JP2021169722A - 柱脚構造 - Google Patents

Abstract

【課題】柱部及びベースプレート部の回転変形に伴ってブレース部もスムーズに動くことができ、柱部及びベースプレート部に接合されたブレース部の周囲で、コンクリートに割れが発生しにくく、コンクリートの割れから水が侵入するのを防ぐ柱脚構造の提供。【解決手段】柱部１と、柱部１の下端に設けられたベースプレート部２と、ブレース部３とを備え、ベースプレート部２がアンカーボルト７を介して基礎６に固定された柱脚構造であって、ブレース部３はコンクリート１１で被覆され、ブレース部３とコンクリート１１との間に弾性を有する縁切材１７が設置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、柱部と、柱部の下端に設けられたベースプレート部と、ブレース部と、ブレース部を被覆する被覆材を備えた柱脚構造に関する。

柱材及び柱材の下端に取り付けられたベースプレートと、コンクリートのような被覆材との間に弾性を有する縁切材を配置し、柱材及びベースプレートの回転変形による応力を縁切材で吸収して、被覆材の割れを防ぎ、割れを通した水の浸入を防止する柱脚構造を本出願人は先に提案した（特許文献１及び特許文献２参照）。

特願２０１９−１２７９０６号 特願２０１９−２３９０２３号

一般的な構造物では、柱材の外周面下部にブレース部が接合され、ブレース部の表面も被覆材で覆うことが多い。
このような場合、ブレース部も柱材及びベースプレートと共に被覆材中で回転することになるが、特許文献１及び特許文献２に記載の柱脚構造のように、柱材及びベースプレートと被覆材との間に縁切材を設けただけでは、ブレース部の動きが拘束され、この結果、柱やベースプレートの回転変形が阻害されたり、ブレース部の周囲で被覆材が割れ、この割れから水が浸入して、柱脚構造の強度や耐久性の低下を引き起こすおそれがあった。

本発明が解決しようとする課題は、柱部及びベースプレート部の回転変形に伴ってブレース部もスムーズに動くことができ、柱部に接合されたブレース部の周囲において、被覆材に割れが発生しにくく、被覆材の割れから水が侵入するのを防ぐ柱脚構造を提供することにある。

本願請求項１に係る発明は、柱部と、該柱部の下端に設けられたベースプレート部と、ブレース部とを備え、前記ベースプレート部がアンカーボルトを介して基礎に変形可能に固定された柱脚構造であって、前記ブレース部の下部が被覆材で被覆され、前記ブレース部と前記被覆材との間に弾性を有する縁切材が設置されていることを特徴とする柱脚構造である。

本願請求項２に係る発明は、前記縁切材が前記ブレース部の外周面の下部を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の柱脚構造である。

本願請求項３に係る発明は、前記ブレース部は、筋交い材と、該筋交い材の端部に取り付けられたガセットプレートとを有しており、前記ガセットプレートは、少なくとも前記柱部の外周面下部及び前記ベースプレート部の上面のいずれか一方に接合され、前記ブレース部の前後面及び内側端面と前記被覆材との間に前記縁切材が設置されていることを特徴とする請求項２に記載の柱脚構造である。

本願請求項４に係る発明は、前記筋交い材の端部に固定具を介して前記ガセットプレートが取り付けられ、前記ガセットプレートの前後面に、前記筋交い材の取り付け部分に相当する切欠き部が形成された側面用の縁切材が接合され、前記切欠き部を覆う蓋用の縁切材が前記側面用の縁切材の外面に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の柱脚構造である。

本願請求項５に係る発明は、前記蓋用の縁切材と前記ブレース部との間に防水材が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の柱脚構造である。

本願請求項６に係る発明は、柱部と、該柱部の下端に設けられたベースプレート部と、ブレース部とを備え、前記ベースプレート部はアンカーボルトを介して基礎に変形可能に固定された柱脚構造であって、前記ブレース部の下部が被覆材で被覆され、該被覆材は、第１被覆部と、該第１被覆部より前記ブレース部側に位置する第２被覆部とを備えており、前記第１被覆部と前記第２被覆部との間に弾性を有する縁切材が設置されていることを特徴とする柱脚構造である。

本願請求項７に係る発明は、前記縁切材は、前記第２被覆部を介して、前記ブレース部の外周面の下部を囲んで設置されていることを特徴とする請求項６に記載の柱脚構造である。

