基礎構造
【課題】
柱や柱脚金物を水平な状態で据え付け可能で、しかもアンカーボルトの交換も可能な基礎構造を提供すること。
【解決手段】
上部だけが基礎Ｆから突出する複数の支持体２１と、この複数の支持体２１を一体化する埋設プレート１１と、アンカーボルトとして機能するスタッドボルト１７と、を用いて、支持体２１には、スタッドボルト１７を差し込むための中穴２５と、スタッドボルト１７を螺合するための雌ネジ２４を形成する。そして支持体２１の上面に柱脚金物３１を載置して、さらにスタッドボルト１７を介して柱脚金物３１を基礎Ｆと一体化する。このような基礎構造とすることで、支持体２１の上面の高さを一致させて柱４１を垂直に据え付け可能で、しかもスタッドボルト１７は、建物の竣工後も容易に交換できる。
柱や柱脚金物を水平な状態で据え付け可能で、しかもアンカーボルトの交換も可能な基礎構造を提供すること。
【解決手段】
上部だけが基礎Ｆから突出する複数の支持体２１と、この複数の支持体２１を一体化する埋設プレート１１と、アンカーボルトとして機能するスタッドボルト１７と、を用いて、支持体２１には、スタッドボルト１７を差し込むための中穴２５と、スタッドボルト１７を螺合するための雌ネジ２４を形成する。そして支持体２１の上面に柱脚金物３１を載置して、さらにスタッドボルト１７を介して柱脚金物３１を基礎Ｆと一体化する。このような基礎構造とすることで、支持体２１の上面の高さを一致させて柱４１を垂直に据え付け可能で、しかもスタッドボルト１７は、建物の竣工後も容易に交換できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱や柱脚金物などを地盤に据え付けるための基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大都市部を中心に敷地を有効活用するため、木造の三階建て住宅が普及しつつある。このような三階建て住宅は、耐震性などを確保するため骨格の強度を高める必要があり、さらに広い室内空間を確保するため柱の本数を減らす必要がある。そのため柱と梁を組み上げていく在来工法では建築が難しい場合があり、これに代わって、大断面の集成材を用いた門型フレーム工法と呼ばれる技術が開発されている。この工法は、建物の外縁を構成する門型のフレームで強度を確保するため、室内に柱を配置する必要がなく、間取りの自由度が高く、また鉄骨構造よりもコストを抑制できるなど多くの利点がある。
【０００３】
門型フレーム工法は、文字通り、一本の梁とその両端を支持する柱を組み合わせたフレームを基本として、これを複数並べることで建物の骨格を構成している。この工法は、柱の下部を基礎に直結させることは稀で、通常は双方の間に柱脚金物を介在させている。柱脚金物は、Ｈ形を横倒しにした物や箱形の物が広く普及しており、その例を図６に示す。図中の基礎にはアンカーボルトが埋め込まれており、この先端に柱脚金物を差し込んだ上、ナットを螺合して柱脚金物を基礎と一体化している。さらに柱の下面に各種金具を埋め込んでおき、この金具にボルトを差し込んで柱を柱脚金物と一体化している。なお図６のような基礎周辺の構造については、次の特許文献１のような技術が開発されている。この技術は、地震の際のエネルギーをアンカーボルトの塑性変形で吸収するもので、建物の破損を低減する効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４８３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
門型フレーム工法は、建物の強度を確保するため、柱を傾くことなく垂直に立ち上げる必要がある。しかし基礎の上面は、様々な要因で若干の凹凸が避けられず、単に柱を基礎に据え付けただけでは、柱を直立させることができない。そこで図６のように、基礎上面のアンカーボルトが突出している箇所に「まんじゅう」と呼ばれる盛り上がりを設けて、この上に柱脚金物を載置した後、アンカーボルトに螺合するナットの高さを個別に調整して、柱脚金物の傾きを除去するなどの対策が講じられている。しかし、まんじゅうは、柱脚金物との接触が点状になるため安定性に乏しく、傾きを除去する作業に手間が掛かるほか、ナットの締め付けが過大になると、まんじゅうに過度の圧力が作用して破損するなどの問題がある。なお柱を直立させるには、このほか、柱脚金物の下部にジャッキボルトを組み込む方法や、基礎と柱脚金物の間に鋼板を複数挟み込む方法なども存在するが、これらはジャッキボルトの先端など、ごく狭い領域に荷重が集中するため、やはり基礎が破損して、柱の垂直が維持できなくなる恐れがある。
【０００６】
また前記特許文献のように、地震の際、アンカーボルトの塑性変形によって建物を保護できた場合でも、その後も建物を継続して使用するには、アンカーボルトを交換する必要がある。しかしアンカーボルトは基礎中に埋め込まれているため、その交換に際しては基礎を再構築する必要があり、現実的には基礎を含めた全体を新築することになる。
