JP2018105111A - 柱脚接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】複数層を有する鉄筋コンクリート造の建物の柱脚接合構造に於いて、地震時の最下層への応力集中を回避するために柱脚接合部の曲げ剛性を減少させるとともに、柱の下端近傍におけるめり込みや縦ひび割れの発生を抑制できる構造を提供する【解決手段】柱脚接合構造（１０）は、フーチング（１１）等の基礎構造物上に立設され柱（１２）は、基礎構造物に連結された第１主筋（１８）と、基礎構造物に連結していない第２主筋（１９）とを有する。前記柱は、中間部（１４）に於いては鉛直方向に一定の横断面輪郭で延在し、下端部（１５）に於いては中間部よりも横断面が縮小されている。下端部の高さは、前記中間部の幅の０．３倍〜１．５倍であり、下端部は下方に向かって先細のテーパー部（１６）を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、複数層を有する鉄筋コンクリート造の建物の柱脚接合構造に関する。

柱及び梁で骨格が構成される鉄筋コンクリート造の建物に於いては、一般的に、柱梁接合部は剛接合される。このような建物では、地震時の曲げ応力が柱脚とフーチングや杭、基礎梁等の基礎構造物との接合部に集中するため、柱下部及び基礎構造物の断面を大きくする必要があった。

近年、最下層の柱脚の基礎構造物への接合を半剛接合にすることが提案されている。例えば特許文献１には、柱の主筋の一部を基礎構造物に連結しないことにより、柱脚接合部の曲げ剛性を減少させて建物の最下層への応力集中を回避することや、柱の下端部の横断面を柱の中間部の横断面よりも縮小することにより、水平荷重が加わったときの支点となる柱の下端の外周面を柱の中心軸に近づけて、支点周辺のコンクリート部分の変形量を小さくし、それによりコンクリート部分の破損を抑制することが記載されている。

特開２０１６−１７３００７号公報

本発明の発明者らは、図８に示すように、基礎構造物１に柱２を立設させた構造について、柱２の下端部３の側面と中間部４の側面との間に段差が生じるように下端部３の幅を中間部４の幅の０．７倍程度とし、下端部３の高さを１００ｍｍ程度とした試験体を作成して地震力を負荷する実験を行った。その結果、下端部３と中間部４との接合部分に局所的な大きな応力が発生し、下端部３が中間部４にめり込み、さらに、中間部４に、下端部３の外縁との接合部分から縦ひび割れが発生するという問題を発見した。

そこで、本発明は、複数層を有する鉄筋コンクリート造の建物の柱脚接合構造に於いて、地震時の最下層への応力集中を回避するために柱脚接合部の曲げ剛性を減少させるとともに、コンクリートの損傷を抑制できる柱脚接合構造を提供することを目的とする。本発明の少なくともいくつかの実施形態では、上述のめり込みや縦ひび割れの発生を抑制できる柱脚接合構造を提供することを目的とする。

本発明の少なくともいくつかの実施形態は、複数層を有する建物に於いて、最下層への応力集中を回避するべく形成された柱脚接合構造（１０，３０，４０，５０，６０）であって、鉄筋コンクリート造の基礎構造物（１１）と、前記基礎構造物上に立設され、前記基礎構造物に連結された第１主筋（１８，３２，４２，６８）、及び前記基礎構造物に連結されていない第２主筋（１９，３３,４３，６９）を有する鉄筋コンクリート造の柱（１２，３１，４１，５１，６１）とを備え、前記柱は、鉛直方向に一定の横断面輪郭で延在する中間部（１４，５２，６２）と、該中間部から下方に延出して該中間部よりも横断面が縮小された下端部（１５，５３，６３）とを有し、前記下端部の高さは、前記中間部の幅又は直径の０．３倍〜１．５倍であることを特徴とする。

この構成によれば、第２主筋が基礎構造物に連結されていないため、柱と基礎構造物との間の曲げ剛性が減少し、地震時の建物の最下層への応力集中を回避することができる。また、下端部の高さが中間部の幅に対して０．３倍以上であることから、中間部と下端部との境界部分に生じる曲げモーメントが、下端部の高さがこれよりも低い場合に比べて減少し、中間部と下端部との境界部分のコンクリートの損傷が抑制される。また、下端部の高さが中間部の幅に対して１．５倍以下であることから、外観を損なわない。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（１０，３０，４０，６０）は、上記構成に於いて、前記下端部（１５，６３）は、前記中間部（１４，６２）の下端から下方に向かって先細となるテーパー部（１６，６４）を有することを特徴とする。

