JP2023112500A - スラブの構築方法及びスラブ - Google Patents

Abstract

【課題】自由な形状のスラブを効率的に形成するためのスラブの構築方法及びスラブを提供する。【解決手段】ノズルを移動させながらノズルから吐出されるモルタルで形成される層を積み上げることにより積層されるピース部材を形成する。このピース部材の積層方向Ｄｖ１が水平になるようにピース部材を倒した状態で躯体壁部１１の上に配置することにより、スラブ２０が備える下部部材２１の少なくとも一部を構成する。【選択図】図３

Description

本開示は、床や屋根等を構成するスラブの構築方法及びスラブに関する。

建築物においては、略平板形状のスラブによって床や屋根が形成されることがある（例えば、特許文献１参照。）。このスラブは、複数の柱の上で連結した梁の上にデッキプレートが架け渡された後、デッキプレートの上にコンクリートが打設されて構成される。

近年、３次元（３Ｄ）プリンタを利用した構造物が構築されている。この３Ｄプリンタにおいては、ノズルから材料を吐出させながらノズルを移動させて層を形成し、形成した層を徐々に積み重ねることにより立体形状を有する構造物を形成する（例えば、非特許文献１参照。）。非特許文献１においては、ベンチを３Ｄプリンタで形成している。

特開２００７－３２１５０９号公報

大林組，"３Ｄプリンター用特殊モルタルと超高強度繊維補強コンクリートとの複合構造を開発しました，［online］，２０１９年８月２９日，［令和４年１月２７日検索］，インターネット＜URL：https://www.obayashi.co.jp/news/detail/news20190829_1.html＞

従来のデッキプレートは、上に打設するコンクリートとの一体性や効率化等によって形状が予め決まっていた。このため、従来のスラブの構築方法では、自由な形状のスラブを効率的に形成することは難しかった。

上記課題を解決するスラブの構築方法は、下部プレート部材を備えたスラブの構築方法であって、ノズルを移動させながら前記ノズルから吐出されるモルタルで形成される層を積み上げることにより積層形成部材を形成し、前記積層形成部材の積層方向が水平になるように前記積層形成部材を倒した状態で躯体の上に配置することにより前記下部プレート部材の少なくとも一部を構成する。

更に、上記課題を解決するスラブは、建築物において躯体の上に配置されるスラブであって、前記躯体の上に配置された状態で最下層に配置される下部プレート部材と、前記躯体の上に配置された状態で前記下部プレート部材の上側に形成される高強度コンクリート部材とを備え、前記下部プレート部材の少なくとも一部が、ノズルを移動させながら前記ノズルから吐出されるモルタルで形成される層を積み上げることにより形成された積層形成部材を、前記積層形成部材の積層方向が水平になるように倒した状態で前記躯体の上に配置され、前記高強度コンクリート部材は、前記モルタルよりも引張強度の高い部材で、前記下部プレート部材と一体化されて形成される。

本発明によれば、自由な形状のスラブを効率的に形成することができる。

実施形態における家屋の斜視図である。 実施形態における家屋の断面図である。 実施形態における家屋のスラブの断面図である。 実施形態におけるスラブの底面図を含む家屋の断面図である。 実施形態におけるスラブを構成するピース部材の斜視図である。 実施形態におけるスラブを構成するピース部材の上面図である。 実施形態におけるスラブを構成するピース部材の正面図である。 実施形態におけるスラブの突条部の形状を説明する模式図である。 実施形態における形成支援システムの構造の説明図である。 実施形態におけるハードウェア構成の説明図である。 実施形態における吐出経路生成処理の処理手順の流れ図である。 実施形態におけるピース部材の形成途中の説明図である。 実施形態におけるピース部材の形成途中の説明図である。 実施形態におけるピース部材の形成途中の説明図である。 実施形態におけるスラブの構築方法の処理手順の流れ図である。 変更例におけるスラブを構成するピース部材の斜視図である。 変形例における建物からスラブを除いた躯体の断面図である。 変形例において躯体の上にスラブを配置した断面図である。

以下、図１～図１５を用いて、スラブの構築方法及びスラブを具体化した一実施形態を説明する。本実施形態では、建築物として、スラブを備えた家屋を構築する。ここで、スラブは、１階の屋根スラブ及び屋上の床スラブとして機能する。

