JP2023140779A - コンクリートスラブの支持構造およびコンクリートスラブの施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートスラブの水平力を支持部材に伝達するにあたり、コンクリート内の応力集中によるひび割れの発生を効果的に防止する。【解決手段】支持部材と、上記支持部材に載置される型枠部材と、上記型枠部材の上記支持部材とは反対側に打設されるコンクリートと、上記コンクリートに定着させられるスタッドボルトとを備え、上記スタッドボルトの一方の端部は上記支持部材に溶接され、上記スタッドボルトは上記型枠部材を貫通して延びる、コンクリートスラブの支持構造が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリートスラブの支持構造およびコンクリートスラブの施工方法に関する。

コンクリートスラブの水平力を梁に伝達する方法として、頭付きスタッドや焼抜き栓溶接、打込み鋲、溶接（隅肉溶接またはプラグ溶接）、ボルトまたは高力ボルトが用いられることがある。このうち、コンクリートスラブと梁とをより強固に一体化するために、頭付きスタッドが用いられることが多い。例えば、特許文献１には、コンクリートとデッキプレートとのコンクリートスラブと鉄骨梁とが頭付きスタッドを用いたシアコネクタで一体になっている合成梁の例が記載されている。

特開２００８－２８０６８７号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されたような技術では、コンクリートスラブに曲げが生じた場合に、コンクリート内の応力が頭付きスタッドの頭部に集中するため、スタッド頭部を起点としたひび割れが生じやすいという問題がある。

そこで、本発明は、コンクリートスラブの水平力を支持部材に伝達するにあたり、コンクリート内の応力集中によるひび割れの発生を効果的に防止することが可能なコンクリートスラブの支持構造およびコンクリートスラブの施工方法を提供することを目的とする。

［１］支持部材と、上記支持部材に載置される型枠部材と、上記型枠部材の上記支持部材とは反対側に打設されるコンクリートと、上記コンクリートに定着させられるスタッドボルトとを備え、上記スタッドボルトの一方の端部は上記支持部材に溶接され、上記スタッドボルトは上記型枠部材を貫通して延びる、コンクリートスラブの支持構造。
［２］上記スタッドボルトの上記支持部材とは反対側の端部から上記スタッドボルトに螺合させられる第１のナットと、上記第１のナットと上記型枠部材との間に介挿される第１の板状部材とをさらに備え、上記第１のナットは、上記第１の板状部材を介して上記型枠部材に当接する、［１］に記載のコンクリートスラブの支持構造。
［３］上記型枠部材は、波板状のデッキプレート、または上面平板状のフラットデッキである、［１］または［２］に記載のコンクリートスラブの支持構造。
［４］上記スタッドボルトの上記支持部材とは反対側の端部から上記スタッドボルトに螺合させられる第２のナットをさらに備え、上記第２のナットは、上記型枠部材から離隔している、［１］から［３］のいずれか１項に記載のコンクリートスラブの支持構造。
［５］上記スタッドボルトの上記支持部材とは反対側の端部から上記スタッドボルトに螺合させられる第３のナットをさらに備え、上記第３のナットは、上記第２のナットと上記型枠部材との間に配置される、［４］に記載のコンクリートスラブの支持構造。
［６］上記第２のナットと上記第３のナットとの間に挟持される第２の板状部材をさらに備える、［５］に記載のコンクリートスラブの支持構造。
［７］支持部材に型枠部材を載置する工程と、スタッドボルトの一方の端部を上記型枠部材の上から上記支持部材に溶接する工程と、上記型枠部材の上記支持部材とは反対側にコンクリートを打設し、上記スタッドボルトを上記コンクリートに定着させる工程とを含む、コンクリートスラブの施工方法。
［８］上記スタッドボルトは、上記型枠部材に孔を穿設しながら上記支持部材に溶接される、［７］に記載のコンクリートスラブの施工方法。
［９］上記スタッドボルトは、上記型枠部材に予め形成された孔に挿通されるとともに上記支持部材に溶接される、［７］に記載のコンクリートスラブの施工方法。

