説明

SCユニット、鋼板コンクリート構造、構造物の施工方法

【課題】それ自体で十分な強度を有するSCユニットと、そのSCユニットを用いた有効適切なSC構造および構造物の施工方法を提供する。
【解決手段】施工するべき躯体の外殻となる鋼板パネル2が該躯体の形状に対応させて予め組み立られ、その内部に現場打ちコンクリート4が打設充填されて鋼板コンクリート構造の躯体を形成するためのSCユニット10であって、鋼板パネルの内面にプレキャストコンクリート板11が予め一体に積層されている。鋼板パネルの内面に設けられたスタッド3を介してプレキャストコンクリート板を鋼板パネルに一体化している。プレキャストコンクリート板の表面に、現場打ちコンクリートを一体化させるためのコッター12が形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は建物の構造に関わり、特に鋼板とコンクリートとの合成構造である鋼板コンクリート構造(SC構造)の躯体を施工するためのSCユニット、およびそれによる鋼板コンクリート構造、並びに構造物の施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1〜3に示されるように、鋼板コンクリート構造(SC構造)は躯体の外殻となる鋼板パネルとその内部に打設充填される現場打ちコンクリートとをスタッドを介して一体化する合成構造であり、鋼板パネルが内部のコンクリートを拘束して優れた構造性能が得られることから、たとえば原子力発電施設における建屋やタービン発電機架台等の大規模かつ頑強な躯体の構造として広く普及しつつある。
【0003】
従来一般のSC構造では、図3(a),(b)に示すように内面にスタッド3を取り付けた鋼板パネル2を躯体の外殻に対応する形状に組み立てることによって大型のSCユニット1を予め工場製作し、それを現場に搬送し、現場にて各SCユニット1どうしを接合して躯体の外殻を形成した後、それ自体を型枠としてその内部に現場打ちコンクリート4(図4参照)を打設充填することで躯体を施工することが通常である。
なお、図3(a)は1辺の長さが3m程度の正方形断面の柱用のSCユニットの例であり、(b)は壁厚が3m程度、長さが6m程度の壁用のSCユニットの例である。
【0004】
このようなSC構造によれば、SCユニット1を予め工場製作できるばかりでなく、現場での鉄筋工事および型枠工事や支保工等の仮設工事を大幅に軽減可能であるから、通常の鉄筋コンクリート造(RC造)による場合に比較して高度の工業化と現場作業の軽減を実現でき、したがって大断面、大規模な躯体の施工の合理化が可能であって工費削減と工期短縮を十分に図ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−49489号公報
【特許文献2】特開2003−147859号公報
【特許文献3】特開平7−54425号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来一般のSC構造では、予め工場製作した上記のような大型のSCユニット1を現場まで搬送する際にそれ自身が座屈したり変形してしまうようなことがないように、また現場打ちコンクリート4を打設する際にSCユニット1が打設荷重を受けて変形してしまうようなことがないように、それらSCユニット1自体が十分な強度を有していることが前提である。
そのため、従来一般のSCユニット1では、図3に示すように鋼板パネル2の内面に補剛用のリブ5を設けたり、対向する鋼板パネル2どうしをタイバー6やブレース7等の補剛材によって連結しておくことにより所要強度を確保するようにしているが、そのためにかなりの製造コストと手間を要するものとなっており、その点では改良の余地を残しているものである。
【0007】
また、従来一般のSC構造では、SCユニット1内に打設充填された現場打ちコンクリート4が硬化する際に多少なりとも乾燥収縮することが不可避であるが、その乾燥収縮力がスタッド3を介して鋼板パネル2に対して圧縮力として直接作用するから、それにより図4に誇張して示しているように鋼板パネル2が外側に膨出するように変形して鋼板パネル2と現場打ちコンクリート4との間に空隙8が生じてしまうことも想定される。
