JP3238390U - シェルター - Google Patents

Abstract

【課題】比較的安全な地中に容易に設置可能で、核攻撃等の強力な攻撃に耐え得る等、外圧に対して十分な強度を有する壁を備えたシェルターを提供する。【解決手段】シェルターは、壁１の全部又は一部が地中に埋設され、前記壁により周囲が囲われ、その内部が避難空間とされるシェルターであって、壁１は、複数の鋼材（鋼矢板５）が連結されてなり、壁１の上端に避難空間を閉塞するように金属、コンクリート又は耐火パネルからなる屋根２が設けられている。また、壁の外面又は内面に、筋交い８が設けられ、壁と屋根とがＬ字連結具３により連結固定される。シェルターは地中に埋設され、壁の周囲はセメントで固定されている。【選択図】図１

Description

本考案は、鋼材からなる壁を備えたシェルターに関するものである。

近年、諸外国から我が国への軍事攻撃のリスクが高まってきており、ミサイル攻撃による建物破壊や、場合によっては核を使用した攻撃等がなされるリスクがある。諸外国では、軍事攻撃等を避けるため、地上及び地中にシェルターが多数設置されているが、我が国においては、シェルター等の施設はほとんどない。また、我が国では、地震や台風等の自然災害が毎年のように発生するが、これら災害から避難する場所は、現状、市区町村等が準備している自治体内の体育館や公民館等の既存の施設に限られている。

我が国においても、戦争や天変地異等の緊急事態が発生した場合に備えて、シェルター等を常設しておく必要性が高く、ドーム形状のものや（特許文献１）、壁をコンクリート製にしたもの（特許文献２）等、様々なシェルターが考案されている段階にある。

実用新案登録第３２１４５４０号公報 特開２０１９－９４６６７号公報

ドーム形状のシェルターでは、上空及び側面からの外圧に弱く、大規模な攻撃を受けたり、大規模災害が発生した場合、これに耐え得るのに十分な強度を有するものとはいえないものも多い。

また、シェルターの壁をコンクリート壁とすれば、壁自体の強度は高まるが、シェルターを地中に設ける場合、地中にコンクリート壁を形成するためには、一旦山留壁を形成するなどして周囲の土を堰き止めた上、鉄筋や型枠を準備し、コンクリート施工することが必要となり、設置のための工程が複雑となり、また、コンクリート壁では乾燥等にも時間を要する等、設置までの時間もかかることになる。さらに、コンクリート施工では、施工の際に大規模な重機等を必要とするため、比較的広い場所でしか行うことができず、狭い場所においては、そもそも施工することができないという問題もある。

本考案は、以上の点に鑑み、比較的安全な地中に容易に設置可能で、核攻撃等の強力な攻撃に耐え得る等、外圧に対して十分な強度を有する壁を備えたシェルターを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するべく、本考案によるシェルターは、壁の全部又は一部が地中に埋設され、前記壁により周囲が囲われ、内部が避難空間とされるシェルターであって、前記壁は、複数の鋼材が連結されてなり、前記壁の上端に前記避難空間を閉塞するように金属、鉄筋コンクリート又は耐火パネルからなる屋根が設けられることを特徴とする。

本考案によるシェルターは、前記壁の外面又は内面に筋交いが設けられていることを特徴とする。

本考案によるシェルターは、前記壁と前記屋根とがＬ字連結具により連結固定されることを特徴とする。

本考案によるシェルターは、地中に埋設されている壁の鋼材の周囲がセメントで固定されていることを特徴とする。

本考案によるシェルターは、前記壁は、複数の鋼矢板が連結されてなることを特徴とする。

本考案によるシェルターは、前記壁は、複数のＨ形鋼杭が連結されてなることを特徴とする。

本シェルター全体を説明する斜視図 鋼矢板の壁を用いた本シェルターの構造を説明する拡大図 Ｈ形鋼杭連壁を用いた壁の構造を説明する概略図 Ｈ形鋼杭連壁の詳細な構造を説明する概略図 Ｈ形鋼杭連壁の壁を用いた本シェルターの構造を説明する拡大図 Ｈ形鋼杭連壁及び固定鋼杭を用いた壁の構造を説明する概略図 Ｈ形鋼杭連壁を構成する第２のＨ形鋼杭の詳細な構造を説明する概略図 Ｌ字連結具の詳細な構造を説明する概略図 壁と屋根とをＬ字連結具を用いて連結固定する態様を説明する概略図

