WO2015140891A1

WO2015140891A1 - 柱構造及びベース部材

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Publication number: WO2015140891A1
Application number: PCT/JP2014/057081
Authority: WO
Inventors: 田中　秀宣; 高橋　秀明
Original assignee: 日立機材株式会社
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-09-24
Also published as: US9212486B2; JP5906557B2; JPWO2015140891A1; US20150259915A1

Abstract

　柱構造（１０）では、鉄骨柱（３０）がベースプレート（１６Ａ）に接合されている。鉄骨柱（３０）はウェブ（３０Ａ）とその幅方向両端に設けられた一対のフランジ（３０Ｂ）とにより構成されている。ベースプレート（１６Ａ）は基礎１２に固定された第１アンカーボルト（２４）及び第２アンカーボルト（２６）に設けられている。第２アンカーボルト（２６）は第１アンカーボルト（２４）よりもウェブ（３０Ａ）の幅方向内側に設けられ、第２アンカーボルト（２６）の降伏変形は第１アンカーボルト（２４）の降伏変形よりも小さく設定されている。

Description

柱構造及びベース部材

　本発明は、柱部材がベース部材の上側に結合される柱構造及び柱部材が上側に結合されるベース部材に関する。

　特許２６５５７７４号公報には、柱脚構造が開示されている。この柱脚構造では、基礎に固定されたアンカーボルトにベースプレートが締結されると共に、ベースプレートの上面に逆Ｔ形状のスプリットティーを介してＨ形鋼からなる柱が取付られている。スプリットティーの立片部は高力ボルト及びナットにより柱に締結され、スプリットティーの底片部は同様に高力ボルト及びナットによりベースプレートに締結されている。

　上記柱脚構造では、例えばウェブの幅方向において柱に曲げ応力が付与された場合、応力の付与側のアンカーボルトに引張応力が生じる。ウェブの幅方向に引張応力を生じるアンカーボルトが複数本設けられていると、最も外側のアンカーボルトに最大の降伏変形が生じる。このため、内側のアンカーボルトの降伏変形に関係無く、最も外側のアンカーボルトにより柱脚構造の降伏曲げ耐力が決まってしまうので、柱脚構造の降伏曲げ耐力を向上させるには改善の余地があった。

　本発明は、上記事実を考慮し、降伏曲げ耐力を向上させることができる柱構造及びベース部材を得ることが目的である。

　本発明の第１態様の柱構造は、ウェブの幅方向両側にフランジが一体に設けられた柱部材と、柱部材が上側に結合されるベース部材と、基礎に下端側が固定されると共に、ベース部材においてフランジのウェブ側とは反対側に上端側が固定される第１アンカー部材と、基礎に下端側が固定されると共に、ベース部材において第１アンカー部材よりもウェブの幅方向内側に上端側が固定され、かつ第１アンカー部材よりも降伏変形が小さい第２アンカー部材と、を備えている。

　本発明の第２態様の柱構造では、第１態様の柱構造において、第１アンカー部材は、第２アンカー部材よりも強度が高い材料により形成されている。

　本発明の第３態様の柱構造では、第１態様又は第２態様の柱構造において、第１アンカー部材は、第２アンカー部材よりも軸方向長さが長く形成されている。

　本発明の第４態様の柱構造では、第１態様～第３態様のいずれか１つの柱構造において、第２アンカー部材は、第１アンカー部材よりもフランジ側に近接されている。

　本発明の第５態様の柱構造では、第１態様～第４態様のいずれか１つの柱構造において、ベース部材の下側に凹部が設けられている。

　本発明の第６態様のベース部材は、ウェブの幅方向両側にフランジが一体に設けられた柱部材が上側に結合されるベース本体と、ベース本体においてフランジのウェブ側とは反対側に設けられ、基礎に下端側が固定される第１アンカー部材の上端側に固定される第１固定部と、ベース本体において第１固定部よりもウェブの幅方向内側に設けられ、基礎に下端側が固定され、かつ第１アンカー部材よりも降伏変形が小さい第２アンカー部材の上端側に固定される第２固定部と、を備えている。

　本発明の第７態様のベース部材では、第６態様のベース部材において、第２固定部は、第１固定部よりもフランジに近接されている。

　本発明の第８態様のベース部材では、第６態様又は第７態様のベース部材において、ベース本体の下側に凹部が設けられている。

　本発明の第１態様の柱構造では、ウェブの幅方向両側にフランジが一体に設けられた柱部材がベース部材の上側に結合される。また、第１アンカー部材及び第２アンカー部材の下端側が基礎に固定され、かつベース部材が第１アンカー部材及び第２アンカー部材の上端側に固定される。

