JPH1025809A - 鋼製柱の柱脚構造および鋼製柱脚の施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 実際の施工に採用可能な実用的な鋼製柱脚構
造およびその施工方法を提供する。 【解決手段】 ベースプレート部１４と半球状凹部１５
ａを有する受け部１５とを一体に持つ受座金物１６をコ
ンクリート基礎３上にアンカーボルト１２で固定する。
鋼製柱本体２１の下端に一体に接合された柱脚１９は，
フランジ部１８およびその下側の球体部１７を持つ。球
体部１７を受座金物１６の受け部１５の半球状凹部１５
ａに嵌合させて鋼製柱２２を受座金物１６上に立てる。
建入れ用ボルト３０で柱脚１９のフランジ部１８と受座
金物１６とをそれぞれの四隅において結合するととも
に，その際鋼製柱２２の垂直度を調整する。二つ割りの
押さえ金物２４を受座金物１６にボルト２３で固定し
て，押さえ金物２４で柱脚１９の球体部１７を押さえ、
フランジ部１８と受座金物１６との間に球体部１７と押
さえ金物２４との間にカバー３３を設ける。

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，地中梁を備えた
コンクリート基礎上に施工される鋼製柱の柱脚構造，お
よびこの鋼製柱の柱脚構造により鋼製柱脚を施工する鋼
製柱脚の施工方法に関し，特に，例えば３階建て程度ま
での鉄骨構造建築物に適用して好適な鋼製柱の柱脚構造
または鋼製柱脚の施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に鉄骨構造の建築物における鋼製柱
の柱脚設計には，柱脚（柱のコンクリート基礎に取り付
けられる下端部近傍を指す）がコンクリート基礎に固定
されて柱脚がモーメントを受け持つ固定柱脚と，コンク
リート基礎にピン構造により支持されて柱脚がモーメン
トを受け持たないピン支持柱脚とがある。さらに前者の
固定柱脚には，柱脚をコンクリート基礎中に埋め込んで
しまう埋め込み柱脚と，柱脚が地上に設けられているが
コンクリートで根巻きされた根巻き柱脚と，後述の露出
固定柱脚とがある。前記埋め込み柱脚と根巻き柱脚と
は，構造設計上，完全な固定柱脚と見做すことができ
る。一方，前記露出固定柱脚は，図７に示すように，柱
脚１ａのベースプレート２をコンクリート基礎３上に載
置し，コンクリート基礎３に埋め込んだアンカーボルト
４およびこれに螺合するナット５でベースプレート２を
コンクリート基礎３に固定する柱脚構造であるが，この
露出固定柱脚は，柱脚１ａにモーメントが作用した時，
図８に示すように，アンカーボルト４に伸びが生じて柱
１が傾く（きわめて僅かであるが）ため，モーメントを
完全に受け持つことができず，完全な固定柱脚とはいえ
ないので，半固定柱脚あるいは弾性柱脚といわれる。な
お，この露出固定柱脚は一般に，完全な固定柱脚（埋め
込み柱脚または根巻き柱脚）と同様に，地中の柱と柱と
の間に，図７に併せて示したように地中梁７をコンクリ
ート基礎３と一体に形成して，この地中梁７が柱脚１に
作用するモーメントを受け持つようにしている。

【０００３】上記のように柱脚構造には種々あるが，従
来の柱脚はいずれも完全な固定柱脚または半固定柱脚
（露出固定柱脚）であり，前記ピン支持柱脚は，構造計
算上では近似的に作用されているが，実際の鉄骨構造建
築物の鋼製柱の鋼製柱の柱脚構造として完全ピン支持柱
脚構造は，採用されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の露出固定柱脚
は，完全な固定柱脚より施工が簡便であるが，やはり柱
脚に作用するモーメントを受け持つために，地中梁７を
大きく設計する必要がある。また，アンカーボルトの引
き抜き応力も作用するモーメントに応じて大きなサイズ
のものを用いる必要がある。また，この露出固定柱脚
は，形式的には完全固定柱脚であるが実体は半固定であ
り，柱脚構造の設計における計算と実体とが一致せず，
したがって，コンクリート基礎３あるいは地中梁７ある
いはアンカーボルト４等に関してオーバースペックとな
る場合も多い。

