JP2010518275A - プレキャストコンクリートユニット - Google Patents

Abstract

プレキャストコンクリートユニットは、中心現場打ちセクションに接続されるように、突出するスチールバーを有する、段差がつけられた３つのスラブで構成されており、この中心現場打ちセクションにより、スチールは挟持するパネル間のみならず、支持体を通る空間の長さに亘って直角に、またいずれかの側の隣接柱間上に延びることが可能となり、これにより、生成されるモーメントを４つの空間支持体すべてに、かつ堅く形成されたモノリシックスラブゆえにすべての側の隣接柱間を越えて配分し、同時にせん断はそれらを２つの側ではなく四方すべてに配分することにより低減される。壁および柱モーメントは、それらのスラブへの柔軟な接続および、足場から屋根までの連続して延びることにより低減される。

Description

プレキャストまたは現場打ちコンクリートパネル

従来の発明では、直角に維持された壁と床スラブとの間の接合の剛性および非柔軟性によって、隣接スラブと床に対して過剰となるモーメントを再分配することで、スラブのモーメントを軽減し、スラブの持続時間を変化させていた。このような再分配により、薄い床スラブの使用が可能となった。従来の発明はその目的を果たしたが、高層建築などでは制約がある。高層建築では、すでに多大な累積軸荷重を有する壁や柱へモーメントをスラブから再分配することは、太い柱を必要とし、経済的及び美的にパネルを実現することは不可能である。モール又は一部のオフィスビルディングにある大きな開放スペーススラブにも、小さいスペースに隣接した大きなスペースが厳しい軸荷重およびモーメントをかけることが同様に当てはまる。

予め応力が掛けられたプレキャスト中空コアのように２つの対向する支持壁またはビームに対して荷重をかける唯一の方法しかなく、また、剛性の連続床スラブまたは滑らかな天井表面もしくはその両水平方向に強固におよび連続的に延びることが可能であろうものを有することができないなど、プレキャストコンクリートの使用に対して他にも多くの制約がある。このため、これらすべてを可能にするであろう「既製」パネル、いかなる場所でもほとんど適合するであろう（そのクラスの荷重用に設計された）もの、構造体が建設可能であり、パネルまたはいかなる隣接パネルに対してもいかなる障害なく、配線を後に行うことが可能なもの、一方の側に大きな空き地もしくは開放スペースガレージ、または標準パネルサイズのモールがハイスピードで容易に建設されるであろうものへの必要性がある。空間が四方にあるので、配分がすべての四方に対して行われた場合、各サイドの分配割合は、モーメントに関しては、重さの約４分の１以下となるであろう（隣接パネルへの再分配がさらにモーメントを低減する）。上述すべてから、新しいプレキャストコンクリートシステム、つまり、より薄いスラブ、柱および壁を有するもの、四方すべてに対して応力を分配するであろうもの、および壁および柱モーメントを一層大きくさせないものに対する必要性が生じた。

本発明は、これより前の同様のプレキャスト／現場打ちパネルの適用の範囲を広げ、先の適用−強固で重い荷重に耐える壁（せん断が他の手段により解明されるとしたら、これらの新規パネルも可能である）に加えて、今回は高層建築／複数階建物および大きな開放スペースを含む。本発明は以下の点において十分に機能する。すなわち、必ずしも柱／壁のいずれかの側でバランスをとるのではなく、本新規システム同様に組み立てのスピードおよびプレキャストであるという利点を有する中空コアのように２つの壁またはビームよりむしろ、４つの壁すべてに対して荷重およびモーメントを分配するが、本新規革新においては、硬く強固なモノリシックで滑らかな表面の天井がさらに小さいスラブの深さで生産され、１つのサイズですべてのパネルに適応し、これはいくつかのサイズに対する必要性を照らし出し、これらすべては重量を四方すべてに配分して４つの隣接するパネルすべてに対してスラブの結合（bindery）を超えたモーメントを再分配することにより達成されるが、これは、上方のスラブからモーメントを伝達および付加しないように、床が下方の壁や柱に柔軟に接続された１つのモノリシックな剛性の連続スラブとして作用するからである。本システムは、スラブの重量、ひいては特にスラブの厚さおよび重量が累積し得る複数階において建物およびその基礎を低減する。重量および高さを削減することにより約２０階毎にさらなる階を加えることが可能である。

これは、２つのこのようなパネルが真ん中の現場打ち（現場でのキャスト）コンクリートセクションにより接続される際に空間を形成する、大文字の「Ｔ」の形状の断面を有するプレキャストパネルを備えた複合プレキャスト・現場打ちコンクリートシステムである。スラブは、柔軟性のあるスチール接続部によりスラブ下方の中心に位置付けられた壁に接続される。中空の中心に位置付けられたシャフトがその底部からスラブの上部までパネルを貫通し、上方および下方のパネルに位置合わせされると、基礎から屋根まで連続して流れるスチールが充填されて、その後コンクリートがその上に注がれ、固形の連続する柱が中断なしで形成される。