上記の構成によれば、支持部材に溶接されたスタッドボルトを介して、コンクリートスラブの水平力が支持部材に伝達される。スタッドボルトの表面にはねじの凹凸が形成されているため、頭付きスタッドの場合と同様にコンクリートからの引き抜きに抵抗することができる。その一方で、ねじの凹凸はスタッドボルトの長さ方向の所定の区間にわたって形成されているため、頭部のみに応力が集中する頭付きスタッドの場合に比べてコンクリート内の応力を分散させることができ、応力集中によるひび割れの発生を効果的に防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係るコンクリートスラブの支持構造を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るコンクリートスラブの支持構造を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るコンクリートスラブの支持構造を示す図である。 本発明の実施形態において追加のナットおよび板状部材を配置する例を示す図である。 本発明の実施形態において追加のナットおよび板状部材を配置する例を示す図である。 本発明の実施形態において追加のナットおよび板状部材を配置する例を示す図である。 本発明の実施形態の適用部位の別の例を示す図である。 本発明の実施形態の適用部位のさらに別の例を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

図１および図２は、本発明の第１の実施形態に係るコンクリートスラブの支持構造を示す図であり、互いのＩ－Ｉ線およびII－II線に沿った断面図である。図示された例では、デッキプレート１がＨ形鋼２に載置され、スタッドボルト３、ナット４および板状部材５によって支持構造が構成される。後述するように、ナット４および板状部材５は省略可能である。

デッキプレート１は、交互に配置された台形の山部１１と溝底部１２とが互いに平行に延びる波板状の薄板であり、溝底部１２がＨ形鋼２のフランジ２１上に載置される。デッキプレート１の板厚は例えば０．８ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であるが、この例には限定されない。デッキプレート１は型枠部材の例であり、デッキプレート１のＨ形鋼２とは反対側にコンクリート６が打設される。本実施形態では、デッキプレート１とコンクリート６によって合成スラブが構成される。デッキプレート１の形状および配置は図示された例には限られない。例えば、図示された例において山部１１および溝底部１２はそれぞれＨ形鋼２の材軸に対して直交する方向に延びているが、山部１１および溝底部１２がＨ形鋼２の材軸に対して平行な方向に延びるようにデッキプレート１が配置されてもよい。また、デッキプレートと鉄筋トラスとが一体になった型枠部材が用いられてもよい。

フランジ２１およびウェブ２２を含むＨ形鋼２は支持部材の例であり、例えば建築物における梁を構成する。支持部材はＨ形鋼には限定されず、例えば溝形鋼や山形鋼などの各種の形鋼を支持部材として用いることができる。さらに、支持部材は、デッキプレートの受け材等の付帯部材を含んでいてもよい。例えば、形鋼に付帯部材を介してデッキプレート１が接続されている場合、スタッドボルトが溶接されるのは付帯部材であってもよい。

スタッドボルト３は、一方の端部がＨ形鋼２のフランジ２１に溶接され、デッキプレート１の溝底部１２を貫通して延びる。具体的には、例えば、スタッドボルト３は、Ｈ形鋼２にデッキプレート１を載置した状態で、デッキプレート１の上から各種のスタッド溶接手法を用いて溶接される。既に述べたようにデッキプレート１は薄板であるため、デッキプレート１の上からスタッドボルト３を溶接すると、スタッドボルト３はデッキプレート１を溶融させることによって孔を穿設しながらＨ形鋼２に溶接される。この場合、スタッドボルト３がＨ形鋼２に溶接接合されるため、デッキプレート１とＨ形鋼２との間の接合耐力も確保することができる。なお、例えばデッキプレート１の端部や他のデッキプレートとの重ね合わせ部のような支持部材との位置合わせが容易な箇所、またはより確実な溶接が必要とされる箇所では、デッキプレート１に予め孔開けをした上で、スタッドボルト３を孔に挿通してＨ形鋼２に溶接してもよい。また、スタッドボルト３とは別の、デッキプレート１が配置されない部分でデッキプレートを貫通せずにＨ形鋼２に溶接されるスタッドが配置されてもよい。

