(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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にベースプレートを設けて該ベースプレートを前記基礎に対してアンカーボルトにより固定するとともに、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、
前記基礎には、前記ベースプレートの周囲において該ベースプレートの小口面に当接する状態で固定されて前記芯鉄骨の前記基礎に対する水平方向の相対変位を拘束するとともに、前記被覆コンクリートを浮き上がり可能に支持することにより該被覆コンクリートの前記基礎に対する鉛直面内における相対回転の支点となる支圧板を固定してなることを特徴とする柱脚用ピン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１２４７７７号公報
【特許文献２】特開平１０−２８０５３２号公報
【特許文献３】特開２０００−８６４６号公報
【特許文献４】特開２００１−１１５４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、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にベースプレートを設けて該ベースプレートを前記基礎に対してアンカーボルトにより固定するとともに、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、前記基礎には、前記ベースプレートの周囲において該ベースプレートの小口面に当接する状態で固定されて前記芯鉄骨の前記基礎に対する水平方向の相対変位を拘束するとともに、前記被覆コンクリートを浮き上がり可能に支持することにより該被覆コンクリートの前記基礎に対する鉛直面内における相対回転の支点となる支圧板を固定してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の柱脚用ピン構造では、ＳＲＣ造の柱における芯鉄骨のベースプレートをアンカーボルトにより基礎に対して固定することにより、基本的にはベースプレートと基礎との間で軸力が伝達される。また、ベースプレートの周囲に固定した支圧板によって芯鉄骨の水平変位を拘束することにより、支圧板を介して芯鉄骨と基礎との間で十分なせん断力伝達を確保し得る。
また、芯鉄骨に一体に形成されている被覆コンクリートを基礎に対して構造的に絶縁したうえで、被覆コンクリートを支圧板により浮き上がり可能に支持することにより、支圧板を介して柱と基礎との間で軸力が伝達される。さらに、被覆コンクリートの下面と基礎との間に支圧板の厚さ相当分のクリアランスが確保されるので、柱が基礎に対して相対回転する際には支圧板が支点となってその相対回転が拘束されることなく許容される。
【００１１】
したがって本発明の柱脚用ピン構造によれば、柱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。しかも、本発明によれば、簡単な形状の簡易な支圧板以外には特殊な接合金物や複雑な接合治具の類を必要としないし、その施工に際して面倒な手間や格別の精度が要求されることもないので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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態である柱脚用ピン構造を示す図であって、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は平断面図である。
【図２】同、柱脚部における応力伝達機構を示すもので、（ａ）は軸力についての応力伝達機構を示す図、（ｂ）はせん断力についての応力伝達機構を示す図、（ｃ）は曲げモーメントについての応力伝達機構を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１（ａ）,（ｂ）,（ｃ）に本発明の実施形態である柱脚用ピン構造を示す。
本実施形態の柱脚用ピン構造は、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。
なお、本実施形態における柱１は（ｃ）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。この柱１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、これにより基本的には柱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、後述するように本実施形態ではせん断力伝達は主として支圧板６によりなされるので、これらのアンカーボルト５はさしてせん断耐力を負担せず、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５もたとえば36mmφ程度の小径のもので十分である。
【００１６】
アンカーボルト５により固定されたベースプレート２ａの両側には支圧板６がそれぞれ配置されて基礎４に対して固定されている。
支圧板６は鋼板からなる本体部６ａと、その下部に一体に植設された多数（図示例では５列×４段＝２０本）のスタッド６ｂからなり、本体部６ａの小口面をベースプレート２ａの小口面に対して当接（メタルタッチ）させた状態でスタッド６ｂが基礎４に対して埋設されて定着されることにより、基礎４に対するベースプレート２ａ（すなわち芯鉄骨２、ひいては柱１全体）の水平方向の相対変位を確実に拘束し得るものである。