【０００７】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、柱や柱脚金物を水平な状態で据え付け可能で、しかもアンカーボルトの交換も可能な基礎構造の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、基礎の上面に柱を据え付けるための基礎構造であって、基礎中に埋め込まれて上部だけが基礎上面から突出する複数の支持体と、前記複数の支持体を一体化する埋設プレートと、前記支持体の中心部から上方に突出する締結ボルトと、から構成され、前記支持体には、締結ボルトを差し込むための中穴が形成され、該中穴の底部には締結ボルトを螺合するための雌ネジを備えており、支持体の上面には、柱または柱を支える柱脚金物が載置され、且つ前記雌ネジに螺合する締結ボルトによって柱または柱脚金物が基礎に固定されていることを特徴とする基礎構造である。
【０００９】
本発明は、複数の支持体と、これらの支持体を一括する埋設プレートと、従来のアンカーボルトに相当する締結ボルトと、を中心に構成される。支持体は、アンカーボルトとして機能する締結ボルトを保持するために使用され、金属製の棒状であり、コンクリート製の基礎の中に直立した状態で埋め込まれる。ただし、支持体の全体を基礎中に埋め込むのではなく、その上部は、周囲の基礎上面から突出させる。したがって施工時は、支持体の仮設位置を高精度に決め、しかも流し込むコンクリートの量が過大にならないようにする。
【００１０】
従来、柱または柱脚金物は、一本のアンカーボルトだけで固定されることは稀であり、本発明においても、一本の柱または一個の柱脚金物に対して、複数の支持体を使用する。この場合、個々の支持体の位置関係を正しく決める必要があり、本発明では埋設プレートを用いて、全ての支持体を一括して固定している。この埋設プレートは、柱脚金物の形状に応じて矩形や円形などに切り出された鉄板であり、各支持体の下面に接触するため、施工後は全体が基礎中に埋没する。なお埋設プレートと支持体との固定方法は、溶接でも構わないが、ボルトを用いるのが最も単純である。
【００１１】
締結ボルトは、柱または柱脚金物を基礎に固定するためのもので、その下部が支持体の内部に差し込まれる。なお締結ボルトとして実際に使用するのは、丸棒状のスタッドボルトや、一般の六角ボルトなどである。また締結ボルトが差し込まれる支持体には、上面から下方に延びる中穴が形成されているが、この中穴の内径は、締結ボルトの屈曲を許容できるよう、締結ボルトのネジ部の外径よりも大きくして、所定の隙間を確保する。さらに中穴の底部には、締結ボルトを螺合するための雌ネジを備えている。
【００１２】
本発明による基礎構造を用いて柱を据え付ける際は、まず複数の支持体を埋設プレートで一体化して、これを設計図に基づいて所定の位置に固定する。その後、型枠の中にコンクリートを規定の高さまで流し込むと、埋設プレートのほか、支持体の上部以外が基礎中に埋没して、垂直荷重に対抗できるようになる。そして基礎が凝固した後、各支持体の上面が水平で且つ同一の高さに揃っているか否かを確認する。もし許容範囲を超える誤差があれば、サンダーなどの工具を用いて高さを揃える。その後、スタッドボルト（締結ボルト）を中穴に差し込んで、内部の雌ネジと螺合させる。
【００１３】
次に、支持体の上面に柱または柱脚金物を載置する。柱脚金物の下面には、スタッドボルトを挿通するための孔が形成されており、この孔にスタッドボルトを差し込んだ後、ナットを螺合して締め上げると、柱脚金物は基礎と一体化する。本発明では、柱脚金物が支持体の上面に載置され基礎とは直に接触しないため、基礎上面の凹凸の影響を受けることがなく、しかも柱からの垂直荷重は全て支持体に伝達されるため、基礎に局地的な荷重が作用することもなく、経年による割れを防止できる。なお柱脚金物を介在させないで、柱をそのまま載置する場合には、柱の下面にフランジなどを設けた上、上方から六角ボルト（締結ボルト）を差し込んで柱を基礎と一体化する。
【００１４】
建物の竣工後、仮に大規模な地震に遭遇した場合でも、埋設プレートや支持体は、基礎の中に埋め込まれているため破損の可能性は少ない。しかし締結ボルトは、建物に作用する外力が集中するほか、断面径も有限であるため、状況によっては塑性変形を生じる。これによってエネルギーが吸収され、建物の被害を軽減できるという効果はあるものの、一度変形してしまうと本来の機能が発揮できない。しかし本発明では、基礎を解体することなく締結ボルトを取り外すことが可能で、大規模な工事をすることなく建物を元の状態に復元できる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、支持体の構造に関するもので、支持体は、柱または柱脚金物を載置する内筒体と、該内筒体を取り囲む外筒体と、を備え、内筒体の外周および外筒体の内周に形成された一対のネジによって双方が螺合していることを特徴とする。柱を直立させるには、前記のように、各支持体の上面の高さを同一に揃える必要がある。本発明は、これを実現するもので、支持体を同心円状の二重構造として、しかも内筒体と外筒体を螺合によって一体化しており、内筒体を回転させるとことで、内筒体が上下に移動して高さを自在に調整可能で、各支持体の上面の高さを単純な作業で同一に揃えることができる。なお当然ながら内筒体は、外筒体よりも上方に突出している。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明のように、基礎の上面から支持体を突出させて、支持体の上面に柱または柱脚金物を載置して、さらに支持体に螺合した締結ボルトを介して柱または柱脚金物を基礎と一体化することで、柱や柱脚金物は、基礎と直に接触することがなく、基礎上面の凹凸の影響を受けることなく、柱を垂直に立ち上げることができる。したがって門型フレームなど、建物の骨格となる部材を精度良く据え付け可能で、しかも基礎の上面に建物の荷重が作用しないため、基礎の割れも防止できる。さらに施工の際も、柱脚金物や柱を仮置きした後、ナットを締め上げると柱の据え付けが完了するため、微妙な調整が不要で時間や費用の軽減が期待できる。