この構成によれば、中間部の側面と下端部の側面との間に段差が生じないようにテーパー部が設けられているため、下端部が中間部にめり込むことやめり込みによって生じる縦ひび割れが抑制される。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造は、テーパー部を有する上記構成に於いて、前記下端部は、側面が鉛直方向に延在するように前記テーパー部の下端から下方に延出して、前記基礎構造物に接合する立ち上がり部を有することを特徴とする。

この構成によれば、基礎構造物と柱との境界に生じる力が立ち上がり部に分散するため、境界周辺のコンクリートの破損を抑制できる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（１０，３０，４０）は、上記構成に於いて、前記テーパー部の側面は、全体に渡って、鉛直方向長さに対する水平方向長さの比で表される勾配が１／６〜１／２であるように傾斜していることを特徴とする。好ましくは、勾配は１／６〜１／３である。

この構成によれば、テーパー部の側面の勾配が１／６以上とすることにより、テーパー部の高さを抑えつつテーパー部の下端側の幅を所定の値以上中間部の幅よりも狭くすることができる。また、テーパー部の側面の勾配が大き過ぎると、中間部の下端近傍に引張応力が発生してコンクリート部分が損傷するおそれが生じるが、その勾配が１／２以下であることにより、このような引張応力を抑制でき、その勾配が１／３以下であることにより、このような引張応力をさらに抑制又は防止できる。

また、本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（１０，３０）は、テーパー部を有する上記構成に於いて、前記第１主筋（１８，３２）は、平面視で前記下端部の下端の輪郭線よりも内側に配置され、少なくとも一部の前記第２主筋（１９，３３）は、平面視で前記第１主筋よりも外側に配置されたことを特徴とする。

この構成によれば、第１主筋及び第２主筋を屈曲させる必要がなく、鉛直方向に延在させることができるため、配筋作業が容易となる。

また、本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（３０）は、上記構成に於いて、前記第１主筋（３２）の外側かつ前記少なくとも一部の前記第２主筋（３３）の内側に配置されて、前記基礎構造物に連結していない第３主筋（３４）をさらに備え、前記第３主筋の上端は、前記第１主筋の上端よりも上方かつ前記少なくとも一部の前記第２主筋の上端よりも下方に位置し、前記第３主筋の下端は、前記第２主筋の下端よりも下方に位置することを特徴とする。

この構成によれば、第１主筋、第３主筋及び第２主筋が、内側から順に上方に向かって段階的に配置されるため、柱の下部の主筋が分断されている領域の曲げ耐力を安定させることができる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（４０）は、テーパー部を有する上記構成の内、直上の２つの構成を除いたものに於いて、前記第１主筋（４２）は、前記中間部に於いては、平面視で前記下端部の下端よりも外側に配置された主筋の少なくとも一部を構成し、かつ、前記テーパー部内に於いては、該テーパー部の側面に沿って傾斜していることを特徴とする。

この構成によれば、基礎構造物に連結した第１主筋が柱の側面に沿って配置されるため、柱全体の曲げ耐力が安定する。

また、本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（５０）は、上記の最初の構成に於いて、前記下端部（５３）の側面は、全体に渡って鉛直方向に沿って延在することを特徴とする。

この構成によれば、柱を現場打ちコンクリートで形成する場合、型枠を傾斜させる必要がなく、型枠の設置作業が容易となる。

また、本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造は、上記構成に於いて、前記中間部は、その下端に水平方向に延在する鋼板（５４）を有し、平面視に於いて、前記鋼板は、前記下端部を覆うことを特徴とする。

この構成によれば、下端部の側面と中間部の側面との間に段差が生じているが、中間部の下端に鋼板が存在することにより、下端部が中間部にめり込むことや、そのめり込みによって縦ひび割れが生じることを抑制できる。

また、本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（６０）は、上記の第２又は第３の構成に於いて、前記中間部（６２）は、角柱形状をなし、前記テーパー部（６４）は、前記中間部に対応する角柱から下端側の少なくとも一部の角部を切り欠いた形状をなすことを特徴とする。

この構成によれば、テーパー部の曲げモーメントに対する有効せいの減少率が比較的小さいため、軸力が大きく変動する外柱に好適である。

また、本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る柱脚接合構造（６０）は、上記構成に於いて、前記第１主筋（６８）は、平面視で前記下端部（６３）の下端の輪郭線よりも内側に配置され、少なくとも一部の前記第２主筋（６９）は、平面視で前記下端部の下端の前記輪郭線よりも外側に配置されたことを特徴とする。

この構成によれば、第１主筋及び第２主筋を屈曲させる必要がなく、鉛直方向に延在させることができるため、配筋作業が容易となる。

本発明によれば、複数層を有する鉄筋コンクリート造の建物の柱脚接合構造に於いて、地震時の最下層への応力集中を回避するために柱脚接合部の曲げ剛性を減少させるとともに、コンクリートの損傷を抑制できる柱脚接合構造を提供することができる。本発明の少なくともいくつかの実施形態によれば、柱の下端近傍におけるめり込みや縦ひび割れの発生を抑制できる構造を提供することができる。

