JPH07324338A

JPH07324338A - 固定型露出柱脚構造

Info

Publication number: JPH07324338A
Application number: JP13949994A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Miyao; 俊明宮尾; Yoshihiro Sakino; 良比呂崎野; Hidehiro I; 英浩井
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1995-12-12

Abstract

(57)【要約】【目的】露出柱脚の剛性および耐力を高め、構築を容
易にする。【構成】基礎梁７の上面に配置された上部柱脚金物２
およびその上に固定された柱１と、基礎梁７のコンクリ
ート３の内部に埋設された下部柱脚金物６と、コンクリ
ート３の内部に上部を残して埋設されたアンカーボルト
４とを備える。アンカーボルト４は、その上部が上部柱
脚金物２に、その下部が下部柱脚金物６に各々固定され
ている。アンカーボルト４によって連結された上部柱脚
金物２と下部柱脚金物６とによって基礎梁７のコンクリ
ート３が挟まれ固定されている。アンカーボルト４には
当該アンカーボルトの降伏強度の６０〜１００％以下の
プレストレスが付与されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、土木および建築分野
において使用される鉄骨構造における、固定型露出柱脚
の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固定型の鉄骨構造の柱脚部の構築方法の
中で、露出型柱脚の構築方法として、特開平５−２５８
３２号公報が開示されている（以下、「先行技術１」と
いう）。先行技術１の露出型柱脚は、図４に示すよう
に、コンクリート３および鉄筋５からなる基礎梁７と、
その上面に配置された柱脚金物２と、柱脚金物２の上面
に固定された柱１と、コンクリート３の内部に埋設され
た、柱脚金物２を固定するためのアンカーボルト４およ
びその下端部に固定された定着板（金物４１）とを備え
た構造となっている。アンカーボルト４は塩化ビニール
管（以下、「塩ビ管」という）からなるシース管４３内
に挿入されている。このように、先行技術１は、塩ビ管
をシース管４３として用いてアンカーボルト４とコンク
リート３との付着を切り、アンカーボルト４の定着力を
確保するようになっている。露出型柱脚においては、従
来このような構造が一般的であった。

【０００３】また、特願平５−１１４９９０号公報に
は、図５に示すような、露出型柱脚が提案されている
（以下、「先行技術２」という）。先行技術２は、図５
に示すように、金物４１を用いず、シース管１１として
鋼管を用い、このシース管１１の内部にグラウト材８を
充填した構造となっている、このため、先行技術１とは
異なり、アンカーボルト４の側面と基礎のコンクリート
３との縁が切れておらず、そのためアンカーボルト４に
大きな引抜き力が働いてもある程度耐えることができ
る。即ち、先行技術２の柱脚固定部の固定度は、先行技
術１に比べ大きい。

【０００４】角型鋼管柱を基礎梁部に埋め込んだ柱脚構
造の従来例として、図６に示すような埋め込み型柱脚も
既に知られている（以下、「先行技術３」という）。先
行技術３は、柱１がコンクリート３内に埋め込まれてい
る埋込み柱脚であり、先行技術２よりも更に固定度が大
きいという特徴を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】先行技術１、２につい
ては、いずれも柱脚固定部の剛性が低い（固定度が低
い）という問題点がある。それを以下個々に説明する。

【０００６】先行技術１において、アンカーボルト４は
直接コンクリート３に埋め込まれているわけではなく、
コンクリート３内に塩ビ管であるシース管４３が埋め込
まれ、シース管（塩ビ管）４３の内部にアンカーボルト
４が挿入された状態となっており、シース管（塩ビ管）
４３の内部にクラウト材は充填されていない。いわば、
アンカーボルト４の側面とコンクリート３との間は縁が
切れており、アンカーボルト４に働く引抜き力は、図４
の４１の金物で保持できるだけである。そのため柱脚固
定部の固定度が低くなってしまう。

【０００７】先行技術２には、グラウト材８の２度打ち
が必要になるという問題はあるが、上記のように先行技
術１よりも固定度が大きい利点がある。しかしながら、
先行技術３の埋込み型柱脚と比較すると、まだ固定度は
低く、改善の余地が残されている。

【０００８】一方、先行技術３は、上記のように、埋込
み柱脚であり、固定度は大きい。しかしながら、基礎部
のコンクリートを打設する前に柱の建て込みをする必要
があるのに柱建て込みのための足場が確保されてないた
め、施工上容易なものとはいえなかった。即ち、先行技
術３は先行技術１、２に比べ構築に困難性が伴う問題が
あった。