【００１７】
また、従来のアンカーボルトに相当する締結ボルトは、螺合によって支持体に取り付けられているため、仮に大規模な地震に遭遇して締結ボルトが塑性変形した場合でも、大規模な工事をすることなく、締結ボルトだけを交換可能で、建物の修復作業を短時間でしかも低コストで実施できる。
【００１８】
請求項２記載の発明のように、支持体を内筒体と外筒体による二重構造として、外筒体の内周面と内筒体の外周面に一対のネジを形成して双方を螺合させることで、支持体を基礎に埋め込んだ後も、内筒体を回転させることで、内筒体の上面の高さを自在に調整できる。したがって施工誤差などで複数の支持体の上面が同一の高さに揃わなかった場合でも、極めて単純な作業で同一の高さに揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による基礎構造の概要を示す斜視図である。
【図２（Ａ）（Ｂ）】図１の支持体などを基礎に埋め込んだ後を斜視図で示しており、（Ａ）は基礎の上面で、（Ｂ）は柱を据え付けた状態である。
【図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）】基礎に柱を据え付けた際の縦断面図であり、（Ａ）は通常の状態で、（Ｂ）はスタッドボルトが塑性変形した状態で、（Ｃ）はスタッドボルトを交換する際の状態である。
【図４（Ａ）（Ｂ）】支持体の形状例を示す縦断面図であり、（Ａ）は支持体を内筒体と外筒体の二重構造としたもので、（Ｂ）は支持体と柱脚金物の間にワッシャを介在させたものである。
【図５】柱脚金物を介在させることなく、本発明の基礎構造の上に柱を載置する形態を示す斜視図である。
【図６】現状の柱脚金物の据え付け例を示す斜視図で、基礎の上面を隆起させた半円球状の「まんじゅう」の上に柱脚金物を載置している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明による基礎構造の概要を示している。門型フレームの一端を構成する柱４１は、Ｈ形を横倒しにしたような柱脚金物３１を介して基礎Ｆの上に据え付けられる。また基礎Ｆの中には、埋設プレート１１および支持体２１が埋め込まれる。支持体２１は柱脚金物３１を載置する機能があり、金属製で円柱状の外観だが、詳細には下方の接続部２２と上方の筒状部２３で構成される。接続部２２は、中心を上下に貫通する雌ネジ２４が形成されているほか、筒状部２３を差し込むため上部に段差が形成されている。対する筒状部２３は、文字通りの筒状であり、その内径はスタッドボルト１７（締結ボルト）の外径よりも大きく、所定の隙間が確保されている。なお支持体２１は、接続部２２の上部に筒状部２３を差し込んだ後、双方を溶接で一体化しており、使用時に接続部２２と筒状部２３が分離することはない。
【００２１】
この図に示す柱脚金物３１は、計四本の支持体２１の上に載置され、また個々の支持体２１は、柱脚金物３１に形成された下孔３２と同心に揃うように配置され、埋設プレート１１によって一体化される。埋設プレート１１は単純な金属板であり、柱脚金物３１の下孔３２と同じ位置に丸孔１２が形成されている。そして埋設プレート１１の上面と支持体２１の下面を接触させ、さらに丸孔１２と雌ネジ２４を同心に揃えた後、下からボルト１６を差し込んで締め上げると、埋設プレート１１と全支持体２１が一体化する。この状態で所定の位置に固定した後、基礎Ｆとなる生コンクリートを規定の高さまで打設すると、支持体２１の上部だけが基礎Ｆから突出して、埋設プレート１１の全体と支持体２１の大半が基礎Ｆの中に埋め込まれる。
【００２２】
支持体２１の中心には、従来のアンカーボルトに相当するスタッドボルト１７を差し込んでいる。スタッドボルト１７の下端部は、支持体２１内部の雌ネジ２４に螺合して固定され、対する上端部は、支持体２１の上面から突出しており、柱脚金物３１を固定できるだけの長さが確保されている。スタッドボルト１７の上部を柱脚金物３１の下孔３２に挿通させた後、ナット１８を螺合して締め上げると、柱脚金物３１は、支持体２１に載置された状態で基礎Ｆと一体化する。そのほか柱脚金物３１の上部には、柱４１を取り付けるための上孔３３が形成されており、さらに柱４１の下端面には、ラグスクリュー４２が埋め込まれている。ラグスクリュー４２の中心には雌ネジ４３が形成されており、柱脚金物３１の上孔３３からこの雌ネジ４３に向けてボルト３８を差し込むと、柱脚金物３１と柱４１が一体化する。
【００２３】
図２は、図１の支持体２１などを基礎Ｆに埋め込んだ後を示しており、図２（Ａ）は基礎Ｆの上面で、図２（Ｂ）は柱４１を据え付けた状態である。図２（Ａ）のように、基礎Ｆを構成するコンクリートの打設が終わると、支持体２１の上部だけが基礎Ｆから突出しており、図１の埋設プレート１１などは一切外部に露見しない。またスタッドボルト１７は、支持体２１内部の雌ネジ２４と螺合しているため、基礎Ｆの打設後も自在に着脱ができる。なお計四個の支持体２１の上面が同一高さに揃っていない場合、サンダーＳなどの工具を用いて仕上げ加工を実施できる。
