JP2013053424A - 塔状構造物及び柱構成部材 - Google Patents

Abstract

【課題】風力による振れを低減しつつ、連結部分の剛性確保と、工場製造の容易化を図り得る塔状構造物等を提供すること。
【解決手段】複数の柱構成部材を連結した柱体を備え、アンテナを支持する塔状構造物であって、前記複数の柱構成部材が、それぞれＰＨＣ又はＰＲＣ製の柱部材を備え、前記柱体は、その下側から上側へ向かって段階的に縮径しており、かつ、縮径する各部位は、前記柱部材の途中の部位であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はアンテナを支持する塔状構造物に関し、例えば、高さ３０ｍ程度で頂部近傍にパラボナアンテナを取付け可能な揺れの小さい搭状構造物に関する。

アンテナを支持する塔状構造物のうち、特にパラボナアンテナ等を支持する塔状構造物は、その振れが少ないことが必要とされる。このため、塔状構造物には高い剛性が要求される。剛性を確保するため、従来では鉄骨トラス構造等の鉄骨造が採用されることが多い（特許文献１）。しかし、鉄骨造とするとコストが高く、工期も長くなりやすい。

特開平９−２９１９６８号公報

コストと工期の点で、高強度コンクリートを遠心締固めによって製造したコンクリート（ＰＨＣ）製又はコピタ型プレテンション式高強度プレストレスト鉄筋コンクリート（ＰＲＣ）製の柱部材を上下に連結して塔状構造物を構築する方法が考えられる。この方法であれば、鉄骨造の場合に比べてコストを削減でき、また、工期の短縮化も図り得る。但し、柱部材間の連結部分の剛性が低下し易く、十分な剛性確保が望まれる。

また、アンテナの設置位置が、例えば、地上から２５ｍ〜３０ｍの位置となることから、地震や風力が振れの要因となる。揺れを小さくするためには、上部ほど塔状構造物を細くかつ軽くすることが有効である。そこで通常は、柱部材を先細りのテーパ状に形成することが考えられる。

しかし、塔状構造物の側面にはフィーダ線、ステップ、アンテナ支持具等の付属物を設置する必要があることから、柱部材の工場製造時に多数のインサートを埋め込んでおくことが好ましい。２分割したリング状部材に予めインサートを取付けてからコンクリートを打設するようにしてインサートを設置する場合、柱部材がテーパ状であるとインサートを埋め込む部位の直径がまちまちになり、インサートを固定するリング状部材の種類が多くなり、柱部材の製造に手間がかかる。また、鋼製バンドにより、付属物を設置する場合には部材の数が多くなりすぎ、見苦しくなる。

本発明の目的は、地震や風力による振れを低減しつつ、連結部分の剛性確保と、多数のインサートを配しても工場製造の容易化が図り得る外観に優れた塔状構造物及びその柱構成部材を提供することにある。

本発明によれば、複数の柱構成部材を連結した柱体を備え、アンテナを支持する塔状構造物であって、前記複数の柱構成部材が、それぞれＰＨＣ又はＰＲＣ製の柱部材を備え、前記柱体は、その下側から上側へ向かって段階的に縮径しており、かつ、縮径する各部位は、前記柱部材の途中の部位であることを特徴とする塔状構造物が提供される。

また、本発明によれば、他の柱構成部材と連結されて、アンテナを支持する柱状の塔状構造物を構成する柱構成部材であって、ＰＨＣ又はＰＲＣ製の柱部材を備え、前記柱部材は、径が軸方向に同径の下部と、前記下部よりも小径で軸方向に同径の上部と、前記下部と前記上部との間の径変化部と、を備えたことを特徴とする柱構成部材が提供される。

本発明によれば、地震や風力による振れを低減しつつ、連結部分の剛性確保と、多数のインサートを配しても工場製造の容易化が図り得る外観に優れた塔状構造物及びその柱構成部材を提供することができる。

（Ａ）は本発明の一実施形態に係る塔状構造物の概略図、（Ｂ）は該塔状構造物の分解図。 （Ａ）は図１（Ａ)の線Ｉ−Ｉに沿う断面図、（Ｂ）は連結部材の斜視図。 図１（Ａ)の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図。

