(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱脚部に浮き上がりを許容する免震柱脚部構造において、
ベースプレートへ下端部を固定され、内側面に滑り材が貼り付けられた鞘管が柱脚部に立ち上げられ、前記鞘管の中へ、エンドプレートを下端部へ取り付けた柱が差し入れられており、前記エンドプレートの水平断面形状は、鞘管の内側面と接して水平力を伝達することが可能で、浮き上がり時に前記滑り材に沿って滑る形状とされ、同エンドプレートは鞘管の内側面と接触する面積が大きい厚板で構成されていることを特徴とする、免震柱脚部構造。
【請求項２】
柱脚部に浮き上がりを許容する免震柱脚部構造において、
ベースプレートへ下端部を固定した鞘管が柱脚部に立ち上げられ、前記鞘管の中へ、角部にＲ加工を施されたエンドプレートを下端部へ取り付けた柱が差し入れられており、前記エンドプレートの水平断面形状は、鞘管の内側面と接して水平力を伝達可能な形状とされ、同エンドプレートは鞘管の内側面と接触する面積が大きい厚板で構成されていることを特徴とする、免震柱脚部構造。
【請求項３】
柱の下端部とベースプレートとの間が低降伏点鋼パネル等のエネルギー吸収部材で連結されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した免震柱脚部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地震時に、建物の柱脚部に浮き上がりを許容して、同建物の地震応答を低減させる免震柱脚部構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄骨柱の柱脚部は、柱脚基礎コンクリート中にアンカーボルトを設置し、同アンカーボルトにより鉄骨柱の下端部に取り付けたベースプレートを緊結した構成が一般的である。前記柱脚部は、鉄骨柱下端部のベースプレートを基礎コンクリート上面へ露出させる露出型形式と、基礎コンクリート中へ埋め込んで設置する埋込み型形式とに大別される。ＲＣ構造の柱脚部は、柱と基礎とが一体化されている。いずれの場合でも、基礎コンクリートからの地震入力は避けられないので、基礎コンクリート下部の基礎杭は引抜き抵抗を考慮した強度に構築し、柱上部の建物もその分高い強度に構築して対処するしかなかった。
【０００３】
そこで、柱脚部に浮き上がりを許容することで、基礎杭の引抜き抵抗を考慮する必要が無く、建物の地震応答を低減できるように改良した免震柱脚部構造も既に提案されている。例えば、
（１）  特開平８−３２６１５５号公報に開示された鉄骨柱の免震柱脚部構造は、従来一般の露出型形式の柱脚部をベースとし、鉄骨柱下端部のベースプレートをアンカーボルトの上端部へ非線形特性をなす弾性変形部材を介してナットで緊結した構成である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術（１）の免震柱脚部構造は、鉄骨柱の柱脚部に浮き上がりを生じた際に、その水平力（建物の水平剪断力）はアンカーボルトの曲げと剪断抵抗のみで負担することになるので、現実的には上記公報の図示例とは異なり、前記水平力を負担するに足る多量のアンカーボルトを設置しなければならない。全てのアンカーボルトを、鉄骨柱の柱脚部に浮き上がりを許容し、鉄骨柱から基礎コンクリートへの水平力の伝達も効率的に行うように高い精度で設置するには煩雑な施工が要求されるし、不経済である。
【０００５】
また、構造設計上、鉄骨柱下端部の浮き上がりによる落下衝撃に対する安全性の確保が図られていないことも問題である。
【０００６】
さらに、アンカーボルト上端部の弾性変形部材のみでは、大きな地震入力に対応できないという問題も大きい。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、地震時に、建物の柱脚部に浮き上がりを許容し、柱から基礎コンクリートへの水平力の伝達も効率的に行う構成を、基礎コンクリート中に設置されるアンカーボルトを少量或いは不要として実施でき、施工性及び経済性に優れていると共に、鉄骨柱のみならず、ＣＦＴ柱、ＲＣ柱、ＳＲＣ柱等の柱脚部へも実施可能であり、適用範囲が広い、免震柱脚部構造を提供することである。
【０００８】
本発明の次の目的は、柱下端部の浮き上がりによる落下衝撃に対する安全性も確保した、免震柱脚部構造を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、地震エネルギーを吸収して、大きな地震入力にも対応できる、免震柱脚部構造を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る免震柱脚部構造は、