【００２４】
支持体２１の上面に柱脚金物３１を載置した後、スタッドボルト１７の先端にナット１８を取り付けて締め上げると、図２（Ｂ）のように、柱脚金物３１が基礎Ｆと一体化する。また柱脚金物３１と柱４１もボルト３８によって一体化しており、柱４１に作用する様々な荷重を基礎Ｆに伝達できる。なお柱脚金物３１は、支持体２１の上面に載置されているため、基礎Ｆとは直に接触しておらず、建物の荷重は支持体２１や図１に示す埋設プレート１１を介して受け止められている。
【００２５】
図３は、図２（Ｂ）のように基礎Ｆに柱４１を据え付けた際の縦断面を示している。なお各図は、支持体２１およびラグスクリュー４２の中心断面を描いている。図３（Ａ）は通常の状態で、図３（Ｂ）はスタッドボルト１７が塑性変形した状態で、図３（Ｃ）はスタッドボルト１７を交換する際の状態である。図３（Ａ）のように柱脚金物３１は、支持体２１の上面に載置され、スタッドボルト１７を介して固定されている。また柱４１は、ボルト３８とラグスクリュー４２を介して柱脚金物３１に固定されている。そのほか埋設プレート１１は、全域が基礎Ｆに囲まれており、スタッドボルト１７に上向きの荷重が作用した場合でも、これを広範囲に分散させて建物の健全性を維持できる。
【００２６】
建物の竣工後に大地震に遭遇すると、スタッドボルト１７に過大な荷重が作用して、図３（Ｂ）のように、スタッドボルト１７が塑性変形することがある。この塑性変形によって地震時のエネルギーを吸収できる効果はあるものの、それ以降は、本来のアンカーボルトとしての機能を発揮できなくなる。そこで図３（Ｃ）のように、変形したスタッドボルト１７を支持体２１から取り外した後、新たなスタッドボルト１７に交換することで、建物の再建を図ることができる。
【００２７】
図４は、支持体２１の形状例を縦断面で示しており、図４（Ａ）は、支持体２１を内筒体２７と外筒体２６の二重構造としたもので、図４（Ｂ）は、支持体２１と柱脚金物３１の間にワッシャ２９を介在させたものである。支持体２１の上面は、柱４１の傾きを防止するため、全てを同一の高さに揃える必要がある。これを実現するには、図２（Ａ）のようにサンダーＳを用いる方法もあるが、図４（Ａ）のように、支持体２１の内部に内筒体２７を設けて、この内筒体２７がネジ２８によって上下に移動できる構造とすることで、簡単な作業で精度良く支持体２１の上面の高さを調整できる。なお外筒体２６は、図１などに示す筒状部２３に相当するもので、支持体２１の内部にコンクリートが入り込むことを防止しており、また内筒体２７は、スタッドボルト１７を余裕で差し込めるだけの内径が確保されている。
【００２８】
そのほか図４（Ｂ）のように、支持体２１と柱脚金物３１との間にワッシャ２９を介在させて、個々のワッシャ２９の厚さを調整することでも、支持体２１の上面の高さを揃えることができる。当然ながらワッシャ２９は、圧縮荷重に対して十分な耐久性が要求される。
【００２９】
図５は、柱脚金物３１を介在させることなく、本発明の基礎構造の上に柱４６を載置する形態を示している。本図では、金属製の柱４６の下面にフランジ４７を溶接で一体化しており、このフランジ４７を支持体２１に載置して、柱脚金物３１を省略している。フランジ４７には複数の丸孔４８が加工されており、また柱４６を固定する締結ボルトには、図１などに示すスタッドボルト１７ではなく、六角ボルト１９を使用している。さらに支持体２１は、丸棒に中穴２５と雌ネジ２４を加工した一体構造で、計八本が丸孔４８と同心に配置され、その下の埋設プレート１１は正方形の枠状になっている。この構成では、フランジ４７の下面が支持体２１の上面に載置され、柱４６と基礎Ｆは接触しておらず、また施工後も六角ボルト１９の交換ができる。
【符号の説明】
【００３０】
１１ 埋設プレート
１２ 丸孔
１６ ボルト
１７ スタッドボルト（締結ボルト）
１８ ナット
１９ 六角ボルト（締結ボルト）
２１ 支持体
２２ 接続部
２３ 筒状部
２４ 雌ネジ
２５ 中穴
２６ 外筒体
２７ 内筒体
２８ ネジ
２９ ワッシャ
３１ 柱脚金物
３２ 下孔
３３ 上孔
３８ ボルト
４１ 柱
４２ ラグスクリュー
４３ 雌ネジ
４６ 柱
４７ フランジ
４８ 丸孔
Ｆ 基礎
Ｓ サンダー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱や柱脚金物などを地盤に据え付けるための基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大都市部を中心に敷地を有効活用するため、木造の三階建て住宅が普及しつつある。このような三階建て住宅は、耐震性などを確保するため骨格の強度を高める必要があり、さらに広い室内空間を確保するため柱の本数を減らす必要がある。そのため柱と梁を組み上げていく在来工法では建築が難しい場合があり、これに代わって、大断面の集成材を用いた門型フレーム工法と呼ばれる技術が開発されている。この工法は、建物の外縁を構成する門型のフレームで強度を確保するため、室内に柱を配置する必要がなく、間取りの自由度が高く、また鉄骨構造よりもコストを抑制できるなど多くの利点がある。
【０００３】