本願請求項８に係る発明は、前記ブレース部は、筋交い材と、該筋交い材の端部に取り付けられたガセットプレートとを有しており、前記ガセットプレートは、少なくとも前記柱部の外周面下部及び前記ベースプレート部の上面のいずれか一方に接合され、前記ブレース部の前後面及び内側端面が前記第２被覆部で被覆され、前記第１被覆部と前記第２被覆部との間に前記縁切材が設置されていることを特徴とする請求項７に記載の柱脚構造である。

本願請求項９に係る発明は、前記縁切材が止水性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか１項に記載の柱脚構造である。

本発明によれば、ブレース部と被覆材の間に弾性を有する縁切材を介在したので、柱部及びベースプレート部と共にブレース部がスムーズに回転変形し、縁切材が弾性変形してブレース部の回転による応力を吸収し、このため、ブレース部の周囲で被覆材が割れにくく、被覆材の割れを通して水が侵入するのを防止できる。

加えて、ブレース部の外周面を取り巻いて縁切材を設置したことにより、ブレース部を含む面と平行な回転、及び、この面と交差する方向の回転のいずれによる応力をも、縁切材が弾性変形して吸収し、被覆材の割れを防ぐ。

加えて、筋交い材の端部に取り付けられたガセットプレートの内側端面によって、狭い面積に集中して加わる荷重が被覆材を割るのを防ぎ、ガセットプレートの前後方向から加わる荷重でガセットプレートが変形破損することも防止できる。

加えて、ガセットプレートの前後面に接合される側面用の縁切材に、筋交い材の取り付け部分に相当する切欠き部を形成し、蓋用の縁切材で切欠き部を覆うことにより、ブレース部の前後に突出する固定具を避けて縁切材を無理なく接合することができる。

加えて、蓋用の縁切材とブレース部との間に防水材を充填すれば、側面用の縁切材に形成した切欠き部から水が浸入するのを防ぐことができる。

加えて、筋交い材の端部にガセットプレートを取り付けたブレース部の前後面及び内側端面を第２被覆部で被覆し、第１被覆部と第２被覆材との間に縁切材を設置することにより、縁切材にブレース部の前後へ突出する固定具を避けるための切欠きを形成する必要がなく、施工が容易となる。

加えて、縁切材が止水性を有することによって、水の浸入をさらに確実に防止できる。

本発明の第１の実施形態を示す柱脚部分の縦断面図である。 本発明の第１の実施形態を示す柱脚部分の要部斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るブレース部の要部正面図である。 本発明の第１の実施形態を示す柱脚構造の要部分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態を示す柱脚構造の要部横断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す柱脚部分の要部斜視図である。 本発明の第３の実施形態を示す柱脚部分の要部分解斜視図である。 本発明の第４の実施形態を示す柱脚構造の要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照する等して説明する。なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。

〔第１の実施形態〕
図１〜図５は、本発明の第１の実施形態を示す。図１は、柱脚部分の縦断面図、図２は、柱脚部分の要部斜視図、図３は、ブレース部の要部正面図、図４は、柱脚構造の要部分解斜視図、図５は、柱脚構造の要部横断面図である。

図１に示すように、本実施形態の柱脚構造は、Ｈ型鋼の柱材よりなる柱部１と、柱部１の下端に設けられたベースプレートよりなるベースプレート部２と、柱部１の外周面下部及びベースプレート部２の上面２ａに接合されたブレース部３とを備える。

ベースプレート部２は、矩形の鋼板のベースプレートであり、その上面２ａの中央部に柱部１が接合される。
ベースプレート部２には、ボルト孔４、及び、ベースプレート部２の上面２ａと下面２ｂを貫通するスリット５が形成される。ボルト孔４及びスリット５は柱部１の位置を避けてその外側に配置される。
スリット５は、ボルト孔４から離間してボルト孔４の周囲の少なくとも一部を囲んで形成される。

基礎６にはアンカーボルト７が埋設される。アンカーボルト７の上端部は基礎６の上面から突出し、ベースプレート部２のボルト孔４に挿通される。そして、アンカーボルト７のボルト孔４から上方へ突出した部分に厚座金を介してナット８を締め込み、ベースプレート部２及び柱部１を基礎６に固定してある。

ベースプレート部２の下面２ｂと基礎６の上面との間には、ベースプレート部２を支持する駒材９と、弾性材１０が設置される。
駒材９はベースプレート部２の中央部に設けられ、駒材９の外側を囲んで弾性材１０が設置される。すなわち、ベースプレート部２は、駒材９とその周囲の弾性材１０を介して基礎６上に固定される。
弾性材１０は独立気泡構造の発泡プラスチックからなり、クッション性と止水性とを有している。発泡プラスチックとしては、例えば、ポリウレタンフォームやポリスチレンフォームを用いてもよい

