(57)【要約】【課題】各柱脚の応力状態等を考慮することにより、経済的かつ簡易な配筋を実現することが可能となる露出型柱脚と鉄筋コンクリート造構造体との接合構造を提供する。【解決手段】下層鉄筋コンクリート柱２０における所定の複数本の主鉄筋をアンカーボルトと兼用して、前記アンカーボルト兼用主鉄筋２１を介して、鉄骨柱１０の柱脚１０ａの下面に一体的に設けられているベースプレート１１と、前記下層鉄筋コンクリート柱とを接合する構造であり、前記下層鉄筋コンクリート柱のコンクリート２５と前記アンカーボルト兼用主鉄筋との付着が、前記下層ＲＣ柱の上端部から所定長さの範囲で取り除かれている接合構造Ｋとした。【選択図】  図１
2004197318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出型柱脚と、その下部における鉄筋コンクリート造構造体との接合構造であって、
前記鉄筋コンクリート造構造体における所定の複数本のアンカーボルトを兼用する主鉄筋を介して、前記露出型柱脚の下面に一体的に設けられているベースプレートと、前記鉄筋コンクリート造構造体とを接合し、
前記鉄筋コンクリート造構造体と前記アンカーボルトを兼用する各主鉄筋の付着が、前記鉄筋コンクリート造構造体の上端部から所定長さの範囲で取り除かれていることを特徴とする接合構造。
【請求項２】
露出型柱脚と、その下部における鉄筋コンクリート造構造体との接合構造であって、
前記鉄筋コンクリート造構造体における所定の複数本のアンカーボルトを兼用する主鉄筋及び前記鉄筋コンクリート造構造体における主鉄筋と兼用されない専用アンカーボルトを介して、前記露出型柱脚の下面に一体的に設けられているベースプレートと、前記鉄筋コンクリート造構造体とを接合し、
前記鉄筋コンクリート造構造体と、前記アンカーボルトを兼用する各主鉄筋及び前記専用アンカーボルトの付着が、前記鉄筋コンクリート造構造体の上端部から、それぞれ所定長さの範囲で取り除かれていることを特徴とする接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露出型（非埋込型）柱脚と、その下部における鉄筋コンクリート造構造体（以下、鉄筋コンクリートを「ＲＣ」という場合がある）との接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露出型柱脚は、上部柱の柱脚をＲＣ造構造体に埋設するのではなく、柱脚と一体的に接合されたベースプレートと下部のＲＣ造構造体とを、アンカーボルトを介して接合する構造形式である。
【０００３】
図７に示されているように、従来は、シース管２２’により、アンカーボルトＢ’と周囲のコンクリート２５’との付着を取り除き（付着を切り）、上部柱１０’の下部に取り付けたベースプレート１１’の反力によってアンカーボルトＢ’の軸力をＲＣ造構造体２０’に伝達させる接合構造Ｋ’が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２０７４６１号公報（第２頁、第１０図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、前記接合構造Ｋ’を採用した場合であっても、上部柱１０’の種類により、各柱脚の応力状態は当然に異なる。
すなわち、アンカーボルトＢ’の本数と配置が同じ柱脚でも、その曲げ耐力（曲げ応力）は、上部柱１０’に作用する軸力により変化し、引張軸力が作用している柱脚は曲げ耐力が小さいということが明らかになっており（図８（ａ））、層間変形角が同じであっても、引張軸力が作用する柱脚は早期に降伏して柱脚の回転変形角（θ）が大きくなる（図８（ｂ））。従って、引張軸力が作用する柱脚のアンカーボルトＢ’の歪は、圧縮軸力が作用する柱脚のアンカーボルトＢ’の歪と比較して大きくなる。
【０００６】
この場合に、一部の柱脚のアンカーボルトＢ’のみの歪が過大になってしまうと、上部柱１０’を含む構造物の変形性能が、過大な歪みが生じたアンカーボルトＢ’が破断することに支配されることで低下してしまう。
【０００７】
しかし、複数の柱脚が存在する場合において、前記接合構造Ｋ’を適用した場合には、前記各脚柱において前記アンカーボルトＢ’とコンクリート２５’との付着を取り除く箇所及び長さを一律に決定することになるため、前記不都合を回避するためには、引張軸力の作用する柱脚におけるアンカーボルトＢ’の径を大きくすること或いは本数を多くする等の不経済な構造とならざるを得ず、各柱脚の応力状態等を考慮した適切な設計を行うことができない等の問題点を有していた。