以下に本考案に係るシェルター（以下、「本シェルター」という。）は、図１乃至図２に示されるように、壁１の全部又は一部が地中に埋設され、前記壁により周囲が囲われ、その内部が避難空間とされるシェルターであって、壁１は、複数の鋼材（鋼矢板５）が連結されてなり、壁１の上端に避難空間を閉塞するように金属、鉄筋コンクリート又は耐火パネルからなる強固な屋根２が設けられている。

壁１は、複数の鋼材が連結され、その全部又は一部が地中に埋設されている。たとえば、図１及び図２で示される例では、鋼矢板５が複数連結されたものが壁１として用いられ、鋼矢板５の長さ方向の半分程度が地中に埋設され、もう半分が地上に露出している。

壁１は、避難空間を囲う形で設けられ、図１で示される例では、四角形状からなるシェルターであり、４面の壁が形成されている。シェルターは、四角形状だけでなく多角形状であってもよいし、円柱や扇型形状であってもよく、それに合わせて壁の形が適宜決定される。壁１を構成する鋼材は、地中に対して略垂直方向に貫入していることから、壁１が形成される方向は、地面に対しておよそ垂直方向に立ち上がっており、後述するとおりその上端に屋根を配置することになるため、シェルター自体が立方体や直方体形状となり、壁も屋根もいずれも強度を高めることができることから、ドーム形状のシェルター構造よりも全体の強度が強くなる。

壁１の外面又は内面には、図１に示されるように、筋交い８が設けられることが、壁の強度が増し、外圧への影響を低減できる点で好ましい。筋交いの本数、大きさ等は、シェルターの壁として求められる強度に応じて適宜変更され、材質については、木製でもよいし、ブレース（鉄骨）でもよい。また、筋交い８は、図１及び図２に示されるように、壁１の外面側に設けてもよいし、図示しない避難空間が存在する壁の内面側に設けてもよい。

壁の鋼材として使用される鋼矢板５は、細長い板状の鉄鋼からなる杭であるが、その形状や大きさや厚さなどに限定はなく、市販のものを含め適宜選択することができる。たとえば、深さ方向でいえば、長さ６メートル程度の大きさのものが考えられるが、シェルターの大きさ（地下、地上方向への深さ）、求められる強度等によって適宜変更できる。鋼矢板５は、側部両側の長手方向において屈曲構造となるよう成形又は折り曲げられた図示しない連結部を有しており、連結部を介して他の鋼矢板と連結されるが、連結部の形状、大きさ等の限定はなく、適宜選択することができる。鋼矢板５を使用した壁１では、複数の鋼矢板５が連結部を介して連結して形成される。

ところで、本考案者は、これまで地中に埋設する山留壁を種々発明しており、たとえば、複数のＨ形鋼杭を略接させ、これらを重錘で打撃する方法を利用して、Ｈ形鋼杭を交互に貫入した構造とすることにより、四方に厚みがあり外部からの圧力に強い構造のものであるから、従来の壁とは異なり、外部からの圧力に強く、地盤変動や外圧等に対して影響を受けにくい強固な壁を形成することができることを発明した（特許第６８６５５１８号）。本考案者は、自らが発明した山留壁の形成技術をシェルターの壁にも応用すればよいことに気が付いた。

