(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端に定着板が設置され、平面視において略矩形に配置された複数本のアンカーボルトと、
該複数本のアンカーボルトを包囲するように立設され、平面視において略矩形に配置された複数本の内輪立ち上げ鉄筋と、
該複数本の内輪立ち上げ鉄筋を包囲するように立設され、平面視において略矩形に配置された複数本の外輪立ち上げ鉄筋と、
前記アンカーボルト、前記内輪立ち上げ鉄筋および前記外輪立ち上げ鉄筋が埋設された基礎コンクリートと、
前記アンカーボルトに設置されたベースプレートと、
該ベースプレートに下端が固定された鉄骨柱と、
を有することを特徴とする鉄骨柱脚部の基礎構造。
【請求項２】
前記内輪立ち上げ鉄筋は、それぞれが所定の前記アンカーボルトに近接して配置されていることを特徴とする請求項１記載の鉄骨柱脚部の基礎構造。
【請求項３】
前記アンカーボルトは合計８本であって、略矩形の四隅にそれぞれ２本づつ配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の鉄骨柱脚部の基礎構造。
【請求項４】
前記アンカーボルトは合計１２本であって、略矩形の四隅にそれぞれ２本づつ配置され、且つ略矩形の各辺の中央にそれぞれ１本づつ配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の鉄骨柱脚部の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄骨柱脚部の基礎構造、特に、鉄鋼構造物を形成する鉄骨柱を基礎コンクリートに設置する鉄骨柱脚部の基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄骨柱を基礎コンクリートに固定する露出型柱脚工法において、基礎コンクリートに固定されたアンカーボルトと、アンカーボルトが貫通するアンカーボルト貫通孔が形成されたベースプレートと、が用いられ、ベースプレートに鉄骨柱が接続されている。
そして、基礎コンクリートには、鉄骨柱に作用する曲げモーメントに耐え得るだけの立ち上げ鉄筋が配置されている。このとき、立ち上げ鉄筋を鉄骨柱の中心に近い位置に配置すれば、基礎コンクリートの大きさを小さくすることができるものの、その本数が多く（断面積が大きく）なり、しかも、立ち上げ鉄筋相互の間隔が狭くなってしまうため、該間隔を保証した上で、配置位置と本数（断面積）とを決定している。
【０００３】
また、アンカーボルトの下端に定着板が設置された構造のとき、鉄骨柱に引っ張り力が作用すると、定着板を頂点とする上方に拡がる円錐面（頂角が９０°の剪断面に相当する）にコーン状破壊が発生するおそれがある。このため、該円錐面を貫通する立ち上げ鉄筋は、前記曲げモーメントに対する作用と、コーン状破壊の発生（き裂の発生）を防止したり、発生後の破断面の拡大（き裂の開口）を防止したりする作用を奏している。
なお、基礎コンクリートには梁主筋等の基礎梁が配置され、基礎梁と立ち上げ鉄筋とが競合するため、配筋作業の繁雑さが、施工性を大きく低下させる原因になっていた。
【０００４】
そこで、アンカーボルトが４本で、立ち上げ鉄筋の本数が少ない場合について、立ち上げ鉄筋をアンカーボルトを囲む四隅に配置する第１立ち上げ鉄筋と、基礎コンクリートの中央部に配置する第２立ち上げ鉄筋とに分けて（２グループに集約する）、施工性の低下を解消する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８３６２３号公報（第６頁、図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された発明は、立ち上げ鉄筋を２グループに分けて、それぞれ限られた範囲に纏めて配置しようとするため、以下の問題があった。
