JPH10183759A - 建築構造物の柱脚構造 - Google Patents

建築構造物の柱脚構造

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JPH10183759A
JPH10183759A JP34710796A JP34710796A JPH10183759A JP H10183759 A JPH10183759 A JP H10183759A JP 34710796 A JP34710796 A JP 34710796A JP 34710796 A JP34710796 A JP 34710796A JP H10183759 A JPH10183759 A JP H10183759A
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JP
Japan
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low
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Pending
Application number
JP34710796A
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English (en)
Inventor
Tetsujiro Kameda
哲二郎 亀田
Shunzo Kikukawa
春三 菊川
Kazuyoshi Fujisawa
一善 藤澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 柱脚の性能を容易かつ正確に評価することが
でき、保有水平耐力時における柱脚の挙動を応力解析に
よって的確に把握できるようにした、信頼性の高い建築
構造物の柱脚構造を提案すること。 【解決手段】 鋼製柱材1a の最下端と、基礎3に埋設
するアンカーボルト4により固定するベースプレート5
との間に、低断面性能部材7a を配設してなる建築構造
物の柱脚構造。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、建築構造物の柱
脚構造に関し、特に信頼性の高い柱脚構造を提案しよう
とするものである。
【0002】
【従来の技術】建築構造物の柱脚構造は、根巻柱脚や埋
込み柱脚のような固定柱脚と、曲げ抵抗を有しない、い
わゆるピン柱脚とに大別される。このうちピン柱脚は、
固定柱脚に比べて施工が楽で基礎を小さくできるという
利点がある。
【0003】このピン柱脚は、通常の建築構造物におい
ては特殊なピン支承によりなるのではなく、例えば、図
4(a) ,(b) 、図5(a) ,(b) に示すように、鋼柱1a
,1b の下端と接合したベースプレート2を固定すべ
く基礎3に埋設するアンカーボルト4の本数を減らし、
曲げ抵抗を少なくするようにアンカーボルト4を配設し
たものをピン柱脚とみなしていた。すなわち、図4(a)
,(b) の角形鋼管柱1aの場合は、柱1a 下端の周面に
形成した切り欠き部のそれぞれに寄せるようにアンカー
ボルト4を設け、また図5(a) ,(b) の柱がH形鋼1b
の場合は、H形鋼の柱1b のフランジ部に近接して2本
のアンカーボルト4を設けている。このような通常のピ
ン柱脚においては、保有水平耐力時には柱脚部のアンカ
ーボルトが引張降伏することにより、柱脚部は回転変形
するのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のピン柱
脚構造においては、設計上は柱脚形状をピンとみなして
いるけれども、実際の柱脚部は完全なピン柱脚にはなり
えず、少なからず固定度を有している。このため、この
ような実際の柱脚をピン柱脚と仮定した状態で応力解析
を行った場合には、実際に柱脚に生じる曲げモーメント
を無視することとなる。これは、アンカーボルトやベー
スプレート下面のコンクリートにとっては危険側の評価
となる。したがって、このような柱脚を有する建築物の
設計の際には、実状に合う柱脚固定度を加味した応力解
析によって、柱脚部及び上部構造の安全性の確認が必要
である。
【0005】しかしながら、保有水平耐力時における柱
脚の挙動は、アンカーボルトの塑性変形能力や基礎コン
クリート強度が支配している。このことは、アンカーボ
ルトの軸力導入の程度やベースモルタルの充てん状況な
どといった精度のばらつきの多い現場施工の良否が柱脚
の性能を大きく左右することを意味する。また、柱脚の
塑性変形に伴う履歴特性のスリップ化を考慮して、一階
の構造特性係数の割増等の適切な措置をとる必要もあ
る。これらのことから、実際の柱脚の性能評価というの
は、非常に困難なのが現状であった。この発明は、上記
の問題を有利に解決した、信頼性の高い建築構造物の柱
脚構造を提案するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の建築構造物の
柱脚構造は、鋼製柱材の最下端と、基礎に埋設するアン
カーボルトにより固定するベースプレートとの間に、低
断面性能部材を配設してなることを特徴とする。ここに
鋼製柱材の底面に固定板を接合する一方、低断面性能部
材の上面に他の固定板を接合し、これらの固定板をボル
トにより係合してなることが、塑性変形した低断面性能
部材を容易に取り替えることができるために好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明の柱脚構造においては、
柱部材下端とベースプレートとの間に、低断面性能部
材、すなわち、柱材、アンカーボルト及びベースプレー
トよりも断面性能(断面係数を指標として評価でき
る。) の低い部材を挟み込んだ構成になることが特徴で
ある。
【0008】かかる構成により、塑性ヒンジは従来の柱
下端と基礎との間から、柱部材下端に配設した、この低
断面性能部材に移行することになる。この低断面性能部
材の断面性能は、あらかじめ容易かつ正確に評価できる
から、柱脚としての性能評価も容易かつ正確にすること
