(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中梁と、その地中梁の天端と略同一の高さに配置されるベースプレートと、そのベースプレートの上面に立設しウェッブ及びフランジを備えた柱鉄骨と、柱鉄骨の周囲に立設する複数の柱主筋と、その複数の柱主筋を囲み配筋される帯筋と、その帯筋に係合する副帯筋とをコンクリートに埋設した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造であって、前記ベースプレートには、ベースプレートに形成した貫通孔を挿通されてベースプレートの上方及び下方に延在し、ベースプレートの上方に作用する応力をベースプレートの下方に伝達する接続鉄筋が前記柱鉄骨のフランジ外形を結ぶ仮想線に囲まれた内側に配筋されていることを特徴とする鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造。
【請求項２】
前記ベースプレートには、前記接続鉄筋に比べて径大の接続鉄筋貫通孔が複数形成されており、前記接続鉄筋はこの接続鉄筋貫通孔を通り配筋されていることを特徴とする請求項１記載の鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造。
【請求項３】
前記柱鉄骨には副帯筋貫通孔が複数設けられ、その副帯筋貫通孔の両側から前記副帯筋が挿入されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造。
【請求項４】
前記副帯筋の前記副帯筋貫通孔に対する挿入量は、副帯筋の直径に対し５〜１０倍の挿入量であることを特徴とする請求項３記載の鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造。
【請求項５】
前記副帯筋貫通孔は、前記柱鉄骨のウェッブに複数形成され、その副帯筋貫通孔には、前記副帯筋が複数挿入されていることを特徴とする請求項３又は４記載の鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚として、埋込み型鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚と、非埋込み型鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚とが知られている。
埋込み型鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚（以下、埋込み型柱脚と称す）とは、図６及び図７に示すように地中梁２０内より立設する柱鉄骨２と、その柱鉄骨２の周囲に配筋される複数の柱主筋１２と、複数の柱主筋１２を囲み配筋される帯筋１４とを型枠で囲み、その型枠内にコンクリートを打設してそれら柱鉄骨２、柱主筋１２、帯筋１４とをコンクリートに埋設する施工により造られる柱脚である。つまり、柱鉄骨２の下部が地中梁２０の底部まで延在した柱脚構造である。
【０００３】
なお、ここでいう地中梁２０とは地中梁主筋１６と地中梁せん断補強筋１８とで構成される梁で構造物の基礎となる部分である。柱鉄骨２の下端にはベースプレート６が溶接されており、柱脚の基礎となる基礎フーチング８に立ち上がるアンカーボルト１０にそのベースプレート６がナットで締結されている。さらに柱鉄骨２のフランジ面の下方には鉄筋コンクリート３と柱鉄骨２との一体性を高めるためのスタッドボルト４が複数突出している。
【０００４】
非埋込み型鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚（以下、非埋込み型柱脚と称す）とは、前述の埋込み型柱脚と同じ構成部材で造られるが、図９及び図１０に示すように柱鉄骨２の下端に固定されるベースプート６は地中梁２０の天端２０ａと略同一の高さに配置され、基礎フーチング８から地中梁２０の天端２０ａまで立ち上がるアンカーボルト１０にそのベースプレート６が締結されている。つまり、非埋込み型柱脚における柱鉄骨２は、地中梁２０の天端２０ａ付近より起立する柱脚構造である。柱主筋１２は埋込み型柱脚と同様に地中梁２０内より立設して柱鉄骨２の周囲に配筋されている。帯筋１４も埋込み型柱脚と同様に複数の柱主筋１２を囲み配筋されている。そして、それらをコンクリートに埋設する施工により造られる柱脚である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、埋込み型柱脚はその施工時において地中梁２０内に配筋される地中梁主筋１６及び地中梁せん断補強筋１８と、柱鉄骨２との交差、係合を防ぐ必要があり、その対策として図８に示すように水平ハンチ２２を設ける必要がある。しかし、この水平ハンチ２２を設けると、地中梁２０の配筋作業やコンクリートの型枠配置作業に手間がかかり施工性が悪くなる。さらに地中梁２０をコンクリートに埋設する前に柱鉄骨２を配置する必要があるため、施工工程が複雑になり施工性が悪くなる。