そこで、壁１として、図１や図２に示されるような複数の鋼矢板５の代わりに、図３及び図４に示されるように、一対のフランジ部と該一対のフランジ部をつなぐウェブ部を有するＨ形鋼杭を複数用い、第１のＨ形鋼杭６を第２のＨ形鋼杭７に略接する位置に交互に配置したものであって、第１のＨ形鋼杭６は、フランジ部６１の長さが第２のＨ形鋼杭のウェブ部７３よりも短く、ウェブ部６３の長さが第２のＨ形鋼杭のフランジ部７１より長く、第１のＨ形鋼杭のフランジ部６１を第２のＨ形鋼杭のフランジ部７１、７２とウェブ部７３に囲まれた領域内に第２のＨ形鋼杭のウェブ部７３に略平行となるように配置した連壁を用いることもできる。鋼矢板に代えて、この連壁の壁１を用いた模式図が図５で示されている。

連壁を構成する第１及び第２のＨ形鋼杭６、７は、一対のフランジ部（６１、６２）（７１、７２）と該一対のフランジ部をつなぐウェブ部（６３）（７３）を有するもので、市販のものを使用することができる。組み合わされるＨ形鋼杭は、大きさや形状の異なるものを使用する。

壁１として使用される第１のＨ形鋼杭６としては、フランジ部６１、６２の長さが第２のＨ形鋼杭のウェブ部７３よりも短く、ウェブ部６３の長さが第２のＨ形鋼杭のフランジ部７１、７２より長いものを用いる。このような構成とすることにより、図４に示されるように、第２のＨ形鋼杭のウェブ部７３の近傍に、第１のＨ形鋼杭のフランジ部６１、６２を配置することが可能となる。

すなわち、図４に示されるように、第１のＨ形鋼杭のフランジ部が第２のＨ形鋼杭の内部に入り込んだような配置とすることが可能となり、第１のＨ形鋼杭のウェブ部が壁の側面の役割を果たすことになり、壁全体の強度が増す。さらに第２のＨ形鋼杭のフランジ部間に第１のＨ形鋼杭のフランジ部が入り込んだ形となっていることから、外部からの圧力に対して、第１のＨ形鋼杭のフランジ部による圧力の抑止の効果だけでなく、第２のＨ形鋼杭によって第１のＨ形鋼杭のフランジ部が固定されることになり、第１のＨ形鋼杭の固定がさらに強化され、極めて強固な壁を構成することが可能となる。

また、第１のＨ形鋼杭のフランジ部６１、６２の長さを第２のＨ形鋼杭のウェブ部７３の長さに近づければ、互いに近接する第１のＨ形鋼杭と第２のＨ形鋼杭間の隙間がなくなり、第１のＨ形鋼杭と第２のＨ形鋼杭とを別の接続手段を用いることなく固定することができる。そのような意味では、第１のＨ形鋼杭のフランジ部の長さを第２のＨ形鋼杭のウェブ部の長さの略同寸付近まで近づけることがより好ましい。

他方、第１のＨ形鋼杭のウェブ部６３の長さを第２のＨ形鋼杭のフランジ部７１、７２より長いものを用いることにより、第２のＨ形鋼杭のフランジ部７１間が近付き、第２のＨ形鋼杭間で接触することを防止できる。また、第１のＨ形鋼杭のウェブ部の長さを長くすれば、後述するＬ字連結具の配置箇所が増え、Ｌ字連結具自体を大きくすることができる点で好ましいが、第２のＨ形鋼杭のフランジ部７１の長さの５倍を超えると、配置のバランスが悪くなり、壁としての機能が低下するおそれがあるため、５倍程度までであることがより好ましい。

さらに壁１は、図６に示されるよう第１のＨ形鋼杭のウェブ部６３の近傍で、固定鋼杭９のフランジ部と第１のＨ形鋼杭のウェブ部６３とが略平行となる位置に、固定鋼杭９を至近貫入することにより、より強固に壁１を地中に固定することが可能となる。固定鋼杭９は、壁の内面側、すなわち、避難空間側に設ければ、Ｌ字連結具３の設置の際に邪魔になることはなく、Ｌ字連結具によって屋根と壁が強固に接続しつつ、壁自体の強度も強化することが可能となる。

