JP5159942B1 - 建築物の柱脚部 - Google Patents

Abstract

【課題】 柱脚部が固定されるコンクリート基礎の規模を最小限に抑えることができる建築物の柱脚部を提供する。
【解決手段】 柱１０の下端には鋼板製のベースプレート２０の上面が中心軸を共通にして溶接されており、ベースプレート２０の下面側には可撓性を有する応力伝達プレート３０が中心軸を共通にして重畳されている。応力伝達プレート３０はベースプレート２０よりも大きい正方形状で、ベースプレート２０に重畳されたときにベースプレート２０よりも外側に延びた部分を有する。応力伝達プレート３０は、中心において１つのボルト４０によりベースプレート２０に接合され、ベースプレート２０よりも外側に延びた４つの頂点付近の周縁近くにおいて４つのボルト５０によりコンクリート基礎６０に接合されている。柱１０に曲げ応力等が生ずると、応力伝達プレート３０のボルト４０とボルト５０との間の部分が撓み、応力を吸収する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建築物の柱の下端部に設けられ、コンクリート基礎に固定するための建築物の柱脚部に関し、特に単純な構成で柱脚部が固定される基礎の規模を最小限に抑えることができる建築物の柱脚部に関する。

建築物（工作物を含む。）の柱は、地中若しくは地上の低い位置に打設されたコンクリート基礎上に立てられる。柱の下端近くの柱脚部はさまざまな方法でコンクリート基礎に対し固定される。特開２００８−２１０９公報には、基礎に埋め込んだアンカーボルトの突出部をベースプレートのアンカーボルト挿入用孔に挿入し、ナットで締め付ける柱脚部の構造が開示されている。このような構成においては、その上に立設される柱の耐力が基準とされ、柱の耐力以上の、いわゆる１００％耐力を有するように設計されているため、コンクリート基礎の水平方向及び垂直方向のサイズが非常に大きく且つ堅牢にならざるを得なかった。コンクリート基礎の規模が大きくなると、コンクリートや鉄筋等の材料も多く使用しなければならなかった。特開平１０-２９９０８１号公報には、ベースプレート２とアンカーボルト６のナット２との間及びベースプレート２と基礎鉄筋コンクリート３の上面との間にスプリング部材５を挿入した構成が開示されている。特開２００２-４４２２公報には、ベースプレート３の上面と鉄骨柱４の下端面との縁を切った状態で、鉄骨柱４はベースプレート３に対して傾動可能であり、エネルギー吸収部材としての低降伏点鋼パネル５により連結されている構成が開示されている。これらは柱脚部の固定度を調整して基礎の規模を縮小できるが、構造が複雑なため工場や現場における作業が煩雑化し、また部材の設計及び製作に高い精度が要求されるので、コストの上昇を招いていた。

特開２００８−２１０９公報 特開平１０-２９９０８１号公報 特開２００２-４４２２公報

よって本発明の目的は、単純な構成で柱脚部が固定されるコンクリート基礎の規模を最小限に抑えることができる建築物の柱脚部を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、コンクリート基礎上に建築物の柱の下端部を固定するための建築物の柱脚部において、上面が前記柱の下縁の全周にわたって溶接されることにより前記柱の下端に固定されたベースプレートと、前記ベースプレートの下面側に中心軸を共通にして重畳され、重畳されたときに前記ベースプレートよりも外側に延びた部分を有し、略中心において少なくとも１つのボルトにより前記ベースプレートに接合され、略全周縁近くにおいて複数のボルトにより前記コンクリート基礎に接合された可撓性を有する応力伝達プレートとを含んで建築物の柱脚部を構成した。

本発明に係る建築物の柱脚部においては、応力伝達プレートを介して建築物の柱がコンクリート基礎に固定されている。応力伝達プレートはほぼ中心において柱の下端に固定されたベースプレートに接合され、ほぼ全周縁近くにおいてコンクリート基礎に接合され、且つ可撓性を有する。従って、地震等の際にコンクリート基礎が回転したときには、応力伝達プレートが中心と周縁との間で撓むことにより、柱に生じた曲げ応力の少なくとも一部を吸収することができる。

ベースプレートと応力伝達プレート、及び応力伝達プレートとコンクリート基礎とはボルト接合されるが、いずれも高力ボルト接合されていることが、応力伝達の効果の上で好ましい。また応力伝達プレートは可撓性を有するように構成されているが、例えば鋼板製であることが好ましい。

