JP2018059366A - 鋼板コンクリート構造および鋼板コンクリート構造の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】施工を簡便化することができるとともに、せん断耐力を確保することができる鋼板コンクリート構造および鋼板コンクリート構造の構築方法を提供する。【解決手段】第１鋼板２に接合された第１リブ鋼板５と第２鋼板３に接合された第２リブ鋼板６と、第１リブ鋼板５と第２リブ鋼板６とを接合するネジ節鉄筋７と、を有する。第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６は、第１鋼板２および第２鋼板３の面に沿った方向に延在し、ネジ節鉄筋７が挿通される第２孔部（接合用孔部）５２１，６２１が形成され、ネジ節鉄筋７は、第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６の延在方向に間隔をあけて複数配置され、第２孔部５２１，６２１に挿通され第１ナット部材７３および第２ナット部材７４が締結されて第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６と接合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板コンクリート構造および鋼板コンクリート構造の構築方法に関する。

鋼板コンクリート構造（ＳＣ構造）は、外殻となる鋼板を型枠としてその内部にコンクリートが充填され、鋼板に接合されたスタッドを介して鋼板とコンクリートとが構造的に一体化する構造である。鋼板コンクリート構造の構造物において、壁部と床部との隅角部の壁端に作用する面外せん断力がコンクリートのせん断耐力を超えると、壁部のコンクリートに生じたせん断ひび割れが壁部の断面を貫通し、隅角部の圧縮側の鋼板が面外座屈する終局状態となると考えられる。このため、鋼板コンクリート構造の構造物では、壁部と床部との隅角部にせん断補強が行われている（例えば、特許文献１参照）。
鋼板コンクリート構造におけるせん断補強方法としては、例えば、対向する鋼板の間に複数のタイバーを設ける方法や、対向する鋼板の間にリブ鋼板を設ける方法がある。

特開２０１５−１６６５１５号公報

しかしながら、対向する鋼板の間にタイバーを設ける方法では、複数のタイバーを対向する鋼板それぞれに現場にて溶接する必要があるため、手間や工期がかかるという問題がある。
また、対向する鋼板の間にリブ鋼板を設ける方法でも、リブ鋼板を対向する鋼板それぞれに現場にて溶接する必要があるため、手間や工期がかかるという問題がある。更に、対向する鋼板の間にリブ鋼板を設ける方法では、リブ鋼板によって対向する鋼板の間に充填されたコンクリートが分断されるため、コンクリートにせん断力が作用した際にコンクリートとリブ鋼板とが互いの境界面でスリップする虞がある。このスリップがせん断耐力に影響することも考えられるため、鋼板コンクリート構造の設計において通常の指針や規定以外についても検討しなければならず複雑になる虞がある。

そこで、本発明は、施工を簡便化することができるとともに、せん断耐力を確保することができる鋼板コンクリート構造および鋼板コンクリート構造の構築方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る鋼板コンクリート構造は、間隔をあけて対向する一対の鋼板と、前記一対の鋼板の間に充填されたコンクリートと、を有する鋼板コンクリート構造において、前記一対の鋼板それぞれに接合されたリブ鋼板と、前記一対の鋼板のうちの一方の鋼板に接合された前記リブ鋼板と他方の鋼板に接合された前記リブ鋼板とを接合するネジ節鉄筋と、を有し、前記リブ鋼板は、前記鋼板の面に沿った方向に延在し、前記ネジ節鉄筋が挿通される接合用孔部が形成され、前記ネジ節鉄筋は、前記リブ鋼板の延在方向に間隔をあけて複数配置され、前記接合用孔部に挿通されナット部材が締結されて前記リブ鋼板と接合されていることを特徴とする。

