特開 2024-30269 柱脚構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024030269

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】柱脚構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/24 20060101AFI20240229BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20240229BHJP

   E02D 27/00 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

E04B1/24 R

E04B1/58 511F

E02D27/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022133017

(22)【出願日】2022-08-24

(71)【出願人】

【識別番号】316001674

【氏名又は名称】センクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】児玉 雄介

【テーマコード（参考）】

2D046

2E125

【Ｆターム（参考）】

2D046AA16

2E125AA04

2E125AA66

2E125AB01

2E125AC15

2E125AE13

2E125AF03

2E125AG03

2E125AG05

2E125AG12

2E125AG23

2E125BA02

2E125BA51

2E125BB01

2E125BB22

2E125BB25

2E125CA03

2E125CA13

(57)【要約】

【課題】 簡易な構造で、曲げモーメントを低減することが可能な構造物の柱脚構造を提供する。
【解決手段】 柱脚は、柱体３と柱体３の下端に接合されたベースプレート５とを有する。柱脚は、周囲のスラブコンクリート１３に形成された空間に配置され、充填コンクリート１５によって埋設される。すなわち、柱脚の周囲は充填コンクリート１５によって埋められる。充填コンクリート１５と基礎１１との間の少なくとも一部には、圧縮変形可能な弾性部材１９ａが配置される。また、充填コンクリート１５と周囲のスラブコンクリート１３との間には、圧縮変形可能な弾性部材１９ｂが配置される。すなわち、柱脚は弾性部材１９ｂによって全周が囲まれる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱体と、前記柱体の下端に接合されるベースプレートと、を有する柱脚と、
前記ベースプレートが固定される基礎と、
前記柱脚の周囲に設けられる充填コンクリートと、
を具備し、
前記充填コンクリートと前記基礎との間の少なくとも一部と、前記充填コンクリートと周囲のスラブコンクリートとの間に、圧縮変形可能な弾性部材が配置されることを特徴とする柱脚構造。

【請求項2】

前記ベースプレートは、
アンカーボルトが挿通される孔と、
前記孔の周囲の少なくとも一部に形成されるスリットと、
を具備し、
前記スリットで囲まれた部位が、変形容易部として機能することを特徴とする請求項１記載の柱脚構造。

【請求項3】

前記充填コンクリートと前記基礎との間に配置される前記弾性部材は、平面視において前記柱脚の全周にわたって配置されることを特徴とする請求項１記載の柱脚構造。

【請求項4】

前記充填コンクリートと前記基礎との間に配置される前記弾性部材は、平面視において前記柱脚の周方向に対して少なくとも一方には配置されないことを特徴とする請求項１記載の柱脚構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物の柱脚構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図６に示すように、一般的な構造物１００は、柱体１０１、梁１０５等から構成される。柱体１０１は、基礎１０３と接合される。このような構造物１００に対して、側方からの力Ｘが付与されると、柱体１０１には曲げモーメントＭが生じる。この場合、柱体１０１と基礎１０３との接合部において、最も大きな曲げモーメントが生じる。このため、柱体１０１および基礎１０３の変形を抑えるためには、高い剛性が要求される。

【0003】

このような柱体１０１の下部における基礎１０３との接合構造としては、柱脚に接合されたベースプレートを、基礎に対してアンカーボルトで固定する方法が一般的である（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－６４２４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、例えば、中低層構造物では、鋼製の柱体１０１や梁１０５の剛性は十分であるが、コンクリート製の基礎１０３の剛性が不足する場合がある。より頑丈な基礎１０３を得るためには、より大きく深い基礎１０３が必要となる。例えば、柱体１０１に用いられる鋼材は規格品であるため、最も安価な柱体１０１を選択しても、中低層構造物に要求される剛性に対しては十分な余裕がある場合がある。これに対し、基礎１０３と柱体１０１との接合部における柱脚構造は、曲げモーメントに耐えうる十分な剛性を確保する必要があり、コスト増の要因となっていた。

【0006】

これに対し、基礎１０３と柱体１０１との接合部をピン構造とする方法もある。ピン構造とすることで、柱脚に生じる曲げモーメントを小さくすることができる。したがって、より小さな基礎１０３とすることができる。