【００１７】
なお、基礎４に対して支圧板６を固定する際には、上記のように本体部６ａの小口面をベースプレート２ａの小口面に対して確実にメタルタッチさせるように位置決めする必要があるので、基礎４の施工時にはベースプレート２ａと同一形状のテンプレートをその設置位置に配置する等して、支圧板６を適正位置に精度良く位置決めすると良い。
また、支圧板６は十分なせん断耐力を有する状態で基礎４に対して固定できれば良いので、その限りにおいては上記実施形態のように本体部６ａの下面に多数のスタッド６ｂを植設することに代えてフラットバーを溶接するなどして、シアコッターを形成することでも良い。
【００１８】
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、その下面が上記の支圧板６により浮き上がり可能に支持されて設置されている。したがって、被覆コンクリート３は支圧板６の本体部６ａの厚さ相当分だけ基礎４上に浮いた状態となっており、被覆コンクリート３の下面と基礎４上面との間には支圧板６の本体部６ａの厚さ相当分のクリアランス７が確保されている。
このように、被覆コンクリート３を支圧板６に対して固定することなく、その下面を支圧板６の上面に対して浮き上がり可能に支持するのみとしているので、後述するように被覆コンクリート３が鉛直面内において基礎４に対して相対回転を生じる際には圧縮側の支圧板６が支点となって引張側は浮き上がる状態となり、したがって基礎４に対する被覆コンクリート３（すなわち柱１全体）の相対回転は支障なく許容されるようになっている。
なお、上記のクリアランス７の大きさ（すなわち支圧板６の本体部６ａの厚み寸法）は、被覆コンクリート３に生じることが想定される最大回転角を考慮したうえでその際にも被覆コンクリート３が基礎４に対して衝突してしまうことがないように設定すれば良い。
また、必要であれば、上記のクリアランス７にたとえば硬質ゴムシート等の弾性材を介装あるいは充填することにより、被覆コンクリート３の相対回転を拘束しない状態でクリアランス７を塞いでおくことも考えられる。
【００１９】
本実施形態の柱脚用ピン構造における応力伝達機構を図２を参照して詳細に説明する。
図２（ａ）に示すように、柱１の軸力Ｎは芯鉄骨２の下端のベースプレート２ａから基礎４に伝達されるとともに、被覆コンクリート３の下面から支圧板６を介して基礎４に対して伝達される。このように支圧板６からの支圧伝達を確保することにより、芯鉄骨２のベースプレート２ａの下部の基礎コンクリートの圧縮応力を緩和することができる。
図２（ｂ）に示すように、柱１のせん断力Ｑは、ベースプレート２ａと基礎４との間の摩擦により伝達されるとともに、ベースプレート２ａの小口面と支圧板６の本体部６ａの小口面どうしの当接（メタルタッチ）により、ベースプレート２ａから支圧板６の本体部６ａ、スタッド６ｂを介して基礎４に対して伝達される。このように支圧板６を介したせん断力の伝達により、中層以上の建物に適用可能な2000kN程度のせん断耐力を確保することができる。
【００２０】
図２（ｃ）に示すように、柱１に作用する曲げモーメントＭに対しては、引張側のアンカーボルト５の引張耐力により抵抗するとともに、圧縮側のベースプレート２ａおよび支圧板６による支圧伝達により抵抗する。この際、支圧板６による支圧抵抗はモーメントアームが小さいため抵抗モーメントは小さい。また、引張側の支圧板６は被覆コンクリート３に対しては固定されていないから被覆コンクリート３が支圧板６から離れる（浮き上がる）だけで抵抗せず、したがって柱脚部全体として曲げモーメントＭに対する抵抗を小さく抑えることができ、ピン構造として必要な回転剛性が得られる。
【００２１】
以上のように、本発明の構造によれば、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することで制振効果を得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。
【００２２】
勿論、本発明においては、上記のようなピン構造を実現するためには簡単な形状の簡易な支圧板６以外には何ら複雑な機構や特殊な部材を必要とせず、施工性も良好であるので低コストで容易に施工することができるし、柱脚部に要求される所望の軸剛性とせん断力伝達性能と、ピン構造として必要とされる回転剛性をそれぞれ適切にしかも容易に設計することが可能である。
【００２３】
以上で本発明の実施形態について説明したが、本発明は記実施形態に限定されることなく、細部の具体的な構成や諸元については本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜の設計的変更や応用が可能である。
たとえば、上記実施形態は壁柱への適用例であるので、２台の支圧板を壁柱の幅方向両側に設置するのみとしたが、本発明はＳＲＣ造の柱であれば壁柱に限らず通常の矩形断面や正方形断面の柱はもとより、円形断面や任意の異形断面の柱に対しても同様に適用可能である。勿論、その場合には芯鉄骨の周囲全体を取り囲むように支圧板を設置すれば良く、支圧板の形状や所要数もそれに対応させて最適に設定すれば良い。
【符号の説明】
【００２４】
１  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  支圧板
６ａ  本体部
６ｂ  スタッド
７  クリアランス
【図１】
0005841890.tif 000002
【図２】
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