本発明に係る鋼板コンクリート構造の構築方法は、間隔をあけて対向する一対の鋼板と、前記一対の鋼板の間に充填されたコンクリートと、を有する鋼板コンクリート構造の構築方法において、前記一対の鋼板それぞれに前記一対の鋼板に沿った方向に延在するリブ鋼板を接合するリブ鋼板接合工程と、前記一対の鋼板を対向配置させ、前記一対の鋼板のうちの一方の鋼板に接合された前記リブ鋼板と他方の鋼板に接合された前記リブ鋼板とをネジ節鉄筋で接合するネジ節鉄筋接合工程と、前記一対の鋼板の間に前記コンクリートを充填するコンクリート充填工程と、を有し、前記ネジ節鉄筋接合工程では、前記ネジ節鉄筋を前記リブ鋼板の延在方向に間隔をあけて複数配置するとともに、前記リブ鋼板に形成された接合用孔部に前記ネジ節鉄筋を挿通し、前記ネジ節鉄筋にナット部材を締結して前記ネジ節鉄筋を前記リブ鋼板に接合することを特徴とする。

本発明では、工場で一対の鋼板を製作する際にリブ鋼板を一対の鋼板に溶接できるとともに、ネジ節鉄筋をナット部材によって一対のリブ鋼板それぞれに接合できるため、現場における溶接作業を削減することができ、施工を簡便化することができる。
また、一方の鋼板に接合されたリブ鋼板と他方の鋼板に接合されたリブ鋼板とをネジ節鉄筋で接合する構造であることにより、鋼板コンクリート構造のせん断耐力を確保することができる。更に、ネジ節鉄筋が間隔をあけて設けられていることにより、一対の鋼板の間のコンクリートがリブ鋼板やネジ節鉄筋によって分断されることがないため、通常の鋼板コンクリート構造の指針や規定を適用することができる。

また、本発明に係る鋼板コンクリート構造では、前記リブ鋼板は、前記鋼板に接合され前記鋼板から突出するウェブと、前記ウェブに交差するように接続されたフランジと、を有していてもよい。
このような構成とすることにより、リブ鋼板の剛性が向上して、鋼板コンクリート構造の面外補剛効果が向上するため、鋼板コンクリート構造の面外せん断耐力を防止することができる。また、リブ鋼板が一対の鋼板それぞれの面外補剛効果も向上させることができるため、運搬や施工の際にも一対の鋼板がそれぞれ撓むことなく作業を行いやすい。

また、本発明に係る鋼板コンクリート構造では、前記接合用孔部は、前記フランジに形成されていてもよい。
このような構成とすることにより、一対のリブ鋼板それぞれのフランジにネジ節鉄筋が接合されるため、一対のリブ鋼板およびネジ節鉄筋によって面外せん断力に対する補強機構を確実に構築することができる。

また、本発明に係る鋼板コンクリート構造では、前記リブ鋼板には、ジベル孔が形成されていてもよい。
このような構成とすることにより、ジベル孔にコンクリートが充填されてジベル効果が生じるため、リブ鋼板がスタッドと同様に鋼板とコンクリートとのずれ止めとなって鋼板とコンクリートとを一体化させることができる。

本発明によれば、施工を簡便化することができるとともに、せん断耐力を確保することができる。

本発明の実施形態による鋼板コンクリート構造の一例を示す図で図２のＺ-Ｚ線断面に対応する断面図である。 本発明の実施形態による鋼板コンクリート構造の一例を示す図で図１のＸ-Ｘ線断面に対応する断面図である。 図２のＡ部分拡大図でコンクリートの図示を省略した図である。

以下、本発明の実施形態による鋼板コンクリート構造および鋼板コンクリート構造の構築方法について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態による鋼板コンクリート構造１は、建物１１の壁部１２の構造に用いられている。
本実施形態による鋼板コンクリート構造１は、間隔をあけて平行に配置された第１鋼板２および第２鋼板３と、第１鋼板２と第２鋼板３との間に充填されたコンクリート４と、第１鋼板２に接合された第１リブ鋼板５と、第２鋼板３に接合された第２リブ鋼板６と、第１リブ鋼板５と第２リブ鋼板６とを接合するネジ節鉄筋７と、第１鋼板２および第２鋼板３それぞれに接合された複数のスタッドボルト８と、を有している。
本実施形態では、床部１３（図１参照）や、壁部１２と床部１３との仕口部１４（図１参照）は、第１リブ鋼板５、第２リブ鋼板６およびネジ節鉄筋７が設けられていない従来の鋼板コンクリート構造で構築されている。