（あ）四隅にアンカーボルトを配置して形成される矩形柱状の空間の中央に第２立ち上げ鉄筋を配置すると共に、該空間の周囲に第１立ち上げ鉄筋を配置し、その後、該空間を含む範囲にコンクリートを打設するものであるため、狭い空間内に第２立ち上げ鉄筋を配置して固定する作業は繁雑で困難なことから、施行性が悪い。
（い）また、基礎コンクリートの中央部（四隅をアンカーボルトとした範囲の中央）には、複数本の一方向の水平鉄筋（主筋）と複数本の多方向の水平鉄筋（主筋）とが交差するため、当該位置に配置することができる第２立ち上げ鉄筋の本数が限定されるから、第２立ち上げ鉄筋の断面積を大きく（外径が太く）する必要が生じ、かえって施行性が悪化すると共に、資材コストが高くなる。
（う）また、もともと複数本の基礎梁が交差する基礎コンクリートの中央部に、第２立ち上げ鉄筋を配置すること自体（第２立ち上げ鉄筋を自立させるためのフープ筋を、基礎梁同士の間隙に設置すること）が困難であって、施工性の改善が期待できない。
【０００７】
（え）また、コーン状破壊の発生（き裂の発生）を防止したり、発生後の破断面の拡大（き裂の開口）を防止したりする作用は、立ち上げ筋をアンカーボルトに近い位置、あるいはアンカーボルトを結ぶ仮想直線に近い位置に配置する程、顕著になるのに対し、第２立ち上げ鉄筋は該位置から遠ざかっているため、かかる作用が弱めることになる。
（お）また、高耐力の鉄骨柱を支持するために、施工性に優れ、コーン状破壊の発生（き裂の発生）を防止したり、発生後の破断面の拡大（き裂の開口）を防止したりする作用がより発揮されるように、アンカーボルトの本数をさらに増やした場合（例えば、各隅に２本づつ合計８本、あるいは、これに各辺の中央に１本を追加した合計１２本等の場合）、第１立ち上げ鉄筋および第２立ち上げ鉄筋の本数（断面積）がそれぞれ増加するから、前記傾向は助長される。
【０００８】
本発明は、以上のような問題を解決するものであって、施工性に優れ、コーン状破壊の発生を防止したり、発生後の破断面の拡大を防止したりする作用をより効果的に奏することができる鉄骨柱脚部の基礎構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る鉄骨柱脚部の基礎構造は、下端に定着板が設置され、平面視において略矩形に配置された複数本のアンカーボルトと、
該複数本のアンカーボルトを包囲するように立設され、平面視において略矩形に配置された複数本の内輪立ち上げ鉄筋と、
該複数本の内輪立ち上げ鉄筋を包囲するように立設され、平面視において略矩形に配置された複数本の外輪立ち上げ鉄筋と、
前記アンカーボルト、前記内輪立ち上げ鉄筋および前記外輪立ち上げ鉄筋が埋設された基礎コンクリートと、
前記アンカーボルトに設置されたベースプレートと、
該ベースプレートに下端が固定された鉄骨柱と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
（２）また、前記内輪立ち上げ鉄筋は、それぞれが所定の前記アンカーボルトに近接して配置されていることを特徴とする。
（３）さらに、前記アンカーボルトは合計８本であって、略矩形の四隅にそれぞれ２本づつ配置されていることを特徴とする。
（４）さらに、前記アンカーボルトは合計１２本であって、略矩形の四隅にそれぞれ２本づつ配置され、且つ略矩形の各辺の中央にそれぞれ１本づつ配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る鉄骨柱脚部の基礎構造は、アンカーボルトを包囲するよう、内輪立ち上げ鉄筋と外輪立ち上げ鉄筋とが配置されるから、アンカーボルトからより遠い位置に配置された外輪立ち上げ鉄筋が、主に、鉄骨柱からの応力（軸力、曲げモーメント、せん断力）に対応する耐力を確保し、アンカーボルトにより近い位置に配置された内輪立ち上げ鉄筋が、主にコーン状破壊に対する耐力を確保する。
