JPH10219824A - 鋼管柱の根巻型柱脚 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鉄骨柱を有する建築物において、鋼管等の閉鎖
型断面材をその柱とする場合に、経済的かつ納まりのよ
い鋼管柱の根巻型柱脚を提供し、工費削減を図る。 【解決手段】鉄骨構造の鋼管柱脚部において、中央部に
孔１１ａが穿設されたベースプレート１１を介して基礎
Ｂに固定された鋼管柱１０と、この鋼管柱１０内空洞及
び前記ベースプレート１１に穿設された孔１１ａに納ま
るようにして基礎Ｂに固定された補強用鋼材２０と、前
記鋼管柱１０内空洞に打設されたコンクリート３０と、
前記鋼管柱１０脚部に周設された鉄筋コンクリート造の
構造体４０、とからなる鋼管柱の根巻型柱脚を構成す
る。さらに前記鋼管柱１０の根巻上部側面には、コンク
リート充填用孔１０ａが穿設されていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨柱を有する建
築物において、鋼管等の閉鎖型断面材をその柱とする場
合の根巻型柱脚に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】建築物の柱脚部は、上部架構の鉛直荷重
を下部へと伝達するとともに、強大な水平剪断力に耐え
なければならない重要な構造要素である。このため柱脚
は、激震で最も被害を受けやすい部位の一つに数えられ
ており、設計上充分な配慮が必要である。特に鉄骨構造
の建築物の柱脚は、基礎の鉄筋コンクリート構造と上部
の鉄骨構造の二つの構造形式の接点となっているので、
応力状態が複雑で施工上の問題を生じやすく、注意が必
要である。このことは、下層が鉄筋コンクリート構造
（以下ＲＣ造という。）または鉄骨鉄筋コンクリート構
造（以下ＳＲＣ造という。）で、上層が鉄骨構造（以下
Ｓ造という。）の建築物におけるＳ造の柱脚部分のよう
に、混合構造において異種構造体が接する部分について
も同様である。

【０００３】このようなことをふまえ、軽微な建築物を
除き、通常は曲げモーメントを伝達する固定柱脚として
柱脚を設計する。そしてこの固定柱脚において、柱脚部
の曲げモーメントが小さい場合には、柱鉄骨にベースプ
レートを溶接し、アンカーボルトを介して基礎（以下特
に断らない限り、下層がＲＣ造またはＳＲＣ造で上層が
Ｓ造の建築物における下層部分も含む意味で用いる。）
に定着するだけでもよいが、さらに柱脚部の曲げモーメ
ントが大きくなってくると、ベースプレートが変形した
りするのを防ぐため、何らかの対策が必要となる。

【０００４】そこで従来より、一つの設計法として柱脚
の根巻を行う方法がある。これは図５に示すように、鉄
骨柱脚を基礎から鉄筋コンクリートで巻き込んで、柱脚
部分を一種のＳＲＣ造とする方法である。このような根
巻型柱脚は、基礎の鉄筋コンクリートに埋め込まれてい
るので、非常に高い剛性が得られるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
根巻型柱脚は、以下に述べる問題点を有している。すな
わち、根巻型柱脚においては慣用的に、鉄骨柱脚をピン
支点（曲げモーメントを伝達しない接点形式）とみな
し、曲げモーメントを鉄筋コンクリート部分に負担させ
るように設計することが多く、例えば図４（ａ），
（ｂ）に示す中空角形鋼管のような閉鎖型断面材を柱に
用いる場合には、（ｃ）に示す斜線を施した部分の曲げ
モーメントＭ２及び剪断力Ｑ２を鉄筋コンクリート部分
に負担させるように設計するのであるが、鋼管柱内空洞
には鉄筋コンクリートが存在しないため、上部架構から
伝達される曲げモーメント及び剪断力に耐える鉄筋コン
クリート部分の有効断面は非常に小さいものとなる。例
えば、剪断耐力を算定するのに有効な部分は（ｂ）に示
した斜線を施した部分のみである。このように、鋼管の
ような閉鎖型断面材を柱に用いる場合には、設計上必要
な耐力を確保するために、柱脚外周の鉄筋コンクリート
構造の根巻部分を非常に大きくしなければならず、不経
済であり、また納まりも悪い。