第１鋼板２および第２鋼板３は、それぞれ矩形の平板状に形成され、板面が鉛直面となる向きに配置されている。第１鋼板２および第２鋼板３は、鋼板コンクリート構造１の外殻を構成し、コンクリート４の型枠も兼ねている。
ここで、第１鋼板２と第２鋼板３とが対向する方向を厚さ方向とし第１鋼板２および第２鋼板３に沿った方向で厚さ方向に直交する方向を幅方向とする。

図１乃至３に示すように、第１リブ鋼板５は、第１鋼板２の第２鋼板３と対向する側の面に溶接されている。第１リブ鋼板５は、長尺の部材で、長さ方向が高さ方向となる向きに配置され、第１鋼板２の高さ方向全体にわたって延在している。第１リブ鋼板５は、第１鋼板２の幅方向全体にわたって幅方向に間隔をあけて複数設けられている。
図３では、見やすくするためコンクリート４の図示を省略している。また、第１リブ鋼板５と第２リブ鋼板６とは、接合される鋼板と配置される向き以外は同様の形態に形成されているため、図３では第２リブ鋼板６および第２リブ鋼板６に付随する部材の符号を対応する第１リブ鋼板５および第１リブ鋼板５に付随する部材の後にかっこ書きで記載している。

複数の第１リブ鋼板５は、それぞれ断面形状が略Ｔ字形に形成され、ウェブ５１およびフランジ５２を有している。
ウェブ５１は、板面が長尺の矩形となる板状に形成され、上下方向に延在し板面が幅方向を向くように配置されている。ウェブ５１は、厚さ方向の一方の縁部が第１鋼板２の内側の面に溶接され、他方の端部側が第２鋼板３側に突出している。ウェブ５１には、板面を貫通する複数の第１孔部（ジベル孔）５１１が高さ方向に間隔をあけて形成されている。複数の第１孔部５１１それぞれの内部は、コンクリート４を充填可能に構成されている。

フランジ５２は、板面が長尺の矩形となる板状に形成され、上下方向に延在し板面が厚さ方向を向くように配置されている。フランジ５２は、幅方向の略中央部がウェブ５１の厚さ方向の他方の端部と連設している。
フランジ５２は、板面を貫通する複数の第２孔部（接合用孔部）５２１がウェブ５１の両側それぞれに高さ方向に間隔をあけて形成されている。複数の第２孔部５２１は、それぞれネジ節鉄筋７の端部近傍が挿通可能に構成されている。

第２リブ鋼板６は、第２鋼板３の第１鋼板２と対向する側の面に溶接されている。第２リブ鋼板６は、長尺の部材で、長さ方向が高さ方向となる向きに配置され、第２鋼板３の高さ方向全体にわたって延在している。第２リブ鋼板６は、第２鋼板３の幅方向全体にわたって幅方向に間隔をあけて複数設けられている。

複数の第２リブ鋼板６は、それぞれ断面形状が略Ｔ字形に形成され、ウェブ６１およびフランジ６２を有している。
ウェブ６１は、板面が長尺の矩形となる板状に形成され、上下方向に延在し板面が幅方向を向くように配置されている。ウェブ６１は、厚さ方向の一方の端部が第２鋼板３の内側の面に溶接され、他方の端部側が第１鋼板２側に突出している。ウェブ６１には、板面を貫通する複数の第１孔部（ジベル孔）６１１が高さ方向に間隔をあけて形成されている。複数の第１孔部６１１それぞれの内部は、コンクリート４を充填可能に構成されている。