第１実施形態に係る柱脚接合構造の配筋図（ａ：正面図、ｂ：ａ図に於けるＩｂ−Ｉｂ断面図、ｃ：ａ図に於けるＩｃ−Ｉｃ断面図） 第１実施形態の第１変形例に係る柱脚接合構造の模式的縦断面図 第１実施形態の第２変形例に係る柱脚接合構造の配筋図（ａ：正面図、ｂ：ａ図に於けるＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ断面図、ｃ：ａ図に於けるＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ断面図） 第２実施形態に係る柱脚接合構造の配筋図（ａ：正面図、ｂ：ａ図に於けるＩＶｂ−ＩＶｂ断面図、ｃ：ａ図に於けるＩＶｃ−ＩＶｃ断面図） 第３実施形態に係る柱脚接合構造の柱の斜視図 第３実施形態に係る柱脚接合構造の配筋図（ａ：正面図、ｂ：ａ図に於けるＶｂ−Ｖｂ断面図、ｃ：ａ図に於けるＶｃ−Ｖｃ断面図、ｄ：ａ図に於けるＶｄ−Ｖｄ断面図、ｅ：ａ図に於けるＶｅ−Ｖｃ断面図） 比較例に係る柱脚接合構造のＦＥＭ解析結果 比較例に係る柱脚接合構造のＦＥＭ解析結果 実施例に係る柱脚接合構造のＦＥＭ解析結果 実施例に係る柱脚接合構造のＦＥＭ解析結果 実施例に係る柱脚接合構造のＦＥＭ解析結果 実施例に係る柱脚接合構造のＦＥＭ解析結果 実施例に係る柱脚接合構造のＦＥＭ解析結果 実施例に係る柱脚接合構造のＦＥＭ解析結果 実施例に係る柱脚接合構造のＦＥＭ解析結果 実施例に係る柱脚接合構造のＦＥＭ解析結果 従来技術に係る柱脚接合構造の模式的正面図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態の主形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る柱脚接合構造１０の配筋図である。

柱脚接合構造１０は、フーチング１１に、鉄筋コンクリート造の柱１２が立設された構造であり、複数層を有する建物の最下層に適用される。

フーチング１１は、柱１２からの荷重を地盤に伝える鉄筋コンクリート造の部材であって、水平方向に延在している。フーチング１１は、水平方向に延在するフーチング主筋１３、鉛直方向に延在して下端側が杭（図示せず）に突入しフーチング１１を杭に定着させる定着筋（図示せず）、及びあばら筋（図示せず）を有する。フーチング１１に代えて、杭、基礎梁等の他の基礎構造物に柱１２を立設させてもよい。

柱１２は、建物の上部構造の荷重を支持してその荷重をフーチング１１に伝える鉄筋コンクリート造の部材であって、フーチング１１に立設される。柱１２は、平面視で正方形の輪郭を有するが、長方形や、他の多角形、円、長円、楕円等の輪郭に変更してもよい。柱１２は、鉛直方向に一定の横断面輪郭で延在する中間部１４と、中間部１４の下端から下方に延出して中間部１４よりも縮小された横断面を有する下端部１５とを有する。

下端部１５は、中間部１４との下端から下方に向かって先細となるテーパー部１６を有する。すなわち、テーパー部１６の上端の横断面は中間部１４の横断面に整合し、テーパー部１６の側面は下方に向かうに従って内側に向かって傾斜している。テーパー部１６の側面は、それぞれ、中間部１４の側面の下方への延長面を中間部１４の下端で内側に折り曲げたように形成されている。４つの傾斜した側面の勾配を示す鉛直方向長さに対する水平方向長さの比（水平方向長さ／鉛直方向長さ）は、１／６〜１／２である。４つの傾斜した側面の勾配は、互いに等しいことが好ましいが、相違してもよい。図１では、４つの側面の勾配が互いに等しく１／３である場合を図示している。テーパー部１６の下端の幅は、中間部１４の幅の０．５〜０．９倍であり、好ましくは約０．７倍（横断面積に換算すると、テーパー部１６の下端の横断面積が、中間部１４部の横断面積の０．２５〜約０．８倍であり、好ましくは約０．５倍）である。

下端部１５は、側面が鉛直方向に延在するように前記テーパー部１６の下端から下方に延出して、フーチング１１に接合する立ち上がり部１７を有する。立ち上がり部１７の横断面は、テーパー部１６の下端の横断面に整合する。図１（ｂ）の二点鎖線は、立ち上がり部１７の輪郭を示す。立ち上がり部１７の高さは、約１００ｍｍから中間部１４の幅の０．６倍程度が好ましく、さらに好ましくは、約１００ｍｍである。立ち上がり部１７を省略して、下端部１５をテーパー部１６のみからなる構造としてもよい。

