JP2012246749A - 鉄骨構造物構造 - Google Patents

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    • E04B1/30Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts being composed of two or more materials; Composite steel and concrete constructions

Abstract

【課題】鉄骨構造物構造を提供する。
【解決手段】鉄筋コンクリート構造における鉄骨構造の改善構造は、鉄筋を有するボックス桁ユニット、鋼柱ボックスユニットおよび柱梁接合ボックスユニットを互いに重ね合わせてなる。ボックスユニットの側板/端板は、コンクリートを流すための貫通穴を有し、ボックスユニットを直接にコンクリートの型枠として使用することができる。これにより、セメント注入と締め固めの施工性がより良くなり、巣箱、剥離または浮きなどの現象が発生しにくいほか、柱梁接合部の性能(たとえば、より良い拘束能力など)を向上することができる。本発明を適用すれば、柱梁接合部の施工速度、便利性および精度が向上され、安全性をより確保できるほか、人工の軽減と工期を短縮することができる。
【選択図】図2A

Description

本発明の鉄骨構造物構造は、鉄筋コンクリート構造における鉄骨構造物構造の改善に関する。断面の鋼使用量は、約4%節約できるため、従来のSRC構造体に対して鉄筋コンクリート構造を改良することができる。

各種建築材料の開発と応用に従い、現代の建築方式も多元に変化しており、特に建築構造体の壁、床板の構造も多種に変化している。これらの壁、床板の多様な変化現象は、建造物の設計者、業主及び施工者に壁、床板および天井を施工建設するときに、全体の実際の空間構造に基づいて配置し、適切な単位重量、圧縮強度、横引張強さなどに適合する壁、板構造の選択に便利を提供し、適正な建設コストを追求でき、建造物の設計をより便利、より柔軟性を持たせる。

現在の鉄筋コンクリート構造の鉄筋と鉄筋の間は、簡単な重ね合わせまたは鉄線で縛るだけであり、両者間は力の伝達能力を有せず、支持はコンクリートのみに頼っている。コンクリートを流し込む前には、完全に安全支持構造によって支えられているため、施工現場が乱雑であり、かつ正確な配筋施工と規格の達成が難しく、保護層の厚みが不正確、鉄筋間距離の不足、または継手のフープ筋不足など多々の問題がよく残る。過去の震災による事故の多くは、前述のような鉄筋施工不良な箇所で起きている。さらに、鉄筋コンクリート構造が強度の限界近くになると、接合強度を欠けていた鉄筋は、放射形の座屈と失効により、コアコンクリートを拘束できないばかりでなく、断面強度が行き渡らなくなり、脆性の破壊を形成する。

現在、各種公知の鉄骨構造物の壁、床板、天井は、新たに型枠を架設する必要はなく、コンクリートの凝集固化を待つ必要はない。施工速度は速く、工期の進捗が把握しやすいなどの長所を有することから、建築工事に広く適用されているのみならず、現代の超高層ビルの建築物に広く使用されている。しかし、一般的に、以下の欠点が存在している。

(1)特定構造の型鋼を組合せた鉄骨構造物構造の枠組みサイズは、一般の建材ではなく、特注品となり、専門の生産ラインで製造しなければならない。建材から見れば、実用性と進歩性を有しない。

(2)特定の型鋼または特定形状構造の建材は、幅広く使用している建材ではない。それらの特定の設計寸法で設計された建材は、個別に製造するか、または金型を新たに製作することとなり、構造全体のコストも高くなる。

(3)構造体のコンポーネントを生産するとき、通常はスペアの生産ラインが用意されていないため、新たに設置しなければならない。しかし、生産が追いつかない場合、コンポーネントの出来上がりを待たなければならず、構造施工の進捗が影響される。一方、コンポーネントを過大に作ってしまうと、建材の廃棄が浪費となる。

(4)特定設計の組合せ鋼材構造によって組合せた壁、床板は、施工作業者にとって、構造体の施工が一般量産品のプレハブ式の壁や床板とは異なり、施工図に従い、現場にて一つ一つを組合せる必要がある。しかし、施工作業者の不慣れ、または不注意もしくは施工図を誤判読した場合、施工の効率と品質が憂慮され、施工スケジュールの進捗と出来上がりの品質に大きく影響される。