【0007】

一方、美観等の観点から、床スラブの一部に空間を形成し、当該空間に柱脚構造を構築し、その後、ベースプレートを含む柱脚の一部を充填コンクリートで埋設する場合がある。しかし、このような構造とすると、基礎１０３と柱体１０１との接合部をピン構造としても、柱脚の周囲の充填コンクリートと、さらにその周囲の床スラブを構成するコンクリートによって柱脚が拘束されるため、柱脚の回転変形が妨げられ、前記した効果を十分に得ることができないという問題があった。

【0008】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構造で、曲げモーメントを低減することが可能な構造物の柱脚構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述した目的を達成するため、本発明は、柱体と、前記柱体の下端に接合されるベースプレートと、を有する柱脚と、前記ベースプレートが固定される基礎と、前記柱脚の周囲に設けられる充填コンクリートと、を具備し、前記充填コンクリートと前記基礎との間の少なくとも一部と、前記充填コンクリートと周囲のスラブコンクリートとの間に、圧縮変形可能な弾性部材が配置されることを特徴とする柱脚構造である。

【0010】

前記ベースプレートは、アンカーボルトが挿通される孔と、前記孔の周囲の少なくとも一部に形成されるスリットと、を具備し、前記スリットで囲まれた部位が、変形容易部として機能させてもよい。

【0011】

前記充填コンクリートと前記基礎との間に配置される前記弾性部材は、平面視において、前記柱脚の全周にわたって配置されてもよく、又は、前記充填コンクリートと前記基礎との間に配置される前記弾性部材は、平面視において、前記柱脚の周方向に対して少なくとも一方には配置されなくてもよい。

【0012】

本発明によれば、柱脚が埋設される充填コンクリートの周囲及び下方に、圧縮変形可能な弾性部材を配置することで、周囲のスラブコンクリートや基礎との間で、充填コンクリートの移動が許容される。このため、柱脚に曲げモーメントがかかった際に、充填コンクリート自体が柱脚とともに回転して、曲げモーメントを低減することができる。

【0013】

また、さらに、ベースプレートにスリットを入れることで、ベースプレートが変形しやすく、柱脚が回転変形しやすくなる。このため、柱脚に生じる曲げモーメントをより低減することができる。

【0014】

また、充填コンクリートと基礎との間に配置される弾性部材を、柱脚の全周にわたって配置すれば、全方向に対して柱脚の回転を許容させることができる。

【0015】

一方、充填コンクリートと基礎との間に配置される弾性部材を、柱脚の一方の方向に配置しないことで、柱脚の回転が生じない方向や、あえて回転を規制したい方向に対する弾性部材の配置を削減することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、簡易な構造で、曲げモーメントを低減することが可能な構造物の柱脚構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】柱脚構造１を示す図。

【図2】図１のＡ－Ａ線断面図。

【図3】柱脚構造１ａを示す図。

【図4】柱脚構造１ｂを示す図。

【図5】（ａ）、（ｂ）は、柱脚構造１の動作を示す図。

【図6】構造物１００を示す概念図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態にかかる柱脚構造１について説明する。図１は、柱脚構造１を示す正面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。なお、図１、図２は、充填コンクリート１５の透視図とする。柱脚構造１は、主に、柱体３、ベースプレート５、アンカーボルト９、基礎１１、充填コンクリート１５、弾性部材１９ａ、１９ｂ等から構成される。

【0019】

柱脚は、柱体３と柱体３の下端に接合されたベースプレート５とを有する。なお、図示した例では、柱体３はＨ鋼柱であるが、丸形柱や角形柱であってもよい。また、図示した例では、柱体３の一方の側にガセットプレートを介してブレース１７が接合されるが、ブレース１７は必ずしも必要ではなく、また、異なる方向に対してもさらにブレース１７を配置してもよい。

【0020】

ベースプレート５は鋼製の板状部材である。ベースプレート５には、柱体３との接合部の周囲に複数の孔が設けられ、それぞれの孔にはアンカーボルト９が挿通される。アンカーボルト９の一端は基礎１１に埋設され、アンカーボルト９によって、ベースプレート５が基礎１１に固定される。