下端部１５の高さは、中間部１４の幅（中間部１４の横断面の形状が長方形のときは短辺方向の幅、多角形のときは多角形の中心を通る幅の内の最短の幅、円のときは直径、長円や楕円のときは短径）の約０．３倍（例えば、テーパー部１６の下端の幅が中間部１４の幅の０．７倍、勾配１／２、立ち上がり部１７なしの場合）〜１．５倍（例えば、テーパー部１６の下端の幅が中間部１４の幅の０．７倍、勾配１／６、立ち上がり部１７の高さが中間部１４の幅の０．６倍の場合）であり、好ましくは、約０．４５倍（例えば、テーパー部１６の下端の幅が中間部１４の幅の０．７倍、勾配１／３、立ち上がり部１７なしの場合）〜約１．０倍（例えば、テーパー部１６の下端の幅が中間部１４の幅の０．７倍、勾配１／６、立ち上がり部１７の高さが１００ｍｍ、中間部１４の幅が１０００ｍｍの場合）である。

柱１２は、フーチング１１に連結されて鉛直方向に延在する第１主筋１８と、フーチング１１に連結されずに中間部１４では鉛直方向に延在する第２主筋１９と、帯筋２０と、副帯筋２１とを有する。第１主筋１８の各々は、平面視で下端部１５の下端の側面よりも内側に配置され、鉛直方向に延在し、中間部１４及び下端部１５を通って柱１２の下端から延出し、フーチング１１の内部に至る。第１主筋１８は、下端側がフーチング１１に突入しているため、柱１２とフーチング１１とを連結している。第２主筋１９は平面視で第１主筋１８よりも外側に配置され、テーパー部１６では、鉛直方向に対してテーパー部１６の側面に沿って傾斜している。なお、第２主筋１９は、その全体が鉛直方向に延在し、その下端は所定のかぶりを確保できる位置、例えば中間部１４と下端部１５との境界の近傍に位置するように構成してもよい。第２主筋１９は、フーチング１１に突入していないため、柱１２とフーチング１１とを連結していない。第１主筋１８の横断面積の合計は、第２主筋１９の横断面積の合計よりも小さいことが好ましい。図１では、全ての第２主筋１９が中間部１４の側面に沿った位置に配置されている例が示されているが、他の位置に配置される第２主筋１９があってもよい。帯筋２０は、下端部１５では第１主筋１８を囲むように配置され、中間部１４では外側に配置された第２主筋１９を囲むように配置されている。帯筋２０の本数や間隔は適宜変更される。副帯筋２１は、帯筋２０の間を、柱１２の側面に平行な水平方向に沿って第１主筋１８及び第２主筋１９に近接するように配置される。副帯筋２１の本数や間隔は適宜変更され、不要な場合は設置されない。テーパー部１６では、補強筋２２が第２主筋１９を囲むように配置される。テーパー部１６における第２主筋１９及び補強筋２２が協働して、テーパー部１６のコンクリートの剥落を抑制している。

なお、第１主筋１８は、曲げに抵抗するという点や、柱１２の外周に沿って所定の被りをもって配置されている点に於いて柱１２の主筋を構成する。しかし、第１主筋１８は、柱１２からフーチング１１にかけて延在し、柱１２に於いては少なくとも定着長さ分だけ鉛直方向に延在していればよく、必ずしも柱１２の全高にわたって延在している必要はない。

柱脚接合構造１０の作用効果を説明する。第２主筋１９がフーチング１１に連結しておらず、第１主筋１８が第２主筋１９よりも内側に配置されているため、全ての主筋が基礎に連結される構造に比べて、柱１２とフーチング１１との接合部は、曲げに対する剛性が低くなっている。そのため、複数層を有する建築物に於いて地震時の最下層への応力集中を回避することができ、柱１２や一部の梁（図示せず）の断面を小さくすることができる。特に、第１主筋１８の横断面積の合計が、第２主筋１９の横断面積の合計よりも小さい場合、この作用効果が顕著となる。

