JP3610457B2 - Construction method of structure using panel unit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレームとパネルユニットを合成構造に組み合わせて成る構造物、具体的にはドーム状屋根又はその他の大径間屋根、或いは広い面積を有する建物の壁体等を構築する方法の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ドーム状屋根又はその他の大径間屋根、或いは広い面積を有する建物の壁体等を構築する方法としては、先ず鉄骨、鋼管、あるいは鉄筋コンクリートなどで主要構造体となるフレームをメッシュ状に構築し、そのフレームへ屋根材あるいは壁材(いわゆる外装材)となるパネルを取り付けるのが一般的である。
【0003】
しかし、従来一般のパネルには十分な剛性がなく、鋼材等の下地材をフレームへ取り付けるか、又はパネルの裏当てとして取り付けるなどしてパネルの面外、面内の剛性を確保しているのが現状である。下地材の取付けは、事前に精度良く取付け金物をフレームに埋め込んでおくなどの準備作業が必要で、精度管理や埋め込み作業が面倒である。また、下地材の分だけ重量が増し、フレーム断面が大きくなり、コストも嵩む。しかも、パネルの取付けが面倒で多大な手間が掛かり、工期が長期化する問題点があった。
【0004】
また、鉄筋コンクリート造フレームを構築する場合には、大量の型枠の組立て設置、及び解体撤去作業が必要となり、やはり手間が掛かり、工期が長期化する問題点もあった。
【0005】
更に、フレームの構築とパネルの取り付けとが前後する別工程で行われるので、合理的な構築方法とはなっていなかった。
【0006】
この種の技術分野における従来技術として、下記するような発明が公知に属する。例えば、
(I)特開2000−282703公報に開示された「コンクリート製ドーム屋根の構築法」は、先ず向かい合う側壁の上端部から屋根の中心に向かって扇形状をなす一対のコンクリートパネルを相互に接続金具で連結してアーチ状に形成し、当該アーチにPC鋼棒を挿入し、プレストレスを導入する。前記アーチを拡幅するように、上記と同様の要領で向かい合う側壁の上端部から屋根の中心に向かってコンクリートパネルを順次連結して屋根を構築すると説明されている。この構築法は、剛性の高いコンクリートパネルを用いているので下地材を省略できる。また屋根フレームの構築が不要である点を注目できる。
【0007】
(II)特開2000−144909公報に開示された「プレストレストコンクリート製単層ラチスドームの組立構法」は、端部にシースが埋設されたプレキャストコンクリート部材を梁部材として用い、このプレキャストコンクリート部材を、接合部(部材)を仲介とし、前記シースにPC鋼棒等を挿入し、ポストテンションを導入して圧着し接合して組み立てることにより、ドーム(屋根)フレームを構築すると説明されている。この組立構法は、梁部材としてプレキャストコンクリート部材を用いるので、フレーム構築時にコンクリートを打設する必要がなく、型枠の組立て設置、及び解体撤去の作業を省略できる。
【0008】
【本発明が解決しようとする課題】
上記(I)の従来技術は、プレストレスを導入するために、精度の高いPC部材の製作、プレストレスの導入作業、導入したプレストレスの管理、金物作成などの工程が必要で、手間が掛かり、コストも嵩む。
【0009】
上記(II)の従来技術は、屋根フレームを構築するのみで、そのメッシュ状空間には既往のパネルを使用するから、下地材が必要で、同下地材を取り付けるための準備作業が面倒である。また、下地材の分だけ重量が増し、それに伴いフレーム断面が大きくなりコストが嵩む。しかも、パネルの取付けが面倒で多大な手間が掛かり、工期が長期化する問題点が残されている。
【0010】
また、屋根フレームの構築とパネルの取り付けとが前後する別工程で行われることに変わりがなく、合理的な構築方法に改善されていない。
【0011】
したがって、本発明の目的は、軽量で剛性の高いパネルユニットと鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレームとを合成構造に組み合わせて成る構造物(屋根)を構築する方法、即ち屋根フレームの構築とパネルの取り付けとを同一の工程で合一に行う構築方法であって、パネルユニットの周辺枠フレームを屋根フレーム構築用の型枠の一部に利用して屋根フレームを構築し、同屋根フレームと周辺枠フレームとを剛強に一体化することで、パネルユニットの取付け(組み込み)も完了する、施工が合理的で、剛性の高い構造物を構築する方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項1に記載した発明に係るパネルユニットを用いた構造物の構築方法は、
メッシュ状フレームとパネルユニットを組み合わせた構造物の構築方法であって、
パネルユニットは、外面にスタッドを取付けた周辺枠フレームの枠面内に面内補剛部材を配置し、その端部を周辺枠フレームの外に位置する羽根材と連結し、前記周辺枠フレームの枠面内の上下面を形成する金属薄板内に発泡樹脂を高圧充填して金属薄板に一定の膜張力を付与した、軽量で剛性の高い構成とし、
