TWI550167B - 柱腳構造 - Google Patents

柱腳構造 Download PDF

Info

Publication number
TWI550167B
TWI550167B TW103102249A TW103102249A TWI550167B TW I550167 B TWI550167 B TW I550167B TW 103102249 A TW103102249 A TW 103102249A TW 103102249 A TW103102249 A TW 103102249A TW I550167 B TWI550167 B TW I550167B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
column
bending moment
foot
hardware
state
Prior art date
Application number
TW103102249A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201527627A (zh
Inventor
田中秀宣
高橋秀明
增田久美子
Original Assignee
森科嘉股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 森科嘉股份有限公司 filed Critical 森科嘉股份有限公司
Publication of TW201527627A publication Critical patent/TW201527627A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI550167B publication Critical patent/TWI550167B/zh

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/34—Foundations for sinking or earthquake territories
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425—Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/41—Connecting devices specially adapted for embedding in concrete or masonry
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/30—Columns; Pillars; Struts
    • E04C3/32—Columns; Pillars; Struts of metal
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/22—Sockets or holders for poles or posts
    • E04H12/2253—Mounting poles or posts to the holder
    • E04H12/2276—Clamping poles or posts on a stub
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/024—Structures with steel columns and beams
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
    • E04B2001/2442—Connections with built-in weakness points
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
    • E04B2001/2463—Connections to foundations