【0021】

なお、アンカーボルト９の配置や本数は特に限定されないが、例えば、ベースプレート５の四隅近傍にそれぞれ配置してもよく、図２に示すように、ベースプレート５の中央に近づけて配置し、いわゆるピン構造としてもよい。

【0022】

ベースプレート５と基礎１１との間には、モルタル７が充填される。すなわち、ベースプレート５の下方には、基礎１１との間に隙間は形成されず、ベースプレート５の下面の全体がモルタル７と接触する。

【0023】

柱脚は、周囲のスラブコンクリート１３（床スラブ）に形成された空間に配置され、充填コンクリート１５によって埋設される。すなわち、柱脚の周囲には充填コンクリート１５が設けられ、柱脚と一体化する。充填コンクリート１５と基礎１１との間の少なくとも一部には、圧縮変形可能な弾性部材１９ａが配置される。また、充填コンクリート１５と周囲のスラブコンクリート１３との間には、圧縮変形可能な弾性部材１９ｂが配置される。

【0024】

弾性部材１９ｂは、柱脚を全周から囲むように四方向に配置される。一方、図示した例では、ベースプレート５に対して、弾性部材１９ａは、ブレース１７が設置された側のみに配置され、その他の方向には弾性部材１９ａが配置されない。

【0025】

なお、図２に示すように、本実施形態では、ブレース１７が配置されたのとは逆側と、ブレース１７の設置方向に対して垂直な方向には、弾性部材１９ａが配置されていないが、これには限られない。すなわち、柱脚と弾性部材１９ｂとの間において、弾性部材１９ａは、少なくとも一方に配置されれば、その配置は特に限定されない。

【0026】

例えば、ブレース１７が配置されたのとは逆側に対しても、弾性部材１９ａを配置して、柱脚と弾性部材１９ｂとの間の二方向に弾性部材１９ａを配置してもよい。又は、ブレース１７の設置方向に対して垂直な方向の一方または両方に弾性部材１９ａを配置して、柱脚と弾性部材１９ｂとの間の二方向又は三方向に弾性部材１９ａを配置してもよい。

【0027】

また、例えば、図３に示す柱脚構造１ａのように、充填コンクリート１５と基礎１１との間に配置される弾性部材１９ａは、柱脚（ベースプレート５）の全周にわたって配置されてもよい。このように、弾性部材１９ａは、平面視において、柱脚（ベースプレート５）の周方向に対して少なくとも一方に配置されれば、全周（柱脚の四方向）に配置してもよく、少なくとも一方には弾性部材１９ａを配置しなくてもよい。

【0028】

また、図４に示す柱脚構造１ｂのように、ベースプレート５ａを用いてもよい。ベースプレート５ａは、アンカーボルト９（アンカーボルトが挿通される孔）の周囲の少なくとも一部にスリット２１が設けられる。スリット２１は、ベースプレート５ａの側面側から略Ｌ字状に形成される。すなわち、スリット２１は、それぞれのアンカーボルト９（ベースプレート５ａの孔）を少なくとも二方向から囲むように形成される。

【0029】

このように、アンカーボルト９が、異なる２方向のスリット２１の間に配置されることで、アンカーボルト９で固定されるベースプレート５ａに、変形容易部２３を形成することができる。変形容易部２３は、柱体３に外力が生じた際にベースプレート５ａが変形し、柱体３の回転変形を許容する部位である。なお、スリット２１は、必ずしも必須ではない。

【0030】

弾性部材１９ａ、１９ｂは、例えば発泡体やゴムなどが適用可能である。ここで、通常、スラブコンクリート１３を打設する際には、柱脚を設置する部分を囲むように基礎１１上に型枠を設置して型枠の外側にコンクリートを打設することで、スラブコンクリート１３に、柱脚を設置する空間を形成（いわゆる箱抜き）することができる。

【0031】

この際、弾性部材１９ｂとして、スラブコンクリート１３等の型枠をそのまま流用してもよい。例えば、スラブコンクリート１３を打設する前に、柱脚を設置する部位の周囲に弾性部材１９ｂを設置し、この状態でスラブコンクリート１３を打設する。さらに、当該空間に柱脚の設置後、基礎１１上に弾性部材１９ａを設置して、当該空間を埋めるように充填コンクリート１５を打設する。以上により柱脚構造１を施工することができる。

