專利名稱：塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及如下的基礎結(jié)構，該基礎結(jié)構是像建在地上的支柱、 塔、紀念碑等那樣一直構筑到上空的高位置的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，特別是使用導入預應力的無粘結(jié)錨栓(ry求少K、:ry力一)的基礎結(jié)構。
背景技術：
作為建在地上的塔狀結(jié)構物，有各種塔、紀念碑、煙囪等各種結(jié) 構物，風力發(fā)電用的風車的支柱即風車用塔作為其中的一種。在塔的 頂上部具有被水平軸支承的多片螺旋槳翼(葉片)，并設置有利用該風 車的旋轉(zhuǎn)進行發(fā)電的發(fā)電機、使風車的指向與風向吻合的旋轉(zhuǎn)機構等 重量物。另外，為了使其穩(wěn)定并提高發(fā)電效率而需要接收一定強度的 強風，優(yōu)選使頂上部位于極高位置。即，對風車用塔而言，需要使頂 上部伸長到極高位置，且在頂上部支承重量物。在塔狀結(jié)構物中，因上空的風的作用而受到水平方向的大載荷。 因此，彎曲力矩作為翻轉(zhuǎn)力矩作用于塔狀結(jié)構物的基礎部分。特別是， 對風車用塔而言，除水平方向的載荷之外，根據(jù)風車葉片的旋轉(zhuǎn)或由 所述旋轉(zhuǎn)機構引起的風車指向的變更等、進一步根據(jù)這些種載荷的組 合，復雜的載荷作用于風車用塔，從而有可能使風車用塔倒塌。另外， 在日本，因由地震載荷而產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)力矩也很大，所以，希望一種在 應對因風而產(chǎn)生的載荷的基礎上也可應對地震的基礎結(jié)構。作為高層建筑物或塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構的提案例如有在專利 文獻i中公開的地盤錨栓兼用排樁法、在專利文獻2中公開的風力發(fā)電塔、在專利文獻3中公開的風車塔的錨栓框等。另外，在非專利文獻4中，論述了底腳基礎的立起部(基座)的 柱狀鋼筋的設計方法，關于錨栓螺栓的設計，進行有如下的研究，即，因利用螺母等與螺栓下端部接合的連接部件(錨栓環(huán))而產(chǎn)生的各種 應力是否滿足混凝土的容許值及錨栓環(huán)部件其本身的容許值，錨栓表 面與混凝土的粘附是否滿足容許值。并且，在非專利文獻5中，以由帶頭錨栓螺栓的錐狀破壞而確定 的容許牽引力和錨栓螺栓部件其本身的容許值中的較小的值進行設計。專利文獻1(日本)特公平5 - 59219號公報專利文獻2(日本)特開2002 - 122066號公凈艮專利文獻3(日本)特開2004 - 278400號公才艮非專利文獻4煙囪結(jié)構設計施工手冊(日本建筑中心)非專利文獻5各種合成結(jié)構設計手冊(日本建筑學會) 根據(jù)專利文獻l中公開的排樁法的支承建造物主要是建筑物，因 風或地震等產(chǎn)生的水平力而受到翻轉(zhuǎn)力矩，抵抗在建筑物中生成的浮 力，在像風車用塔那樣生成復雜的翻轉(zhuǎn)力矩時，恐怕不能確?？煽啃?。 另外，在專利文獻2公開的風力發(fā)電塔中構成為，將疊置中空筒體而 形成的塔本體和橫截面為T字形的預應力混凝土加強部件沿所述塔本 體的基底部側(cè)的外周設置，將所述加強部件與基礎及塔本體結(jié)合緊固。 另外，專利文獻3公開的錨栓框架包括上下一對環(huán)狀的錨栓板、設置 一定間隔而連接該上下一對錨栓板的多個連接部件、配置于該連接部 件間的多個錨松螺栓、為了使所述上下一對錨栓板位于基礎上的規(guī)定 高度而與下部錨栓板的下面連接的多根立柱，利用鋼管構成所述連接 部件和所述立柱。在上述專利文獻2或?qū)＠墨I3中公開的基礎結(jié)構中，為形成作 為在基礎部件的中央部突出的基礎臺座部的基座、使塔固定于該基座 的結(jié)構，由所述連接部件、錨栓螺栓、立柱構成。但是，因澆筑的混 凝土和錨栓螺栓粘附而接合，在翻轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生載荷而切斷該粘附時， 在混凝土上生成裂紋，并且，在超過混凝土的容許應力強度時，恐怕 會破壞混凝土。因此，優(yōu)選將基礎形成為如下結(jié)構，即，使用形成為 不具有粘附錨栓螺栓和混凝土的形式、通過改變載荷的傳遞機理而使混凝土的負擔減輕的無粘結(jié)錨栓。