JP2006009244A - 鋼板コンクリート構造物及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
鋼板コンクリート製構造物に装備した埋込金物への振動遮断を達成する。
【解決手段】
鋼板コンクリート製の壁の表面鋼板１０に埋込金物２よりやや大きな開口１を設け、その開口１の内側にその埋込金物２をその表面鋼板１０と間隔をあけて設置する。表面鋼板９，１０の間にコンクリート１５を打設してその間隔にもコンクリート１５を充填する。このようにして埋込金物２と表面鋼板１０との直接的な接触を避けて、配管６から表面鋼板１０を伝播してくる振動の埋込金物２への伝播を減衰する。そのために、埋込金物に固定した電気・計装品５が振動によって障害を引き起こすことを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板コンクリート構造物及びその構築方法に関する。

原子力発電所の建屋を建設する際には、その建屋の壁等を鋼板コンクリート構造で製作する場合がある。その鋼板コンクリート構造の壁に機器や配管等の設備を支持する方法として、次の方法が知られている。即ち、壁を構成するコンクリートに埋込金物のスタッド部分を埋め込み、更にその壁の表面鋼板に埋込金物の表面鋼板を溶着させて固定し、その埋込金物の表面鋼板にサポートを介して間接的に或いは直付けにて機器を固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１９８８８５号公報

鋼板コンクリート製の建屋では、例えば、鋼板コンクリート製の壁を貫通する配管や、鋼板コンクリート製の壁から支持されている配管が、その配管に接続されているポンプ等の機器振動や流体振動等の影響で振動し得る場合、鋼板コンクリート製の壁の表面鋼板にその振動が伝播する。その振動は埋込金物と表面鋼板との溶着部を介して埋込金物に伝播する。その振動が埋込金物に伝播すると、埋込金物を介して壁に支持した機器や配管等の設備にも伝播する。

鋼板コンクリート製の壁の表面鋼板と埋込金物は溶着して結合している。その表面鋼板に埋込金物を溶着している場合には、特に振動伝達レベルが高くなってしまうことが懸念される。

そこで鋼板コンクリート製の壁にて埋込金物から支持される設備が振動に対して脆弱な場合、例えば計器やスイッチ等の電気・計装品の場合、振動を受けたことに起因して不正な測定結果や誤信号を発信し得ることを極力回避しなければならない。

したがって、鋼板コンクリート製の壁から埋込金物を介して電気・計装品を支持する場合には、埋込金物に振動が伝播することを回避する支持構造が求められる。特に、電気・計装品については機器・配管系とは異なり、振動に対する構造強度の健全性に加え、スイッチ部等に対する機能健全性が要求される。スイッチ部の固有振動数は、機器・配管系よりも高く、構造強度で考慮すべき振動数領域を超えた範囲の振動で共振に至ることが懸念される。これを回避する為には、振動伝達経路を絶つ必要がある。

したがって、本発明の目的は、鋼板コンクリート製の構造物に埋込金物を介して設備を設置する際に、その設備にその構造物から振動を伝播することを抑制することにある。

本発明の目的を達成するために、コンクリートと、前記コンクリートの表面に設けた表面鋼板と、前記表面鋼板に対して間隔をあけ、且つ前記コンクリートに固定した埋込金物とを備えた鋼板コンクリート製構造物が採用され、その鋼板コンクリート製構造物は、鋼板コンクリート構造物の表面に設けられる表面鋼板に開口を設ける過程と、前記開口の内側に前記表面鋼板から間隔を開けて埋込金物を配置する過程と、前記表面鋼板と前記埋込金物とに沿ってコンクリートを施工して前記表面鋼板と前記埋込金物とを前記コンクリートに固定する過程とを経て構築される。

本発明によれば、鋼板コンクリート製の構造物の表面鋼板が振動した場合においても、その表面鋼板からその構造物に設置した埋込金物を分離させてその振動のその埋込金物への振動伝播を極力遮断できることにより、その埋込金物に間接的に或いは直接的に設置された設備の健全性を確保しながら、その設備の鋼板コンクリート製構造物への設置を可能にできる。

