JP2017106165A - 階段室構造体およびその建築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート構造の階段を用いた階段室構造体において、階段室内壁の剥離対策を施す。【解決手段】階段室構造体は、階段室２４の外周を囲むように配置された複数の架構部材１３と、階段室２４の外周に沿って広がるように配置されて複数の架構部材１３に固定された複数の金属製の側板１１と、架構部材１３に固定されて階段室２４内に突出する複数の金属製の接合部材と、階段室２４内で接合部材によって支持されたコンクリート製の階段１６と、を有する。架構部材１３は、複数の金属製の柱２１と、複数の柱２１同士を連結する複数の金属製の梁２２、２３とを含む。架構部材１３と側板１１と接合部材とは、互いにあらかじめ結合されて複数のモジュールが形成され、複数のモジュールが順次鉛直上方に積み上げられて互いに結合される。【選択図】図１

Description

この発明の実施形態は、コンクリート製の階段を有し複数のモジュールを互いに結合して形成される階段室構造体と、かかる階段室構造体の建築方法に関する。

鉄筋コンクリート構造の原子炉建屋において、その外側から航空機が衝突することを想定して、その場合でも原子炉を守る設計が検討されている。そのような事態を想定する場合、原子炉建屋の外壁面への衝突力の作用時に外壁内面に生じるコンクリートの裏面剥離に対し対策を講じる必要がある。その裏面剥離の対策としては、原子炉建屋の外壁内面に鋼板を貼り付けることにより裏面剥離の発生そのものを防止することが考えられる。

一方、階段室のモジュール工法による建築方法として、鋼板の自立型枠を用いた階段の構築方法が知られている。この工法によれば、施工の効率と安全性を高め、躯体と階段室を分離し、高い階高や階高が一定ではない建造物の設計の自由度を増すことができる。

特開平１１−１４１０８２号公報

しかし、特許文献１に記載された階段は鉄骨構造であり、コンクリート構造の階段は想定されていない。

原子炉建屋の階段は、火災防護の要求により、コンクリート構造としなければならない。したがって、階段室内壁に鋼板を貼り付ける場合、その鋼板と階段室内壁との接合をどのような構造とするかが課題となる。

本発明の実施形態は上記課題を解決するものであって、コンクリート構造の階段を用いた階段室構造体において、階段室内壁の剥離対策を施すことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る階段室構造体は、鉛直方向に延びる複数の金属製の柱と、前記複数の柱同士を水平方向に連結する複数の金属製の梁とを含み、階段室の水平方向外周を囲むように配置された複数の架構部材と、前記階段室の水平方向外周に沿って鉛直方向に広がるように前記架構部材の内側に配置されて、前記複数の架構部材に固定された複数の金属製の側板と、前記架構部材に固定されて前記側板を貫通して前記階段室内に突出する複数の金属製の接合部材と、前記階段室内で前記接合部材によって支持されたコンクリート製の階段と、を有する階段室構造体であって、前記複数の架構部材と、前記複数の側板と、前記複数の接合部材とは、互いにあらかじめ結合されて複数のモジュールが形成され、複数の前記モジュールが順次鉛直上方に積み上げられて互いに結合されたものであること、を特徴とする。

また、本発明の実施形態に係る階段室構造体建築方法は、鉛直方向に延びる複数の金属製の柱と、前記複数の柱同士を水平方向に連結する複数の金属製の梁とを含み、階段室の水平方向外周を囲むように配置された複数の架構部材と、前記階段室の水平方向外周に沿って鉛直方向に広がるように前記架構部材の内側に配置されて、前記複数の架構部材に固定された複数の金属製の側板と、前記架構部材に固定されて前記側板を貫通して前記階段室内に突出する複数の金属製の接合部材と、前記階段室内で前記接合部材によって支持されたコンクリート製の階段と、を有する階段室構造体の建築方法であって、前記複数の架構部材の一部と、前記複数の側板の一部と、前記複数の接合部材の一部とを互いに結合して複数のモジュールを製造するモジュール製造工程と、前記モジュール製造工程で製造された複数のモジュールを順次鉛直上方に積み上げて互いに結合するモジュール結合工程と、を有することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、コンクリート構造の階段を用いた階段室構造体において、階段室内壁の剥離対策を施すことができる。

