(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建造物の柱脚を基礎上に支持するための柱脚支持構造であって、
前記柱脚の下端部に取り付けるためのベースプレートと、
前記基礎上に固着して前記ベースプレートを下方から支持するための受け材とを備え、
前記ベースプレートには、その下面から下方に向かって突出したリング状突起を設けるとともに、該リング状突起の先端部を、下方に向かって突出した球面状とし、
前記受け材には、その上面に、前記リング状突起を摺動可能に支持するための球面部を上方に向かって凹状となるように設ける共に、前記リング状突起の先端部の内周側に位置し、前記リング状突起の左右方向の摺動を規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力受け突起を設け、
前記ベースプレートと前記基礎とを連結部材により連結したことを特徴とする建造物の柱脚支持構造。
【請求項２】
前記基礎中には、前記受け材の左右方向の動きを規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力用定着材を設けたことを特徴とする請求項１記載の建造物の柱脚支持構造。
【請求項３】
前記ベースプレートには、その外周部の少なくとも３カ所に、前記ベースプレートの傾きを調整するための傾き調整部材を、前記ベースプレートから切り離し可能に設けたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の建造物の柱脚支持構造。
【請求項４】
球面部をベースプレートの下面に設け、球面部を摺動可能に支持するためのリング状突起を受け材上面に設けたことを特徴とするから請求項１〜３のうちのいずれか１項記載の建造物の柱脚支持構造。
【請求項５】
基礎を設置する地表部に筒状の型枠を設置して、該型枠の周囲に基礎コンクリートを打設する工程と、
前記型枠の内部にせん断力を受け止めるためのせん断力用定着材を位置させ、前記型枠と前記せん断力用定着材との間に充填材を充填して前記せん断力用定着材を基礎中に固定する工程と、
前記基礎の上部に、前記せん断力用定着材と接触するように受け材を固着する工程と、
前記受け材の上部に、建造物の柱脚の下端部に取り付けるためのベースプレートを載置する工程と、
前記基礎中に埋設した連結部材の上端部と前記ベースプレートとを連結する工程とからなり、
前記ベースプレートには、その下面から下方に向かって突出したリング状突起を設けるとともに、該リング状突起の先端部を、下方に向かって突出した球面状とし、
前記受け材には、その上面に、前記リング状突起を摺動可能に支持するための球面部を下方に向かって凹状となるように設けたことを特徴とする建造物の柱脚支持構造の施工方法。
【請求項６】
前記ベースプレートには、その外周部の少なくとも３カ所に、前記ベースプレートの傾きを調整するための傾き調整部材を、前記ベースプレートから切り離し可能に設け、
前記ベースプレート上に前記建造物の柱脚を取り付ける際に、前記傾き調整部材により前記ベースプレートおよび前記柱脚の傾きを調整する工程と、
前記傾き調整部材を前記ベースプレートから切り離して、前記受け材と前記ベースプレートとの摺動を可能とする工程とを含むことを特徴とする請求項５記載の建造物の柱脚支持構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建造物の柱脚を基礎上に支持するための柱脚支持構造およびその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基礎上に鉄骨柱等の柱脚を連結して支持するため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２００１−７３３９０号公報には、基礎杭の頭部に設けられる基礎側球面部材と、この基礎側球面部材の球面に沿う球面を有した上部構造物側球面部材とを備え、両球面部材の球面に対して共通する軸線に沿ってストッパピンが貫通された柱脚支持構造が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−２９９０８１号公報に開示された柱脚支持構造では、地震が発生した際に、アンカーボルトが短い範囲で大きなせん断力と引張力を受けるため破断し易い。また、アンカーボルトを降伏させて塑性変形させるため、完全なピン構造とはならず、半剛性の構造となっている。このため、設計時にモデル化することが困難である。さらに、アンカーボルトがずれていた場合には、これを修正することが困難であり、施工に支障を来すおそれがある。
