に鋳ぐるまれているため、本体部15への別途の加工が不要である。
また、鉄筋17は、継手13によって、現場にて鉄筋17の先端に他の鉄筋を接続し、長さを調整可能である。また、本体部15から突出する鉄筋17の長さが短くてもよいため、取扱いが容易である。
(第2実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。図6は、鋼製柱部材と鉄筋コンクリートとが接合する柱梁仕口構造30を示す図である。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同一の機能を奏する構成については、図1~図5と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
柱梁仕口構造30は、柱部材31a、31bと板状部材3a等から構成される。なお、図示した例では、板状部材3aを用いた例を示すが、他の板状部材3b、3c、3dを用いてもよい。
板状部材3aは、予め工場等で柱部材31aの下部に溶接されて一体化され、さらに、板状部材3aの下部に、柱部材31bが溶接されて一体化される。なお、板状部材3aを、予め工場等で柱部材31aまたは柱部材31bの上部または下部のみに溶接して一体化し、現場にて、板状部材3aの他方に、柱部材31aまたは柱部材31aを溶接してもよい。すなわち、板状部材3aは、少なくとも柱部材の上部または下部に接合されて、現場に運搬される。
また、図7は、鋼製柱部材と鉄筋コンクリートとが接合する柱梁仕口構造30aを示す図である。柱梁仕口構造30aは、柱部材31a、31b、31cと板状部材3a等から構成される。なお、図示した例では、板状部材3aを用いた例を示すが、他の板状部材3b、3c、3dを用いてもよい。
本実施形態では、予め工場等において、柱部材31aの下部と上方の板状部材3aの上面とが溶接され、上方の板状部材3aの下面と柱部材31bの上部とが溶接され、柱部材31bの下部と下方の板状部材3aの上面とが溶接され、柱部材31bの下部と下方の板状部材3aの上面とが溶接され、最後に、下方の板状部材3aの下面と柱部材31cの上部とが溶接されて柱梁仕口構造30aとして一体化される。一体化された、柱梁仕口構造30aが、現場に運搬されて、現場にて、柱部材31aの上部に、上階の柱部材31cの下部が溶接される。なお、柱部材31aは、梁の上面から略1mの長さ(高さ)を有する。
このように、板状部材3a等を柱梁仕口構造におけるダイアフラムとして用いることもできる。
(第3実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。図8は、基礎や柱脚部における柱梁仕口構造30bを示す図である。柱梁仕口構造30bは、柱5の下端に板状部材3bが接合される。すなわち、板状部材3bの本体部がベースプレートとして機能する。なお、板状部材3bに代えて板状部材3dを用いてもよい。
板状部材3bは、仮設アングル33上に配置される。また、板状部材3bの孔21にはアンカーボルト35が下方に向けて配置される。アンカーボルト35の先端部近傍には、定着板が固定される。
このように、板状部材3b等を、基礎や柱脚部における柱梁仕口構造におけるベースプレートとして用いることもできる。
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。
たとえば、本体部15の形状は、図示した例には限らない。本体部15と一体で接合される鉄筋17の方向についても、3方向、または4方向に鉄筋17を向けて形成しても良い。例えば、側柱または隅柱について説明したが、中柱に適用することもできる。また、鉄筋17の本数は図示した例には限らない。
1………埋込柱脚構造
3a、3b、3c、3d………板状部材
5………柱
7………基礎梁主筋
9………補強筋
11………基礎梁
13………継手
15………本体部
17………鉄筋
21………孔
22………溶接部
30、30a、30b………柱梁仕口構造
20、20a、20b、31a、31b、31c………柱部材
33………仮設アングル
35………アンカーボルト
100………埋込柱脚構造
105………柱
107………基礎梁主筋
109………補強筋
111………基礎梁

Claims (3)

  1. 柱に用いられる板状部材であって、
    略板状の本体部と、
    前記本体部の少なくとも一方の側方に向かって突出する鉄筋と、
    を具備し、
    前記鉄筋と前記本体部とは一体化されて接合され
    前記本体部から突出する前記鉄筋の一端が、前記本体部に鋳ぐるみによって一体化され、
    前記鉄筋と前記本体部との接合力は、前記鉄筋の引張強度よりも大きく、前記鉄筋に対して軸方向に引張力が付与された際に、前記鉄筋が前記本体部から抜ける前に、前記鉄筋が破断することを特徴とする柱用板状部材。
  2. 前記板状部材がベースプレートであり、
    前記本体部の上面に、略正方形の柱接合部を有し、
    前記柱接合部の略正方形の各辺の略中央に孔が形成され、
    前記本体部は、前記柱接合部より内側に開口部を有し、
    前記開口部は、前記本体部の上面から下面へ、内側に向けて傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の柱用板状部材。
  3. 柱梁仕口構造に用いられることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の柱用板状部材。
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