フランジ６２は、板面が長尺の矩形となる板状に形成され、上下方向に延在し板面が厚さ方向を向くように配置されている。フランジ６２は、幅方向の略中央部がウェブ６１の厚さ方向の他方の端部と連設している。
フランジ６２は、板面を貫通する複数の第２孔部（接合用孔部）６２１がウェブ６１の両側それぞれに高さ方向に間隔をあけて形成されている。複数の第２孔部６２１は、それぞれネジ節鉄筋７の端部近傍が挿通可能に構成されている。
複数の第１リブ鋼板５と複数の第２リブ鋼板６とは、１つずつ対となるように厚さ方向に対向して配置されている。対向する第１リブ鋼板５のフランジ５２に形成された複数の第２孔部５２１と、第２リブ鋼板６のフランジ６２に形成された複数の第２孔部６２１とは、１つずつ対となるように厚さ方向に対向して配置されている。

ネジ節鉄筋７は、外周面にネジ山が形成された公知の鉄筋で、厚さ方向に延在する向きで配置される。ネジ節鉄筋７は、延在方向の一方の端部が第１リブ鋼板５のフランジ５２に形成された第２孔部５２１に挿通され、フランジ５２よりも厚さ方向の一方側に突出していて、延在方向の他方の端部が第２リブ鋼板６のフランジ６２に形成された第２孔部６２１に挿通されていて、フランジ６２よりも厚さ方向の他方側に突出している。
ネジ節鉄筋７は、複数の第２孔部５２１および複数の第２孔部６２１それぞれに挿通されるように高さ方向に間隔をあけて複数設けられている。

ネジ節鉄筋７には、それぞれ一方の端部近傍に第１ロックナット７１が螺合され、他方の端部近傍に第２ロックナット７２が螺合されている。ネジ節鉄筋７が第１リブ鋼板５の第２孔部５２１および第２リブ鋼板６の第２孔部６２１に挿通されると、第１ロックナット７１が第１リブ鋼板５のフランジ５２の厚さ方向の他方側に配置され、第２ロックナット７２が第２リブ鋼板６のフランジ６２の厚さ方向の一方側に配置される。

ネジ節鉄筋７の一方側の端部近傍には、第１リブ鋼板５のフランジ５２の厚さ方向の一方側から第１ナット部材７３が締結され、第１ナット部材７３および第１ロックナット７１が締結されることによってネジ節鉄筋７が第１リブ鋼板５に接合されている。また、ネジ節鉄筋７の他方側の端部近傍には、第２リブ鋼板６のフランジ６２の厚さ方向の他方側から第２ナット部材７４が締結され、第２ナット部材７４および第２ロックナット７２が締結されることによってネジ節鉄筋７が第２リブ鋼板６に接合されている。

第１ナット部材７３および第２ナット部材７４は、それぞれ内側にネジ節鉄筋７のネジ山に対応するネジ山が形成された筒状の部材で構成されている。第１ナット部材７３および第２ナット部材７４には、例えば同軸に配列されたネジ節鉄筋７の端部どうしを接合する筒状の継手部材などをその軸方向の中間部で切断したものなどを用いることができる。

スタッドボルト８は、第１鋼板２の第２鋼板３と対向する側の面、および第２鋼板３の第１鋼板２と対向する側の面に高さ方向および幅方向に間隔をあけて複数接合されている。複数のスタッドボルト８は、それぞれ第１鋼板２または第２鋼板３それぞれに溶接されている。第１鋼板２および第２鋼板３に接合されたスタッドボルトは８、第１鋼板２と第２鋼板３との間に充填されたコンクリート４と定着し、第１鋼板２とコンクリート４とのずれ止め、および第２鋼板３とコンクリート４とのずれ止めとなっている。

次に、鋼板コンクリート構造１の壁部１２の構築方法について説明する。
まず、第１鋼板２および第２鋼板３を製作し、第１鋼板２に第１リブ鋼板５を溶接し、第２鋼板３に第２リブ鋼板６を溶接する（リブ鋼板接合工程）。
第１鋼板２および第２鋼板３の製作、第１鋼板２への第１リブ鋼板５の溶接および第２鋼板３への第２リブ鋼板６の溶接は、現場に搬入する前に工場などで行う。また、第１鋼板２への第１リブ鋼板５の溶接および第２鋼板３への第２リブ鋼板６の溶接と前後して、第１鋼板２および第２鋼板３にスタッドボルト８を溶接する。