したがって、複数本の基礎梁が交差する基礎コンクリートの中央部等の込み入った範囲を離れた位置に、内輪立ち上げ鉄筋および外輪立ち上げ鉄筋を設置するから、施工が容易であって、施工性に優れている。
また、内輪立ち上げ鉄筋がコーン状破壊の発生を防止したり、発生後の破断面の拡大を防止したりする作用をより効果的に奏するから、外輪立ち上げ鉄筋のみ設置した場合や、特許文献１に開示された発明の場合に比較して、外輪立ち上げ鉄筋の本数が減少し、これが形成する矩形の辺長が短くなる（基礎コンクリートの体積が減少する）から、資材量が減少し、施工コストが安価になる。
【００１２】
また、内輪立ち上げ鉄筋は、それぞれが所定の前記アンカーボルトに近接して配置されているから、内輪立ち上げ鉄筋のより長い（広い）範囲が、前記コーン状に発生する引っ張り領域に侵入していることになり、コーン状破壊に対する耐力がより確実に確保される。
さらに、前記アンカーボルトは合計８本あるいは合計１２本であって、より大きな曲げモーメントが作用したり、コーン状破壊のおそれが高まるものの、内輪立ち上げ鉄筋が配置されることによって、曲げモーメントやコーン状破壊のおそれに十分対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る鉄骨柱脚部の基礎構造を説明する一部（基礎コンクリート）を透視して模式的に示す側面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る鉄骨柱脚部の基礎構造を模式的に示す平面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る鉄骨柱脚部の基礎構造を模式的に示す断面図。
【図４】本発明の実施の形態に係る鉄骨柱脚部の実施例を模式的に示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜図３は本発明の実施の形態に係る鉄骨柱脚部の基礎構造を説明するものであって、図１は一部（基礎コンクリート）を透視して模式的に示す側面図、図２は模式的に示す平面図、図３は模式的に示す平面視の断面図である。なお、各図は模式的に示すものであて、各部材の形状や数量は図示するものに限定するものではない。
【００１５】
（鉄骨柱脚部の基礎構造）
図１〜図３において、鉄骨柱脚部の基礎構造（以下「基礎構造」と称す）１は、平面視において略矩形に配置された１２本のアンカーボルト３０ａ、３０ｂ・・・３０ｌ（まとめて又はそれぞれを「アンカーボルト３０」と称する場合がある）と、アンカーボルト３０を包囲するように立設され、平面視において略矩形に配置された２４本の内輪立ち上げ鉄筋１０と、内輪立ち上げ鉄筋１０を包囲するように立設され、平面視において略矩形に配置された８４本の外輪立ち上げ鉄筋２０と、を有している。
【００１６】
そして、内輪立ち上げ鉄筋１０は、高さ方向に所定の間隔を設けて配置された、矩形状の複数の内輪水平帯筋１１によって保持され、同様に、外輪立ち上げ鉄筋２０は、高さ方向に所定の間隔を設けて配置された、矩形状の複数の外輪水平帯筋２１によって保持され、略矩形柱状に打設された基礎コンクリート９０に埋設されている。
また、アンカーボルト３０は先端部を除く範囲が基礎コンクリート９０に埋設されている。そして、基礎コンクリート９０から露出したアンカーボルト３０の先端部は、ベースプレート４０のボルト孔４１を貫通して、図示しない固定ナットによってベースプレート４０に固定されている。さらに、ベースプレート４０に鉄骨柱５０の下端が固定されている。
【００１７】
なお、ベースプレート４０の下面と基礎コンクリート９０の上面との間には、モルタルが注入され固化しているが、図１では記載を省略している。