この三次元パネルを使用して、垂直な壁（または柱）が貫通する基本的に水平な平面（床スラブ）である建物を構築する。それらの各二次元の平面はすべて、剛性、非柔軟であると想定され、平面の交差点／交差線でそれらと直角な平面により貫通されるが、２つの平面間の接続は水平ひいては垂直移動のみを抑制するヒンジ接続なので、各平面は交差する平面のモーメントにより荷重が軽減され続ける。

壁／柱上にあるスラブとしての交差平面は、モーメントを垂直部材に伝達しないし、またそれらからモーメントを受けず、大きな建物がほとんどすべてのケースに適合するワンサイズ小さい既製のプレキャストパネルを使用して形成される。これらのパネルは、２つの形成パネルのいずれかの側の隣接スラブにモーメントの一部を再分配および伝達することにより、それらの剛性ゆえに連続性を提供する。

現場でキャストされる空間の中心部には、スチールバーが２つのパネルに直行して延び、２つのパネルは、いずれかの側の挟持パネルから突出するスチールバーに重なり合っていて、スチールバーはまたパネル壁に平行に延び、いずれかの側の隣接スラブに対して中断されずに連続する。この特徴により、４つの隣接スラブすべてにモーメントを分配してモーメントを軽減するのに役立つ４つの空間の境界上のモノリシックな剛性表面にスラブが変換されるので、２つだけでなく４つの隣接パネルすべてにモーメントを再分配することができるシステムにとなる。重量も四方すべてに配分され、せん断を削減する。スラブと壁／柱間には柔軟なモーメント接続があるので、壁または柱にいかなるモーメントも伝達されず、これは軸荷重がすでに過度である高層建物に有利である。スラブと柱の接続が非常に堅ければ、柱にかなりのモーメントが掛かり得る大きなスラブにも同じことが言える、つまり、これらの柱は本システムでは、足場から屋根まで中断なしで連続させることにより助けられている。このように、スラブと柱のサイズは、この新規システムを使用して低減される。突出するスチールと、そのスチールケージの少なくとも一部を有するその下の中心に位置付けられた柱とを備えた、四角い段差をつけられた（ｓｔｅｐｐｅｄ ｄｏｗｎ）スラブは、本明細書で導入される第２のパネルであり、このような４つのパネルが互いに空間コーナーに設置され、先のパネルのようにスチールが両水平方向に延び、またスチールを突出したパネルと重なり合い、またパネル間において連続的に延びる（また、スチールを支持するための形を設置した後、現場でコンクリートを注いで４つのコーナーを接続し、モーメントを四方すべての隣接スラブに再配分して応力の軽減を助ける空間を作る）。第３の最終パネルは、長い方のスラブサイドに沿って一定の間隔で約半メートル延びるスチールバーを突出させる第１のスラブと同様の段差をつけられたスラブであるが、これは、スラブと共に、およびスラブの下にキャストされるモノリシックなビームを有する。このパネルは、現場における接続中心キャストに関する限りは、前述の２つと同じように作用するが、大きな開放部が空間の一方の側において必要とされる場合に使用される。

本発明の一実施形態のプレキャストコンクリートユニット。 本発明の一実施形態のプレキャストコンクリートユニット。 本発明の一実施形態のプレキャストコンクリートユニット。 本発明の一実施形態のプレキャストコンクリートユニット。

図１において、４つのエッジすべてから約１０ｃｍ厚さを減縮するように段差が設けられた水平パネルである。水平パネルは、四方すべてに約半メーター突出するスチールバーによって強化されている。スチールバーは、スラブを通って水平かつ平行に延び、上部および底部のスラブに密着した垂直ペアになっている。
中空の柱は、上部スラブへの柔軟なピン止め接続によって、スラブの下の中心に位置付けされている。柱の真ん中のスチールケージには、現場でコンクリートを充填されるか、または、工場において外部柱コンクリートシェルを使用しプレキャストコンクリートが充填される。

図２において、符号１は、一定の間隔でスラブの短辺を通って延び、いずれかの側において約半メーター突出するスチール強化バーである。
符号２は、壁の中央に位置付けられたスラブのパネルと壁との双方を貫通するいくつかの中空シャフトの１つである。
符号３は、壁の高さを通して、垂直に延びるパネルのいずれかの側の凹形エンドキャビティである。
符号４は、スラブと壁との間の非剛性スチール接続である。