図１及び図２は、本実施形態の家屋１０の斜視図及び正面断面図である。図３は、図２のスラブ２０の一部を拡大した断面図、図４は、スラブ２０の底面が見える高さにおける家屋１０の断面図である。
図１に示すように、本実施形態の家屋１０は、紡錘形状の平面を有した略筒体の全体形状を有した屋上を備える１階建ての建物である。この家屋１０は、躯体としての躯体壁部１１、屋上側壁部１３、スラブ２０、階段部１６、階段側壁部１７及び境界側壁部１８を備えている。階段部１６は、地上からスラブ２０の上面に上るための階段を構成する部分であって、躯体壁部１１に沿って形成されている。階段側壁部１７は、階段部１６の躯体壁部１１と反対側の側壁を形成する。境界側壁部１８は、スラブ２０の上面において、階段部１６とスラブ２０のとの境界となる部分に設置されている。

図２に示すように、躯体壁部１１は、略三角形状の開口部１０ｄを形成するように複数の壁部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを用いて構成される。開口部１０ｄは、家屋１０の１階の内部空間への出入口を形成する。

各壁部材１１ａ～１１ｄは、略円弧形状により形成され、後述する３次元（３Ｄ）プリンタを用いて、移動するノズルから吐出されるモルタルを積層することにより構成される。壁部材１１ａ～１１ｄは、１階の内部空間の周囲を囲むとともに、積み上げることにより躯体壁部１１を構成する。ここで、壁部材１１ａ～１１ｄには、上下方向に当接する箇所であって離間した複数の位置に、差し筋１２が埋設されている。また、各壁部材１１ａ～１１ｄの内側（内部空間側）には、断熱材（図示せず）が設けられる。

躯体壁部１１の最上部を構成する壁部材１１ｄの上端部には、突条部１０ａが形成されている。この突条部１０ａは、壁部材１１ｄの上端部の外周において上方に突出した部分である。更に、壁部材１１ｄの上端部において突条部１０ａよりも内側には、スラブ２０の端部が配置される。
壁部材１１ｄの突条部１０ａの上方には、屋上側壁部１３が積み上げられることにより配置されている。

図３に示すように、スラブ２０は、下部部材２１、高強度コンクリート部材２２、断熱部材２４及び塗膜部２５を備える。下部部材２１は、デッキプレートのように機能するモルタル（コンクリート）で構成された下部プレート部材である。この下部部材２１の詳細は後述する。高強度コンクリート部材２２は、下部部材２１よりも高強度の部材であって、例えば、スリムクリート（登録商標）等、繊維を混合したセメント系材料（繊維補強コンクリート材料）で構成される。

断熱部材２４は、例えば、硬質ウレタンフォーム等の断熱性を有する材料で構成された部材である。
塗膜部２５は、防水用の保護膜を形成した部分である。塗膜部２５は、例えば、ウレタンゴム系材料やアクリルウレタン系材料の塗料を塗ることにより形成される。

（下部部材２１）
スラブ２０の下部部材２１には、線形状で下面に突出した突条部Ｒ１，Ｒ２が形成されている。この突条部Ｒ１，Ｒ２は、トポロジー最適化の手法を用いて応力線の通る位置に配置される。ここで、トポロジー最適化とは、数学的・力学的根拠に基づき、構造物の最適な形状と形態を求める方法論である。このトポロジー最適化を用いることにより、応力線の通る位置以外の部分（荷重支持に影響が少ない部分）を薄くすることにより、スラブ２０の耐荷重を低下させずにスラブ２０を軽量化する。

図４に示すように、下部部材２１は、複数の積層形成部材としてのピース部材２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，…，２１ｎを並べた状態で連結することにより構成される。この場合、各ピース部材２１１～２１ｎは、後述する３Ｄプリンタ４０においてモルタルが積層可能な高さ（例えば６０ｃｍ以内）で形成される。ここで、モルタルが積層可能な高さとは、最上層が形成した場合にも最下層が自重で大きく（許容範囲以上に）潰れない高さである。更に、本実施形態では、各ピース部材２１１～２１ｎは、搬送し易い重量（例えば数百キログラム以下）で形成される。

図５は、図４におけるピース部材２１５の斜視図である。図６、図７は、ピース部材２１５の上面図、正面図である。
図５に示すように、ピース部材２１５は、全体としての板状部Ｐ１に対して、突条部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が第１方向Ｄ１側に突出した形状を有する。突条部Ｒ１は、ピース部材２１５を積層して形成する際に、水平方向に延在するような位置に設けられる突出部である。この突条部Ｒ１は、板状部Ｐ１に対して突出する垂直部Ｒ１ｖと、この垂直部Ｒ１ｖの上下に形成される傾斜部Ｒ１ｓとを有する。傾斜部Ｒ１ｓは、例えば、４０度や６０度で傾斜する。