以上のように本発明に係る建築物の柱脚部及びその固定方法によれば、コンクリート基礎の規模を小さく抑えることができるので、材料費の節減及び工期の短縮を実現してコストを縮減することができる。

図１は、本発明に係る建築物の柱脚部の第１の実施の形態を示す正面図であり、コンクリート基礎部分は断面で表し、またコンクリート基礎部分の下部及び柱の上部は省略して示してある。 図２は、図１の建築物の柱脚部を示す平面図であり、応力伝達プレートよりも下の層は省略して示してある。 図３は、引っ張り応力に対する第１の実施の形態の作用を示す図１と同様の正面図であり、応力に対する各部材の変形はやや誇張して示してある。 図４は、曲げ応力に対する第１の実施の形態の作用を示す図１と同様の正面図であり、応力に対する各部材の変形はやや誇張して示してある。 図５は、本発明に係る建築物の柱脚部の第２の実施の形態を示す図１と同様の図である。 図６は、本発明に係る建築物の柱脚部の第２の実施の形態を示す図２と同様の図である。 図７は、本発明に係る建築物の柱脚部の第３の実施の形態を示す図２と同様の図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る建築物の柱脚部の最良の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明は発明をより深く理解するためのものであって、特許請求の範囲を限定するためのものではない。

［第１の実施の形態］
図１，２は本発明に係る建築物の柱脚部の第１の実施の形態を示す。各図において、鋼管製の角柱である建築物の１階の柱１０の下端には、下端の開口を覆って、柱１０の横断面の形状よりも一回り大きい正方形状である鋼板製のベースプレート２０の上面が中心軸を共通にして取り付けられている。ベースプレート２０は、その上面に柱１０の下縁が全周にわたって溶接されることにより柱１０の下端に固定される。

応力伝達プレート３０は、ベースプレート２０の下面側に中心軸を共通にして重畳されている。応力伝達プレート３０はベースプレート２０よりも大きい正方形状で、ベースプレート２０に重畳されたときにベースプレート２０よりも外側に延びた部分を有する。応力伝達プレート３０は、中心において１つのボルト４０によりベースプレート２０に接合され、ベースプレート２０よりも外側に延びた４つの頂点付近の周縁近くにおいて４つのボルト５０によりコンクリート基礎６０に接合されている。応力伝達プレート３０とコンクリート基礎６０との間には、高さ調整用のモルタル台座７０が介在している。

ベースプレート２０と応力伝達プレート３０、及び応力伝達プレート３０とコンクリート基礎６０とを接合する各ボルト４０、５０は高力ボルトであり、いずれも高力ボルト接合されている。また応力伝達プレート３０は可撓性を有する鋼板製であり、具体的にはＳＳ４００鋼板が使用されるが、ＳＭ４９０、ＳＮ４９０Ｃ等やこれらに準ずるものも使用可能である。ベースプレート２０にもＳＳ４００が使用可能である。応力伝達プレート３０の厚さは、柱１０のサイズや建築物の規模で変わってくるが、９〜４０ｍｍの範囲が通常である。

次に、柱１０をコンクリート基礎６０に固定する工程について説明する。

柱１０には予め工場内でベースプレート２０及び応力伝達プレート３０が取り付けられる。まず予め形状が整えられ、ボルト穴が空けられているベースプレート２０と応力伝達プレート３０とをボルト４０により接合する。応力伝達プレート３０の上面側にベースプレート２０を重畳して、ベースプレート２０の上面から突き出たボルト４０にナット４２を締め付けることにより、ベースプレート２０と応力伝達プレート３０とが高力ボルト接合される。続いて柱１０の下端をベースプレート２０の上面に当接させ、下端の縁を全周にわたって溶接することにより、柱１０にベースプレート２０が取り付けられる。ベースプレート２０及び応力伝達プレート３０が取り付けられた柱１０は建築現場へ搬送される。

建築現場では既にコンクリート基礎６０が打設されており、コンクリート基礎６０の上面の所定の位置からは、４本のボルト５０の上端がそれぞれ突出している。柱１０を立設する前に、モルタル台座７０により柱１０の高さが調整される。この際、応力伝達プレート３０の下面から突き出たボルト４０の頭に干渉しないようにモルタル台座７０が作成される。

