JP2000297480A - 鋼管構造柱脚部の補強方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】柱脚部の納まりが良く、柱脚部の施工も容易に
でき、引っ張り耐力を高めることができる鋼管構造柱脚
部の補強方法を提供することを課題とする。 【解決手段】鋼管柱１と鋼管柱１の脚部に一体的に設け
られたベースプレート２とを基礎コンクリート５に埋設
されたアンカーボルト３を用いて基礎コンクリート５に
定着させる鋼管構造柱脚部の補強方法において、鉄筋６
ｃの一端側を基礎コンクリート５に埋設させ、鋼管柱１
内部のベースプレート２に鉄筋径より１０〜２０mm大き
い開口７ｃを設け、この開口７ｃに鉄筋６ｃの他端側を
挿入配置し、鉄筋６ｃの他端側が十分埋設される高さま
で鋼管柱１内部にコンクリート８を打設することを特徴
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、鋼管構造の柱脚部
を補強配筋する鋼管構造柱脚部の補強方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼管構造の柱脚は、鋼管柱の受ける力を
基礎コンクリートに伝える部分であり、柱脚部は鋼管材
を鉄筋コンクリート（基礎コンクリート）に定着させて
いる部分をいう。なお、柱脚部の形式は、露出形式、根
巻き形式等がある。

【０００３】図５の立面図に示す柱脚部は、従来の露出
形式のものである。図５において柱脚材は鋼管柱２０と
ベースプレート２１とを溶接で組み立てたものである。
この柱脚材２０，２１は基礎コンクリート５にあらかじ
め埋め込まれたアンカーボルト３によってナット締めさ
れ定着されている。柱脚部では、柱脚材２０，２１を小
さく納めるために、鋼管柱２０の一部を切り欠き（図６
の切欠き部２０ａ〜２０ｄ参照）、鋼管柱１内にアンカ
ーボルト３０を配置するようにしている。アンカーボル
ト３０は、φ１６〜３２のものが用いられ、埋め込み長
さもボルト径の３０倍以上（引張力が生じる場合は４０
倍以上）にしてある。なお、アンカーボルト３０は、図
６の平面断面図に示すように、ベースプレート２１に４
本程度均等に割り振られて埋設されている。また、露出
形式では、ナット４，４を二重にするなどして戻り止め
をしている。

【０００４】また、根巻き形式では、露出形式のように
接合した後、コンクリートを打設して柱下部をつつむも
のであり、露出形式より根巻き形式の方が強剛な接合方
法となる。

【０００５】ところで、阪神・淡路大震災（兵庫県南部
地震）においては、図５に示す従来構造の鉄骨柱柱脚部
が多数破壊した事例が見られた。兵庫県南部地震で被害
を受けた鉄骨構造柱脚部の調査によれば、柱脚部の被害
は地震時の大きな引張力と圧縮力の繰り返しが主な原因
であるといわれている。すなわち、地震時に大きな引張
力を受けて柱脚部のアンカーボルトが引っ張り降服して
塑性延びが発生し、次に大きな圧縮力を受ける。この引
張力と圧縮力が短時間に繰り返し起きると、アンカーボ
ルトが座屈を起こしたり破断し、結果的に柱脚部が破壊
されたと考えられている。

【０００６】そこで、柱脚部の基礎コンクリートに対す
る定着強度を高めるために、柱脚部の引っ張り耐力を高
くする柱脚部の補強方法が提案されている。例えば、露
出形式の場合、引っ張り耐力はアンカーボルトのネジ部
断面積で決定されるので、図７に示すように、アンカー
ボルト３０の本数を増設する（ネジ部断面積を増やす）
ことで、引っ張り耐力を高めている。なお、図７では図
８の平面断面図に示すように、アンカーボルト３０が１
６本に増設されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、鋼管構造柱脚
部を補強するために、アンカーボルトを増設すると、下
記に示す問題点が生じた。