さらに、アンカーボルトＢ’の存在により、ＲＣ造構造体２０’の配筋が複雑となる等の問題点も有していた。
【０００８】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、各柱脚の応力状態等を適切に考慮することにより、経済的かつ簡易な配筋を実現することが可能となる露出型柱脚とＲＣ造構造体との接合構造を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、露出型柱脚と、その下部における鉄筋コンクリート造構造体との接合構造であって、前記鉄筋コンクリート造構造体における所定の複数本のアンカーボルトを兼用する主鉄筋を介して、前記露出型柱脚の下面に一体的に設けられているベースプレートと、前記鉄筋コンクリート造構造体とを接合し、前記鉄筋コンクリート造構造体と前記アンカーボルトを兼用する各主鉄筋の付着が、前記鉄筋コンクリート造構造体の上端部から所定長さの範囲で取り除かれていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、露出型柱脚と、その下部における鉄筋コンクリート造構造体との接合構造であって、前記鉄筋コンクリート造構造体における所定の複数本のアンカーボルトを兼用する主鉄筋及び前記鉄筋コンクリート造構造体における主鉄筋と兼用されない所定数の専用アンカーボルトを介して、前記露出型柱脚の下面に一体的に設けられているベースプレートと、前記鉄筋コンクリート造構造体とを接合し前記鉄筋コンクリート造構造体と、前記アンカーボルトを兼用する各主鉄筋及び前記専用アンカーボルトの付着が、前記鉄筋コンクリート造構造体の上端部から、それぞれ所定長さの範囲で取り除かれていることを特徴としている。
【００１１】
ここで、本発明を複数の露出型柱脚について適用する場合には、前記アンカーボルトを兼用する主鉄筋の付着が取り除かれている部位の長さ寸法（専用アンカーボルトも同様）は、総ての露出型柱脚の応力に応じて個別に設定されていてもよいが、施工性を考慮し、類似の応力状態にある複数の露出型柱脚を数種類毎にグルーピングして設定してもよく、さらには、応力の差が小さい純ラーメン構造等の場合には、一律に設定されていてもよい。
【００１２】
また、アンカーボルトを兼用する主鉄筋（以下、「アンカーボルト兼用主鉄筋」という）及び専用アンカーボルト（以下、両者を「アンカーボルト類」という場合がある）は、コンクリートとの付着力を高めて、引張軸力の伝達力を良好に確保するためには異形鉄筋を用いることが好適である。
更に、ねじふし鉄筋を用いると前記ベースプレートとの接合において好適である。
なお、アンカーボルト類の付着を取り除く場合において、柱脚の高い回転剛性を確保してアンカーボルト類の伸び性能を確保するには、作用する応力に応じて当該アンカーボルト類の径の３倍（軸力が小さい場合）乃至２０倍（軸力が大きい場合）程度の長さ寸法を目安とすることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、鉄筋コンクリート造構造体における所定の主鉄筋をアンカーボルトと兼用していることから、接合部の配筋を簡素化することができるとともに、下部の鉄筋コンクリート造構造体の断面形状を小さくすることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、各柱脚に作用する応力に応じて、前記鉄筋コンクリート造構造体と前記アンカーボルト類との付着が、前記鉄筋コンクリート造構造体の上面部から所定長さの範囲で取り除かれており、前記各露出型柱脚において、付着が取り除かれている部位の長さ寸法が応力に応じて個別に設定されていることから、各露出型柱脚の応力状態を適切に考慮して、経済的かつ簡易な配筋を実現することが可能となり、合理的な設計を行うことができる。特に、隅柱や側柱における軸力変動を考慮して設計を行うことができるため非常に好適である。
【００１５】
さらに、前記接合構造において、アンカーボルト兼用主鉄筋のみを有する柱脚と、アンカーボルト兼用主鉄筋と専用アンカーボルトを有する柱脚を併用することで、引張軸力が非常に大きい柱脚が存在する場合等では、さらに合理的な設計を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、鉄骨造の柱体（以下、「鉄骨柱１０」という）の柱脚１０ａ（露出型柱脚）と、その下部における下層ＲＣ柱２０及び梁３０，４０（ＲＣ造構造体）との接合構造Ｋを例とする。
