(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭基礎の上部に柱を連結して支持するための柱脚支持部材であって、
前記杭基礎の上部に取り付ける内型と、前記柱の下部に取り付けて、前記内型に係合する外型とからなり、
前記内型は、球体の下面を平面状に切り落とすとともに、該平面から球体の内部に向かって穴部を形成した球体部と、前記穴部に嵌合する突起を有するベースプレートとからなり、
前記ベースプレートを前記杭基礎の上部に取り付けるとともに、前記球体部に前記外型を係合させて、前記杭基礎の上部に前記柱を連結して支持することを特徴とする柱脚支持部材。
【請求項２】
請求項１記載の柱脚支持部材において
前記内型は、その外面形状が１８０度を超える中心角の球面をなし、
前記外型は、その内面形状が１８０度の中心角の球面をなすことを特徴とする柱脚支持部材。
【請求項３】
請求項２記載の柱脚支持部材において、
前記外型は、その下部に、１８０度の中心角の球面を超えて、前記内型と係合する抜け出し防止部を設けたことを特徴とする柱脚支持部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杭基礎上部に鉄骨柱を連結して支持するための柱脚支持部材、および該柱脚支持部材を用いた建造物の柱脚支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、杭基礎上部に鉄骨柱を連結して支持するための柱脚支持部材、およびこれを用いた構造物の柱脚支持構造が種々提案されている。
例えば、特開平１０−２９９０８１号公報には、アンカーボルトのナットとベースプレートとの間にバネを取り付けた柱脚支持構造が開示されている。また、特開平１０−２１２６号公報には、杭頭に構造物の水平剛性よりも小さい免震ゴムを取り付けた柱脚支持構造が開示されている。
特開平１０−２５８０９号公報には、球面部と半球面状凹部を組み合わせた、柱脚支持構造が開示されている。
さらに、図６に示すように、上部に向かって凸状の球面を有する下球座２００と、下部に向かって凹状の球面を有する上球座３００とを組み合わせたピボット支承からなる柱脚支持構造が知られている。この柱脚支持構造では、水平方向の摩擦と、球座の凹凸により水平力を伝達するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アンカーバネを用いた従来の柱脚支持構造は、バネが剛性を有するために完全なピン構造とはならず、半剛性の構造となっている。また、バネのクリープや施工時のトルク値によってバネの剛性が変化するため、ピン構造としての精度および性能維持管理が困難である。
また、免震ゴムを用いた従来の柱脚支持構造は、免震ゴムが剛性を有するために完全なピン構造とはならず、半剛性の構造となっている。また、免震ゴム自体が高価であるとともに、免震ゴムを取り付けるためのベースプレートや締結部が大きくなって、コストアップにつながる。そして、水平変形時に、免震ゴムが変形した分のスペースのクリアランスが必要となる。
【０００４】
さらに、ピボット支承からなる従来の柱脚支持構造は、球座の球面の中心角が小さいと、軸力が小さい場合や、球座が回転して凹凸が係合しなくなった場合に、水平力（せん断力）を伝達することができない。
また、従来の１８０度を超える平面角の球面をもつ球座においては、機械加工によって製造しており、球面に加工するためにコストが高くなる。
そして、球体部が大きくなり加工前の板厚が厚くなった場合、球体部の断面方向の強度がばらついたり、板厚の影響によりじん性が低下する。また、柱・梁の建方時にピン回転を防止する為の装置を付けているため、柱脚支持部材及び建方施工時にコストアップとなる。
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、任意の方向に回転しながら確実にせん断力を伝達することができるとともに、構造が単純で低コスト化を図ることが可能な柱脚支持部材および建造物の柱脚支持構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の柱脚支持部材および建造物の柱脚支持構造は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
すなわち、本発明の柱脚支持部材は、杭基礎の上部に柱を連結して支持するための柱脚支持部材であって、
前記杭基礎の上部に取り付ける内型と、前記柱の下部に取り付けて、前記内型に係合する外型とから構成し、