【０００５】ところで，柱脚をピン支持柱脚とすれば，
柱脚はモーメントを受け持たないので，モーメントを受
け持つ作用もする地中梁を小さくすることができ，ま
た，アンカーボルトも小サイズとすることができ，そし
て，柱脚設計における計算と実体とを一致させることが
できるという利点がある。勿論，ピン支持柱脚の場合に
は，柱脚がモーメントを受け持たない分だけ鉄骨構造に
モーメントを受け持たせる必要があり，鉄骨構造自体の
剛性を高くする必要がある等の，不利な点が生じるの
で，ピン支持柱脚の方が優れているということになる訳
ではないが，種々の条件，例えば，現場環境等から現地
基礎工事に制約が大きい場合において，ピン支持柱脚の
方が適切な場合がある。しかし，従来は，ピン支持柱脚
は，施工中に柱が不安定で施工性が悪い等の問題から，
実際の鉄骨構造建築物の鋼製柱の柱脚構造としては採用
されていなかった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で，ピン支持柱脚を実用的に実現して，地中梁を小さく
することができ，またアンカーボルトも小サイズにする
ことができ，さらに，柱脚の構造設計における計算と実
体とを完全に一致させることができる鋼製柱の柱脚構
造，および鋼製柱脚の施工方法を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の鋼製柱の柱脚構造は，コンクリート基礎上に載置さ
れアンカーボルトおよびナットで固定されるベースプレ
ート部と半球状凹部を有し前記ベースプレート部の上側
に一体に形成された受け部とからなる下側部材と，この
下側部材の受け部の前記半球状凹部に嵌合する球体部を
持つとともに鋼製柱本体の下端に一体に接合されたフラ
ンジ部を持つ球体付きの上側部材と，前記下側部材の受
け部の半球状凹部に嵌合した前記上側部材の球体部を押
さえるように前記受け部にボルトで固定される押さえ金
物と，施工完了までの間前記フランジ部と前記受け部と
を少なくともそれぞれの四隅において相互間隔を調整可
能に結合させる建入れ用ボルトとを備えたことを特徴と
する。

【０００８】請求項２は，地中梁を備えたコンクリート
基礎上に請求項１記載の鋼製柱の柱脚構造により鋼製柱
脚を施工する鋼製柱脚の施工方法であって，コンクリー
ト基礎上に前記下側部材を載置しアンカーボルトおよび
ナットでこの下側部材をコンクリート基礎に固定する工
程と，前記下側部材の前記半球状凹部に前記上側部材の
球体部を嵌合させて鋼製柱を下側部材上に立てる工程
と，前記建入れ用ボルトで前記上側部材のフランジ部の
四隅と下側部材の四隅とをそれぞれ結合するともに，四
隅における各結合間隔を調整することにより，鋼製柱の
垂直度を調整する垂直度調整工程と，前記押さえ金物で
上側部材の球体部を押さえるようにして押さえ金物を下
側部材の上面にボルトで固定する，前記垂直度調整工程
の後にまたは前に行う工程と，前記上側部材の球体部と
押さえ金物との隙間に水が浸入しないための防水手段を
施す工程と施工完了後に前記建入れ用ボルトおよびナッ
トを外す工程と，を備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項３は，請求項２の鋼製柱脚の施工方
法において，コンクリート基礎上に載置した下側部材を
アンカーボルトおよびナットで固定するに際して，当初
の段階では，コンクリート基礎の柱位置に柱の芯出しお
よびレベル出しのためのモルタルを施工し，前記防水手
段を施した後に下側部材とコンクリート基礎との間の隙
間に充填材を詰めることを特徴とする。

【００１０】請求項４は，請求項２または３の鋼製柱脚
の施工方法において，上側部材の球体部と押さえ金物と
の隙間に水が浸入しないための防水手段を施す工程を有
することを特徴とする。