【０００９】また、アンカーボルトにプレストレスを与
えることにより、柱脚固定度を上げる方法が従来より考
察されている。しかしながら、この方法を先行技術１に
適用すると、上記において説明（図４の４１の金物）し
たように、加え得るプレストレスの大きさに限界があ
る。即ち、アンカーボルトに過大なプレストレスを付与
すると、金物４１の回りのコンクリートが破壊してしま
うという問題があった。一方、先行技術２、３において
は、その構造上プレストレスを与えることは不可能であ
る。

【００１０】従って、この発明の目的は、上述の問題を
解決し、剛性および耐力が高く、しかも、構築が容易な
固定型露出柱脚構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の固定型露出柱
脚構造は、鉄筋およびコンクリートからなる基礎梁と、
前記基礎梁の上面に配置された上部柱脚金物と、前記上
部柱脚金物の上面に固定された柱と、前記基礎梁のコン
クリート内部に埋設された下部柱脚金物と、前記基礎梁
のコンクリート内部に上部を残して埋設されたアンカー
ボルトとを備え、前記アンカーボルトの上部は前記上部
柱脚金物に、下部は前記下部柱脚金物に、各々固定さ
れ、前記アンカーボルトによって連結された前記上部柱
脚金物と前記下部柱脚金物とによって前記基礎梁のコン
クリートが挟まれ固定されていることに特徴を有するも
のである。

【００１２】また、上記の固定型露出柱脚構造におい
て、前記アンカーボルトに当該アンカーボルトの降伏強
度の６０〜１００％以下のプレストレスが付与されてい
ることに特徴を有するものである。

【００１３】

【作用】この発明による下部柱脚金物は、上部柱脚金物
と同程度の大きさおよび剛性を持ち、且つ、上部柱脚金
物と下部柱脚金物とがアンカーボルトを介して連結され
ているので、上部柱脚金物と下部柱脚金物とに挟まれた
鉄筋コンクリート部分｛柱脚基礎部、（図１、図２に示
すＡ）｝は、上下から支圧を受けることになる。よっ
て、柱に大きな曲げモーメントが作用した場合にも、柱
脚基礎部Ａの鉄筋コンクリート部分は、剛体として回転
するような変形をし、埋込み型柱脚（先行技術３・図
６）と同程度の剛性が期待できる（図３）。図３は図１
において基礎梁が剛体変形する部分を示す概念図であ
る。図３に示す網掛け部分Ｂが鉄筋コンクリートが剛体
変形する部分である。

【００１４】更に、下部柱脚金物の柱軸に垂直な面の面
積は充分に大きいため、アンカーボルトに大きなプレス
トレスを与えても下部柱脚金物の回りのコンクリートが
破壊することはない。

【００１５】例えば、先行技術１（図４）のアンカーボ
ルトに上向きに引張力を付与して行くと、金物４１の周
囲のコンクリートが破壊するのは、金物の投影面積とコ
ンクリートの圧縮破壊強度とを掛けた値の１０倍の力
“１０×σｃ×Ｓ”であることが知られている。ここ
で、Ｓ：金物の投影面積（金物４１の柱軸に垂直な面
積）、σｃ：コンクリートの圧縮破壊強度。本発明の場
合、先行技術１に比べＳ（下部柱脚金物６の投影面積）
がはるかに大きいため（本発明はＳが∝に近づく）、先
行技術１に比べはるかに大きなプレストレスを与えるこ
とができる。但し、アンカーボルトに付与したプレスト
レスが当該アンカーボルトの降伏強度の１００％を超え
るとアンカーボルトの強度上の問題が発生する。また、
プレストレスが６０％未満では柱脚固定度向上作用に所
望の効果が得られない。従って、アンカーボルトに付与
するプレストレスは、当該アンカーボルトの降伏強度の
６０〜１００％以下の範囲内が好ましい。