另外，如非專利文獻4及非專利文獻5所公開的那樣，以往的塔 狀結(jié)構物的基礎結(jié)構以如下內(nèi)容作為基本進行設計，即，參考上述手 冊等粘附于混凝土的錨栓螺栓及利用螺母等與其下端部接合的連接部 件(錨栓環(huán))配置于底腳基礎的立起部(基座)，以通過柱狀結(jié)構抵抗 從上部結(jié)構受到的翻轉(zhuǎn)力矩。以煙囪等為代表的塔狀結(jié)構物(塔)的支承結(jié)構物構成為，形成 作為在基座部件的中央部突出的基臺部的基座，使塔固定在該基座上， 固定部在澆筑的混凝土中由所述錨栓螺栓和連接部件(錨栓環(huán))構成。 另外，以混凝土和錨栓螺栓粘附接合為前提進行設計，翻轉(zhuǎn)力矩被載 荷，經(jīng)由混凝土將牽引力傳遞到配置于錨栓螺栓橫向的縱向的鋼筋上。另一方面，可考慮設為如下所述的結(jié)構，即，如風車用塔那樣， 在要調(diào)整上部結(jié)構物的固有周期、或?qū)⒛_部完全固定或設為與其相近 的狀態(tài)時，使用無粘結(jié)錨栓，在澆筑混凝土之后，對錨栓螺栓施加張 緊力(預應力)。一旦使用無粘結(jié)錨栓施加預應力，則對無粘結(jié)錨栓周圍的混凝土 在該無粘結(jié)錨栓的下端固定部(錨栓環(huán))下方的長度方向和無粘結(jié)錨 栓的交叉方向上作用牽引載荷，所以，產(chǎn)生不同于期待未加載預應力 的與混凝土粘附的錨栓螺栓的應力狀態(tài)，若在預應力導入時需要的鋼 筋不夠，則在緊接預應力導入后及在向塔狀結(jié)構物施加的通常的載荷 下，也會在混凝土上生成裂紋， 一旦該裂紋擴開，則有可能導致混凝 土沿無粘結(jié)錨栓斷裂。另外，通過該結(jié)構，在腳部成為完全固定狀態(tài) 時，抵抗翻轉(zhuǎn)力矩的結(jié)構與經(jīng)由混凝土將牽引力傳遞到配置于所述錨 栓螺栓橫向的縱鋼筋的柱狀結(jié)構不同。 發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種考慮基礎形狀和配置鋼筋的塔 狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，其使用無粘結(jié)錨栓，即便在導入預應力時也不 會在混凝土上生成有害的裂紋，另外也可充分地抵抗翻轉(zhuǎn)力矩。作為實現(xiàn)上述目的的技術手段，本發(fā)明的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構其頂上部一直伸長到上空的高位置，利用作用于該頂上部及支柱部的 外力，翻轉(zhuǎn)力矩及水平力等作用，其特征在于，使用導入預應力的無 粘結(jié)錨栓固定所述塔狀結(jié)構物的柱腳部，在與所述無粘結(jié)錨栓的長度 方向交叉的方向配置橫鋼筋，配置與所述無粘結(jié)錨栓平行的方向的縱 鋼筋，并澆筑混凝土。在利用導入預應力的無粘結(jié)錨栓支承塔狀結(jié)構物的狀態(tài)下，因無 粘結(jié)錨栓和混凝土之間沒有粘附，由此，不傳遞載荷。但是，由導入 預應力的無粘結(jié)錨栓螺栓及下端部的錨栓環(huán)包圍的混凝土牢固地形成 為一體，在與所述無粘結(jié)錨栓螺栓交叉的方向上趨于膨脹，另外，由作用于該頂上部的外力而產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)力矩也作為承壓應力對一體化的 混凝土周圍的混凝土進行作用。因此，進一步在錨栓螺栓的導入部周 圍將橫鋼筋配置成環(huán)狀來抵抗所述承壓應力。另外，第二方面的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，其特征在于，所述混 凝土的一部分、即承壓在與所述無粘結(jié)錨栓的貫入部長度方向交叉的 方向上進行作用的部分，針對該承壓，確?？蛇m當配置與無粘結(jié)錨栓 交叉方向的環(huán)狀鋼筋的程度的寬度。為了使混凝土本身可抵抗其受到的水平方向的承壓應力，增大該 承壓應力所的方向的壁厚，從而獲得必要的抗剪阻力面積。在形成基 座的結(jié)構中，將沿塔狀結(jié)構物徑向的壁厚充分增大。另外，第三方面的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，其特征在于，所述無 粘結(jié)錨栓的下端部配置在相比豎直設置所述塔狀結(jié)構物的部分的臺座 部足夠深的位置上， 一直固定到混凝土的基礎部，成為可容易獲得所 述必要的抗剪阻力面積的結(jié)構。