本発明の第１の実施形態に係る階段室構造体を構成する３個のモジュールを上下方向に結合した状態を示す模式的斜視図である。 図１の階段室構造体を構成する一つのモジュールを示す模式的斜視図である。 図１の階段室構造体を用いた原子炉建屋の要部平断面図である。 図１の階段および踊り場部材付近の具体的構成を示す立断面図である。 図４の接合部材付近を拡大して示す要部拡大立断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る階段室構造体における階段および踊り場部材付近の具体的構成を示す立断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る階段室構造体における階段および踊り場部材付近の具体的構成を示す立断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る階段室構造体を用いた原子炉建屋の要部平断面図である。

以下、本発明に係る階段室構造体の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る階段室構造体を構成する３個のモジュールを上下方向に結合した状態を示す模式的斜視図である。ただし、図１では、４方向の階段室側面のうちの手前の２面は、図示の都合のために、透明なものとして示している。図２は、図１の階段室構造体を構成する一つのモジュールを示す模式的斜視図である。図３は、図１の階段室構造体を用いた原子炉建屋の要部平断面図である。図４は、図１の階段および踊り場部材付近の具体的構成を示す立断面図である。図５は、図４の接合部材付近を拡大して示す要部拡大立断面図である。

この実施形態では、あらかじめ作成されて地組み（現場の地上であらかじめ組み立てること）をした複数のモジュール１４を積み上げて、それらのモジュール１４同士を結合して建設する。モジュール１４同士の結合は、たとえば、溶接またはボルト・ナットなどの締結具（図示せず）による。図２に示すモジュール１４は、図１に示す３個のモジュールのうちの中段のモジュール１４を示している。図１に示すモジュール組み立て構造では、３個の異なる構造のモジュールが上下に積み重ねられている。図１に示すモジュール組み立て構造では、最下部のモジュールには床面３３が形成されている。

階段室構造体では、鉛直方向に延びる鋼製の４本の柱２１が４隅に配置され、これらの柱２１同士が、複数の長手方向の鋼製の梁２２および複数の短手方向の鋼製の梁２３によって連結されている。柱２１と梁２２および梁２３との結合は、たとえば、溶接またはボルト・ナットなどの締結具（図示せず）による。４本の柱２１それぞれは、上下方向に互いに接続された複数の柱部材からなっている。複数の長手方向の梁２２および複数の短手方向の梁２３はそれぞれが平行であって、いずれも水平に延びている。これらの柱２１、梁２２および梁２３は、架構部材１３を構成する。

上下方向に互いに隣接する２本の長手方向の梁２２とこれらの梁２２が接合された少なくとも２本の柱２１によって囲まれた各長方形の平面に、複数の鋼製の側板１１が水平方向に配列され、その長方形の平面全体が複数（図１の例では４枚）の側板１１によって覆われている。これと同様に、上下方向に互いに隣接する２本の短手方向の梁２３とこれらの梁２３が接合された少なくとも２本の柱２１によって囲まれた各長方形の平面に、複数の鋼製の側板１１が水平方向に配列され、その長方形の平面全体が複数（図１の例では２枚）の側板１１によって覆われている。各側板１１は、柱２１、梁２２および梁２３に固定されている。これらの側板１１によって、ほぼ直方体の階段室２４の４側面が形成されている。

図１には、階段室構造体を構成する３個のモジュールを上下方向に結合した状態を示しているが、階段室構造体全体としては、図１および図２に示す最上部のモジュール１４の上にさらに他のモジュールを積み上げて結合することにより任意の高さの階段室構造体を実現することができる。

図３に示すように、階段室構造体は、鉄筋コンクリート製の原子炉建屋外側壁２５に沿って配置されている。すなわち、架構部材１３を構成する柱２１、梁２２および梁２３のうちの原子炉建屋外側壁２５に沿って配置された部分は原子炉建屋外側壁２５を形成するコンクリート躯体１２に埋め込まれている。また、他の架構部材１３もコンクリート躯体１２の壁に埋め込まれている。側板１１はコンクリート躯体１２の壁の内面に沿って配置され、コンクリート躯体１２を打設する際の型板としての役割をなす。

階段室２４内には、コンクリート製の階段１６とコンクリート製の踊り場部材２６が配置されている。踊り場部材２６は、鋼製の踊り場型枠２７と、この踊り場型枠２７内に打設されたコンクリート製踊り場部２８とを含み、上面が水平に広がるように構成されている。階段１６は、鋼製の階段型枠１７と、この階段型枠１７内に打設されたコンクリート製階段部３０とを含む。

梁２２および梁２３には、階段室２４内に向かって突出する鋼製の接合部材１５が固定されている。梁２２および梁２３と接合部材１５との結合は、たとえば、溶接またはボルト・ナットなどの締結具（図示せず）による。接合部材１５は側板１１に設けられた貫通穴を貫通して階段室２４内に向かって突出し、踊り場型枠２７の外側面に設けられた貫通穴をさらに貫通して踊り場型枠２７内に延びている。踊り場型枠２７内にコンクリート製踊り場部２８が形成されることにより、踊り場部材２６が、接合部材１５を介して梁２２および梁２３によって支持される。