柱脚部に浮き上がりを許容する免震柱脚部構造において、
ベースプレートへ下端部を固定され、内側面に滑り材が貼り付けられた鞘管が柱脚部に立ち上げられ、前記鞘管の中へ、エンドプレートを下端部へ取り付けた柱が差し入れられており、前記エンドプレートの水平断面形状は、鞘管の内側面と接して水平力を伝達することが可能で、浮き上がり時に前記滑り材に沿って滑る形状とされ、同エンドプレートは鞘管の内側面と接触する面積が大きい厚板で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載した発明に係る免震柱脚部構造は、
柱脚部に浮き上がりを許容する免震柱脚部構造において、
ベースプレートへ下端部を固定した鞘管が柱脚部に立ち上げられ、前記鞘管の中へ、角部にＲ加工を施されたエンドプレートを下端部へ取り付けた柱が差し入れられており、前記エンドプレートの水平断面形状は、鞘管の内側面と接して水平力を伝達可能な形状とされ、同エンドプレートは鞘管の内側面と接触する面積が大きい厚板で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した免震柱脚部構造において、柱の下端部とベースプレートとの間が低降伏点鋼パネル等のエネルギー吸収部材で連結されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施形態及び実施例】
先ず、請求項１及び２に記載した発明に係る免震柱脚部構造の実施形態を、図１〜図４により説明する。
【００１６】
この免震柱脚部構造の場合、図１、図２に示したように、ベースプレート１へ下端部を固定した鞘管２が、柱脚部の基礎コンクリート３の中に埋め込んだ形で立ち上げられ、下端部にエンドプレート４を取り付けた柱５が、前記鞘管２の中へ差し入れられている。ベースプレート１は、基礎コンクリート３中に埋設したアンカーボルト７…で固定されている。前記エンドプレート４は、鞘管２を介して基礎コンクリート３へ柱５の水平力（建物の水平剪断力）を効率的に伝達できるように、その水平断面形状が鞘管２の内径よりやや小さい程度の相似形状で、鞘管２の内側面と接触する面積が大きい厚板が使用されている。
【００１７】
前記柱５には、鋼管柱（鉄骨柱）のほか、コンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ柱）、鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）、鉄骨鉄筋コンクリート柱（ＳＲＣ柱）等も全く同様に使用できる。エンドプレート４は、溶接等の手段で鋼管柱５の下端部へ取り付けられる。ＲＣ柱又はＳＲＣ柱の場合には、アンカー筋を使用して柱５の下端部へ取り付けられる。
【００１８】
前記鞘管２の中には、ベースプレート１上へ柱５のレベル調整を行うグラウト材又は無収縮モルタル等のレベル調整材８を敷き、その上に緩衝材６を設置して前記柱５下端部のエンドプレート４が載置されている。
【００１９】
したがって、地震時に、柱５の柱脚部で上部建物の自重量を上回る引抜き力が作用すると、図３に示した如く、当該柱５の下端部は浮き上がりを生じて地震力を吸収し、且つ同柱５下端部の水平力（建物の水平剪断力）はエンドプレート４の側面から鞘管２を介して効率的に伝達し、優れた免震性能を発揮する。アンカーボルト７には引抜き力が作用しないので、当該アンカーボルト７を必要量以上設置しなくてもよい。基礎コンクリート３を２度打ちする場合は、アンカーボルト７を設置しなくてもよい。また、柱脚部に生じるモーメントが大幅に減少するため、基礎梁及び基礎杭の断面を小さくすることができ、施工性及び経済性に優れた構成として実施できる。
【００２０】
前記柱５下端部の浮き上がりによる落下衝撃力は緩衝材６によって吸収されるので、構造的な安全性も確保されている。
【００２１】
図中の符号９は、鞘管２の側面とベースプレート１の上面との間を繋いだ支圧補強用のリブである。符号１１は、鞘管２の上端部と柱５の側面との間の開口部に設けられた変形可能なゴム板等の塞ぎ材である。当該塞ぎ材１１は、柱５の変位に追従して変形し、前記鞘管２内への水分やゴミなどの侵入を防止し、長期的に安定した免震性能を保持する。
【００２２】
さらに、図４Ａに詳細を示したように、鞘管２の内側面に滑り材１０を貼付けた構成とすることで、エンドプレート４と鞘管２との間の摩擦抵抗を低減し、より大きな免震効果が得られる。或いは、図４Ｂに詳細を示したように、柱５下端部のエンドプレート４の角部にＲ加工を施した構成としても、同様にエンドプレート４と鞘管２との間の摩擦抵抗を低減し、より大きな免震効果が得られる。