図８は、突条部Ｒ１の構成を説明する縦断面の模式図である。突条部Ｒ１は、第１方向（突出方向）Ｄ１側に突出するために、積層されるモルタルの吐出位置が、第１方向Ｄ１に徐々に移動した位置において積層されて傾斜部Ｒ１ｓが形成される。そして、板状部Ｐ１から第１方向Ｄ１側にずれた位置で垂直方向に積み上げた垂直部Ｒ１ｖが形成された後、第１方向Ｄ１の反対側に徐々に移動した位置において積層されて傾斜部Ｒ１ｓが形成される。これにより、積層したモルタルが硬化前に自重で降下することを抑制することができる。

図５に示すように、突条部Ｒ２は、ピース部材２１５を積層して形成する際に、最下層から略垂直方向に線状で延在するように位置する突出部である。この突条部Ｒ２は、板状部Ｐ１に対して、略直角（９０度）で突出する。本実施形態では、ピース部材２１５の突条部Ｒ２は、上に向かうに従って少し傾斜している。この場合には、突条部Ｒ１と同様に、モルタルの硬化前に自重で降下しないように、傾斜方向及びその反対方向（水平方向）に対して徐々に傾斜する形状で形成される。

突条部Ｒ３は、ピース部材２１５を３Ｄプリンタ４０によってノズルからモルタルを吐出して積層して形成する際に、斜め方向に延在するように湾曲した突出部であり、垂直部Ｒ３ｖ及びこれの上下に位置する傾斜部Ｒ３ｓを有する。この突条部Ｒ３の傾斜部Ｒ３ｓは、延在する方向が水平に近くになるに従って傾斜が緩く広がった形状となる。これにより、突条部Ｒ１と同様に、積層したモルタルが硬化前に自重で降下することを抑制することができる。

図６及び図８に示すように、ピース部材２１５の上述した全体形状は、同じ幅の第１側部２６及び第２側部２７が当接するように並べられて構成される。ここで、第１側部２６は、突条部Ｒ１～Ｒ３が突出する側に位置する。第１側部２６及び第２側部２７は、一連（一筆書き）の閉形状の各層を積層して構成される。

＜３Ｄプリンタ４０及び作成支援サーバ６０の構成＞
次に、図９及び図１０を用いて、上述した壁部材１１ａ～１１ｄやピース部材２１１～２１ｎを形成する３Ｄプリンタ４０及び作成支援サーバ６０について説明する。

（ハードウェア構成例）
図１０は、３Ｄプリンタ４０の制御装置５０及び作成支援サーバ６０等として機能する情報処理装置Ｈ１０のハードウェア構成例である。

情報処理装置Ｈ１０は、通信装置Ｈ１１、入力装置Ｈ１２、表示装置Ｈ１３、記憶装置Ｈ１４、プロセッサＨ１５を有する。なお、このハードウェア構成は一例であり、他のハードウェアを有していてもよい。

通信装置Ｈ１１は、他の装置との間で通信経路を確立して、データの送受信を実行するインタフェースであり、例えばネットワークインタフェースや無線インタフェース等である。

入力装置Ｈ１２は、設計者等のユーザからの入力を受け付ける装置であり、例えばマウスやキーボード等である。表示装置Ｈ１３は、各種情報を表示するディスプレイやタッチパネル等である。

記憶装置Ｈ１４は、制御装置５０及び作成支援サーバ６０の各種機能を実行するためのデータや各種プログラムを格納する記憶部（例えば、後述する吐出経路記憶部６２）である。記憶装置Ｈ１４の一例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等がある。

プロセッサＨ１５は、記憶装置Ｈ１４に記憶されるプログラムやデータを用いて、ユーザ端末（図示せず）、制御装置５０及び作成支援サーバ６０における各処理（例えば、後述する制御部５１，６１における処理）を制御する。プロセッサＨ１５の一例としては、例えばＣＰＵやＭＰＵ等がある。このプロセッサＨ１５は、ＲＯＭ等に記憶されるプログラムをＲＡＭに展開して、各種処理に対応する各種プロセスを実行する。例えば、プロセッサＨ１５は、制御装置５０及び作成支援サーバ６０のアプリケーションプログラムが起動された場合、後述する各処理を実行するプロセスを動作させる。

プロセッサＨ１５は、自身が実行するすべての処理についてソフトウェア処理を行なうものに限られない。例えば、プロセッサＨ１５は、自身が実行する処理の少なくとも一部についてハードウェア処理を行なう専用のハードウェア回路（例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）を備えてもよい。すなわち、プロセッサＨ１５は、以下で構成し得る。

・コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、・各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは
・それらの組み合わせ、を含む回路（circuitry）

プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

（３Ｄプリンタ４０及び作成支援サーバ６０の機能）
図９に示す本実施形態の３Ｄプリンタ４０は、吐出部としてのノズル４１、ロボットアーム４５及び制御装置５０を備える。

ノズル４１は、その先端が開口した吐出口４１ａを有している。本実施形態では、吐出口４１ａは、下方を向いている。ノズル４１の吐出口４１ａと反対側の端部には、ホース４２の端部が接続されている。ホース４２は、圧送ポンプ（図示せず）に接続されている。この圧送ポンプの圧力により、ホース４２を介してノズル４１に供給されたモルタルは、吐出口４１ａから下方に吐出される。

ノズル４１には、取付部４４を介してロボットアーム４５が取り付けられる。ノズル４１は、このロボットアーム４５に支持され、このロボットアーム４５の動きに従って水平方向や上下方向に移動する。ロボットアーム４５は、制御装置５０の制御部５１からの指示によって移動が制御される。本実施形態の制御部５１は、移動時においてもノズル４１からのモルタルの吐出方向が常に下方になるように、ロボットアーム４５を制御する。

制御装置５０は、部材形成処理を実行する制御部５１を備える。そのため、記憶部に格納された部材形成プログラムを実行することにより、制御部５１は、積層管理部５１１、移動制御部５１２及び吐出量制御部５１３として機能する。

積層管理部５１１は、壁部材１１ａ～１１ｄやピース部材２１１～２１ｎを形成するために、積層させるモルタルの経路及び高さを管理する処理を実行する。積層管理部５１１は、積層方向Ｄｖ１に積み上げた層Ｌ１の数（積層数）をカウントし、現在のモルタルの積層数を記憶し、最終的な積層数になった場合にノズル４１の移動を停止する。

移動制御部５１２は、経路に応じてノズル４１を移動させるロボットアーム４５の動きを制御する処理を実行する。
吐出量制御部５１３は、モルタルを圧送するポンプを制御して、ノズル４１から吐出されるモルタルの吐出量を制御する処理を実行する。

（作成支援サーバ６０の構成）
次に、形成支援システムとしての作成支援サーバ６０の構成について説明する。
作成支援サーバ６０は、ノズル４１の移動経路を決定するコンピュータ端末である。この作成支援サーバ６０は、制御部６１及び吐出経路記憶部６２を備える。作成支援サーバ６０は、３Ｄプリンタ４０の制御装置５０に接続される。

制御部６１は、記憶部に格納された経路決定プログラムを実行することにより、形状特定部６１１及び経路作成部６１２として機能する。
形状特定部６１１は、３Ｄプリンタ４０で作成する形状を特定する。本実施形態では、形状特定部６１１は、躯体壁部１１やスラブ２０の下部部材２１の形状を取得する。そして、形状特定部６１１は、取得した形状を分割して、３Ｄプリンタ４０で形成する各部材（壁部材１１ａ～１１ｄやピース部材２１１～２１ｎ）の形状を生成する。

経路作成部６１２は、取得した各部材の形状を用いて各部材を形成するために一筆書きの経路を作成する。例えば、経路作成部６１２は、ピース部材２１１～２１ｎを形成する場合には、当接する２つの経路部（第１側部２６及び第２側部２７）を形成する閉じた経路を生成する。この場合、２つの経路部は、各ピース部材２１１～２１ｎの厚みの半分の吐出幅（第１側部２６及び第２側部２７を形成する幅）で形成される。

吐出経路記憶部６２には、各部材を形成するノズル４１の経路管理データが記録される。この経路管理データは、経路作成部６１２により一筆書き経路を作成した場合に記録される。経路管理データには、部材識別子、吐出幅、積層数に応じた経路に関するデータが含まれる。

部材識別子データ領域には、各部材を特定するための識別子に関するデータが記録される。
吐出幅データ領域には、この部材を形成するためにノズル４１から吐出するモルタルの幅を特定するためのデータが記録される。
積層数に応じた経路データ領域には、この部材を形成するために、階層数に関連付けて、各階層における３Ｄプリンタ４０のノズル４１の経路が記録される。

＜家屋１０の建築方法＞
次に、家屋１０の建築方法について説明する。この場合、まず、３Ｄプリンタ４０を用いて、躯体壁部１１の壁部材１１ａ～１１ｄ、屋上側壁部１３を構成する部材、及びスラブ２０の下部部材２１のピース部材２１１～２１ｎを形成する。ここでは、下部部材２１の形成について説明する。なお、躯体壁部１１を分割した壁部材１１ａ～１１ｄ及び屋上側壁部１３を構成する部材は、下部部材２１のピース部材２１１～２１ｎと同様に形成されるため、説明は省略する。