図３において、符号１は、プレキャストパネルの表面に近い内部においてスラブを通って連続的に延び、いずれかの側に約５０ｃｍ突出するスチール強化バー。スチール強化バーは、１つのバーであってもよく、または一方の層の上に他方の層がある２つが１セットであってもよい。
符号２は、上部から底部までパネル全体を通って連続的に延びる中空シャフトである。
符号３は、壁パネルのいずれかの側の凹形末端部である。
符号４は、パネルに設けられた中空シャフトを通って連続的に延びるスチール強化バーである。
符号５は、パネルの底部から１ｍ３０ｃｍのところにある２つの層の中をそれぞれ通っている導管である。
符号６は、パネルの壁端部において、スラブの上半分に段差がつけられた２つの隣接パネルの配列により作られた開放部である。
符号７は、２つの隣接パネルを接続する柔軟な導管。これはまた、空間の中心、空間の他の側、下方の床、上方の床ならびにパネルの両側の空間に対して配線を接続するのに使用される。
符号８は、２つの平面−スラブと壁の間の非剛性スチール接続部である。
図４は、プレキャストパネル、つまり、貫通して延び、いずれかの側で約５０ｃｍ突出する連続スチールを備えた典型的なスラブである。

（産業上の利用可能性）
厚さがその４つのエッジから１０ｃｍ半減された細長いスラブで構成されたプレキャストパネルであって、そのパネルを通って延び、その下の中心に位置付けられた矩形の長辺に沿って約５０ｃｍ突出し、柔軟なスチール接続部によりそれに接続されたスチールバーを備える、断面が「Ｔ」の形状のプレキャストパネルは、スラブの長さに延びる壁である。一定の間隔で壁の軸に沿って中心に位置付けられ、垂直方向に延びるシャフトがある。壁の２つの端部はくぼんでいて、いずれかの側の壁を結合するか、または必要に応じて柱か導管シャフトを追加する。スラブは壁／柱に固着され、スラブにおけるモーメントの移動連続性の自由があるが、さらに下方の壁にヒンジ接続される。それゆえに、このシステムは中心コアせん断壁に対する風や地震を伝達し得る強度の剛性スラブだが，より薄いスラブで、早い組み立て、軽量およびより長いスパンを提供するので、高層建物には理想的である。スラブはモノリシックで硬く、それを処理するように設計された建物コアへの横方向の力を伝えることができるので、各床から柱にはさらなるスラブモーメントが伝わらず、それらを不必要に大きくすることはないという点において、壁および柱はまた、高層建築における本システムによりもっともうまく機能する。基礎から屋根まで連続するスチールの柱はさらなる特徴であり、柱が各フロアの上部と底部でピン止めされずに足場から屋根まで１つの連続した柱として延びるので、壁／柱のサイズを低減するのに役立つ。これらの有利な特徴は、ショッピングモールや劇場、オフィス建物などより小さいサイズの柱で大きいことが必要であるいかなるスラブでもうまく機能する。
ＰＶＣ導管はいずれかの側の凹形キャビティの底末端部において約３０ｃｍと１１０ｃｍに水平に壁のいずれかの側に延び、これらはＩＴおよび電気ケース、筐体に使用される。

Claims (8)