前記パネルユニットを周辺枠フレームの相互間に一定の間隔を開けて複数配置し、向かい合う周辺枠フレームを利用してメッシュ状フレームの型枠を組立てること、
前記型枠の中に鉄筋を配置し、隣接するパネルユニットの羽根材同士をノード鋼板で連結した後に、型枠内へコンクリートを打設して鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレームを築造することを特徴とする。
【0013】
請求項2記載の発明は、請求項1に記載したパネルユニットを用いた構造物の構築方法において、
コンクリート打設に際しては、型枠の上面開口を塞ぐ型枠を取り付けることを特徴とする。
【0014】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載したパネルユニットを用いた構造物の構築方法において、
隣接する周辺枠フレームの上面及び下面の隅部同士をノード鋼板で連結し、上面の隅部同士を連結するノード鋼板にはコンクリート打設孔を設けた構成とし、上面及び下面のノード鋼板を捨て型枠として用い、打設したコンクリートと一体化することを特徴とする。
【0015】
【本発明の実施形態、及び実施例】
以下に、請求項1〜3に記載した発明に係るパネルユニットを用いた構造物の構築方法の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【0016】
図1は、本発明の構築方法により構築された、鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレーム2とパネルユニット3とを合成構造に組み合わせて成るドーム状構造物(屋根)1の実施形態を示している。
【0017】
図2は、本発明の構築方法を実現すべく発明したパネルユニット3の一実施形態を示す。図示のパネルユニット3は、外面に複数のスタッド4…を取付けてあり、ユニット形態の保持に必要な強度及び剛性を有する鋼製の周辺枠フレーム5を、一例として一辺が6m〜10mの大きさの正方形に組立て、この周辺枠フレーム5の枠面内に、面内補剛部材としての鋼棒6を対角線方向にブレース状に2本配置し、それぞれの端部を周辺枠フレーム5の四隅の外に位置する羽根材7と一体的(応力の伝達が可能)に連結している。前記周辺枠フレーム5の枠面内の上下面を形成する2枚の金属薄板8、8を、周辺枠フレーム5とともに密閉空間を形成するように、同周辺枠フレーム5の上端と中間部位に内向きに設けた上下2段のフランジ5a、5bへ溶接等の手段で取付けている(図4を参照)。そして、前記の密閉空間へポンプ等によって発泡樹脂9を密実に高圧充填して金属薄板8、8を両外方へ膨らませて、同金属薄板8、8に凸レンズ状のむくりを発生させ、一定大きさの膜張力をプレストレスとして付与している。金属薄板8、8を凸レンズ状のむくり形状とすることで発揮される所謂シェル効果と、同金属薄板8、8に付与した膜張力とによって、パネルユニット3は面外剛性が極めて高い構成になる。
【0018】
なお、前記発泡樹脂9は硬化性であることが望ましく、通常は熱硬化性樹脂を使用する。しかし、常温に近い温度で発泡するウレタン系発泡樹脂などを使用すると、発泡を促す予熱を必要としないからこのパネルユニット3を建築する現場サイトで製作して使用することができる。
【0019】
かくして前記プレストレスを保持した金属薄板8と硬化した発泡樹脂9とを一体化して、軽量(実荷重は100kg前後)で剛性の高いパネルユニット3が構成されている。そのためパネルユニット3を補剛する下地材が不要で、その分も既往のパネルを用いる場合に比べて屋根構造を軽量化することができる。
【0020】
このパネルユニット3は、上記したように一辺が6m〜10mの大版であるため、メッシュ状フレーム2との合成構造として構築する際の施工性にも優れている。
【0021】
上記構成のパネルユニット3を用い、メッシュ状フレーム2と合成構造の構造物(屋根)1を構築する方法としては、先ず複数のパネルユニット3…を屋根1の形状に沿って環状に、且つ外周縁から中央へ向かって複数配置し、それを支保工11で下方から支保する(図5を参照)。隣接する周辺枠フレーム5、5相互間の間隔Lがフレーム2の幅寸と略等しくなるように調整し(図3を参照)、向かい合う周辺枠フレーム5、5を利用してメッシュ状フレームの型枠12を組み立てる(図4)。
【0022】
具体的には、パネルユニット3の周辺枠フレーム5を側型枠の一部として利用し、両側の向かい合う周辺枠フレーム5、5の下端部をつないで塞ぐ下面型枠13(底型枠)を取付けて、メッシュ状フレーム構築用の箱形状の型枠12を組み立てる。
【0023】
こうしてパネルユニット3…の配置と共にメッシュ状フレームの型枠の組立て、設置も完成してゆくから、工程の複合化が達成され、施工が合理化され、工期の短縮、施工の簡便化が実現する。
【0024】
上記型枠12内にメッシュ状フレームの鉄筋を配置する。鉄筋のうち主筋14はフレーム2の各交点で応力を相互に伝達する形態、構造とし、これにフープ状のせん断補強筋15を巻いて鉄筋籠を構成する(図4、図6を参照)。
【0025】
隣接するパネルユニット3…相互間でも応力の伝達を可能とするために、同パネルユニット3…の上述した羽根材7…相互を、ブレース形状のノード鋼板16と連結する。図3及び図6は羽根材7…相互をノード鋼板16で連結し、型枠12内にコンクリート10を打設する直前の状態を平面図として示している。図4は同状態の断面図を示している。図6は羽根材7…相互をノード鋼板16で連結した状態を詳細に示している。