また、特開２００１−７３３９０号公報に開示された柱脚支持構造では、長期にわたって、柱脚支持構造の中央部に反力が集中するため、上部構造物側球面部材の面積および厚みを大きくしなければならず、コストが増加してしまう。また、構造物のせん断力が、アンカーボルト（鉄筋）のせん断力として、アンカーボルトから基礎へ伝達されるため、アンカーボルトを太くしなければならず不経済となる。さらに、アンカーボルトがずれていた場合には、これを修正することが困難であり、施工に支障を来すおそれがある。また、引き抜き時の引張力は、ストッパピンから基礎側球面部材を介してアンカーボルトへ伝達される構造となっているため、部材点数が多くなり、構造が複雑となるばかりでなくコストが増加してしまう。さらに、ストッパピンが破断するまでは、両球面部材が固定された剛結合となっているため、柱脚支持構造として十分な機能を発揮することができない。また、ストッパピンが破断した後、ストッパピンを取り替える場合、建築物の柱脚部を露出させ、建築物を持ち上げ取り替えなくてはならず、非常に大きなお金がかかる。
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、せん断力を確実に基礎へ伝達することができるとともに、鉛直および水平方向の変形に対する追従性に優れ、さらに構造が単純で低コスト化を図ることができる建造物の柱脚支持構造およびその施工方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る構造物の柱脚支持構造およびその施工方法は、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、本発明に係る構造物の柱脚支持構造は、建造物の柱脚を基礎上に支持するための柱脚支持構造であって、
前記柱脚の下端部に取り付けるためのベースプレートと、前記基礎上に固着して前記ベースプレートを下方から支持するための受け材とを備え、前記ベースプレートには、その下面から下方に向かって突出したリング状突起を設けるとともに、該リング状突起の先端部を、下方に向かって突出した球面状とし、前記受け材には、その上面に、前記リング状突起を摺動可能に支持するための球面部を上方に向かって凹状となるように設ける共に、前記リング状突起の先端部の内周側に位置し、前記リング状突起の左右方向の摺動を規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力受け突起を設け、前記ベースプレートと前記基礎とを連結部材により連結したことを特徴とするものである。
【０００５】
また、前記建造物の柱脚支持構造において、前記基礎中には、前記受け材の左右方向の動きを規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力用定着材を設けることが可能である。
また、前記建造物の柱脚支持構造において、前記ベースプレートには、その外周部の少なくとも３カ所に、前記ベースプレートの傾きを調整するための傾き調整部材を、前記ベースプレートから切り離し可能に設けることが可能である。
更に、球面部の取り付け位置をベースプレートに、リング状突起の取り付け位置を受け材に、前記とは逆にそれぞれ設けることが可能である。
【０００６】
本発明に係る建造物の柱脚支持構造の施工方法は、基礎を設置する地表部に筒状の型枠を設置して、該型枠の周囲に基礎コンクリートを打設する工程と、前記型枠の内部にせん断力を受け止めるためのせん断力用定着材を位置させ、前記型枠と前記せん断力用定着材との間に充填材を充填して前記せん断力用定着材を基礎中に固定する工程と、前記基礎の上部に、前記せん断力用定着材と接触するように受け材を固着する工程と、前記受け材の上部に、建造物の柱脚の下端部に取り付けるためのベースプレートを載置する工程と、前記基礎中に埋設した連結部材の上端部と前記ベースプレートとを連結する工程とからなり、前記ベースプレートには、その下面から下方に向かって突出したリング状突起を設けるとともに、該リング状突起の先端部を、下方に向かって突出した球面状とし、前記受け材には、その上面に、前記リング状突起を摺動可能に支持するための球面部を下方に向かって凹状となるように設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記建造物の柱脚支持構造の施工方法において、前記ベースプレートには、その外周部の少なくとも３カ所に、前記ベースプレートの傾きを調整するための傾き調整部材を、前記ベースプレートから切り離し可能に設け、前記ベースプレート上に前記建造物の柱脚を取り付ける際に、前記傾き調整部材により前記ベースプレートおよび前記柱脚の傾きを調整する工程と、前記傾き調整部材を前記ベースプレートから切り離して、前記受け材と前記ベースプレートとの摺動を可能とする工程とを含ませることが可能である。
なお、前記工程においても、前記リング状突起と、これを摺動可能に支持するための球面部の取り付け位置をベースプレート、受け材をそれぞれ逆に設ける構成を使用しても良い。
【０００８】
【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、本発明に係る建造物の柱脚支持構造およびその施工方法の実施形態を説明する。
図１〜３は、本発明の実施形態に係る建造物の柱脚支持構造を示すもので、図１は、柱脚支持構造の縦断面図、図２は、図１におけるＡ−Ａ’切断面図、図３は、図１におけるＢ−Ｂ’切断面図である。
＜全体の概略構成＞
本発明の実施形態に係る建造物の柱脚支持構造は、図１〜３に示すように、柱脚１の下端部に取り付けるためのベースプレート２と、基礎コンクリート３上に固着してベースプレート２を下方から支持するための受け材４とを備えている。
【０００９】
＜ベースプレート＞
ベースプレート２は、図１、２に示すように、略正方形状の板状の部材からなり、その下面には、下方に向かって突出したリング状突起５が設けられている。このリング状突起５の先端部は、下方に向かって突出した球面状となっている。また、ベースプレート２のほぼ中央部には、アンカーボルト６の上端部を挿通するためのボルト挿通孔（図示せず）が１箇所でも良い＝１箇所以上設けられている。また、ベースプレート２の各外周辺のほぼ中程には、後に詳述する傾き調整用ボルト７を取り付けるためのファスナー部材８がベースプレート２から切り離し可能に接続されている。さらに、ベースプレート２の上面には、建造物の柱脚１を支持するための角柱状のリブ９が上方に向かって突出して設けられている。なお、ベースプレート２の形状は略正方形状に限られず、円盤状等のように、他の形状であってもよい。
【００１０】
＜受け材＞
受け材４は、図１、３に示すように、ドーナッツ状の板状の部材からなり、その上面には、リング状突起５を摺動可能に支持するための球面部１０が上方に向かって凹状となるように設けられている。また、受け材４の上面には、リング状突起５の先端部の内周側に位置し、リング状突起５の左右方向の摺動を規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力受け突起１１が設けられている。
なお、受け材４の形状はドーナッツ状に限られず、外周形状および内周形状が略正方形等のように、他の形状であってもよい。
また、前記実施の形態では、リング状突起５をベースプレートに、またリング状突起５を摺動可能に支持するための球面部１０を受け材４に、それぞれ設ける例について述べているが、これらの位置関係を逆とした場合、即ち、ベースプレートに球面部、受け材にリング状突起をそれぞれ設ける構成としても良いことは言うまでもない。
【００１１】
＜せん断力用定着材＞
基礎コンクリート３中には、受け材４の内周部に接触することにより、受け材４の左右方向の動きを規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力用定着材１２が設置されている。このせん断力用定着材１２は、円筒状の鋼材からなり、基礎コンクリート３を打設する際に基礎コンクリート３中に設置される。
なお、せん断力用定着材１２の形状は円筒状に限られず、受け材４の中心部に設けられた空部の外周形状に合致していれば、角筒状等のように、他の形状であってもよい。
【００１２】
＜アンカーボルト＞