【０００６】
その点、非埋込み型柱脚構造では、柱鉄骨２を地中梁２０外に設けるとができるため柱主筋１２や帯筋１４を地中梁２０内へ納まり良く配筋することができる。したがって、埋込み型柱脚に比べ非埋込み型柱脚は施工が容易である。しかしながら、非埋込み型柱脚の柱脚構造は埋込み型柱脚に比べ、施工性は良いものの強度の面で検討した場合、埋込み型柱脚に比べやや強度が劣り、地震時の耐力の面で問題がある。この要因としては、柱鉄骨２の下方に位置する柱主筋１２やアンカーボルト１０に地震による大きな圧縮力や引張り力及び曲げ応力が繰り返し加わり、それら鉄筋やアンカーボルト１０が座屈を起こしたり破断することでコンクリートが破壊すると考えられる。
【０００７】
そこで、この非埋込み型柱脚の強度を上げるために、柱鉄骨２の周囲に配筋される柱主筋１２の数を増やす、あるいはアンカーボルト１０の本数を増やしてベースプレート６との結合力を増すといった試みが現在まで行われてきた。しかしながら、これらの試みは以下に示す点でいくつかの不具合が見られた。
【０００８】
柱主筋１２の数を増やすことにより柱脚の強度を上げる試みでは、柱鉄骨２の下端に溶接されるベースプレートを避けて柱主筋１２を配設するため、柱主筋１２の増加にともない柱脚の横断面積も大きくなる。より詳しくは、柱主筋１２を配筋するに当たり、それら互いに隣合う柱主筋１２との間にはコンクリートが柱主筋１２内に容易に流れ込めるようするため一定の間隔を開けて配筋する必要がある。したがって、柱主筋１２を密に設けると欠陥が生じる。よって、この試みでは床面に対する柱脚の占有面積が必然的に大きくなり、建物の施工には不向きである。
【０００９】
アンカーボルト１０の本数を増やし強度を上げる試みにおいては、アンカーボルト１０の数を増やすことは容易に実施可能であるものの、柱鉄骨２に近い位置でのナットの締結作業は非常に困難であり施工性が悪かった。さらに、アンカーボルト１０は鉄筋棒に比べ割高であり、コストの面からみても適当であるとはいえなかった。
【００１０】
よって本発明は、非埋込み型柱脚構造と略同等の施工性の良さを有することは勿論のこと、地震時における耐力を増大させることができる鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では前記課題を解決するため、地中梁と、その地中梁の天端と略同一の高さに配置されるベースプレートと、そのベースプレートの上面に立設しウェッブ及びフランジを備えた柱鉄骨と、柱鉄骨の周囲に立設する複数の柱主筋と、その複数の柱主筋を囲み配筋される帯筋と、その帯筋に係合する副帯筋とをコンクリートに埋設した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造であって、前記ベースプレートには、ベースプレートに形成した貫通孔を挿通されてベースプレートの上方及び下方に延在し、ベースプレートの上方に作用する応力をベースプレートの下方に伝達する接続鉄筋が前記柱鉄骨のフランジ外形を結ぶ仮想線に囲まれた内側に配筋されていることを特徴とする鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造とした。
【００１２】
つまり、本発明では従来の非埋込み型柱脚構造に加えて、ベースプレートを貫通し、その上方及び下方に延在する接続鉄筋を配筋した後、それら鉄筋及び鉄骨をコンクリートに埋設する構造とした。なお、ベースプレートに接続鉄筋を貫通させる方法としては、接続鉄筋に比べて径大の接続鉄筋貫通孔をベースプレートに複数形成し、その接続鉄筋貫通孔に接続鉄筋を挿入して配筋する施工が大変好適である。
【００１３】
したがって、接続鉄筋を配筋する柱脚の横断面積を増すことなく大幅に鉄筋を増やすことができると共に、接続鉄筋によって柱脚に作用する応力を地中梁内へと伝達させてベースプレート付近への応力集中を防止し、これにより柱脚部の引っ張り耐力を高めることができる。よって、柱脚に高い強度を持たせることができる。しかも、その施工はベースプレートに対し、その上方及び下方に延在する接続鉄筋を設けるといった簡単な作業で実施できため従来の非埋込み型柱脚と略同程度の施工性の良さを確保できる。なお、ここでいう施工性とは、作業性、コスト、実用性等、鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚を施工する上で問題とされる点を意味する。