【００１７】
［接合構造］
本発明は、所定間隔で設けられている複数の下層ＲＣ柱２０に支持されている梁３０，４０と、当該各下層ＲＣ柱２０の真上部に設けられている鉄骨柱１０の柱脚１０ａとの接合構造Ｋである（図１〜図３参照）（以下の説明において、各鉄骨柱１０及び各下層ＲＣ２０柱を区別する場合には、それぞれ、「１０Ａ〜１０Ｄ」、「２０Ａ〜２０Ｄ」の符号を付す）。なお、各柱脚１０ａの接合部は略同一構造であるため、１箇所のみについてその説明を行うこととする。
【００１８】
各鉄骨柱１０は角形鋼管の場合であり、柱脚１０ａの下面には矩形形状のベースプレート１１が固着されており、レベル調整用モルタル１５を介して梁３０，４０の交差部５０の上面部に載置されている。このベースプレート１１は、下層ＲＣ柱２０の断面形状と略同一形状であり、周縁部には、アンカーボルト兼用主鉄筋２１を挿通するための貫通孔１１ａが複数（本実施形態では１６個）設けられている。
【００１９】
各下層ＲＣ柱２０は、鉄骨柱１０の断面形状よりやや大きく形成されている矩形断面形状の部材である。この下層ＲＣ柱２０の柱軸方向には、外縁部から所定寸法のかぶりを有して、複数本（本実施形態では１６本）のアンカーボルト兼用主鉄筋２１が配筋されている。このアンカーボルト兼用主鉄筋２１は、従来設けられていたアンカーボルトと、上面部から突出しないように配筋されていた下層ＲＣ柱２０における柱軸方向の主鉄筋を兼用させた部材であり、その先端は、梁３０，４０の交差部５０を貫通して、その上面部から突出している。そして、前記アンカーボルト兼用主鉄筋２１は異形鉄筋であり、貫通孔１１ａに挿通された状態で、ナット２３によりベースプレート１１に定着されている。
さらに、前記各アンカーボルト兼用主鉄筋２１の周囲を囲繞するように、高さ方向に所定間隔でフープ筋２４が配筋されている。
【００２０】
また、前記アンカーボルト兼用主鉄筋２１の上端部は、梁３０，４０の交差部５０の上端部から所定長さの範囲内がシース管２２の内部に挿入されており、当該交差部５０のコンクリート３５との付着が取り除かれている（以下、付着を取り除いた部位の長さ寸法を「付着除去長ｌ」という）。
この付着除去長ｌ（図２参照）は、各下層ＲＣ柱２０ごとに、各鉄骨柱１０の柱脚１０ａにおける最下層の応力、剛性と、アンカーボルト兼用主鉄筋２１の材料、本数、径等を考慮して、定められている（例えば、図１における左側下層ＲＣ柱２０Ａにおける付着除去長ｌは、右側下層ＲＣ柱２０Ｂにおける付着除去長ｌよりも短くなるように設定されている）。
【００２１】
なお、前記ようにアンカーボルト兼用主鉄筋２１と梁３０，４０（場合によっては、下層ＲＣ柱２０）のコンクリート３５との付着を取り除く方法としては、シース管２２のかわりにゴム管や塩化ビニル製パイプ等に挿入する方法や、可撓性材料をアンカーボルト兼用主鉄筋２１の周囲に捲回する方法が存在している（図示せず）。
【００２２】
さらに、下層ＲＣ柱２０の上端部には、平面視（図３）で、十字方向に交差しているＲＣ造である梁３０，４０が設けられている。なお、符号３１，４１は、梁軸方向に配筋されている所定数の梁主鉄筋であり、当該梁主鉄筋３１，４１の周囲には所定間隔であばら筋３２が配筋されている。
【００２３】
なお、前記接合構造Ｋでは、下層ＲＣ柱２０の主鉄筋の総てがアンカーボルト兼用主鉄筋２１となっている。しかし、下層ＲＣ柱２０の主鉄筋の本数は、当該下層ＲＣ柱２０の応力から決定され、アンカーボルトは鉄骨柱１０の柱脚１０ａの応力から決定されるため、必ずしも、下層ＲＣ柱２０の主鉄筋の総てをアンカーボルト兼用主鉄筋２１として用いる必要はない。
【００２４】
従って、下層ＲＣ柱２０Ｃの応力から決定される主鉄筋の本数に比べ、鉄骨柱１０Ｃの柱脚１０ａの応力から決定されるアンカーボルトの本数が少なくて済む場合において、上部鉄骨造架構が小規模な場合や、部分的に軽微な鉄骨柱がある建物等に適用されるときには、下層ＲＣ柱２０Ｃの一部の主鉄筋のみをアンカーボルト兼用主鉄筋２１とした接合構造Ｊとするものであってもよい（図４（ａ））。
なお、この場合において、アンカーボルト兼用主鉄筋２１以外の主鉄筋２１’はコンクリート３５との付着を除去しない構造となる。
【００２５】