（吐出経路生成処理）
まず、図１１に示すように、作成支援サーバ６０の制御部６１は、ピース部材の形状の取得処理を実行する（ステップＳ１１）。具体的には、制御部６１の形状特定部６１１は、ユーザの指示に応じて、データサーバ（図示せず）に記憶されている家屋１０の図面から、スラブ２０の下部部材２１の形状を取得する。そして、形状特定部６１１は、ユーザの指示に応じて、下部部材２１を各ピース部材２１１～２１ｎに分解する。ここで、形状特定部６１１は、下部部材２１の大きさと体積から推定される重量とを用いて、３Ｄプリンタ４０で形成可能な大きさのピース部材２１１～２１ｎに分解する。そして、形状特定部６１１は、下部部材２１の形状を用いて分解した各ピース部材２１１～２１ｎの形状を特定して、作成支援サーバ６０に記憶する。

次に、記憶したピース部材２１１～２１ｎを１つずつ特定し、以下の処理を各ピース部材２１１～２１ｎについて繰り返して実行する。
作成支援サーバ６０の制御部６１は、ピース部材の各層の形状の特定処理を実行する（ステップＳ１２）。具体的には、制御部６１の経路作成部６１２は、取得したピース部材の形状を、鉛直方向（高さ方向）に、記憶している一層の厚み（高さ位置）毎に、分割する。そして、分割した各厚み（高さ位置）の中点における高さの平面における水平形状を、その層において作成する形状として特定する。

そして、作成支援サーバ６０の制御部６１は、形成した全階層のうちの１つを、順次、処理対象層として特定する。
そして、特定した処理対象層について経路管理データの生成処理を実行する（ステップＳ１３）。具体的には、制御部６１の経路作成部６１２は、ステップＳ１２において特定した形状を二重線でなぞる経路を生成し、処理対象層の階層数と関連付けて、メモリ（記憶装置Ｈ１４）に記憶する。
以上の処理を、処理対象層のすべてについて繰り返し実行する。

ここで、図７に示したピース部材２１５の経路を例示する。
図１２には、ピース部材２１５の断面線Ｌ１２における経路ＲＴ１を示す。
図１３には、ピース部材２１５の断面線Ｌ１２よりも上方の断面線Ｌ１３における経路ＲＴ２を示す。

図１４には、ピース部材２１５の断面線Ｌ１３よりも上方の断面線Ｌ１４における経路ＲＴ３を示す。
いずれの経路ＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３においても、第１側部２６及び第２側部２７が当接して形成されるようにループ状で構成される。

全階層において経路の生成を完了した場合、作成支援サーバ６０の制御部６１は、経路管理データの記憶処理を実行する（ステップＳ１４）。具体的には、制御部６１の経路作成部６１２は、対象としたピース部材の部材識別子を付与した経路管理データを生成する。そして、経路作成部６１２は、記憶装置Ｈ１４に記憶していた階層数とともに、これに関連付けた経路データを経路管理データに含めた後、この経路管理データを吐出経路記憶部６２に記録する。

その後、作成支援サーバ６０の制御部６１は、各ピース部材２１１～２１ｎを形成する前に、３Ｄプリンタ４０の制御装置５０に、吐出経路記憶部６２に記憶した経路管理データを送信する。３Ｄプリンタ４０の制御装置５０は、取得した経路管理データを記憶する。

（ピース部材２１１～２１ｎの形成方法）
その後、３Ｄプリンタ４０は、制御装置５０の制御部５１に応じて、部材形成処理を実行する。ここで、制御部５１の積層管理部５１１は、記憶した経路管理データを用いて、移動制御部５１２及び吐出量制御部５１３を制御する。

具体的には、移動制御部５１２は、ノズル４１からモルタルを吐出させながらロボットアーム４５を移動させる。この場合、制御部５１の吐出量制御部５１３は、経路管理データの吐出幅のモルタルとなるように、ポンプからの吐出量とノズル４１の移動速度とを調整する。そして、制御部５１の積層管理部５１１は、積層数に応じた経路管理データの経路に沿ってノズル４１を移動させる。このようにして１層が形成した場合には、ノズル４１の高さを一層分高くした後、再び経路管理データの経路に沿ってノズル４１を移動させて１層形成することを繰り返す。