また、基礎コンクリート９０の側面には、基礎梁８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ（まとめて又はそれぞれを「基礎梁８０」と称する場合がある）が接続され、基礎梁８０ａおよび基礎梁８０ｃには基礎コンクリート９０を跨ぐ水平上鉄筋９１ａｃおよび水平下鉄筋９２ａｃが設置され、基礎梁８０ｂおよび基礎梁８０ｄには基礎コンクリート９０を跨ぐ水平上鉄筋９１ｂｄおよび水平下鉄筋９２ｂｄが設置されている。
なお、以上は、基礎コンクリート９０の４方向に基礎梁８０が接続されたものを例示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、３方向（鉄骨柱５０が建物の側壁に配置される場合）、２方向（鉄骨柱５０が建物の角に配置される場合）あるいは１方向（鉄骨柱５０が持ち出し壁の端部に配置される場合）であってもよい。そして、基礎梁８０の形態に伴って、水平上鉄筋９１ａｃ、水平下鉄筋９２ａｃや水平上鉄筋９１ｂｄ、水平下鉄筋９２ｂｄの有無や形態は変わるものである。
なお、以下の説明において、共通する内容については水平上鉄筋９１ａｃ・・水平下鉄筋９２ｂｄに付された添え字「ａｃ、ｂｄ」の記載を省略する。
【００１８】
（定着板）
矩形状の角（隅）部に配置されたアンカーボルト３０ａおよびアンカーボルト３０ｂのそれぞれの下端は、定着板３１ａｂを貫通して、図示しない固定ナットによって定着板３１ａｂが設置されている。矩形状の辺中央部に配置されたアンカーボルト３０ｃの下端は、定着板３１ｃを貫通して、図示しない固定ナットによって定着板３１ｃが設置されている。同様に、矩形状の角（隅）部に配置されたアンカーボルト３０の下端は、それぞれ定着板３１ｄｅ、定着板３１ｇｈ、定着板３１ｊｋが設置され、矩形状の辺中央部に配置されたアンカーボルト３０の下端は、それぞれ定着板３１ｃ、定着板３１ｆ、定着板３１ｉ、定着板３１ｌが設置されている。なお、共通する内容の説明においては、定着板３１ａｂ・・・定着板３１ｃ・・・に付された添え字「ａｂ・・・ｃ・・・」の記載を省略する。
【００１９】
（コーン状破壊）
前記のようにアンカーボルト３０ａ、３０ｂの下端には定着板３１ａｂが設置されている。したがって、アンカーボルト３０ａ、３０ｂに上方向の引っ張り力（アンカーボルト３０を引き抜こうとする力）が作用した場合、かかる引っ張り力は基礎コンクリート９０に伝達され、定着板３１ａｂを頂点として、上方に拡大する円錐台状の引っ張り応力の範囲が形成され、かかる円錐台状の側面を形成する面（鉛直線に対して４５°傾斜する）がせん断面３２ａｂとなる。
このとき、内輪立ち上げ鉄筋１０の上側の広い範囲（図中、位置Ａより上の範囲）において、外輪立ち上げ鉄筋２０の上側の範囲（図中、位置Ｂより上の範囲）において、前記引っ張り力が伝達される。
【００２０】
同様に、アンカーボルト３０ｃについても、定着板３１ｃを頂点として、上方に拡大する円錐台状の引っ張り応力の範囲が形成され、かかる円錐台状の側面を形成するせん断面３２ｃ（鉛直線に対して４５°傾斜する）が形成される。
そして、アンカーボルト３０ｄ、３０ｅ・・・３０ｌについても同様に、せん断面３２ｄｅ・・・３２ｌが形成される。以下、共通する内容の説明においては、符号の添え字「ａ、ｂ・・・ｌ」の記載を省略する。
このとき、内輪立ち上げ鉄筋１０の上側の広い範囲（図中、位置Ａより上の範囲）において、外輪立ち上げ鉄筋２０の上側の範囲（図中、位置Ｂより上の範囲）において、前記引っ張り力が伝達される。
【００２１】
すなわち、内輪立ち上げ鉄筋１０は定着板３１に近い位置に配置されているから、定着板３１から遠い位置に配置されている外輪立ち上げ鉄筋２０よりも、より大きな引っ張り力が伝達される。
したがって、基礎構造１は内輪立ち上げ鉄筋１０を有することによって、コーン状破壊の発生をより効果的に防止すると共に、コーン状破壊（き裂）が発生したとしても、その進展（き裂の伝播や開口）をより効果的に防止することが可能になる。