第２のＨ形鋼杭７は、図７で示されるように、フランジ部７１、７２の内面側であって、ウェブ部７３から第１のＨ形鋼杭のフランジ部６１の幅以上離れた位置Ｓに、固定具７４を設けてもよい。固定具７４は、第１のＨ形鋼杭と第２のＨ形鋼杭との位置ずれを防止するためのものであり、第１のＨ形鋼杭のフランジ部が第２のＨ形鋼杭のウェブ部と固定具間に配置されることにより、第１のＨ形鋼杭と第２のＨ形鋼杭の位置が固定される。固定具７４の設ける位置や数については、第２のＨ形鋼杭の長さ、第２のＨ形鋼杭をどの程度地中に沈めるのか、によって適宜変更される。また、固定具７４の第２のＨ形鋼杭への接続については、溶接等で行うのが一般的であるが、その他の方法であってもよい。固定具７４の形状についても任意であり、直方体の細長形状であっても、三角形、台形、一部が扇形となっている細長形状のもの等であってもよく、立方体形状の部材を用いてもよい。さらに固定具７４は、第２のＨ形鋼杭７に隣接した位置に貫入される第１のＨ形鋼杭６と相対する面が杭の貫入方向に対して傾斜(好ましくは４５°)しているものを用いることが、より杭間の接続をスムーズにするという観点で望ましい。

さらに、鋼矢板５や第１及び第２のＨ形鋼杭６、７を用いて壁１を設置する際、セメントミルク工法を用いて、鋼矢板５や第１及び第２のＨ形鋼杭６、７からなる鋼材を埋設すれば、地中部分に配置された鋼材の周囲がセメントで固められることになるため、より強度が増し、また、機密性の高い壁を形成することが可能となる。すなわち、セメントミルク工法は、鋼材を貫入する地中の土を先行堀により柔らかくして穴を形成した後、掘削装置のオーガーの先端部からセメントを水で溶かした状態のセメントミルク状の液体を排出した後、鋼材を建て込み貫入し、セメントミルクが乾燥すれば、鋼材の周囲にセメントが固まり、より強固に貫入し得る工法をいうところ、かかる工法で埋設すれば、打設装置による打設とは異なり、セメントが固まった段階で鋼材の周囲にセメントが必然的に形成され、より強固となる。

避難空間は、壁１で囲われた内部の空間を意味するが、その大きさは、シェルターへの避難人数等によって適宜調整される。核シェルターとして機能させる場合には、避難空間内に核の影響を排除するために適宜、核防止のための装置を設けたり、空気を清浄するための機能を有する装置等も設置することもできる。また、避難空間において長期にわたって生活し得るようにするため、下水道、電気等を引き込むこともできる。また、避難空間には外部への出入口を設けることになるが、出入口の形状、材質等は適宜選択することができる。避難空間の構造、すなわち、シェルターの形態としては、壁として利用する鋼材の長さ（地中方向への深さ）を適宜調整し、地下１階のみとしてもよいし、地下２階構造、さらに、地下１階地上１階の構造としてもよい。

屋根２は、たとえば、強固な金属又は鉄筋コンクリートからなり、壁１の上端に避難空間を閉塞するよう設けられる。屋根としては、厚みを十分に備えた鉄板を用いたり、鉄筋コンクリート製の屋根とすることもできる。屋根の上部には、耐火煉瓦を配置すれば、より耐火性も向上することからより好ましい。さらに、屋根２は、軽量気泡コンクリートや断熱材を挟み込んだ耐火パネルを用いてもよい。

壁１と屋根２との接続については、それぞれの材質が鉄材等であれば、溶接するなどして直接連結固定してもよいし、溶接以外の他の方法で直接連結固定してもよい。また、図８に示されるようなＬ字連結具３を用いて、壁１と屋根２を連結固定してもよい。