【０００８】すなわち、柱脚部では、柱脚材を小さく
納めるために、鋼管柱１の一部を切り欠き（図５参
照）、鋼管柱２０内にアンカーボルト３０を配置する場
合があり、かかる場合ではアンカーボルト３０を増やす
（切欠きを増やす）と鋼管柱２０の強度が弱くなり、鋼
管構造柱脚部を補強することができない。また、鋼管柱
２０に切欠きを設けないでアンカーボルト３０の本数を
増設すると、図７に示すように、鋼管柱２２の外側にア
ンカーボルト３０を配置する他なく、ベースプレート２
３が大きくなって、柱脚部の納まりが悪くなるといった
問題があった。図７のように鋼管柱２２の外側にアン
カーボルト３０を配置する場合、アンカーボルト３０と
アンカーボルト３０との間にはそれぞれのナット４の締
め付けを可能とするスペースが必要であり、ベースプレ
ート２３に配置できるアンカーボルト３０の本数には限
度がある。アンカーボルト３０の本数が多くなると、
柱脚材を組み付ける際に、ベースプレート２３の取付け
孔とあらかじめ埋設されたアンカーボルト３０との位置
決め作業が大変になる、といった問題が生じる。

【０００９】以上から本発明は、前記課題に鑑みて創案
されたものであり、柱脚部の納まりが良く、柱脚部の施
工も容易にでき、引っ張り耐力を高めることができる鋼
管構造柱脚部の補強方法を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の鋼管構造柱脚部
の補強方法は、上記課題を解決するために以下の手段を
採用した。

【００１１】すなわち、本発明の鋼管構造柱脚部の補強
方法は、鋼管柱と鋼管柱の脚部に一体的に設けられたベ
ースプレートとを基礎コンクリートに埋設されたアンカ
ーボルトを用いて前記基礎コンクリートに定着させる鋼
管構造柱脚部の補強方法において、鉄筋の一端側を前記
基礎コンクリートに埋設させ、前記鋼管柱内部のベース
プレートに前記鉄筋径より１０〜２０mm大きい開口を設
け、この開口に前記鉄筋の他端側を挿入配置し、前記鉄
筋の他端側が十分埋設される高さまで前記鋼管柱内部に
コンクリートを打設することを特徴とする。

【００１２】この発明の構成によれば、鋼管柱外周のア
ンカーボルトに加え、鋼管柱内部に鉄筋を貫通配置する
ことができる。このように鋼管柱断面内部にも鉄筋を挿
通配置することにより、従来の柱脚部に比べ柱脚部に配
筋できる鉄筋量を約２倍以上に増やすことができ、引っ
張り耐力を約２倍以上に高めることができる。

【００１３】また、この発明によれば、鉄筋を鋼管柱断
面内部に配筋し、鋼管柱内部にコンクリートを充填する
と、内部のコンクリートが外周部の鋼管より拘束されて
いるため、鋼管内面の付着強度や鉄筋の付着強度が非
常に高くなる。このため、鋼管内部のコンクリート中に
配筋する鉄筋は、同じ定着長さで比較した場合、従来の
太径の鉄筋のものより高強度の鉄筋にすることができ
る。また、内部に配筋する鉄筋はベースプレートを貫
通しているため鉄筋の引っ張り力に対してベースプレー
トが支圧板として働き、定着強度を高めている。結果と
して、強度の地震にも耐えうる鋼管構造の柱脚部とな
る。

【００１４】更に、この，の２つの相乗効果によ
り、鋼管柱内部に配設される鉄筋は、通常、鉄筋径の３
０〜４０倍程度必要であった定着長さを半分以下の定着
長さで十分な定着耐力を得ることができる。

【００１５】従って、定着長さ（基礎コンクリートより
地上に出た部分）を短くすることができるので、鋼管柱
建て方時に、ベースプレートの開口に鉄筋を挿通する作
業が容易となり、結果的に建て方時の施工が容易とな
る。

【００１６】更に、この発明の構成によれば、従来ベー
スプレート及びアンカーボルトで伝達していた引っ張り
応力を主に鉄筋で伝達するので、ベースプレートの厚さ
は、ベースプレートの支圧により分担する力に対応でき
る厚さであればよく、比較的薄くできる。

【００１７】以上のように、本発明の補強方法によれ
ば、鋼管構造の柱脚部の引っ張り耐力を従来の２倍以上
に高めるとともに、応力の伝達をより確実なものとする
ことができる。

【００１８】また、本発明の補強方法によれば、アンカ
ーボルトの本数を増設する場合のように、ベースプレー
トを大きくする必要がなく、柱脚部の引っ張り耐力が従
来の２倍以上になっても納まりは従来と同じである。