このとき、内輪立ち上げ鉄筋１０はアンカーボルト３０の外側において、これを包囲するから、水平上鉄筋９１同士の交差部（アンカーボルト３０が包囲する矩形の略中央部）から離れた位置にあり、施工が容易である。
【００２２】
（実施例）
図４は、本発明の実施の形態に係る鉄骨柱脚部の実施例を模式的に示す平面図である。
図４において、基礎構造１は、以下の設計指針による設計例である。
（ｉ）外径１０００ｍｍの角型鋼管柱に対応したベースプレートとアンカーボルトとを配した「基礎ＲＣ柱」の設計である。
（ｉｉ）柱脚の応力（Ｍ、Ｎ、Ｑ）は、ＲＣ柱型のコンクリートの外輪立ち上げ筋およびフープ筋によって地中梁に伝達させる。なお、Ｍは曲げモーメント、Ｎは軸力、Ｑはせん断力を示す。
（ｉｉｉ）角型鋼管柱に所定の引張力がかかり、全てのアンカーボルト（１２本）の各々に最大引張力が生じた場合を想定して、そのときの、コーン状破壊を防止するために、外輪立ち上げ筋だけでは不足する分（引張力）を、内輪立ち上げ筋で補い、前記所定の引張力を満足させる。
（ｉｖ）すなわち、前記所定の引張力を満足させる内輪立ち上げ筋の断面積、本数、配置位置等を設計する。
【００２３】
すなわち、基礎構造１は、外形が１０００×１０００（ｍｍ）の鉄骨柱５０が、外形が１３４５×１３４５（ｍｍ）のベースプレート４０に固定され、ベースプレート４０は１２本のアンカーボルト３０によって支持され、アンカーボルト３０は外形が２２００×２２００（ｍｍ）の基礎コンクリート９０（ＲＣ柱に同じ）に埋設されている。
アンカーボルト３０はベースプレート４０の外郭よりも片側８０ｍｍ内側に配置されているから、１１８５×１１８５（ｍｍ）の矩形状に配置されている。
そして、ベースプレート４０の外郭に沿って、各辺７本で合計２４本の内輪立ち上げ鉄筋１０（外径２９ｍｍ）が配置され、基礎コンクリート９０の各辺に沿って２２本で合計８４本の外輪立ち上げ鉄筋２０（外径２９ｍｍ）が配置されている。なお、内輪立ち上げ鉄筋１０および外輪立ち上げ鉄筋２０は、それぞれ１００（ｍｍ）の間隔で配置された内輪水平帯筋１１および外輪水平帯筋２１（いずれも外径１６ｍｍ）によって支持されている。
【００２４】
以上、基礎構造１として、アンカーボルト３０が１２本の場合を示しているが、本発明はその本数を限定するものではなく、矩形の四隅にそれぞれ１本で合計４本、矩形の四隅にそれぞれ２本で合計８本、あるいは、矩形の四隅と各辺中央にそれぞれ１本で合計８本などであってもよい。
また、定着板３１の形状やアンカーボルト３０への設置形態についても、図示するものに限定するものではなく、例えば、アンカーボルト３０毎に定着板３１を設置してもよいし、３本以上のアンカーボルト３０に１枚の定着板３１を設置してもよい。
また、内輪水平帯筋１１や外輪水平帯筋２１の材質や外径、あるいは配置形態（間隔等）は限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は以上であって、施工性に優れ、コーン状破壊の発生の防止等をより効果的に奏するから、各種形態の鉄骨柱脚部の基礎構造として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１ 基礎構造
１０ 内輪立ち上げ鉄筋
１１ 内輪水平帯筋
２０ 外輪立ち上げ鉄筋
２１ 外輪水平帯筋
３０ アンカーボルト
３１ 定着板
３２ せん断面
４０ ベースプレート
４１ ボルト孔
５０ 鉄骨柱
８０ 基礎梁
９０ 基礎コンクリート
９１ 水平上鉄筋
９２ 水平下鉄筋
【図１】
0005436316.tif 000002
【図２】
0005436316.tif 000003
【図３】
0005436316.tif 000004
【図４】
0005436316.tif 000005