また、下端部１５の高さが中間部１４の幅に対して０．３倍以上であることから、中間部１４と下端部１５との境界部分に生じる力が分散して、下端部１５の高さが低い場合に比べて応力が減少し、中間部１４と下端部１５との境界部分のコンクリートの損傷が抑制される。さらに、中間部１４の側面と下端部１５の側面との間に段差が生じないようにテーパー部１６が設けられているため、下端部１５が中間部１４にめり込むことやめり込みによって生じる縦ひび割れが抑制される。また、下端部１５の高さが中間部１４の幅に対して１．５倍以下であることから、外観を損なわない。また、テーパー部１６の側面の勾配を１／６以上とすることにより、テーパー部１６の高さを抑えつつテーパー部１６の下端側の横断面を十分に縮小できる。また、テーパー部１６の側面の勾配が大き過ぎると、中間部１４の下端近傍に引張応力が発生して、コンクリート部分が損傷するおそれが生じるが、その勾配が１／２以下であることにより、このような引張応力を抑制でき、勾配が１／３以下の場合には引張応力をさらに抑制又は防止できる。

第１主筋１８及び第２主筋１９は、鉛直方向に延在するため、第１主筋１８を屈曲させる必要がなく、配筋作業も容易となる。

また、立ち上がり部１７を設けた場合、フーチング１１と柱１２との境界部分に生じる力が、立ち上がり部１７を設けない場合に比べて分散するため、コンクリート部分の破損を抑制することができる。

第１実施形態は、主筋の配置に関して変形実施することができる。図２は、第１実施形態の第１変形例を示す。図２は、第１実施形態の第１変形例に係る柱脚接合構造３０に於ける柱３１の、軸線を通る縦断面に於ける第１〜第３主筋３２，３３，３４の配筋状態を模式的に示す（帯筋及び副帯筋は図示を省略している）。説明に当たって、上記の構成と同様の構成は、同じ符号を付し、その説明を省略する。

第１〜第３主筋３２，３３，３４は、それぞれ鉛直方向に延在する。フーチング１１（図１参照）に連結される第１主筋３２は、最も内側に位置し、平面視で下端部１５の下端の側面よりも内側に配置される。フーチング１１に連結されない第２主筋３３は、最も外側に配置される。第３主筋３４は、フーチング１１に連結されず、中心軸に対する近接離間方向に於いて、第１主筋３２と第２主筋３３との間に配置される。第１主筋３２の上端は中間部１４内に位置することが好ましく、第３主筋３４の上端は第１主筋３２の上端よりも上方に位置し、前記第２主筋３３の上端は第３主筋３４の上端よりも上方に位置する。第３主筋３４の下端は、前記第２主筋３３の下端よりも下方に位置し、好ましくはテーパー部１６内に位置する。また、第１〜第３主筋３２，３３，３４は、鉛直方向に於いて互いに重複する区間が存在するように、第１主筋３２の上端は、第２主筋３３の下端よりも上方に位置する。換言すると、第１〜第３主筋３２，３３，３４は内側に配置されたものほど、下方に位置するように段階的に配置される。

このように、第１〜第３主筋３２，３３，３４を段階的に配置しても、上述の第１実施形態の主形態と同様の作用効果を発揮するとともに、互いに分離した第１〜第３主筋３２，３３，３４が、段階的に配置されることによって鉛直方向に連続する主筋のように曲げモーメントに抵抗し、柱３１の曲げ耐力が安定する。

図３は、第１実施形態の第２変形例に係る柱脚接合構造４０を示す。説明に当たって、上記の構成と同様の構成は、同じ符号を付し、その説明を省略する。

フーチング１１に連結される柱４１の第１主筋４２は、最も外側に配置される主筋の一部を構成し、柱４１の中間部１４に於いては、鉛直方向に延在し、テーパー部１６に於いては、傾斜した側面に沿って延在する。第１主筋４２の下端側は、立ち上がり部１７の近傍で屈曲して鉛直方向に延在する状態でフーチング１１に定着されるが、立ち上がり部１７の近傍で屈曲せずに傾斜した状態でフーチング１１に定着されてもよい。

フーチング１１に連結されずに鉛直方向に延在する第２主筋４３は、平面視で第１主筋４２よりも内側に配置される内側第２主筋４３ａと、平面視で第１主筋４２と同じく最も外側に配置される主筋の一部を構成する外側第２主筋４３ｂとを含む。内側第２主筋４３ａの下端側は、テーパー部１６内の、第１主筋４２の配置を阻害しない位置又は所定のかぶりを維持できる位置まで延在する。内側第２主筋４３ａの上端は、第１主筋４２の上端よりも低い位置にある。外側第２主筋４３ｂの下端は、中間部１４と下端部１５との境界近傍に位置する。外側第２主筋４３ｂの上端側は、第１主筋４２と同様に上方まで延出している。第１主筋４２の横断面積の合計は、第２主筋４３の横断面積の合計よりも小さいことが好ましい。帯筋２０は、下端部１５では第１主筋４２を囲むように配置され、中間部１４では第１主筋４２及び外側第２主筋４３ｂを囲むように配置されている。なお、第２主筋４３として、内側第２主筋４３ａ又は外側第２主筋４３ｂの一方のみを設けてもよい。