Description

柱腳構造
本發明係關於一種將建築構造物中之接合於柱構件的下端部之接合五金配置於基礎混凝土之上方，且固定於自基礎混凝土中朝向上方突出之底腳螺栓之前端部，並且底腳螺栓比柱構件先降服之柱腳構造。
圖12至圖15係為了對習知之柱腳構造2進行說明而供參照之圖。
如圖12所示，習知之柱腳構造2，係於基礎混凝土3之上方經由灰泥8設置有平板狀之柱腳五金6，該柱腳五金6係具有大致正方形形狀之表裡兩面。此柱腳五金6係金屬製，於其上表面6a(表面)藉由銲接接合有角筒狀之鋼柱4(柱構件)之下端面，該鋼柱4係於圖中上下方向具有長度。
並且，自基礎混凝土3中朝向其上方突出之底腳螺栓10之上端部，係插通於柱腳五金6之周緣部之螺栓插通孔6b及墊圈16之貫通孔。藉由將形成於底腳螺栓10上端部之陽螺紋部與螺母構件12之陰螺紋部螺合固緊，而經由柱腳五金6及灰泥8將鋼柱4立設固定於基礎混凝土3上(例如，參照專利文獻1)。
此外，於基礎混凝土3中，形成於底腳螺栓10之下端部之陽螺紋部，係螺合固緊於螺母構件14之陰螺紋部，且於螺 母構件14上載置有錨板(anchor plate)18。
此外，作為其他習知之柱腳構造，還有使用與平板狀不同之柱腳五金來取代上述柱腳五金6之柱腳構造，該柱腳五金係由底板部、及此底板部上表面之中央部比其周緣部突出於上方之支持台部所構成，且鋼柱之下端面係藉由銲接接合於此支持台部之上表面(例如，參照專利文獻2)。
關於此專利文獻2之其他習知之柱腳構造，係藉由將自基礎混凝土中突出於上方之底腳螺栓之上端部插入貫通柱腳五金之底板部之周緣部的厚度方向之螺栓插通孔，且將形成於底腳螺栓之陽螺紋部與螺母構件之陰螺紋部螺合固緊，而經由柱腳五金及灰泥將鋼柱立設固定於基礎混凝土上。
另外，於例如因地震等朝圖13所示之、繞鋼柱4之與柱腳五金6之接合部的旋轉中心O順時針旋轉之方向，對上述習知之柱腳構造2中之鋼柱4施加產生想要使鋼柱4旋轉之大的彎曲力矩M之負荷之情況下，此彎曲力矩M會產生使柱腳五金6之同圖中左端部上浮之作用。
相對於此，固定於柱腳五金6之比圖13中的旋轉中心O靠左側之部分之底腳螺栓10，無法完全對抗產生上述彎曲力矩M之負荷而開始降伏，致使本身之長度朝向圖中之上方伸長(塑性變形)，藉以吸收產生上述彎曲力矩M之負荷所帶來之能量。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2003-232078號公報
專利文獻2：日本專利特開2003-336266號公報
然而，如圖14所示，上述習知之柱腳構造2中，由於塑性變形後之底腳螺栓10，於產生上述彎曲力矩M之負荷被卸除後，仍保留在朝向同圖中上方伸長之狀態，因而會於螺母構件12之下表面與墊圈16之上表面之間產生大的間隙S。
因此，當再次施加有產生上述彎曲力矩M之負荷時，會有與在初次施加有產生上述彎曲力矩M之負荷時比較，習知之柱腳構造2之能量吸收能力明顯降低之問題。
利用圖12至圖15，對此種習知之柱腳構造2之問題詳細進行說明。在此，圖15為一遲滯圖(履歷特性(hysteresic characteristic)圖)，其概略顯示習知之柱腳構造2中之彎曲力矩M(參照圖13)與鋼柱4之旋轉角θ之對應關係，該彎曲力矩M被施加於鋼柱4，該旋轉角θ係鋼柱4之自上下方向通過與柱腳五金6之接合部之旋轉中心O的一點鏈線(參照圖13)算起之旋轉角。
習知之柱腳構造2係設定為，底腳螺栓10開始降伏時之降伏開始彎曲力矩之值比鋼柱4開始降伏時之降伏開始彎曲力矩之值、及柱腳五金6之周緣部因受自底腳螺栓10之力而開始降伏時之降伏開始彎曲力矩之值更小，且底腳螺栓10係比鋼柱4及柱腳五金6先降伏。
因此，當上述彎曲力矩M作用於圖12所示之柱腳構造2時，鋼柱4及柱腳五金6發生傾斜而使得圖13中左側朝向上方高出右側，於是同圖中旋轉中心O之靠近左側之底腳螺栓10， 自柱腳五金6遭受到產生彎曲力矩M之負荷，而朝向圖中之上方伸長。
在此，圖13中左側之底腳螺栓10係於圖15中自狀態A至狀態B間，其長度尺寸係藉由彈性變形被伸長而變大，但在同圖中自狀態B至狀態C間，則超過其彈性範圍而開始降伏，此時其長度尺寸係藉由塑性變形被伸長而變大。
若上述彎曲力矩M變小，圖13中左側之底腳螺栓10係於圖15中自狀態C至狀態D間，其長度尺寸減小相當於藉由彈性變形而伸長之部分，但同圖中自狀態B至狀態C間藉由塑性變形而伸長之部分，即使自狀態C來到狀態E間，仍留在長度被伸長不變之原來狀態。