　ここで、第１アンカー部材の上端側がベース部材においてフランジのウェブ側とは反対側に固定される。また、第２アンカー部材の上端側がベース部材において第１アンカー部材よりもウェブの幅方向内側に固定され、かつ第２アンカー部材の降伏変形が第１アンカー部材の降伏変形よりも小さくされる。例えば、ウェブの幅方向において柱部材に曲げ応力が付与された場合、この曲げ応力はベース部材、第１アンカー部材及び第２アンカー部材を介して基礎へ伝達される。このとき、第１アンカー部材及び第２アンカー部材の双方の降伏変形を変えて、双方に降伏変形を生じさせることができるので、曲げ応力が効果的に吸収される。従って、柱構造の降伏曲げ耐力を向上させることができる。

　本発明の第２態様の柱構造では、第１アンカー部材が第２アンカー部材よりも強度が高い材料により形成されているので、第２アンカー部材の降伏変形が第１アンカー部材の降伏変形よりも小さくなる。

　本発明の第３態様の柱構造では、第１アンカー部材が第２アンカー部材よりも軸方向長さが長く形成されているので、第２アンカー部材の降伏変形が第１アンカー部材の降伏変形よりも小さくなる。

　本発明の第４態様の柱構造では、第１アンカー部材が第２アンカー部材よりも軸径が大きく形成されているので、第２アンカー部材の降伏変形が第１アンカー部材の降伏変形よりも小さくなる。

　本発明の第５態様の柱構造では、第２アンカー部材が第１アンカー部材よりもフランジに近接されているので、柱部材と第２アンカー部材との距離が小さくなる。ここで、ベース部材の厚さは、第２アンカー部材の引張強度と、第２アンカー部材と柱部材との距離とにより決定される。このため、第２アンカー部材と柱部材との距離が小さくなるので、ベース部材の厚さを薄くすることができる。

　本発明の第６態様の柱構造では、ベース部材の下側に凹部が設けられ、凹部は基礎に係止されるので、ベース部材の水平方向へのずれが抑制される。

　本発明の第７態様のベース部材では、ウェブの幅方向両側にフランジが一体に設けられた柱部材がベース本体の上側に結合される。また、第１アンカー部材及び第２アンカー部材の下端側が基礎に固定され、かつベース本体の第１固定部が第１アンカー部材の上端側に固定されると共に、ベース本体の第２固定部が第２アンカー部材の上端側に固定される。

　ここで、第１固定部がベース本体のフランジのウェブ側とは反対側において第１アンカー部材の上端側に固定される。また、第２固定部がベース本体の第１アンカー部材よりもウェブの幅方向内側において第２アンカー部材の上端側に固定され、かつ第２アンカー部材の降伏変形が第１アンカー部材の降伏変形よりも小さくされる。例えば、ウェブの幅方向において柱部材に曲げ応力が付与された場合、この曲げ応力はベース本体、第１アンカー部材及び第２アンカー部材を介して基礎へ伝達される。このとき、第１アンカー部材及び第２アンカー部材の双方の降伏変形を変えて、双方に降伏変形を生じさせることができるので、曲げ応力が効果的に吸収される。従って、ベース部材により柱構造の降伏曲げ耐力を向上させることができる。

　本発明の第８態様のベース部材では、第２固定部が第１固定部よりもフランジに近接されているので、柱部材と第２固定部との距離が小さくなる。ここで、ベース本体の厚さは、第２アンカー部材の引張強度と、第２固定部と柱部材との距離とにより決定される。このため、第２固定部と柱部材との距離が小さくなるので、ベース本体の厚さを薄くすることができる。

　本発明の第９態様のベース部材では、ベース本体の下側に凹部が設けられ、凹部は基礎に係止されるので、ベース本体の水平方向へのずれが抑制される。

本発明の第１実施形態に係る柱構造及びベース部材をフランジの幅方向から見た（図２に示されるＡ－Ａ線に沿って切った）断面図である。第１実施形態に係る柱構造及びベース部材の平面図である。本発明の第２実施形態に係る柱構造及びベース部材の図１に対応する断面図である。本発明の第３実施形態に係る柱構造及びベース部材の図１に対応する断面図である。本発明の第４実施形態に係る柱構造及びベース部材の図２に対応する平面図である。

　［第１実施形態］
　図１及び図２を用いて、本発明の第１実施形態に係る柱構造及びベース部材を説明する。なお、本実施形態では柱部材にＨ形鉄骨柱（Ｈ形鋼柱）が使用されており、図中に適宜示される矢印ＷＨ方向は柱部材のウェブの幅方向を示し、矢印ＦＨ方向は柱部材のフランジの幅方向を示している。また、矢印ＵＰ方向は上方向を示している。

　（柱構造及びベース部材の構成）
　図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る柱構造１０は基礎１２に設置されている。基礎１２は例えばコンクリートであり、基礎１２の上面は水平かつ平面状とされている。図示を省略したが、基礎１２の内部は配筋されており、基礎１２の強度が向上されている。

　基礎１２の上面には固定手段としてのモルタル１４が設けられている。モルタル１４は平面視において例えば矩形状とされている。

　モルタル１４の上面にはベース部材１６が固定されている。ベース部材１６はベース本体としてのベースプレート１６Ａを備えている。ベースプレート１６Ａの下側全体にモルタル１４が設けられている。ベースプレート１６Ａは、矢印ＷＨ方向を長手方向とし、矢印ＦＨ方向を短手方向とする矩形平板状により構成されている。詳しく説明すると、ベースプレート１６Ａは、例えば日本工業規格（ＪＩＳ規格）Ｇ３１３６により規定される建築構造用圧延鋼材ＳＮ４９０Ｂ、鋳鋼等の金属材料により形成されている。