一般に、鉄筋を折り曲げて傾斜させる場合、その勾配が１／６（水平方向長さ／鉛直方向長さ）以下であれば特別な配慮をせずに使用できると考えられている。よって、本変形例に於いては、テーパー部１６の側面及びテーパー部１６内の第１主筋４２の勾配は、図３に示すように１／６であることが好ましい。

第２変形例に係る柱脚接合構造４０も第１実施形態の主形態と同様の作用効果を有するとともに、第１主筋４２が柱４１の側面に沿って柱４１の全高に渡って配置可能であるため、柱４１全体の曲げ耐力が安定する。

次に図４を参照して第２実施形態に係る柱脚接合構造５０を説明する。第２実施形態に係る柱脚接合構造５０は、柱５１の中間部５２及び下端部５３の構成が第１実施形態と相違する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態の柱５１の下端部５３は、中間部５２よりも横断面が縮小されているが、側面が傾斜しておらず、側面の全体が鉛直方向に沿って延在する。そのため、中間部５２の側面と下端部５３の側面との間に段差が生じている。下端部５３の幅は、中間部５２の幅の０．５〜０．９倍であり、好ましくは約０．７倍である。下端部５３の高さは、中間部５２の幅の約０．３倍〜１．５倍であり、好ましくは、約０．４５倍〜１．０倍である。図４（ｂ）の二点鎖線は、下端部５３の輪郭を示す。

中間部５２は、下端に水平方向に延在する鋼板５４を有することが好ましい。平面視に於いて、鋼板５４は少なくとも下端部５３を覆い、好ましくは、鋼板５４の輪郭は中間部５２の側面に一致する。

第２実施形態に係る柱脚接合構造５０の作用効果を説明する。第１主筋１８及び第２主筋１９の配置並びに下端部５３の横断面の形状によって、複数層を有する建築物に於いて地震時の最下層への応力集中を回避することができ、柱５１や一部の梁（図示せず）の断面を小さくすることができる点や、下端部５３が所定の範囲の高さを有することによって、中間部５２と下端部５３との境界部分のコンクリートの損傷が抑制される点及び外観を損なわない点は、第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、第１実施形態と異なり、下端部５３の側面が傾斜しておらず、下端部５３の側面と中間部５２の側面との間に段差が生じている。そこで、中間部５２の下端に鋼板５４を設置して、下端部５３が中間部５２にめり込むことや、そのめり込みによって縦ひび割れが生じることを抑制している。

また、柱５１を現場打ちで造成する場合、下端部５３を形成するための型枠を傾斜させる必要がなく、型枠の設置作業が容易となる。

次に図５及び図６を参照して第３実施形態に係る柱脚接合構造６０を説明する。第３実施形態に係る柱脚接合構造６０は、柱６１の中間部６２及び下端部６３の構成が第１実施形態と相違する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。

柱６１の中間部６２は、平面視で正方形の輪郭を有するが、長方形や、他の多角形の輪郭に変更してもよい。

下端部６３は、中間部１４との下端から下方に向かって先細となるテーパー部６４を有する。テーパー部６４の側面は、角柱の下側の角部を切り欠いて生じる三角形の第１側面６５と、中間部６２の側面と同一の平面を構成する台形状の第２側面６６とからなる。第１側面６５の鉛直方向に対する傾斜によって、テーパー部６４が下方に向かって先細となっている。

４つの傾斜した第１側面６５の勾配を示す鉛直方向長さに対する第２側面６６の下底の長さの比（下底長さ／鉛直方向長さ）は、１／３〜１／２である。４つの傾斜した側面の勾配は、互いに等しいことが好ましいが、相違してもよい。テーパー部６４の第１側面６５の下辺の長さと上辺（中間部６２と下端部６３との境界）の長さとの比は、１：１５〜５：４である。

第１実施形態と同様に、下端部６３は、側面が鉛直方向に延在するようにテーパー部６４の下端から下方に延出して、フーチング１１に接合する立ち上がり部６７を有する。立ち上がり部６７を省略して、下端部６３をテーパー部６４のみからなる構造としてもよい。下端部１５の高さと中間部１４の幅との関係は、第１実施形態と同様である。