ができるのである。
【0009】このように、この発明によれば、柱部材に
比べ断面性能の低い、例えば円柱状の部材を柱下端に挿
入しているので、ある値以上の曲げモーメントが作用す
ると柱材、アンカーボルト及びベースプレートに先行し
て、この低断面性能部材が降伏し、塑性ヒンジを形成す
る。かくして小規模地震や風に対しては、ある程度回転
剛性を有する半固定柱脚であり、中大規模地震に対して
は地震エネルギーを吸収しながら回転変形する柱脚とな
る。既に述べたように柱脚部の剛性、耐力、変形は低断
面性能部材に依存することになるため、容易かつ正確な
性能評価が可能となる。また、曲げにより作用するアン
カーボルトの引張力及び基礎コンクリートの圧縮力が小
さくなり、基礎部の小形化を可能とするという効果もあ
る。
【0010】
【実施例】以下、図面に従いこの発明をより具体的に説
明する。図1に、この発明の柱脚構造の一実施例を示
す。同図の柱脚構造は、鋼製柱材が角形鋼管1a の例で
あり、この角形鋼管1a の下端に、固定板2を接合す
る。両者の接合法は、例えば溶接による。一方、基礎3
に埋設したアンカーボルト4の上端をベースプレート5
のボルト孔に貫通させ、ナット6と係合させてベースプ
レート5を固定する。このベースプレート5と固定板2
との間に、低断面性能部材7a を配設したことがこの発
明の特徴である。この低断面性能部材7a は、ベースペ
レート5及び固定板2のそれぞれと溶接により接合す
る。
【0011】この低断面性能部材7a は、鋼柱1a 、ベ
ースプレート5及びアンカーボルト4に先行して降伏し
て変形ヒンジを形成するような設計値に合致させた所望
の断面係数になるとともに、柱の軸力に耐えるだけの断
面積を有することが必要であり、これらの所期した性能
は容易かつ正確に得ることができる。したがって、この
発明の柱脚構造においては、現場施工の良否には左右さ
れずに安定した特性が得られ、建築構造物として信頼性
の高い性能評価が可能となる。
【0012】この図1に示した低断面性能部材7a とし
ては、中実の圧延鋼材(軟鋼又は極軟鋼)であり、横断
面形状が円形の例を示している。横断面形状を円形とし
たのは、保有水平耐力時の柱脚の挙動に方向性を持たせ
ないようにするためである。なお、低断面性能部材は中
実の部材に限らず、所期した特性を満足するのであれ
ば、中空形状であってもよい。低断面性能部材7a のサ
イズとしては、例えば、断面は、柱材と同断面積の円断
面とし、その外径をD、厚みをHとしたとき、設計条件
によってH/D を1/2 〜1程度に設定する。また、アンカ
ーボルトの本数は、適宜に設定することができる。これ
は低断面性能部材が保有水平耐力時に優先的に変形する
ため、保有水平耐力時における変形挙動は、アンカーボ
ルトの本数とは関係がなくなるためである。
【0013】図2に他の実施例を示す。図2の実施例に
おいては、低断面性能部材7a の下端をベースペレート
5に固着する一方で、低断面性能部材5の上端を、他の
固定板8と固着し、他の固定板8及び柱材1a の下端と
接合する固定板2を、両者の端部に設けたボルト孔にボ
ルトを通して、ナットでねじ結合したことを特徴として
いる。かかる構成により、地震等によって低断面性能部
材に大きな残留変形が生じた場合に、柱脚部のみを取り
替えることができる。すなわち、交換時には、固定板2
と固定板8とを係合しているボルト,ナットの結合を外
すとともに、ベースプレート5とアンカーボルト4とを
結合しているナット6を外すことにより固定板8と低断
面性能部材7a とベースプレート5とを一体に取り外す
ことが可能となる。
【0014】図3に他の実施例を示す。この実施例はH
形鋼の柱材1b の場合であり、この場合にも低断面性能
部材7b を配設することにより、図1及び図2に示した
実施例と同様の効果を得ることができる。また、この図
3の実施例では、低断面性能部材7b の横断面形状を長
方形とした例である。このように低断面性能部材の横断
面形状を円形以外の形状とすることにより、保有水平耐
力時の柱脚挙動に方向性をもたせることができる。方向
性を持たせることは、例えば、建物の長辺方向には固定
柱脚、短辺方向にはピン柱脚という具合に、設計の自由
度を大きくする効果がある。このようにこの発明におい
ては、断面形状は、図示した例に限定されるものではな
く、この発明の効果を奏する範囲内で、幾多の変形が可
能である。
【0015】
【発明の効果】この発明の建築構造物の柱脚構造によれ
ば、露出型柱脚部において柱下端と基礎との間に低断面
性能部材を挿入して、弾塑性域での柱脚の挙動を低断面
性能部材に限定させることにより、安定した回転変形性
能を有する信頼性の高い柱脚を実現できる。また、基礎
に伝達される曲げモーメントが低減されることにより、
基礎を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の柱脚構造の一実施例を示す図であ
る。
【図2】この発明の柱脚構造の他の実施例を示す図であ
る。
【図3】この発明の柱脚構造の他の実施例を示す図であ
る。
【図4】従来のピン柱脚構造を示す図である。
【図5】従来のピン柱脚構造を示す図である。
【符号の説明】
1a 角形鋼管柱 1b H形鋼柱 2 固定板 3 基礎 4 アンカーボルト 5 ベースプレート 6 ナット 7a 低断面性能部材 7b 低断面性能部材 8 固定板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼製柱材の最下端と、基礎に埋設するア
    ンカーボルトにより固定するベースプレートとの間に、
    低断面性能部材を配設してなる建築構造物の柱脚構造。
  2. 【請求項2】 鋼製柱材の底面に固定板を接合する一
    方、低断面性能部材の上面に他の固定板を接合し、これ
    らの固定板をボルトにより係合してなる請求項1記載の
    建築構造物の柱脚構造。
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