JP2013221334A - Column base pin structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は建物の構造に関連し、特に鉄骨鉄筋コンクリート造(SRC造)の柱の柱脚を基礎に対してピン接合するための柱脚用ピン構造に関する。 The present invention relates to a structure of a building, and more particularly to a column structure for a column base for pin-connecting a column base of a steel reinforced concrete structure (SRC structure) to a foundation.
建物の耐震性能を向上させる構造システムとして、特許文献1に示されるように1階の柱の柱脚を基礎に対してピン接合として建物全体で効率良くエネルギーを吸収するという制振構造(いわば全体崩壊形構造システム)が提案されている。 As a structural system that improves the seismic performance of a building, as shown in Patent Document 1, a vibration control structure that efficiently absorbs energy in the entire building by connecting the column base of the first floor to the foundation as a pin connection (so to speak Collapsed structural systems) have been proposed.
このような構造システムでは、柱脚を基礎に対して確実にピン接合することが前提であり、そのために重要なピン構造の具体的な構成としては、たとえば特許文献2〜4において提案されているものが適用可能であると考えられる。
In such a structural system, it is premised that the column base is securely pin-joined to the foundation, and as a specific configuration of an important pin structure for that purpose, for example,
しかし、この種のピン構造に求められる性能としては、柱脚の良好な回転性能を確保しながらせん断力の伝達性能を十分に確保する必要があることから、現時点ではそのための有効適切なピン構造は確立していない。 However, as the performance required for this type of pin structure, it is necessary to ensure sufficient shearing force transmission performance while ensuring good rotation performance of the column base. Is not established.
特に、小規模な低層の建物の場合はともかくとしても、中層以上の規模の建物を対象として上記のような特殊な構造システムを適用することを検討した場合には、柱脚をピン接合とすべき柱が大断面の鉄骨鉄筋コンクリート造の柱(すなわちSRC柱)とされる場合もあるので、そのような柱の回転性能とせん断力伝達性能(中層以上の建物では2000kN以上のせん断力伝達性能が必要とされる)を両立させることは必ずしも容易ではない。 In particular, if it is considered to apply a special structural system as described above for buildings of medium-sized or larger, whether it is a small low-rise building or not, the column base is pinned. Since the power column may be a steel reinforced concrete column with a large cross section (ie, SRC column), the rotation performance and shear force transmission performance of such columns (shear force transmission performance of 2000kN or more in buildings of middle class or higher) It is not always easy to achieve both of them.
したがってそのような場合には、柱脚をピン接合とするための特殊な接合金物や複雑な接合治具を用いたり、あるいは柱脚部にオイルダンパーを設置する等の必要も生じるが、そのようなことでは柱脚部の構造が徒に複雑化してしまうし、施工性やコストの面においても好ましくなく、現実的ではない。 Therefore, in such a case, it may be necessary to use special joint hardware or complicated joining jigs for connecting the column base to the pin, or to install an oil damper on the column base. In other words, the structure of the column base is complicated, which is not preferable in terms of workability and cost, and is not realistic.
上記事情に鑑み、本発明は特に鉄骨鉄筋コンクリート造の柱を対象としてその柱脚を基礎に対して合理的にピン接合することが可能であり、しかも単純な構造であって容易にかつ安価に施工することも可能な有効適切な柱脚用ピン構造を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention can be reasonably pin-bonded to the foundation, particularly for steel reinforced concrete columns, and has a simple structure and can be constructed easily and inexpensively. It is an object of the present invention to provide an effective and appropriate column base pin structure that can be used.