並且，當作用與上述彎曲力矩M為相反方向(圖13中逆時針方向)之彎曲力矩時，於圖15中自狀態E經由狀態F、G、H到達狀態I之過程中，除彎曲力矩之作用方向為逆向以外，其餘皆與同圖中自狀態A至狀態E之過程同樣。
因此，圖13中右側之底腳螺栓10，於圖15中自狀態E經由狀態F、G、H到達狀態I之過程中，與圖13中左側之底腳螺栓10同樣的，產生與圖15中自狀態A至狀態E之過程中之變形同樣之變形。
藉由圖15中自狀態A至狀態E之軌跡而形成之四邊形的面積、與藉由自狀態E至狀態I之軌跡而形成之四邊形的面積，顯示習知之柱腳構造2能在這些狀態之間吸收之能量吸收量。因此，自於狀態A至狀態I，習知之柱腳構造2可沒有問題地進行能量吸收。
然而，一旦到達圖15中之狀態I，如圖14所示，由於圖中之左右兩側之底腳螺栓10之各個係藉由塑性變形而已伸長至圖中上方，因而柱腳五金6變得不再是被固定於底腳螺栓10之狀態，且於螺母構件12之下表面與墊圈16之上表面之間會產生大的間隙S。
並且，當於狀態I再次施加有產生彎曲力矩M之負荷時，自狀態I至狀態J間、亦即直到圖14中左側之螺母構件12之下表面與墊圈16之上表面接觸之期間，鋼柱4及柱腳五金6發生傾斜而使得圖中左側更向上而高於右側。
由於自狀態I至狀態J之期間用以產生上述彎曲力矩M之負荷係不會自鋼柱4之下端部及柱腳五金6傳遞至底腳螺栓10，因而，習知之柱腳構造2係自狀態I至狀態J之間，會產生完全不進行能量吸收之打滑現象。
此時，於習知之柱腳構造2中之鋼柱4之下端部、柱腳五金6及底腳螺栓10，不會進行能量吸收，故自狀態I至狀態J，產生上述彎曲力矩M之負荷完全沒有被減少，而急遽地被施加於構成比柱腳構造2上方之上部構造之樑構件及柱構件等。
因此，產生上述彎曲力矩M之負荷完全沒有被減少，從而恐有因被急遽地施加負荷而造成構成上部構造之樑構件及柱構件等之損傷或破斷、建築構造物倒塌之虞。
針對此種問題，比習知之柱腳構造2上方之上部構造係將樑構件及柱構件之直徑或粗細等之尺寸加大或加粗，以此來承擔產生上述彎曲力矩M之負荷，惟反過來，這又會帶來上部構造之大型化、重量化及高價化之問題。
此外，於習知之柱腳構造2中，為了增加底腳螺栓10能吸收之產生上述彎曲力矩M之能量，於採用增加外徑尺寸之底腳螺栓10之情況下，不僅對應之螺母構件12之尺寸也需要增大，而且還需要增加柱腳五金6之厚度尺寸，因而有招致柱腳構造2之大型化、重量化及高價化之問題。
因此，本發明係鑑於上述問題，其目的在於提供一種柱腳構造，其可提高柱腳構造之能量吸收能力，防止建築構造物之損傷、破斷、或倒塌，並可防止柱腳構造及建築構造物之大型化、重量化及高價化。
為了解決上述問題，本發明之柱腳構造，係藉由自基礎混凝土朝向上方突出之底腳螺栓，將接合於柱構件之下端部的接合五金之周緣部加以固定，且上述底腳螺栓比上述柱構件先產生降伏，其特徵在於：上述底腳螺栓開始產生降伏之第1彎曲力矩，係設定為大於上述接合五金之周緣部開始產生降伏之第2彎曲力矩，且在上述第2彎曲力矩之1.5倍以下。
根據此種本發明之柱腳構造，該柱腳構造係藉由自基礎混凝土朝向上方突出之底腳螺栓將接合於柱構件之下端部的接合五金之周緣部固定，且上述底腳螺栓比上述柱構件先降伏者，其中，上述底腳螺栓開始降伏之第1彎曲力矩，係設定為比上述接合五金之周緣部開始降伏之第2彎曲力矩大，且為上述第2彎曲力矩 之1.5倍以下， 藉此，可提高柱腳構造之能量吸收能力，防止建築構造物之損傷、破斷、或倒塌，並可防止柱腳構造及建築構造物之大型化、重量化及高價化。
2、40‧‧‧柱腳構造
3‧‧‧基礎混凝土
4‧‧‧鋼柱
6、42‧‧‧柱腳五金
6a、42a‧‧‧上表面
6b、42b‧‧‧螺栓插通孔
8‧‧‧灰泥
10‧‧‧底腳螺栓
12、14‧‧‧螺母構件
16‧‧‧墊圈
18‧‧‧錨板
42c‧‧‧彎曲部
50‧‧‧2層模型
52‧‧‧4層模型
53‧‧‧基礎面
54‧‧‧柱構件
56‧‧‧樑構件
58‧‧‧接合部
60‧‧‧柱腳部
A~L、N‧‧‧狀態
a、b、c‧‧‧建築物
M‧‧‧彎曲力矩
Ma、Mb‧‧‧降伏開始彎曲力矩
O‧‧‧旋轉中心
Q‧‧‧面積
S、S1‧‧‧間隙
θ‧‧‧角度
圖1為顯示本發明之一實施形態之柱腳構造40之部分側面剖視圖。
圖2為用以說明對圖1所示之柱腳構造40施加有彎曲力矩M之狀態之部分側面剖視示意圖。
圖3為用以說明對圖1所示之柱腳構造40施加有彎曲力矩M且底腳螺栓10降伏後之狀態之部分側面剖視示意圖。
圖4為概略地顯示圖1中之鋼柱4之彎曲力矩M與旋轉角θ之關係之遲滯圖。
圖5為2層模型50之示意圖。
圖6為4層模型52之示意圖。
圖7為顯示圖12中之鋼柱4之彎曲力矩M與旋轉角θ之關係之遲滯圖。