その後、ノズル４１から吐出されたモルタルが最終高さまで、積層方向Ｄｖ１に積み上げられる（積層される）。これにより、ノズル４１の移動及びノズル４１からのモルタルの吐出が停止される。そして、モルタルが硬化することにより、各ピース部材が形成される。

（スラブ２０の構築方法）
次に、図１５を用いて、スラブ２０を構築方法について説明する。
ここで、スラブ２０を構築する前に、上述した３Ｄプリンタ４０を用いて形成した壁部材１１ａ～１１ｄを並べるとともに積み上げることにより、躯体壁部１１を構成しておく。更に、屋上側壁部１３を構成する部材を、壁部材１１ｄの上に積み上げて固定しておく。

そして、ピース部材を敷設する（ステップＳ２１）。具体的には、各ピース部材２１１～２１ｎを支える支保工を躯体壁部１１の内部に設置する。この場合、支保工は、ピース部材２１１～２１ｎの下に突出する突条部Ｒ１～Ｒ３を介してピース部材２１１～２１ｎを支持してもよい。そして、支保工の上に、ピース部材２１１～２１ｎを、間に空間が生じないように連結して並べる。

この場合、図３に示すように、躯体壁部１１の壁部材１１ｄの内縁部に並べられるピース部材２１１～２１ｎは、その端部が、突条部１０ａの内側で壁部材１１ｄの上面に載置される。この場合、ピース部材２１１～２１ｎの積層方向Ｄｖ１が、水平になるように配置される。なお、ここで、ピース部材２１１～２１ｎの接続部分の下面にテープを貼ってもよい。以上により、ピース部材２１１～２１ｎにより下部部材２１が構成されて、躯体壁部１１の上に配置される。

次に、下部部材２１の上に、高強度コンクリートを打設する（ステップＳ２２）。具体的には、下部部材２１を下面の型枠、壁部材１１ｄの突条部１０ａを側面の型枠として用いて、この内部に繊維補強コンクリート材料を充填する。その後、この繊維補強コンクリート材料が硬化することにより、突条部１０ａの内側で下部部材２１の上面に高強度コンクリート部材２２が形成される。この場合、高強度コンクリート部材２２は下部部材２１と一体化される。

次に、断熱部材及び防水部材等を敷設する（ステップＳ２３）。具体的には、高強度コンクリート部材２２の上に断熱部材２４を敷き詰める。更に、この断熱部材２４の上において防水用の保護膜の塗布等を行なうことにより、塗膜部２５を形成する。

そして、スラブ２０を支持していた支保工を取り外す。以上により、スラブ２０が完成する。
その後、躯体壁部１１の内側に断熱部材を設ける。更に、階段部１６、階段側壁部１７及び境界側壁部１８を設置する。以上により、家屋１０が完成する。

（作用）
本実施形態では、スラブ２０の下部部材２１を構成するピース部材２１１～２１ｎを、ノズル４１からモルタルを吐出させながらノズル４１を移動させて形成した層を積み上げることにより形成した。この形成方法により、板状部Ｐ１において任意の箇所に突条部Ｒ１～Ｒ３を設けた形状のピース部材２１１～２１ｎで下部部材２１を形成することができる。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、スラブ２０の下部部材２１を構成するピース部材２１１～２１ｎを、ノズル４１からモルタルを吐出させながらノズル４１を移動させて形成した層を積み上げることにより形成した。この形成方法により、下部部材２１を自由な形状で効率的に形成することができる。

（２）本実施形態では、積層方向Ｄｖ１を水平になるようにピース部材２１１～２１ｎを横に倒して躯体壁部１１の上に配置した際に、突条部Ｒ１～Ｒ３は下方に突出する。このため、トポロジー最適化による応力線が通る部分における高強度コンクリート部材２２を厚く（高く）することができるので、スラブ２０の耐荷重を下げずに、スラブ２０を軽量化することができる。

（３）本実施形態では、スラブ２０の下部部材２１は、３Ｄプリンタ４０で形成可能な大きさに分割したピース部材２１１～２１ｎを並べて構成する。これにより、各ピース部材２１１～２１ｎが重くならず、下部部材２１を、分割した所望の形状で形成することができる。この場合、最上段の層が形成しても最下段の層が自重で大きく潰れない大きさで作成するので、ピース部材２１１～２１ｎの作成中の変形を抑制することもできる。

（４）本実施形態では、スラブ２０は、下部部材２１を壁部材１１ｄの上面に架け渡した後、下部部材２１の上に繊維補強コンクリートを打設して高強度コンクリート部材２２を形成した。これにより、スラブ２０の強度を確保することができる。

