(57)【要約】  【課題】柱脚において、従来のベースプレート、アンカーボルト、スリーブ等を不要とすることで、単純な構成の柱脚を提供し、柱脚に用いる材料を削減することで、工場加工を省力化し、精度管理を緩和して工場現場での作業性を容易にし、コストを低減する。  【解決手段】鉄骨柱に閉鎖形断面の角形鋼管や円形鋼管などの鋼管柱１を用い、コンクリート基礎２には、異形棒鋼の主筋４とフープ筋５から構成される筒状の立上り鉄筋籠３を用い、この立上り鉄筋籠３をコンクリート基礎２の上面から所定長さだけ突出させ、この立上り鉄筋籠３の上部突出部分３Ｂを鋼管柱１の下部の内部に挿入し、この鋼管柱１の下部の内部に少なくとも上部突出部分３Ｂが埋没するようにコンクリート６を充填し、鋼管柱１の下端部の内面には内部に向って突出する突起７を設け、柱に加わる力を基礎２に有効に伝達できるようにする。【選択図】      図１
2005320720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱の下部をコンクリート基礎上に固定するための柱脚構造であり、
閉鎖形断面柱と、コンクリート基礎に埋設された異形棒鋼からなる立上り主筋とから構成され、前記異形棒鋼をコンクリート基礎の上面から所定の長さだけ上方に向って突出させた異形棒鋼突出部分が前記閉鎖形断面柱の下部の内部に挿入され、この閉鎖形断面柱の内部にコンクリートが少なくとも柱内の異形棒鋼が埋没されるように充填され、この閉鎖形断面柱の下端部の内面に内部に向って突出する突起が設けられていることを特徴とする柱脚構造。
【請求項２】
請求項１に記載の柱脚構造において、閉鎖形断面柱の下部の周りに増し打ちコンクリートが打設されていることを特徴とする柱脚構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の柱脚構造において、閉鎖形断面柱のコンクリートが充填される中間部の内面に内部に向って突出する突起が設けられていることを特徴とする柱脚構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の柱脚構造において、閉鎖形断面柱の下端に山形金物が設けられ、この山形金物の二辺のうちの柱の内部に位置する鉛直辺により突起が構成され、柱の外部に突出する水平辺により閉鎖形断面柱をコンクリート基礎上に位置決めする位置決め部材が構成されていることを特徴とする柱脚構造。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の柱脚構造において、閉鎖形断面柱の下部の外側に山形金物が設けられ、この山形金物の二辺のうちの鉛直辺が柱の外面に添設され、柱の外側に突出する水平辺により閉鎖形断面柱をコンクリート基礎上に位置決めする位置決め部材が構成され、閉鎖形断面柱の下部の内面に添設された板材により突起が構成されていることを特徴とする柱脚構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一つに記載の柱脚構造において、閉鎖形断面柱の内部に挿入される異形棒鋼の長さが棒鋼径の１５倍以上であることを特徴とする柱脚構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一つに記載の柱脚構造において、異形棒鋼には帯筋が設けられ、異形棒鋼と帯筋とが結束線により結束され、この結束部分に金属接着材が含滲固化されていることを特徴とする柱脚構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管等の閉鎖形断面の柱と鉄筋コンクリート構造の基礎とを接合するための柱脚構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の柱脚は、図６に示すように、鉄骨柱５０の下端に溶接等でベースプレート６０を取付け、コンクリート基礎５１に埋設・定着したアンカーボルト６１の先端をベースプレート６０に予め明けられた穴に挿通し、ナット６２を螺合して締付け、コンクリート基礎５１に鉄骨柱５０を固定する方法が一般的である（例えば、特許文献１、特許文献２など）。また、アンカーボルト６１の外周には、アンカーボルトを取り囲む鳥籠状の主筋とフープ筋からなる立上り配筋６３が設置される。