よって、公知の組合せ式の鉄骨構造物構造、床板の組合せ構造とその施工方法は、なお改善の必要がある。

よって、本発明の鉄骨構造物構造は、主に鉄筋コンクリートの改善構造を提示する。互いに連結された複数のボックスユニットより組合わされ、かつ様々な側板/端板を備えたボックスユニットの設計を利用し、ボックスユニットをボックス桁ユニット、鋼柱ボックスユニットおよび柱梁接合ボックスユニットに成形した後、さらに、これらのボックスユニットをX方向、Y方向、Z方向にて互いに連接することにより、建造物の鉄骨構造物構造に組み合わせる。本発明によれば、コンクリートの外皮式鉄骨構造にすることができるほか、直接にコンクリート注入して成形するときのシステム型枠に利用することもできる。

よって、本発明の鉄骨構造物構造によれば、鉄骨構造コンクリート工法を改良できるばかりでなく、梁と柱の接合施工に以下の優位性が得られる。

(1)コンクリート注入と締め固めの施工性が向上されることで、巣箱、剥離または浮きなどの現象は、発生しにくい。

(2)より良い拘束能力を備えるなど、梁柱継手の性能を向上できる。

(3)梁柱継手の施工速度、利便性と精確性を向上できる。

(4)構造安全をより確保できるほか、人力と工期を軽減できる。

本発明の鉄骨構造物構造の鉄筋コンクリートの改善構造は、互いに連接された複数のボックスユニットからなり、2つの端板と、少なく2つのアングルと、少なくとも3つの側板と、を備える。そのうち、2つの端板は、ボックスユニットの両端部に設けていて、各端板は、端板の中央区域に位置する端板中央の穴部と、端板の周り区域に位置する複数の端板周りの穴部とを有する。少なくとも2つのアングルは、2つの端板の間に設けていて、かつそれぞれ端板に連接し、ボックスユニットの縦軸に平行した状態でボックスユニットの側面に組み立てる。少なくとも3つの側板は、ボックスユニットの側面に囲んでいて、かつそれらのアングルによって、2つの端板の間に組み立てる。

本発明の一実施例において、アングルはさらにアングルつなぎ板を介して、端板に連接される。

本発明の一実施例において、端板は、端板表面の周縁部から突き出すラグを有する。本発明の鉄骨構造物構造は、端板のラグに嵌入することにより、隣接する2つのボックスユニットを連接するための接合キットをさらに有する。そのうち、隣接する2つのボックスユニットは、完全溶け込み溶接方式によって、隣接する接合キットを固定した上、ボックスユニットに連接される。

本発明の一実施例において、本発明の鉄骨構造物構造の改良は、それぞれ端板周りの穴部に穿設していて、かつボックスユニット方向に延在する複数本の主筋をさらに有する。そのうち、端板周りの穴部を通り抜けた主筋は、端板の外部表面にアンカーで固定することができる。

本発明の一実施例において、側板は、側板の中央区域に位置する側板中央の穴部と、側板中央の穴部に繞設する複数の端板周りの穴部をさらに有する。そのうち、ボックスユニットは、複数本の主筋をさらに有し、それぞれ側板回りの穴部に穿設していて、かつボックスユニットに向かって外側に延在する。そのうち、側板回りの穴部にくぐらす主筋は、側板の外部表面にアンカーで固定することができる。

本発明の一実施例において、ボックスユニットはさらに、複数のスチールリングを有し、側板に嵌着し、かつ主筋を嵌着したまま留めて置く。

本発明の一実施例において、側板は、格子状の鋼げたである。

本発明の鉄骨構造物構造を適用して設計された複数のボックスユニットは、X方向、Y方向、Z方向にて互いに連接して、建造物のラーメン構造に組合わせることができる。

本発明の鉄骨構造物構造の一実施例の態様図である。 本発明の鉄骨構造物構造のボックス桁ユニットの実施態様図である。 本発明の鉄骨構造物構造のボックス桁ユニットの実施態様図である。 本発明の鉄骨構造物構造のボックス桁ユニットの実施態様図である。 本発明の鉄骨構造物構造の鋼柱ボックスユニットの実施態様図である。 本発明の鉄骨構造物構造の柱梁接合ボックスユニットの実施態様図である。 本発明の鉄骨構造物構造の柱梁接合ボックスユニットの実施態様図である。 本発明の鉄骨構造物構造の柱梁接合ボックスユニットの実施態様図である。 本発明の鉄骨構造物構造の複数のボックスユニットの接合態様図である。 本発明の鉄骨構造物構造の複数のボックスユニットの接合態様図である。