そして、そのような空隙8が無視し得ない程度に生じてしまうと、鋼板パネル2と現場打ちコンクリート4との付着力やスタッド3による引き抜き耐力が低下してしまい、鋼板パネル2が現場打ちコンクリート4を拘束することによる座屈防止機能が低下してしまうことも想定されることから、それを防止するためにはスタッド3を十分に密に設置する必要があり、結果的にスタッド3の所要本数が膨大になってしまうから、その点での改善も必要であると考えられている。
【0008】
上記事情に鑑み、本発明はそれ自体で十分な強度を有して補剛材を省略ないし大幅に軽減可能であり、また現場打ちコンクリートをSCユニットに対してより確実に一体化させ得てスタッドの所要本数を削減することも可能である有効適切なSCユニットを提供し、併せてそのSCユニットを用いた鋼板コンクリート構造および構造物の施工方法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】
請求項1記載の発明は、施工するべき躯体の外殻となる鋼板パネルが該躯体の形状に対応させて予め組み立られ、その内部に現場打ちコンクリートが打設充填されて鋼板コンクリート構造の躯体を形成するためのSCユニットであって、前記鋼板パネルの内面にプレキャストコンクリート板が予め一体に積層されてなることを特徴とする。
【0010】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のSCユニットであって、前記鋼板パネルの内面にスタッドが設けられ、前記プレキャストコンクリート板が前記スタッドを介して前記鋼板パネルに一体化されてなることを特徴とする。
【0011】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載のSCユニットであって、前記プレキャストコンクリート板の表面に、前記SCユニット内に打設充填される現場打ちコンクリートを一体化させるためのコッターが形成されてなることを特徴とする。
【0012】
請求項4記載の発明は、請求項1,2または3記載のSCユニットを用いて構造物の躯体を構成するための鋼板コンクリート構造であって、前記SCユニットが予め工場製作され、該SCユニットが現場に搬送されて接合されて躯体の外殻が構成され、該SCユニットの内部に現場打ちコンクリートが打設充填されて、該現場打ちコンクリートが前記プレキャストコンクリート板に対して一体化せしめられて躯体が構成されてなることを特徴とする。
【0013】
請求項5記載の発明は、請求項1,2または3記載のSCユニットを用いて構造物の躯体を施工するための施工方法であって、前記SCユニットを予め工場製作し、該SCユニットを現場に搬送して該SCユニットどうしを接合して躯体の外殻を構成した後、該SCユニット内に現場打ちコンクリートを打設充填して、該現場打ちコンクリートを前記プレキャストコンクリート板に対して一体化せしめて躯体を構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明のSCユニットによれば、このSCユニット自体が鋼板パネルとプレキャストコンクリート板とが構造的に一体化された合成構造の構造部材として機能するので、それ自体で自ずと十分な強度を確保でき、したがって従来のSCユニットでは必要であったリブやタイバー、ブレースといった補剛材を省略ないし大幅に軽減することが可能である。
また、プレキャストコンクリート板をスタッドを介して鋼板パネルに対して定着し、プレキャストコンクリート板の表面にコッターを設けることにより、現場打ちコンクリートをプレキャストコンクリート板およびスタッドを介して鋼板パネルに対して確実に一体化させることができるし、スタッドの所要本数も削減することが可能である。
【0015】
本発明の鋼板コンクリート構造および構造物の施工方法によれば、上記のSCユニットを用いることにより、従来の鋼板コンクリート構造およびそれによる施工方法に比べて経済性および施工性を改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明のSCユニットの実施形態を示す図である。
【図2】同、現場打ちコンクリートの乾燥収縮に伴う挙動を示す説明図である。
【図3】従来一般のSCユニットの例を示す図である。
【図4】同、現場打ちコンクリートの乾燥収縮に伴う挙動を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