圖8為顯示圖1中之鋼柱4之彎曲力矩M與旋轉角θ之關係之遲滯圖。
圖9為概略地顯示藉由埋入型柱腳將圖1及圖12中之鋼柱4與基礎混凝土3接合之情況下的鋼柱4之彎曲力矩M與旋轉角θ之關係之遲滯圖。
圖10為習知之柱腳構造2與本發明之柱腳構造40之2層模型 50中的柱腳吸收能量指標之比較圖。
圖11為習知之柱腳構造2與本發明之柱腳構造40之4層模型52中的柱腳吸收能量指標之比較圖。
圖12為顯示習知之柱腳構造2之部分側面剖視圖。
圖13為用以說明對圖12所示之柱腳構造2施加有彎曲力矩M之狀態之部分側面剖視示意圖。
圖14為用以說明對圖12所示之柱腳構造2施加有彎曲力矩M且底腳螺栓10降伏後之狀態之部分側面剖視示意圖。
圖15為概略地顯示圖12中之鋼柱4之彎曲力矩M與旋轉角θ之關係之遲滯圖。
以下，根據圖式，對用以實施本發明之柱腳構造之形態具體進行說明。
圖1至圖11係為了對本發明之一實施形態之柱腳構造40進行說明而供參照之圖。以下，對與上述習知之柱腳構造2同樣之部分，賦予相同之符號並進行說明，並且省略一部分與上述習知構造同樣之構成的重複說明。
如圖1所示，本實施形態之柱腳構造40，係於基礎混凝土3之上方經由灰泥8設置有平板狀之柱腳五金42(接合五金)。柱腳五金42係金屬製，且具有正方形形狀之表裡兩面。
柱腳五金42係藉由將鋼柱4(柱構件)之下端面抵接於其上表面42a，且彼此藉由銲接而接合。鋼柱4係於圖1中上下方向具有長度，且形成為中空之角筒狀。
並且，自基礎混凝土3中朝向其上方突出之底腳螺栓 10之上端部，係插通於形成在柱腳五金42之螺栓插通孔42b。
藉由將自柱腳五金42朝向上方突出之形成於底腳螺栓10之上端部的陽螺紋部插通於墊圈16之貫通孔，且與螺母構件12之陰螺紋部螺合固緊，而經由柱腳五金42及灰泥8將鋼柱4立設固定於基礎混凝土3上。
本實施形態之柱腳五金42，係將其厚度設定為比習知之柱腳五金6之厚度更薄，以使柱腳五金42之周緣部藉由受自底腳螺栓10之力而開始降伏時的降伏開始彎曲力矩Mb(第2彎曲力矩)，比習知之柱腳構造2之柱腳五金6之周緣部藉由受自底腳螺栓10之力而開始降伏時的降伏開始彎曲力矩更小。
此外，本實施形態之柱腳構造40係設定為，底腳螺栓10開始降伏時的降伏開始彎曲力矩Ma(第1彎曲力矩)，比柱腳五金42之周緣部藉由受自底腳螺栓10之力而開始降伏時的降伏開始彎曲力矩Mb大，且為降伏開始彎曲力矩Mb之1.5倍以下之值。
因此，若隨著產生彎曲力矩之負荷增大，柱腳五金42之周緣部比底腳螺栓10先開始降伏。
假設相反地，於底腳螺栓10開始降伏時的降伏開始彎曲力矩Ma為柱腳五金42之周緣部開始降伏時的降伏開始彎曲力矩Mb的值以下之情況下，若隨著產生彎曲力矩之負荷增大，底腳螺栓10會比柱腳五金42先降伏，從而無法解決習知之柱腳構造2所具有之問題。
此外，於底腳螺栓10開始降伏時的降伏開始彎曲力矩Ma比柱腳五金42之周緣部開始降伏時的降伏開始彎曲力矩Mb之1.5倍的值更大之情況下，於底腳螺栓10降伏而塑性變形之前， 柱腳五金42之塑性變形進展的過多，柱腳五金42之藉由底腳螺栓10所固定之部分及其周邊被彎曲超過需要程度，恐有將底腳螺栓10朝向不是其伸長方向之方向按壓，而造成底腳螺栓10破斷之虞。
此外，柱構件4開始降伏時之降伏開始彎曲力矩，係設定為比底腳螺栓10開始降伏時的降伏開始彎曲力矩Ma之值、柱腳五金42之周緣部藉由受自底腳螺栓10之力而開始降伏時的降伏開始彎曲力矩Mb之值、及柱腳五金42之周緣部以外開始降伏時的降伏開始彎曲力矩更大之值，以使柱構件4不要比底腳螺栓10及柱腳五金42先降伏而塑性變形。
此外，基礎混凝土3及灰泥8開始壓縮降伏時之壓縮降伏開始彎曲力矩，係設定為比柱腳五金42之周緣部藉由受自底腳螺栓10之力而開始降伏時的降伏開始彎曲力矩Mb之值更大之值，以使基礎混凝土3及灰泥8不要比柱腳五金42先壓縮降伏而塑性變形。
此種本實施形態之柱腳構造40，於朝向如圖2所示之、繞與柱腳五金42之接合部之旋轉中心O順時針旋轉之方向，對鋼柱4施加產生大彎曲力矩M之負荷之情況下，自圖4中之狀態B至狀態C，柱腳五金42之圖2中左側之螺栓插通孔42b附近之周緣部，藉由受自安裝於底腳螺栓10之螺母構件12之力發生降伏而塑性變形，使得比此塑性變形之部分靠圖2中左側之柱腳五金42之左端部被折彎成ヘ字形，而來到比此塑性變形之部分下側之位置。
此柱腳五金42之ヘ字形折彎部，自圖4中之狀態F至狀態G，當被施加有產生與上述彎曲力矩M為相反側之逆時針旋 轉方向之彎曲力矩之負荷時，於水平方向被回折成大致直線狀。