ここで、スタッドボルト３は、上記のようにデッキプレート１を貫通してＨ形鋼２に溶接された後、デッキプレート１のＨ形鋼２とは反対側に打設されるコンクリート６に埋設され、コンクリート６に定着させられる。つまり、本実施形態では、スタッドボルト３を介して、合成スラブの水平力が支持部材であるＨ形鋼２に伝達される。スタッドボルト３の表面にはねじの凹凸が形成されているため、頭付きスタッドの場合と同様にコンクリート６からの引き抜きに抵抗することができる。その一方で、ねじの凹凸はスタッドボルト３の長さ方向の所定の区間にわたって形成されているため（必ずしも全体ではなくてもよく、端部付近など、ねじが形成されない部分が存在してもよい）、頭部のみに応力が集中する頭付きスタッドの場合に比べてコンクリート６内の応力を分散させることができ、応力集中によるひび割れの発生を効果的に防止することができる。

ナット４は、Ｈ形鋼２とは反対側の端部からスタッドボルト３に螺合させられ、板状部材５はナット４とデッキプレート１との間に介挿される。スタッドボルト３に板状部材５を挿通した後にナット４を螺合させ、ナット４を板状部材５に接触させながら締め付けることによって、デッキプレート１とＨ形鋼２との間にボルト接合を形成することができる。板状部材５は、例えば座金であってもよく、予め孔開け加工された支圧板であってもよい。また、例えばデッキプレート１側から順に支圧板および座金が介挿される場合のように、ナット４とデッキプレート１との間に複数の板状部材が介挿されてもよい。なお、例えば上記のようにデッキプレート１に予め孔開けをすることなくスタッドボルト３をデッキプレート１の上からＨ形鋼２に溶接する場合は、既にデッキプレート１とＨ形鋼２との間に溶接接合が形成されているため、ナット４および板状部材５が省略されてもよい。

例えば、頭付きスタッドをＨ形鋼に溶接する場合、溶接部の接合耐力がデッキプレートとＨ形鋼との隙間の大きさに影響され不安定であるため、デッキプレートとＨ形鋼とが別途溶接される。しかしながら、この場合は溶接の工程が追加で必要になるのに加えて、薄鋼板であるデッキプレートをＨ形鋼に溶接するために施工技術が要求される。また、デッキプレートを別途Ｈ形鋼にボルト接合するのは、事前に多数の孔開けが必要であり、位置合わせの手間もあり現実的ではない。これに対して、本実施形態では、例えばスタッドボルト３にはナット４を螺合させることが容易であるため、デッキプレート１に予め孔開けをする場合でも、ナット４および板状部材５を用いてデッキプレート１とＨ形鋼２との間に容易にボルト接合を形成することができる。なお、例えばデッキプレート１に予め孔開けをすることなくスタッドボルト３をデッキプレート１の上からＨ形鋼２に溶接する場合であっても、接合をより強固にするためにナット４および板状部材５が配置されてもよい。また、ナット４および板状部材５が省略された場合でも、デッキプレート１およびＨ形鋼２に予め孔開けをすることなくスタッドボルト３をデッキプレート１の上からＨ形鋼２に溶接することによって、別途の工程を必要とせずにデッキプレート１とＨ形鋼２との間に溶接接合を形成することができる。