第１リブ鋼板５およびスタッドボルト８が接合された第１鋼板２と、第２リブ鋼板６およびスタッドボルト８が接合された第２鋼板３とをネジ節鉄筋で接合する（ネジ節鉄筋接合工程）。
壁部１２を構築する現場に第１リブ鋼板５およびスタッドボルト８が接合された第１鋼板２と、第２リブ鋼板６およびスタッドボルト８が接合された第２鋼板３とを搬入し、これらを対向配置させる。第１ロックナット７１および第２ロックナット７２が螺合したネジ節鉄筋７を一方の端部が第１リブ鋼板５の第２孔部５２１に挿入され、他方の端部が第２リブ鋼板６の第２孔部６２１に挿通されるように第１鋼板２と第２鋼板３との間に配置する。

ネジ節鉄筋７の一方の端部に第１ナット部材７３を締結し、第１ナット部材７３および第１ロックナット７１でネジ節鉄筋７を第１リブ鋼板５に接合する。また、ネジ節鉄筋７の他方の端部に第２ナット部材７４を締結し、第２ナット部材７４および第２ロックナット７２でネジ節鉄筋７を第２リブ鋼板６に接合する。これにより、第１鋼板２と第２鋼板３とが第１リブ鋼板５、第２リブ鋼板６およびネジ節鉄筋７を介して接合される。

接合された第１鋼板２と第２鋼板３との間にコンクリート４を充填する（コンクリート充填工程）。
第１鋼板２と第２鋼板３との間にコンクリート４を充填し、第１鋼板２と第２鋼板３との間の第１リブ鋼板５、第２リブ鋼板６、ネジ節鉄筋７およびスタッドボルト８をコンクリート４の内部に埋設する。このとき、第１リブ鋼板５のウェブ５１に形成された第１孔部５１１、および第２リブ鋼板６のウェブ６１に形成された第１孔部６１１の内部にもコンクリート４を充填する。コンクリート４を硬化させると、鋼板コンクリート構造１の壁部１２が構築される。

次に、上述した鋼板コンクリート構造１の作用・効果について図面を用いて説明する。
上述した本実施形態による鋼板コンクリート構造１では、工場で第１鋼板２および第２鋼板３を製作する際に、第１リブ鋼板５を第１鋼板２に溶接し、第２リブ鋼板６を第２鋼板３に溶接できるとともに、ネジ節鉄筋７を第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６に第１ナット部材７３および第２ナット部材７４で接合できることにより、現場における溶接作業を削減することができ、施工を簡便化することができる。
また、第１鋼板２に接合された第１リブ鋼板５と第２鋼板３に接合された第２リブ鋼板６とをネジ節鉄筋７で接合する構造であることにより、鋼板コンクリート構造１のせん断耐力を確保することができる。
更に、ネジ節鉄筋７が間隔をあけて設けられていることにより、第１鋼板２と第２鋼板３との間に充填されたコンクリート４が第１リブ鋼板５、第２リブ鋼板６およびネジ節鉄筋７によって分断されることがないため、通常の鋼板コンクリート構造の指針や規定を適用することができる。

また、第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６は、それぞれ断面形状がＴ字形に形成されていることにより、第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６の剛性が向上して、鋼板コンクリート構造１の面外補剛効果が向上するため、鋼板コンクリート構造１の面外座屈を防止することができる。また、第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６が第１鋼板２および第２鋼板３それぞれの面外補剛効果も向上させることができるため、運搬や施工の際にも第１鋼板２や第２鋼板３が撓むことがなく作業を行いやすい。

また、第１リブ鋼板５のウェブ５１に第１孔部５１１が形成され、第２リブ鋼板６のウェブ６１に第１孔部６１１が形成されていることにより、第１孔部５１１，６１１にコンクリート４が充填されてジベル効果が生じる。このため、第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６がスタッドボルト８と同様に第１鋼板２および第２鋼板３とコンクリート４とのずれ止めとなって、第１鋼板２および第２鋼板３とコンクリート４とを一体化させることができる。