図１（Ａ）は本発明の一実施形態に係る塔状構造物Ａの概略図、図１（Ｂ）は塔状構造物Ａの柱体１の分解図である。塔状構造物Ａは複数の柱構成部材１０、２０、３０を上下に連結した柱体１を備える。本実施形態では３つの柱構成部材１０、２０、３０を連結して柱体１を構成しているが４以上の柱構成部材を連結して構成してもよく、また、２つの柱構成部材を連結して構成してもよい。

柱構成部材１０、２０、３０は、柱構成部材１０が最下部に位置し、柱構成部材３０が最上部に位置し、柱構成部材２０が中間部に位置している。柱構成部材３０にはアンテナ取付具３５が固定されており、パラボナアンテナ等のアンテナ（不図示）がアンテナ取付具３５を介して支持される。柱構成部材１０はその下部がコンクリート基礎２に埋め込まれており、コンクリート基礎２は柱体１全体を支持する。本実施形態の場合、柱体１の地上高としては、３０ｍ程度を想定しており、コンクリート基礎２による柱体１の支持モデルは固定モデルである場合を想定している。

柱構成部材１０、２０、３０は、それぞれ、ＰＲＣ製で円筒の柱部材１１、２１、３１を基本的な構成要素としている。ＰＲＣは剛性が高いため、それにより柱体１をより細くしながら、振れを少なくすることができる。これは、材料削減に役立つと共に塔状構造物Ａの周辺の景観を損なうことを低減できる。また、柱部材１１、２１、３１を円筒とすることができ、中実の場合よりも軽量化を図れる。なお、本実施形態では柱部材１１、２１、３１をＰＲＣ製としたがＰＨＣ製としてもよい。

柱体１はその下側から上側へ向かって段階的に縮径している。具体的には、縮径部位１ａ、１ｂにおいて２段階で縮径している。本実施形態では２段階で縮径した構成としたが３段階以上としてもよい。縮径部位は、それぞれ、柱部材２１、３１の途中の部位となっている。

柱部材１１は、全体としてその径（外径）が軸方向に同径となっており、柱部材２１の下部２２と外径が同径である。なお、柱部材１１、２１、３１の周面にはフィーダ線等の付属物を設置するためのインサート（不図示）を複数個所において埋め込まれている。

柱部材２１は、下部２２と、上部２３と、これらの間の径変化部２４と、を備える。下部２２、上部２３は、それぞれ、その径（外径）が軸方向に同径であるが、上部２３は下部２２よりも小径となっている。径変化部２４は、下部２２と上部２３との径の差を埋める部分をなしており、この径変化部２４は縮径部位１ａを構成している。径変化部２４は、本実施形態の場合、応力集中を避ける点で、急激に径が変化する段差状とせず、徐々に径が変化したテーパ状としている。

柱部材３１は、柱部材２１と同様の構造を有している。すなわち、柱部材３１は、下部３２と、上部３３と、これらの間の径変化部３４と、を備える。下部３２、上部３３は、それぞれ、その径（外径）が軸方向に同径であるが、上部３３は下部３２よりも小径となっている。下部３２は柱部材２１の上部２３と外径が同径である。径変化部３４は、下部３２と上部３３との径の差を埋める部分をなしており、この径変化部３４は縮径部位１ｂを構成している。径変化部３４は、本実施形態の場合、応力集中を回避するため、急激に径が変化する段差状とせず、徐々に径が変化したテーパ状としている。

柱部材１１と柱部材２１とは連結部材４０、４０を介して連結されている。図２（Ａ)は図１（Ａ）の線Ｉ−Ｉに沿う断面図、図２（Ｂ)は連結部材４０の斜視図である。

図２（Ｂ）を参照して連結部材４０は、金属製（例えば鋼製）の部材であって、円筒状の環状部４１と、環状部４１の端面に接続された端板４２と、を備える。端板４２の一部は、環状部４１の径方向外方に突出したフランジ部４２’を構成している。フランジ部４２’にはボルト穴４４が複数設けられている。

本実施形態の場合、連結部材４０は、更に、補強リブ４３を備える。補強リブ４３は環状部４１の周囲に複数設けられ、環状部４１とフランジ部４２’とに接続されている。補強リブ４３を設けたことで連結部材４０の強度と剛性の向上を図ることができる。