也可將混凝土的整個上面做成未形成基座的水平面，只要是與埋 入混凝土的錨栓螺栓長度相比高度足夠低的基座、具有所述承壓應力 所需的截面積的壁厚的話，也可不是水平面。但是，考慮到完全形成 為水平面較困難、且在混凝土的上面形成雨水的水槽，所以，優(yōu)選為 平緩的傾斜面。另外，第四方面的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，其特征在于，所述塔狀結(jié)構物是風力發(fā)電用的支柱。形成為有特別大的載荷作用的風力發(fā)電用的塔的基礎結(jié)構。根據(jù)本發(fā)明的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，即便在導入預應力之后， 相對于所述無粘結(jié)錨栓而配置的橫鋼筋和縱鋼筋抵也可抗向混凝土作 用的應力，混凝土的裂紋被抑制，此后，即便是因風等外力而作用有 翻轉(zhuǎn)力矩的情況，也可防止斷裂。另外，根據(jù)第二方面的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，因?qū)腩A應力的 無粘結(jié)錨栓部分像埋入型柱腳那樣牢固地形成為一體，故形成為以水 平方向的混凝土承壓為主的栽荷的傳遞機理，可抵抗翻轉(zhuǎn)力矩，根據(jù) 該結(jié)構可防止因拉伸導致混凝土斷裂。另外，根據(jù)第三方面的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，其為不極力形成 基座的結(jié)構，可將基礎的形狀形成為單一形狀，可容易地進行施工， 并且，可容易地使與無粘結(jié)錨栓的長度方向交叉的方向的混凝土厚度 具有足夠的厚度。另外，根據(jù)第四方面的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，可極力防止風車 用塔的倒塌，其中，該風車用塔在頂上部設有風車或發(fā)電機等，比因 風而受到的載荷大的翻轉(zhuǎn)力矩對該風車用塔作用。


圖l是說明本發(fā)明的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構的配置鋼筋的圖； 圖2是表示本發(fā)明的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構的概略結(jié)構的剖面圖；圖3是說明作用于導入有預應力的無粘結(jié)錨栓周圍的荷載分布的 概略的圖。附圖標記"i兌明 1 無粘結(jié)錨栓 2a 基板 2b錨栓板3 橫鋼筋4 縱鋼筋5 環(huán)狀鋼筋6 混凝土 6a 臺座部 6b 傾斜面具體實施方式
以下，基于圖示的優(yōu)選實施方式具體說明本發(fā)明的塔狀結(jié)構物的 基礎結(jié)構。如圖1所示，在該基礎結(jié)構中，構成為，利用導入預應力的無粘 結(jié)錨栓1，將風車用塔這樣的塔狀結(jié)構物固定在基礎上。該無粘結(jié)錨 栓1被導入預應力而跨設于基板2a和錨栓板2b上。在相對于該無粘 結(jié)錨栓1長度方向而交叉的方向上，配設有適當根數(shù)的橫鋼筋3，并 配設有與無粘結(jié)錨栓1的長度方向平行的方向的縱鋼筋4。例如，在風力發(fā)電塔中，因中空圓筒疊置形成，所以，所述無粘 結(jié)錨栓l以適當間隔配置于沿該中空圓筒的圓弧上。另外，在圖1中， 雖然表示了在塔狀結(jié)構物的徑向上配置了一根無粘結(jié)錨栓1的結(jié)構， 但也可在相同的徑向配置兩根以上的無粘結(jié)錨栓1。在所述縱鋼筋4 上，沿與塔狀結(jié)構物的同心圓弧配設有適當根數(shù)的環(huán)狀的鋼筋5。而且，對組裝到上述結(jié)構的無粘結(jié)錨栓1和配置鋼筋3、 4、 5， 如圖2所示澆筑混凝土6。圖2是具有該基礎結(jié)構的基礎部的剖面圖， 表示主要部分的鋼筋配置。該混凝土 6在上面的中央部形成水平面的 臺座部6a，所述無粘結(jié)錨栓l的頭部呈圓弧狀排列在該臺座部6a上， 從該臺座部6a的端部向外邊緣部形成傾斜面6b。該斜面可以是雨水 等順暢地流動的程度的平緩斜面，只要在成為與所述無粘結(jié)錨檢l的 長度方向交叉的方向的水平方向上確保設計上所需的厚度即可。另外， 只要是確保該厚度的結(jié)構，也可是根據(jù)基座形式的基礎形狀。