門型フレーム工法は、文字通り、一本の梁とその両端を支持する柱を組み合わせたフレームを基本として、これを複数並べることで建物の骨格を構成している。この工法は、柱の下部を基礎に直結させることは稀で、通常は双方の間に柱脚金物を介在させている。柱脚金物は、Ｈ形を横倒しにした物や箱形の物が広く普及しており、その例を図６に示す。図中の基礎にはアンカーボルトが埋め込まれており、この先端に柱脚金物を差し込んだ上、ナットを螺合して柱脚金物を基礎と一体化している。さらに柱の下面に各種金具を埋め込んでおき、この金具にボルトを差し込んで柱を柱脚金物と一体化している。なお図６のような基礎周辺の構造については、次の特許文献１のような技術が開発されている。この技術は、地震の際のエネルギーをアンカーボルトの塑性変形で吸収するもので、建物の破損を低減する効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４８３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
門型フレーム工法は、建物の強度を確保するため、柱を傾くことなく垂直に立ち上げる必要がある。しかし基礎の上面は、様々な要因で若干の凹凸が避けられず、単に柱を基礎に据え付けただけでは、柱を直立させることができない。そこで図６のように、基礎上面のアンカーボルトが突出している箇所に「まんじゅう」と呼ばれる盛り上がりを設けて、この上に柱脚金物を載置した後、アンカーボルトに螺合するナットの高さを個別に調整して、柱脚金物の傾きを除去するなどの対策が講じられている。しかし、まんじゅうは、柱脚金物との接触が点状になるため安定性に乏しく、傾きを除去する作業に手間が掛かるほか、ナットの締め付けが過大になると、まんじゅうに過度の圧力が作用して破損するなどの問題がある。なお柱を直立させるには、このほか、柱脚金物の下部にジャッキボルトを組み込む方法や、基礎と柱脚金物の間に鋼板を複数挟み込む方法なども存在するが、これらはジャッキボルトの先端など、ごく狭い領域に荷重が集中するため、やはり基礎が破損して、柱の垂直が維持できなくなる恐れがある。
【０００６】
また前記特許文献のように、地震の際、アンカーボルトの塑性変形によって建物を保護できた場合でも、その後も建物を継続して使用するには、アンカーボルトを交換する必要がある。しかしアンカーボルトは基礎中に埋め込まれているため、その交換に際しては基礎を再構築する必要があり、現実的には基礎を含めた全体を新築することになる。
【０００７】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、柱や柱脚金物を水平な状態で据え付け可能で、しかもアンカーボルトの交換も可能な基礎構造の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、基礎の上面に柱を据え付けるための基礎構造であって、基礎中に埋め込まれて上部だけが基礎上面から突出する複数の支持体と、前記複数の支持体を一体化する埋設プレートと、前記支持体の中心部から上方に突出する締結ボルトと、から構成され、前記支持体には、締結ボルトを差し込むための中穴が形成され、該中穴の底部には締結ボルトを螺合するための雌ネジを備えており、支持体の上面には、柱または柱を支える柱脚金物が載置され、且つ前記雌ネジに螺合する締結ボルトによって柱または柱脚金物が基礎に固定されていることを特徴とする基礎構造である。
【０００９】
本発明は、複数の支持体と、これらの支持体を一括する埋設プレートと、従来のアンカーボルトに相当する締結ボルトと、を中心に構成される。支持体は、アンカーボルトとして機能する締結ボルトを保持するために使用され、金属製の棒状であり、コンクリート製の基礎の中に直立した状態で埋め込まれる。ただし、支持体の全体を基礎中に埋め込むのではなく、その上部は、周囲の基礎上面から突出させる。したがって施工時は、支持体の仮設位置を高精度に決め、しかも流し込むコンクリートの量が過大にならないようにする。
【００１０】
従来、柱または柱脚金物は、一本のアンカーボルトだけで固定されることは稀であり、本発明においても、一本の柱または一個の柱脚金物に対して、複数の支持体を使用する。この場合、個々の支持体の位置関係を正しく決める必要があり、本発明では埋設プレートを用いて、全ての支持体を一括して固定している。この埋設プレートは、柱脚金物の形状に応じて矩形や円形などに切り出された鉄板であり、各支持体の下面に接触するため、施工後は全体が基礎中に埋没する。なお埋設プレートと支持体との固定方法は、溶接でも構わないが、ボルトを用いるのが最も単純である。
【００１１】
締結ボルトは、柱または柱脚金物を基礎に固定するためのもので、その下部が支持体の内部に差し込まれる。なお締結ボルトとして実際に使用するのは、丸棒状のスタッドボルトや、一般の六角ボルトなどである。また締結ボルトが差し込まれる支持体には、上面から下方に延びる中穴が形成されているが、この中穴の内径は、締結ボルトの屈曲を許容できるよう、締結ボルトのネジ部の外径よりも大きくして、所定の隙間を確保する。さらに中穴の底部には、締結ボルトを螺合するための雌ネジを備えている。
【００１２】