【００１１】請求項５の鋼製柱の柱脚構造は，請求項１
の鋼製柱の柱脚構造において球体部と受け部とを上下逆
にしたもの，すなわち，ベースプレート側に球体部を設
け，この球体部を嵌合させる半球状凹部を持つ受け部を
鋼製柱本体に接合したフランジ部側に設けたものであ
る。

【００１２】請求項６の鋼製柱脚の施工方法は，地中梁
を備えたコンクリート基礎上に請求項５の記載の鋼製柱
の柱脚構造により鋼製柱脚を施工する鋼製柱脚の施工方
法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態を図１
〜図５に示す一実施例を参照して説明する。図１は本発
明の一実施例の鋼製柱の柱脚構造１１の正面図，図２は
図１の柱脚構造１１を部分的に断面で示した図，図３は
図２のＡ−Ａ断面図，図４は図２のＢ−Ｂ断面図であ
る。この柱脚構造１１は，図５に示すように，地中梁７
と一体に形成したコンクリート基礎３上に施工される。
また，３階建て程度までの鉄骨構造建築物における鋼製
柱の柱脚構造として適用して好適なものである。

【００１４】この柱脚構造１１は，コンクリート基礎３
上に載置されアンカーボルト１２およびナット１３で固
定されるベースプレート部１４と半球状凹部１５ａを有
し前記ベースプレート部１４の上側に一体に形成された
受け部１５とからなる下側部材１６と，この下側部材１
６の受け部１５の半球状凹部１５ａに嵌合する球体部１
７を持ち，鋼製柱本体２１の下端が一体に接合されるフ
ランジ部１８を持つ球体付きの上側部材１９と，前記下
側部材１６の半球状凹部１５ａに嵌合した前記上側部材
１９の球体部１７を押さえるように前記下側部材１６の
受け部１５の上面にボルト２３で固定される押さえ金物
２４とを備えている。なお，実施例では鋼製柱本体２１
は角パイプを用い，下側部材１６，押さえ金物２４，上
側部材１９はいずれも鋳鋼を用いている。鋼製柱本体２
１と上側部材１９とで鋼製柱２２を構成する。

【００１５】前記上側部材１９は，フランジ部１８の下
面側に前記球体部１７を首部１７ａを介して形成し，上
面側に鋼製柱本体２１内に嵌合する四角形筒状部２０を
有する構造であり，前記筒状接合部２０が鋼製柱本体２
１の下端に溶接固定されている。そして，前記フランジ
部１８の四隅に建入れ用ボルト３０を挿通させる穴１８
ａを有し，これらの４つの穴１８ａに対応する下側部材
１６の受け部１５の四隅に，建入れ用ボルト３０の下端
部近傍のねじ部がねじ込まれるねじ穴１５ｂを有してい
る。また，前記押さえ金物２４は，二つの金物片２４ａ
からなる二つ割り構造であり，二つの金物片２４ａのそ
れぞれに設けた接合フランジ２４ｂをボルト２７で締め
付け接合して一体にする構造である。

【００１６】上記の柱脚構造１１を施工する方法につい
て説明する。コンクリート基礎３には予めアンカーボル
ト１２が埋め込まれている。コンクリート基礎３の柱位
置に柱の芯出しおよび垂直度調整のためのモルタル３１
を施工し，このモルタル３１上に下側部材１６を柱心に
合わせて載置し，アンカーボルト１２およびナット１３
でこの下側部材１６をコンクリート基礎３に固定する。
次いで，下側部材１６の半球状凹部１５ａに上側部材１
９の球体部１７を嵌合させて鋼製柱２２を下側部材１６
上に立てる。次いで，４本の建入れ用ボルト３０を上側
部材１９のフランジ部１８の四隅の穴１８ａからそれぞ
れ挿入し，下端のねじ部を下側部材１６の受け部１５の
四隅のねじ穴１５ｂにねじ込み，上端のねじ部にナット
３２を螺合させ，各ナット３２のねじ込み量をそれぞれ
調整して鋼製柱２２の垂直度を調整しつつ，上側部材１
９のフランジ部１８を下側部材１６側に固定する。この
状態では，上側部材１９の回転が拘束されて上側部材１
９は施工中安定して垂直状態を維持するので，鉄骨骨組
み工事は支障なく施工することができる。