本発明の実施例においては、本発明の目的を次のような手法で達成している。
（１）鋼板コンクリート製の壁などの構造物の表面鋼板９，１０の振動をその構造物に設置した埋込金物２に伝播させないために、その表面鋼板９，１０とその埋込金物２を分離させる。つまりその表面鋼板９，１０にその埋込金物２よりやや大きな開口１を設け、その開口１の内側にその埋込金物２をその表面鋼板９，１０と間隔をあけて設置する。
（２）また、好ましくは、上記（１）に加えて、表面鋼板９，１０に設けた開口１によるその構造物の構造部材としての引張強度低下を防止するため、鋼板コンクリート製の構造物のコンクリート１５に埋設される鉄筋（補強筋）１４にてその開口１の部分とその周辺を補強する。
（３）より好ましくは、上記（１）に加えて、鋼板コンクリート製の構造物を施工する際、スタッド１２やタイバー７を装着した表面鋼板９，１０でコンクリート１５を打設する枠組み（コンクリート型枠）を形成し、その枠組みの内側にコンクリート１５を充填する。その際、上記（１）で示した構造の場合、表面鋼板９，１０に開口１があり、開口１の縁と埋込金物２とは間隔があるため、コンクリート１５がその間隔から流出する懸念がある。そこでその表面鋼板９，１０に開口１を塞ぐように仮設の蓋４を設置し、その蓋４に埋込金物２を着脱自在に取付け、必要によっては上記（２）で言及した開口部の補強筋
１４とも一体化して枠組みを構築し、その枠組みにコンクリート１５を打設する。

原子力発電所の建屋は、図１に示す鋼板コンクリート製の壁を、鋼板コンクリート製構造物として有する。その壁は、概ね次に記載の構成を有する。即ち、互いに対面し合う表面鋼板９，１０が存在し、その表面鋼板９，１０のコンクリートに接する側の面には、複数のスタッド１２が固定される。このスタッド１２はコンクリート１５に埋設固定されている。

その表面鋼板１０には、矩形の開口１が形成されている。その開口１の縁端と間隔を開けてその開口の内側に埋込金物２が配置されている。埋込金物２は片面が表面に露出している鋼板１１と、その鋼板１１のコンクリート１５に接する面に固定された複数のスタッド１３とから構成されている。そのスタッド１３もコンクリート１５に埋設固定されている。その埋込金物２の鋼板１１とスタッド１３は、表面鋼板９，１０と接することは無く、表面鋼板９，１０から分離している。

その埋込金物２の鋼板１１の露出した面には、振動に対して脆弱な性質の電気・計装品５が設備として取付けられている。その埋込金物２のスタッド１３は、設備を確実に支持する必要もあって、表面鋼板９，１０のスタッド１２よりもコンクリート１５中に深く埋設できる大形のものとされている。

表面鋼板９，１０は鋼板コンクリート製の壁の強度を担う構造部材であるが、その構造部材に開口１を設けることによる強度の低下を補う必要のある場合には、図２のように鉄筋（補強筋）１４を各スタッド１２，１３と縦横に立体的に交差させて配筋を施す。その配筋の施工位置は開口１に隣接（壁の厚さの中央よりも開口１寄りの部位）した個所であり、コンクリート１５中に埋設させてある。このようにすることにより、鉄筋１４は表面鋼板１０が開口１部で欠落していることによる強度低下（特に表面鋼板１０が引張される方向の強度低下）を補っている。

鋼板コンクリート製の壁には、埋込金物２に隣接して配管６がその壁を、壁の厚さ方向に貫通して設置されている。この配管６には、図示していないポンプが接続され、そのポンプでポンピングされた流体が流されている。そのため、ポンプの機器振動や流体振動等の影響で配管６が振動し、表面鋼板９，１０にその振動が伝播する。また、その振動はコンクリート１５にも伝播するが、コンクリート１５の振動減衰率が表面鋼板９，１０の振動減衰率よりも大きいので、比較的には表面鋼板９，１０に伝播する振動が埋込金物２に取付けた設備に大きな影響を与える。

このような構造の鋼板コンクリート製の壁においては、次のようにして埋込金物２への振動伝播を遮断する。即ち、壁の表面を形成している表面鋼板９，１０に何等かの振動が伝播すると、その振動の伝播経路が開口１で形成された埋込金物２の鋼板１１と表面鋼板１０との間隔で遮断される。そのため、振動が表面鋼板１０から埋込金物２へ伝播しにくい。

その振動が表面鋼板１０から埋込金物２へ伝播しようとしても、表面鋼板１０と埋込金物２の鋼板１１との両鋼板の間隔がコンクリート１５で充填されている場合には、そのコンクリート１５と表面鋼板１０及びそのコンクリート１５と埋込金物２の鋼板１１との複数の接触境界が存在し、その境界を振動が伝播する際に、振動が境界の無い鋼板の連続体に比較して、大きく減衰される。表面鋼板１０と埋込金物２の鋼板１１との両鋼板の間隔が何も充填されない空間、或いは振動をコンクリート１５よりも伝播させにくい部材で充填してある場合には、表面鋼板１０から埋込金物２の鋼板１１への振動伝播が一層良く遮断できる。