前記内型は、球体の下面を平面状に切り落とすとともに、該平面から球体の内部に向かって穴部を形成した球体部と、前記穴部に嵌合する突起を有するベースプレートとからなり、
前記ベースプレートを前記杭基礎の上部に取り付けるとともに、前記球体部に前記外型を係合させて、前記杭基礎の上部に前記柱を連結して支持することを特徴とする。
また、この柱脚支持部材において、前記内型は、その外面形状が１８０度を超える中心角の球面をなし、
前記外型は、その内面形状が１８０度の中心角の球面をなすことが可能であり、さらに、この前記外型は、その内面形状が１８０度の中心角の球面をなすと共に、その下部に、１８０度の中心角の球面を超えて、前記内型と係合する抜け出し防止部を設けることが可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す具体的な実施例に基づいて、本発明に係る柱脚支持部材および構造物の柱脚支持構造の実施形態を説明する。
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る柱脚支持部材の構造を示す断面図である。
本発明の実施例１に係る柱脚支持部材１０は、図１に示すように、杭基礎２０の上部に取り付ける内型３０と、柱４０の下部に取り付けて、内型３０に係合する外型５０とからなる。
【０００８】
内型３０は、外型５０に係合する球体部３１と、杭基礎２０の上部に取り付けるためのベースプレート３２とにより構成される。球体部３１は、球体の下面を平面状に切り落として平面部を形成し、該平面部から球体の内部に向かって穴部３３を形成してある。この球体部３１は、その外面形状が１８０度を超える中心角の球面をなしている。また、ベースプレート３２は、球体部３１の穴部３３に嵌合する突起３４と、アンカーボルト６０を挿通するためのボルト挿通孔３５を有している。球体部３１とベースプレート３２とは、鍛造等の技術により容易に製造することができる。
【０００９】
この内型３０は、アンカーボルト６０を杭基礎２０に埋設し、ボルト挿通孔３５にアンカーボルト６０の上端部が挿通するようにして杭基礎２０の上面にベースプレート３２を載置し、アンカーボルトの上部にナットを締め付けることにより、杭基礎２０に取り付けることができる。
【００１０】
外型５０は、内型３０に係合する係合支持部５１と、係合支持部５１から上方に向かって延設した柱連結部５２とからなる。
係合支持部５１は、その内面形状が１８０度の中心角の球面をなしている。この球面の中心角は、内型３０の外面形状の中心角とほぼ同一となっている。なお、係合支持部５１の下端面から、さらに円筒部５３を延長して設けてもよい。
この外型５０は、構造物の柱４０の下部に柱連結部５２を溶接することにより、柱４０に取り付けることができる。
【００１１】
実施例１の柱脚支持部材１０は、内型３０を杭基礎２０の上部に取り付け、外型５０を構造物の柱４０の下部に取り付けて、内型３０に外型５０を係合させることにより、杭基礎２０の上部に構造物の柱４０を支持することができる。内型３０の外面と外型５０の内面とは、球面で接しているため、構造物の柱４０は、杭基礎２０に対して所定量だけ任意の方向に回転することができる。
したがって、地震や風力により構造物の柱４０に回転曲げモーメントが生じた場合であっても、杭基礎の２０上部において、この回転曲げモーメントを解放することができる。
【００１２】
＜実施例２＞
図２は、本発明の実施例２に係る柱脚支持部材の構造を示す断面図である。
本発明の実施例２に係る柱脚支持部材１００は、上述した実施例１に係る柱脚支持部材１０とほぼ同様の形状を有しているが、外型５０の下部に抜け出し防止部７０を設けた点が異なっている。
したがって、図２において、実施例１と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
実施例２に係る柱脚支持部材１００は、外型５０の下部に、１８０度の中心角の球面を超えて、内型３０と係合する抜け出し防止部７０を設けている。
実施例２の柱脚支持部材１００は、抜け出し防止部７０を備えているため、内型３０に対して外型５０を引き抜こうとする力が加わった場合であっても、内型３０から外型５０が完全に離脱することがなく、軸力及びせん断力を伝達することが可能となる。
【００１３】
＜柱脚支持構造＞
図３は、上述した柱脚支持部材を用いた柱脚支持構造の一部を示す断面図である。また、図４は、従来の構造物における曲げモーメントを示す説明図、図５は、本発明の柱脚支持部材を用いた構造物における曲げモーメントを示す説明図である。
上述した柱脚支持部材１００は、１本の杭基礎２０と１本の柱４０とが対応する構造物において、杭基礎２０と柱４０とを連結して支持するために使用することができる。