【0026】
なお、フレーム2の仰角が大きい場合は、打設したコンクリート10があふれ出ないように、上記型枠12の上面開口を塞ぐ上面型枠17を取り付ける(図4の点線17及び図5を参照)。
【0027】
上記型枠12内にコンクリート10を打設し、養生してコンクリート10が硬化し十分な強度が発現した後に、型枠13、17の撤去、解体、及び不要になった(次の工程に進む際に必要となる支保工11を除く。)支保工11を撤去すると、鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレーム2の構築が完了する。と同時に側型枠として用いたパネルユニット3の周辺枠フレーム5は、スタッド4により強固にフレーム2と一体化され、メッシュ状フレーム2とパネルユニット3の合成構造による屋根1の一部(下部)が完成する。
【0028】
以下、上記の工程を順次屋根1の中央上部へ向かって進めてゆき、図1に示すような屋根全体の構築が完成する。
【0029】
なお、図5及び図7に示すように、フレーム2の交点部の強度をより剛強なものとする手段として、隣接する周辺枠フレーム5…の上面及び下面の隅部同士をダイヤフラムタイプのノード鋼板18、19で連結することも好ましい。即ち、フレーム2の交点部の上面及び下面の捨て型枠としてノード鋼板18、19を取付け、上面のノード鋼板18に設けたコンクリート打設孔18a…からコンクリート10を打設し、ノード鋼板18、19と打設コンクリート10とを一体化することにより、補剛効果が発揮される(請求項3記載の発明)。
【0030】
【本発明の奏する効果】
請求項1〜3に記載した発明に係るパネルユニットを用いた構造物の構築方法は、軽量で剛性の高いパネルユニットを用いるから、パネルを補剛する下地材が不要で、既往のパネルを用いる場合に比べ、その分だけコストの削減と屋根の軽量化に寄与する。
【0031】
また、大版のパネルユニットの組み込みと、フレームの構築とを同一の工程で合成構造に構築するから、施工が合理的である。即ち、鉄筋コンクリート造フレームの構築に必要な型枠の組立て設置、及び解体撤去の作業もかなり省略することができる。そのため大幅に手間を省け、工期の短縮と施工の簡便化に寄与し、コストの削減に大きく寄与する。
【0032】
更に、パネルユニットの周辺枠フレームがメッシュ状フレームの一部(合成材)としても機能するので、メッシュ状フレームの曲げ、せん断剛性が高くなり、ひいては屋根の剛性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパネルユニットを用いた構造物の構築方法により構築されたドーム状の構造物を示した正面図である。
【図2】本発明で用いるパネルユニットを示した構造図である。
【図3】コンクリートを打設する直前の段階を示した平面図である。
【図4】図3の縦断面図である。
【図5】パネルユニットを配置する途中段階を示した概略立面図である。
【図6】コンクリートを打設する直前のフレーム交点部を示した平面拡大図である。
【図7】ダイヤフラムタイプのノード鋼板を取り付けて補剛されたフレーム交点部を示した平面拡大図である。
【符号の説明】
1 構造物
2 フレーム
3 パネルユニット
4 スタッド
5 周辺枠フレーム
6 鋼棒
7 羽根材
8 金属薄板
9 発泡樹脂
10 コンクリート
12 型枠
14 主筋
15 せん断補剛筋
16、18、19 ノード鋼板
17 上側型枠[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention constructs a structure formed by combining a reinforced concrete mesh frame and a panel unit in a composite structure, specifically a dome-like roof or other large span roof, or a wall of a building having a large area. Belongs to the technical field of methods.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of constructing a dome-shaped roof or other large-diameter roof, or a wall of a building having a large area, first, a frame that is a main structure is constructed in a mesh shape with steel frames, steel pipes, reinforced concrete, etc. In general, a panel to be a roof material or a wall material (so-called exterior material) is attached to the frame.
