(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たうえで該被覆コンクリートの下部を前記基礎に対して水平方向の相対変位を拘束しつつ鉛直面内における相対回転を許容する状態で接合具により連結してなり、
前記接合具は、前記被覆コンクリートに固定された上部部材と、前記基礎に固定された下部部材と、それら上部部材と下部部材とを連結する支圧ボルトとからなり、
前記上部部材および前記下部部材の双方に上下方向に長い長穴をそれぞれ形成して、双方の長穴を合致させた状態で該長穴に前記支圧ボルトを挿通せしめて締結することにより、該支圧ボルトのせん断耐力によって前記上部部材と前記下部部材との間の水平方向の相対変位を拘束し、かつ前記長穴内における前記支圧ボルトの上下方向の相対変位を許容する状態で、該支圧ボルトにより前記上部部材と前記下部部材とを連結してなることを特徴とする柱脚用ピン構造。
【請求項２】
請求項１記載の柱脚用ピン構造であって、
前記接合具を構成する前記上部部材および前記下部部材は、同一断面形状かつ同一寸法の対のＣＴ形鋼からなり、該ＣＴ形鋼におけるウエブに前記長穴が形成され、該ＣＴ形鋼におけるフランジに前記被覆コンクリートまたは前記基礎に埋設されて定着されるスタッドボルトが植設され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】
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たうえで該被覆コンクリートの下部を前記基礎に対して水平方向の相対変位を拘束しつつ鉛直面内における相対回転を許容する状態で接合具により連結してなり、前記接合具は、前記被覆コンクリートに固定された上部部材と、前記基礎に固定された下部部材と、それら上部部材と下部部材とを連結する支圧ボルトとからなり、前記上部部材および前記下部部材の双方に上下方向に長い長穴をそれぞれ形成して、双方の長穴を合致させた状態で該長穴に前記支圧ボルトを挿通せしめて締結することにより、該支圧ボルトのせん断耐力によって前記上部部材と前記下部部材との間の水平方向の相対変位を拘束し、かつ前記長穴内における前記支圧ボルトの上下方向の相対変位を許容する状態で、該支圧ボルトにより前記上部部材と前記下部部材とを連結してなることを特徴とする。
【００１０】
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、前記接合具を構成する前記上部部材および前記下部部材は、同一断面形状かつ同一寸法の対のＣＴ形鋼からなり、該ＣＴ形鋼におけるウエブに前記長穴が形成され、該ＣＴ形鋼におけるフランジに前記被覆コンクリートまたは前記基礎に埋設されて定着されるスタッドボルトが植設されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＳＲＣ造の柱における芯鉄骨の下端を基礎に対して固定したうえで、芯鉄骨の周囲に一体に形成されている被覆コンクリートの下部を基礎に対して接合具により水平変位不能かつ相対回転可能に連結することにより、その接合具を介して柱と基礎との間でせん断力を確実に伝達しつつ柱全体と基礎との間の相対回転を許容し、以て、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。
【００１２】
特に本発明においては、上記の接合具をたとえばＣＴ形鋼からなる対の上部部材と下部部材とを支圧ボルトにより連結するだけの簡易な構造としているので、上部部材を被覆コンクリートに対して固定し下部部材を基礎に対して固定したうえで、双方に形成した長穴に支圧ボルトを挿通して締結するだけで柱と基礎とを合理的にピン接合し得るものであり、その接合のために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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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、接合具における上部部材（下部部材を兼用可能）の構成例を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図３】同、接合具（上部部材と下部部材を支圧ボルトにより連結した状態）を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態である柱脚用ピン構造を示すものである。
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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はせん断耐力を必要とせず、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。
【００１７】
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、その下部が芯鉄骨２の両側の位置に設置された複数台（図示例では芯鉄骨２の両側にそれぞれ２台ずつ、全４台）の接合具６を介して基礎４に対して連結されていて、それら接合具６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は確実に拘束され、かつ基礎４に対する柱１の相対回転は支障なく許容されるようになっている。
【００１８】
本実施形態における接合具６の構成を図２〜図３に示す。これは、被覆コンクリート３に対して固定される上部部材７（下部部材８を兼用可能）と、基礎４に対して固定される下部部材８（上部部材７を兼用可能）と、それら上部部材７と下部部材８とを連結する支圧ボルト９とからなる。
上部部材７および下部部材８は図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、一断面形状、同一寸法の対のＣＴ形鋼（カットティー形鋼）からなり、そのウエブには上下方向に長い長穴１０が所定間隔で複数個所（図示例では４個所）に形成されている。
また、フランジにはスタッドボルト１１が所定間隔で複数（図示例では５本×２列、全１０本）植設されており、それらスタッドボルト１１は被覆コンクリート３（上部部材７として使用される場合）または基礎４（下部部材８として使用される場合）に対して埋設されて定着されるようになっている。
【００１９】
なお、上部部材７および下部部材８としてのＣＴ形鋼の形状や寸法は所望のせん断力を伝達可能なように適宜設定すれば良いが、たとえば200m（幅）×150mm（高さ）×525mm（長さ）程度とすれば良い。スタッドボルト１１としてはたとえば22mmφ程度のもので良い。