此外，施加有產生上述順時針旋轉方向之彎曲力矩M之負荷之柱腳五金42，在圖2中右側之部分藉由壓抵於基礎混凝土3上之灰泥8上表面之力被降伏而塑性變形，致使比此塑性變形之部分靠圖中右側之柱腳五金42之右端部，以位於上側之方式被折彎成逆ヘ字形。
此外，圖2中左側之底腳螺栓10，於圖4中自狀態B至狀態C時，超過其彈性範圍而降伏，其長度尺寸增藉由塑性變形被伸長而變大。
於自圖4中之狀態E經由F、G、H到達狀態I之過程中，除彎曲力矩之作用方向為相反方向以外，其餘皆與自同圖中之狀態A至狀態E之過程同樣。
因此，圖2中右側之底腳螺栓10，於自圖4中之狀態E經由F、G、H到達狀態I之過程中，產生與圖2中左側之底腳螺栓10之自圖4中之狀態A經由B、C、D到達狀態E之過程中的變形同樣之變形。
並且，於自圖4中之狀態E經由F、G、H到達狀態I之過程中，柱腳五金42之圖2中左側之部分，藉由壓抵於基礎混凝土3上之灰泥8上表面之力被降伏而塑性變形，致使比此塑性變形之部分靠圖中左側之柱腳五金42之左端部，以位於上側之方式被折彎成逆ヘ字形。
圖3顯示圖4中之狀態I及狀態J之柱腳構造40，惟於柱腳五金42之圖中左右兩端部之各個形成有朝向圖中上方折彎之彎曲部42c，故螺母構件12之下表面與柱腳五金42之彎曲部42c 上之墊圈16之上表面之間的間隙S1，明顯小於習知之柱腳構造2之間隙S。
因此，於在狀態I再次施加有產生彎曲力矩M之負荷之情況下，由於圖3中左側之螺母構件12之下表面與柱腳五金42之彎曲部42c上之墊圈16之上表面大致直接接觸，故不容易產生如習知之柱腳構造2之打滑現象。
如此，可將產生上述彎曲力矩M之負荷自鋼柱4之下端部及柱腳五金42大致直接傳遞給底腳螺栓10，因此，柱腳構造40藉由自圖4中之狀態J至狀態K沿近似於大致彈性變形之軌跡行進，可使鋼柱4之下端部、柱腳五金42及底腳螺栓10進行能量吸收。
因此，不會有產生上述彎曲力矩M之負荷全部被施加於構成比柱腳構造40上方之上部構造之樑構件及柱構件之情況，比柱腳構造40上方之上部構造，可僅僅負擔此負荷之一部分。
亦即，本實施形態之柱腳構造40，可進行相當於藉由自圖4中狀態J經由K、L到達狀態N之軌跡而形成之三角形(斜線部)之面積Q部分之能量吸收，從而可使底腳螺栓10自鋼柱4之下端部及柱腳五金42負擔產生上述彎曲力矩M之負荷。
以下，利用圖5至圖11來說明對習知之柱腳構造2及本實施形態之柱腳構造40所進行之試驗。上述試驗中，係於負荷有規定重量之狀態下，對圖5所示之2層模型50及圖6所示之4層模型52施加地震波(EL CENTRO(NS)地震波)進行試驗。
如圖5所示，2層模型50係於圖中左右方向彼此隔開間隔配置有3個柱構件54，這些柱構件54係經由柱腳部60立設 於基礎面53上。
並且，相對於基礎面53大致水平、且各2根串聯排列而被上下分成二段地配置有4個樑構件56。這些樑構件56係於長度方向之兩端部抵接於柱構件54之側部之接合部58被剛性接合於柱構件54。
如圖6所示，4層模型52係與2層模型50同樣，於圖中左右方向彼此隔開間隔配置有3個柱構件54，這些柱構件54係經由柱腳部60立設於基礎面53上。
並且，相對於基礎面53大致水平、且各2根串聯排列而被上下分成二段地配置有8個樑構件56。這些樑構件56係於長度方向之兩端部抵接於柱構件54之側部之接合部58被剛性接合於柱構件54。
圖7為顯示圖13所示之鋼柱4之彎曲力矩M與旋轉角θ之關係之遲滯圖，這些關係係根據將習知之柱腳構造2用於2層模型50之柱腳部60而進行試驗之結果所獲得。如圖7所示，於習知之柱腳構造2中，產生有圖15中之狀態I至狀態J所示之打滑現象。
相對於此，圖8為顯示圖2所示之鋼柱4之彎曲力矩M與旋轉角θ之關係之遲滯圖，這些關係係根據將本實施形態之柱腳構造40用於2層模型50之柱腳部60而進行試驗之結果所獲得。如圖8所示，於本實施形態之柱腳構造40中，與習知之柱腳構造2不同，不產生圖15中之狀態I至狀態J所示之打滑現象。
在此，圖8雖顯示底腳螺栓10開始降伏之降伏開始彎曲力矩Ma被設定為柱腳五金42之周緣部開始降伏之降伏開始彎 曲力矩Mb的1.5倍者，但關於降伏開始彎曲力矩Ma比降伏開始彎曲力矩Mb大，且設定於未滿降伏開始彎曲力矩Mb之範圍內者，亦顯示與圖8同樣之傾向。
此外，用於上述試驗之柱腳構造40，除變更為使柱腳五金42之周緣部之降伏開始彎曲力矩Mb在上述範圍內、且比習知之柱腳構造2之柱腳五金6之周緣部之降伏開始彎曲力矩之值更小以外，是在與習知之柱腳構造2同樣之條件進行。
此外，有關4層模型52，也顯示與圖7及圖8所示之2層模型50同樣之傾向。