[0003]
However, the conventional general panel does not have sufficient rigidity, and the base material such as steel is attached to the frame or attached as the backing of the panel, etc., to ensure the rigidity outside and inside the panel. Is the current situation. The mounting of the base material requires preparatory work such as embedding a mounting hardware in the frame with high accuracy in advance, and accuracy management and embedding work are troublesome. Further, the weight is increased by the amount of the base material, the frame cross section is increased, and the cost is increased. In addition, the installation of the panel is troublesome and takes a lot of time and there is a problem that the construction period is prolonged.
[0004]
Further, when constructing a reinforced concrete frame, it is necessary to assemble and install a large amount of formwork and to dismantle and remove the work, which also takes time and increases the construction period.
[0005]
Furthermore, since the construction of the frame and the attachment of the panel are performed in separate steps, it has not been a reasonable construction method.
[0006]
The following inventions are well known as conventional techniques in this type of technical field. For example,
(I) “Constructing method of concrete dome roof” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-282703 first connects a pair of concrete panels that form a fan shape from the upper ends of opposite side walls to the center of the roof. Are connected to form an arch, and a PC steel rod is inserted into the arch to introduce prestress. In order to widen the arch, it is described that a roof is constructed by sequentially connecting concrete panels from the upper ends of the side walls facing each other toward the center of the roof in the same manner as described above. Since this construction method uses a highly rigid concrete panel, the base material can be omitted. It can also be noted that the construction of a roof frame is unnecessary.
[0007]
(II) “Assembly construction method of prestressed concrete single-layer lattice dome” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-144909 uses a precast concrete member having a sheath embedded at the end as a beam member, and this precast concrete member is joined It is described that a dome (roof) frame is constructed by inserting a PC steel rod or the like into the sheath, introducing post tension, pressing and joining, and assembling with a part (member) as an intermediary. Since this prefabricated concrete method uses a precast concrete member as a beam member, it is not necessary to cast concrete when constructing the frame, and the work of assembling and installing the formwork and dismantling and removal can be omitted.
[0008]
[Problems to be solved by the present invention]
In order to introduce prestress, the conventional technique (I) above requires processes such as high-precision PC member production, prestress introduction work, management of introduced prestress, and hardware creation. And the cost increases.
[0009]
The conventional technique (II) above only constructs a roof frame and uses existing panels in the mesh space, so a base material is required, and the preparation work for attaching the base material is troublesome. . Further, the weight increases by the amount of the base material, and accordingly, the frame cross section becomes larger and the cost increases. In addition, the installation of the panel is troublesome and takes a lot of time and there is a problem that the construction period is prolonged.
[0010]
In addition, the construction of the roof frame and the installation of the panels are performed separately in different processes, and the rational construction method has not been improved.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to construct a structure (roof) comprising a combination of a lightweight and highly rigid panel unit and a reinforced concrete mesh frame in a composite structure, that is, construction of a roof frame and attachment of panels. Is constructed in the same process, and the roof frame is constructed by using the peripheral frame of the panel unit as a part of the mold for building the roof frame, and the roof frame and the peripheral frame It is to provide a method of constructing a structure that is rational in construction and has a high rigidity, in which the mounting (incorporation) of the panel unit is completed by integrating the rigidly.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-mentioned problems of the prior art, a construction method of a structure using a panel unit according to the invention described in claim 1 is:
A construction method of a structure combining a mesh frame and a panel unit,
The panel unit has an in-plane stiffening member disposed in a frame surface of a peripheral frame frame having a stud attached to the outer surface, and an end portion of the panel unit is connected to a blade member located outside the peripheral frame frame. A lightweight and high-rigidity configuration in which a metal thin plate that forms the upper and lower surfaces in the frame surface is filled with foamed resin at a high pressure to give a certain film tension to the metal thin plate,
A plurality of the panel units are arranged with a certain interval between the peripheral frame frames, and a mesh frame is assembled using the opposing peripheral frame frames,
Reinforcing bars are arranged in the formwork, and after connecting blade members of adjacent panel units with node steel plates, concrete is placed in the formwork to build a reinforced concrete mesh frame. To do.