【０００６】そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たものであって、鉄骨柱を有する建築物において、鋼管
等の閉鎖型断面材をその柱とする場合に、経済的かつ納
まりのよい根巻型柱脚を提供し、もって工費削減を図る
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、鉄骨
構造の鋼管柱脚部において、中央部に孔が穿設されたベ
ースプレートを介して基礎に固定された鋼管柱と、この
鋼管柱内空洞及び前記ベースプレートに穿設された孔に
納まるようにして基礎に固定された補強用鋼材と、前記
鋼管柱内空洞に打設されたコンクリートと、前記鋼管柱
脚部に周設された鉄筋コンクリート造の構造体、とから
なる鋼管柱の根巻型柱脚であり、曲げモーメントの計算
上、根巻型柱脚の全断面を有効とみなすことができるよ
うにしたものである。

【０００８】さらに、前記鋼管柱の根巻上部側面には、
コンクリート充填用孔が穿設されていることを特徴とす
るものであり、これによって後述するように、鋼管柱の
根巻型柱脚を容易に生産することが可能となるものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいて、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明
に係る鋼管柱の根巻型柱脚の一実施形態を表す部分斜視
図である。

【００１０】同図において、鋼管柱１０は基礎Ｂに固定
されており、その固定手段は、鋼管柱１０の座部に溶接
したベースプレート１１を、ホールインアンカー１２な
どの軽微な手段を用いて基礎Ｂに固定するというもので
ある。軽微な手段を用いるのは既述の通り、根巻型柱脚
においては慣用的に、鉄骨柱脚をピン支点とみなして設
計することが多いので、鋼管柱１０を基礎Ｂに剛接せ
ず、設計通りに施工するためである。

【００１１】またベースプレート１１の中央部には、補
強用鋼材２０が挿通するための孔１１ａが穿設されてお
り、これによって、基礎Ｂに固定された補強用鋼材２０
が、基礎Ｂに固定された鋼管柱１０内空洞に納まってい
る状態となっている。そして孔１１ａは補強用鋼材２０
が挿通する大きさで、ベースプレート１１の正確な中心
である必要はなく、略中心であればよい。ここでは図２
に示すように、孔１１ａを補強用鋼材２０よりひと回り
大きい円形としている。

【００１２】さらに前記鋼管柱１０の根巻上部側面に、
コンクリート充填用孔１０ａを穿設することにより、鋼
管柱の根巻型柱脚を容易に生産することを可能ならしめ
ている。すなわち、このコンクリート充填用孔１０ａが
鋼管柱１０の根巻上部側面に穿設されているのは、後述
するように、ここからコンクリート打設用ホースをもっ
て、鋼管柱１０内空洞にコンクリート３０を容易に打設
・充填するためであり、このコンクリート充填用孔１０
ａは本発明の構成要件として必ずしも必須のものという
わけではない。

【００１３】また、補強用鋼材２０は主筋２１ａ及び帯
筋２１ｂからなり、鋼管柱１０内空洞に納まるようにし
て基礎Ｂに固定されている。なお図２（ｂ），（ｃ）に
示すように、補強用鋼材２０として、Ｈ形鋼２２等の鉄
骨（鋼管等の閉鎖型断面材を除く）や、山形鋼２３を組
み合わせたものを用いてもよい。ただし、鋼管柱１０内
空洞にコンクリート３０を打設する際に、コンクリート
３０が充填されることが必要であるため、断面が複雑な
形状のものや鋼管柱１０内空洞に対して大きい断面のも
のは望ましくない。同様の理由により、図２（ａ）に示
すような主筋２１ａ及び帯筋２１ｂからなる補強用鋼材
２０を用いた場合も、あまり密に配筋しないほうがよ
い。

【００１４】また、コンクリート３０は鋼管柱１０内空
洞に充填されるものであり、このコンクリート３０と補
強用鋼材２０とで、鋼管柱１０内空洞に構造補強を目的
とする鉄筋コンクリート構造体を構成するものである。
このため、コンクリート３０及び補強用鋼材２０は、本
発明に係る鋼管柱の根巻型柱脚と従来技術とを区別す
る、本発明の主要な構成要件である。

【００１５】さらに鋼管柱１０の柱脚外周部に、主筋４
１ａ及び帯筋４１ｂからなる配筋とコンクリート４２と
からなる鉄筋コンクリート造の構造体４０を構成する。
この鉄筋コンクリート造の構造体４０は従来から存する
ものであり、鋼管柱１０内空洞のコンクリート３０及び
補強用鋼材２０と相まって、柱脚部に発生する曲げモー
メント及び剪断力を負担するものである。なお、鋼管柱
１０の柱脚外周部の主筋４１ａ及び補強用鋼材たる主筋
２０ａは、基礎Ｂに剛接、すなわち構造設計上、剛な支
点とみなされるように接合された状態が望ましい。なぜ
ならば、鋼管柱１０の柱脚内外周部の鉄筋コンクリート
部分は、前述のように曲げモーメント及び剪断力を負担
するからである。