【００１４】
また柱鉄骨には副帯筋貫通孔が複数設けられ、その副帯筋貫通孔の両側から前記副帯筋が挿入されている構成とすることもできる。さらにその場合、貫通孔に対する副帯筋の挿入量は、副帯筋の直径に対し５〜１０倍の挿入量とすると大変好適である。
【００１５】
この構造では、副帯筋が柱鉄骨を貫通して配筋されているため柱鉄骨と鉄筋コンクリート部分との一体性が高く、地震時等、柱脚に作用する大きな引張り力や曲げ応力に対して強い抗力を発揮する。つまり、少々のひび割れでも崩壊することのない強靭な柱脚を得ることができる。しかもその施工は柱鉄骨に設けられる複数の貫通孔に副帯筋を挿入するといった簡単な作業で実施できる。したがって、地震に対しての耐力が高く、しかも施工性も優れた鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造を得ることができる。
【００１６】
また副帯筋貫通孔は、前記柱鉄骨のウェッブに複数形成され、その副帯筋貫通孔には前記副帯筋が複数挿入されている構成とすることもできる。柱鉄骨のウェッブは耐力的に余裕があり、柱鉄骨の強度低下を招くことなく副帯筋貫通孔を設けることができる。さらに、副帯筋貫通孔に対し複数の副帯筋を挿入可能にすると、重ね継ぎ手等の手法を用い副帯筋を効率よく配筋することができる。
【００１７】
本発明では、ベースプレートを貫通して配筋される接続鉄筋をコンクリートに埋設した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造と、その柱脚構造に加え柱鉄骨を貫通して配筋される副帯筋をコンクリートに埋設した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造により、従来の非埋込み型柱脚と略同等の施工性の良さを確保しつつ、より強度の高い鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造を得ることができる。したがって、地震に対する耐力を増大させることができる。
なお、本発明の鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造は、非埋込み型柱脚構造とその柱脚構造を類似する根巻き型鉄骨柱脚にも勿論適用させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では図９及び図１０に示した従来の非埋込み型柱脚構造と同一部分には同一記号を付しその説明を省略する。
〈実施の形態１〉
実施の形態１では、図１に示すように従来の非埋込み型柱脚構造に加え、ベースプレート６を貫通し且つそのベースプレート６の上方及び下方に延在する接続鉄筋３２と、柱鉄骨２を貫通する副帯筋３４とを配筋した後、それらをコンクリートに埋設した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造としている。
【００１９】
初めに、ベースプレート６から説明していくとべースプレート６は、図２及び図３に示すようにウェッブ２ａ及びフランジ２ｂを備えた横断面十字形状の柱鉄骨２の下端に溶接で接続されており、そのベースプレート６における柱鉄骨２のフランジに囲まれた位置に接続鉄筋貫通孔３０（以下、貫通孔３０と称す）が複数形成されている。この貫通孔３０の内径は、接続鉄筋の直径より１０〜２０ミリ程大きく形成されており、接続鉄筋３２を容易に挿入することができる。
【００２０】
接続鉄筋３２は、このベースプレート６に複数設けられる貫通孔３０に挿入され、ベースプレート６の上方及び下方に延在している。また、その定着長さ（コンクリートに埋設される鉄筋が動いたり、引き抜けたりしないために必要とされる長さ）は、柱主筋１２の定着長さ（鉄筋径の３０〜４０倍）と比較して約半分程度（鉄筋径の２０倍程度）とされる。接続鉄筋３２の配置場所は柱鉄骨２のウェッブ２ａ及びフランジ２ｂによって囲まれているため、そのコンクリートは鉄骨に拘束されている。したがって、この部分におけるコンクリート強度は非常に高く、接続鉄筋３２とコンクリートとの付着強度は高くなる。よって接続鉄筋３２の定着長さを短くすることができる。
【００２１】