Ｌ字連結具３は、図８に示されるように、たとえば、Ｌ字形状の鉄製の材料からなり、壁１と屋根２とを連結固定するために使用される。特に壁１として鋼材（鋼矢板５やＨ形鋼杭６、７）を用いて、地面から垂直方向に壁を形成するような場合、地中に露出している鋼材の先端部分の面積が小さく、屋根との接続が困難となるが、Ｌ字連結具３を用いれば、屋根と壁（鋼材）との接続が容易かつ強固になしえる。Ｌ字の各辺の割合、全体の大きさ等は適宜調整される。

たとえば図９に示されるように、壁１の上端部と屋根２の接触する部分、Ｌ字のそれぞれの面が壁１と屋根２に接するように配置され、壁１と屋根２とが溶接等により連結される。また、壁の鋼材として鋼矢板を用いる場合には、図１で示されるように鋼矢板の壁面方向に沿って、鋼矢板の上端部を覆うような形で設けたり、Ｈ形鋼杭の連杭を用いる場合には、図４で示されるように、第１のＨ形鋼杭のウェブ部６３を覆うような形で設けたりすることもできるが、これに限定されるものではない。

以下、長さ６メートルの鋼矢板５からなる鋼材を複数接続した壁を用いた本シェルターの製造方法を説明する。

鋼矢板５を貫入しようとする位置の地面上に目印をつけ、その位置決めした場所（貫入予定位置）の地面に対して、オーガーを取り付けた回転駆動機構を有する掘削装置を用いて先行堀を実施し、その後、先行堀された位置に建て込む。先行堀とは、壁を構成する鋼材の貫入予定場所の地中を、オーガー等を用いて予め掘削し、オーガーを引き抜くことで地中に穴をあけ、また必要に応じて、これを繰り返し、地中の土の状態を貫入前に柔らかくしておく工法をいう。先行堀に使用する掘削装置の構成については、特に限定されず、既存のものを用いてよい。

先行堀終了後、先端にオーガーを有する掘削装置を使用して、鋼矢板の埋設予定位置の先行堀により設けられた穴の中に、オーガーを介してセメントミルクを入れた状態で、鋼矢板５を地中３メートルの位置まで貫入する。なお、本実施の形態では、セメントミルク工法で説明しているが、既存の重錘を上下させ対象物を打設する打設工法を利用してもよいし、静荷重を加える圧入工法により対象物を貫入する機能を有する油圧式圧入装置等を使用して鋼矢板を地中に貫入させてもよい。また、杭打するための装置は、既存の車両を適宜選択し得るが、狭い現場においては、重錘が接続可能な穴掘建柱車やミニショベル等を用いたり、建設車両ではなく現場で組立・設置可能なやぐら形状の固定式の装置を用いてもよい。

一枚の鋼矢板５が貫入された後、貫入された鋼矢板５の先端の連結部に次に貫入する予定の他の鋼矢板の連結部を接続し、他の鋼矢板を順次貫入していき、鋼矢板の上端部の高さを合わせた上で壁１を形成する。さらに、シェルターが四角形状の場合には、壁１が形成された後、壁１の両端から垂直方向にそれぞれ別の壁１を順次形成し、避難空間を囲うように、別の壁１を形成する。

壁の形成が終了した時点で、地上３メートル、地下３メートルで４面からなる壁が形成されており、重機を用いて、避難空間の土を掘削し、地下部分のシェルターの避難空間を確保し、地下室の屋根（１階の床部分）等を設けた後、壁１の上端に鉄板からなる屋根２を載せる。

屋根２が配置された後、屋根の鉄板の隅と鋼矢板の上端部が接する位置にＬ字連結具を設置し、鉄板及び鋼矢板のそれぞれとを溶接等により連結固定する。さらに、地上部分の鋼矢板の外面に筋交い８を設けることで壁の強度をさらに強固にして、シェルターが完成する。

次に、複数のＨ形鋼杭を用いた連壁を用いて本シェルターを製造する場合について説明する。

第１のＨ形鋼杭として、フランジ部の幅が１５０ミリ、ウェブ部の幅が３００ミリ、長さ６メートル、第２のＨ形鋼杭として、フランジ部の幅が２００ミリ、ウェブ部の幅が２００ミリ、長さ６メートルのものを使用する。