請求項1記載の発明は、芯鉄骨の周囲に鉄筋コンクリートからなる被覆コンクリートを一体に形成してなる鉄骨鉄筋コンクリート造の柱を対象として、該柱の柱脚を基礎に対してピン接合するための柱脚用ピン構造であって、前記柱における前記芯鉄骨の下端を前記基礎に対してアンカーボルトにより固定し、前記柱における前記被覆コンクリートを前記基礎に対して絶縁して該被覆コンクリートの下部と前記基礎との間に跨るようにせん断筋を配筋するとともに、前記被覆コンクリートの下面と前記基礎との間に弾性材を介装してなり、前記基礎に対する前記柱の水平方向の相対変位を前記せん断筋のせん断耐力によって拘束するとともに、前記基礎に対する前記柱の鉛直面内における相対回転を前記弾性材の厚さ方向の弾性変形性能によって許容する構成としてなることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is directed to a steel reinforced concrete column formed by integrally forming a reinforced concrete covering concrete around a core steel frame, and a column for pin-joining the column base of the column to the foundation. It is a pin structure for legs, the lower end of the core steel frame in the pillar is fixed to the foundation with an anchor bolt, the covering concrete in the pillar is insulated from the foundation, and the lower part of the covering concrete and the A reinforcing bar is arranged between the foundation and the lower surface of the covering concrete, and a horizontal relative displacement of the column with respect to the foundation is set. In addition to being restrained by the shear strength of the shear bars, the relative rotation in the vertical plane of the column with respect to the foundation is caused by the elastic deformation performance in the thickness direction of the elastic material. Characterized in that it comprises a configuration allowing Te.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の柱脚用ピン構造であって、前記柱を断面形状が厚さ寸法に比べて幅方向の寸法が大きい壁柱として、該壁柱の幅方向中心位置に前記芯鉄骨を設置し、前記芯鉄骨の両側の位置において前記被覆コンクリートの下部と前記基礎との間に前記せん断筋を配筋し、かつ前記芯鉄骨の両側の位置において前記被覆コンクリートの下面と前記基礎の上面との間に前記弾性材としての硬質ゴムシートを介装してなることを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、せん断筋のせん断耐力によって柱と基礎との間のせん断力伝達性能を確保することが可能であり、かつ弾性材の弾性変形性能によって基礎に対する柱の相対回転を支障なく許容可能であり、したがって柱脚の回転性能とせん断力伝達性能を両立させることが可能であって、理想的な柱脚用ピン構造を合理的に実現できるものである。
しかも、本発明の構造は、柱と基礎との間に単にせん断筋と弾性材を介装するのみであるから、面倒な手間や格別の精度が要求されることはないし、さしたるコストアップを必要とせず、容易にかつ効率的に施工可能である。
According to the present invention, it is possible to ensure the shear force transmission performance between the column and the foundation by the shear strength of the shear reinforcement, and allow the relative rotation of the column with respect to the foundation without any trouble by the elastic deformation performance of the elastic material. Therefore, it is possible to achieve both the rotation performance of the column base and the shear force transmission performance, and an ideal column base pin structure can be realized rationally.
In addition, since the structure of the present invention simply interposes shear bars and elastic material between the pillar and the foundation, it does not require troublesome labor and exceptional accuracy, and requires a significant cost increase. However, it can be constructed easily and efficiently.
図1〜図3は本発明の実施形態である柱脚用ピン構造をその施工手順とともに示すものである。なお、図1〜図3において(a)は側断面図、(b)は平面図である。
本実施形態の柱脚用ピン構造は、図3に完成状態を示しているように、芯鉄骨2の周囲に鉄筋コンクリートからなる被覆コンクリート3(鉄筋の図示は省略している)を一体に形成してなる鉄骨鉄筋コンクリート造(SRC造)の柱1を対象として、その柱1の柱脚を鉄筋コンクリート造(RC造)の基礎4に対してピン接合するための構造であるが、本実施形態における柱1は図3(b)に示すようにその断面形状が厚さ寸法に比べて幅寸法が数倍程度大きくされた壁柱とされている。
なお、本実施形態における柱1(本例ではSRC造の壁柱)の形状・寸法は任意であるが、本実施形態では柱1全体の断面形状をたとえば幅2500mm×厚さ550mm程度と想定しており、その柱1における芯鉄骨2はH−400mm×400mm程度のものとして柱1全体の幅方向中心位置に設置している。
1 to 3 show a column base pin structure according to an embodiment of the present invention together with its construction procedure. 1 to 3, (a) is a side sectional view and (b) is a plan view.