本発明による基礎構造を用いて柱を据え付ける際は、まず複数の支持体を埋設プレートで一体化して、これを設計図に基づいて所定の位置に固定する。その後、型枠の中にコンクリートを規定の高さまで流し込むと、埋設プレートのほか、支持体の上部以外が基礎中に埋没して、垂直荷重に対抗できるようになる。そして基礎が凝固した後、各支持体の上面が水平で且つ同一の高さに揃っているか否かを確認する。もし許容範囲を超える誤差があれば、サンダーなどの工具を用いて高さを揃える。その後、スタッドボルト（締結ボルト）を中穴に差し込んで、内部の雌ネジと螺合させる。
【００１３】
次に、支持体の上面に柱または柱脚金物を載置する。柱脚金物の下面には、スタッドボルトを挿通するための孔が形成されており、この孔にスタッドボルトを差し込んだ後、ナットを螺合して締め上げると、柱脚金物は基礎と一体化する。本発明では、柱脚金物が支持体の上面に載置され基礎とは直に接触しないため、基礎上面の凹凸の影響を受けることがなく、しかも柱からの垂直荷重は全て支持体に伝達されるため、基礎に局地的な荷重が作用することもなく、経年による割れを防止できる。なお柱脚金物を介在させないで、柱をそのまま載置する場合には、柱の下面にフランジなどを設けた上、上方から六角ボルト（締結ボルト）を差し込んで柱を基礎と一体化する。
【００１４】
建物の竣工後、仮に大規模な地震に遭遇した場合でも、埋設プレートや支持体は、基礎の中に埋め込まれているため破損の可能性は少ない。しかし締結ボルトは、建物に作用する外力が集中するほか、断面径も有限であるため、状況によっては塑性変形を生じる。これによってエネルギーが吸収され、建物の被害を軽減できるという効果はあるものの、一度変形してしまうと本来の機能が発揮できない。しかし本発明では、基礎を解体することなく締結ボルトを取り外すことが可能で、大規模な工事をすることなく建物を元の状態に復元できる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、支持体の構造に関するもので、支持体は、柱または柱脚金物を載置する内筒体と、該内筒体を取り囲む外筒体と、を備え、内筒体の外周および外筒体の内周に形成された一対のネジによって双方が螺合していることを特徴とする。柱を直立させるには、前記のように、各支持体の上面の高さを同一に揃える必要がある。本発明は、これを実現するもので、支持体を同心円状の二重構造として、しかも内筒体と外筒体を螺合によって一体化しており、内筒体を回転させるとことで、内筒体が上下に移動して高さを自在に調整可能で、各支持体の上面の高さを単純な作業で同一に揃えることができる。なお当然ながら内筒体は、外筒体よりも上方に突出している。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明のように、基礎の上面から支持体を突出させて、支持体の上面に柱または柱脚金物を載置して、さらに支持体に螺合した締結ボルトを介して柱または柱脚金物を基礎と一体化することで、柱や柱脚金物は、基礎と直に接触することがなく、基礎上面の凹凸の影響を受けることなく、柱を垂直に立ち上げることができる。したがって門型フレームなど、建物の骨格となる部材を精度良く据え付け可能で、しかも基礎の上面に建物の荷重が作用しないため、基礎の割れも防止できる。さらに施工の際も、柱脚金物や柱を仮置きした後、ナットを締め上げると柱の据え付けが完了するため、微妙な調整が不要で時間や費用の軽減が期待できる。
【００１７】
また、従来のアンカーボルトに相当する締結ボルトは、螺合によって支持体に取り付けられているため、仮に大規模な地震に遭遇して締結ボルトが塑性変形した場合でも、大規模な工事をすることなく、締結ボルトだけを交換可能で、建物の修復作業を短時間でしかも低コストで実施できる。
【００１８】
請求項２記載の発明のように、支持体を内筒体と外筒体による二重構造として、外筒体の内周面と内筒体の外周面に一対のネジを形成して双方を螺合させることで、支持体を基礎に埋め込んだ後も、内筒体を回転させることで、内筒体の上面の高さを自在に調整できる。したがって施工誤差などで複数の支持体の上面が同一の高さに揃わなかった場合でも、極めて単純な作業で同一の高さに揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による基礎構造の概要を示す斜視図である。
【図２（Ａ）（Ｂ）】図１の支持体などを基礎に埋め込んだ後を斜視図で示しており、（Ａ）は基礎の上面で、（Ｂ）は柱を据え付けた状態である。
【図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）】基礎に柱を据え付けた際の縦断面図であり、（Ａ）は通常の状態で、（Ｂ）はスタッドボルトが塑性変形した状態で、（Ｃ）はスタッドボルトを交換する際の状態である。
【図４（Ａ）（Ｂ）】支持体の形状例を示す縦断面図であり、（Ａ）は支持体を内筒体と外筒体の二重構造としたもので、（Ｂ）は支持体と柱脚金物の間にワッシャを介在させたものである。
【図５】柱脚金物を介在させることなく、本発明の基礎構造の上に柱を載置する形態を示す斜視図である。