図1Aの、本発明の鉄骨構造物構造一実施例の態様図を参照する。本発明の鉄骨構造物構造は、互いに重ね合わせたボックスユニットからなる。本発明の鉄骨構造物構造は、異なる側板/端板を備えたボックスユニットの設計を利用することにより、ボックス桁ユニット100、鋼柱ボックスユニットお200よび柱梁接合ボックスユニット300を形成する。かつ複数のボックス桁ユニット100、鋼柱ボックスユニットお200よび柱梁接合ボックスユニット300をX方向、Y方向、Z方向(図示しない)を互いに連接して、図1Aに示す鉄骨構造物構造を構成する。

図2A、図2B、図2Cの本発明の鉄骨構造物構造のボックス桁ユニット100の一実施例の態様図を参照する。図2Aに示すように、ボックス桁ユニット100は、2つの端板110、2つのアングル120、3つの側板130,主筋140と、スチールリング150(図2Bに示す)を有する。

2つの端板110は、それぞれボックス桁ユニット100の両端部に設けていて、端板110は、端板110の中央区域に位置する端板中央の穴部111と、端板110の周り区域に位置する複数の端板周りの穴部112と、を有する。そのうち、端板中央部の穴部111は、コンクリート注入するとき、通過に相応しい大きさとする。

2つのアングル120は、2つの端板110の間に設け、それぞれ2つの端板110に連接していて、かつアングル120は、ボックス桁ユニット100の縦軸に平行するように、ボックス桁ユニット100の側面に組み立てられている。

3つの側板130は、ボックス桁ユニット100の側面を囲んでいて、かつ2つのアングル120によって、2つの端板110の間に組み立てられている。2つの端板110、2つのアングル120、3つの側板130を組み立てることにより、ボックス形空間を形成し、梁の外皮式鉄骨構造にすることができるほか、コンクリート注入成形するときのシステム型枠に利用することもできる。

主筋140は、ボックス桁ユニット100の端板周りの穴部112を穿設していて、かつボックス桁ユニット100に向かって外側に延在する。端板周りの穴部112を通り抜けた主筋140はさらに、隣接するボックス桁ユニット100の穿設に提供できるほか、他の対応する主筋と突き合わせ接続することができる。たとえば、鉄筋継手400(図1Bに示す)を直接に突き合わせ接続して、梁の必要長さを延長する。または、端板周りの穴部112を通り抜けた主筋140を、たとえば、Tヘッド固定具500(図5Bに示す)によって、端板110の外部表面にアンカーで固定することができる。

図2Bに示すように、スチールリング150は、側板130に嵌着していて、主筋140を嵌着したまま留めて置き、主筋140が梁内部の位置および主筋140と側板130との間の間隔を固定することができる。さらに、梁が負荷を受ける時、スチールリング150は、主筋140と側板130との間の梁内部応力の伝達を提供することができる。

そのうち、前述アングル120はさらに、アングルつなぎ板160を介して、端板110に連接することができる。引き続き、図2Cを参照する。端板110は、端板110表面の周縁部に垂直して突き出す、少なくとも一つのラグ113を有する。よって、ボックス桁ユニット100は、接合キット170によって、端板110のラグ113に嵌入し、かつ完全溶け込み溶接方式により、隣接するボックス桁ユニット100の端板110、110’および接合キット170を固定しておき、隣接する2つのボックス桁ユニット100、100’を連接する。さらに、前述側板130は、格子状の鋼げたを使用するため、鋼板とコンクリート間の結合強さを向上できる。前述側板130は、穴部がついた格子状の鋼げたが好ましく、鋼板の自重を軽減するとともに、鋼板自体の強さ(strength)と剛性(stiffness)を向上できる。

図3により、本発明の鉄骨構造物構造の鋼柱ボックスユニットの実施態様図を参照する。図示のように、鋼柱ボックスユニット200は、2つの端板210、4つのアングル220、4つの側板230、主筋240と、スチールリング(図示しない)と、を有する。

2つの端板210は、それぞれ鋼柱ボックスユニット200の両端部に設けていて、端板210は、端板210の中央区域に位置する端板中央の穴部210(図示しない)と、端板210の周り区域に位置する複数の端板周りの穴部(図示しない)と、を有する。そのうち、端板中央部の穴部は、コンクリート注入するとき、通過に相応しい大きさとする。

2つのアングル220は、2つの端板210の間に設け、それぞれ2つの端板210に連接していて、かつアングル220は、鋼柱ボックスユニット200の縦軸に平行するように、鋼柱ボックスユニット200の側面に組み立てられている。