In the column base pin structure of the present embodiment, as shown in a completed state in FIG. 3, a covering concrete 3 (reinforcement is not shown) made of reinforced concrete is integrally formed around the
The shape and dimensions of the pillar 1 in this embodiment (SRC wall pillar in this example) are arbitrary, but in this embodiment, the overall cross-sectional shape of the pillar 1 is assumed to be, for example, about 2500 mm wide × 550 mm thick. The
本実施形態の柱脚用ピン構造は、上記の柱1の柱脚を基礎4に対して軸力を伝達可能に接合することはもとより、水平せん断力も確実に伝達可能としたうえで、柱脚を支点とする鉛直面内における回転(基礎4に対する相対回転)は許容する状態で接合するものであり、これにより柱脚の基礎4に対する接合形式は構造的には曲げ力を伝達しない実質的なピン接合となっている。 The column base pin structure of the present embodiment not only joins the column base of the column 1 to the foundation 4 so as to be able to transmit the axial force but also allows the horizontal shearing force to be reliably transmitted. Rotation in the vertical plane (relative rotation with respect to the foundation 4) with the fulcrum as the fulcrum is allowed, and the joint type of the column base to the foundation 4 is structurally substantially free of transmitting bending force. It is a pin joint.
具体的には、柱1の幅方向の中心位置に設置されている芯鉄骨2は通常のようにその下端のベースプレート2aを複数本(図示例では4本)のアンカーボルト5により定着することで基礎4に対して締結されて固定されており、これにより柱1全体と基礎4との間での所要の軸力伝達を支障なく確保し得るものとなっている。
なお、これらのアンカーボルト5は通常の鉄骨造の場合と同程度のせん断耐力を有するものであれば良く、したがってその所要本数は上記のように4本程度で良いし、各アンカーボルトもたとえば36mmφ程度のもので十分である。
Specifically, the
These
一方、芯鉄骨2の周囲に一体に形成されている壁状の被覆コンクリート3は基礎4に対して接合されることなく構造的に絶縁されたうえで、芯鉄骨2の両側の位置においてこの被覆コンクリート3の下部と基礎4との間に跨るように多数(図示例では芯鉄骨2の両側にそれぞれ4本×2列ずつ、全16本)のせん断筋6が設置されている。
そして、それらせん断筋6のせん断耐力によって(すなわちせん断筋6によるダボ効果によって)、基礎4に対する柱1全体の水平方向の相対変位が確実に拘束されるようになっており、したがってそれらのせん断筋6を介して柱1の柱脚と基礎4との間で確実にせん断力を伝達し得るものとなっている。
On the other hand, the wall-shaped covering
The shear strength of the shear bars 6 (that is, due to the dowel effect of the shear bars 6) ensures that the horizontal relative displacement of the entire column 1 relative to the foundation 4 is reliably restrained. The shearing force can be reliably transmitted between the column base of the column 1 and the foundation 4 via 6.
さらに、芯鉄骨2の両側の位置には、被覆コンクリート3の下面と基礎4との間に弾性材7が介装されていて、その弾性材7の厚み方向の弾性変形性能によって基礎4に対する柱1の相対回転が芯鉄骨2の下端(基礎4に対する固定点)を支点として支障なく許容され、かつ、回転時に被覆コンクリート3の下面が基礎4に衝突したり、それらが損傷してしまうことが防止されるようになっている。
Further, an elastic material 7 is interposed between the lower surface of the
なお、せん断筋6の素材や形状・寸法、所要本数は、必要とされるせん断耐力が得られるように適宜設計すれば良いが、図示例のように16本のせん断筋6を用いる場合には、それぞれのせん断筋6としてたとえば丸鋼16-D36を用いることで十分であり、それにより全体としてたとえば4800kNものせん断力を伝達可能である。
The material, shape, dimensions, and required number of the
また、せん断筋6はせん断耐力は必要であるものの曲げ耐力は必要とせず、寧ろ基礎4に対する柱1の相対回転を支障なく許容するためには曲げ耐力は不要であるし、被覆コンクリート3および基礎4に対して強固に定着されない方が有利であるから、その点からもせん断筋6としては上記のように36mmφ程度の丸鋼が好適に採用可能である。
In addition, the
さらに、弾性材7の素材や厚み寸法は、所望の弾性変形性能を有して柱脚に必要とされる回転性能を確保し得るように設定すれば良いが、たとえば厚さ25mm程度の硬質ゴムシートが好適に採用可能である。 Further, the material and thickness dimension of the elastic member 7 may be set so as to ensure the rotational performance required for the column base with a desired elastic deformation performance. For example, a hard rubber having a thickness of about 25 mm A sheet can be suitably used.