図３は、本発明の第２の実施形態に係るコンクリートスラブの支持構造を示す図である。図示された例では、フラットデッキ７がＨ形鋼２に載置され、スタッドボルト３、ナット４および板状部材５によって支持構造が構成される。フラットデッキ７は全体として上面平板状の薄板であり、Ｈ形鋼２のフランジ２１上に載置される。フラットデッキ７は、型枠部材の別の例である。フラットデッキ７には、例えば補強のためのリブ７１が形成されていてもよい。フラットデッキ７でも上記の例と同様にＨ形鋼２とは反対側にコンクリート６が打設されるが、フラットデッキ７は専らコンクリート６の型枠として用いられるため、この場合のコンクリートスラブは合成スラブとは呼ばれない。

本実施形態でも、スタッドボルト３はコンクリート６に定着させられ、コンクリートスラブの水平力を支持部材であるＨ形鋼２に伝達する。これによって、第１の実施形態と同様に、スタッドボルト３によってコンクリート６内の応力を分散させる効果、フラットデッキ７に予め孔開けをせずにスタッドボルト３を溶接する場合にＨ形鋼２とフラットデッキ７との間に溶接接合が形成される効果、および必要に応じてナット４および板状部材５を配置してＨ形鋼２とフラットデッキ７との間に容易にボルト接合を形成する、または接合をより強固にする効果を得ることができる。

図４から図６は、本発明の実施形態において追加のナットおよび板状部材を配置する例を示す図である。図４に示された例では、スタッドボルト３のＨ形鋼２とは反対側の端部からナット８Ａが螺合させられる。ナット８Ａは、デッキプレート１から離隔しており、例えばスタッドボルト３の端部に近い位置に配置される。スタッドボルト３のねじの凹凸に加えてナット８Ａがスタッドボルト３からの張り出しを形成することによって、スタッドボルト３のコンクリート６からの引き抜きに対する抵抗が強化される。スタッドボルト３およびナット８Ａを合わせた全体の形状は頭付きスタッドに近いが、上述のようにねじの凹凸がスタッドボルト３の長さ方向の所定の区間にわたって形成されていることによって、頭付きスタッドの場合に比べてコンクリート６内の応力を分散させることができる。

図５に示された例では、スタッドボルト３のＨ形鋼２とは反対側の端部から２つのナット８Ａ，８Ｂが螺合させられる。ナット８Ａは図４の例と同様にスタッドボルト３の端部に近い位置に配置され、ナット８Ｂはナット８Ａとデッキプレート１との間に配置される。より具体的には、ナット８Ｂは、ナット８Ａと、デッキプレート１側のナット４および板状部材５との中間付近であって、それらの両方から離隔した位置に配置される。ねじの凹凸がスタッドボルト３の長さ方向の所定の区間にわたって形成されているのに加えて、ナットによって形成されるスタッドボルト３からの張り出しがナット８Ａ，８Ｂの２箇所に増えることによって、スタッドボルト３のコンクリート６からの引き抜きに対する抵抗がさらに強化され、またコンクリート６内の応力をさらに分散させることができる。

図６に示された例では、ナット８Ｂが図５の例よりもナット８Ａ側に配置され、ナット８Ａ，８Ｂの間に板状部材９が挟持される。ねじの凹凸がスタッドボルト３の長さ方向の所定の区間にわたって形成されているのに加えて、ナット８Ａ，８Ｂ、さらに板状部材９によってスタッドボルト３からの張り出しが形成されることによって、スタッドボルト３のコンクリート６からの引き抜きに対する抵抗がさらに強化され、またコンクリート６内の応力をさらに分散させることができる。なお、板状部材９は平板状の部材として図示されているが、例えば波板状やＵ字形の湾曲形状など、断面形状は特に限定されない。

スタッドボルト３にはナットを螺合させることが容易であるため、上記の例のようにナットを螺合させたり、ナットで板状部材を挟持したりしてスタッドボルト３からの張り出しを形成し、引き抜きに対する抵抗を強化するとともにコンクリート６内の応力を分散させることができる。他の例では、スタッドボルト３にナット８Ａ，８Ｂ以外に１または複数のナットが螺合させられてもよいし、板状部材９と同様の１または複数の板状部材が、スタッドボルト３に螺合させられたナットによって挟持されてもよい。