另外， 也可是一樣地形成為水平面的形狀。并且，所述無粘結(jié)錨栓的下端部的錨栓環(huán)配置在相比作為豎直設 置所述塔狀結(jié)構物的部分的臺座部的基座足夠深的位置， 一直到達成 為混凝土基礎部的基底。在如上所述構成的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構中，例如，為了固定風車用塔，關于導入有預應力的無粘結(jié)錨栓1周圍的混凝土 6，如圖3 虛線所示，在無粘結(jié)錨栓l的長度方向和與該長度方向交叉的方向上，作用有牽引載荷。而相對于這些牽引載荷，與無粘結(jié)錨栓l的長度方 向交叉配置的所述橫鋼筋3和與無粘結(jié)錨栓1的長度方向平行配置的 所述縱鋼筋4分別進行抵抗，將作用于混凝土 6的載荷減輕。因此， 可極力抑制在混凝土 6上生成裂紋并防止斷裂。另外，在因風或地震等而接受到的水平載荷作為翻轉(zhuǎn)力矩作用時 也有與上述相同的載荷作用，除此之外，成為像埋入型柱腳那樣牢固 地一體化的結(jié)構，形成為以水平方向的混凝土承壓為主的載荷的傳遞 機理，但通過在周圍的混凝土 6中配設所述橫鋼筋3及環(huán)狀鋼筋5， 抵抗趨于向半徑方向擴展的壓力，可極力抑制在混凝土 6上生成裂紋， 并防止發(fā)生斷裂。在上述實施方式中，作為適用于風力發(fā)電塔的基礎結(jié)構進行了說 明，但并不限于此，也可作為紀念碑或煙囪等那樣一直伸長到上空的 高位置的塔狀結(jié)構物的基礎形狀而使用。 工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，通過使用導入有預應力的 無粘結(jié)錨栓，柱腳部被完全固定，翻轉(zhuǎn)力矩向混凝土傳遞的機理由混 凝土的剪切耐力決定，故可改變承壓耐力，所以，成為適用于大的水 平載荷反復作用的風車用塔的基礎結(jié)構，可極力防止倒塌，并有利于 延長塔狀結(jié)構物的耐用年數(shù)。
權利要求
1.一種塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，其頂上部伸長到上空的高位置，通過作用于該頂上部及支柱部的外力，翻轉(zhuǎn)力矩及水平力等進行作用；其特征在于，利用導入預應力的無粘結(jié)錨栓來固定所述塔狀結(jié)構物的柱腳部；在與所述無粘結(jié)錨栓的長度方向交叉的方向上配置橫鋼筋；配置方向與所述無粘結(jié)錨栓平行的縱鋼筋，并澆筑混凝土。
2. 如權利要求l所述的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，其特征在于，作 為所述混凝土的一部分的、在與所述無粘結(jié)錨栓的貫入部長度方向交 叉的方向上有承壓作用的部分，相對于該承壓，確保能夠適當配置與 無粘結(jié)錨栓交叉的方向的環(huán)狀鋼筋的程度的寬度。
3. 如權利要求2所述的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，其特征在于，所 述無粘結(jié)錨栓的下端部配置在相比豎直設置所述塔狀結(jié)構物的部分的 臺座部足夠深的位置上， 一直固定到混凝土的基礎部。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，其 特征在于，所述塔狀結(jié)構物是風力發(fā)動用的支柱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，其為支柱或塔等塔狀結(jié)構物的基礎結(jié)構，具有使用導入預應力的無粘結(jié)錨栓而完全固定的柱腳部，其中，極力抑制混凝土的裂紋的生成。相對于跨設在基板(2a)和錨栓板(2b)上的、導入預應力的無粘結(jié)錨栓(1)，在與其長度方向交叉的方向上配設橫鋼筋(3)和環(huán)狀鋼筋(5)，配設與該長度方向平行的方向的縱鋼筋(4)。在配置這些鋼筋并澆筑混凝土(6)時，極力增大與所述無粘結(jié)錨栓(1)的長度方向交叉的方向混凝土(6)的厚度。
文檔編號E02D27/42GK101265708SQ20081008358
公開日2008年9月17日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權日2007年3月12日
發(fā)明者南陽一, 落田健太郎 申請人:三井造船株式會社