長穴１０の径は支圧ボルト９を容易に挿通可能なように支圧ボルト９の径よりもわずかに（たとえば1mm程度）大きく加工することが好ましく、長穴１０の長さ（上下方向の寸法）は、想定される相対回転に伴う鉛直方向の変形に追従できるように十分なクリアランスを確保して設定すれば良い。
【００２０】
これらの上部部材７および下部部材８は、図３（ａ）,（ｂ）に示すように同一形状、同一寸法のものを１組として一方を反転させた状態で対向配置し、双方のウエブどうしを密着させて双方の長穴１０の位置を合致させ、それら長穴１０に支圧ボルト９を挿通して締結することによって一体に連結されるものである。
そして、そのように連結された接合具６は、その長さ方向が被覆コンクリート３の長さ方向に沿う向きで被覆コンクリート３と基礎との間に介装され、これにより支圧ボルト９のせん断耐力による支圧伝達によって上部部材７と下部部材８との間の水平方向の相対変位、すなわち被覆コンクリート３と基礎４との間の相対変位が拘束されるようになっている。
【００２１】
但し、支圧ボルト９による締結力は、長穴１０に対する支圧ボルト９の上下方向の相対変位が拘束されない程度として、上部部材７と下部部材８とを摩擦接合ではなく支圧ボルト９による支圧接合とする。
このように上部部材７と下部部材８とを支圧ボルト９による（摩擦接合ではなく）支圧接合とすることにより、上部部材７と下部部材８との間の上下方向の相対変位が支障なく許容されてそれらの相対回転が長穴１０の範囲内で許容される。
したがって、この接合具６を介して柱１と基礎４とを実質的にピン接合し得るばかりでなく、摩擦接合とする場合には不可欠である高力ボルトによる高精度の軸力管理や接合面に対する摩擦面処理も不要であり、極めて単純かつ簡易な作業のみで接合作業を実施し得る。
【００２２】
上記の構造により柱１を基礎４に対して接合するには、基礎４の施工の際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、予め上部部材７と下部部材８とを支圧ボルト９により連結して図３（ａ）,（ｂ）に示す状態に組み立てた接合具６を用意し、その下部部材８のスタッドボルト１１を基礎４中に埋設し定着して基礎４に対して固定した状態で所定位置に設置しておく。
【００２３】
そして、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に対して締結することにより、芯鉄骨２を基礎４上に固定する。
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１に示したように、接合具６の上部部材７のスタッドボルト１１が自ずと被覆コンクリート３に埋設されて定着され、その接合具６を介して被覆コンクリート３と基礎４とが連結され、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。
なお、必要に応じて、上記のように接合具６を予め組み立てた状態で基礎４に対して設置することに代えて、下部部材８のみを設置した状態で基礎４を施工し、被覆コンクリート３の施工の際に上部部材７を下部部材８に対応する位置に位置決めして設置し、しかる後に上部部材７と下部部材８を支圧ボルト９により締結することでも良い。
【００２４】
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とを上記の接合具６により連結することにより、支圧ボルト９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る。
また、長穴１０内における支圧ボルト９の相対変位が許容されることによって、芯鉄骨２の下端（基礎４に対する固定点）を支点として柱１全体の基礎４に対する相対回転が支障なく許容されるから、それらの間で曲げ力（図中に破線で示す）は伝達されないものとなる。
したがって本発明によれば、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り、構造的に合理的なピン構造を実現することができる。
【００２５】
しかも、本発明の構造は、柱１の被覆コンクリート３の下部と基礎４とを対のＣＴ形鋼からなる簡易な接合具６により連結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。
【００２６】
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。
【００２７】
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の下部と基礎４とを接合具６により連結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。
【００２８】
また、上記実施形態における接合具６の構成は壁柱を対象とする場合の好適な一例であって、本発明における接合具６は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、柱１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最適設計すれば良く、設置台数も必要に応じて適宜増減すれば良い。
たとえば、接合具６を構成する上部部材７および下部部材８の素材としては上記実施形態のようにＣＴ形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を確保し得るものであればＣＴ形鋼に限らず適宜の鋼材やその他の素材が採用可能である。
【００２９】
また、上記実施形態のように上部部材７と下部部材８とを同一断面形状、同一寸法として双方を兼用可能とする（いずれか一方を反転させて使用する）ことが合理的であるが、それに限るものでもなく、基礎４に対して固定するための下部部材８と被覆コンクリート３に対して固定するための上部部材７をそれぞれ専用の部材として最適設計し、それらを最適に組み合わせた状態で連結する構成とすることでも良い。
但し、合理的なピン接合を実現するためには接合具６の構成が徒に複雑化してしまうことは好ましくないので、本発明において用いる接合具６は可及的に簡易な構成で安価に製作可能とし、かつ基礎４および柱１の被覆コンクリート３に対して簡易に固定し得る範囲に留めるべきである。
【符号の説明】
【００３０】
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  接合具
７  上部部材
８  下部部材
９  支圧ボルト
１０  長穴
１１  スタッドボルト
【図１】
0005948120.tif 000002
【図２】
0005948120.tif 000003
【図３】
0005948120.tif 000004