　図中、左側に示されるベースプレート１６Ａの長手方向の一端部には、短手方向の中間部において、第１固定部としての２個の第１固定孔１８Ａ及び第１固定孔１８Ｂが設けられている。一方、図中、右側に示されるベースプレート１６Ａの長手方向の他端部には、短手方向の中間部において、第１固定部としての２個の第１固定孔１８Ｃ及び第１固定孔１８Ｄが設けられている。第１固定孔１８Ａ～１８Ｄは、平面視において同一径を有する円形状の貫通孔により形成されている。第１固定孔１８Ａの中心軸の位置及び第１固定孔１８Ｂの中心軸の位置は矢印ＦＨ方向において一致されている。第１固定孔１８Ｃの中心軸の位置及び第１固定孔１８Ｄの中心軸の位置は矢印ＦＨ方向において一致されている。また、第１固定孔１８Ａの中心軸の位置及び第１固定孔１８Ｃの中心軸の位置は矢印ＷＨ方向において一致されている。第１固定孔１８Ｂの中心軸の位置及び第１固定孔１８Ｄの中心軸の位置は矢印ＷＨ方向において一致されている。

　また、図中、左側に示されるベースプレート１６Ａの長手方向の一端部には、短手方向の両端部において、第２固定部としての２個の第２固定孔２０Ａ及び第２固定孔２０Ｂが設けられている。一方、図中、右側に示されるベースプレート１６Ａの長手方向の他端部には、短手方向の両端部において、第２固定部としての２個の第２固定孔２０Ｃ及び第２固定孔２０Ｄが設けられている。第２固定孔２０Ａ～２０Ｄは、第１固定孔１８Ａ～１８Ｄと同一径を有する円形状の貫通孔により形成されている。

　第２固定孔２０Ａの中心軸の位置及び第２固定孔２０Ｂの中心軸の位置は矢印ＦＨ方向に一致されている。加えて、第２固定孔２０Ａ及び第２固定孔２０Ｂの中心軸の位置は、第１固定孔１８Ａ及び第１固定孔１８Ｂの中心軸の位置よりも矢印ＷＨ方向内側とされており、ベースプレート１６Ａの長手方向中央部寄りとされている。つまり、第２固定孔２０Ａ及び第２固定孔２０Ｂの中心軸の位置は、第１固定孔１８Ａ及び第１固定孔１８Ｂの中心軸の位置よりも後述する鉄骨柱３０のフランジ３０Ｂに近接されている。更に、第２固定孔２０Ａの中心軸の位置は、第１固定孔１８Ａの中心軸の位置よりも矢印ＦＨ方向外側とされている。また、第２固定孔２０Ｂの中心軸の位置は、第１固定孔１８Ｂの中心軸の位置よりも矢印ＦＨ方向外側とされている。

　一方、第２固定孔２０Ｃの中心軸の位置及び第２固定孔２０Ｄの中心軸の位置は矢印ＦＨ方向に一致されている。加えて、第２固定孔２０Ｃ及び第２固定孔２０Ｄの中心軸の位置は、第１固定孔１８Ｃ及び第１固定孔１８Ｄの中心軸の位置よりも矢印ＷＨ方向内側とされており、ベースプレート１６Ａの長手方向中央部寄りとされている。同様に、第２固定孔２０Ｃ及び第２固定孔２０Ｄの中心軸の位置は、第１固定孔１８Ｃ及び第１固定孔１８Ｄの中心軸の位置よりもフランジ３０Ｂに近接されている。更に、第２固定孔２０Ｃの中心軸の位置は、第１固定孔１８Ｃの中心軸の位置よりも矢印ＦＨ方向外側とされている。また、第２固定孔２０Ｄの中心軸の位置は、第１固定孔１８Ｄの中心軸の位置よりも矢印ＦＨ方向外側とされている。従って、ベースプレート１６Ａは、長手方向の一端部に配置された４個の第１固定孔１８Ａ、第１固定孔１８Ｂ、第２固定孔２０Ａ及び第２固定孔２０Ｂと、他端部に配置された４個の第１固定孔１８Ｃ、第１固定孔１８Ｄ、第２固定孔２０Ｃ及び第２固定孔２０Ｄとを備えている。つまり、本実施形態では、ベースプレート１６Ａに合計８個の第１固定部及び第２固定部が設けられている。