図２（Ａ）を参照して、連結部材４０は柱部材２１の下端部と、柱部材１１の上端部とにそれぞれ設けられている。

柱部材２１は、内部空間２１ａを有して円筒状のコンクリート部２５と、コンクリート部２５内に埋設されている主筋２７、帯筋２８、ＰＣ鋼線２６と、を備える。ＰＣ鋼線２６の下端は柱部材２１側の連結部材４０の端板４２に連結されている。なお、ＰＣ鋼線２６の上端は柱部材２１の上部に設けられる連結部材５０に連結されている。

柱部材１１は、内部空間１１ａを有して円筒状のコンクリート部１２と、コンクリート部１２内に埋設されている主筋１４、帯筋１５、ＰＣ鋼線１３と、を備える。ＰＣ鋼線１３の上端は柱部材１１側の連結部材４０の端板４２に連結されている。なお、ＰＣ鋼線１３の下端は柱部材２１の下部に設けられる金属製の端板１６に連結されている。

各連結部材４０の環状部４１、４１は、それぞれ、柱部材２１の下端部、柱部材１１の上端部を囲んで、各コンクリート部２５、１２を拘束している。これにより、柱部材２１と柱部材１１との連結部位においてコンクリート部２５、１２の強度が高まり、連結強度を高めることができる。

柱部材２１の主筋２７、帯筋２８及びＰＣ鋼線２６は、相対的に小径の上部２３の外径を基準として配筋されている。このため、柱部材２１の下部２２においては、かぶり厚が厚くなっている。よって、環状部４１の厚みを厚くして更なる強度向上を図る場合に、環状部４１と主筋２７、帯筋２８及びＰＣ鋼線２６が干渉することを回避し易くなっている。なお、環状部４１と端板４２を厚くすることにより、補強リブ４３による補強をせずに強度と剛性を向上させることもできる。

連結部材４０、４０を介した、互いに隣接した柱部材２１、１１間の連結は、互いの端板４２のボルト穴４４に不図示のボルトを挿入して不図示のナットで締結することで行う。端板４２、４２間に鉄板を挟むことで、建て入れ調整を行うことができる。

連結部材５０の構成は連結部材４０と同様であり、ただ径が異なるだけである。柱部材２１と柱部材３１の連結構造は柱部材２１と柱部材１１との連結構造と同様であり、柱部材２１の上端部、柱部材３１の下端部にそれぞれ連結部材５０、５０を設けて連結する。柱部材３１内の内部構造も柱部材２１と同様である。

なお、連結部材４０、５０は柱部材１１、２１、３１と一体的に設けることができる。例えば、柱部材２１を製造する際、主筋２７及び帯筋２８からなる鉄筋籠並びにＰＣ鋼線１３を囲む型枠内に、連結部材４０及び５０も配設し、コンクリートを打設する。そして、遠心力成形することで連結部材４０、５０が一体化されたＰＲＣ柱である柱部材２１を製造することができる。

次に、図３を参照してコンクリート基礎２による柱体１の支持構造について説明する。図３は図１（Ａ）の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。コンクリート基礎２は、コンクリート部２ｂ内に鉄筋２ａが埋設された鉄筋コンクリート構造体である。コンクリート基礎２は敷砂利５及びレベルコンリート４上に施工されている。

その施工手順は以下の通りである。まず、配筋された基礎型枠の柱の建込み位置に、長さ２０ｃｍ程度の脚付ベースプレート３を固定する。この上に柱径より２０ｃｍ程度直径の大きい紙管型枠（不図示）をベースプレート３に固定して底を塞いだ形とし、コンクリートを基礎の半分程度の高さまで打設する（コンクリート２ｂ）。所定のコンクリート強度が発生した後に紙管型枠を脱型する。こうして作成した穴２ｃに柱部材１１を建込み、その基部を楔で固定し、上部を不図示の仮設材により垂直に固定した上で、穴２ｃの隙間にモルタル２ｄを充填する。モルタル２ｄの強度が所定強度に達した後、楔を取り除いてから残りの基礎コンクリート２ｅを打設して柱部材１１を固定する。根入れ深さは柱部材１１の直径の２倍程度とする。