【００１６】

【実施例】次に、この発明を図面を参照しながら説明す
る。

【００１７】〔実施例１〕図１はこの発明の露出柱脚構
造の実施例１を示す断面図である。図１に示ように、コ
ンクリート３と鉄筋５とからなる基礎梁７の上面には、
円板形の上部柱脚金物２が配置され、上部柱脚金物２の
上面には円形鋼管からなる柱１が固定され立設されてい
る。基礎梁７を構成するコンクリート３の内部には円板
形の下部柱脚金物６が埋設されている。下部柱脚金物６
はアンカー筋９を備えている。更に、コンクリート３の
内部には、アンカーボルト４が、上部を残して鉛直方向
に埋設されている。アンカーボルト４の軸部は、異形鉄
筋の様に突起がある形状、または、スタッド状になって
いる。アンカーボルト４は、その上部が上部柱脚金物２
に、その下部が下部柱脚金物６に、各々ナット１４によ
り固定されている。アンカーボルト４によって連結され
た上部柱脚金物２と下部柱脚金物６とによって、基礎梁
７を構成するコンクリート３が挟まれ、上部柱脚金物２
が基礎梁７の上面に固定され、かくして、柱１が基礎梁
７上に固定されている。

【００１８】本実施例における構成要素の寸法は、以下
の通りである。柱１は直径（外径）１５０ｍｍ×管厚９
ｍｍの円形鋼管からなっている。上部柱脚金物２の直径
は２８０ｍｍであり、アンカーボルト取り付け部２ａの
厚みは３４ｍｍである。アンカーボルト４の直径は２８
ｍｍである。下部柱脚金物６の直径は２８０ｍｍ、厚み
は３４ｍｍである。

【００１９】図１は施工後の状態である。本実施例の施
工工程は、下記の通りである。（１）下部柱脚金物６にアンカーボルト４の下部をナッ
ト１４で固定し、基礎梁所定位置に配置する。（２）鉄筋５を配筋した後コンクリート３を打設し基礎
梁を構築する。なお、コンクリート打設とは、鉄筋の周
囲に所定の囲いを設け、その中にコンクリートを充填、
固化した後、囲いを除去する作業である。（３）レベルモルタル１０、グラウト材（グラウトモル
タル）８を介して、柱１および上部柱脚金物２（上部柱
脚金物２は予め柱１の下端に固定されている）を建て込
み、上部柱脚金物２にアンカーボルト４の上部をナット
１４で固定する。

【００２０】本実施例では、図１に示すように、下部柱
脚金物６を取り付けたことにより、剛性の高い柱脚構造
となっている。アンカーボルトにプレストレスを付与し
ない状態で、柱１に曲げモーメントが加わった場合の柱
の固定度（柱の曲がり角度の逆数で定義）は、本実施例
の場合、先行技術１（図４）の場合の１．３倍、先行技
術２（図５）の場合の１．１倍と非常に大きく、本発明
の柱脚構造の固定度が大きいことが確認できた。

【００２１】次に、図１に示す構造の柱脚について、ア
ンカーボルトに当該アンカーボルトの降伏強度の８０％
のプレストレスを付与した。その結果、コンクリート１
０に何ら損傷は生ぜず、且つ、固定度も向上した。上記
作用は、プレストレスがアンカーボルトの降伏強度の６
０〜１００％の範囲内で所望の効果が得られた。

【００２２】一方、先行技術１の図４の例（アンカーボ
ルトの寸法は同じ（直径２８ｍｍ）で、金物４１の面積
＝７５０ｍｍ²）を本実施例と比較した結果、プレスト
レスはアンカーボルトの降伏強度の６０％が限界であっ
た。

【００２３】〔実施例２〕図２はこの発明の実施例２を
示す断面図である。図２に示すように、実施例２はアン
カーボルト４がシース管１１内に挿入されている点が実
施例１と異なっている。即ち、アンカーボルト４は、コ
ンクリート３の内部に鉛直方向に埋設配置されている内
外面に突起を有する鋼管（以下、「シース管」という）
１１内に挿入されている。アンカーボルト４とシース管
１１間の隙間にはグラウト材８が充填されている。シー
ス管１１の下端部は下部柱脚金物６に溶接により固定さ
れている。アンカーボルト４は、その上部がナット１４
および大ワッシャー１６によって上部柱脚金物２に、そ
の下部がナット１４によって下部柱脚金物６に、各々固
定されている。

【００２４】本実施例においてシース管１１は外径５０
ｍｍ×管厚６ｍｍの鋼管からなっている。柱１、上部柱
脚金物２、アンカーボルト４、下部柱脚金物６の寸法
は、実施例１と同様である。