【００２３】
次に、請求項３に記載した発明に係る免震柱脚部構造の実施形態を、図５〜図７に基いて説明する。
この免震柱脚部構造の基本的な構成は、上記図１〜図４に示した免震柱脚部構造と同様である。柱５の下端部とベースプレート１との間が、エネルギー吸収部材としての低降伏点鋼パネル１２で連結されていることを特徴とする。前記低降伏点鋼パネル１２は、柱５の対向する２つの面にそれぞれ１枚ずつその上端部を当該柱５の側面へ、下端部をエンドプレート４に形成した切欠き部を通してベースプレート１の上面へ溶接等の手段で接合し、合計２枚設置されている。
【００２４】
したがって、地震時に、柱５の柱脚部へ建物の自重量を超える引抜き力が作用し、図７に示した如く、柱５の下端部に浮き上がりを生ずると、エネルギー吸収部材である低降伏点鋼パネル１２が塑性変形（伸び変形）しながら地震エネルギーを吸収するので、大きな地震入力にも対応できる。
【００２５】
よって、この図５〜図７に示した実施形態の場合は、低降伏点鋼パネル１２の存在を前提として引抜き力を考慮する必要があるので、ベースプレート１の低降伏点鋼パネル１２を設置した箇所の直下位置に、アンカーボルト７をそれぞれ１本ずつ追加している。エネルギー吸収性能をさらに大きくするために、前記低降伏点鋼パネル１２を柱５下端部の４面全てに設置し実施してもよい。
【００２６】
本発明で使用されるエネルギー吸収部材としては図示した低降伏点鋼パネル１２に限らず、同じくエネルギー（地震エネルギー）を吸収し低減するのに好適な弾塑性材であればよい。
【００２７】
前記したエネルギー吸収部材としての低降伏点鋼パネル１２は、落下する際にも塑性変形（縮み変形）しながらエネルギーを吸収するので、緩衝材６と同様な役目を果たす。よって、前記緩衝材６を設置せずに実施しても、構造的な安全性は確保される。
【００２８】
以上に説明した免震柱脚部構造は、いずれも柱脚部を基礎コンクリート３中へ埋め込んだ埋込み型形式で実施しているが、図８、図９に示したように、柱脚部を露出した露出型形式で実施することも可能である。
【００２９】
【本発明が奏する効果】
請求項１及び２に記載した発明に係る免震柱脚部構造は、地震時に、建物の柱脚部に浮き上がりを許容し、柱から基礎コンクリートへの水平力の伝達を効率的に行う。従って、基礎コンクリート中に設置されるアンカーボルトを少量或いは不要として実施できる。また、柱脚部に生じるモーメントが大幅に減少するため、基礎梁及び基礎杭の断面を小さくすることができ、施工性及び経済性に優れている。さらに、鉄骨柱のみならず、ＣＦＴ柱、ＲＣ柱、ＳＲＣ柱等の柱脚部へも実施可能であり、その適用範囲が広い。
【００３０】
また、柱下端部のエンドプレートとベースプレートとの間に介在される緩衝材によって、柱下端部の浮き上がりによる落下衝撃に対する安全性も確保される。
【００３１】
請求項３に記載した発明に係る免震柱脚部構造では、柱下端部とベースプレートとの間を連結したエネルギー吸収部材により地震エネルギーが吸収されるので、大きな地震入力にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る免震柱脚部構造の実施形態を示した縦断面図である。
【図２】図１の免震柱脚部構造において、基礎コンクリート中に埋め込まれた部分を示した横断面図である。
【図３】図１の免震柱脚部構造の浮き上がり状態を示した図である。
【図４】Ａ、Ｂは図３のＸ部分の詳細な実施例をそれぞれ示した拡大図である。
【図５】本発明に係る免震柱脚部構造の異なる実施形態を示した縦断面図である。
【図６】図５の免震柱脚部構造において、基礎コンクリート中に埋め込まれた部分を示した横断面図である。
【図７】図５の免震柱脚部構造の浮き上がり状態を示した図である。
【図８】本発明に係る免震柱脚部構造の露出型形式による実施形態を示した縦断面図である。
【図９】本発明に係る免震柱脚部構造の露出型形式による異なる実施形態を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１  ベースプレート
２  鞘管
３  基礎コンクリート
４  エンドプレート
５  柱
６  緩衝材
１０  滑り材
１２  低降伏点鋼パネル（エネルギー吸収部材）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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