　第１固定孔１８Ａ～１８Ｄ及び第２固定孔２０Ａ～２０Ｄの各々の周囲において、ベースプレート１６Ａの下面に凹部２２が形成されている。凹部２２の水平方向の上面（凹部２２の底面）は平面状とされている。凹部２２は、ベースプレート１６Ａの外周側へ向って徐々に広がり、かつベースプレート１６Ａの外周外側へ開放されており、平面視において略三角形状により形成されている。凹部２２の垂直方向の周面において、ベースプレート１６Ａの中央側の一部は、第１固定孔１８Ａ～１８Ｄ、第２固定孔２０Ａ～２０Ｄの各々の内面と面一により構成されている。凹部２２の全体にはモルタル１４が充填されて、このモルタル１４を介在させてベースプレート１６Ａが基礎１２に固定されている。

　基礎１２には第１アンカー部材としての第１アンカーボルト（アンカーロック）２４及び第２アンカー部材としての第２アンカーボルト（アンカーロック）２６が固定されている。第１アンカーボルト２４は円柱状のアンカー本体２４Ａを備えており、アンカー本体２４Ａの軸方向は上下方向とされている。アンカー本体２４Ａの上端部２４Ｃ以外の下端部２４Ｂを含む大部分はモルタル１４を貫通して基礎１２に埋込まれている。同様に、第２アンカーボルト２６は円柱状のアンカー本体２６Ａを備えおり、アンカー本体２６Ａの軸方向は上下方向とされている。アンカー本体２６Ａの上端部２６Ｃ以外の下端部２６Ｂを含む大部分はモルタル１４を貫通して基礎１２に埋込まれている。

　第１アンカーボルト２４において、アンカー本体２４Ａの下端部２４Ｂには雄ねじが設けられており、この雄ねじに上下方向に設けられた２つのナット２４Ｄ及びナット２４Ｅが蝶合されている。ナット２４Ｄとナット２４Ｅとの間には、アンカー部を構成すると共に、アンカー本体２４Ａの軸径よりも外側に突出された円環平板状の定着板２４Ｆが介在されている。定着板２４Ｆはナット２４Ｄ及びナット２４Ｅにより締付けられて固定されている。ナット２４Ｄ、ナット２４Ｅ及び定着板２４Ｆは、基礎１２に埋込まれ、第１アンカーボルト２４の抜けを防止する構成とされている。

　アンカー本体２４Ａの上端部２４Ｃはベースプレート１６Ａの第１固定孔１８Ａ～１８Ｄを貫通して突出する構成とされている。この上端部２４Ｃには雄ねじが設けられており、雄ねじにベースプレート１６Ａを固定するナット２４Ｇが蝶合されている。ベースプレート１６Ａとナット２４Ｇとの間には円環平板状のワッシャ２４Ｈが介在されている。

　同様に、第２アンカーボルト２６において、アンカー本体２６Ａの下端部２６Ｂに設けられた雄ねじに２つのナット２６Ｄ及びナット２６Ｅが蝶合されている。ナット２６Ｄとナット２６Ｅとの間には円環平板状の定着板２６Ｆが介在されている。定着板２６Ｆはナット２６Ｄ及びナット２６Ｅにより締付けられて固定されている。ナット２６Ｄ、ナット２６Ｅ及び定着板２６Ｆは、基礎１２に埋込まれ、第２アンカーボルト２６の抜けを防止する構成とされている。

　アンカー本体２６Ａの上端部２６Ｃはベースプレート１６Ａの第２固定孔２０Ａ～２０Ｄを貫通して突出する構成とされている。この上端部２６Ｃには雄ねじが設けられており、雄ねじにベースプレート１６Ａを固定するナット２６Ｇが蝶合されている。ベースプレート１６Ａとナット２６Ｇとの間には円環平板状のワッシャ２６Ｈが介在されている。

　本実施形態では、第１アンカーボルト２４及び第２アンカーボルト２６は同一径かつ同一軸方向長さとされているが、第１アンカーボルト２４は第２アンカーボルト２６よりも強度が高い材料により形成されている。詳しく説明すると、第１アンカーボルト２４には、例えばＪＩＳ規格Ｇ３１３８に規定される引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ^２を有する炭素鋼材、ＪＩＳ規格Ｇ４３２１に規定される引張強さが５２０Ｎ／ｍｍ^２を有するステンレス鋼材等により形成されたアンカーボルトが使用されている。また、第２アンカーボルト２６は例えばＪＩＳ規格Ｇ３１３８に規定される引張強さが４００Ｎ／ｍｍ^２を有する炭素鋼材等により形成されたアンカーボルトが使用されている。また、上記ステンレス鋼材により第１アンカーボルト２４が形成される場合には、上記引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ^２を有する炭素鋼材により第２アンカーボルト２６が形成されてもよい。すなわち、本実施形態では、第２アンカーボルト２６の降伏変形が小さく設定されており、これに対して第１アンカーボルト２４の降伏変形が大きく設定されている。

　ベースプレート１６Ａの上面の中央部分には上下方向を長手方向として延設された柱部材としての鉄骨柱３０が設けられている。鉄骨柱３０の下端はベースプレート１６Ａの上面に例えばアーク溶接により結合されている。