【0032】

なお、スラブコンクリート１３の型枠に弾性部材１９ｂを用いる場合には、スラブコンクリート１３の側圧及び、その後打設される充填コンクリート１５の側圧によって、弾性部材１９ｂが完全につぶれてしまわずに、圧縮弾性変形能が残る程度の圧縮弾性率及び厚みを有する必要がある。同様に、基礎１１上に配置される弾性部材１９ａとしては、上方に充填コンクリート１５を打設した際に、完全につぶれてしまわずに、圧縮弾性変形能が残る程度の圧縮弾性率及び厚みを有する必要がある。

【0033】

次に、柱脚構造１に対して曲げモーメントが付与された際の動作について説明する。なお、柱脚構造１ａ、１ｂも同様である。図５（ａ）は、柱脚構造１の部分断面図である。前述したように、基礎１１上にベースプレート５が固定され、ベースプレート５と柱体３（及びガセットプレート等の一部）が充填コンクリート１５に埋設される。充填コンクリート１５の周囲と下方には弾性部材１９ａ、１９ｂが配置される。

【0034】

図５（ｂ）に示すように、この状態から、例えば、柱体３にブレース１７の方向に力がかかると（図中矢印Ｂ）、弾性部材１９ａ、１９ｂの一部がつぶれて、充填コンクリート１５ごと、柱脚がＢ方向へ回転することが許容される。このように、基礎１１（スラブコンクリート１３）に対して、柱脚が回転動作することで、柱脚にかかる曲げモーメントを低減することができる。

【0035】

なお、Ｂ方向への力がなくなると、柱脚は元の状態に戻る。この際、弾性部材１９ａ、１９ｂも元の状態に戻り、充填コンクリート１５とスラブコンクリート１３との間に隙間が形成されることは抑制される。

【0036】

以上、本実施の形態によれば、柱体３に外力が付与された際に、弾性部材１９ａ、１９ｂの圧縮弾性変形によって、柱脚と一体化された充填コンクリート１５の回転変形を許容することができる。このため、柱脚の回転剛性を小さくすることができる。このため、簡易な構造で、柱脚にかかる曲げモーメントを低減することが可能である。

【0037】

この際、弾性部材１９ａは、基礎１１上に配置され、弾性部材１９ｂは、柱脚の周囲に配置されればよいため、柱脚の形状や外形に応じて特殊な形状とする必要がない。例えば、柱脚の外表面に弾性部材を配置しようとすると、柱体３やブレース１７の外面の凹凸形状等に合わせて弾性部材を細かく配置する必要があり、施工が困難であるが、本実施形態では、弾性部材１９ａ、１９ｂとして、板状の部材をそのまま使用することができる。このため、施工も容易である。

【0038】

また、ベースプレート５にスリット２１形成すること、ベースプレート５の変形も容易となる。このため、ベースプレート５の変形によっても、柱脚への曲げモーメントの低減効果を得ることができる。

【0039】

また、弾性部材１９ａは、少なくとも柱脚にかかる引っ張り力側に配置されればよく、柱脚の全周に配置する必要はない。例えば、ブレース１７からの力を考慮する場合には、ブレース１７の配置される方向に対して弾性部材１９ａを配置すればよい。例えば、図３に示す例では、ブレース１７が柱体３の両側に配置されているが、この場合には、ブレース１７の配置方向にのみ弾性部材１９ａを配置してもよい。

【0040】

このように、弾性部材１９ｂは柱脚の全周を囲むように配置されるが、弾性部材１９ａは、回転変形が想定される方向にのみ配置すればよい。すなわち、回転変形が想定されない方向や、回転変形を規制する方向に対しては、弾性部材１９ａを配置しなくてもよい。

【0041】

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0042】

１、１ａ、１ｂ………柱脚構造
３………柱体
５、５ａ………ベースプレート
７………モルタル
９………アンカーボルト
１１………基礎
１３………スラブコンクリート
１５………充填コンクリート
１７………ブレース
１９ａ、１９ｂ………弾性部材
２１………スリット
２３………変形容易部
１００………構造物
１０１………柱体
１０３………基礎
１０５………梁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】