【００１７】次いで，二つ割りの押さえ金物２４を，そ
の球面状の内面で上側部材１９の球体部１７を押さえる
ようにして下側部材１６の受け部１５の上に被せ，二つ
の金物片２４ａの接合フランジ２４ｂどうしを合わせボ
ルト２７で締め付け接合して一体にし，かつボルト２３
により押さえ金物２４を受け部１５側に固定する。

【００１８】次いで，上側部材１９の球体部１７と押さ
え金物２４との隙間に水や土砂等の異物が侵入するのを
防止するための異物侵入防止手段として，例えば発泡ス
チロールやゴム等によるカバー３３を設ける。球体部１
７の内面あるいは下側部材１６または押さえ金物２４の
内面に水等が浸入し錆が生じると，球体部１７の摺動の
円滑さが損なわれ，この柱脚構造１１のピン支持柱脚と
しての作用が損なわれるが，カバー３３によりこれを防
止できるる。なお，カバーは流動性を持つプラスチック
やゴムのコンパウンドを前記隙間の近傍に充填し固化さ
せたものでもよい。次いで，下側部材１６とコンクリー
ト基礎３との間に隙間に充填材３４を詰める。

【００１９】以上の柱脚の施工を終えた後，建入れ用ボ
ルト３０を取り外す。なお，建入れ用ボルト３０を取り
外す代わりに，上側部材１９のフランジ部１８を下側部
材１６側に固定する作用を生じないようにナット３２を
緩めるだけとしてもよい。

【００２０】上記のようにして施工した柱脚構造１１に
おいては，完全なピン支持柱脚であるから，柱脚にはモ
ーメントが作用しない。したがって，モーメントを受け
持つ作用もする地中梁７はそれほど大きくする必要はな
い。また，アンカーボルトに対する設計引き抜き力を大
きく設定する必要がないので，アンカーボルトを小サイ
ズにすることができる。したがって，地中梁７を大きく
形成することが不都合であるような場合やアンカーボル
トを小さくしたい場合に，本発明の方法は特に有効であ
る。また，露出固定柱脚のように設計と実体とが一致し
ないということはなく，完全に設計と実体とが一致する
ので，設計条件に対して明確な設計を行うことができ
る。

【００２１】なお，上述の実施例において，下側部材１
６のベースプレート部１４を，受け部１４と一体の第１
ベースプレート部とこれとは別体の第２ベースプレート
部とに分離してその２枚が互いにボルトで固定される２
枚合わせ構造とし，また，上側部材１９のフランジ部１
８も同じく，球体部１７と一体の第１フランジ部と鋼製
柱本体２１に一体接合された第２フランジ部とに分離し
てその２枚が互いにボルトで固定される２枚合わせ構造
とすることもできる。この場合，予め受け部１５と球体
部１７とを嵌合させ押さえ金物２４を取り付けておき，
この組み立てたものを，コンクリート基礎３にアンカー
ボルト１２で固定した第２ベースプレートと鋼製柱本体
２１と一体の第２フランジ部との間に配置し，前記第１
ベースプレート部と第１フランジ部とをそれぞれ前記第
２ベースプレート部または第２フランジ部にボルトで固
定する方法を採用することができる。