【００１９】更に、本発明の補強方法によれば、接続鉄
筋の鋼管柱への定着長さは比較的短いため、鋼管柱脚部
の建て方作業が容易である。また、接続鉄筋にはアンカ
ーボルトのような締め付け作業の必要がなく、鋼管内部
にコンクリートを注入打設するのみなので施工性がよ
い。

【００２０】なお、鋼管の断面形状としては、角型の
他、丸形の鋼管が例示できる。また、鉄筋の種類として
凹凸形状を有する異形鉄筋が例示できる。また、本発明
は露出形式の他、根巻き形式の場合も例示できる。根巻
き形式の場合は、強剛な接続方法となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態にか
かる鋼管構造柱脚部の補強方法を図１および図２に基づ
き説明する。この実施の形態は、露出形式の鋼管構造柱
脚部に適用したもので、図１は柱脚部の縦断面図を示
し、図２は平面断面図を示している。

【００２２】まず、この実施の形態の鋼管柱脚部の構造
について説明する。基礎コンクリート５には、４本のア
ンカーボルト３ａ〜３ｄがそれぞれのネジ部を地上に残
した状態で予め埋め込まれている。アンカーボルト３ａ
〜３ｄは、ボルト径が１６ｍｍであり、埋め込まれた部
分の長さは、７００ｍｍ（ボルト径の４０倍以上）程度
である。なお、アンカーボルト３ａ〜３ｄは、図２の平
面断面図に示すように、均等に割り振られて配設されて
いる。

【００２３】また、基礎コンクリート５には、５本の接
続鉄筋６ａ〜６ｅもそれぞれ所定の長さを地上に残した
状態で予め埋め込まれている。この接続鉄筋６ａ〜６ｅ
は、凹凸を形成した異形鉄筋であり、Ｄ２５（鉄筋径２
５ｍｍ）を使用している。そして、地上に残った部分の
長さは、５００ｍｍ（鉄筋径の２０倍）とし、埋め込ま
れた部分の長さは、引っ張り応力を考慮して１０００ｍ
ｍ（鉄筋径の４０倍）とする。なお、接続鉄筋６ａ〜６
ｅは、図２の平面断面図に示すように、均等に割り振ら
れて配設されている。

【００２４】柱脚材は鋼管柱１とベースプレート２で構
成され、鋼管柱１の脚部にベースプレート２を溶接し組
み立てたものである。ベースプレート２は、４箇所のア
ンカーボルト用開口２ａ〜２ｄを有し、このアンカーボ
ルト用開口２ａ〜２ｄは、アンカーボルト３ａ〜３ｄの
埋設位置に対応して明けられてている。

【００２５】また、ベースプレート２は、５箇所の接続
鉄筋用開口７ａ〜７ｅを有し、接続鉄筋用開口７ａ〜７
ｅも、５本の接続鉄筋６ａ〜６ｅの埋設位置に対応して
明けられている。なお、ベースプレート２に明けられる
接続鉄筋用開口７ａ〜７ｅは、その開口径が接続鉄筋６
ａ〜６ｅの径（２５ｍｍ）より１０ｍｍ大きい３５ｍｍ
である。

【００２６】そして、ベースプレート２は、鋼管柱建て
方時にアンカーボルト３ａ〜３ｄと接続鉄筋６ａ〜６ｅ
を挿入配置した後、アンカーボルト３ａ〜３ｄにナット
４を二重にして締め付けられ、基礎コンクリート５に定
着されている。なお、ナット４を二重にして締め付けて
いるのは、戻り止めのためである。

【００２７】鋼管柱１は、図２の平面断面図に示すよう
に、アンカーボルト３ａ〜３ｄとベースプレート２とを
ナット４で締め付ける位置に、４箇所の切欠き１ａ〜１
ｄを有している。また、鋼管柱１は柱脚部上端にコンク
リート充填用開口９を有している。

【００２８】鋼管柱１に設けたコンクリート充填用開口
９は、この開口からコンクリート８を鋼管柱１内に充填
し、５本の接続鉄筋６ａ〜６ｅの地上に出た部分を埋設
するためのものである。従って、コンクリート充填用開
口９は、接続鉄筋６ａ〜６ｅの地上に出た部分より高い
鋼管柱１の位置に設けてある。また、柱脚部内にコンク
リート８を充填後、コンクリート充填用開口９は閉鎖さ
れる。