【００２５】図２は施工後の状態である。本実施例の施
工工程は、下記の通りである。（１）下部柱脚金物６に、アンカーボルト４の下部をナ
ット１４で固定し、および、シース管１１の下部を溶接
により固定し、基礎梁所定位置に配置する。（２）鉄筋５を配筋した後コンクリート３を打設し基礎
梁を構築する。（３）レベルモルタル１０を介して、柱１および上部柱
脚金物２（上部柱脚金物２は予め柱１の下端に固定され
ている）を建て込み、上部柱脚金物２にアンカーボルト
４の上部をナット１４および大ワッシャー１６で固定
し、同時に、上部柱脚金物２とコンクリート３間、およ
び、アンカーボルト４とシース管１１間の隙間にグラウ
ト材８を充填する。なお、グラウト材８はシース管１１
の下端からコンクリート３を貫通した孔を通して注入さ
れる。ここでシース管内の空気抜き１７から外気へ排出
される。

【００２６】上記（２）において、コンクリート打設の
際、コンクリートの圧力で下部柱脚金物６に固定された
アンカーボルト４およびシース管１１が曲がることも考
えられる。しかしながら、本実施例においては、シース
管１１は曲がってもアンカーボルト４は力を受けないた
め曲がらず、柱１の建て込みに支障が生じないという利
点がある。何れにせよ、本実施例においてもアンカーボ
ルト４は、下部柱脚金物６に取り付けられており、従っ
て、上部柱脚金物２と下部柱脚金物６とによってコンク
リート３をサンドイッチしている点は実施例１（図１）
と同じである。従って、図２に示す本実施例は図１に示
す実施例１の場合と同じ作用効果をもたらす。

【００２７】なお、実施例１および２は、柱が円形断面
の鋼管の例であるが、本発明は円形断面の鋼管に限定さ
れるものではなく、角型鋼管、Ｈ型鋼管等であっても、
本発明の効果は変わらない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、アンカーボルトによって連結された上部柱脚金物と
下部柱脚金物とによって基礎梁のコンクリートを挟むた
め、剛性および耐力が従来よりも高い柱脚を構築するこ
とができ、また、アンカーボルトに従来よりも大きなプ
レストレスを付与することができるためアンカーボルト
の施工精度が疎なもので済み、即ち、柱脚金物のアンカ
ーボルト用貫通孔とアンカーボルトとの寸法精度を緻密
に設計する必要がないため施工が容易となり、かくし
て、工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の露出柱脚構造の実施例１を示す断面
図である。

【図２】この発明の露出柱脚構造の実施例２を示す断面
図である。

【図３】この発明の露出柱脚構造において基礎梁が剛体
変形する部分を示す概念図である。

【図４】先行技術１の露出柱脚構造を示す断面図であ
る。

【図５】先行技術２の露出柱脚構造を示す断面図であ
る。

【図６】先行技術３の埋込み型柱脚構造を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１柱２上部柱脚金物２ａアンカーボルト取り付け部３コンクリート４アンカーボルト５鉄筋５ａ基礎梁上端鉄筋５ｂ基礎梁下端鉄筋６下部柱脚金物７基礎梁８グラウト材９アンカー筋１０レベルモルタル１１シース管１２シアーコネクター１３定着スタッド１４ナット１５レベルナット１６大ワッシャー１７空気抜き４１金物４３シース管Ａ柱脚基礎部Ｂ鉄筋コンクリートが剛体変形する部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄筋およびコンクリートからなる基礎梁
と、前記基礎梁の上面に配置された上部柱脚金物と、前
記上部柱脚金物の上面に固定された柱と、前記基礎梁の
コンクリート内部に埋設された下部柱脚金物と、前記基
礎梁のコンクリート内部に上部を残して埋設されたアン
カーボルトとを備え、前記アンカーボルトの上部は前記
上部柱脚金物に、下部は前記下部柱脚金物に、各々固定
され、前記アンカーボルトによって連結された前記上部
柱脚金物と前記下部柱脚金物とによって前記基礎梁のコ
ンクリートが挟まれ固定されていることを特徴とする固
定型露出柱脚構造。
【請求項２】前記アンカーボルトに当該アンカーボル
トの降伏強度の６０〜１００％以下のプレストレスが付
与されている請求項１記載の固定型露出柱脚構造。