　鉄骨柱３０は、本実施形態において、ウェブ３０Ａと、ウェブ３０Ａの幅方向両端に一体に設けられた一対のフランジ３０Ｂとを有するＨ形鋼材により形成されている。ここでは、鉄骨柱３０のウェブ３０Ａは、矢印ＷＨ方向を幅方向とし、矢印ＵＰ方向を長手方向とする長尺矩形平板状により形成されている。一対のフランジ３０Ｂは、いずれも、矢印ＦＨ方向を幅方向とし、矢印ＵＰ方向を長手方向とする長尺矩形平板状により形成されている。ウェブ３０Ａの両端はフランジ３０Ｂの幅方向中央部分において一体に結合されている。鉄骨柱３０としては、例えばＪＩＳ規格Ｇ３１３６に規定される建築構造用圧延鋼材、ＪＩＳ規格Ｇ３１０６に規定される溶接構造用圧延鋼材、ＪＩＳ規格Ｇ３１０１に規定される一般構造用圧延鋼材等により形成されている。

　なお、通常、柱構造１０は建造物に複数設けられている。図示を省略したが、隣設される柱構造１０の鉄骨柱３０の下端部間には、基礎梁が掛け渡されて、基礎梁主筋が配筋されている。

　（第１実施形態の作用効果）
　本実施形態に係る柱構造１０及びベース部材１６では、図１及び図２に示されるように、ウェブ３０Ａの幅方向両側にフランジ３０Ｂが一体に設けられた鉄骨柱３０がベースプレート１６Ａの上側に結合される。また、第１アンカーボルト２４の下端部２４Ｂ及び第２アンカーボルト２６の下端部２６Ｂが基礎１２に固定され、かつベースプレート１６Ａが第１アンカーボルト２４の上端部２４Ｃ及び第２アンカーボルト２６の上端部２６Ｃに固定される。

　ここで、第１アンカーボルト２４の上端部２４Ｃがベースプレート１６Ａにおいてフランジ３０Ｂのウェブ３０Ａ側とは反対側に固定される。また、第２アンカーボルト２６の上端部２６Ｃがベースプレート１６Ａにおいて第１アンカーボルト２４よりもウェブ３０Ａの幅方向内側に固定され、かつ第２アンカーボルト２６の降伏変形が第１アンカーボルト２４の降伏変形よりも小さくされる。つまり、鉄骨柱３０の強軸方向と一致するウェブ３０Ａの幅方向において、第１アンカーボルト２４の降伏変形と第２アンカーボルト２６の降伏変形とが変えられている。換言すれば、第１アンカーボルト２４の降伏変位が第２アンカーボルト２６の降伏変位よりも大きくされている。

　例えば、柱構造１０において、図２に示される鉄骨柱３０の幅（柱せい）Ｗが６００ｍｍ、第１アンカーボルト２４間隔Ｐ１が８００ｍｍ、第２アンカーボルト２６間隔Ｐ２が約６００ｍｍに設定される。この場合、第１アンカーボルト２４は、第２アンカーボルト２６に対して、１．２倍以上１．５倍以下の強度に設定される。地震等の水平荷重が生じた際に、例えばウェブ３０Ａの幅方向（強軸方向）において鉄骨柱３０に矢印Ｆの力が働くと仮定する。この力Ｆは、ベースプレート１６Ａの中央付近を回転中心として作用し、鉄骨柱３０からベースプレート１６Ａ、第１アンカーボルト２４及び第２アンカーボルト２６を介して基礎１２へ伝達される曲げ応力である。この曲げ応力は、ベースプレート１６Ａの内側に配置された第２アンカーボルト２６よりも外側に配置された第１アンカーボルト２４を大きく変形させる。本実施の形態では、第１アンカーボルト２４の降伏変位が第２アンカーボルト２６の降伏変位よりも大きくされている。このため、曲げ応力に対して第１アンカーボルト２４及び第２アンカーボルト２６の双方に降伏変形が生じる。第１アンカーボルト２４と第２アンカーボルト２６との強度比率が上記値に設定されると、第１アンカーボルト２４及び第２アンカーボルト２６の降伏変形がほぼ同時に生じる。従って、第１アンカーボルト２４及び第２アンカーボルト２６の双方に降伏変形を生じさせることにより、曲げ応力が効果的に吸収されるので、柱構造１０の降伏曲げ耐力を向上させることができる。

　また、本実施形態に係る柱構造１０及びベース部材１６では、第１アンカーボルト２４が第２アンカーボルト２６よりも強度が高い材料により形成されているので、第２アンカーボルト２６の降伏変形が第１アンカーボルト２４の降伏変形よりも小さくなる。

　更に、本実施形態に係る柱構造１０及びベース部材１６では、図１及び図２に示されるように、第２固定孔２０Ａ～２０Ｄ又は第２アンカーボルト２６が、第１固定孔１８Ａ～１８Ｄ又は第１アンカーボルト２４よりもフランジ３０Ｂに近接されている。このため、鉄骨柱３０のフランジ３０Ｂと第２固定孔２０Ａ～２０Ｄ又は第２アンカーボルト２６との離間距離Ｌが小さくなる。ところで、１つのベースプレート１６Ａに設けられる第１アンカーボルト２４及び第２アンカーボルト２６の合計本数（又は第１固定孔１８Ａ～１８Ｄ及び第２固定孔２０Ａ～２０Ｄの合計孔数）が増加すると、ベースプレート１６Ａの厚さ（上下方向の肉厚寸法）ｔを増加する必要がある。