【００２９】次に、この実施の形態の作用を説明する。
この実施の形態の構成によれば、鋼管柱１外周のアンカ
ーボルト３に加え、鋼管柱１内部に接続鉄筋６ａ〜６ｅ
をベースプレート２に挿通配置することができる。この
ように鋼管柱１の内部にも接続鉄筋６ａ〜６ｅを挿通配
置し、鋼管柱１内部にコンクリート８で定着させること
により、従来の柱脚部に比べ柱脚部に配筋できる鉄筋量
を約２倍以上に増やすことができ、引っ張り耐力を約２
倍以上に高めることができる。

【００３０】また、この実施の形態によれば、接続鉄筋
６ａ〜６ｅを鋼管柱１の内部に配筋し、鋼管柱１内部に
コンクリート８を充填すると、内部のコンクリート８が
外周部の鋼管柱１により拘束されているため、鋼管柱１
内面の付着強度高くなると共に、接続鉄筋６ａ〜６ｅの
定着長さＬ（図１参照）部分の付着強度が非常に高くな
る。このため、鋼管柱１内部のコンクリート８中に配
筋する接続鉄筋６ａ〜６ｅは、同じ定着長さの場合で比
べると、鉄筋コンクリート構造で用いる従来の主鉄筋の
場合より高強度の鉄筋にすることができる。また、内
部に配筋する接続鉄筋６ａ〜６ｅはベースプレート２を
貫通しているため接続鉄筋６ａ〜６ｅの引っ張り力に対
してベースプレート２が支圧板として働き、定着強度を
高めている。

【００３１】この，の相乗効果により、鋼管柱１内
部に配設される接続鉄筋６ａ〜６ｅは、従来、鉄筋径の
３０〜４０倍程度必要であった定着長さを半分以下の定
着長さで十分な定着耐力を得ることができる。

【００３２】従って、定着長さＬを含む基礎コンクリー
ト５より地上に出た部分を短くすることができるので、
鋼管柱建て方時に、ベースプレート２の開口に接続鉄筋
６ａ〜６ｅを挿通する作業が容易となり、結果的に建て
方時の施工が容易となる。

【００３３】更に、この実施の形態の構成によれば、従
来ベースプレート及びアンカーボルトで伝達していた引
っ張り応力を主に接続鉄筋６ａ〜６ｅで伝達するので、
ベースプレート２の厚さは、ベースプレート２の支圧に
より分担する力に対応できる厚さであればよく、比較的
薄くできる。

【００３４】以上、この実施の形態の補強方法によれ
ば、鋼管構造の柱脚部の引っ張り耐力を従来の２倍以上
に高めるとともに、応力の伝達をより確実なものとする
ことができる。

【００３５】また、この実施の形態によれば、従来の場
合のようにアンカーボルトの本数を増設したり、ベース
プレートを大きくしたりする必要がなく、柱脚部の納ま
りが良くなる。

【００３６】なお、本実施の形態では、Ｄ２５の接続鉄
筋を５本用い、ベースプレート２の開口径も３５ｍｍに
設定した場合で説明したが、接続鉄筋は異形鉄筋に限定
されるものではなく、接続鉄筋の本数、種類及び径やベ
ースプレートの開口径は使用する補強筋強度とコンクリ
ート強度に応じて設定することができるものである。ま
た、ベースプレートの開口径は接続鉄筋径より１０ｍｍ
から２０ｍｍ大きい範囲内で適切に設定することができ
る。

【００３７】［別の実施の形態］次に、別の実施の形態
を図３及び図４に基づき説明する。この別の実施の形態
は、根巻き形式の鋼管構造柱脚部に適用したもので、図
３は柱脚部の縦断面図を示し、図４は平面断面図を示し
ている。なお、根巻き形式の鋼管構造柱脚部は、前述の
実施の形態で説明した露出形式の鋼管構造柱脚部の外部
に、柱主筋を立て更に柱せん断補強筋を配筋し、被覆コ
ンクリートで根巻きしたものである。従って、別の実施
の形態の説明は、予め露出形式の鋼管構造柱脚部が組み
付けてあるものとして説明する。また、図３及び図４に
おいて、図１及び図２の符号と同じ符号のものは、同じ
機能を有するものなのでその説明を省略する。