（５）本実施形態のピース部材２１１～２１ｎは、最下層よりも上の位置で突出する突条部Ｒ１に傾斜部Ｒ１ｓを設ける。これにより、積層したモルタルが硬化前に、突条部Ｒ１の自重で降下して形が変形することを抑制することができる。

（６）本実施形態の下部部材２１は、躯体壁部１１の壁部材１１ｄの端部に架け渡した。これにより、高強度コンクリート部材２２を打設する際には、周囲を壁部材１１ｄの突条部１０ａで囲むことができるので、周囲に打設用の部材を配置する手間を省くことができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、３Ｄプリンタ４０を用いてモルタルを積層させて構築した下部部材２１を、躯体壁部１１の上に配置した後に、下部部材２１の上に高強度コンクリート部材２２を形成した。これに代えて、下部部材と高強度コンクリート部材とを一体化したスラブをプレキャストコンクリートで形成してもよい。

例えば、図１６に示すように、スラブ７０は、外形本体部７１と内部構造体７２とで構成されている。外形本体部７１は、内部に空間７０ｓを形成した平面断面が略長方形の枠形状で構成されている。外形本体部７１は、３Ｄプリンタ４０を用いて、ピース部材２１５と同様にして、ノズル４１を移動させながらノズル４１から吐出されたモルタルで形成した層を連続的に積層方向Ｄｖ１に積み上げることにより積層して形成する。

内部構造体７２は、外形本体部７１よりも高強度の部材であって、高強度コンクリート部材２２と同様に、繊維を混合したセメント系材料（繊維補強コンクリート材料）で構成される。内部構造体７２は、完成した外形本体部７１の空間７０ｓに充填された後、硬化させることにより外形本体部７１と一体化される。

図１７には、スラブ７０を配置する前の建物８０を表示している。建物８０は、躯体壁部８１と柱部材８５とを備える。躯体壁部８１の上面の外周部には、屋上側壁部８３が設けられている。また、躯体壁部８１の内側には断熱部材８１ａが設けられている。

そして、図１８に示すように、躯体壁部８１の内側の端部の上及び柱部材８５の上に、スラブ２０を横に倒した状態で配置する。この場合、スラブ２０の外形本体部７１の積層方向Ｄｖ１が水平になる。なお、柱部材８５とスラブ７０との間に差し筋８２を設けてもよい。更に、スラブ７０の上に断熱部材７５を載置してもよい。
このように、スラブ７０をプレキャストコンクリートで構成した場合には、現場において高強度コンクリートの硬化時間を省略することができる。

・上記実施形態では、スラブ２０の下部部材２１は、ノズル４１からモルタルを吐出させながらノズル４１を移動させて形成した層を積み上げることにより（モルタル積層により）形成したピース部材２１１～２１ｎですべて形成した。スラブ２０の下部部材２１は、すべてをモルタル積層で構成する場合に限られず、下部部材２１の一部のみを、モルタル積層により形成したピース部材で構成してもよい。この場合、複雑な形状の部分のピース部材を、モルタル積層により形成してもよい。そして、その他の部分は、従来のデッキプレートや木製のプレートを用いて、スラブを構成してもよい。

・上記実施形態では、スラブは、躯体壁部１１の壁部材１１ｄの上面に架け渡すように設けた。スラブは、例えば梁等、躯体壁部１１以外の躯体の上に配置してもよい。更に、スラブを上に配置する躯体は、３Ｄプリンタ４０で形成する場合に限られず、どのような工法により構築してもよい。

・上記実施形態では、スラブ２０の高強度コンクリート部材２２を側面の型枠として、躯体壁部１１の壁部材１１ｄの突条部を用いた。下部部材２１の上に形成する高強度コンクリート部材２２を、側面に通常のコンクリート打設の型枠を用いて構成してもよい。

・上記実施形態では、スラブ２０の下部部材２１を支保工で支持する。そして、下部部材２１に高強度コンクリート部材２２が一体形成された後、支保工を取り外した。ピース部材の大きさによっては、支保工を設けずに、躯体に直接スラブを配置すること等により建築物を構築してもよい。

・上記実施形態の下部部材２１のピース部材２１１～２１ｎは、スラブ２０として倒した状態において下方に線状に突出した突条部Ｒ１～Ｒ３を有する。ピース部材は、線状に突出する突条部Ｒ１～Ｒ３を備える形状に限らず、ブロック状に突出する突出部を備えた形状であってもよいし、スラブ２０として倒した状態において上に突出する突出部を備えた形状であってもよい。更に、ピース部材を、突出部がない略平板形状で構成してもよい。