柱６１は、フーチング１１に連結されて鉛直方向に延在する第１主筋６８と、フーチング１１に連結されずに鉛直方向に延在する第２主筋６９と、帯筋７０とを有する。第１主筋６８は、平面視で下端部６３の下端の輪郭線よりも内側に配置される。また、第１主筋６８は、中間部６２の側面及びテーパー部６４の第２側面６６に沿って鉛直延在する第１主筋Ａ６８ａと、テーパー部６４の第１側面６５の下端近傍の内側から鉛直方向に延在する第１主筋Ｂ６８ｂとを有し、その下端は、それぞれ、フーチング１１に突入している。第２主筋６９は、平面視で下端部６３の下端の輪郭線よりも外側に配置され、中間部６２の角部及び/又はその近傍に沿って鉛直方向に延在し、その下端は、概ね、中間部６２と下端部６３との境界付近に位置する。中間部６２においては、下側に比べて上側の曲げ耐力は低くても良いため、上側の主筋量は下側の主筋量よりも少なくてもよい。例えば、図示するように、第１主筋Ｂ６８ｂの上端を、第１主筋Ａ６８ａ及び第２主筋６９の上端よりも低くしてもよい。

帯筋７０は、第１主筋６８を囲むように配置されるため、テーパー部６４において、帯筋７０よりも外側に配置されるコンクリート部分が大きくなる。その部分には、第１側面６５及び第２側面６６の境界線に沿って配置された第１補強筋７１、並びに、第１主筋Ａ６８ａ及び第１補強筋７１を囲うように配置された第２補強筋７２により補強を行い、テーパー部６４のコンクリート表面の剥落を抑制している。第２補強筋７２は、第１実施形態の補強筋２２と比較して鉄筋長さが共通であり、かつ、配筋も容易である。

第３実施形態に係る柱脚接合構造６０は、概ね、第１実施形態と同様の作用効果を有する。また、第３実施形態において、テーパー部６４の第１側面６５の高さを、第１実施形態のテーパー部１６の側面の高さと同程度とした場合、テーパー部６４の下端の断面積と断面二次モーメントが同程度であれば、第３実施形態に於ける柱脚の曲げ剛性を低下させることによって生じる効果は、第１実施形態と同程度である。しかし、第３実施形態に係る柱脚接合構造６０は、テーパー部６４の下端の曲げモーメントに対する有効せいが比較的大きいため、軸力が大きく変動する外柱への使用に適する。

従来技術の例及び本発明の実施例に係る柱脚接合構造について、ＦＥＭ解析を行った。柱の中間部の幅は１０００ｍｍ×１０００ｍｍ、下端部の下端側の幅は７００ｍｍ×７００ｍｍとした。実施例は、第１実施形態の主形態又は第２実施形態に対応する。従来例及び実施例の条件は以下の通りである。
（Ａ）従来例１：剛接合、下端部なし。
（Ｂ）従来例２：半剛接合、下端部が直立し、高さ１００ｍｍ。
（Ｃ）実施例：第２実施形態に対応、鋼板有り、下端部の高さ５００ｍｍ。
（Ｄ）実施例：実施例Ｃから鋼板を除去した例。
（Ｅ）実施例：第１実施形態の主形態に対応、勾配（テーパー）１／６、テーパー部の高さ９００ｍｍ、立ち上がり部の高さ１００ｍｍ。
（Ｆ）実施例：第１実施形態の主形態に対応、勾配１／３、テーパー部の高さ４５０ｍｍ、立ち上がり部なし。
（Ｇ）実施例：第１実施形態の主形態に対応、勾配１／３、テーパー部の高さ４５０ｍｍ、立ち上がり部の高さ１００ｍｍ。
（Ｈ）実施例：第１実施形態の主形態に対応、勾配３／１１、テーパー部の高さ５５０ｍｍ、立ち上がり部なし（実施例Ｇと下端部の高さが等しく、立ち上がり部がない例）。
（Ｉ）実施例：第１実施形態の主形態に対応、勾配１／２、テーパー部の高さ３００ｍｍ、立ち上がり部なし。
（Ｊ）実施例：第１実施形態の主形態に対応、勾配１／２、テーパー部の高さ３００ｍｍ、立ち上がり部の高さ１００ｍｍ。

図７（Ｂ）に示すように、従来の半剛接合方式の柱では、図７（Ａ）に示す従来の剛接合方式の柱と異なり、中間部の下部に於いて、幅が絞られた下端部の上縁が中間部の下面に当たる部分の近傍に大きな引張応力（マイナスで表示された応力）が生じている。また、下端部の右側面に大きな圧縮応力（プラスで表示された応力）が生じている。

図７（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、中間部よりも幅の狭い下端部を直立させて、その高さを従来よりも高くした例では、図７（Ｂ）に示す従来例に比べて、圧縮応力が広い範囲に分散して生じている。そのため、圧縮応力による損傷を抑制することができると考えられる。さらに、図７（Ｃ）に示すように鋼板を設置した場合には、鋼板によって、下端部が中間部にめり込むことを防止でき、それにより、中間部の下端から生じる縦ひび割れを抑制できる。

図７（Ｅ）〜（Ｈ）に示すように、下端部にテーパー部を設け、テーパー部の側面の勾配を１／６〜１／３にした場合は、中間部の下端に大きな引張応力は生じなかった。よって、下端部が中間部にめり込むことや中間部と下端部との境界から上方に向かって縦ひび割れが生じることが抑制又は防止される。