また、下部ＲＣ柱２０Ｄの応力から決定される主鉄筋の本数に比べ、鉄骨柱１０Ｄの柱脚１０ａの応力から決定されるアンカーボルトの本数が多い場合においては、主鉄筋をアンカーボルト兼用主鉄筋２４とするとともに、ベースプレート１１に定着させた所定本数の専用アンカーボルト２６を設けることにより、所望の剛性を確保しつつ柱脚１０ａの応力状態に応じた変形性能を確保した接合構造Ｊ’とする必要がある（図４（ｂ））。
なお、前記専用アンカーボルト２６については、梁３０，４０の交差部５０の上端部から所定長さの範囲内がシース管２２の内部に挿入されることにより、当該交差部５０のコンクリート３５との付着が取り除かれている構造となる。
【００２６】
［アンカーボルト兼用主鉄筋の配筋態様の決定方法］
前記アンカーボルト兼用主鉄筋２１の配筋位置、本数及び付着除去長ｌ等（以下、これらを「アンカーボルト兼用主鉄筋２１の配置態様」という）を決定するための設計方法について、図５を参照して説明する。
【００２７】
本発明の接合構造Ｋは、一部の鉄骨柱１０においてアンカーボルト兼用主鉄筋２１の歪が過大にならず、可能な限り均一な歪となるように、前記各アンカーボルト兼用主鉄筋２１に作用する応力に応じて、その配置態様を定めるものである。
【００２８】
すなわち、鉄骨柱１０の柱脚１０ａの回転変形角はアンカーボルト兼用主鉄筋２１の伸び量（付着を取り除いた部分の伸びと付着を取り除かない部分の伸びの和）により決定される。そのため、アンカーボルト兼用主鉄筋２１と梁３０，４０及び下層ＲＣ柱２０のコンクリート３５，２５との付着を取り除かない場合には、アンカーボルト兼用主鉄筋２１の歪はベースプレート１１に近い部分で大きく、そこから遠ざかるに従い小さくなる分布を示す。従って、アンカーボルト兼用主鉄筋２１の伸びは小さくなり、柱脚１０ａの回転剛性は大きくなる。
一方、アンカーボルト兼用主鉄筋２１の上部部分の付着が取り除かれている場合には、当該アンカーボルト兼用主鉄筋２１の付着が取り除かれた部分に一様に歪みが生じる。従って、付着が取り除かれていない時と同じ大きさの軸力が作用する場合には、アンカーボルト主鉄筋２１の伸びが大きくなるため柱脚１０ａの回転剛性が小さくなり、また、付着が取り除かれていない時のアンカーボルト兼用主鉄筋２１と同じ伸びの場合には、歪みが小さくなる。
【００２９】
前記のごとく、付着除去長ｌを長くするほど、アンカーボルト兼用主鉄筋２１の歪が小さくなるが、柱脚回転剛性も低下してしまう。従って、本発明の接合構造Ｋでは、目標とする柱脚回転剛性を確保するために、アンカーボルト兼用主鉄筋２１の耐力，本数及び材料強度等を調節しつつ、生じる歪を目標値（安全率を考慮して３％程度）に治めるよう、以下の考え方で、アンカーボルト兼用主鉄筋２１の配置態様を設計している。
【００３０】
まず、鉄骨柱１０、下層ＲＣ柱２０及び梁３０，４０の基本形状と、設計荷重等の各種設計条件を定める（Ｓ１）。
次に、アンカーボルト兼用主鉄筋２１の材料、寸法（長さ及び径）、配筋位置、本数及び付着除去長ｌ等の設置態様を仮定し（Ｓ２）、当該アンカーボルト兼用主鉄筋２１の設置態様から各鉄骨柱１０の柱脚１０ａの復元力特性を求める（Ｓ３）。
【００３１】
前記接合構造Ｋに関して、構造解析を行うための骨組モデルを作成し、求められた各鉄骨柱１０の柱脚１０ａの復元力特性を組み込んで応力解析を行い、当該各復元力特性から各鉄骨柱１０の柱脚１０ａにおける最下層の層間変形角と応力、さらに、各アンカーボルト兼用主鉄筋２１の伸び、各下層ＲＣ柱２０及び梁３０，４０のコンクリート２５，３５の歪み等の各評価指標を算出（Ｓ５）する。そして、各柱脚１０ａにおける前記各評価指標値が所定の目標値以下であるかの判定を行う（Ｓ６）。
【００３２】
このとき、前記各評価指標の総てが目標値を満たさない場合（Ｓ６におけるＮＯ）には、前記アンカーボルト兼用主鉄筋２１の仮定値を変更して応力解析を行い、前記各評価指標の総てが目標値を満たす（Ｓ６におけるＹＥＳ）まで前記手順を繰り返し、目標値を満たした際の前記仮定値をアンカーボルト兼用主鉄筋２１の配置態様として決定する（Ｓ７）。
このように、各々のアンカーボルト兼用主鉄筋２１の配筋状態を、きめ細かく設定することで、各鉄骨柱１０における総てのアンカーボルト兼用主鉄筋２１が同程度の歪となり、安定した構造安全性を得ることができるようになる。
【００３３】
［接合構造の施工方法］
本発明の接合構造Ｋの施工方法について、図６を参照して説明する。
まず、下層ＲＣ柱２０のアンカー兼用主鉄筋２１及びフープ筋２４と、梁３０，４０の主鉄筋３１，４１及びあばら筋３２の配筋を行った後に、コンクリート２５を打設して下層ＲＣ柱２０と梁３０，４０を構築する（図６（ａ））。