柱部１及びブレース部３の下部、並びにベースプレート部２は、被覆材であるコンクリート１１によって被覆される。コンクリート１１は基礎６上に打設されてスラブを形成する。
ベースプレート部２の上面２ａとコンクリート１１の間には、ベースプレート用の縁切材１２が設置される。ベースプレート用の縁切材１２は、スリット５で囲まれた部分を除いたベースプレート部２の上面２ａとコンクリート１１との間に設置される。
また、柱部１の外周面下部とコンクリート１１との間に柱用の縁切材１３が設置される。
ベースプレート用の縁切材１２、柱用の縁切材１３は、独立気泡構造の発泡樹脂を素材とする板体であり、クッション性及び止水性を有している。
なお、ベースプレート用の縁切材１２と柱用の縁切材１３は、別体であってもよいし、一体であってもよい。

ブレース部３は、図３に示すように、筋交い材１４と、筋交い材１４の端部に取り付けられたガセットプレート１５とを有している。
本実施形態では、筋交い材１４は平鋼材よりなり、トルクコントロールボルト、ハイテンションボルト、リベット等の固定具１６を介してガセットプレート１５に取り付けられている。
ガセットプレート１５は、鋼板よりなり、下端面１５ａと外側端面１５ｂとは直交している。そして、ガセットプレート１５の外側端面１５ｂは柱部１の外周面下部に、下端面１５ａはベースプレート部２の上面２ａにそれぞれ接合されている。

図１及び図２に示すように、ブレース部３とコンクリート１１との間には縁切材１７が設置される。すなわち、コンクリート１１に埋設された部分において、柱部１とベースプレート部２へ接合される外側端面及び下端面を除くブレース部３の外周面は縁切材１７で覆われている。
縁切材１７は、縁切材１２、縁切材１３、弾性材１０と同様の独立気泡構造の発泡プラスチックを素材とする板体よりなり、クッション性と止水性とを有している。
また、縁切材１７は、樹脂をコーティングして表面を平滑にし、金属材料用の両面テープを用いてブレース部３に貼着される。

縁切材１７は、内側端面用の縁切材１７ａ、側面用の縁切材１７ｂ及び蓋用の縁切材１７ｃを含む。
内側端面用の縁切材１７ａは、ガセットプレート１５の内側端面を被覆する。

側面用の縁切材１７ｂはガセットプレート１５の前後面を被覆する。
ガセットプレート１５には筋交い材１４が固定具１６を介して取り付けられており、前後面に固定具１６が突出している。したがって、図４に示すように、側面用の縁切材１７ｂの上端から、筋交い材１４の取り付け部分に相当する切欠き部１８が形成され、ガセットプレート１５の前後面の凹凸を避けるようになっている。
そして、蓋用の縁切材１７ｃを側面用の縁切材１７ｂの外面に取り付けて、切欠き部１８を覆っている。
なお、側面用の縁切材１７ｂの厚さが、ガセットプレート１５の前後面から固定具１６の先端までの突出量よりも薄い場合は、側面用の縁切材１７ｂを２枚重ねるとよい。

図５に示すように、蓋用の縁切材１７ｃとブレース部３との間には防水材１９が充填され、切欠き部１８を形成したことによる隙間を埋めている。
防水材１９は、ポリウレタンフォーム等の弾性を有する独立気泡構造の発泡プラスチックであり、液状で注入して発泡させる。すると、防水材１９は注入後に膨張して、蓋用の縁切材１７ｃとブレース部３との間隙を確実に閉鎖することができる。

地震等で柱部１に大きい曲げモーメントが加わると、ベースプレート部２が回転変形して曲げモーメントを許容する。この際、ベースプレート部２にはスリット５が形成されているので、ベースプレート部２は変形しやすく、回転が阻害されない。
このとき、ベースプレート部２の下面２ｂと基礎６の間にある弾性材１０が潰れるため、回転が阻害されない。また、ベースプレート部２の上面２ａとコンクリート１１との間には、クッション性を有するベースプレート用の縁切材１２が介在され、柱部１の外周面下部とコンクリート１１との間には、クッション性を有する柱用の縁切材１３が介在されており、第１の縁切材１２、第２の縁切材１３が潰れるため、柱部１の回転が阻害されない。