【００１６】本発明に係る鋼管柱の根巻型柱脚は、以上
のように構成されているので、すなわち、鋼管柱１０の
柱脚外周のみならず鋼管柱１０内空洞にも構造補強を目
的とする鉄筋コンクリート構造物を構成するものである
ので、曲げモーメント及び剪断力の計算上、根巻部分の
全断面を有効とみなすことができる。

【００１７】次に、本発明に係る鋼管柱の根巻型柱脚を
生産する方法について、図３に基づいて説明する。同図
は、純粋Ｓ造の建築物において、基礎に鉄骨柱を建方し
て、柱脚を補強することを想定している。なお（ａ）〜
（ｇ）は各工程を示す。

【００１８】（ａ）は、本発明に係る鋼管柱の根巻型柱
脚を生産する直前の状態である。前述の通り、柱脚部に
発生する曲げモーメント及び剪断力を負担する鉄筋コン
ンクリート部分の一部である根巻部外周の主筋４１ａ
は、基礎Ｂに剛接されていることが望ましいので、ホー
ルインアンカーなどの軽微な固定手段では物足りない。
そこで基礎Ｂの配筋時に、基礎Ｂと一体となるように根
巻部外周の主筋４１ａを予め配筋しておいてから後に、
基礎Ｂのコンクリート打設を行い、基礎Ｂを形成する。
この状態が（ａ）である。また特に下層がＲＣ造または
ＳＲＣ造で上層がＳ造の場合は、この根巻部外周の主筋
４１ａは下層のＲＣ造またはＳＲＣ造の柱の主筋の延長
であるので、基礎Ｂすなわち下層と上層の剛接という点
に関しては理想的である。

【００１９】（ｂ）は、建込まれる鋼管柱１０内空洞及
び鋼管柱１０の座部に固定されたベースプレート１１に
穿設された孔１１ａに納まるように、予め補強用鋼材２
０を基礎Ｂに固定する工程である。既に（ａ）の工程
で、基礎Ｂから延長した根巻部外周の主筋４１ａが存在
するが、それ程密な配筋ではないので、この（ｂ）の工
程の支障にはならない。

【００２０】（ｃ）は、補強用鋼材２０を挿通する孔１
１ａが穿設されたベースプレート１１を座部に固定した
鋼管柱１０を所定位置に建込む工程である。前述したよ
うに、ベースプレート１１はホールインアンカー１２な
どの軽微な手段を用いて基礎Ｂに固定される。

【００２１】（ｄ）は、根巻部外周の帯筋４１ｂの配筋
を行う工程である。既述したように、根巻部外周の配筋
は主筋４１ａ及び帯筋４１ｂからなるものであり、既に
配筋されている主筋４１ａと相まって、構造設計によっ
て求めた根巻柱脚部を構成するように、帯筋４１ｂの配
筋を行うものである。

【００２２】（ｅ）は、根巻部外周に型枠Ｋを建込む工
程である。この工程の内容は、既に済んでいる根巻部外
周の配筋と一体にコンクリート４２を打設して、鉄筋コ
ンクリート構造の根巻型柱脚を構成するために型枠Ｋを
建込むというものである。

【００２３】（ｆ）は、コンクリート充填用孔１０ａよ
り、所定深さまでコンクリート３０を打設して、鋼管柱
１０内空洞にコンクリート３０を充填する工程である。
前に触れたように、鋼管柱１０にコンクリート充填用孔
１０ａが穿設されているのは、そこからコンクリート３
０を打設して、鋼管柱１０内空洞にもコンクリート３０
を充填するためであるので、コンクリート充填用孔１０
ａの径はコンクリート打設用ホースの径と略等しいもの
が望ましいが、あまり大きいと無視できない断面欠損と
なるので、構造設計によって最適な径を決定する。ま
た、根巻深さより上の位置に穿設されているのは、もし
根巻深さより下の位置にコンクリート充填用孔１０ａが
穿設されているならば、構造設計により求めた根巻深さ
までコンクリート３０を打設することができないからで
ある。コンクリート充填用孔１０ａの平面位置について
も、構造耐力上、不利とならない位置を構造設計によっ
て決定する。なお前にも触れたように、このコンクリー
ト充填用孔１０ａは本発明の必須構成要件ではない。た
だし、このコンクリート充填用孔１０ａの存在により、
本発明の実施の一形態である鋼管柱の根巻型柱脚の生産
が容易になるという効果がある。しかし、このコンクリ
ート充填用孔１０ａがなくても、例えば、鋼管柱１０の
上部空洞からコンクリート打設用ホースを入れて、コン
クリート３０を打設するということもできる。また、所
定深さとは、構造設計により求めた根巻深さと略等し
い。