図1を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は本実施形態のSCユニット10の一例を示すもので、(a)は正方形断面の柱用のSCユニットへの適用例であり、(b)は壁用のSCユニットへの適用例である。
【0018】
これらのSCユニット10は、基本的には図3に示した従来のSCユニット1と同様に、施工するべき躯体の外殻となるように鋼板パネル2が組み立てられたものであって、各鋼板パネル2の内面にはスタッド3が植設されているものであるが、従来のSCユニット1におけるスタッド3は後段で打設充填される現場打ちコンクリート4と鋼板パネル2とを直接的に一体化させるものであったのに対し、本実施形態のSCユニット10では鋼板パネル2の内面に予めプレキャストコンクリート板(以下、PCa板と記す)11が積層されていて、そのPCa板11が上記のスタッド3を介して鋼板パネル2に対して一体化せしめられたものとなっている。
【0019】
そして、上記のPCa板11の表面にはコッター12が形成されていて、図2に示すように後段においてその内部に打設充填された現場打ちコンクリート4はこれらのコッター12を介してPCa板11に対してせん断力を伝達可能に一体化され、したがって現場打ちコンクリート4はPCa板11およびスタッド3を介して最終的には鋼板パネル2に対して(つまりSCユニット10に対して)確実に一体化することになる。
【0020】
上記のSCユニット10は、これ自体が鋼板パネル2とPCa板11とがスタッド3を介して構造的に一体化された合成構造の構造部材として機能するので、これを現場に搬送する際に座屈したり変形してしまうことがなく、また後段で内部に打設充填される現場打ちコンクリート4の打設荷重に十分に耐え得るような十分な強度をそれ自体で有するものとできる。
それ故に、本実施形態のSCユニット10では、図3に示した従来のSCユニット1では多数設けることが必要であったリブ5やタイバー6、ブレース7といった補剛材を省略ないし大幅に軽減することが可能であり、たとえば図1(b)に示すように壁用のSCユニット10の両端側に対してブレース7を設ける程度で十分である。
【0021】
また、上記のように補剛材を省略ないし大幅に軽減できることから、本実施形態のSCユニット10には内部での横断物や突出物が殆どなくなって内部空間が格段にスマートになり、したがってSCユニット10どうしの接合作業や現場打ちコンクリート4の打設作業の際にそれらが邪魔になることが少なく、内部に設置される配管類や仮設鉄骨等との干渉も自ずと減ることから、計画・設計・施工のいずれにおいても作業効率を改善を図ることができる。
【0022】
また、PCa板11の表面には現場打ちコンクリート4を一体化するうえで必要となる所望のコッター11をスタッド3の位置や本数とは関わりなく自由に形成することができるから、そのコッター11を所望位置に所望間隔で適正に設けることで現場打ちコンクリート4をPCa板11に対して確実に一体化させることができ、かつスタッド3を介して鋼板パネル2に対して確実堅固に一体化させることが可能である。
【0023】
さらに、鋼板パネル2には従来のSCユニット1のように現場打ちコンクリート4が直接接触することがなくなるから、従来のSCユニット1よりも界面での付着機能とスタッド3の座屈防止機能を十分に発揮させることが可能であるし、製造工程においてはPCa板11の乾燥収縮を防止するための高度の品質管理も可能であるから、従来のSCユニット1のように現場打ちコンクリート4の乾燥収縮に起因して鋼板パネル2が変形したり、鋼板パネル2と現場打ちコンクリート4との間に空隙8が生じてしまうことを十分に抑制でき、仮に空隙が生じても従来に比べて十分に小さくすることができる。
【0024】
したがって、本実施形態のSCユニット10では、PCa板11を鋼板パネル2に対して定着するために必要な位置に必要な本数だけスタッド3を植設することで足り、結果的に従来よりもスタッド3の所要本数を削減でき、かつスタッド3の所要長を低減することも可能となる。
【0025】
