JP2020056233A - 設備基礎構造 - Google Patents

Abstract

【課題】防水層が受ける荷重を分散できる設備基礎構造を提供する。【解決手段】設備基礎構造は、防水層１４を備えたスラブ１２の上方に載置された下プレート２２と、下プレート２２から立ち上げられたリブプレート２４と、下プレート２２より面積が小さく形成され、リブプレート２４に接合されて重量物が載置可能とされた上プレート２６と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、設備基礎構造に関する。

下記特許文献１には、設備を設置するための架台と屋根との間に緩衝板を配置した架台固定方法が開示されている。この架台固定方法では、緩衝板を用いて架台を防水層に直接接触させないことにより、防水層の損傷を抑制している。

特開２０１０−２４２４１２号公報

上記特許文献１の架台固定方法に用いられる緩衝板は防水層と同じ材料を用いて形成されている。このため、設備の荷重は架台及び緩衝板を介して防水層へ伝達されるが、荷重は分散され難く、主に架台の直下の部分に集中して伝達される。このため、防水層は、圧縮力を受け続けることによって早期に劣化する可能性がある。

本発明は上記事実を考慮して、防水層が受ける荷重を分散できる設備基礎構造を提供することを目的とする。

請求項１の設備基礎構造は、防水層を備えたスラブの上方に載置された下プレートと、前記下プレートから立ち上げられたリブプレートと、前記下プレートより面積が小さく形成され、前記リブプレートに接合されて重量物が載置可能とされた上プレートと、を備えている。

請求項１の設備基礎構造によると、上プレートの上に重量物が載置可能とされている。そして、上プレートは、下プレートから立ち上げられたリブプレートに支持されている。この下プレートは、上プレートより面積が大きく形成されている。このため、上プレートに載置される重量物の荷重が、リブプレートを介して下プレートへ伝達されて分散される。これにより、防水層が受ける荷重を分散できる。

請求項２の設備基礎構造は、請求項１の設備基礎構造において、前記下プレートと前記防水層との間に弾性体が設けられている。

請求項２の設備基礎構造によると、下プレートと防水層との間に弾性体が設けられているため、防水層が下プレートによって傷つけられることを抑制できる。また、弾性体の摩擦力により、重量物に水平力が作用しても下プレートが移動し難い。

請求項３の設備基礎構造は、請求項２の設備基礎構造において、前記弾性体は硬質ゴムとされ、前記上プレートの下方に設置される部分の厚みが無負荷の状態で他の部分より薄く形成されている。

請求項３の設備基礎構造によると、下プレートとスラブとの間に挟まれた硬質ゴムにおいて、上プレートの下方に設置される部分の厚みが無負荷の状態で他の部分より薄い。

上プレートの下方は、重量物の荷重が直接作用するため、その他の部分と比較して接地圧が高い。一方、硬質ゴムが圧縮力を受けて同じ厚みとなった際、上プレートの下方の硬質ゴムの変形量は少なく、その他の部分の硬質ゴムの変形量は大きい。このため、スラブが硬質ゴムから受ける反発力は、上プレートの下方の部分において小さく、その他の部分において大きい。これにより、防水層が受ける荷重を分散する効果が高くなる。

本発明に係る設備基礎構造によると、防水層が受ける荷重を分散できる。

（Ａ）は本発明の実施形態に係る設備基礎構造を示す立面図であり、（Ｂ）は(Ａ)におけるＢ−Ｂ線矢視図であり、（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の実施形態に係る設備基礎構造を分解した状態を示す分解立面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る設備基礎構造において基礎部２０による接地圧の状態を示した概念図であり、（Ｂ）は緩衝材３０による反発力の状態を示した概念図である。 （Ａ）本発明の実施形態に係る設備基礎構造によって支持される設備機器を示した立面図であり、（Ｂ）は設備基礎構造によって支持される構造物を示した立面図である。

（設備基礎構造）
本発明の実施形態に係る設備基礎構造は、図４（Ａ）に示すように、建物１０の屋上に電気設備機器（例えばキュービクル）や空調設備機器（例えばクーリングタワー）等の設備機器９０を設置するための基礎構造である。

図１（Ａ）に示すように、建物１０の屋上はスラブ１２によって形成された陸屋根とされ、スラブ１２の上面が、アスファルト防水層１４（以下、防水層１４と称す）によって被覆されている。また、防水層１４の上面は押さえコンクリート１６によって被覆されている。

設備基礎構造は、下プレート２２、リブプレート２４及び上プレート２６を備えた基礎部２０と、基礎部２０と押さえコンクリート１６との間に設置された緩衝材３０と、を備えて構成されている。

（基礎部）
図１（Ｂ）に示すように、基礎部２０における下プレート２２は、平面視で円形状とされた鋼板であり、上面にリブプレート２４の下端面が溶接されている。下プレート２２は、後述する上プレート２６より面積が大きく形成されている。