アンカーボルト６は、基礎コンクリート３中に埋設されたアンカープレート１３とベースプレート２とを連結するための連結部材であり、その下端部および上端部に雌ネジ部（図示せず）を形成してある。
アンカーボルト６の下端部は、基礎コンクリート３中に埋設されたアンカープレート１３にナットを用いて接続される。一方、アンカーボルト６の上端部は、ベースプレート２にナットを用いて接続される。
ここで、アンカーボルト６の非拘束長を長くすることにより、鉛直、水平方向の追従性が増し、アンカーボルト６の破断を防止することができる。
また、アンカーボルト６の引張−曲げ応力と、圧縮−曲げ応力との合計が降伏応力を超えないように設計することにより、アンカーボルト６を弾性構造としたままピン構造の柱脚支持構造を実現することができ、地震等により応力が作用した場合であっても、柱脚部を交換する必要がない。
なお、アンカーボルト６の太さ、長さ、材質は、支持すべき建造物の構造、重量、予想される圧縮応力、引き抜き応力等に応じて、適宜変更して実施することができる。
【００１３】
＜傾き調整用ボルト＞
傾き調整用ボルト７は、ベースプレート２を設置する際に、ベースプレート２の傾き、すなわち支持すべき柱脚１の傾きを調整するための傾き調整部材であり、ベースプレート２に切り離し可能に接続された４個のファスナー部材８にそれぞれネジ止めされている。また、傾き調整用ボルト７には、ファスナー部材８の下面に位置するようにアジャスタナット１４が取り付けられている。
なお、傾き調整用ボルト７の数は４個に限られず、ベースプレート２の外周部を略等分に分割する位置に３個以上設けられていればよい。
【００１４】
＜施工方法＞
次に、図６に基づいて、本実施形態に係る柱脚支持構造の施工方法を説明する。
図６は、柱脚支持構造の施工方法を順をおって説明した説明図である。
本実施形態に係る柱脚支持構造を施工するには、図６（ａ）に示すように、地表部に筒状の型枠を設置して、型枠１５の周囲に基礎コンクリート３を打設する。この際、アンカープレート（図示せず）に固定されたアンカーボルト６も基礎コンクリート３中に埋設される。
続いて、図６（ｂ）に示すように、型枠１５の内部にせん断力用定着材１２を位置させ、型枠１５とせん断力用定着材１２との間に充填材１６を充填して、せん断力用定着材１２を基礎コンクリート３中に固定する。
続いて、図６（ｃ）に示すように、基礎コンクリート３の上部に、せん断力用定着材１２と接触するように受け材４を固着する。
その後の工程は図示していないが、受け材４の上部に、建造物の柱脚１の下端部に取り付けるためのベースプレート２を載置し、ベースプレート２にアンカーボルト６の上端部を挿通して、ナットを用いてベースプレート２とアンカーボルト６とを連結する。
また、ベースプレート２上に建造物の柱脚１を取り付ける際に、ファスナー部材８から突出している傾き調整用ボルト７の長さを調整するとともに、アジャスタナット１４を締め付けて、ベースプレート２および柱脚１の傾きを調整する。そして、ファスナー部材８をベースプレート２から切り離して、受け材４とベースプレート２との摺動を可能とする。
【００１５】
＜圧縮および曲げのメカニズム＞
次に、建造物に圧縮応力および曲げが作用した場合の柱脚支持構造の動作を説明する。
図４は、建造物に圧縮応力および曲げが作用した場合の柱脚支持構造の動作説明図である。なお、図４においては、太い矢印で示す方向に圧縮応力および曲げが作用するものとする。
建造物に対して圧縮応力および曲げが作用すると、図４に示すように、ベースプレート２と受け材４との接触曲面において、水平方向にａ1の応力が作用し、垂直方向にｂ1の応力が作用する。したがって、ベースプレート２と受け材４との接触曲面には、ａ1およびｂ1の合力として、右斜め下方向に向かってｃ1の応力が作用することとなる。これによって、建造物からの曲げを接触曲面においてせん断力と圧縮力に分解することができ、曲げを曲面で負担できる。
即ち、リング状突起５→受材４→せん断力用定着材１２へ、せん断力が伝達し、せん断力を負担し、更に大きなせん断力が生じベースプレートが水平方向に移動した場合、せん断受け突起１１とリング状突起５が接触し、せん断力を負担する。
【００１６】
＜引き抜きおよび曲げのメカニズム＞
次に、建造物に引き抜き応力および曲げが作用した場合の柱脚支持構造の動作を説明する。