・上記実施形態では、下部部材２１に、トポロジー最適化を利用した応力線が通る位置が突出する突条部Ｒ１～Ｒ３を形成した。下部部材に形成される突出部は、応力を考慮した配置に限定せずに、例えば、デザインのために設けてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
（ａ）前記積層形成部材は、内部空間を有する閉形状の外形本体部と、前記モルタルよりも引張強度が高い高強度モルタルを前記内部空間に充填された内構造部とを備え、前記外形本体部が、前記ノズルを移動させながら前記ノズルから吐出されるモルタルで形成される層を積み上げることにより形成されることを特徴とする請求項２に記載のスラブの構築方法。

（ｂ）前記下部プレート部材は、複数の前記積層形成部材を倒した状態で並べて構築されることを特徴とする請求項１～３の何れか１項又は前記（ａ）に記載のスラブの構築方法。

（ｃ）躯体と、前記躯体の上に配置され下部プレート部材を備えるスラブとを備えた建築物の構築方法であって、前記下部プレート部材は、ノズルを移動させながら前記ノズルから吐出されるモルタルで形成される層を積み上げることにより形成される積層形成部材を有し、前記積層形成部材の積層方向が水平になるように前記積層形成部材を倒した状態で前記躯体の上に配置することにより前記下部プレート部材の少なくとも一部を構成することを特徴とする建築物の構築方法。

（ｄ）躯体の上に配置されるスラブの下部に用いられる下部プレート部材であって、前記ノズルを移動させながら前記ノズルから吐出されるモルタルで形成される層を積み上げることにより積層させて形成したことを特徴とする下部プレート部材。

Ｄｖ１…積層方向、Ｄ１…第１方向、Ｌ１…層、Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４…断面線、Ｐ１…板状部、ＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３…経路、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…突条部、Ｒ１ｓ，Ｒ３ｓ…傾斜部、Ｒ１ｖ…垂直部、１０…建築物としての家屋、１０ａ…突条部、１０ｄ…開口部、１１，８１…躯体壁部、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…壁部材、１２，８２…差し筋、１３，８３…屋上側壁部、１６…階段部、１７…階段側壁部、１８…境界側壁部、２０，７０…スラブ、２１…下部プレート部材としての下部部材、２２…高強度コンクリート部材、２４，７５，８１ａ…断熱部材、２５…塗膜部、２６…第１側部、２７…第２側部、４０…３Ｄプリンタ、４１…ノズル、４１ａ…吐出口、４２…ホース、４４…取付部、４５…ロボットアーム、５０…制御装置、５１，６１…制御部、６０…作成支援サーバ、６２…吐出経路記憶部、７０ｓ…空間、７１…外形本体部、７２…内部構造体、８０…建築物としての建物、８５…柱部材、２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１ｎ…積層形成部材としてのピース部材、５１１…積層管理部、５１２…移動制御部、５１３…吐出量制御部、６１１…形状特定部、６１２…経路作成部。

Claims (4)

1. 下部プレート部材を備えたスラブの構築方法であって、
   ノズルを移動させながら前記ノズルから吐出されるモルタルで形成される層を積み上げることにより積層形成部材を形成し、
   前記積層形成部材の積層方向が水平になるように前記積層形成部材を倒した状態で躯体の上に配置することにより前記下部プレート部材の少なくとも一部を構成することを特徴とするスラブの構築方法。
2. 前記躯体の上に配置された状態で前記下部プレート部材の上側に、前記モルタルよりも引張強度の高い高強度コンクリート部材が、前記下部プレート部材と一体化されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のスラブの構築方法。
3. 前記モルタルを積層させて形成する際に、前記積層形成部材の最下層より高い位置に形成される突出部を、突出方向に傾斜するように前記モルタルを徐々にずらしながら積層して形成し、
   前記突出部が前記躯体の上に配置された状態で下側に突出するように、前記積層形成部材を配置することを特徴とする請求項１又は２に記載のスラブの構築方法。
4. 建築物において躯体の上に配置されるスラブであって、
   前記躯体の上に配置された状態で最下層に配置される下部プレート部材と、
   前記躯体の上に配置された状態で前記下部プレート部材の上側に形成される高強度コンクリート部材とを備え、
   前記下部プレート部材の少なくとも一部が、ノズルを移動させながら前記ノズルから吐出されるモルタルで形成される層を積み上げることにより形成された積層形成部材を、前記積層形成部材の積層方向が水平になるように倒した状態で前記躯体の上に配置され、
   前記高強度コンクリート部材は、前記モルタルよりも引張強度の高い部材で、前記下部プレート部材と一体化されて形成されることを特徴とするスラブ。

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