トップ :: E 固定構造物 :: E04 建築物

【発明の名称】 免震柱脚部構造
【発明者】 【氏名】小野 喜信

【氏名】金子 洋文

【氏名】鈴木 直幹

【氏名】木村 秀樹

【氏名】岩下 敬三

【氏名】春日 康博

【要約】 【課題】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を提供する。

【解決手段】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、前記鞘管の中に、下端部にエンドプレートを取り付けた柱が差し入れられている。前記エンドプレートは鞘管へ水平力を伝達する形状、大きさとされる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】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、前記鞘管の中に、下端部にエンドプレートを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は鞘管へ水平力を伝達する形状、大きさとされていることを特徴とする、免震柱脚部構造。
【請求項2】柱下端部のエンドプレートとベースプレートとの間に緩衝材が介在されていることを特徴とする、請求項1に記載した免震柱脚部構造。
【請求項3】鞘管の内側面に滑り材が貼付けら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。
【請求項4】エンドプレートの角部にR加工が施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。
【請求項5】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1〜4のいずれか一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、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、前記鞘管の中に、下端部にエンドプレートを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は鞘管へ水平力を伝達する形状、大きさとされていることを特徴とする。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1に記載した免震柱脚部構造において、柱下端部のエンドプレートとベースプレートとの間に緩衝材が介在されていることを特徴とする。
【0012】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、鞘管の内側面に滑り材が貼付けられていることを特徴とする。
【0013】請求項4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、エンドプレートの角部にR加工が施されていることを特徴とする。
【0014】請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一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1〜4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(請求項2記載の発明)。
【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(請求項3記載の発明)。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(請求項4記載の発明)。
【0023】次に、請求項5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1〜4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5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。
【出願人】 【識別番号】000003621
【氏名又は名称】株式会社竹中工務店
【出願日】 平成12年6月15日(2000.6.15)
【代理人】 【識別番号】100090114
【弁理士】
【氏名又は名称】山名 正彦
【公開番号】 特開2002−4632(P2002−4632A)
【公開日】 平成14年1月9日(2002.1.9)
【出願番号】 特願2000−180491(P2000−180491)