立ち上がり部がある場合（図７（Ｇ））と、ない場合（図７（Ｆ）及び（Ｈ））とを比較すると、立ち上がり部がある場合は、フーチングと柱との境界付近に生じる圧縮力は、立ち上がり部に分散している。よって、立ち上がり部を設けることによって、フーチングと柱との境界付近のコンクリートの損傷を抑制できる。

図７（Ｉ）及び（Ｊ）に示すように、テーパー部の側面の勾配が１／２の時には、中間部の下端近傍に引張応力が発生したが、その範囲は小さかった。よって、下端部が中間部にめり込むことや中間部と下端部との境界から上方に向かって縦ひび割れが生じることが抑制される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、下端部の下端に鋼板等の縁切り部材を配置して、基礎構造物と柱とのコンクリートの接合を切ってもよい。柱は、現場打ちコンクリートでもよく、プレキャストコンクリートでもよい。

１０，３０，４０，５０，６０：柱脚接合構造
１１：フーチング（基礎構造物）
１２，３１，４１，５１，６１：柱
１５，５２，６２：中間部
１６，５３，６３：下端部
１７，６４：テーパー部
１８，６７：立ち上がり部
１９，３２，４２，６８：第１主筋
２０，３３，４３，６９：第２主筋
３４：第３主筋
５４：鋼板

Claims (12)

1. 複数層を有する建物に於いて、最下層への応力集中を回避するべく形成された柱脚接合構造であって、
   鉄筋コンクリート造の基礎構造物と、
   前記基礎構造物上に立設され、前記基礎構造物に連結された第１主筋、及び前記基礎構造物に連結されていない第２主筋を有する鉄筋コンクリート造の柱とを備え、
   前記柱は、鉛直方向に一定の横断面輪郭で延在する中間部と、該中間部から下方に延出して該中間部よりも横断面が縮小された下端部とを有し、前記下端部の高さは、前記中間部の幅又は直径の０．３倍〜１．５倍であることを特徴とする柱脚接合構造。
2. 前記下端部は、前記中間部の下端から下方に向かって先細となるテーパー部を有することを特徴とする請求項１に記載の柱脚接合構造。
3. 前記下端部は、側面が鉛直方向に延在するように前記テーパー部の下端から下方に延出して、前記基礎構造物に接合する立ち上がり部を有することを特徴とする請求項２に記載の柱脚接合構造。
4. 前記テーパー部の側面は、全体に渡って、鉛直方向長さに対する水平方向長さの比で表される勾配が１／６〜１／２であるように傾斜していることを特徴とする請求項２又は３に記載の柱脚接合構造。
5. 前記テーパー部の側面は、全体に渡って、前記勾配が１／６〜１／３であるように傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の柱脚接合構造。
6. 前記第１主筋は、平面視で前記下端部の下端の輪郭線よりも内側に配置され、
   少なくとも一部の前記第２主筋は、平面視で前記第１主筋よりも外側に配置されたことを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の柱脚接合構造。
7. 前記第１主筋の外側かつ前記少なくとも一部の前記第２主筋の内側に配置されて、前記基礎構造物に連結していない第３主筋をさらに備え、
   前記第３主筋の上端は、前記第１主筋の上端よりも上方かつ前記少なくとも一部の前記第２主筋の上端よりも下方に位置し、前記第３主筋の下端は、前記第２主筋の下端よりも下方に位置することを特徴とする請求項６に記載の柱脚接合構造。
8. 前記第１主筋は、前記中間部に於いては、平面視で前記下端部の下端よりも外側に配置された主筋の少なくとも一部を構成し、かつ、前記テーパー部内に於いては、該テーパー部の側面に沿って傾斜していることを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の柱脚接合構造。
9. 前記下端部の側面は、全体に渡って鉛直方向に沿って延在することを特徴とする請求項１に記載の柱脚接合構造。
10. 前記中間部は、その下端に水平方向に延在する鋼板を有し、
    平面視に於いて、前記鋼板は、前記下端部を覆うことを特徴とする請求項９に記載の柱脚接合構造。
11. 前記中間部は、角柱形状をなし、
    前記テーパー部は、前記中間部に対応する角柱から下端側の少なくとも一部の角部を切り欠いた形状をなすことを特徴とする請求項２又は３に記載の柱脚接合構造。
12. 前記第１主筋は、平面視で前記下端部の下端の輪郭線よりも内側に配置され、
    少なくとも一部の前記第２主筋は、平面視で前記下端部の下端の前記輪郭線よりも外側に配置されたことを特徴とする請求項１１に記載の柱脚接合構造。

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