(57)【要約】【課題】基礎コンクリートにおける基礎柱構造体の断面積を小さくできる柱脚固定構造を提供する。【解決手段】基礎柱構造体２０が基礎コンクリート１１に埋設されている。基礎柱構造体２０は、外側の鉄筋籠と内側の鉄筋籠とを備えている。外側の鉄筋籠は、垂直をなす複数の第１アンカー筋２１と、アンカー筋２１を囲むようにして連結され上下に間隔をおいて配置された複数の第１フープ筋２３とで構成されている。内側の鉄筋籠は、垂直をなす複数の第２アンカー筋２２と、アンカー筋２２を囲むようにして連結された複数の第２フープ筋２４とで構成されている。第１アンカー筋２１の上端部が、鋼管３０の下端のベース３１において鋼管柱３０の外側に位置する周辺部に固定され、第２アンカー筋２２の上端部が、鋼管柱３０の内側に位置して鋼管柱３０の柱脚部に固定されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の鉄筋により構成された基礎柱構造体が、基礎コンクリートに埋設され、この基礎柱構造体の基礎コンクリートから突出した上端部に、鋼管柱の下端のベースが固定される鋼管柱の柱脚固定構造において、
上記基礎柱構造体は、垂直をなす複数の第１アンカー筋と、これらアンカー筋を囲むようにして連結され上下に間隔をおいて配置された複数の第１フープ筋と、複数の第２アンカー筋とを備え、上記第１アンカー筋と第１フープ筋により構成される鉄筋籠が、上記基礎柱構造体における最も外側の鉄筋籠として提供され、上記第２アンカー筋が当該鉄筋籠の内側に配置されており、
第１アンカー筋の上端部が、上記ベースにおいて鋼管柱の外側に位置する周辺部に固定され、第２アンカー筋の上端部が、上記鋼管柱の内側に位置して鋼管柱の柱脚部に固定されることを特徴とする鋼管柱の柱脚固定構造。
【請求項２】
さらに上記第１フープ筋より小さい複数の第２フープ筋を備え、これら第２フープ筋は、上記第２アンカー筋を囲むようにして連結され上下に間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管柱の柱脚固定構造。
【請求項３】
上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第２アンカー筋は異形鉄筋からなり、その上端部がベースを貫通してベースの上方に突出しており、上記鋼管柱の柱脚部には充填材が充填され、上記第２アンカー筋の上端部がこの充填材に埋め込まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管柱の柱脚固定構造。
【請求項４】
上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第２アンカー筋はねじ鉄筋からなり、その上端部がベースを貫通してベースの上方に突出しており、第２アンカー筋の上端部には定着ナットが螺合され、上記鋼管柱の柱脚部には充填材が充填され、上記第２アンカー筋の上端部がこの充填材に埋め込まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管柱の柱脚固定構造。
【請求項５】
上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第２アンカー筋の上端部がこのベースに固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管柱の柱脚固定構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管柱の柱脚を基礎コンクリートに固定する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の鋼管柱の露出型柱脚固定構造について、特開２０００−１５４５９２号公報の図３を参照しながら説明する。鋼管柱の下端にはベースが固定され、このベースが基礎コンクリートに載せられている。基礎コンクリートには基礎柱構造体が埋設されている。この基礎柱構造体は、垂直に延びる複数のアンカー筋と、これらアンカー筋を囲む鉄筋籠を有している。この鉄筋籠は、垂直筋と、この垂直筋に連結された水平なフープ筋により構成されている。アンカー筋の上端部が基礎コンクリートから突出し、このアンカー筋の上端部に上記ベースが貫通，固定されている。
【０００３】
上記公報の柱脚固定構造では、基礎柱構造体の断面積が大きくなるため、改良が求められていた。特開平９−３１０３５３号公報では、鋼管柱のベースに固定されるアンカー筋にフープ筋を連結することにより鉄筋籠を構成し、この鉄筋籠を上記基礎柱構造体における最も外側の鉄筋籠とすることにより、基礎柱構造体の断面積を小さくしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１５４５９２号公報
【特許文献２】
特開平９−３１０３５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