【０００３】
また、特願２００４−１０２１では、図７に示すように、ベースプレートの代わりに、鉄骨柱５０の下部の内部に鋳鋼製のスリーブ７０を周方向に間隔をおいて複数個固定し、コンクリート基礎５１に埋設・定着したアンカーボルト７１をスリーブ７０内に挿通し、このスリーブ内に高強度モルタル等を注入して固化し、鉄骨柱５０をコンクリート基礎５１に固定している。
【特許文献１】特開２００３−１９３５５９号公報
【特許文献２】特許２００３−１８４１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような従来の柱脚では、以下の課題がある。
【０００５】
(1) 図６では、ベースプレートを柱下端に固定し、図７ではスリーブを柱の内側に固定することが必要となる。
【０００６】
(2) 図６では、アンカーボルト先端をベースプレートのボルト穴に、図７では、スリーブの穴に挿通するため、アンカーボルトの据付精度を確保するために高度な技術が必要である。
【０００７】
(3) 図６では、アンカーボルトとベースプレートを固定するためにナットが必要となる。図７では、スリーブと異形棒鋼を固定するために、高強度モルタルを充填する作業が必要となる。
【０００８】
(4) 図６では、ベースプレートが柱断面より大きいため、これを受ける基礎（図６の基礎立上り部の寸法ａ）が大きくなる。さらに、アンカーボルトの外周に主筋とフープからなる鳥籠状の配筋が必要となる。従って、柱に対して基礎が大きくなる。
【０００９】
本発明は、前述のような課題を解決すべくなされたものであり、柱脚の応力伝達上の機能に着目し、発想を転換して、従来のベースプレート、アンカーボルト、スリーブ等の柱脚構成要件を用いないで、単純な構成の柱脚を提供し、柱脚に用いる材料を削減することにより、工場加工を省力化し、精度管理を緩和して工場現場での作業性を容易にし、コストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１の発明は、柱の下部をコンクリート基礎上に固定するための柱脚構造であり、閉鎖形断面柱（角形鋼管や円形鋼管等の断面が閉じた鉄骨柱) と、コンクリート基礎に埋設された異形棒鋼からなる立上り主筋とから構成され、前記異形棒鋼をコンクリート基礎の上面から所定の長さだけ上方に向って突出させた異形棒鋼突出部分が前記閉鎖形断面柱の下部の内部に挿入され、この閉鎖形断面柱の内部にコンクリートが少なくとも柱内の異形棒鋼が埋没されるように充填され、この閉鎖形断面柱の下端部の内面に内部に向って突出する突起が設けられていることを特徴とする柱脚構造である。
【００１１】
即ち、本発明は、閉鎖形断面柱とコンクリート基礎立上り主筋の異形棒鋼と充填コンクリートを用いて柱脚構造を構成し、従来のベースプレート、アンカーボルト、スリーブ等を不要としたものである。また、閉鎖形断面柱の内面には、柱が引張力や曲げを受けたときに支圧力により内部コンクリートへ力を伝達する簡単な突起を設けるだけでよい。異形棒鋼の立上り主筋はフープ筋が設けられており、この主筋とフープ筋からなる立上り鉄筋籠の上部下部とも例えば主筋径の１５倍以上をコンクリートに埋設する。内部コンクリートは、閉鎖形断面柱内の異形棒鋼が完全に埋没するように充填すればよく、閉鎖形断面柱の上部まで充填してもよい。
【００１２】
本発明の請求項２の発明は、請求項１に記載の柱脚構造において、閉鎖形断面柱の下部の周りに増し打ちコンクリートが打設されていることを特徴とする柱脚構造である。即ち、閉鎖形断面柱の応力がコンクリート基礎に伝達するに当り、その境界面における集中する直圧力やせん断力を緩和する場合には、必要に応じて閉鎖形断面柱の周囲におけるコンクリート基礎上に増し打ちコンクリートを打設する。コンクリート表面での集中耐力よりは、コンクリート深部での集中耐力が大きいことが知られているからである。この増し打ちコンクリートは床としても用いることができる。
【００１３】
本発明の請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の柱脚構造において、閉鎖形断面柱のコンクリートが充填される中間部の内面に内部に向って突出する突起が設けられていることを特徴とする柱脚構造である。即ち、必要に応じて、閉鎖形断面柱の下端部の突起のほかに、閉鎖形断面柱の中間部の内面にも突起を設け、内部コンクリートへの支圧力を増加させる。