【図６】現状の柱脚金物の据え付け例を示す斜視図で、基礎の上面を隆起させた半円球状の「まんじゅう」の上に柱脚金物を載置している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明による基礎構造の概要を示している。門型フレームの一端を構成する柱４１は、Ｈ形を横倒しにしたような柱脚金物３１を介して基礎Ｆの上に据え付けられる。また基礎Ｆの中には、埋設プレート１１および支持体２１が埋め込まれる。支持体２１は柱脚金物３１を載置する機能があり、金属製で円柱状の外観だが、詳細には下方の接続部２２と上方の筒状部２３で構成される。接続部２２は、中心を上下に貫通する雌ネジ２４が形成されているほか、筒状部２３を差し込むため上部に段差が形成されている。対する筒状部２３は、文字通りの筒状であり、その内径はスタッドボルト１７（締結ボルト）の外径よりも大きく、所定の隙間が確保されている。なお支持体２１は、接続部２２の上部に筒状部２３を差し込んだ後、双方を溶接で一体化しており、使用時に接続部２２と筒状部２３が分離することはない。
【００２１】
この図に示す柱脚金物３１は、計四本の支持体２１の上に載置され、また個々の支持体２１は、柱脚金物３１に形成された下孔３２と同心に揃うように配置され、埋設プレート１１によって一体化される。埋設プレート１１は単純な金属板であり、柱脚金物３１の下孔３２と同じ位置に丸孔１２が形成されている。そして埋設プレート１１の上面と支持体２１の下面を接触させ、さらに丸孔１２と雌ネジ２４を同心に揃えた後、下からボルト１６を差し込んで締め上げると、埋設プレート１１と全支持体２１が一体化する。この状態で所定の位置に固定した後、基礎Ｆとなる生コンクリートを規定の高さまで打設すると、支持体２１の上部だけが基礎Ｆから突出して、埋設プレート１１の全体と支持体２１の大半が基礎Ｆの中に埋め込まれる。
【００２２】
支持体２１の中心には、従来のアンカーボルトに相当するスタッドボルト１７を差し込んでいる。スタッドボルト１７の下端部は、支持体２１内部の雌ネジ２４に螺合して固定され、対する上端部は、支持体２１の上面から突出しており、柱脚金物３１を固定できるだけの長さが確保されている。スタッドボルト１７の上部を柱脚金物３１の下孔３２に挿通させた後、ナット１８を螺合して締め上げると、柱脚金物３１は、支持体２１に載置された状態で基礎Ｆと一体化する。そのほか柱脚金物３１の上部には、柱４１を取り付けるための上孔３３が形成されており、さらに柱４１の下端面には、ラグスクリュー４２が埋め込まれている。ラグスクリュー４２の中心には雌ネジ４３が形成されており、柱脚金物３１の上孔３３からこの雌ネジ４３に向けてボルト３８を差し込むと、柱脚金物３１と柱４１が一体化する。
【００２３】
図２は、図１の支持体２１などを基礎Ｆに埋め込んだ後を示しており、図２（Ａ）は基礎Ｆの上面で、図２（Ｂ）は柱４１を据え付けた状態である。図２（Ａ）のように、基礎Ｆを構成するコンクリートの打設が終わると、支持体２１の上部だけが基礎Ｆから突出しており、図１の埋設プレート１１などは一切外部に露見しない。またスタッドボルト１７は、支持体２１内部の雌ネジ２４と螺合しているため、基礎Ｆの打設後も自在に着脱ができる。なお計四個の支持体２１の上面が同一高さに揃っていない場合、サンダーＳなどの工具を用いて仕上げ加工を実施できる。
【００２４】
支持体２１の上面に柱脚金物３１を載置した後、スタッドボルト１７の先端にナット１８を取り付けて締め上げると、図２（Ｂ）のように、柱脚金物３１が基礎Ｆと一体化する。また柱脚金物３１と柱４１もボルト３８によって一体化しており、柱４１に作用する様々な荷重を基礎Ｆに伝達できる。なお柱脚金物３１は、支持体２１の上面に載置されているため、基礎Ｆとは直に接触しておらず、建物の荷重は支持体２１や図１に示す埋設プレート１１を介して受け止められている。
【００２５】
図３は、図２（Ｂ）のように基礎Ｆに柱４１を据え付けた際の縦断面を示している。なお各図は、支持体２１およびラグスクリュー４２の中心断面を描いている。図３（Ａ）は通常の状態で、図３（Ｂ）はスタッドボルト１７が塑性変形した状態で、図３（Ｃ）はスタッドボルト１７を交換する際の状態である。図３（Ａ）のように柱脚金物３１は、支持体２１の上面に載置され、スタッドボルト１７を介して固定されている。また柱４１は、ボルト３８とラグスクリュー４２を介して柱脚金物３１に固定されている。そのほか埋設プレート１１は、全域が基礎Ｆに囲まれており、スタッドボルト１７に上向きの荷重が作用した場合でも、これを広範囲に分散させて建物の健全性を維持できる。
【００２６】
建物の竣工後に大地震に遭遇すると、スタッドボルト１７に過大な荷重が作用して、図３（Ｂ）のように、スタッドボルト１７が塑性変形することがある。この塑性変形によって地震時のエネルギーを吸収できる効果はあるものの、それ以降は、本来のアンカーボルトとしての機能を発揮できなくなる。そこで図３（Ｃ）のように、変形したスタッドボルト１７を支持体２１から取り外した後、新たなスタッドボルト１７に交換することで、建物の再建を図ることができる。
【００２７】
図４は、支持体２１の形状例を縦断面で示しており、図４（Ａ）は、支持体２１を内筒体２７と外筒体２６の二重構造としたもので、図４（Ｂ）は、支持体２１と柱脚金物３１の間にワッシャ２９を介在させたものである。支持体２１の上面は、柱４１の傾きを防止するため、全てを同一の高さに揃える必要がある。これを実現するには、図２（Ａ）のようにサンダーＳを用いる方法もあるが、図４（Ａ）のように、支持体２１の内部に内筒体２７を設けて、この内筒体２７がネジ２８によって上下に移動できる構造とすることで、簡単な作業で精度良く支持体２１の上面の高さを調整できる。なお外筒体２６は、図１などに示す筒状部２３に相当するもので、支持体２１の内部にコンクリートが入り込むことを防止しており、また内筒体２７は、スタッドボルト１７を余裕で差し込めるだけの内径が確保されている。