リブプレート２４は、下プレート２２から立設された複数の鋼板であり、下プレート２２の上方で格子状に組みつけられている。具体的には、リブプレート２４は、Ｙ方向に沿って延設されＸ方向に間隔を空けて配置された３枚のリブプレート２４Ｘと、Ｘ方向に沿って延設されＹ方向に間隔を空けて配置された３枚のリブプレート２４Ｙと、を備えている。

リブプレート２４Ｘは、下プレート２２におけるＹ方向の端部間に亘って配置されている。同様にリブプレート２４Ｙは、下プレート２２におけるＸ方向の端部間に亘って配置されている。リブプレート２４Ｘとリブプレート２４Ｙとは、互いに交差して配置され、格子状に組付けられて、それぞれが溶接されている。

なお、リブプレート２４Ｙは、リブプレート２４Ｘによって複数のプレートに分割されている（例えばリブプレート２４Ｙａ、２４Ｙｂ、２４Ｙｃ、２４Ｙｄ）が、これらの分割されたプレートを総称してリブプレート２４Ｙと称す。

ここで、Ｙ方向はＸ方向と略直交する方向である。なお、Ｘ方向、Ｙ方向は建物１０（図１（Ａ）参照）における梁の軸線方向とは必ずしも一致しない。

上プレート２６は、平面視で四角形状とされた鋼板であり、リブプレート２４の上端面に溶接されている。上プレート２６は、全てのリブプレート２４Ｘ及び全てのリブプレート２４Ｙと平面視で重ねて配置されている。

なお、リブプレート２４の上端面は、上プレート２６が接合される部分が平坦面とされている。また、図１（Ａ）に示すように、リブプレート２４には、この平坦面から下プレート２２の端部に向かって傾斜面が形成されており、リブプレート２４の高さ方向の寸法が漸減している。

図１（Ｃ）に示すように、上プレート２６には、設備機器９０（図４（Ａ）参照）を設置するための鉄骨架台４０の柱脚４２が載置される。柱脚４２は、ベースプレート４４を介して上プレート２６に載置される。柱脚４２の配置にあたっては、図２に示すように、柱脚４２の中心軸ＣＬ１が上プレート２６の上方に位置するように配置することが好ましい。また、柱脚４２の中心軸ＣＬ１がリブプレート２４Ｘ、２４Ｘの交点Ｐ（図１（Ｂ）参照）の上方に位置するように配置することがさらに好ましい。なお、交点Ｐは、下プレート２２の中心軸ＣＬ２上に配置されている。

（緩衝材）
図２に示すように、押えコンクリート１６と基礎部２０との間には緩衝材３０が設置される。緩衝材３０は硬質ゴムで形成され、平面視において下プレート２２と略同径の円形状とされている。また、緩衝材３０は、無負荷の状態（荷重が作用していない状態）で、断面視において端縁から中心（中心軸ＣＬ２上の部分）に向って厚みが漸減するすり鉢形状とされている。

緩衝材３０の硬度は、鉄骨架台４０に設置される設備機器９０（図４（Ａ）参照）の重量に応じて適宜設定されるが、少なくとも鉄骨架台４０及び設備機器９０が基礎部２０の上部に載置された状態において、緩衝材３０の中心部が押えコンクリート１６と接し、かつ、緩衝材３０の厚みが均一となる硬度以下に調整することが好ましい。

（作用・効果）
本発明の実施形態に係る設備基礎構造によると、図１（Ａ）に示すように、基礎部２０における上プレート２６の上に鉄骨架台４０が載置可能とされている。そして、上プレート２６は、下プレート２２から立ち上げられたリブプレート２４に支持されている。この下プレート２２は、上プレートより面積が大きく形成されている。

このため、上プレート２６に載置される鉄骨架台４０及び設備機器９０（図４（Ａ）参照）の荷重が、リブプレート２４を介して下プレート２２へ伝達されて分散される。このため、鉄骨架台４０を直接押えコンクリート１６の上に載置する場合と比較して、防水層１４が受ける荷重を分散できる。これにより防水層１４の損傷を抑制できる。

これに対して従来は、例えば建物１０の修繕時等に設備機器９０を新設する場合、押えコンクリート１６及び防水層１４を部分的に撤去して、スラブ１２に直接コンクリート基礎を固定する場合がある。このような場合においては、コンクリート基礎をスラブ１２に固定するためのアンカー施工工事や防水層の復旧工事等が必要であり手間がかかる。

また、基礎部２０におけるリブプレート２４の上端面には、上プレート２６が溶接される平坦面と、この平坦面から下プレート２２の端部に向かう傾斜面とが形成されている。これにより上プレート２６に作用した荷重を効率的に下プレート２２へ伝達しつつ、必要な鋼材量を低減して基礎部２０を軽量化している。