【００１４】
本発明の請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の柱脚構造において、閉鎖形断面柱の下端に山形金物が設けられ、この山形金物の二辺のうちの柱の内部に位置する鉛直辺により突起が構成され、柱の外部に突出する水平辺により閉鎖形断面柱をコンクリート基礎上に位置決めする位置決め部材が構成されていることを特徴とする柱脚構造である。
【００１５】
即ち、閉鎖形断面柱の下端部や中間部の突起は、柱内面に角形鋼、山形鋼、平鋼、縞鋼板等を溶接等で固定して形成することができるが、下端部の突起は、山形断面鋼材や山形鋼等の山形金物を用い、一方の鉛直辺を柱内面に沿って配置して溶接やボルトで固定し、この鉛直辺を突起として用い、他の辺を柱の外側に水平に突出させ、この水平辺を柱建込み時の位置決めプレートとして用いるのが好ましい。
【００１６】
本発明の請求項５の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の柱脚構造において、閉鎖形断面柱の下部の外側に山形金物が設けられ、この山形金物の二辺のうちの鉛直辺が柱の外面に添設され、外側に突出する水平辺により閉鎖形断面柱をコンクリート基礎上に位置決めする位置決め部材が構成され、閉鎖形断面柱の下部の内面に添設された板材により突起が構成されていることを特徴とする柱脚構造である。
【００１７】
即ち、山形金物を用いる場合には、閉鎖形断面柱の下部外周に配置することもでき、この場合には閉鎖形断面柱の下部内面に平鋼等の板材を添えてこれを突起とする。山形金物と板材はそれぞれ溶接等で固定してもよいが、山形金物の垂直辺と平鋼等の板材を柱側板を挟んでボルト接合するのが好ましい。このように山形金物を柱の外側に配置した場合には、閉鎖形断面柱の据付時の安定性がよく、かつ、柱の圧縮力が大きいとき、コンクリート基礎に対する支圧力を低減できる。
【００１８】
本発明の請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか一つに記載の柱脚構造において、閉鎖形断面柱の内部に挿入される異形棒鋼の長さが棒鋼径の１５倍以上であることを特徴とする柱脚構造である。即ち、閉鎖形断面柱内の異形棒鋼と内部コンクリートとの付着力を確保し、柱が引張や曲げを受けたとき、力を十分にコンクリート基礎に伝達できるようにする。
【００１９】
本発明の請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか一つに記載の柱脚構造において、異形棒鋼には帯筋（フープ筋）が設けられ、異形棒鋼と帯筋とが結束線（針金等) により結束され、この結束部分に金属接着材（エポキシ樹脂系の金属接着材等) が含滲固化されていることを特徴とする柱脚構造である。
【００２０】
即ち、柱が受ける曲げ応力に対して固定度を増すために、異形棒鋼からなる主筋とフープ筋を針金等で結束した上、金属接着材で交点を固定する。主筋が引張力または圧縮力を受けたとき、主筋の軸方向の伸びに対して直角方向に固定したフープ筋がコンクリートに固定されているので、主筋の付着が切れて伸びにくくなり、従って柱脚の回転変形を拘束するから、固定度が大きくなる。フープ筋は全てを金属接着材で固定する必要はなく、複数本のフープ筋を金属接着材で固定するだけでも効果がある。
【００２１】
一般に、柱を基礎に固定するためには、アンカー材を介して柱脚の力を基礎に伝達しなければならない。従って、従来においては、アンカーボルト等のアンカー材を基礎に定着し、これらを柱に固定することが必要であった。そのため、ベースプレートを用いたり、柱に固定した円筒形スリーブを用いている。
【００２２】