なお、柱部材１１の下端部には端板１６が設けられており、また、柱部材１１の下部は金属製（例えば鋼製）の環状部１７により囲まれている。環状部１７は円筒形状をなしており、柱部材１１の下部のコンクリート１２を拘束してその強度を向上する。

また、別の設置方法として、柱部材１１を、配筋された基礎型枠のほぼ中央部にレベルコンクリート４の上に設置されたベースプレート３上に立設、溶接等で固定し、不図示の仮設材により垂直に固定された後、コンクリートを打設して一体化してもよい。

柱部材１１は、上記のとおり、内部空間１１ａを有して円筒状をなしているが、内部空間１１ａのうち、少なくともコンクリート基礎２に埋め込まれる部分にはコンクリート１２’が充填されている。コンクリート１２’は、、端板４２に設けた開口部から内部空間１１ａに打設する。コンクリート基礎２に埋め込まれる部分については、コンクリート１２’を充填して中実の構成とすることにより、根入れ部分の強度を向上して、その座屈等を防止できる。

以上の構成からなる塔状構造物Ａでは、その柱体１が下側から上側へ向かって全体的には縮径しているので、地震や風力による振れを低減できる。段階的に縮径していることから、縮径部位１ａ１ｂ以外の部分は、同径の部分が軸方向に延びている。したがって、柱部材１１、２１、３１の工場製造時にインサートを埋め込む作業は、２分割したリング状部材に予めインサートを取付けてからコンクリートを打設するようにしてもリング径の種類が多くなることはなくなり、柱部材１１、２１、３１の工場製造も容易化すると共に付属物設置のための部材の数が多くなりすぎて見苦しくなることもなく、外観に優れる。柱部材２１、３１はその下部２２、３２が相対的に大径であることから、連結部分の剛性を確保することができる。

柱部材間の連結はフランジ部を有する連結部材４０、５０を介して行ったことから、建て入れ調整が可能であり、また、上部より相対的に太径の環状部４１の存在により連結部分の剛性を更に向上できる。径変化部２４（縮径部位１ａ）は環状部４１よりも上方に位置していることから、柱部材２１の太い部分（下部２２）が環状部４１で補強され、相乗的に剛性を向上できる。

柱体１は全体として円筒体であり、中実の場合よりも軽量化が図れることから、特に、上部の重量を負担する下部において、必要な剛性を低下させることができる。その一方で、根入れ部分にはコンクリート１２’を充填したので、必要な曲げ耐力を確保できる。

Ａ 塔状構造物
１ 柱体
１０、２０、３０ 柱構成部材
１１、２１、３１ 柱部材
１ａ、１ｂ 縮径部位

Claims (4)

1. 複数の柱構成部材を連結した柱体を備え、アンテナを支持する塔状構造物であって、
   前記複数の柱構成部材が、それぞれＰＨＣ又はＰＲＣ製の柱部材を備え、
   前記柱体は、その下側から上側へ向かって段階的に縮径しており、かつ、縮径する各部位は、前記柱部材の途中の部位であることを特徴とする塔状構造物。
2. 前記柱部材の下部に設けられ、隣接する別の前記柱構成部材を連結するための連結部材を備え、
   前記連結部材が、
   前記柱部材の端部を囲む環状部と、
   前記環状部に接続され、他の前記柱構成部材と連結されるフランジ部と、
   を備え、
   前記途中の部位は、前記環状部よりも上方の部位であることを特徴とする請求項１に記載の搭状構造物。
3. 各々の前記柱部材が円筒の柱部材であり、
   前記柱体の最下部に位置し、基礎中に埋め込まれる部分を有する前記柱部材の内部空間のうち、少なくとも前記基礎に埋め込まれる部分にコンクリートが充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の塔状構造物。
4. 他の柱構成部材と連結されて、アンテナを支持する柱状の塔状構造物を構成する柱構成部材であって、
   ＰＨＣ又はＰＲＣ製の柱部材を備え、
   前記柱部材は、
   径が軸方向に同径の下部と、
   前記下部よりも小径で軸方向に同径の上部と、
   前記下部と前記上部との間の径変化部と、
   を備えたことを特徴とする柱構成部材。

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