　ここで、まずベースプレート１６Ａにおいて一対の一方のフランジ３０Ｂの周囲に設けられた第１アンカーボルト２４及び第２アンカーボルト２６の合計本数がｎ本とされる。ｎは本実施形態において「４」である。矢印ＦＨ方向のｉ番目の第１アンカーボルト２４又は第２アンカーボルト２６の軸方向における降伏引張強度がＴｉとされる。ｉ番目の第１アンカーボルト２４又は第２アンカーボルト２６の中心軸と、矢印ＷＨ方向におけるフランジ３０Ｂとの離間距離がＬｉとされる。更に、ベースプレート１６Ａの矢印ＦＨ方向の寸法（幅寸法）がＢとされ、ベースプレート１６Ａの厚さがｔとされ、ベースプレート１６Ａの材料の降伏点がσとされる。この場合、ベースプレート１６Ａにおいて、下記数１に表される関係式が成立つ。

　上記関係式において、左辺の離間距離Ｌｉが小さくなると、右辺の厚さｔが小さくなる。すなわち、本実施形態では、離間距離Ｌｉを積極的に小さくすることにより、ベースプレート１６Ａの厚さを薄くすることができる。従って、ベースプレート１６Ａの材料費が削減されるので、柱構造１０の材料費、更には製造費用を削減することができる。

　更に、本実施形態に係る柱構造１０及びベース部材１６では、ベースプレート１６Ａの下側に凹部２２が設けられている。この凹部２２にはモルタル１４が埋込まれ、ベースプレート１６Ａがモルタル１４を介して基礎１２に係止される。このため、地震等の水平荷重が生じた際に、基礎１２に対するベース部材１６のずれが抑制される。従って、柱構造１０及びベース部材１６では、鉄骨柱３０からベースプレート１６Ａ、第１アンカーボルト２４及び第２アンカーボルト２６を介して基礎１２へ伝達される剪断応力が効果的に抑制されるので、剪断耐力を向上させることができる。

　［第２実施形態］
　図３を用いて、本発明の第２実施形態に係る柱構造及びベース部材を説明する。なお、本実施形態並びに後述する他の実施形態において、第１実施形態に係る柱構造１０及びベース部材１６の構成と同一の構成には同一符号を付し、この構成の説明は重複するので省略する。

　（柱構造及びベース部材の構成）
　図３に示されるように、本実施形態に係る柱構造４０及びベース部材１６では、第１アンカー部材としての第１アンカーボルト４２の構成が、第１実施形態における第１アンカーボルト２４の構成に対して異なる。これ以外の構成において、本実施形態に係る柱構造４０及びベース部材１６の構成は、第１実施形態に係る柱構造１０及びベース部材１６の構成と同一である。

　詳しく説明すると、第１アンカーボルト４２は、アンカー本体４２Ａの下端部４２Ｂに設けられた雄ねじに２つのナット４２Ｄ及びナット４２Ｅが蝶合されている。ナット４２Ｄとナット４２Ｅとの間には円環平板状の定着板４２Ｆが介在されている。定着板４２Ｆはナット４２Ｄ及びナット４２Ｅにより締付けられて固定されている。ナット４２Ｄ、ナット４２Ｅ及び定着板４２Ｆは、基礎１２に埋込まれ、第１アンカーボルト４２の抜けを防止する構成とされている。アンカー本体４２Ａの上端部４２Ｃはベースプレート１６Ａの第１固定孔１８Ａ～１８Ｄを貫通して突出する構成とされている。この上端部４２Ｃには雄ねじが設けられており、雄ねじにベースプレート１６Ａを固定するナット４２Ｇが蝶合されている。ベースプレート１６Ａとナット４２Ｇとの間には円環平板状のワッシャ４２Ｈが介在されている。

　そして、第１アンカーボルト４２のアンカー本体４２Ａの軸方向長さが、第２アンカーボルト２６のアンカー本体２６Ａの軸方向長さに対して長く形成されている。本実施形態では、アンカー本体４２Ａの軸径は、アンカー本体２６Ａの軸径と同一とされている。第１実施形態における条件と同一条件において、アンカー本体４２Ａは、アンカー本体２６Ａに対して、１．２倍以上１．５倍以下の長さに設定されている。

　（第２実施形態の作用効果）
　本実施形態に係る柱構造４０及びベース部材１６では、第１アンカーボルト４２が第２アンカーボルト２６よりも軸方向長さが長く形成されているので、第２アンカーボルト２６の降伏変形が第１アンカーボルト４２の降伏変形よりも小さくなる。従って、柱構造４０及びベース部材１６の降伏曲げ耐力を向上させることができる。