勿論、本実施形態のSCユニット10は、従来のSCユニット1の製造工程に対してPCa板11の形成工程を付加することのみで製造でき、そのためには通常のプレキャストコンクリート製造工程をそのまま利用できる(具体的には、コッター付きのPCa板を製造するための汎用の型枠を各鋼板パネル2の内面に対向配置してその内側にコンクリートを充填すれば良い)から、上述したようにリブ5やタイバー6、ブレース7、さらにはスタッド3も削減できることと相俟って本実施形態のSCユニット10は容易にかつ安価にしかも精度良く製作することが可能である。
なお、PCa板11自体の強度やその所要厚さ等の諸元は、SCユニット1の所要強度やその形状・寸法等の諸条件を考慮して適宜設定すれば良く、必要であればPCa板11に鉄筋や金網等の補強材を内蔵させても良い。
【0026】
そして、本発明のSC構造および構造物の施工方法は、従来のSCユニット1に代えて上記のSCユニット10を用いること以外は従来のSC構造とその施工方法をそのまま踏襲できるものであって、上記のSCユニット10を予め工場製作し、それを現場に搬送し、現場にて各SCユニット10どうしを接合して躯体の外殻を構成した後、その内部に現場打ちコンクリート4を打設充填すれば良いから、本発明のSCユニット10を用いることで構造全体が複雑化したり煩雑な工程が増えるようなことは全くなく、したがって従来のSCユニット1に代えてより合理的な上記のSCユニット10を用いることのみでSC構造の躯体をより効率的に施工でき、従来のSC構造および施工方法に比べて経済性および施工性を大きく改善することが可能である。
【0027】
なお、上記実施形態では、PCa板11を鋼板パネル2に対してスタッド3を介して定着するようにし、通常はそのようにすることが好適であり現実的であるが、スタッド3と同様に機能してPCa板11を鋼板パネル2に対して確実堅固に定着し得るものであれば、スタッド3に限らず他の手段によりPCa板11を定着することも妨げるものではない。
また、上記実施形態では、PCa板11の表面にコッター12を形成し、通常はそのように構成することが好適であり現実的であるが、コッター12と同様に機能して現場打ちコンクリート4をPCa板11に対して確実に一体化させ得るものであれば、コッター12に限らず他の手段により現場打ちコンクリート4をPCa板11に対して一体化させることも妨げるものではない。
【符号の説明】
【0028】
2 鋼板パネル
3 スタッド
4 現場打ちコンクリート
10 SCパネル
11 プレキャストコンクリート板(PCa板)
12 コッター

【特許請求の範囲】
【請求項1】
施工するべき躯体の外殻となる鋼板パネルが該躯体の形状に対応させて予め組み立られ、その内部に現場打ちコンクリートが打設充填されて鋼板コンクリート構造の躯体を形成するためのSCユニットであって、
前記鋼板パネルの内面にプレキャストコンクリート板が予め一体に積層されてなることを特徴とするSCユニット。
【請求項2】
請求項1記載のSCユニットであって、
前記鋼板パネルの内面にスタッドが設けられ、前記プレキャストコンクリート板が前記スタッドを介して前記鋼板パネルに一体化されてなることを特徴とするSCユニット。
【請求項3】
請求項1または2記載のSCユニットであって、
前記プレキャストコンクリート板の表面に、前記SCユニット内に打設充填される現場打ちコンクリートを一体化させるためのコッターが形成されてなることを特徴とするSCユニット。
【請求項4】
請求項1,2または3記載のSCユニットを用いて構造物の躯体を構成するための鋼板コンクリート構造であって、
前記SCユニットが予め工場製作され、該SCユニットが現場に搬送されて接合されて躯体の外殻が構成され、該SCユニットの内部に現場打ちコンクリートが打設充填されて、該現場打ちコンクリートが前記プレキャストコンクリート板に対して一体化せしめられて躯体が構成されてなることを特徴とする鋼板コンクリート構造。
【請求項5】
請求項1,2または3記載のSCユニットを用いて構造物の躯体を施工するための施工方法であって、
前記SCユニットを予め工場製作し、該SCユニットを現場に搬送して該SCユニットどうしを接合して躯体の外殻を構成した後、該SCユニット内に現場打ちコンクリートを打設充填して、該現場打ちコンクリートを前記プレキャストコンクリート板に対して一体化せしめて躯体を構成することを特徴とする構造物の施工方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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