これに対して、本発明では、アンカーボルトの代わりにコンクリート基礎に埋設された立上り主筋を伸ばして閉鎖形断面柱（以下、管体という）内に挿入し、この管体内部にコンクリートを打設することにより、柱とコンクリート基礎を固定する。このような柱脚に引張力が作用すると、引張力は管体内面の突起から内部コンクリートに伝達され、また管体内壁とコンクリートの付着力と摩擦力で内部コンクリートに伝達され、異形棒鋼の主筋とコンクリートの付着力と摩擦力によって引張力は、主筋の引張力としてコンクリート基礎に伝達される。せん断力は、柱と基礎の境界部の柱形の鉄筋コンクリート断面でコンクリート基礎に伝達される。圧縮力が作用すると、管体の内壁とコンクリートの付着力と摩擦力で内部コンクリートに伝達され、この圧縮力はそのままコンクリート基礎に伝達される。管体に加わる圧縮力はそのままコンクリート基礎を支圧する。せん断力は、増し打ちコンクリートが拘束するが、これがなく完全露出柱脚の場合でも、柱と基礎の境界部の柱形の鉄筋コンクリート断面のほか管体外周の支圧力の４０％の摩擦力でコンクリート基礎に伝達される。
【００２３】
また、曲げモーメントによる柱脚の曲げ応力に対しては、内部コンクリートに水平方向に支圧反力を与えるので、引張側の主筋においては、管体内壁とコンクリートとの付着力と摩擦力のほか突起の支圧力が内部コンクリートに伝達され、主筋とコンクリートの付着力と摩擦力で引張力が主筋に生じ、コンクリート基礎に伝達される。圧縮側では、管体下端の支圧部がコンクリート基礎に圧縮力を与えるので、柱に加わる曲げモーメントはコンクリート基礎に伝達される。せん断力に対しては、露出柱脚としても鉄筋コンクリート断面のせん断耐力と上記管体下端の支圧部のすべり耐力（一般に支圧部の４０％) とで抵抗する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の柱脚構造は、以上のように構成されているので、次のような効果を有する。
【００２５】
(1) アンカーボルトの代わりにコンクリート基礎に埋設された立上り主筋を伸ばして閉鎖形断面柱の管体内に挿入し、この管体内部にコンクリートを打設する構造であるため、工場での柱の加工度が極めて少ない。
【００２６】
(2) 異形棒鋼と内部コンクリートによる簡易な柱脚構造で、柱脚に作用する軸方向力、曲げモーメント、せん断力を、コンクリート基礎に確実に伝達できる。柱脚の曲げ応力に対しては、内部コンクリートに水平方向に支圧反力を与えるので、上下方向の摩擦力が発生し、柱の管体と内部コンクリートは一体化する。従って、コンクリートの充填で目的が達成できるので、高度な技術は不要である。
【００２７】
(3) 閉鎖形断面柱内に挿入する立上り鉄筋籠の外幅は、柱の内径より５ｃｍ以上小さいので、鉄筋籠の据付精度は通常の鉄筋コンクリート構造の施工精度でよい。基礎底盤から鉄筋籠を立ち上げれば、従来工法のようにアンカーを支持するための支補構など不要であり、普遍的な技術で実施できる。
【００２８】
(4) 柱に加わる引張力あるいは柱の管体が負担する応力は突起部の内部コンクリートに対する支圧および管内内壁とコンクリートの摩擦により内部鉄筋コンクリートへ容易に伝達するための突起を管体内面に設けているが、これは軽微な装置であり、従来のベースプレートやスリーブの固定に比べて簡便である。
【００２９】
(5) 下端部の突起として山形金物の鉛直辺を柱内側に添えたり、山形金物を外側に添えて内側の平鋼等を突起金物としてボルト接合等で固定することにより、山形金物の水平辺を位置決めプレートとして仮設的なダボやメカニカルアンカー等により位置決めでき、柱の管体を基礎面上に容易に据え付けることができる。また、山形金物の接地面は圧縮力に対して面積を有するので、基礎への接地面の局部支圧力を軽減する効果もある。また、柱脚の曲げにより発生する引張力は挿入した鉄筋が負担するので、従来のベースプレート形式のようにアンカーボルトは不要になり、従ってアンカーボルトの反力による面外曲げ応力は発生しない。
【００３０】
(6) 以上を総合すれば、本発明によれば、最も少ない材料で、最も明快な力の伝達機構を持ち、高度な技術は不要とする柱脚構造が得られ、従来の柱脚工法に比べて、コストを３０〜５０％低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１は本発明の柱脚構造の基本的な構成を示す水平断面図、正面図、鉛直断面図であり、本発明において、鉄骨柱に閉鎖形断面の角形鋼管や円形鋼管などの鋼管柱１を用い、コンクリート基礎２には、異形棒鋼の主筋４とフープ筋５から構成される円筒状や角筒状の立上り鉄筋籠３を用い、この立上り鉄筋籠３をコンクリート基礎２の上面から所定長さだけ突出させ、この立上り鉄筋籠３の上部突出部分３Ｂを鋼管柱１の下部の内部に挿入し、この鋼管柱１の下部の内部にコンクリート６を充填し、従来のベースプレート、アンカーボルト、スリーブ等を不要とする。また、鋼管柱１の下端部の内面に内部に向って突出する突起７を設け、後に詳述するように支圧力により内部コンクリート６へ応力を有効に伝達できるようにする。