【００２２】図６に請求項５の鋼製柱の柱脚構造の一実
施例を示す。この鋼製柱の柱脚構造１１’は，図１〜図
５で説明した柱脚構造１１において，球体部１７と受け
部１５とを上下逆にしたものである。すなわち，この柱
脚構造１１’は，鋼製柱本体２１の下端に一体に接合さ
れたフランジ部１８’と半球状凹部（図２における半球
状凹部１５ａと同様のもの）を有し前記フランジ部１
８’の下側に一体に形成された受け部１５’とからなる
上側部材１９’と，コンクリート基礎上に載置されアン
カーボルト１２およびナットで固定されるベースプレー
ト部１４’と前記上側部材１９’の受け部１５’の前記
半球状凹部に嵌合する球体部１７’とを持つ下側部材１
６’と，前記上側部材１９’の受け部１５’の半球状凹
部に嵌合した前記下側部材１６’の球体部１７’を押さ
えるように前記受け部１５’にボルトで固定される押さ
え金物２４’と，施工完了までの間前記フランジ部１
８’と前記受け部１５’とを少なくともそれぞれの四隅
において相互間隔を調整可能に結合させる建入れ用ボル
ト（図６は施工完了状態なのでに示されない）とを備え
ている。上記の鋼製柱の柱脚構造１１’を施工する施工
方法は，図１〜図５について説明した柱脚構造１１を施
工する施工方法とは，球体部と受け部とが上下逆になっ
ていることに伴って異なったものとなるが，基本的な考
え方はほぼ共通であり，柱脚構造の相異に対応した手順
で行うことができるので，施工手順の詳細説明は省略す
る。この鋼製柱の柱脚構造１１’によっても，図１〜図
５に示した鋼製柱の柱脚構造１１と同じ作用および効果
が得られる。

【００２３】なお，実施例の上側部材１９または１９’
は，鋼製柱本体２１とは別体であり，これを鋼製柱本体
２１に溶接固定しているが，上側部材は鋼製柱本体と一
体に形成されたものでもよい。要するに鋼製柱の下端に
球体部または受け部を持つものであればよい。また，鋼
製柱本体は角パイプに限らず，丸パイプ，Ｈ形鋼等任意
である。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば，実用的に採用可能なピ
ン支持柱脚による柱脚構造を実現することができた。こ
れにより，地中梁を小さくすることができ，またアンカ
ーボルトも小サイズにすることができ，さらに，柱脚の
構造設計上，計算と実体とを完全に一致させることが可
能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の鋼製柱の柱脚構造の正面図
である。

【図２】図１の柱脚構造において，その一部を断面で示
した図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図５】図１の柱脚構造をコンクリート基礎および地中
梁とともに示した図である。