後者の公報の柱脚固定構造では、基礎柱構造体の強度を高いレベルまで上げるのが困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、多数の鉄筋により構成された基礎柱構造体が、基礎コンクリートに埋設され、この基礎柱構造体の基礎コンクリートから突出した上端部に、鋼管柱の下端のベースが固定される鋼管柱の柱脚固定構造において、
上記基礎柱構造体は、垂直をなす複数の第１アンカー筋と、これらアンカー筋を囲むようにして連結され上下に間隔をおいて配置された複数の第１フープ筋と、複数の第２アンカー筋とを備え、上記第１アンカー筋と第１フープ筋により構成される鉄筋籠が、上記基礎柱構造体における最も外側の鉄筋籠として提供され、上記第２アンカー筋が当該鉄筋籠の内側に配置されており、
第１アンカー筋の上端部が、上記ベースにおいて鋼管柱の外側に位置する周辺部に固定され、第２アンカー筋の上端部が、上記鋼管柱の内側に位置して鋼管柱の柱脚部に固定されることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、鋼管柱に固定される第１アンカー筋と第１フープ筋により構成される鉄筋籠が、基礎柱構造体における最も外側の鉄筋籠として提供されるので、基礎柱構造体の断面積を小さくすることができる。しかもこの鉄筋籠の内側に、鋼管柱に固定される第２アンカー筋を配したことにより、基礎柱構造体の強度を高めることができる。
【０００８】
好ましくは、さらに上記第１フープ筋より小さい複数の第２フープ筋を備え、これら第２フープ筋は、上記第２アンカー筋を囲むようにして連結され上下に間隔をおいて配置されている。これにより、内側にも第２アンカー筋と第２フープ筋からなる鉄筋籠が構成され、基礎柱構造体の強度をさらに向上させることができる。
【０００９】
本発明の一形態として、上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第２アンカー筋は異形鉄筋からなり、その上端部がベースを貫通してベースの上方に突出しており、上記鋼管柱の柱脚部には充填材が充填され、上記第２アンカー筋の上端部がこの充填材に埋め込まれている。この充填材と第２アンカー筋の付着により、第２アンカー筋と鋼管柱の固定を強固にすることができ、また、この固定は充填材を充填することにより簡単な作業で行うことができる。
【００１０】
本発明の他の形態として、上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第２アンカー筋はねじ鉄筋からなり、その上端部がベースを貫通してベースの上方に突出しており、第２アンカー筋の上端部には定着ナットが螺合され、上記鋼管柱の柱脚部には充填材が充填され、上記第２アンカー筋の上端部がこの充填材に埋め込まれている。これによれば、定着ナットを用いることにより、第２アンカー筋と充填材の付着強度を更に高めることができる。
【００１１】
本発明のさらに他の形態として、上記ベースが板形状をなして鋼管柱の下端を塞ぎ、上記第２アンカー筋の上端部がこのベースに固定される。これによれば、第２アンカー筋をベースに直接固定するので、充填材が不要となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係わる露出型の柱脚固定構造について説明する。図１において符号１０は基礎梁（基礎）を示す。この基礎梁１０は、水平に延びる多数の梁筋（横筋）にスターラップ筋（剪断補強筋）を掛けて構築された鉄筋構造体（図示しない）を、コンクリート１１に埋設することにより、構築されている。
【００１３】
図１，図３に示すように、上記基礎コンクリート１１には、正方形の断面形状をなす領域Ａ内に、垂直に延びるアンカー筋２１，２２が埋設されている。詳述すると、領域Ａの周辺部（四隅部と辺の中間部）には、合計１２本のアンカー筋２１（第１アンカー筋）が配置され、領域Ａの中央近傍にも４本のアンカー筋２２（第２アンカー筋）が配置されている。これらアンカー筋２１，２２は、上方から見た時、縦横に等間隔をなし全体としてマトリックス状に配置されている。
【００１４】
そして、水平をなす正方形のリング形状の多数のフープ筋２３（第１フープ筋）が、上記１２本のアンカー筋２１を囲み、上下に間隔をおいて配置されている。これらフープ筋２３はアンカー筋２１に外接され、番線等で連結されている。また、中央近傍の４本のアンカー筋２２にも、上記フープ筋２３より小さい正方形のフープ筋２４が上下に間隔をおいて配置され、フープ筋２３と同様にして連結されている。
【００１５】
このようにして、アンカー筋２１とフープ筋２３とで外側の鉄筋籠が構成され，アンカー筋２２とフープ筋２４とで内側鉄筋籠が構成されている。そして、これら外側鉄筋籠と内側鉄筋籠とで基礎柱構造体２０が構築されている。
【００１６】
換言すると、上記アンカー筋２１とフープ筋２３とで構成される鉄筋籠が、基礎柱構造体２０において最も外側の鉄筋籠となる。すなわち、このアンカー筋２１とフープ筋２３からなる鉄筋籠の外側には基礎柱構造体２０のための鉄筋籠は存在しない。
【００１７】
上記アンカー筋２１，２２は、高強度のねじ鉄筋（異形鉄筋）からなる。アンカー筋２１，２２の上端部は、上記基礎梁１０のコンクリート１１の上面から突出している。なお、中央近傍部のアンカー筋２２の突出長さは、周辺部のアンカー筋２１の突出長さに比べて大となっている。