圖10及圖11為用以對習知之柱腳構造2及本實施形態之柱腳構造40之柱腳吸收能量指標(W1/W0)進行比較之圖。圖10顯示2層模型50之情況下的柱腳吸收能量指標之比較，圖11顯示4層模型52之情況下的柱腳吸收能量指標之比較。
在此之柱腳吸收能量指標係指將習知之柱腳構造2或本實施形態之柱腳構造40所能吸收之露出型柱腳吸收能W1，以埋入型柱腳之柱構件54所能吸收之埋入型柱腳吸收能W0相除而被無因次化者，柱腳吸收能量指標之值越大，柱腳構造所能吸收之柱腳吸收能量也越多。
圖9為顯示不使用埋入型柱腳之柱構件54即柱腳部60將柱構件54之下端部埋設於比基礎面53下方之情況下的柱構件54之彎曲力矩M與旋轉角θ之關係之遲滯圖。
埋入型柱腳之柱構件54可進行相當於藉由自同圖中狀態B經由C、D、E、F再到達狀態B之軌跡而形成的四邊形之面積量之能量吸收，此能量成為埋入型之柱腳吸收能W0。
相對於此，露出型之柱腳吸收能W1，係根據圖7及圖8所示之習知之柱腳構造2或本實施形態之柱腳構造40之遲滯圖而算出。
於圖10所示之2層模型50之情況下，習知之柱腳構造2之3個建築物a、b、c之各個，其柱腳吸收能量指標之值為0.25以下，相對於此，本實施形態之柱腳構造40之3個建築物a、b、c之各個，其柱腳吸收能量指標之值為0.5以上。
在此，3個建築物a、b、c之各個，係將柱構件及樑構件之強度設定為與其他建築物不同。
於圖11所示之4層模型52之情況下，習知之柱腳構造2之3個建築物a、b、c之各個，其柱腳吸收能量指標之值為0.15以下，相對於此，本實施形態之柱腳構造40之3個建築物a、b、c之各個，其柱腳吸收能量指標之值為0.3以上。
如圖10及圖11所示，本實施形態之柱腳構造40，與習知之柱腳構造2比較，可增大柱腳吸收能量。
如圖3所示，此種本實施形態之柱腳構造40，藉由於柱腳五金42之左右兩端部形成彎曲部42c，可減小安裝於底腳螺栓10之螺母構件12之下表面與柱腳五金42之彎曲部42c上之墊圈16之上表面之間的間隙S1。
此外，如圖4所示，本實施形態之柱腳構造40，係即使於底腳螺栓10降伏後也可將柱腳構造40所能吸收之能量增大。
亦即，本實施形態之柱腳構造40，由於不會產生如習知之柱腳構造2之打滑現象，因此產生彎曲力矩M之負荷之一 部分被施加於鋼柱4之下端部、柱腳五金42及底腳螺栓10，故產生上述彎曲力矩M之負荷不會全部施加於構成比柱腳構造40上方之上部構造之樑構件及柱構件等，可使比柱腳構造40上方之上部構造僅負擔此負荷之一部分。
因此，可防止構成比柱腳構造40上方之上部構造之樑構件及柱構件等之損傷或破斷、建築構造物倒塌，並可防止構成上部構造之柱構件及樑構件等之大型化、重量化及高價化。
此外，本實施形態之柱腳構造40，也可不採用具有大外徑尺寸之底腳螺栓10，故可防止構成柱腳構造40之底腳螺栓10及柱腳五金42之大型化、重量化及高價化。
因此，如以上說明，根據本實施形態之柱腳構造40，可提高柱腳構造40之能量吸收能力，防止建築構造物之損傷、破斷、或倒塌，並可防止柱腳構造40及建築構造物之大型化、重量化及高價化。
再者，本發明不僅限於上述實施形態，只要在能達成本發明之目的之範圍內，也可對柱腳構造實施各種變更。
例如，於上述實施形態之柱腳構造40中，對柱腳五金42為具有正方形狀之表裡兩面之平板狀之情況進行了說明，但也可為表裡兩面為縱橫之長度不同之正方形狀以外之四方形。
此外，柱腳五金也可為如上述專利文獻2之柱腳五金之、由底板部、及此底板部上表面之中央部比周緣部朝上方突出之支持台所構成，或此以外之其他形狀。
此外，於上述實施形態之柱腳構造40中，下端面接合於柱腳五金42之鋼柱4係形成為角筒狀，但不限於此形狀，例 如也可形成為圓筒狀。此外，鋼柱也可形成為實心。
此外，於上述實施形態之柱腳構造40中，比柱腳五 金42突出於上方之、形成於底腳螺栓10之上端部之陽螺紋部係被螺合固緊於1個螺母構件12之陰螺紋部，但也可安裝有2個以上之螺母構件12(雙螺母等)。
此外，上述實施形態之柱腳構造40中，於基礎混凝 土3中，使形成於底腳螺栓10之下端部之陽螺紋部螺合固緊於1個螺母構件14之陰螺紋部，但也可安裝2個以上之螺母構件14，也可於2個螺母構件14之間設置錨板18。
3‧‧‧基礎混凝土
4‧‧‧鋼柱
8‧‧‧灰泥
10‧‧‧底腳螺栓
12‧‧‧螺母構件
14‧‧‧螺母構件
16‧‧‧墊圈
18‧‧‧錨板
40‧‧‧柱腳構造
42‧‧‧柱腳五金
42a‧‧‧上表面
42b‧‧‧螺栓插通孔
42c‧‧‧彎曲部
S1‧‧‧間隙