階段１６は、その両端が踊り場部材２６によって支持される。

図５に示すように、接合部材１５の先端には太径部３１が形成され、これにより、接合部材１５と踊り場部材２６との結合が強固なものになる。

接合部材１５は、火災防護要求を満たすコンクリート構造の階段１６を支持するために十分なものとする。さらに、側板１１ではなく架構部材１３（梁２２、２３）に直接固定されているため、コンクリート躯体１２を施工する前に踊り場部材２６を支持することができる。これにより、モジュール１４の設置後、階段室壁のコンクリート躯体１２の打設と養生を待たず、直ちに、コンクリート構造の階段１６および踊り場部材２６の工事を、モジュール１４の内部で開始することができる。そして、コンクリート構造の階段１６および踊り場部材２６のコンクリートの養生完了後は、それを仮設階段として利用することができる。

図３に示すように、この階段室２４に出入りするためのドア３５が設けられているが、図１および図２ではドア３５の図示を省略している。

この実施形態では、コンクリート構造の階段１６および踊り場部材２６を、階段型枠１７および踊り場型枠２７を用いて製作することで、階段１６および踊り場部材２６の構築のための型枠および支保工（建築途中において上または横からの荷重を支えるために用いる仮設構造物）が不要となり、型枠および支保工の設置および撤去工程を省き、建設資材の低減を図ることができる。

上記説明で、接合部材１５、側板１１、階段型枠１７、踊り場型枠２７はいずれも鋼製のものを用いることとしたが、鋼製に代えて、他の堅牢な金属製とすることができる。

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る階段室構造体における階段および踊り場部材付近の具体的構成を示す立断面図である。

この実施形態では、階段１６を、プレキャストコンクリート製とする。すなわち、階段１６は外部の工場で製作し、これを現地に搬送して、階段室２４内に吊り下ろして設置する。

踊り場部材２６の構造は第１の実施形態の場合とほぼ同様であり、踊り場型枠２７内にコンクリート製踊り場部２８を形成し、踊り場部材２６と梁２２および梁２３とを、接合部材１５を介して接合する。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

この実施形態によれば、プレキャストコンクリート製の階段１６を用いることにより、建設現場で、階段１６のコンクリートの打設と養生が不要となり、工程の短縮を図ることができる。

［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る階段室構造体における階段および踊り場部材付近の具体的構成を示す立断面図である。

この実施形態は第２の実施形態の変形であって、踊り場部材２６の構造として、踊り場型枠２７内に、鋼製の支持部材１９が組み込まれている。この支持部材１９が、接合部材１５とともに、梁２２および梁２３に接続するように構成されている。さらに、支持部材１９の上にグレーチング３４が載置されている。その他の構成は第２の実施形態と同様である。

このような構成により、コンクリート製踊り場部２８のコンクリートの打設と養生を待たず、プレキャストコンクリート製の階段１６を設置することができる。このとき、プレキャストコンクリート製の階段１６の荷重は、支持部材１９および接合部材１５を介して、梁２２および梁２３で支持することができる。また、支持部材１９の上にグレーチング３４を載置することにより、コンクリート製踊り場部２８のコンクリートの打設直後に、コンクリート製踊り場部２８の上を踏まずにグレーチング３４を踏んで通行することができる。これにより、プレキャストコンクリート製の階段１６の設置後、直ちにこれを仮設階段として利用可能となる。これにより、工程の短縮を図ることができる。

［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態に係る階段室構造体を用いた原子炉建屋の要部平断面図である。

この実施形態は、たとえば第１の実施形態の変形であって、階段室２４の側壁のうち、原子炉建屋外側壁２５に沿う部分には側板１１が配置されているが、その他の部分には側板１１が配置されていない。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

原子炉建屋の外側から航空機が衝突することを想定したとき、原子炉建屋外側壁２５に沿う部分以外には航空機が衝突することがありえないので、その部分の側板１１の配置を省略して、コストダウンを図ることができる。なお、そのような位置にもコンクリートを打設する場合にはそのための型枠（図示せず）が必要であるが、かかる型枠は最終的に階段室２４の内壁を構成しないので、より安価な構造とすることができる。

なお、上記説明では、第４の実施形態は第１の実施形態の変形であるとしたが、この実施形態で、階段１６および踊り場部材２６の構造は、第２または第３の実施形態と同様のものに代えてもよい。