側板230は、鋼柱ボックスユニット200の側面に囲んでいて、かつアングル220を介して、2つの端板210上に組み立てる。2つの端板210、4つのアングル220、4つの側板230を組み立てることにより、ボックス型の空間を形成することができる。梁の外皮式鉄骨構造のほか、直接にコンクリート注入して成形するときのシステム型枠に利用することもできる。

主筋240は、鋼柱ボックスユニット200の端板周りの穴部を穿設していて(図示しない)、かつ鋼柱ボックスユニット200に向かって外側に延在する。端板周りの穴部(図示しない)を通り抜けた主筋240はさらに、隣接するボックス桁ユニットの穿設に提供できるほか、他の対応する主筋と突き合わせ接続することができる。たとえば、鉄筋継手400(図1Bに示す)を直接に突き合わせ接続して、梁の必要長さを延長する。または、端板周りの穴部(図示しない)を通り抜けた主筋240を、たとえば、Tヘッド固定具500(図5Bに示す)によって、端板210の外部表面にアンカーで固定することができる。

スチールリング(図示しない)は、側板230上に嵌入していて、かつ主筋240を嵌着したまま捕まえて置き、主筋240が梁内部の位置及び主筋240と側板230との間の間隔を固定することができる。さらに、梁が負荷を受ける時、スチールリング250は、主筋240と側板230との間の梁内部応力の伝達を提供することができる。

そのうち、前述アングル220はさらに、アングルつなぎ板260を介して、端板210に連接することができる。このほか、端板210は、端板210表面の周縁部に垂直して突き出す、少なくとも一つのラグ(図示しない)を有する。よって、鋼柱ボックスユニット200は、接合キット270によって、端板210のラグ(図示しない)に嵌入し、かつ完全溶け込み溶接方式により、隣接する鋼柱ボックスユニット200の端板210および接合キット270を固定しておき、隣接する2つの鋼柱ボックスユニット200を連接する。さらに、前述側板230は、格子状の鋼げたを使用するため、鋼板とコンクリート間の結合強さを向上できる。前述側板230は、穴部がついた格子状の鋼げたが好ましく、鋼板の自重を軽減するとともに、鋼板自体の強さ(strength)と剛性(stiffness)を向上できる。

図4A、図4B、図4Cにより、本発明の鉄骨構造物構造の柱梁接合ボックスユニットの一実施例の態様図を参照する。柱梁接合ボックスユニット300は、2つの端板310と、4つの側板330と、を有する。

2つの端板310は、それぞれ柱梁接合ボックスユニット300の両端部に設けていて、図4に示す端板310は、構造設計により、端板310の中央区域に位置する端板中央の穴部311と、端板310の周り区域に位置する複数の端板周りの穴部312と、を有する。そのうち、端板中央の穴部311は、コンクリート注入するとき、通過に相応しい大きさとし、端板周りの穴部312は、前述鋼柱ボックスユニット200に主筋240をくぐらすに相応しい大きさとする。

4つの側板330は、2つの側板310と互いに連接していて、かつ柱梁接合ボックスユニット300の側面を囲み、側板330は、本発明の鉄骨構造物構造の位置に従って選択可能に設計する。図4Aに示すように、側板330は、側板330の中央区域に位置する側板中央の穴部331と、側板330の周り区域に位置する複数の側板周りの穴部332と、を有する。そのうち、側板中央の穴部331は、コンクリート注入するとき、通過に相応しい大きさとし、側板周りの穴部332は、前述鋼柱ボックスユニット100に主筋140をくぐらすに相応しい大きさとする。または、図4B、図4Cに示すように、側板330は、複数の側板周りの穴部332のみを設け、側板中央の穴部331を設けなくても良い。

2つの端板310と4つの側板330を連接することにより、ボックス型の空間を形成することができる。梁柱接合部の外皮式鉄骨構造にすることができるほか、直接にコンクリート注入して成形するときのシステム型枠に利用することもできる。

そのうち、前述端板310は、本発明の鉄骨構造物構造の位置に従って選択可能に設計することができる。端板310の表面に垂直して突き出すラグ313を有するため、柱梁接合ボックスユニット300は接合キット(図示しない)によって、端板310のラグ313に嵌入した上、完全溶け込み溶接方式によって柱梁接合ボックスユニット300の端板310、接合キット(図示しない)と、隣接する鋼柱ボックスユニット200の端板210を固定し、隣接する柱梁接合ボックスユニット300と鋼柱ボックスユニット200を接合して置く。さらに、前述側板330はさらに、側板330の表面に垂直して突き出すラグラグ333を設けることによって、柱梁接合ボックスユニット300はもう一つの接合キット(図示しない)を介して、側板330のラグ333に嵌入し、かつ完全溶け込み溶接方式により、柱梁接合ボックスユニット300の側板330、接合キット(図示しない)と、隣接するボックス桁ユニット100の端板110を固定しておき、隣接する柱梁接合ボックスユニット300とボックス桁ユニット100を接合する。