【００２８】
そのほか図４（Ｂ）のように、支持体２１と柱脚金物３１との間にワッシャ２９を介在させて、個々のワッシャ２９の厚さを調整することでも、支持体２１の上面の高さを揃えることができる。当然ながらワッシャ２９は、圧縮荷重に対して十分な耐久性が要求される。
【００２９】
図５は、柱脚金物３１を介在させることなく、本発明の基礎構造の上に柱４６を載置する形態を示している。本図では、金属製の柱４６の下面にフランジ４７を溶接で一体化しており、このフランジ４７を支持体２１に載置して、柱脚金物３１を省略している。フランジ４７には複数の丸孔４８が加工されており、また柱４６を固定する締結ボルトには、図１などに示すスタッドボルト１７ではなく、六角ボルト１９を使用している。さらに支持体２１は、丸棒に中穴２５と雌ネジ２４を加工した一体構造で、計八本が丸孔４８と同心に配置され、その下の埋設プレート１１は正方形の枠状になっている。この構成では、フランジ４７の下面が支持体２１の上面に載置され、柱４６と基礎Ｆは接触しておらず、また施工後も六角ボルト１９の交換ができる。
【符号の説明】
【００３０】
１１ 埋設プレート
１２ 丸孔
１６ ボルト
１７ スタッドボルト（締結ボルト）
１８ ナット
１９ 六角ボルト（締結ボルト）
２１ 支持体
２２ 接続部
２３ 筒状部
２４ 雌ネジ
２５ 中穴
２６ 外筒体
２７ 内筒体
２８ ネジ
２９ ワッシャ
３１ 柱脚金物
３２ 下孔
３３ 上孔
３８ ボルト
４１ 柱
４２ ラグスクリュー
４３ 雌ネジ
４６ 柱
４７ フランジ
４８ 丸孔
Ｆ 基礎
Ｓ サンダー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎（Ｆ）の上面に柱（４１、４６）を据え付けるための基礎構造であって、
基礎（Ｆ）中に埋め込まれて上部だけが基礎（Ｆ）上面から突出する複数の支持体（２１）と、前記複数の支持体（２１）を一体化する埋設プレート（１１）と、前記支持体（２１）の中心部から上方に突出する締結ボルト（１７、１９）と、から構成され、
前記支持体（２１）には、締結ボルト（１７、１９）を差し込むための中穴（２５）が形成され、該中穴（２５）の底部には締結ボルト（１７、１９）を螺合するための雌ネジ（２４）を備えており、
支持体（２１）の上面には、柱（４６）または柱（４１）を支える柱脚金物（３１）が載置され、且つ前記雌ネジ（２４）に螺合する締結ボルト（１７、１９）によって柱（４６）または柱脚金物（３１）が基礎（Ｆ）に固定されていることを特徴とする基礎構造。
【請求項２】
前記支持体（２１）は、柱（４６）または柱脚金物（３１）を載置する内筒体（２７）と、該内筒体（２７）を取り囲む外筒体（２６）と、を備え、内筒体（２７）の外周および外筒体（２６）の内周に形成された一対のネジ（２８）によって双方が螺合していることを特徴とする請求項１記載の基礎構造。
【請求項１】
基礎（Ｆ）の上面に柱（４１、４６）を据え付けるための基礎構造であって、
基礎（Ｆ）中に埋め込まれて上部だけが基礎（Ｆ）上面から突出する複数の支持体（２１）と、前記複数の支持体（２１）を一体化する埋設プレート（１１）と、前記支持体（２１）の中心部から上方に突出する締結ボルト（１７、１９）と、から構成され、
前記支持体（２１）には、締結ボルト（１７、１９）を差し込むための中穴（２５）が形成され、該中穴（２５）の底部には締結ボルト（１７、１９）を螺合するための雌ネジ（２４）を備えており、
支持体（２１）の上面には、柱（４６）または柱（４１）を支える柱脚金物（３１）が載置され、且つ前記雌ネジ（２４）に螺合する締結ボルト（１７、１９）によって柱（４６）または柱脚金物（３１）が基礎（Ｆ）に固定されていることを特徴とする基礎構造。
【請求項２】
前記支持体（２１）は、柱（４６）または柱脚金物（３１）を載置する内筒体（２７）と、該内筒体（２７）を取り囲む外筒体（２６）と、を備え、内筒体（２７）の外周および外筒体（２６）の内周に形成された一対のネジ（２８）によって双方が螺合していることを特徴とする請求項１記載の基礎構造。
【図１】
【図２（Ａ）（Ｂ）】
【図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）】
【図４（Ａ）（Ｂ）】
【図５】
【図６】
【図２（Ａ）（Ｂ）】
【図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）】
【図４（Ａ）（Ｂ）】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２３６２８９（Ｐ２０１０−２３６２８９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８６３０４（Ｐ２００９−８６３０４）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（５０１１３８１６１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（５０１１３８１６１）
【Ｆターム（参考）】
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