図７および図８は、本発明の実施形態の適用部位の別の例を示す図である。図２や図３に示された例において、スタッドボルト３を含む支持構造はコンクリートスラブの端部を支持するものとして説明されたが、図７に示された例のように、同様の支持構造をＨ形鋼２Ａ，２Ｂ，２Ｃによるコンクリートスラブの連続支持の中間部で、Ｈ形鋼２Ｂがデッキプレート１およびコンクリート６を支持する部分に適用してもよい。また、図８に示された例のように、中間部のＨ形鋼２Ｂがフランジの両側でそれぞれデッキプレート１およびコンクリート６を支持する部分に、スタッドボルト３を含む支持構造が適用されてもよい。

なお、上記で図４から図８を参照して説明した例は、図１および図２を参照して説明した第１の実施形態、および図３を参照して説明した第２の実施形態のどちらにも適用可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれらの例に限定されない。本発明の属する技術の分野の当業者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１…デッキプレート、１１…山部、１２…溝底部、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…Ｈ形鋼、２１…フランジ、２２…ウェブ、３…スタッドボルト、４…ナット（第１のナット）、５…板状部材（第１の板状部材）、６…コンクリート、７…フラットデッキ、７１…リブ、８Ａ，８Ｂ…ナット（第２および第３のナット）、９…板状部材（第２の板状部材）。

Claims (9)

1. 支持部材と、
   前記支持部材に載置される型枠部材と、
   前記型枠部材の前記支持部材とは反対側に打設されるコンクリートと、
   前記コンクリートに定着させられるスタッドボルトと
   を備え、
   前記スタッドボルトの一方の端部は前記支持部材に溶接され、
   前記スタッドボルトは前記型枠部材を貫通して延びる、コンクリートスラブの支持構造。
2. 前記スタッドボルトの前記支持部材とは反対側の端部から前記スタッドボルトに螺合させられる第１のナットと、
   前記第１のナットと前記型枠部材との間に介挿される第１の板状部材と
   をさらに備え、
   前記第１のナットは、前記第１の板状部材を介して前記型枠部材に当接する、請求項１に記載のコンクリートスラブの支持構造。
3. 前記型枠部材は、波板状のデッキプレート、または上面平板状のフラットデッキである、請求項１または請求項２に記載のコンクリートスラブの支持構造。
4. 前記スタッドボルトの前記支持部材とは反対側の端部から前記スタッドボルトに螺合させられる第２のナットをさらに備え、
   前記第２のナットは、前記型枠部材から離隔している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンクリートスラブの支持構造。
5. 前記スタッドボルトの前記支持部材とは反対側の端部から前記スタッドボルトに螺合させられる第３のナットをさらに備え、
   前記第３のナットは、前記第２のナットと前記型枠部材との間に配置される、請求項４に記載のコンクリートスラブの支持構造。
6. 前記第２のナットと前記第３のナットとの間に挟持される第２の板状部材をさらに備える、請求項５に記載のコンクリートスラブの支持構造。
7. 支持部材に型枠部材を載置する工程と、
   スタッドボルトの一方の端部を前記型枠部材の上から前記支持部材に溶接する工程と、
   前記型枠部材の前記支持部材とは反対側にコンクリートを打設し、前記スタッドボルトを前記コンクリートに定着させる工程と
   を含む、コンクリートスラブの施工方法。
8. 前記スタッドボルトは、前記型枠部材に孔を穿設しながら前記支持部材に溶接される、請求項７に記載のコンクリートスラブの施工方法。
9. 前記スタッドボルトは、前記型枠部材に予め形成された孔に挿通されるとともに前記支持部材に溶接される、請求項７に記載のコンクリートスラブの施工方法。

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