前述のとおり、本発明はさらに、複数のボックス桁ユニット100、鋼柱ボックスユニット200と、柱梁接合ボックスユニット300をX方向、Y方向、Z方向(図示しない)にて互いに連接して、図5A、図5B、本発明の鉄骨構造物構造の複数のボックスユニットの接合態様図に示す本発明の鉄骨構造物構造を形成した上、図1Aに示す鉄骨構造物構造を構成することができる。

本発明は前述の好ましい実施例でもって説明したが、これらの説明は本発明になんらの制限を加わるものではない。この種の技術を熟知する者は、本発明の精神と範囲を逸脱しない程度による変更と修飾によって実施可能である。よって、本発明の特許請求範囲は本発明の請求書に記載する特許請求範囲によるものとする。

100、100’ ボックス桁ユニット
110、110’、210、310 端板
111、311 端板中央の穴部
112、312 端板周りの穴部
113、313、333 ラグ
120、220 アングル
130、230、330 側板
140、240 主筋
150 スチールリング
160、260 アングルつなぎ板
170、270 接合キット
200 鋼柱ボックスユニット
300 柱梁接合ボックスユニット
331 側板中央の穴部
332 側板周りの穴部
400 鉄筋継手
500 Tヘッド固定具

Claims (10)

  1. 2つの端板、少なくとも2つのアングル、少なくとも3つの側板を互いに連接された複数のボックスユニットからなる鉄骨構造物構造であって、
    前記端板は、前記ボックスユニットの両端部に設置され、前記端板は、前記端板中央区域に位置する端板中央の穴部と、前記端板周り区域に位置する複数の端板周りの穴部と、を有し、
    前記アングルは、前記端板の間に設けられ、それぞれ前記端板に連接していて、かつ前記ボックスユニットの縦軸に平行するように、前記ボックスユニットの側面に組み立てられており、
    前記側板は、前記ボックスユニットの側面を囲んでいて、かつ前記アングルによって、前記端板の間に組み立てられることを特徴とする、鉄骨構造物構造。
  2. 前記アングルはさらに、アングルつなぎ板によって、前記端板に連接されることを特徴とする、請求項1記載の鉄骨構造物構造。
  3. 前記端板は、前記端板表面の周縁部に垂直して突き出す、少なくとも一つのラグを有することを特徴とする、請求項1記載の鉄骨構造物構造。
  4. 前記端板に備える前記ラグに嵌入して、隣接する2つの前記ボックスユニットの前記端板を連接するための接合キットをさらに有することを特徴とする、請求項3記載の鉄骨構造物構造。
  5. 隣接する2つの前記ボックスユニットは、完全溶け込み溶接方式により、隣接する前記端板と前記接合キットを固定することによって、前記ボックスユニットを連接することを特徴とする、請求項4記載の鉄骨構造物構造。
  6. 前記ボックスユニットは、複数本の主筋をさらに有し、それぞれ前記端板周りの穴部に穿設していて、かつ前記ボックスユニットに向かって外側に延在することを特徴とする、請求項1記載の鉄骨構造物構造。
  7. 前記端板周りの穴部を穿設する前記主筋は、前記端板の外部表面にアンカーで固定することができることを特徴とする、請求項6記載の鉄骨構造物構造。
  8. 前記側板は、前記側板中央区域に位置する側板中央の穴部と、前記側板中央の穴部を囲む複数の側板周りの穴部をさらに有することを特徴とする、請求項1記載の鉄骨構造物構造。
  9. 前記ボックスユニットは、複数本の前記主筋をさらに有し、それぞれ前記側板周りの穴部に穿設していて、かつ前記ボックスユニットに向かって外側に延在することを特徴とする、請求項8記載の鉄骨構造物構造。
  10. 前記ボックスユニットはさらに複数のスチールリングを有し、前記側板に嵌入していて、かつ前記主筋を嵌着したまま留めて置くことを特徴とする、請求項1記載の鉄骨構造物構造。
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