また、この接続鉄筋３２は異形鉄筋とすると好適である。ここでいう異形鉄筋とは、機械的付着強度を増大するための突起やぎざぎざがその表面に設けられた鉄筋であり、コンクリートに対する付着強度が強い鉄筋である。
【００２２】
このように柱脚の長手方向と平行に配筋される接続鉄筋３２は、地震時等、柱脚に作用する大きな引張り力や曲げ応力に対して強い抗力を発揮する。より詳しくは、ベースプレート６付近に集中する曲げ応力をこの接続鉄筋３２で地中梁２０内へと効率よく伝達することができる。
【００２３】
また、柱脚に作用する引張り力に対しては、接続鉄筋３２とコンクリートとの付着力及び接続鉄筋３２の引張り強さが抗力として作用する。このように、地震時等においても簡単に倒壊することのない鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造を得ることができる。
【００２４】
このように、本発明ではベースプレート６を貫通し且つその上方及び下方に延在する接続鉄筋３２を備えるため、ベースプレート６の外周のみに柱主筋１２を配筋した従来の非埋込み型柱脚と比較して、柱脚の横断面積を増やすことなく大幅に鉄筋量を増すことが可能となる。
【００２５】
続いて、柱鉄骨を貫通して配筋される副帯筋に関しての説明を行う。初めに柱鉄骨２に設けられ副帯筋貫通孔に関し説明する。この副帯筋貫通孔は図３に示すように柱鉄骨２のウェッブ２ａに設けられており、その配置は柱鉄骨２の長手方向に向かって縦一列に並んでいる。また、その内径はこの副帯筋貫通孔に挿入される副帯筋３４の直径に比べ径大に形成されている。より具体的には２．５〜３倍程度径大に形成されている。
【００２６】
この副帯筋貫通孔を通り配筋される副帯筋３４は異形鉄筋である。またその外観はコの字型であり、その両端は同一の方向を向いて配置されている。つまり副帯筋３４には直角に折曲げられる屈曲部３５が２箇所に設けられており、柱鉄骨２のウェッブ２ａに複数設けられる副帯筋貫通孔に対しその水平方向からコの字型の副帯筋３４が挿入されている。なおこの時、一つの副帯筋貫通孔に対しては、一組の副帯筋がその両側から挿入されるため、一つの副帯筋貫通孔に対し２本の副帯筋３４が挿入されることになる。よって、この副帯筋貫通孔に挿入される一組の副帯筋３４のそれぞれの両端は、重なり合う状態で配筋されている。
【００２７】
なお、副帯筋貫通孔に対しての副帯筋３４の挿入量は副帯筋３４の直径に対し５〜１０倍程度挿入すると適切な定着長を得ることができる。副帯筋貫通孔付近のコンクリートは柱鉄骨２のウェッブ２ａ及びフランジ２ｂによって拘束されており、副帯筋３４とコンクリートとの付着強度はよりいっそう高くなる。実験ではコンクリート強度を６００ｋｇ／ｃｍ2とし、副帯筋の挿入量を副帯筋の直径に対し５倍とした場合、８０００ｋｇ／ｃｍ2程度まで定着可能である。なお、上記した定着長さのみならず、コンクリート強度及び副帯筋３４の強度を考慮し、経験則に基づきその定着長さを決定しても良い。
【００２８】
またこの時、副帯筋３４の一部分、すなわち２箇所に設けられる屈曲部３５間は、帯筋１４に対し番線等の結束線により確実に結束されている。なお、実施の形態１ではコの字型の副帯筋３４を用いているが、この形状のみならず、例えばレの字型及びＪ型等の副帯筋を用いても良く、また一つの副帯筋貫通孔に対し一本の副帯筋３４を配筋しても良い。このような施工は比較的横断面積の小さい柱脚の施工に好適である。また、場合によっては一つの副帯筋貫通孔に対し３以上の副帯筋３４を配筋しても良い。
【００２９】
このように、柱鉄骨２を貫通する副帯筋３４を備えた柱脚は、柱鉄骨２と鉄筋コンクリート部分との一体性が高く、地震時等、柱脚に作用する大きな引張り力や曲げ応力に対して強い抗力を発揮する。つまり、少々のひび割れでも簡単に崩壊することのない強靭な柱脚を得ることができる。しかも、その施工は柱鉄骨２に設けられる副帯筋貫通孔に対し、その両側から一組の副帯筋３４を挿入するといった簡単な作業で実施できる。
【００３０】
この実施の形態１では、ベースプレート６を貫通し且つそのベースプレートの上方及び下方に延在する接続鉄筋３２を配筋して柱脚の強度を高める鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造と、柱鉄骨２に副帯筋貫通孔を設け、その副帯筋貫通孔を貫通する副帯筋３４を配筋した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造とを併用しているため、それらの相乗効果により柱脚の強度をよりいっそう高めることができる。