高さ調整が完了すると、柱１０をクレーンで吊り下げ、応力伝達プレート３０の各ボルト穴にボルト５０が挿入されるようにコンクリート基礎６０上に載置し、それぞれナット５２を締め付けることにより、応力伝達プレート３０とコンクリート基礎６０とが高力ボルト摩擦接合されて、柱１０がコンクリート基礎６０に固定される。

次に図３、４を参照しつつ、第１の実施の形態の作用について説明する。

本実施の形態に係る建築物の柱脚部においては、図３のように柱１０に引っ張り応力が生ずると、可撓性を有する応力伝達プレート３０がボルト４０により引っ張られ、ボルト４０とボルト５０との間が撓んで中心部が浮き上がって応力を吸収している。柱１０の引っ張り応力が消失すると、応力伝達プレート３０は図１のような元の状態に戻る。図４は柱１０に曲げ応力が生じた様子を示すが、柱１０が図視右方に傾いて、応力伝達プレート３０の主として左部が撓むことにより応力が吸収される。

従って第１の実施の形態に係る建築物の柱脚部によれば、各建築物により異なる建築物全体の変形の許容値を自由に設計することが可能である。よってコンクリート基礎の規模及び堅牢性を必要最小限に抑えることができ、これにより材料費の節減及び工期の短縮を実現してコストを縮減することができる。

［第２の実施の形態］
図５、６に、本発明に係る建築物の柱脚部の第２の実施の形態を示す。

第２の実施の形態は第１の実施の形態よりも規模が大きい建築物用であって、鋼管製の角柱である建築物の１階の柱１１０は、第１の実施の形態の柱１０よりも太い。柱１１０の下端には、下端の開口を覆って、柱１０の横断面の形状よりも一回り大きい正方形状である鋼板製のベースプレート１２０の上面が柱１０の下縁が全周にわたって溶接されることにより柱１１０の下端に固定される。

応力伝達プレート１３０は、ベースプレート１２０の下面側に重畳され、中心軸を中心にして４つの正方形型に並んだボルト１４０によりベースプレート１２０に接合されるとともに、ベースプレート１２０よりも外側に延びた周縁部分において、頂点近くとその中間の９つのボルト１５０によりコンクリート基礎１６０に接合されている。各ボルト１４０、１５０は高力ボルトであり、応力伝達プレート１３０は鋼板製であって可撓性を有する。ベースプレート１２０も鋼板製である。

第２の実施の形態も第１の実施の形態と同様の工程によりコンクリート基礎１６０に固定され、柱１１０に応力が生じた場合には第１の実施の形態と同様に応力伝達プレート１３０が撓むことにより応力を吸収することができる。

［第３の実施の形態］
図７に、本発明に係る建築物の柱脚部の第３の実施の形態を示す。

第３の実施の形態においては、建築物の柱２１０は円柱である。その他のベースプレート２２０、応力伝達プレート２３０、ボルト２４０、２５０は第１の実施の形態と同じ部材であり、同様の工程によりコンクリート基礎に固定され、同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されることはなく、本発明の要旨の範囲内において、適宜変形実施が可能であることは言うまでもない。

１０…柱
２０…ベースプレート
３０…応力伝達プレート
４０、５０…ボルト
６０…コンクリート基礎

Claims (3)

1. コンクリート基礎上に建築物の柱の下端部を固定するための建築物の柱脚部において、
   上面が前記柱の下縁の全周にわたって溶接されることにより前記柱の下端に固定されたベースプレートと、
   前記ベースプレートの下面側に中心軸を共通にして重畳され、重畳されたときに前記ベースプレートよりも外側に延びた部分を有し、略中心において少なくとも１つのボルトにより前記ベースプレートに接合され、略全周縁近くにおいて複数のボルトにより前記コンクリート基礎に接合された可撓性を有する応力伝達プレートとを含むことを特徴とする建築物の柱脚部。
2. 前記ベースプレートと前記応力伝達プレート、及び前記応力伝達プレートと前記コンクリート基礎とは、いずれも高力ボルト接合されている請求項１に記載の建築物の柱脚部。
3. 前記応力伝達プレートは鋼板製である請求項１又は２に記載の建築物の柱脚部。