【００１４】
この柱脚支持構造は、図１，２に示すように、各杭基礎２０の上部に内型３０を取り付けるとともに、各柱４０の下部に外型５０を取り付け、図３に示すように、隣り合う柱４０同士を地中梁８０により連結している。
この場合、使用する柱脚支持部材は、構造物の態様に応じて、実施例１に係るものであっても、実施例２に係るものであってもよく、これらを適宜組み合わせて使用してもよい。
このように、１本の杭基礎２０と１本の柱４０とが対応する構造物において、本発明の柱脚支持部材１０，１００を用いて、杭基礎２０と柱４０とを連結して支持することにより、杭頭モーメントから地中梁８０を解放することができる。
すなわち、図４，５に示すように、従来の構造物では、柱４０及びその柱脚部に対して大きな曲げモーメントが働いていたが、本発明の柱脚支持構造では、柱４０及びその柱脚部に働く曲げモーメントを減少することができるとともに、杭頭モーメントから地中梁８０を解放することができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の柱脚支持部材および建造物の柱脚支持構造は、上述した構成を備えているため、以下に説明する効果を奏することができる。
すなわち、本発明の柱脚支持部材は、内型と外型とを係合させて、杭基礎と構造物の柱とを連結支持しているため、杭基礎に対して構造物の柱を所定量だけ任意の方向に回転させることができる。
したがって、柱にかかるせん断力を確実に杭基礎に伝達することが可能となる。また、構造が単純であるため、製造が容易となり、製造コストを低減することが可能となる。さらに、内型に対して外型を引き抜こうとする力が加わった場合に、内型に対する応力を開放することができ、杭基礎に負担をかけることがない。
【００１６】
また、本発明の柱脚支持部材は、球体の下面を平面状に切り落とすとともに、該平面から球体の内部に向かって穴部を形成した球体部と、穴部に嵌合する突起を有するベースプレートとにより内型を形成している。
したがって、鍛造等により容易に内型を製造することができるため、さらに製造コストを低減することが可能となる。
また、中央に突起をはめ込む凹部がある球座を鍛造により成形することは、断面内での結晶の均一化、細粒化が出来る。よって、低Ｃ量の鋼材でも強度を確保することが出来、じん性、延性を向上・確保することが出来、なおかつ断面内での強度、じん性のバラツキをおさえることが出来る。
【００１７】
また、本発明の柱脚支持部材は、外型の下部に、抜け出し防止部を備えている。  したがって、内型に対して外型を引き抜こうとする力が加わった場合であっても、内型から外型が完全に離脱することがなく、軸力やせん断力を伝達することが可能となる。
本発明の柱脚支持構造は、上述した柱脚支持部材を用いて、１本の杭基礎と１本の柱とが対応する構造物において、杭基礎と柱とを連結して支持している。
したがって、杭頭モーメントから地中梁を解放することができ、基礎梁の鉄骨化および地上化が可能となる。また、フーチングおよび基礎梁工事を省力化することができ、建設コストを低減することが可能となる。さらに、地中に基礎梁を設ける必要がないので、無排土が可能となり、地球環境に悪影響を及ぼさない環境を守る建設を可能とする。
また、柱・梁の建設施工時にピン回転を防止するための柱脚支持部材内の装置や建方施工装置がなくても連結した地中梁のフレーム剛性により、ピン回転を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る柱脚支持部材の構造を示す断面図。
【図２】本発明の実施例２に係る柱脚支持部材の構造を示す断面図。
【図３】本発明の柱脚支持部材を用いた柱脚支持構造の一部を示す断面図。
【図４】従来の構造物における曲げモーメントを示す説明図。
【図５】本発明の柱脚支持部材を用いた構造物における曲げモーメントを示す説明図。
【図６】従来のピボット支承を示す説明図。
【符号の説明】
１０，１００  柱脚支持部材
２０  杭基礎
３０  内型
３１  球体部
３２  ベースプレート
３３  穴部
３４  突起
３５  ボルト挿通孔
４０  柱
５０  外型
５１  係合支持部
５２  柱連結部
５３  円筒部
６０  アンカーボルト
７０  抜け出し防止部
８０  地中梁
２００  下球座
３００  上球座
【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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