このように、何等かの振動源から鋼板コンクリート製の壁に伝播した振動を埋込金物２にまで伝播させることを阻止することができるので、振動に対して脆弱な電気・計装品５等の設備を埋込金物２へ溶接により溶着で取付けることが可能となった。

このような鋼板コンクリート製の壁の構築方法は次のように施工される。即ち、図１に示すように、電気・計装品５を支持するための埋込金物２を設置する箇所の近傍に、表面鋼板１０の振動源となり得る配管６が貫通している場合、その埋込金物２の壁への設置個所に該当する表面鋼板１０の部分を切り欠いてあらかじめ開口１を設けておく。その表面鋼板１０には、コンクリート１５と接する側の面にスタッド１２を固定しておく。埋込金物２にもコンクリート１５と接する面にスタッド１３を固定しておくことで、コンクリート１５に埋込金物２を固定させ、電気・計装品やその他の機器や配管の支持に耐え得るものとする。そのため、埋込金物２に固定されるスタッド１３は表面鋼板９，１０に固定したスタッド１２よりも長くて引き抜き強度が高められている。

表面鋼板１０を切り欠いて形成した開口１は、埋込金物２の外形、即ち埋込金物２の鋼板１１の板面、よりもやや大きな開口面寸法とすることにより、埋込金物２の鋼板１１を開口１の内側に配置した際に、埋込金物２の鋼板１１の縁と開口１の縁との間に間隔を有して完全に分離できるものとする。このようにして、埋込金物２と表面鋼板１０とを分離して配置する。

鋼板コンクリート製の構造物における表面鋼板９，１０は、従来の鉄筋コンクリート製の構造物における鉄筋の役割を担っている。即ち圧縮応力を受け持つコンクリート１５に対して鉄筋は引張応力を受け持っている。同様に鋼板コンクリート製の構造物においては表面鋼板９，１０が引張応力を受け持っている。そのため表面鋼板１０に開口１を設ける事は構造部材に欠陥を生じさせることになる。そこで図２に示すように開口１に沿って鉄筋１４を縦横に組み入れ、その鉄筋１４を開口部の強度を補う補強筋とすることで構造部材としての成立性を確保する。

次に、表面鋼板１０の開口１に埋込金物２を仮に組み付ける作業を行う。鋼板コンクリート製の壁を施工する際、表面鋼板１０の開口１の縁と埋込金物２の鋼板１１の縁との間は間隔があいているため、表面鋼板９，１０間に充填中のコンクリートがその間隔から固まる前に漏出する不具合が生じる。そこで開口１に仮設の蓋４を設置して開口１を塞ぐ。仮設の蓋４は、コンクリート１５の打設荷重に耐えられれば良く、鋼板，ベニヤ板等が使用できる。

仮設の蓋４に鋼板を用いる場合には、図３のように、埋込金物２を蓋４へボルト１６によって着脱自在に締結し、しかる後に蓋４の縁を表面鋼板１０に溶接して固定する。埋込金物２と蓋４とを締結するボルト１６は、図３に表示した蓋４の右側からボルト１６をねじ込んで、埋込金物２の鋼板１１と蓋４とを締結して両者を密着させておく。また、蓋４を表面鋼板１０に溶接する際には、開口１の縁と鋼板１１の縁との間に間隔が生じるように蓋４の表面鋼板１０への溶接位置を設定する。

鋼板コンクリート製の壁のもう一方の表面に施工される表面鋼板９を用意し、その表面鋼板９のコンクリート１５に接する面にスタッド１２を固定する。このように用意された二枚の表面鋼板９，１０は、壁を構築する位置に、スタッド１２同士が向かい合うように平行に立てられる。

その後に、二枚の表面鋼板９，１０の間にコンクリート１５が流し込まれてコンクリート１５が打設される。そのコンクリー１５が固化してある程度の強度が発揮できるようになるまでのコンクリート１５の養生期間が終わり次第、蓋４の表面鋼板１０への溶着部分を削るなどして表面鋼板１０と蓋４とを切り離す。その後に蓋４と埋込金物２の鋼板１１を固定するボルト１６を抜いて蓋４とボルト１６を撤去する。このようにすると、表面鋼板１０と鋼板１１との間にコンクリート１５が充填された間隔を置いて、表面鋼板１０に対して埋込金物２が分離されている鋼板コンクリート製の壁が構築される。その後に、図４に示すように、埋込金物２の鋼板１１へ電気・計装品５を溶接によって溶着して固定する。