また、本実施形態に係る設備基礎構造によると、下プレート２２と押えコンクリート１６との間に硬質ゴム製の緩衝材３０が設けられている。このため、緩衝材３０の摩擦力により、鉄骨架台４０及び設備機器９０に水平力が作用しても下プレート２２が移動し難い。

また、本実施形態に係る設備基礎構造によると、下プレート２２と押えコンクリート１６との間に挟まれた緩衝材３０において、上プレート２６の下方に設置された部分（中心軸ＣＬ２上の部分）が他の部分より厚みが薄い。そしてこの緩衝材３０は、鉄骨架台４０及び設備機器９０が基礎部２０の上部に載置された状態において、厚みが均一となる。

図３（Ａ）に矢印で示すように、上プレート２６の下方は、鉄骨架台４０及び設備機器９０の荷重が直接作用するため、その他の部分と比較して接地圧が高い。なお、鉄骨架台４０及び設備機器９０の荷重は上プレート２６からリブプレート２４を介して下プレート２２へ分散されて伝達される。このため、接地圧は上プレート２６の直下部分だけでなく、下プレート２２の略全域において発生する。

一方、図３（Ｂ）に示すように緩衝材３０が圧縮力を受けて厚みが均一となった際、上プレート２６の下方の緩衝材３０の変形量は少なく、その他の部分の緩衝材３０の変形量は大きい。このため、押えコンクリート１６が緩衝材３０から受ける反発力は、図３（Ｂ）に矢印で示すように、上プレート２６の下方の部分において小さく、その他の部分において大きい。

このように、図３（Ａ）に示した接地圧と図３（Ｂ）に示した反発力とが相互作用することで、下プレート２２の下方において押えコンクリート１６及び防水層１４へ作用する荷重が平準化される。これにより、基礎部２０の荷重分散効果を高めることができる。

また、本実施形態においては下プレート２２が円形状とされている。このため防水層１４へ局部的な圧力が加わることを抑制できる。これに対して下プレートを四角形状とした場合、下プレートにおける角部の直下部において、防水層１４へ局部的な圧力が加わる可能性がある。

（その他の実施形態）
上記実施形態においては、緩衝材３０において上プレート２６の下方に設置された部分の厚みが他の部分より薄く形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば緩衝材３０の厚みは均一としてもよい。このように形成しても、緩衝材３０は下プレート２２と押えコンクリート１６との間で摩擦力を発生するので、下プレート２２の水平移動を抑制する効果が得られる。

また、緩衝材３０は省略することもできる。緩衝材３０を省略しても、基礎部２０による荷重分散効果を得ることができる。

また、上記実施形態においては防水層１４の上部を押えコンクリート１６で被覆しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば押えコンクリート１６は省略してもよい。また、防水層１４としては、アスファルトシート防水、シート防水、塗膜防水等、様々な工法を採用できる。

なお、上述したように、緩衝材３０は省略することもできるが、押えコンクリート１６を省略した場合は、緩衝材３０を設けることが好適である。下プレート２２と防水層１４との間に緩衝材３０が挟まれることにより、防水層１４の損傷を抑制できる。

また、上記実施形態においては、緩衝材３０が硬質ゴムで形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば硬質ゴム以外の樹脂材料や金属材料等の弾性体を用いてもよい。

また、上記実施形態においては、下プレート２２が円形状とされているが本発明の実施形態はこれに限らない。例えば下プレートは四角形状としてもよい。この場合、下プレートにおける角部の直下部において、防水層１４へ局部的な圧力が加わることを抑制するために、角部を面取りしたり、角部の直下における硬質ゴムの厚みをその他の部分より薄くすることが好ましい。

また、上記実施形態においては、本発明における設備基礎構造が支持する重量物の一例として設備機器９０を用いて説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば設備基礎構造は、図４（Ｂ）に示すように、ルーバー材と架台とを組合わせた構造物９２を支持する基礎構造として利用することができる。このように、本発明は様々な態様で実施することができる。

１４ 防水層
１２ スラブ
２２ 下プレート
２４ リブプレート
２６ 上プレート
３０ 緩衝材（硬質ゴム、弾性体）
９０ 設備機器（重量物）
９２ 構造物（重量物）

Claims (3)

1. 防水層を備えたスラブの上方に載置された下プレートと、
   前記下プレートから立ち上げられたリブプレートと、
   前記下プレートより面積が小さく形成され、前記リブプレートに接合されて重量物が載置可能とされた上プレートと、
   を備えた設備基礎構造。
2. 前記下プレートと前記防水層との間に弾性体が設けられている、請求項１に記載の設備基礎構造。
3. 前記弾性体は硬質ゴムとされ、前記上プレートの下方に設置される部分の厚みが無負荷の状態で他の部分より薄く形成されている、請求項２に記載の設備基礎構造。