【００１８】
図１に示すように、すべてのアンカー筋２１，２２の下端はほぼ等しい高さに位置し、これら下端には定着ナット２５（下部定着ナット）が取り付けられている。この定着ナット２５は図４に示すように、筒部２５ａと、この筒部２５ａの下端を塞ぐ端板部２５ｂとを一体に有している。この筒部２５ａは、内周がねじ孔２５ｘとなっており、外周面が断面多角形となっている。端板部２５ｂの周縁部は環状の鍔部２５ｙとなって筒部２５ａの外周から径方向に突出している。定着ナット２５の螺合をその端板部２５ｂがアンカー筋２１，２２の下端に当たるまで進めた後で、端板部２５ｂに形成した注入口２５ｚからグラウト（充填材）を注入することにより、定着ナット２５がアンカー筋２１，２２に固定される。
【００１９】
図１に示すように、すべてのアンカー筋２１，２２の中間位置にも定着ナット２６（中間定着ナット，支持ナット）が螺合されている。この定着ナット２６は図４に示すように、外周面が多角形をなす筒部２６ａとこの筒部２６ａの下端から径方向に突出する環状の鍔部２６ｙとを有している。筒部２６ａには、上下端が開口したねじ孔２６ｘが形成されている。定着ナット２６をアンカー筋２１，２２に螺合させ、所望位置に位置決めした後で、筒部２６ａに形成した注入口２６ｚからグラウト（充填材）を注入することにより、定着ナット２６がアンカー筋２１，２２に固定される。
【００２０】
上記アンカー筋２１，２２において、上記定着ナット２６と基礎コンクリート１１の上面またはその近傍との間の部位には、ビニール等の樹脂製のシース２８が被せられている。このシース２８により、アンカー筋２１，２２は、基礎コンクリート１１に対してアンボンド状態になっている。なお、アンカー筋２１，２２において定着ナット２６より下方の部位は、そのねじ節により基礎コンクリート１１に対して付着状態にある。
【００２１】
上記基礎柱構造体２０の上端部に、断面正方形の鋼管（鉄骨）からなる柱３０の柱脚が固定されている。詳述すると、柱３０の下端には、この下端開口を塞ぐようにして平板形状のベース３１が溶接により固定されている。このベース３１は、柱３０より大きな正方形をなして柱３０の外面から水平に突出している。ベース３１には、上記アンカー筋２１，２２に対応して貫通孔が形成されており、これらアンカー筋２１，２２を貫通させてその上面から突出させるようになっている。
【００２２】
周辺部のアンカー筋２１の上端部には、受けナット４１が正確に高さ調節された状態で螺合されており、この受けナット４１に上記ベース３１が載っている。ベース３１から上方に突出したアンカー筋２１の上端部には固定ナット４２とロックナット４３が螺合されており、この固定ナット４２をベース３１に向かって締め付けることにより、ベース３１がアンカー筋２１に固定されている。ロックナット４３は、固定ナット４２に向かって締め付けられ、この固定ナット４２の緩みを防止する。ベース３１と基礎コンクリート１１との隙間にはモルタル４５が充填されている。なお、アンカー筋２１がネジ鉄筋からなるので、上記４１，４２，４３は、アンカー筋２１に特別な加工をせずに螺合することができる。
【００２３】
上記中央近傍部のアンカー筋２２は、鋼管柱３０内に配置されていて、所定長さにわたって上方に延びている。この鋼管柱３０の柱脚部にはコンクリート４６（またはモルタル，総称して充填材）が充填されており、このコンクリート４６内に上記アンカー筋２２の上端部（ベース３１からの突出部分）が埋設されている。なお、柱３０にはこのコンクリート４６を充填するための供給口３０ａが形成されている。アンカー筋２２のねじ節とコンクリート４６との付着により、柱３０の柱脚部とアンカー筋２２の上端部とが固定される。
【００２４】
次に、上記柱脚固定構造を構築する工程について簡単に説明する。上述したように、基礎柱構造体３０を構築する工程に先だって、定着ナット２５，２６をアンカー筋２１，２２に装着する。定着ナット２６の高さ（螺合位置）は、柱脚固定構造が要求される剛性，地震の際のエネルギー吸収性を考慮して調節される。さらに、アンカー筋２１の上部にはシース２８を被せる。このシース２８はその下端が定着ナット２６に当たることにより位置決め支持される。なお、シース２８は、定着ナット２６の螺合位置に応じて切断してその長さを調節する。シース２８の上端は後述する基礎コンクリート１１の上面とほぼ一致させる。アンカー筋２１，２２の上端部はこのシース２８の上端から突出する。なお、基礎柱構造体３０の構築に際して、上側に位置するフープ筋２３，２４は、これらシース２８に外接した状態で連結される。基礎柱構造体３０の構築後に、基礎コンクリート１１を打設する。
【００２５】
次に、アンカー筋２１に受けナット４１を螺合させて位置決めさせた後に、下端にベース３１を有する柱３０を降ろして、ベース３１にアンカー筋２１，２２を貫通させるとともに、このベース３１を受けナット４１に載せる。ベース３１と基礎コンクリート１１の上面との間の隙間にはモルタル４５を詰める。次に、固定ナット４２，ロックナット４３でベース３１をアンカー筋２１の上端部に固定するとともに、コンクリート４６で柱３０の柱脚部とアンカー筋２２の上端部とを固定する。
【００２６】