蓋４がベニヤ板であったり、溶接熱の影響を表面鋼板１０に与えたくない場合には、ボルト１６で蓋４に埋込金物２を締結して密着させ、その蓋４と開口１の無い側の表面鋼板９にタイバー７を通す。その際には、タイバー７と開口１の縁との間及びタイバー７と鋼板１１の縁との間に間隔が生じて互いに直接接触しあわないようにタイバー７の位置が設定される。そのタイバー７の両端にナット８を螺合し、そのナット８を締めてタイバー７とナット８で表面鋼板１０へ蓋４を固定し、図５のように、蓋４で開口１を塞ぐ。

その後にコンクリート１５を２枚の表面鋼板９，１０の間に打設して図５のようにコンクリート１５を固化させる。その後に、蓋４と埋込金物２の鋼板１１とを締結していたボルト１６を抜いて埋込金物２と蓋４との締結を解除する。その後に、タイバー７からナット８を外して表面鋼板から蓋４を撤去する。その後に、電気・計装品５を溶接で埋込金物２の鋼板１１へ溶着する。

以上の実施例では、建屋の壁を鋼板コンクリート製で構築する際について述べたが、同様な実施例にて、例えば原子力発電所で鋼板コンクリートを採用したタービン架台を構築することができる。この場合には、タービン架台には発電機やタービンが設置されているので、発電機やタービンの回転による周期的な振動が継続してタービン架台に伝播する。しかし、タービン架台の梁や柱を、図１〜図５に基づいて既述したと同等に構築すると、周期的な振動が継続して伝播するタービン架台にも電気・計装品の設置が可能となる。

本発明は、建屋の壁やタービン架台などの鋼板コンクリート製の構造物に適用される。

（ａ）図は、本発明の実施例による鋼板コンクリート製の壁の断面図であり、（ｂ）図は、（ａ）図の右側面図である。 本発明の実施例による補強筋を有する鋼板コンクリート製の壁の断面図である。 （ａ）図は、図２に示した壁の構築の一過程における壁の状態を示した壁の断面図であり、（ｂ）図は、（ａ）図の右側面図である。 （ａ）図は、図３の壁の構築過程を経て出来上がった壁に電器・計装品を設置した状態の壁の断面図であり、（ｂ）図は、（ａ）図の右側面図である。 （ａ）図は、タイバーを用いて本発明の実施例による鋼板コンクリート製の壁を構築する過程における壁の断面図であり、（ｂ）図は、（ａ）図の右側面図である。

符号の説明

１…開口、２…埋込金物、４…蓋、５…電気・計装品、６…配管、７…タイバー、８…ナット、９，１０…表面鋼板、１１…鋼板、１２，１３…スタッド、１４…鉄筋、１５…コンクリート、１６…ボルト。

Claims (7)

1. コンクリートと、
   前記コンクリートの表面に設けた表面鋼板と、
   前記表面鋼板に対して間隔をあけ、且つ前記コンクリートに固定した埋込金物と、
   を備えた鋼板コンクリート製構造物。
2. 請求項１において、前記コンクリートの厚みの中央よりも前記埋込金物に寄せて前記コンクリート内に配筋を施してある鋼板コンクリート製構造物。
3. 請求項１または請求項２において、前記埋込金物に電気・計装品を設置してある鋼板コンクリート製構造物。
4. 鋼板コンクリート構造物の表面に設けられる表面鋼板に開口を設ける過程と、
   前記開口の内側に前記表面鋼板から間隔を開けて埋込金物を配置する過程と、
   前記表面鋼板と前記埋込金物とに沿ってコンクリートを施工して前記表面鋼板と前記埋込金物とを前記コンクリートに固定する過程と、
   を有する鋼板コンクリート製構造物の構築方法。
5. 請求項４において、前記開口部分に前記コンクリートに埋設される位置で配筋を施し、しかる後に前記コンクリートを施工して前記開口部分の補強を行う過程を有する鋼板コンクリート製構造物の構築方法。
6. 請求項４又は請求項５において、前記開口を蓋で塞いでから前記コンクリートを施工し、その後に前記蓋を前記開口から撤去する過程を有する鋼板コンクリート製構造物の構築方法。
7. 請求項６において、前記蓋に前記埋込金物を取付けた状態で前記コンクリートを施工し、しかる後に前記埋込金物の前記蓋への取付けを解除し、前記解除によって前記埋込金物から分離した前記蓋を前記開口から撤去する過程を有する鋼板コンクリート構造物の構築方法。

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