[0013]
Invention of
When placing concrete, a formwork that closes the upper surface opening of the formwork is attached.
[0014]
Invention of
The corners of the upper and lower surfaces of adjacent peripheral frame frames are connected with node steel plates, and the node steel plates connecting the upper corners are provided with concrete placement holes, and the upper and lower node steel plates are discarded. It is used as a formwork and is integrated with cast concrete.
[0015]
[Embodiments and Examples of the Present Invention]
Below, embodiment of the construction method of the structure using the panel unit based on the invention described in Claims 1-3 is described based on drawing.
[0016]
FIG. 1 shows an embodiment of a dome-like structure (roof) 1 constructed by combining a reinforced
[0017]
FIG. 2 shows an embodiment of the
[0018]
The foamed
[0019]
Thus, the
[0020]
Since the
[0021]
As a method of constructing the
[0022]
Specifically, the lower surface mold 13 (bottom mold) that uses the
[0023]
In this way, the assembly and installation of the form of the mesh frame is completed together with the arrangement of the
[0024]
A rebar of a mesh frame is placed in the
[0025]
In order to allow transmission of stress between the
[0026]
In addition, when the elevation angle of the
[0027]
After the concrete 10 was placed and cured in the
[0028]
Hereinafter, the above steps are sequentially advanced toward the upper center of the roof 1 to complete the construction of the entire roof as shown in FIG.
[0029]
As shown in FIGS. 5 and 7, as a means for making the strength of the intersection of the
[0030]
[Effects of the present invention]
Since the construction method of the structure using the panel unit according to the first to third aspects uses a lightweight and highly rigid panel unit, a base material for stiffening the panel is unnecessary, and the existing panel is used. Compared to the case, it contributes to cost reduction and weight reduction of the roof.
[0031]
In addition, the installation is rational because the incorporation of the large panel unit and the construction of the frame are constructed in a composite structure in the same process. That is, the work of assembling and installing the formwork and dismantling and removal necessary for the construction of the reinforced concrete frame can be considerably omitted. Therefore, it saves a lot of time, contributes to shortening the construction period and simplifying construction, and greatly contributing to cost reduction.
[0032]
Further, since the peripheral frame of the panel unit also functions as a part of the mesh frame (synthetic material), the bending and shear rigidity of the mesh frame is increased, and the rigidity of the roof is also increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a dome-like structure constructed by a construction method using a panel unit of the present invention.
FIG. 2 is a structural diagram showing a panel unit used in the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a stage immediately before placing concrete.
4 is a longitudinal sectional view of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a schematic elevation view showing an intermediate stage of disposing the panel unit.
FIG. 6 is an enlarged plan view showing a frame intersection just before placing concrete.
FIG. 7 is an enlarged plan view showing a frame intersection point stiffened by attaching a diaphragm type node steel plate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
パネルユニットは、外面にスタッドを取付けた周辺枠フレームの枠面内に面内補剛部材を配置し、その端部を周辺枠フレームの外に位置する羽根材と連結し、前記周辺枠フレームの枠面内の上下面を形成する金属薄板内に発泡樹脂を高圧充填して金属薄板に一定の膜張力を付与した、軽量で剛性の高い構成とし、
前記パネルユニットを周辺枠フレームの相互間に一定の間隔を開けて複数配置し、向かい合う周辺枠フレームを利用してメッシュ状フレームの型枠を組立てること、
前記型枠の中に鉄筋を配置し、隣接するパネルユニットの羽根材同士をノード鋼板で連結した後に、型枠内へコンクリートを打設して鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレームを築造することを特徴とする、パネルユニットを用いた構造物の構築方法。A construction method of a structure combining a mesh frame and a panel unit,
The panel unit has an in-plane stiffening member disposed in a frame surface of a peripheral frame frame having a stud attached to the outer surface, and an end portion of the panel unit is connected to a blade member located outside the peripheral frame frame. A lightweight and high-rigidity configuration in which a metal thin plate that forms the upper and lower surfaces in the frame surface is filled with foamed resin at a high pressure to give a certain film tension to the metal thin plate,
A plurality of the panel units are arranged with a certain interval between the peripheral frame frames, and a mesh frame is assembled using the opposing peripheral frame frames,
Reinforcing bars are arranged in the formwork, and after connecting blade members of adjacent panel units with node steel plates, concrete is placed in the formwork to build a reinforced concrete mesh frame. To construct a structure using a panel unit.
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