図５は、建造物に引き抜き応力および曲げが作用した場合の柱脚支持構造の動作説明図である。なお、図５においては、太い矢印で示す方向に引き抜き応力および曲げが作用するものとする。
建造物に対して引き抜き応力およびせん断応力が作用すると、図５に示すように、ベースプレート２と受け材４との接触曲面において、水平方向にａ2の応力が作用し、垂直方向にｂ2の応力が作用する。したがって、ベースプレート２と受け材４との接触曲面には、ａ2およびｂ2の合力として、右斜め下方向に向かってｃ2の応力が作用することとなる。これによって、曲げが作用した場合、接触曲面において、せん断力及び圧縮力に分解でき、曲げを曲面で負担できる。
この状態では、アンカーボルト６が伸張することにより、引き抜き応力を負担する。また、リング状突起５→受材４→せん断力用定着材１２へせん断力が伝達し、せん断応力を負担し、更に大きなせん断力が作用し、ベースプレートが水平に移動した場合、せん断受け突起１１とリング状突起５が接触し、せん断力を負担する。
【００１７】
【発明の効果】
本発明に係る建造物の柱脚支持構造およびその施工方法は、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、本発明に係る建造物の柱脚支持構造は、ベースプレートと受け材とにそれぞれリング状突起５と受材４を球面に接触することによって、せん断力および圧縮力を負担させることができる。両者は回転摺動することにより、ピン構造となり、設計時において容易にモデル化することができる。
また、ベースプレートと受け材との摺動部分をリング状とすることにより、応力集中することなく素直に受け材へ力を伝達でき、そしてかかる形状より、柱脚等の部材断面に近似させることができ、ベースプレートの大きさを効率的に設計することによりコストを低減することができる。
また、基礎とベースプレートとを連結部材により直接連結することにより、部材数が少なくなって、コストの低減を図ることができる。
また、リング状突起の左右方向の摺動を規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力受け突起を設けることにより、建造物からのせん断力を連結部材に負担させずに基礎へ伝達することができるため、連結部材の破断を防止することができる。
また、基礎中に、受け材の左右方向の動きを規制して、せん断力を受け止めるためのせん断力用定着材を設けることにより、連結部材は引き抜き時の引張力のみを負担すればよく、連結部材の負担を軽減することができる。
また、施工時において、せん断力用定着材により位置出しを行うことができるとともに、連結部材の非定着長が長くなって修正が容易となる。
また、ベースプレートの傾きを調整するための傾き調整部材を設けることにより、施工時の修正が容易となって施工に支障を来すおそれがない。そして、地震時にアンカーボルトは破断しないので、取り替えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る柱脚支持構造の縦断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’切断面図。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ’切断面図。
【図４】建造物に圧縮応力およびせん断応力が作用した場合の柱脚支持構造の動作説明図。
【図５】建造物に引き抜き応力およびせん断応力が作用した場合の柱脚支持構造の動作説明図。
【図６】柱脚支持構造の施工方法を順をおって説明した説明図。
【符号の説明】
１  柱脚
２  ベースプレート
３  基礎コンクリート
４  受け材
５  リング状突起
６  アンカーボルト
７  傾き調整用ボルト
８  ファスナー部材
９  リブ
１０  球面部
１１  せん断力受け突起
１２  せん断力用定着材
１３  アンカープレート
１４  アジャスタナット
１５  型枠
１６  充填材
【図１】
0003909392.tif 000002
【図２】
0003909392.tif 000003
【図３】
0003909392.tif 000004
【図４】
0003909392.tif 000005
【図５】
0003909392.tif 000006
【図６】
0003909392.tif 000007