【００３１】
なお、上記した２つの柱脚構造を併用せず一方の柱脚構造のみに依存した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造においても地震に対する耐力を備えることは言うまでもない。
【００３２】
〈実施の形態２〉
実施の形態２は、図４及び図５に示す横断面略Ｔ字型の柱鉄骨を備えた鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚に対し本発明を適用した例を示す。なお、実施の形態２は実施の形態１とその構成が略同構造であるため、同一部分には同一符号を付しその説明を簡略化する。
【００３３】
実施の形態２における柱鉄骨３６は、互いに直交する２枚のウェッブ３６ａと、そのそれぞれのウエッブ３６ａの端部に形成されるフランジ３６ｂとで構成され、その横断面は略Ｔ字型である。また、この柱鉄骨３６の下端に接続するベースプレート６は略台形型であり、実施の形態１と同様に、ベースプレート６における柱鉄骨３６のフランジに囲まれた位置に接続鉄筋貫通孔３０（以下、貫通孔３０と称す）が複数設けられ、その貫通孔３０に接続鉄筋３２が挿入されている。
【００３４】
さらに、実施の形態１と同様にそのウェッブ３６ａにも副帯筋３４用の貫通孔（以下、副帯筋貫通孔と称す）が形成されており、副帯筋３４がその副帯筋貫通孔を通り配筋されている。なお、実施の形態２ではコの字型の副帯筋３４とレの字型の副帯筋３４が使用されており、それら副帯筋３４の一端は帯筋１４に結束線等により確実に係合されている。以上が実施の形態２に示す非埋込み型柱脚構造であり、この構成の柱脚構造においても、前述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、非埋込み型柱脚構造と略同等の施工性の良さを有することは勿論のこと、地震時における耐力を増大させることができる鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造を提供することができる。
【００３６】
特に、ベースプレートを貫通する接続鉄筋を備えた柱脚構造とした場合には、柱脚の横断面積を増すことなく大幅に鉄筋量を増やすことができるとともに、ベースプレート付近に集中する応力を効率よく基礎に伝達して引っ張り耐力を高めることができる。また、柱鉄骨を貫通して副帯筋を配筋した柱脚構造においては、副帯筋が柱鉄骨を貫通して配筋されているため柱鉄骨と鉄筋コンクリート部分との一体性を高めることができる。  このように、地震時等、柱脚に作用する大きな引張り力や曲げ応力に対して強い耐力を備えた鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線矢視図である。
【図３】図１の丸印の符号Ａで示す部分の拡大図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態を示す縦断面図である。
【図５】図４のV −V 線矢視図である。
【図６】従来の埋込み型鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造を示す縦断面図である。
【図７】図６のVII −VII 線矢視図である。
【図８】埋込み型の鉄骨鉄筋コンクリート造り柱脚構造で問題となっていた水平ハンチを示す平面図である。
【図９】従来の非埋込み型鉄骨鉄筋コンクリート造の柱脚構造を示す縦断面図である。
【図１０】図９のX −X 線矢視図である。
【符号の説明】
２ 柱鉄骨
２ａ ウェッブ
２ｂ フランジ
３ 鉄筋コンクリート
６ ベースプレート
８ 基礎フーチング
１０ アンカーボルト
１２ 柱主筋
１４ 帯筋
１６ 地中梁主筋
１８ 地中梁せん断補強筋
２０ 地中梁
２０ａ 地中梁の天端
３０ 接続鉄筋貫通孔
３２ 接続鉄筋
３４ 副帯筋
３５ 屈曲部
３６ 柱鉄骨
３６ａ ウェッブ
３６ｂ フランジ
【図１】
0003863322.tif 000002
【図２】
0003863322.tif 000003
【図３】
0003863322.tif 000004
【図４】
0003863322.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003863322.tif 000008
【図８】
0003863322.tif 000009
【図９】
0003863322.tif 000010
【図１０】
0003863322.tif 000011