柱部１及びベースプレート部２が回転すると、柱部１の外周面下部及びベースプレート部２の上面に接合されたブレース部３も回転する。
ブレース部３を含む面と平行に（図１において時計回りに）ブレース部３が回転すると、内側端面用の縁切材１７ａが潰れて、回転が阻害されない。
ブレース部３を含む面と交差する方向に（図５において上下方向に）ブレース部３が回転すると、側面用の縁切材１７ｂ及び蓋用の縁切材１７ｃが潰れて、回転が阻害されない。
曲げモーメントが作用しなくなった場合には、弾性材１０、第１の縁切材１２、第２の縁切材１３、縁切材１７は元の形状に復帰する。

このような構造によれば、柱部１に曲げモーメントが作用したとしても、柱部１及びベースプレート部２の周囲だけでなく、ブレース部３の周囲においてもコンクリート１１に亀裂が生じない。よって、コンクリート１１の見栄えがよく、また、コンクリート１１に亀裂が生じて水が浸入することもない。
コンクリート１１とブレース部３の外周面との間隙を通して、水が浸入しようとしても、止水性を有する縁切材１７が遮断するため、防水性が高い。

〔第２の実施形態〕
図６を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と共通する部分については、説明を省略する。

第２の実施形態は、筋交い材１４がアングル材である点で第１の実施形態と異なる。
アングル材より成る筋交い材１４は、ガセットプレート１５から直角に突出するフランジ１４ａを有するので、フランジ１４ａの表面にフランジ被覆用の縁切材１７ｄを被せてある。
したがって、ブレース部３が回転しても、フランジ１４ａがコンクリート１１に食い込んでコンクリート１１が割れることや、フランジ１４ａがコンクリート１１により変形することを防止できる。

〔第３の実施形態〕
図７を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。なお、第１及び第２の実施形態と共通する部分については、説明を省略する。

第３の実施形態では、側面用の縁切材１７ｂに形成された切欠き部１８の周縁に沿って、側面用の縁切材１７ｂの外面に枠用の縁切材１７ｅを取り付ける。ブレース部３（ガセットプレート１５）から枠用の縁切材１７ｅの先端までの突出高さは、固定具１６の突出高さよりやや大きい程度とする。
そして、枠用の縁切材１７ｅの先端面に蓋用の縁切材１７ｃを取り付けて切欠き部１８を覆い、蓋用の縁切材１７ｃとブレース部３との間に防水材１９を充填する。
第３の実施形態は、ブレース部３から前後方向への固定具１６の突出量が大きい場合に適している。

〔第４の実施形態〕
図８を参照して本発明の第４の実施形態を説明する。なお、第１乃至第３の実施形態と共通する部分については、説明を省略する。

第４の実施形態は、ブレース部３と縁切材１７との間にも被覆材が配置される点で第１の実施形態と異なる。
被覆材であるコンクリート１１は、第１被覆部１１ａと、第２被覆部１１ｂとを備えており、第１被覆部１１ａが縁切材１７を被覆している。
第２被覆部１１ｂは、第１被覆部１１ａよりブレース部３側に位置して、ブレース部３を被覆しており、第１被覆部１１ａと第２被覆部１１ｂの間に縁切材１７が設置されている。

本実施形態では、縁切材１７がブレース部３の外表面から間隙をあけて設置されるので、第１の実施形態乃至第３の実施形態のように、側面用の縁切材１７ｂに固定具１６を避けるための切欠き部１８を形成したり、切欠き部１８を塞ぐための蓋用の縁切材１７ｃを設ける必要がない。

〔その他の実施形態〕
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。

本実施形態では、ベースプレート部にスリットが形成されているが、スリットの無いものであってもよい。スリットの無いものは、積極的な回転変形はないが微小な回転変形に対して効果がある。

本実施形態では、柱部がＨ型であるが、これに限定されず、円管、角管、溝形等とすることもできる。また、これに伴って、ベースプレート部の形状も適宜変更される。

本実施形態では、ベースプレートであるベースプレート部の上面と柱材である柱部の下端を接合したものであるが、これに限られない。ベースプレートの上面に柱材と同じ断面形状を有する突出部を設け、当該突出部の上端面に柱材の下端面を溶接して構成したものでも良い。この場合には、ベースプレートがベースプレート部に、ベースプレートに設けれた突出部と柱材とが柱部に相当する。

本実施形態では、ベースプレート部用の縁切材及び柱部用の縁切材の双方を使用しているが、いずれか一方としても良い。

本実施形態では、ベースプレート部と基礎との間に駒材及び弾性材を設置しているが、弾性材を設けずに、駒材の周囲に隙間を形成しても良い。この場合には、ベースプレート部の外周縁の全長に沿って塞ぎ板を基礎から立設して、基礎とベースプレート部の間にコンクリートが流入するのを遮断するようにしても良い。