なお、前記の通り、アンカー兼用主鉄筋２１は梁３０，４０の交差部５０の上面部から所定長さだけ突出させるとともに、当該交差部５０のコンクリート３５との付着を取り除く部位におけるアンカーボルト兼用主鉄筋２１にはシース管２２を被せる。
【００３４】
続いて、梁３０，４０の交差部５０の上面部にレベル調整用モルタル１５を施工し（図６（ｂ））、当該レベル調整用モルタル１５の上面部に、鉄骨柱１０に固着されているベースプレート１１を立設する。
そして、アンカーボルト兼用主鉄筋２１の上端部を前記ベースプレート１１の貫通孔１１ａに挿通して、ナット２３により締結することにより、本発明の接合構造体Ｋが完成する（図６（ｃ））。
【００３５】
以上のように、本発明によれば、下層ＲＣ柱２０における選択された主鉄筋をアンカーボルトと兼用したアンカーボルト兼用主鉄筋２１としていることから、接合部の配筋を簡素化することができるとともに、下層ＲＣ柱２０の断面形状を小さくすることができる。
【００３６】
また、各柱脚１０ａに作用する応力に応じて、梁３０，４０のコンクリート３５とアンカーボルト兼用主鉄筋２１との付着が、前記梁３０，４０の交差部５０の上面部から所定長さ取り除かれており、各鉄骨柱１０において、付着が取り除かれている部位の長さ寸法が応力に応じて個別に設定されていることから、当該鉄骨柱１０における柱脚１０ａの変形性能を適切に考慮して、経済的かつ簡易な配筋を実現することが可能となり、合理的な設計を行うことができる。
【００３７】
以上、本発明について、好適な実施形態の一例を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であり、各要素の寸法や形状等は適切に定められるものである。
【００３８】
例えば、各鉄骨柱１０に配筋されている各々のアンカーボルト兼用主鉄筋２１及び専用アンカーボルトについても、一部のアンカーボルト兼用主鉄筋２１等の歪みが過大とならないように、当該アンカーボルト兼用主鉄筋２１等における付着除去長を２種類以上異なるように定めることもできる。
さらに、本発明の接合構造は、鉄骨柱を固定する基礎構造体等、種々の構造体の接合部に適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、各柱脚の応力状態等を適切に考慮することにより、経済的かつ簡易な配筋を実現することが可能となるともに、施工が容易である露出型柱脚とＲＣ造構造体との接合構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合構造を示す側断面図である。
【図２】図１におけるＸ部の拡大図である。
【図３】図１におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）ともに、本発明の接合構造の他の実施形態を示す側断面図である。
【図５】アンカーボルト兼用主鉄筋の配置態様の決定方法を示すフロー図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）ともに、本発明の接合構造を施工する際の工程を示す側断面図である。
【図７】従来の接合構造を示す側断面図である。
【図８】（ａ）は、上部柱と鉄筋コンクリート造構造体の接合部における軸力と曲げ応力の関係を示すグラフであり、（ｂ）は、曲げ応力と回転変形角（θ）を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｋ，Ｊ，Ｊ’    接合構造
１０    鉄骨柱
１０ａ  柱脚（露出型柱脚）
１１    ベースプレート
２０    下層ＲＣ柱
２１    アンカーボルト兼用主鉄筋
２２    シース管
２５    コンクリート
２６    専用アンカーボルト
３０，４０    梁
５０    交差部
【図１】
2004197318.tif 000003
【図２】
2004197318.tif 000004
【図３】
2004197318.tif 000005
【図４】
2004197318.tif 000006
【図５】
2004197318.tif 000007
【図６】
2004197318.tif 000008
【図７】
2004197318.tif 000009
【図８】
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