上記構成をなす柱脚固定構造の作用を説明する。地震の際に柱３０が図１において左右いずれか一方に傾いて、その柱脚部に曲げモーメントが働くと、一部のアンカー筋２１，２２に引張荷重が作用する。この際、アンカー筋２１，２２には、定着ナット２５，２６間におけるねじ節および定着ナット２５，２６と、基礎コンクリート１１との付着を介して、基礎コンクリート１１が引張荷重を受け止めるようになっている。
【００２７】
アンカー筋２１，２２のシース２８で囲われたアンボンド領域では、上記引張荷重により弾性変形し、引張荷重が降伏点を超えると塑性変形して地震のエネルギーを吸収する。
【００２８】
基礎コンクリート１１の打設前に定着ナット２６の螺合位置を変えることにより、アンカー筋と基礎コンクリートとの定着強度を変えることができ、柱脚固定構造を所望の剛性となるように調節することができる。本実施形態では、アンカー筋２１，２２のアンボンド領域の長さ（アンカー筋２１，２２の変形可能領域の長さ）を調節でき、剛性と地震エネルギーの吸収性の良好なバランスを得ることができる。
【００２９】
本実施形態によれば、柱３０のベース３１に固定されるアンカー筋２１とこれを囲むフープ筋２３で構成された鉄筋籠が、基礎柱構造体２０の最も外側となり、このアンカー筋２１を囲む広い断面積の鉄筋籠を省略したから、基礎柱構造体２０の断面積を小さくすることができる。そして、アンカー筋２１とフープ筋２３からなる鉄筋籠の内側にアンカー筋２２とフープ筋２４からなる鉄筋籠を配置し、このアンカー筋２２を柱３０の柱脚部に固定したから、基礎柱構造体２０の強度を確保することができる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態を図面を参照しながら説明する。これら実施形態において第１実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。図５に示す第２実施形態では、中央近傍部のアンカー筋２２の上端に定着ナット２７（上部定着ナット）が螺合により取り付けられている点だけが第１実施形態と異なる。この定着ナット２７は第１実施形態の定着ナット２５と同様の構成であり、上下逆にしただけであるので、詳細な説明を省略する。この定着ナット２７によりコンクリート４６とアンカー筋２２の定着強度が高まる。なお、本実施形態では、アンカー筋２２が通る貫通孔３１ａは、定着ナット２７を通すために大径となっている。
【００３１】
図６に示す第３実施形態では、中央近傍部のアンカー筋２２がナット２７’によりベース３１に固定されている点だけが第１実施形態と異なる。このナット２７’は上記定着ナット２７と同様の構造である。ベース３１には、このナット２７’を収容する円形の収容孔３１ｂが形成されている。ナット２７’は鍔部を上にした状態で予め収容孔３１ｂに収容されている。グラウト４５の充填前に、ナット２７’を回してアンカー筋２２に螺合させることにより、アンカー筋２２にナット２７’が固定され、ひいてはベース３１が固定される。
【００３２】
本発明は上記実施形態に制約されず種々の態様が可能である。
下部定着ナット２５はグラウトを充填せずに充分なトルクを掛けて締め付けることによりアンカー筋に固定してもよい。中間定着ナット２６はロックナットを用いて締め付け固定してもよい。アンカー筋の下端部に下部定着ナットを装着する代わりに、基礎コンクリートに埋め込まれた共通のアンカーフレームまたはアンカープレートにアンカー筋の下端部を固定するようにしてもよい。また、受けナットは省略してよい。アンカー筋２１，２２の下端の高さは等しくなくてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、基礎柱構造体の断面積を小さくでき、しかもその強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる柱脚固定構造の縦断面図である。
【図２】図１においてＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面図である。
【図３】図１においてＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う横断面図である。
【図４】同構造においてアンカー筋に装着される定着ナットを示す拡大縦断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係わる柱脚固定構造の要部の縦断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係わる柱脚固定構造の要部の縦断面図である。
【符号の説明】
１０　基礎梁（基礎）
１１　基礎コンクリート
２０　基礎柱構造体
２１　アンカー筋（第１アンカー筋）
２２　フープ筋（第１フープ筋）
２３　アンカー筋（第２アンカー筋）
２４　フープ筋（第２フープ筋）
３０　柱
３１　ベース
２７　定着ナット（上部定着ナット）
４６　セメント（充填材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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