　また、本実施形態に係る柱構造４０及びベース部材１６では、上記作用効果以外に、第１実施形態に係る柱構造１０及びベース部材１６により得られる作用効果と同様の作用効果が得られる。

　［第３実施形態］
　図４を用いて、本発明の第３実施形態に係る柱構造及びベース部材を説明する。

　（柱構造及びベース部材の構成）
　図４に示されるように、本実施形態に係る柱構造５０及びベース部材１６では、第１アンカー部材としての第１アンカーボルト５２の構成が、第１実施形態における第１アンカーボルト２４の構成に対して異なる。これ以外の構成において、本実施形態に係る柱構造５０及びベース部材１６の構成は、第１実施形態に係る柱構造１０及びベース部材１６の構成と同一である。

　詳しく説明すると、第１アンカーボルト５２は、アンカー本体５２Ａの下端部５２Ｂに設けられた雄ねじに２つのナット５２Ｄ及びナット５２Ｅが蝶合されている。ナット５２Ｄとナット５２Ｅとの間には円環平板状の定着板５２Ｆが介在されている。定着板５２Ｆはナット５２Ｄ及びナット５２Ｅにより締付けられて固定されている。ナット５２Ｄ、ナット５２Ｅ及び定着板５２Ｆは、基礎１２に埋込まれ、第１アンカーボルト５２の抜けを防止する構成とされている。アンカー本体５２Ａの上端部５２Ｃはベースプレート１６Ａの第１固定孔１８Ａ～１８Ｄを貫通して突出する構成とされている。この上端部５２Ｃには雄ねじが設けられており、雄ねじにベースプレート１６Ａを固定するナット５２Ｇが蝶合されている。ベースプレート１６Ａとナット５２Ｇとの間には円環平板状のワッシャ５２Ｈが介在されている。

　そして、第１アンカーボルト５２のアンカー本体５２Ａの軸径が第２アンカーボルト２６のアンカー本体２６Ａの軸径に対して大きく、かつアンカー本体５２Ａの軸方向長さが第２アンカーボルト２６のアンカー本体２６Ａの軸方向長さに対して長く形成されている。

　（第３実施形態の作用効果）
　本実施形態に係る柱構造５０及びベース部材１６では、第１アンカーボルト５２が第２アンカーボルト２６よりも軸径が大きく、かつ軸方向長さが長く形成されているので、第２アンカーボルト２６の降伏変形が第１アンカーボルト５２の降伏変形よりも小さくなる。従って、柱構造５０及びベース部材１６の降伏曲げ耐力を向上させることができる。

　また、本実施形態に係る柱構造５０及びベース部材１６では、上記作用効果以外に、第１実施形態に係る柱構造１０及びベース部材１６により得られる作用効果と同様の作用効果が得られる。

　［第４実施形態］
　図５を用いて、本発明の第４実施形態に係る柱構造及びベース部材を説明する。本実施形態は、第２実施形態に係る柱構造４０及びベース部材１６の変形例である。

　（柱構造及びベース部材の構成）
　図５に示されるように、本実施形態に係る柱構造６０及びベース部材１６では、第２固定部としての第２固定孔２０Ｅ～２０Ｈのベースプレート１６Ａにおける配置位置が、第２実施形態における第２固定部としての第２固定孔２０Ａ～２０Ｄの配置位置と異なる。これ以外の構成において、本実施形態に係る柱構造６０及びベース部材１６の構成は、第２実施形態に係る柱構造４０及びベース部材１６の構成と同一である。

　詳しく説明すると、第２実施形態における第２固定孔２０Ａに対応する本実施形態における第２固定孔２０Ｅは、フランジ３０Ｂよりもウェブ３０Ａの幅方向（矢印ＷＨ方向）内側に設けられている。ウェブ３０Ａの幅方向において、第２固定孔２０Ｅの配置位置は第１固定孔１８Ａの配置位置と一致されている。第１固定孔１８Ａには軸方向長さが長い第１アンカーボルト４２が挿入されており、この第１アンカーボルト４２の上端部４２Ｃがベースプレート１６Ａに固定されている（図３参照）。第２固定孔２０Ｅには軸方向長さが短い第２アンカーボルト２６が挿入されており、この第２アンカーボルト２６の上端部２６Ｃがベースプレート１６Ａに固定されている。

　同様に、第２固定孔２０Ｂに対応する第２固定孔２０Ｆは、フランジ３０Ｂよりもウェブ３０Ａの幅方向内側に設けられており、ウェブ３０Ａの幅方向において第２固定孔２０Ｆの配置位置は第１固定孔１８Ｂの配置位置と一致されている。また、第２固定孔２０Ｃに対応する第２固定孔２０Ｇは、フランジ３０Ｂよりもウェブ３０Ａの幅方向内側に設けられており、ウェブ３０Ａの幅方向において第２固定孔２０Ｇの配置位置は第１固定孔１８Ｃの配置位置と一致されている。第２固定孔２０Ｄに対応する第２固定孔２０Ｈは、フランジ３０Ｂよりもウェブ３０Ａの幅方向内側に設けられており、ウェブ３０Ａの幅方向において第２固定孔２０Ｈの配置位置は第１固定孔１８Ｄの配置位置と一致されている。第１固定孔１８Ｂ～１８Ｄには第１アンカーボルト４２が挿入されており、この第１アンカーボルト４２の上端部４２Ｃがベースプレート１６Ａに固定されている。第２固定孔２０Ｆ～２０Ｈには第２アンカーボルト２６が挿入されており、この第２アンカーボルト２６の上端部２６Ｃがベースプレート１６Ａに固定されている。