上記の柱脚用ピン構造の施工手順を以下に示す。
基礎4の施工時には、図1に示すように、従来工法と同様にアンカーボルト5を所定位置に精度良く位置決めして設置しておく。
また、せん断筋6もその下半部を基礎4中に埋設した状態で所定位置に設置しておくが、せん断筋6は後施工する柱1の被覆コンクリート3の断面形状の範囲内であれば任意の位置でその被覆コンクリート3と基礎4との間に跨るように設置すれば良いので、せん断筋6については厳密な位置決めは不要であり、したがってその設置作業は何ら面倒なく簡易に行い得る。
The construction procedure of the above-described column base pin structure is shown below.
At the time of construction of the foundation 4, as shown in FIG. 1, the
Moreover, although the
次に、図2に示すように、基礎4上に芯鉄骨2を建て込んでアンカーボルト5をベースプレート2aに対して締結して固定する。
また、相前後して基礎4の上面に弾性材7を設置する。
Next, as shown in FIG. 2, the
Moreover, the elastic material 7 is installed on the upper surface of the foundation 4 before and after.
しかる後に、芯鉄骨2の周囲に柱配筋を行ったうえで柱型枠を組み立て、コンクリートを打設して芯鉄骨2と一体をなす壁状の被覆コンクリート3を形成する。
これにより、図3に示すようにせん断筋6の上半部が自ずと被覆コンクリート3中に埋設され、かつその被覆コンクリート3の下面と基礎4の上面との間に弾性材7が自ずと介装されるから、以上により本実施形態の柱脚用ピン構造の施工完了となる。
After that, column reinforcement is performed around the
Thereby, as shown in FIG. 3, the upper half of the
以上の説明から明らかなように、本発明の構造によれば、SRC造の柱1における被覆コンクリート3の下部と基礎4との間にせん断筋6と弾性材7を介装することにより、せん断筋6のせん断耐力によって柱1と基礎4との間で優れたせん断力伝達性能を確保することが可能であり、かつ弾性材7の弾性変形性能によって基礎4に対する柱1の相対回転を支障なく許容可能であり、したがって柱1の回転性能とせん断力伝達性能を両立させることが可能である。
As is clear from the above description, according to the structure of the present invention, the
しかも、本発明の構造は、柱1と基礎4との間に単にせん断筋6と弾性材7を介装するのみであるから、従来においてこの種のピン接合を実現する場合には必要とされる特殊な接合金物や複雑な接合治具等の複雑な機構を必要とせず、またその施工も単純であって何ら面倒な手間や格別の精度が要求されることもない。
そのため、本発明の構造は容易にかつ効率的に実施し得るものであるし、その採用にあたってさしてコストアップを必要としない。
In addition, the structure of the present invention is merely required to realize this kind of pin joint in the prior art because it merely interposes the
For this reason, the structure of the present invention can be easily and efficiently implemented, and does not require an increase in cost for its use.
以上のことから、本発明によれば理想的な柱脚用ピン構造を合理的に実現できるものであり、特に大規模な建物における大断面のSRC造の柱1であってもその柱脚を基礎4に対して確実にピン接合することが可能となる。
したがって本発明の柱脚用ピン構造は、たとえば特許文献1に示されるように柱脚をピン接合としつつ水平方向のせん断力を十分に確保できるというような特殊な構造システムの建物に適用して好適であり有効である。
From the above, according to the present invention, an ideal column base pin structure can be reasonably realized, and the column base of the SRC column 1 having a large cross section in a large-scale building can be obtained. It is possible to reliably pin the base 4.
Therefore, the pin structure for a column base according to the present invention is applied to a building having a special structure system in which a horizontal shear force can be sufficiently secured while the column base is pin-joined as shown in Patent Document 1, for example. It is suitable and effective.