【００３２】
コンクリート６は、少なくとも立上り鉄筋籠３の上部突出部分３Ｂが完全に埋没するように充填する。鋼管柱１の上までコンクリート６を充填してもよい。なお、このコンクリート６は鋼管柱１の側面に設けた注入口から充填してもよいし、鋼管柱１の上部から充填してもよい。このコンクリート６内に埋設される主筋（異形棒鋼）４の長さは棒鋼径の１５倍以上とし、鋼管内の異形棒鋼４と内部コンクリート６との付着力を確保し、柱が引張や曲げを受けたとき、力を十分にコンクリート基礎２に伝達できるようにする。なお、鋼管柱１の内面と主筋４との間には５ｃｍ以上の隙間が形成されるように立上り鉄筋籠３の外径を決定し、立上り鉄筋籠３の据付け精度を通常の鉄筋コンクリート構造の施工精度とする。
【００３３】
また、コンクリート基礎２に埋設される立上り鉄筋籠３の下部埋設部分３Ａの主筋（異形棒鋼）４には支圧板としての定着金物８を取付け、固定度を高めるようにする。この定着金物８は、例えば円筒と円板を組み合わせて構成し、主筋４を挿通して、モルタルグラウト、接着剤等で所定の位置に固定する。この定着金物８の位置は、コンクリート基礎２の上面から鉄筋径の１５倍程度の位置とし、主筋４の引張力に対する定着固定点とし、柱脚の曲げ応力に対する回転剛性を高める効果が得られるようにする。
【００３４】
また、回転剛性を高めるため、主筋（異形棒鋼）４とフープ筋５の交点を針金等で結束し、この結束部分にエポキシ系の金属接着材を含滲させて固化させ、主筋４とフープ筋５の交点を剛に固定する。このような交点は溶接したのと同等の固定となるので、主筋４の軸方向の伸びに対して、これに直交するフープ筋５はコンクリートに拘束されてコンクリートに対する立上り鉄筋籠３の定着効果が向上し、回転剛性を高めることができる。この接着工法は、コンクリート基礎部だけでなく、鋼管柱部にも適用することができる。また、主筋４とフープ筋５を接着材で剛に固定すれば、立上り鉄筋籠３自体も剛体となり、立上り鉄筋籠３を据え付けてからコンクリートを打設する際、コンクリート打設後の衝撃に対して変形が小さいから、据付精度を保持しやすい。
【００３５】
図２は、突起の配置と種々の形態を示したものであり、図２(b) に示すように、下端部の突起７のほかに、必要に応じて上部突出部分３Ｂあるいはコンクリート６が存在する鋼管柱１の中間部における内面に突起９を設けてもよい。なお、立上り鉄筋籠３の上部突出部分３Ｂの上端部あるいは下部埋設部分３Ａと上部突出部分３Ｂの境界部分に鋼板製のフープ１０を設け、補強するようにしてもよい。
【００３６】
図２(c) 、(d) は、下端部の突起７に山形断面鋼材１１や山形鋼１１’を用いた例であり、一辺を鋼管柱１の下端部の内面に沿って配置し、溶接１２やとボルト・ナット１３で接合する。溶接の場合には、溶接時の位置決め仮ボルト穴１４を設けておき、ボルトを取付けて溶接を行う。溶接後はボルトを除去してもよい。ボルト接合の場合は、フィラー１５を介在させてもよい。この鋼管柱１の内側に位置する鉛直辺１１ａで突起７が形成される。
【００３７】
他の水平辺１１ｂは鋼管柱１の外側に突出し、鋼管柱１の位置決めプレートとして使用することができる。なお、この水平辺１１ｂは鋼管柱１のコンクリート基礎２への接地面の支圧力を軽減する効果もある。この水平辺１１ｂには、図２(a) 、 (b)に示すように、位置決め穴１６を形成しておき、コンクリート基礎２の上面から突出させたダボ（丸鋼を樹脂接着剤で埋込み固定したもの）またはメカニカルアンカーを位置決め穴１６に挿入して鋼管柱１の位置決めを行う。位置決め後、ダボ等は除去する。なお、図２(a) に示すように、水平辺１１ｂの不要な部分（斜線部分）は削除することもできる。
【００３８】