【００２４】（ｇ）は、鋼管柱１０の柱脚外周に所定深
さまでコンクリート４２を打設する工程である。ここで
言う所定深さとは、構造設計により求めた根巻深さを指
す。なお、この工程は（ｆ）の工程におけるコンクリー
ト３０打設と同時に、または（ｆ）の工程の後に行って
も、本発明の効果に影響を与えるものではない。最後
に、根巻部外周の型枠Ｋを解体して、本発明に係る鋼管
の根巻形柱脚の生産が完了する。

【００２５】なお、本発明に係る鋼管柱の根巻形柱脚の
生産方法の各工程の順序は、以上説明した通りが望まし
いが、状況に応じて変更することもできる。例えば
（ｆ）のコンクリート３０打設を、（ｄ）の前に行うこ
とも可能である。しかしこの場合も、コンクリート３０
とコンクリート４０の養生期間が異なることは、工程管
理その他諸々の事情から得策ではない。

【００２６】このように本発明は、鋼管柱脚の根巻にお
いて、従来は鋼管内部が空洞であり、構造耐力算定にあ
たって有効断面が小さく不利であったため、これを改善
すべく、鋼管柱内空洞にも鉄筋コンクリート構造補強を
行うものである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、鉄骨柱を
有する建築物において、鋼管等の閉鎖型断面材をその柱
とする場合に、以下に述べる効果を生じさせるものであ
る。すなわち、鋼管内部にも鉄筋コンクリート構造によ
る補強を施し、柱脚部を一種のＳＲＣ造とするので、構
造設計において、柱脚部の全断面を耐力上有効とみなす
ことができる。そのため、根巻部分の断面を小さくする
ことができるので経済的であり、かつ納まり上も有利で
ある。そしてその結果、本発明に係る鋼管柱の根巻型柱
脚は、工費削減に寄与するものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋼管柱の根巻型柱脚の一実施形態
を示す部分斜視図である。

【図２】本発明に係る鋼管柱の根巻型柱脚の実施形態を
示す横断面図であり、補強用鋼材として（ａ）は鉄筋
を、（ｂ）はＨ形鋼を、（ｃ）は山形鋼を用いた場合で
ある。

【図３】本発明に係る鋼管柱の根巻型柱脚の生産方法を
示す工程図である。

【図４】（ａ）は、角形鋼管を柱に用いた場合の、従来
の根巻型柱脚を示す縦断面図であり、（ｂ）は、その横
断面図である。また（ｃ）は、この場合の設計モーメン
ト及び剪断力分配図である。

【図５】（ａ）は、Ｈ形鋼を柱に用いた場合の、従来の
根巻型柱脚を示す縦断面図であり、（ｂ）は、その横断
面図である。

【符号の説明】

１０ …鋼管柱 １０ａ…コンクリート充填用孔 １１ …ベースプレート １１ａ…孔 １２ …ホールインアンカー ２０ …補強用鋼材 ２１ａ…主筋 ２１ｂ…帯筋 ２２ …Ｈ形鋼 ２３ …山形鋼 ３０ …コンクリート ４０ …鉄筋コンクリート造の構造体 ４１ａ…主筋 ４１ｂ…帯筋 ４２ …コンクリート Ｂ …基礎 Ｋ …型枠

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄骨構造の鋼管柱脚部において、中央部
   に孔が穿設されたベースプレートを介して基礎に固定さ
   れた鋼管柱と、この鋼管柱内空洞及び前記ベースプレー
   トに穿設された孔に納まるようにして基礎に固定された
   補強用鋼材と、前記鋼管柱内空洞に打設されたコンクリ
   ートと、前記鋼管柱脚部に周設された鉄筋コンクリート
   造の構造体、とからなる鋼管柱の根巻型柱脚。
2. 【請求項２】 前記鋼管柱の根巻上部側面には、コンク
   リート充填用孔が穿設されていることを特徴とする請求
   項１記載の鋼管柱の根巻型柱脚。