　（第４実施形態の作用効果）
　本実施形態に係る柱構造６０及びベース部材１６では、ベース部材１６がフランジ３０Ｂよりもウェブ３０Ａの幅方向内側において第２アンカーボルト２６の上端部２６Ｃに固定される。フランジ３０Ｂを中心としてその両側に２個の第１アンカーボルト４２及び２個の第２アンカーボルト２６が設けられるので、第１アンカーボルト４２及び第２アンカーボルト２６の配置レイアウトが緩和される。このため、第１アンカーボルト４２及び第２アンカーボルト２６を避けて、基礎１２に配筋が形成し易くなる。

　また、本実施形態に係る柱構造６０及びベース部材１６では、上記作用効果以外に、第２実施形態に係る柱構造４０及びベース部材１６により得られる作用効果と同様の作用効果が得られる。

　なお、本実施形態は、第１実施形態に係る柱構造１０及びベース部材１６、又は第３実施形態に係る柱構造５０及びベース部材１６に適用可能である。すなわち、本実施形態における第１アンカーボルト４２は、第１実施形態では第１アンカーボルト２４とされ、第３実施形態では第１アンカーボルト５２とされる。

　［その他の実施形態］
　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、ベース部材においてウェブの幅方向の両端部に、フランジの幅方向に沿ってそれぞれ４つのアンカー部材（固定部）が設けられている。本発明では、ベース部材の長手方向の一端部、他端部にそれぞれ３つ以上のアンカー部材が設けられていればよい。最小の３つのアンカー部材の場合、フランジの幅方向の中央部に１つの第１アンカー部材が設けられると共に、フランジの幅方向の両端部に各々１つの第２アンカー部材が設けられる。

　また、上記実施形態では、ウェブの幅方向に第１アンカー部材及び第２アンカー部材を設けているが、第２アンカー部材の更にウェブの幅方向内側に第３アンカー部材を設けてもよい。この場合、第１アンカー部材から第３アンカー部材へ順次降伏変形が小さく設定される。

　１０、４０、５０、６０　　柱構造
　１２　　基礎
　１６　　ベース部材
　１６Ａ　ベースプレート（ベース本体）
　１８Ａ～１８Ｄ　　第１固定孔（第１固定部）
　２０Ａ～２０Ｈ　　第２固定孔（第２固定部）
　２２　　凹部
　２４、４２、５２　　第１アンカーボルト（第１アンカー部材）
　２６　　第２アンカーボルト（第２アンカー部材）
　３０　　鉄骨柱（柱部材）
　３０Ａ　ウェブ
　３０Ｂ　フランジ

Claims

　ウェブの幅方向両側にフランジが一体に設けられた柱部材と、
　前記柱部材が上側に結合されるベース部材と、
　基礎に下端側が固定されると共に、前記ベース部材において前記フランジの前記ウェブ側とは反対側に上端側が固定される第１アンカー部材と、
　前記基礎に下端側が固定されると共に、前記ベース部材において前記第１アンカー部材よりも前記ウェブの幅方向内側に上端側が固定され、かつ前記第１アンカー部材よりも降伏変形が小さい第２アンカー部材と、
　を備えた柱構造。
　前記第１アンカー部材は、前記第２アンカー部材よりも強度が高い材料により形成されている請求項１に記載の柱構造。
　前記第１アンカー部材は、前記第２アンカー部材よりも軸方向長さが長く形成されている請求項１又は請求項２に記載の柱構造。
　前記第２アンカー部材は、前記第１アンカー部材よりも前記フランジに近接されている請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の柱構造。
　前記ベース部材の下側に凹部が設けられている請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の柱構造。
　ウェブの幅方向両側にフランジが一体に設けられた柱部材が上側に結合されるベース本体と、
　前記ベース本体において前記フランジの前記ウェブ側とは反対側に設けられ、基礎に下端側が固定される第１アンカー部材の上端側に固定される第１固定部と、
　前記ベース本体において前記第１固定部よりも前記ウェブの幅方向内側に設けられ、前記基礎に下端側が固定され、かつ前記第１アンカー部材よりも降伏変形が小さい第２アンカー部材の上端側に固定される第２固定部と、
　を備えたベース部材。
　前記第２固定部は、前記第１固定部よりも前記フランジに近接されている請求項６に記載のベース部材。
　前記ベース本体の下側に凹部が設けられている請求項６又請求項７に記載のベース部材。