本実施形態では、筋交い材の端部にガセットプレートを取り付けてブレース部としてあるが、ガセットプレートを用いずに、筋交い材を直接柱部及びベースプレート部に接合することもできる。

本実施形態では、両面テープを介して縁切材をブレース部に接合しているが、接着剤を用いてもよい。

本実施形態では、ブレース部を柱部とベースプレート部とに接合しているが、柱部とベースプレート部とのいずれか一方に接合するようにしても良い。

第１乃至第３の実施形態では、蓋用の縁切材とブレース部の間に、防水材として弾性のある発泡プラスチックを充填してあるが、蓋用の縁切材が弾性を有するので、弾性をもたないモルタル等を充填してもよい。

筋交い材として、第１の実施形態では平鋼材を用い、第２の実施形態ではアングル材を用いているが、その他の鋼材やターンバックルとすることもできる。

第４の実施形態では、縁切材を第１被覆部と第２被覆部の間に設置しているが、ブレース部の内側端面には固定具が突出していないので、側面用の縁切材のみをブレース部の前後面から間隔をあけて設置して、側面用の縁切材とブレース部との間に第２被覆部を設け、内側端面用の縁切材はブレース部の内側端面に直接取り付けてもよい。

いずれの実施形態における各技術的事項を他の実施形態に適用して実施例としても良い。

１ 柱部
２ ベースプレート部
２ａ 上面
２ｂ 下面
３ ブレース部
４ ボルト孔
５ スリット
６ 基礎
７ アンカーボルト
８ ナット
９ 駒材
１０ 弾性材
１１ コンクリート（被覆材）
１１ａ 第１被覆部
１１ｂ 第２被覆部
１２ ベースプレート用の縁切材
１３ 柱用の縁切材
１４ 筋交い材
１４ａ フランジ
１５ ガセットプレート
１６ 固定具
１７ 縁切材
１７ａ 内側端面用の縁切材
１７ｂ 側面用の縁切材
１７ｃ 蓋用の縁切材
１７ｄ フランジ被覆用の縁切材
１７ｅ 枠用の縁切材
１８ 切欠き部
１９ 防水材

Claims (9)

1. 柱部と、該柱部の下端に設けられたベースプレート部と、ブレース部とを備え、前記ベースプレート部がアンカーボルトを介して基礎に固定された柱脚構造であって、
   前記ブレース部の下部が被覆材で被覆され、前記ブレース部と前記被覆材との間に弾性を有する縁切材が設置されていることを特徴とする柱脚構造。
2. 前記縁切材が前記ブレース部の外周面の下部を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の柱脚構造。
3. 前記ブレース部は、筋交い材と、該筋交い材の端部に取り付けられたガセットプレートとを有しており、前記ガセットプレートは、少なくとも前記柱部の外周面下部及び前記ベースプレート部の上面のいずれか一方に接合され、前記ブレース部の前後面及び内側端面と前記被覆材との間に前記縁切材が設置されていることを特徴とする請求項２に記載の柱脚構造。
4. 前記筋交い材の端部に固定具を介して前記ガセットプレートが取り付けられ、前記ガセットプレートの前後面に、前記筋交い材の取り付け部分に相当する切欠き部が形成された側面用の縁切材が接合され、前記切欠き部を覆う蓋用の縁切材が前記側面用の縁切材の外面に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の柱脚構造。
5. 前記蓋用の縁切材と前記ブレース部との間に防水材が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の柱脚構造。
6. 柱部と、該柱部の下端に設けられたベースプレート部と、ブレース部とを備え、前記ベースプレート部はアンカーボルトを介して基礎に固定された柱脚構造であって、
   前記ブレース部の下部が被覆材で被覆され、該被覆材は、第１被覆部と、該第１被覆部より前記ブレース部側に位置する第２被覆部とを備えており、
   前記第１被覆部と前記第２被覆部との間に弾性を有する縁切材が設置されていることを特徴とする柱脚構造。
7. 前記縁切材は、前記第２被覆部を介して、前記ブレース部の外周面の下部を囲んで設置されていることを特徴とする請求項６に記載の柱脚構造。
8. 前記ブレース部は、筋交い材と、該筋交い材の端部に取り付けられたガセットプレートとを有しており、前記ガセットプレートは、少なくとも前記柱部の外周面下部及び前記ベースプレート部の上面のいずれか一方に接合され、前記ブレース部の前後面及び内側端面が前記第２被覆部で被覆され、前記第１被覆部と前記第２被覆部との間に前記縁切材が設置されていることを特徴とする請求項７に記載の柱脚構造。
9. 前記縁切材が止水性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか１項に記載の柱脚構造。

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