Claims (1)

  1. 一種柱腳構造，其藉由在自基礎混凝土朝向上方突出之底腳螺栓的上端部螺合固緊有螺母構件，將接合於柱構件之下端部的接合五金之周緣部固定在上述基礎混凝土之上，上述底腳螺栓比上述柱構件先產生降伏，其中，上述底腳螺栓開始產生降伏之第1彎曲力矩，係設定為大於上述接合五金之周緣部開始產生降伏之第2彎曲力矩，且在上述第2彎曲力矩之1.5倍以下；上述柱構件開始產生降伏時之降伏開始彎曲力矩係設定為比上述第1彎曲力矩、上述第2彎曲力矩、及上述接合五金之周緣部以外開始產生降伏時之降伏開始彎曲力矩更大之值；上述基礎混凝土開始產生壓縮降伏時之壓縮降伏開始彎曲力矩係設定為比上述第2彎曲力矩更大之值。
TW103102249A 2013-09-11 2014-01-22 柱腳構造 TWI550167B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/074592 WO2015037094A1 (ja) 2013-09-11 2013-09-11 柱脚構造

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201527627A TW201527627A (zh) 2015-07-16
TWI550167B true TWI550167B (zh) 2016-09-21

Family

ID=52665236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103102249A TWI550167B (zh) 2013-09-11 2014-01-22 柱腳構造