図２(e) 、(f) は、山形鋼等の山形金物１１を鋼管柱１の外側に取付けた例である。この場合、山形金物１１の鉛直辺１１ａを鋼管柱１の下部外面に添わせ、鋼管柱１の下部内面には平鋼等の板材１９を添わせ、これら鉛直辺１１ａと板材１９を鋼管柱１の側板を挟んでボルト・ナット１３で接合する。ボルト接合が好ましいが、溶接等でもよい。山形金物１１の水平辺１１ｂはその下面を鋼管柱１の下端面に一致させ、位置決めプレートとして用いられる。板材１９は突起７として用いられる。このように山形金物１１を外側に配置した場合には、図２(e) に示すように、山形金物１１を平面視でロ字形に設置することができ、鋼管柱１を据え付ける際に、より安定し、かつ、柱の軸圧縮力が大きいとき、コンクリート基礎２に対する支圧力低減に寄与する。
【００３９】
図２(g) は、下端部の突起７に角形鋼を用いた例であり、この角形鋼を鋼管柱１の内面に上下の溶接１２で接合する。下部の溶接１２はその下面を平滑に仕上げる。この角形鋼は中間部の突起９にも用いることができる。
【００４０】
図２(h) は、中間部の突起９に山形鋼を用いた例であり、上下のフランジ先端を鋼管柱１の内面に上下の溶接１２で接合し、角部を内側に突出させる。
【００４１】
図２(i) は、中間部の突起９に縞鋼板１７を用いた例であり、縞鋼板１７で鋼管柱１を形成し、あるいは鋼管柱１の内面に縞鋼板１７を部分的に内貼りし、スロット溶接１８で固定する。下端部の突起７は鋼管柱の下端面に鋼板を水平に溶接して内側と外側に突出する突起としている。
【００４２】
構造物が地震や風圧力等の水平力を受けると、鉄筋コンクリートに立設された柱には、構造物を安定させるため、柱脚に加わる応力と釣合うような反力が生じる。図３(a) はラーメン架構の一部を示したもので、柱１は点線のように変形すると共に柱に加わる曲げモーメントは多数の水平線で示すような分布となる。このときの柱脚に加わる応力は、曲げモーメント、せん断力、および柱に作用する軸方向圧縮力である。図３(b) は柱１に筋違いを設けた構面の一部を示したものである。上部架構に矢印のような水平力が加わると、左柱には引張力が生じ、これに取合う筋違いにも引張力が生ずる。従って、基礎からの反力は図示のように筋違いの引張力の鉛直・水平成分も加わった、引張反力とせん断反力が生じる。同図の右柱については、左側の柱の応力に準じ、作用・反作用の法則に従った反力が生じる。要するに、柱脚には、軸方向力、曲げモーメント、せん断力が作用するので、これらの応力を基礎に伝達するしくみが必要である。
【００４３】
本発明による柱脚構造の応力伝達メカニズムは、図４に示すようになる（図３(b) の筋違い架構の柱の場合) 。即ち、図４(a) に示すように、鋼管柱１に引張力が作用すると、引張力は下端部の突起７（中間部の突起９）から内部コンクリート６に伝達され、また鋼管柱１の内壁とコンクリートの付着力と摩擦力で内部コンクリート６に伝達され、異形棒鋼の主筋４とコンクリート６の付着力と摩擦力によって引張力は主筋（異形棒鋼）４の引張力としてコンクリート基礎２に伝達される。せん断力は、鋼管柱１とコンクリート基礎２の境界部のレベルＡにおける柱形の鉄筋コンクリート断面でコンクリート基礎２に伝達される。
【００４４】
図４(b) に示すように、鋼管柱１に圧縮力が作用すると、鋼管柱１の内壁とコンクリートの付着力と摩擦力で内部コンクリート６に伝達され、この内部コンクリート６に伝達された圧縮力はそのままコンクリート基礎２に伝達される。鋼管柱１に加わる圧縮力はそのままコンクリート基礎２を支圧する。せん断力については、レベルＡにおける柱形の鉄筋コンクリート断面のほか、鋼管柱１の外周の支圧力の４０％をせん断耐力と一般に評価する。
【００４５】
また、曲げモーメントと軸力とせん断力を受ける場合、応力伝達メカニズムは、図５に示すようになる（図３(a) のラーメン架構の柱の場合) 。図５(a) に示すように、反曲点０にＱなる水平力を加えると、柱脚の曲げモーメントはＤＡ（Ｍ）となる。鋼管柱１がＱによって右に曲がろうとするので、内部の充填鉄筋コンクリート６には図５(b) に示すようなＱo なる力が加わり抵抗する。このＱo の大きさは、鋼管柱１自体の下端の境界部での曲げ抵抗が殆どないので、図５(b) に示すような鋼管柱の曲げモーメント分布となる。また、曲げモーメントが内部鉄筋コンクリートに移行するためには、突起部７の支圧力と柱内壁が内部コンクリート６に与える圧縮力と摩擦力によって伝達する。伝達した力は主筋４の引張力となる。一方、図５(d) の支圧部に向って圧縮場を形成する。従って、境界部では、曲げモーメントＭを引張鉄筋４と圧縮力を受ける支圧部で負担し、せん断力は支圧部の摩擦で抵抗し、さらに増し打ちコンクリート２０を打設したときは、境界部の上の領域でせん断力を拘束する。即ち、図５(a) に示す応力が生ずると、図５(b) 、図５(c) のような応力負担となる。