1. プレキャストまたは現場打ちパネルとして用いられるプレキャストコンクリートユニットであって、
   ４つのエッジすべてから厚さが約１０ｃｍ減縮されている矩形の水平スラブであって、１つのバーまたは上下に設けられたセットで構成され、等間隔に離間し、スラブに水平に貫通し、四方すべてに平行に延び出て約半メーターの距離突出するスチールバー（１）を有するスラブ（３）と、
   スラブに直交し、またその下において中心に位置付けられた垂直壁または柱であって、該垂直壁または柱は、その中心において一定の間隔でパネルの高さ分垂直に延びるシャフト（２）を有する柔軟性のある非剛性スチール接続部（８）により、スラブに装着される垂直壁または柱と、
   建物の高さ分連続して延びるケージを有し、このケージをコンクリートで固められることで建物の１つの連続した柱になるシャフトと、
   先述したパネルと同様のミラーパネルであって、これら対になるパネル同士で中心現場打ち部となる空間が作られ、２つのパネルの間を走る水平なスチールバーにより、２つのパネルが水平の状態で接続され、どちらかの側から重なり合うスチールバーが突き出しており、突き出しているスチールバーの上にコンクリートが流し込まれることで部屋を作るミラーパネルと、を含み、
   水平かつ先に述べたスチールバーとは直角方向に延び、空間のどちらかの側にある隣の柱間まで延びることにより、２次元剛性スラブを構成する別のスチールバーと、を備え、
   剛性スラブはいくつかの柱間の上に延びており、それぞれの柱間が下にある壁または柱からモーメントに関して独立していることを特徴とするプレキャストコンクリートユニット。
2. 矩形の水平に延在するスラブで構成される現場打ちプレキャストコンクリートユニットであって、
   ４つのエッジすべてから約１０ｃｍ厚さが半減されており、貫通して延びる、等間隔の平行なスチールバーを有し、該スチールバーは１つのバーまたは互いの上部に層状にされた２つのバーのセットで構成され、それぞれスラブの長さ延在する短辺に沿っていずれかの側に約５０ｃｍ突出するスチールバーを有するパネルと、
   スラブに直交してその下において中心に位置付けられた垂直壁あって、該壁は、間隔をおいて垂直に延在する中空シャフトとの柔軟性のある非剛性スチール接続部とパネルのいずれかの側の凹形端部とにより、スラブに装着される垂直壁と、
   現場打ち中央部分であって、前記パネルとミラーパネルとに結合された水平な形からなり、スチール鉄筋が２つのパネル間を、かついずれかの側の隣接柱場内に連続して延在する直交する水平方向に延びる、現場打ち中央部分と、を備えるプレキャストコンクリートユニット。
3. 矩形の水平に延在するスラブで構成される現場打ちプレキャストコンクリートユニットであって、
   ４つのエッジすべてから約１０ｃｍ厚さが半減されており、貫通して延びる、等間隔の平行なスチールバーを有し、該スチールバーは１つのバーまたは互いの上部に層状にされた２つのバーのセットで構成され、それぞれスラブの長さ延びる短辺に沿っていずれかの側に約５０ｃｍ突出するパネルと、
   約スラブの長さ延びるスラブ下の中心に位置付けられたモノリシックに注がれ、スラブに固着されたビームと、
   ミラーパネルまたはミラースラブまたは接続の他の手段に対向され、パネル間およびパネルに直交して水平に延びるスチールバー上のそれらの間にコンクリートが注がれると、空間が形成されるミラーパネルと、
   壁は、壁に挟持される絶縁軽量シートを有し得ることを特徴とするプレキャストコンクリートユニット。
4. 矩形の水平に延在するスラブで構成される現場打ちプレキャストコンクリートユニットであって、
   ４つのエッジすべてから約１０ｃｍ厚さが半減されており、貫通して延びる、ほとんど等間隔の平行なスチールバーを有し、該スチールバーは１つのバーまたは互いの上部に層状にされた２つのバーのセットで構成され、それぞれ四方すべてにおいて約５０ｃｍ突出する、スラブ。中空柱であって、プレキャストまたは現場でコンクリートで固められ得るスチールケージを有する、下方の中心に位置付けられ、ヒンジで連結された中空柱と、
   ４つのパネル間に挟持されたスチール強化バーは、前記パネルから突出するスチールバーに重なりあって水平に延びるスチール強化バーと、
   直角に延び、他の水平方向に突出するスチールに重なり合い、四方すべてにおいて隣接するスペース上に連続して形成される空間の中心部分に延び、空間／柱場を形成する別のスチール強化バーと、を備えるプレキャストコンクリートユニット。
5. 矩形の水平に延在するスラブで構成される現場打ちプレキャストコンクリートユニットであって、
   スチールバーはいずれか側において突出するプレキャストパネルに水平方向に平行に、かつ重なりあって延び、全体を覆う支持体上に、かついずれかの側の隣接スラブに連続して直角に延びるバーに加えて、スチールは水平ではあるが、前述のバーに直角に延びて、これにより柔軟にプレキャストされたスラブ壁または柱連結部を有する既製パネルから、空間スラブを形成することを特徴とするプレキャストコンクリートユニット。
6. 両方の壁端部における凹形端部の上方でプレキャストされた細長いスラブの段差であって、配線を横方向に、ならびに隣接パネルおよび他の側と同様にパネルの中心に対して水平方向に通すことを可能とし、また、重い規格外の荷重を水平方向に担持するという後の考えとして、上部スチールの追加を可能とすることを特徴とするプレキャストコンクリートユニット。
7. 両壁表面上において内部のみを床から約３０ｃｍと１ｍにおいて水平に延びる導管であって、パネルのいずれかの側の凹形のパネル端部に繋がる導管を備えることを特徴とするプレキャストコンクリートユニット。
8. 柱は足場から屋根まで連続して延び、プレキャストセクションで形成される床スラブは、下方の水平な形を確保した後に注がれたコンクリートで、側面のパネルから突出するスチールと直交する方向に延びるスチールとを重ね合わせるスチールバーで構成される真ん中の中心現場打ちにより共に接続された場合、二次元モノリシック剛性連続スラブを形成し、交差する平面はそれらを共に接続するヒンジにより互いに最小のモーメントを掛けることを特徴とするプレキャストコンクリートユニット。

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