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160237681A1 (zh)
JP (1) JPWO2015037094A1 (zh)
TW (1) TWI550167B (zh)
WO (1) WO2015037094A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9487965B2 (en) * 2015-04-03 2016-11-08 Dee Volin Automatic-water-shedding height-adjustable three-dimensionally-adjustable post-base system
DE102015004828A1 (de) * 2015-04-14 2016-10-20 Liebherr-Werk Biberach Gmbh Fundamentverankerung für Arbeitsmaschine
CN106703290A (zh) * 2016-12-22 2017-05-24 华侨大学 一种可拆卸装配式钢管混凝土柱及其施工方法
US11828083B2 (en) 2017-02-16 2023-11-28 John Damian Allen Control structure with rotary force limiter and energy dissipater
EP3583329A4 (en) * 2017-02-16 2020-12-23 Allen, John Damian FORCE LIMITER AND ENERGY DISSIPATOR
LU100169B1 (en) * 2017-04-10 2018-05-25 Abb Schweiz Ag Support structure for high voltage unit, system and method
CN109098202A (zh) * 2018-09-18 2018-12-28 中铁十局集团建筑工程有限公司 非落地式塔吊基础施工方法
CN111075113B (zh) * 2019-12-31 2021-07-27 清华大学 一种用于可恢复功能结构的可更换柱脚
CN111236725B (zh) * 2020-01-21 2021-06-08 同济大学 一种可更换插板式消能柱脚构造
CN111764519B (zh) * 2020-07-15 2021-08-20 广东珠江工程总承包有限公司 一种带减震吸音功能的建筑预埋件
CN113982188B (zh) * 2021-10-26 2022-10-18 青岛海川建设集团有限公司 一种柱脚尺寸可调节的建筑结构墙柱脚快速连接装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2984251B1 (ja) * 1998-07-01 1999-11-29 篤秀 橋本 耐震性能の優れた露出型固定柱脚
JP2005016213A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Okabe Co Ltd 柱脚用ベースプレート

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3499630A (en) * 1968-05-07 1970-03-10 John C Dashio Posts for highway safety rails
US4052826A (en) * 1973-04-11 1977-10-11 Chisholm Douglas B Breakaway coupling assembly with fracture-initiating washer
US4813199A (en) * 1988-04-29 1989-03-21 Shakespeare Company Breakaway utility pole shear base structure
US5505033A (en) * 1988-12-06 1996-04-09 501 Hitachi Metals Ltd. Column base structure and connection arrangement
US4926592A (en) * 1989-02-10 1990-05-22 Unistrut International Corp. Breakaway sign post coupling
JP4877686B2 (ja) * 2001-06-19 2012-02-15 旭化成建材株式会社 柱脚部の固定構造
US7195222B2 (en) * 2004-04-23 2007-03-27 Dent Clifford M Flanged base and breakaway system connector for road accessory posts
JP4567406B2 (ja) * 2004-09-22 2010-10-20 大成建設株式会社 構造体の解析方法及び解析プログラム
US7984541B1 (en) * 2005-05-17 2011-07-26 James Davidson Trust Dated January 4, 2005 Anchor bolt supporting template for a concrete mold and mold assembly and method of assembling anchor bolts with a mold
JP5908688B2 (ja) * 2011-09-08 2016-04-26 岡部株式会社 鉄骨柱の露出型柱脚構造

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2984251B1 (ja) * 1998-07-01 1999-11-29 篤秀 橋本 耐震性能の優れた露出型固定柱脚
JP2005016213A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Okabe Co Ltd 柱脚用ベースプレート

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015037094A1 (ja) 2015-03-19
JPWO2015037094A1 (ja) 2017-03-02
TW201527627A (zh) 2015-07-16
US20160237681A1 (en) 2016-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI550167B (zh) 柱腳構造
JP5995466B2 (ja) 木造建築構造躯体
TWI504800B (zh) 補強構件
TWI509167B (zh) Energy dissipation joint assembly and the use of its seismic structure
JP5726590B2 (ja) 鉄筋コンクリート製の梁又は柱の接合構造
JP4288370B2 (ja) ダンパー装置
CN110700433B (zh) 控制结构节点残余位移的超弹性多级配摩擦限位耗能器
JP6941467B2 (ja) ダンパー、及びダンパーの製作方法
JP6227452B2 (ja) 壁柱構造
JPH0826687B2 (ja) 鋼材ダンパー
JP6236974B2 (ja) 地盤アンカーおよび地盤アンカーの構築方法
JP4877686B2 (ja) 柱脚部の固定構造
JP2009235812A (ja) 建築用パネル接合構造及び方法、建築構造物
JP4431986B2 (ja) 建物の耐震補強構造および耐震補強方法
JP4553631B2 (ja) 制震装置
CN212478276U (zh) 一种带摩擦式锚固装置的自复位方钢管混凝土柱脚节点
JP2008285899A (ja) 柔要素制震構造部材と柔剛混合制震構造
CN210369402U (zh) 一种耗能装置及自复位节点
JP2017082455A (ja) 履歴型ダンパー及び建物の制振構造
JP5486269B2 (ja) 柱脚用アンカーボルト
JP5974314B1 (ja) Ｈ型鋼柱の耐震補強構造
JP6461457B2 (ja) 杭および杭の構築方法
JP2003155778A (ja) 鉄筋コンクリート造の建造物における構成材の材端固定構造
JP7169178B2 (ja) 制振装置
JP6882071B2 (ja) ダンパー