【００３８】根巻き形式の鋼管構造柱脚部において、基
礎コンクリート５には、４本のアンカーボルト３ａ〜３
ｄ及び５本の接続鉄筋６ａ〜６ｅの他に、１２本の柱主
筋１１ａ〜１１ｌがそれぞれ所定の長さを地上に残した
状態で予め埋め込まれている。この柱主筋１１ａ〜１１
ｌは、凹凸を形成した異形鉄筋であり、Ｄ１９（鉄筋径
１９ｍｍ）を使用している。そして、埋め込まれた部分
の長さは、引っ張り応力を考慮して４００ｍｍ（鉄筋径
の４０倍）とする。なお、柱主筋１１ａ〜１１ｌは、図
４の平面断面図に示すように、４本のアンカーボルト３
ａ〜３ｄのナット締め付け位置を除き、鋼管柱１の四隅
に３本ずつ鋼管柱１を取り巻くように、均等に割り振ら
れて配設されている。

【００３９】そして、露出形式の鋼管構造柱脚部を施工
した後、柱主筋１１ａ〜１１ｌに直交するように柱せん
断補強筋１２が１０ｃｍ間隔で配筋されている。根巻き
形式の鋼管構造柱脚部は、その周囲に柱せん断補強筋１
２が配筋された後、柱脚部および鉄筋の外周に型枠（図
示せず）を配置して被覆コンクリート１０を打設し、鉄
筋鉄骨コンクリート構造としたものである。

【００４０】別の実施の形態の構成によれば、露出形式
の鋼管構造柱脚部の補強方法の効果に加えて、鋼管構造
の柱脚部の引っ張り耐力を更に高めるとともに、応力の
伝達をより確実なものとすることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の補強方法
によれば、鋼管構造の柱脚部の引っ張り耐力を従来の２
倍以上に高めるとともに、応力の伝達をより確実なもの
とすることができる。結果として、強度の地震にも耐え
うる鋼管構造の柱脚部となる。

【００４２】また、本発明の補強方法によれば、アンカ
ーボルトの本数を増設する場合のように、ベースプレー
トを大きくする必要がなく、柱脚部の引っ張り耐力が従
来の２倍以上になっても納まりは従来と同じである。

【００４３】更に、本発明の補強方法によれば、接続鉄
筋の鋼管柱への定着長さは比較的短いため、鋼管柱脚部
の建て方作業が容易である。また、接続鉄筋にはアンカ
ーボルトのような締め付け作業の必要がなく、鋼管内部
にコンクリートを注入打設するのみなので施工性がよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる鋼管構造の柱脚部
の補強方法を適用した鋼管柱脚部の縦断面図

【図２】図１のＡ−Ａ断面図

【図３】別の実施の形態として、充填被覆型鋼管コンク
リート構造に本発明の方法を適用した場合の鋼管柱脚部
の縦断面図

【図４】図３のＡ−Ａ断面図

【図５】従来の鋼管構造柱脚部の補強方法を示す立面図

【図６】図５のＡ−Ａ断面図

【図７】従来の鋼管構造柱脚部の補強方法を示す立面図

【図８】図７のＡ−Ａ断面図

【符号の説明】

１…鋼管柱 ２…ベースプレート ３ａ〜３ｄ…アンカーボルト ４…ナット ５…基礎コンクリート ６ａ〜６ｅ…鉄筋（接続鉄筋） ７ａ〜７ｅ…接続鉄筋用開口 ８…充填コンクリート ９…コンクリート充填用開口 １０…被覆コンクリート １１ａ〜１１ｌ…柱主筋 １２…柱せん断補強筋 Ｌ…接続鉄筋定着長さ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼管柱と鋼管柱の脚部に一体的に設けられ
   たベースプレートとを基礎コンクリートに埋設されたア
   ンカーボルトを用いて前記基礎コンクリートに定着させ
   る鋼管構造柱脚部の補強方法において、 鉄筋の一端側を前記基礎コンクリートに埋設させ、 前記鋼管柱内部のベースプレートに前記鉄筋径より１０
   〜２０mm大きい開口を設け、 この開口に前記鉄筋の他端側を挿入配置し、 前記鉄筋の他端側が十分埋設される高さまで前記鋼管柱
   内部にコンクリートを打設することを特徴とする鋼管構
   造柱脚部の補強方法。
2. 【請求項２】前記鉄筋は凹凸を形成した異形鉄筋である
   請求項１記載の鋼管構造柱脚部の補強方法。
3. 【請求項３】前記鋼管構造柱脚部の鋼管柱周囲に鉄筋コ
   ンクリートを根巻きする請求項１または２に記載の鋼管
   構造柱脚部の補強方法。