［他の実施形態］
上記説明では、原子炉建屋内に階段室構造体を配置するものとしたが、原子炉建屋内に配置することは必須ではない。他の種類の建屋の階段室として構成することも可能である。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…側板
１２…コンクリート躯体
１３…架構部材
１４…モジュール
１５…接合部材
１６…階段
１７…階段型枠
１９…支持部材
２１…柱
２２…梁
２３…梁
２４…階段室
２５…原子炉建屋外側壁
２６…踊り場部材
２７…踊り場型枠
２８…コンクリート製踊り場部
３０…コンクリート製階段部
３１…太径部
３３…床面
３４…グレーチング
３５…ドア

Claims (11)

1. 鉛直方向に延びる複数の金属製の柱と、前記複数の柱同士を水平方向に連結する複数の金属製の梁とを含み、階段室の水平方向外周を囲むように配置された複数の架構部材と、
   前記階段室の水平方向外周に沿って鉛直方向に広がるように前記架構部材の内側に配置されて、前記複数の架構部材に固定された複数の金属製の側板と、
   前記架構部材に固定されて前記側板を貫通して前記階段室内に突出する複数の金属製の接合部材と、
   前記階段室内で前記接合部材によって支持されたコンクリート製の階段と、
   を有する階段室構造体であって、
   前記複数の架構部材と、前記複数の側板と、前記複数の接合部材とは、互いにあらかじめ結合されて複数のモジュールが形成され、複数の前記モジュールが順次鉛直上方に積み上げられて互いに結合されたものであること、
   を特徴とする階段室構造体。
2. 前記階段室は建屋のコンクリート製の外側壁の内側に沿って配置され、前記複数の架構部材の少なくとも一部が前記外側壁をなすコンクリート内に埋め込まれて配置されており、
   前記側板が、前記外側壁をなすコンクリートの内面に沿って配置されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の階段室構造体。
3. 前記側板は、前記外側壁をなすコンクリートの内面のうちの前記階段室に面する部分全体を覆うように配置されていること、
   を特徴とする請求項２に記載の階段室構造体。
4. 前記側板は、前記階段室の水平方向外周のうちの前記外側壁をなすコンクリートの内面のみを覆うように配置されていること、
   を特徴とする請求項２に記載の階段室構造体。
5. 前記階段室内で前記階段に接合されて水平に広がる少なくとも一つの踊り場部材をさらに有し、
   前記接合部材が前記踊り場部材と接合して、前記接合部材が前記踊り場部材を支持し、この踊り場部材が前記階段を支持するように構成されていること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の階段室構造体。
6. 前記踊り場部材は、金属製の踊り場型枠と、この踊り場型枠内に打設されたコンクリート製踊り場部とを含むこと、
   を特徴とする請求項５に記載の階段室構造体。
7. 前記階段は、金属製の階段型枠と、この階段型枠内に打設されたコンクリート製階段部とを含むこと、
   を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の階段室構造体。
8. 前記階段は、プレキャストコンクリート製であること、
   を特徴とする請求項５または請求項６に記載の階段室構造体。
9. 前記踊り場部材は、前記接合部材に固定されて支持されて前記階段を支持する金属製の支持部材をさらに有すること、
   を特徴とする請求項８に記載の階段室構造体。
10. 鉛直方向に延びる複数の金属製の柱と、前記複数の柱同士を水平方向に連結する複数の金属製の梁とを含み、階段室の水平方向外周を囲むように配置された複数の架構部材と、
    前記階段室の水平方向外周に沿って鉛直方向に広がるように前記架構部材の内側に配置されて、前記複数の架構部材に固定された複数の金属製の側板と、
    前記架構部材に固定されて前記側板を貫通して前記階段室内に突出する複数の金属製の接合部材と、
    前記階段室内で前記接合部材によって支持されたコンクリート製の階段と、
    を有する階段室構造体の建築方法であって、
    前記複数の架構部材の一部と、前記複数の側板の一部と、前記複数の接合部材の一部とを互いに結合して複数のモジュールを製造するモジュール製造工程と、
    前記モジュール製造工程で製造された複数のモジュールを順次鉛直上方に積み上げて互いに結合するモジュール結合工程と、
    を有することを特徴とする階段室構造体建築方法。
11. 前記モジュール結合工程の後に、前記側板を内面型枠の少なくとも一部として前記側板の外側にコンクリート壁を打設するコンクリート壁打設工程と、
    前記階段室内で前記接合部材によって支持されるコンクリート製の階段を設置する階段設置工程と、
    をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の階段室構造体建築方法。

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