【００４６】
本発明の柱脚構造においては、境界部より上はコンクリート基礎から突出した鉄筋コンクリートの柱形を管体が嵌め込む形といえる。境界部において、鋼管柱１とコンクリート基礎２の境目は、図５(d) に示すような、曲げを受けるときの反力の分布となる。引張主筋４においては、鋼管柱１の内壁とコンクリートとの付着力のほか下端部の突起７（中間部の突起９）の支圧力が内部コンクリート６に伝達され、主筋とコンクリートの付着力で引張力が主筋４に生じる。また、図５(c) に示すように、圧縮場が生じ、反対側の鋼管柱１の下端の支圧部はコンクリート基礎４に圧縮力を与えるので、鋼管柱１に加わる曲げモーメントはコンクリート基礎２に伝達する。鋼管柱１に加わる軸方向圧縮力は、引張主筋４の引張力を低減し、支圧部の圧縮力Ｎo を大きくする作用をする。
【００４７】
せん断力は、図５(d) の鉄筋コンクリートのせん断耐力と、支圧部の４０％のすべり耐力とで抵抗する。この抵抗力が作用せん断耐力より小さいときは、境界レベルから上に増し打ちコンクリート２０を打設すればよい。この増し打ちコンクリート２０は床として用いることができる。
【００４８】
なお、本発明は以上のような図示例に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の柱脚構造の基本的な構成を示す実施形態であり、(a) は水平断面図、(b) は正面図側面図、(c) は鉛直断面図である。
【図２】本発明で用いる突起の配置と種々の形態を示したものであり、(a) は柱脚部分の水平断面図、(b) は柱脚部分の鉛直断面図、(c) 、(d) は突起に山形金物を用いた場合の鉛直断面図、(e) 、(f) は山形金物を柱の外側に配置した場合の水平断面図、鉛直断面図、(g) は突起に角形鋼を用いた場合の鉛直断面図、(h) は突起に山形鋼を用いた場合の鉛直断面図、(i) は突起に縞鋼板を用いた場合の鉛直断面図である。
【図３】柱梁架構に水平力が作用した場合の応力状態を示す正面図であり、(a) はラーメン架構の場合、(b) は筋違い架構の場合である。
【図４】本発明における応力伝達メカニズム（軸力・せん断力を受ける場合) を示す鉛直断面図であり、(a) は引張力の場合、(b) は圧縮力の場合である。
【図５】本発明における応力伝達メカニズム（曲げモーメント・軸力・せん断力を受ける場合) を示したものであり、(a) は柱脚に加わる応力を示す正面図、(b) は管体に加わる曲げモーメントを示す正面図、(c) は充填コンクリートに加わる応力を示す鉛直断面図、(d) は境界面における断面と応力分担部分を示す水平断面図である。
【図６】従来のベースプレートを用いた柱脚を示したものであり、(a) は鉛直断面図、(b) は水平断面図である。
【図７】従来のスリーブを用いた柱脚を示したものであり、(a) は正面図、(b) は水平断面図、(c) 、(d) は接合前の鉛直断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１……鋼管柱（閉鎖形断面柱)
２……コンクリート基礎
３……立上り鉄筋籠
３Ａ…立上り鉄筋籠の下部埋設部分
３Ｂ…立上り鉄筋籠の上部突出部分
４……異形棒鋼の主筋
５……フープ筋
６……内部コンクリート
７……突起（下端部)
８……定着金物
９……突起（中間部)
１０……鋼板製のフープ
１１……山形断面鋼材
１１’…山形鋼
１１ａ…鉛直辺
１１ｂ…水平辺
１２……溶接
１３……ボルト・ナット
１４……位置決め仮ボルト穴
１５……フィラー
１６……位置決め穴
１７……縞鋼板
１８……スロット溶接
１９……板材
２０……増し打ちコンクリート
【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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【図７】
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