第１のＨ形鋼杭６を貫入しようとする位置の地面上に目印をつけ、その位置決めした場所（貫入予定位置）の地面に対して、掘削装置を用いて先行掘を実施し、先行堀終了後、第１のＨ形鋼杭６の埋設予定位置の地中にセメントミルクを入れ、セメントミルク工法を用いて第１のＨ形鋼杭を地中３メートルの位置まで貫入する。なお、鋼矢板を貫入する場合と同様に、セメントミルク工法ではなく、他の工法を利用してもよい。

第１のＨ形鋼杭６が貫入された後、第１のＨ形鋼杭６の貫入時に付着している泥や土等の付着物を除去し、第２のＨ形鋼杭７を貫入予定位置に移動させ建て込み、第２のＨ形鋼杭７の建て込み後、第２のＨ形鋼杭７が倒れないように、チェーンブロック等を利用して、第１のＨ形鋼杭６と第２のＨ形鋼杭７を抱き合わせるように固定し、第１のＨ形鋼杭６の貫入と同様の方法により、セメントミルク工法を用いて、第２のＨ形鋼杭７を地中の所望の位置まで貫入し、第１のＨ形鋼杭と先端部を揃える。以後も、第１のＨ形鋼杭６と第２のＨ形鋼杭７との交互の貫入を繰り返し、壁１を形成する。

壁１が形成された後、鋼矢板を用いた場合と同様の方法を用いて、避難空間を囲うように他の壁を形成することで、地上３メートル、地下３メートル４面からなる壁が形成され、避難空間を掘削等した上で、壁１の上端に鉄板からなる屋根２を載せ、鉄板の隅と第１のＨ形鋼杭６の上端部が接する位置にＬ字連結具３を設置し、鉄板及び第１のＨ形鋼杭６のそれぞれとを溶接等により連結固定し、筋交い等をさらに設ける等して、シェルターが完成する。

本考案は、上記の実施形態に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範囲の技術的範囲には、考案の要旨を逸脱しない範囲内で種々、設計変更した形態が含まれる。

１ 壁
２ 屋根
３ Ｌ字連結具
５ 鋼矢板
６ 第１のＨ形鋼杭
７ 第２のＨ形鋼杭
８ 筋交い
９ 固定鋼杭
６１、６２ 第１のＨ形鋼杭のフランジ部
６３ 第１のＨ形鋼杭のウェブ部
７１、７２ 第２のＨ形鋼杭のフランジ部
７３ 第２のＨ形鋼杭のウェブ部
７４ 固定具

上記の目的を達成するべく、本考案によるシェルターは、壁の全部又は一部が地中に対して略垂直方向に貫入して埋設され、前記壁により周囲が囲われ、内部が避難空間とされるシェルターであって、前記壁は、複数の鋼材が連結されてなり、前記壁の上端に前記避難空間を閉塞するように金属、鉄筋コンクリート又は耐火パネルからなる屋根が設けられることを特徴とする。

Claims (6)

1. 壁の全部又は一部が地中に埋設され、前記壁により周囲が囲われ、内部が避難空間とされるシェルターであって、
   前記壁は、複数の鋼材が連結されてなり、前記壁の上端に前記避難空間を閉塞するように金属、鉄筋コンクリート又は耐火パネルからなる屋根が設けられることを特徴とするシェルター。
2. 前記壁の外面又は内面に筋交いが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシェルター。
3. 前記壁と前記屋根とがＬ字連結具により連結固定されることを特徴とする請求項１に記載のシェルター。
4. 地中に埋設されている壁の鋼材の周囲がセメントで固定されていることを特徴とする請求項１に記載のシェルター。
5. 前記壁は、複数の鋼矢板が連結されてなることを特徴とする請求項１に記載のシェルター。
6. 前記壁は、複数のＨ形鋼杭が連結されてなることを特徴とする請求項１に記載のシェルター。

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