【図６】請求項５の発明の一実施例の鋼製柱の柱脚構造
をコンクリート基礎および地中梁とともに示した図であ
る。

【図７】従来例を示すもので，一般的な露出固定柱脚構
造を示す図である。

【図８】図７の露出固定柱脚構造が半固定柱脚であるこ
とを説明する図である。

【符号の説明】

３ コンクリート基礎 ７ 地中梁 １１，１１’ 柱脚構造 １２ アンカーボルト １３，３２ ナット １４，１４’ ベースプレート部 １５，１５’ 受け部 １５ａ 半球状凹部 １５ｂ ねじ穴 １６，１６’ 下側部材 １７，１７’ 球体部 １８，１８’ フランジ部 １８ａ 穴 １９，１９’ 上側部材 ２０ 筒状接合部 ２１ 鋼製柱本体 ２２ 鋼製柱 ２４，２４’ 押さえ金物 ２４ａ 金物片 ２４ｂ 接合フランジ ２７ ボルト ３０ 建入れ用ボルト ３１ モルタル ３３ カバー ３４ 充填材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート基礎上に載置されアンカー
   ボルトおよびナットで固定されるベースプレート部と半
   球状凹部を有し前記ベースプレート部の上側に一体に形
   成された受け部とからなる下側部材と，この下側部材の
   受け部の前記半球状凹部に嵌合する球体部を持つととも
   に鋼製柱本体の下端に一体に接合されたフランジ部を持
   つ球体付きの上側部材と，前記下側部材の受け部の半球
   状凹部に嵌合した前記上側部材の球体部を押さえるよう
   に前記受け部にボルトで固定される押さえ金物と，施工
   完了までの間前記フランジ部と前記受け部とを少なくと
   もそれぞれの四隅において相互間隔を調整可能に結合さ
   せる建入れ用ボルトとを備えたことを特徴とする鋼製柱
   の柱脚構造。
2. 【請求項２】 地中梁を備えたコンクリート基礎上に請
   求項１記載の鋼製柱の柱脚構造により鋼製柱脚を施工す
   る鋼製柱脚の施工方法であって，コンクリート基礎上に
   前記下側部材を載置しアンカーボルトおよびナットでこ
   の下側部材をコンクリート基礎に固定する工程と，前記
   下側部材の前記半球状凹部に前記上側部材の球体部を嵌
   合させて鋼製柱を下側部材上に立てる工程と，前記建入
   れ用ボルトで前記上側部材のフランジ部の四隅と下側部
   材の四隅とをそれぞれ結合するともに，四隅における各
   結合間隔を調整することにより，鋼製柱の垂直度を調整
   する垂直度調整工程と，前記押さえ金物で上側部材の球
   体部を押さえるようにして押さえ金物を下側部材の上面
   にボルトで固定する，前記垂直度調整工程の後にまたは
   前に行う工程と，施工完了後に前記建入れ用ボルトおよ
   びナットを外す工程と，を備えたことを特徴とする鋼製
   柱脚の施工方法。
3. 【請求項３】 請求項２の鋼製柱脚の施工方法におい
   て，コンクリート基礎上に載置した下側部材をアンカー
   ボルトおよびナットで固定するに際して，当初の段階で
   は，コンクリート基礎の柱位置に柱の芯出しおよび垂直
   度調整のためのモルタルを施工し，前記押さえ金物を下
   側部材の上面にボルトで固定する工程の後に，前記下側
   部材とコンクリート基礎との間の隙間に充填材を詰める
   ことを特徴とする鋼製柱脚の施工方法。
4. 【請求項４】 前記上側部材の球体部と押さえ金物との
   隙間に異物が侵入しないための異物侵入防止手段を施す
   工程を有することを特徴とする請求項２または３記載の
   鋼製柱脚の施工方法。
5. 【請求項５】 鋼製柱本体の下端に一体に接合されたフ
   ランジ部と半球状凹部を有し前記フランジ部の下側に一
   体に形成された受け部とからなる上側部材と，コンクリ
   ート基礎上に載置されアンカーボルトおよびナットで固
   定されるベースプレート部と前記上側部材の受け部の前
   記半球状凹部に嵌合する球体部とを持つ下側部材と，前
   記上側部材の受け部の半球状凹部に嵌合した前記下側部
   材の球体部を押さえるように前記受け部にボルトで固定
   される押さえ金物と，施工完了までの間前記フランジ部
   と前記受け部とを少なくともそれぞれの四隅において相
   互間隔を調整可能に結合させる建入れ用ボルトとを備え
   たことを特徴とする鋼製柱の柱脚構造。
6. 【請求項６】 地中梁を備えたコンクリート基礎上に請
   求項５記載の鋼製柱の柱脚構造により鋼製柱脚を施工す
   る鋼製柱脚の施工方法であって，コンクリート基礎上に
   前記下側部材のベースプレート部を載置しアンカーボル
   トおよびナットでこの下側部材のベースプレート部をコ
   ンクリート基礎に固定する工程と，前記下側部材の前記
   球体部に前記上側部材の受け部の半球状凹部を嵌合させ
   て鋼製柱を下側部材上に立てる工程と，前記建入れ用ボ
   ルトで前記上側部材のフランジ部の四隅と下側部材のベ
   ースプレート部の四隅とをそれぞれ結合するともに，四
   隅における各結合間隔を調整することにより，鋼製柱の
   垂直度を調整する垂直度調整工程と，前記押さえ金物で
   下側部材の球体部を下側から押さえるようにして押さえ
   金物を上側部材の受け部の下面にボルトで固定する，前
   記垂直度調整工程の後にまたは前に行う工程と，施工完
   了後に前記建入れ用ボルトおよびナットを外す工程と，
   を備えたことを特徴とする鋼製柱脚の施工方法。