なお、上記実施形態は壁柱への適用例であるが、本発明は壁柱を対象とすることに限るものではなく、上記実施形態のようにSRC造の柱1における被覆コンクリート3と基礎4との間にせん断筋6と弾性材7を介装可能である場合には、壁柱のみならず通常の矩形断面や正方形断面、円形断面をはじめとして任意の断面形状のSRC柱に対しても同様に適用可能である。
In addition, although the said embodiment is an application example to a wall pillar, this invention is not restricted to object for a wall pillar,
また、上記実施形態におけるせん断筋6および弾性材7の構成はあくまで壁柱を対象とする場合の一例であって、本発明は上記実施形態における構成に限定されるものでは勿論なく、本発明におけるせん断筋6および弾性材7の具体的な設計については、柱全体の断面形状やその柱脚に要求される回転性能とせん断力伝達性能その他の諸条件を考慮したうえでそのつど最適設計すれば良い。
たとえば、せん断筋6としては上述したように丸鋼が好適に採用可能であるが、同等のせん断耐力と回転性能が得られるものであれば丸鋼に限るものでもない。
弾性材7としては硬質ゴムシートが好適に採用可能ではあるが、同等の回転性能が得られるような弾性を有するものであれば他の素材でも良いし、その形態も上記実施形態のように被覆コンクリート3の下面全体の大きさに相当するシート状とすることに限らず、帯状やブロック状その他の形態とすることも考えられる。
In addition, the configurations of the
For example, as described above, a round steel can be suitably used as the
As the elastic material 7, a hard rubber sheet can be suitably employed, but other materials may be used as long as they have elasticity so that equivalent rotational performance can be obtained, and the form is also covered as in the above embodiment. It is not limited to a sheet shape corresponding to the size of the entire lower surface of the
1 柱(壁柱)
2 芯鉄骨
2a ベースプレート
3 被覆コンクリート
4 基礎
5 アンカーボルト
6 せん断筋
7 弾性材(弾性ゴムシート)
1 pillar (wall pillar)
2
Claims (2)
前記柱における前記芯鉄骨の下端を前記基礎に対してアンカーボルトにより固定し、
前記柱における前記被覆コンクリートを前記基礎に対して絶縁して該被覆コンクリートの下部と前記基礎との間に跨るようにせん断筋を配筋するとともに、前記被覆コンクリートの下面と前記基礎との間に弾性材を介装してなり、
前記基礎に対する前記柱の水平方向の相対変位を前記せん断筋のせん断耐力によって拘束するとともに、前記基礎に対する前記柱の鉛直面内における相対回転を前記弾性材の厚さ方向の弾性変形性能によって許容する構成としてなることを特徴とする柱脚用ピン構造。 A pillar structure for a column base for pin-joining the column base of the column to the foundation for a column of steel-framed reinforced concrete formed by integrally forming a covering concrete made of reinforced concrete around a core steel frame,
Fixing the lower end of the core steel frame in the pillar to the foundation with an anchor bolt;
Insulating the covered concrete in the column with respect to the foundation and arranging a shear line so as to straddle between the lower part of the coated concrete and the foundation, and between the lower surface of the coated concrete and the foundation With elastic material,
The horizontal displacement of the column with respect to the foundation is constrained by the shear strength of the shear muscle, and the relative rotation in the vertical plane of the column with respect to the foundation is allowed by the elastic deformation performance in the thickness direction of the elastic material. A column base pin structure characterized by comprising a structure.
前記柱を断面形状が厚さ寸法に比べて幅方向の寸法が大きい壁柱として、該壁柱の幅方向中心位置に前記芯鉄骨を設置し、
前記芯鉄骨の両側の位置において前記被覆コンクリートの下部と前記基礎との間に前記せん断筋を配筋し、かつ前記芯鉄骨の両側の位置において前記被覆コンクリートの下面と前記基礎の上面との間に前記弾性材としての硬質ゴムシートを介装してなることを特徴とする柱脚用ピン構造。 The column base pin structure according to claim 1,
The pillar is a wall pillar whose cross-sectional shape is larger in the width direction than the thickness dimension, and the core steel frame is installed at the center position in the width direction of the wall pillar,
The shear bars are arranged between the lower part of the coated concrete and the foundation at positions on both sides of the core steel frame, and between the lower surface of the coated concrete and the upper surface of the foundation at positions on both sides of the core steel frame. A pin structure for a column base comprising a hard rubber sheet as the elastic material interposed therebetween.
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