以上、本発明による鋼板コンクリート構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６は、断面形状がＴ字形状に形成されているが、断面形状がＬ字形などの他の形状であってもよい。また、第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６に第１孔部５１１，６１１および第２孔部５２１，６２１が形成される位置は上記以外でもよい。
また、上記の実施形態では、第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６のウェブ５１，６１に第１孔部５１１，６１１が形成されているが、形成されていなくてもよい。また、第１鋼板２および第２鋼板３とコンクリート４とのずれ止めは、上記の第１孔部５１１，６１１やスタッドボルト８に限定されず適宜設けられてよい。

また、上記の実施形態では、鋼板コンクリート構造１は建物１１の壁部１２の構造に用いられているが、建物１１の壁部１２の構造に限定されず、建物１１の床部１３の構造に用いられていてもよい。鋼板コンクリート構造１が床部１３の構造に用いられる場合は、例えば、第１鋼板２と第２鋼板３とが上下となるように配置され、第１リブ鋼板５および第２リブ鋼板６が水平方向に延在し、ネジ節鉄筋７が鉛直方向に延在するように床部１３が構築されてよい。

１ 鋼板コンクリート構造
２ 第１鋼板（鋼板）
３ 第２鋼板（鋼板）
４ コンクリート
５ 第１リブ鋼板（リブ鋼板）
６ 第２リブ鋼板（リブ鋼板）
７ ネジ節鉄筋
８ スタッドボルト
１２ 壁部
５１，６１ ウェブ
５２，６２ フランジ
５１１，６１１ 第１孔部（ジベル孔）
５２１，６２１ 第２孔部（接合用孔部）

Claims (5)

1. 間隔をあけて対向する一対の鋼板と、
   前記一対の鋼板の間に充填されたコンクリートと、を有する鋼板コンクリート構造において、
   前記一対の鋼板それぞれに接合されたリブ鋼板と、
   前記一対の鋼板のうちの一方の鋼板に接合された前記リブ鋼板と他方の鋼板に接合された前記リブ鋼板とを接合するネジ節鉄筋と、を有し、
   前記リブ鋼板は、前記鋼板の面に沿った方向に延在し、前記ネジ節鉄筋が挿通される接合用孔部が形成され、
   前記ネジ節鉄筋は、前記リブ鋼板の延在方向に間隔をあけて複数配置され、前記接合用孔部に挿通されナット部材が締結されて前記リブ鋼板と接合されていることを特徴とする鋼板コンクリート構造。
2. 前記リブ鋼板は、前記鋼板に接合され前記鋼板から突出するウェブと、前記ウェブに交差するように接続されたフランジと、を有していることを特徴とする請求項１に記載の鋼板コンクリート構造。
3. 前記接合用孔部は、前記フランジに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の鋼板コンクリート構造。
4. 前記リブ鋼板には、ジベル孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋼板コンクリート構造。
5. 間隔をあけて対向する一対の鋼板と、
   前記一対の鋼板の間に充填されたコンクリートと、を有する鋼板コンクリート構造の構築方法において、
   前記一対の鋼板それぞれに前記一対の鋼板に沿った方向に延在するリブ鋼板を接合するリブ鋼板接合工程と、
   前記一対の鋼板を対向配置させ、前記一対の鋼板のうちの一方の鋼板に接合された前記リブ鋼板と他方の鋼板に接合された前記リブ鋼板とをネジ節鉄筋で接合するネジ節鉄筋接合工程と、
   前記一対の鋼板の間に前記コンクリートを充填するコンクリート充填工程と、を有し、
   前記ネジ節鉄筋接合工程では、前記ネジ節鉄筋を前記リブ鋼板の延在方向に間隔をあけて複数配置するとともに、前記リブ鋼板に形成された接合用孔部に前記ネジ節鉄筋を挿通し、前記ネジ節鉄筋にナット部材を締結して前記ネジ節鉄筋を前記リブ鋼板に接合することを特徴とする鋼板コンクリート構造の構築方法。

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