JP4257923B2 - 鉄筋コンクリート造外断熱建物の外壁構造、及び外壁の構築方法 - Google Patents
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Description
従来例1(図11)のバルコニー床スラブに於ける熱橋抑制手段は、図11(B),(C)に示す如く、断熱材上部に多数の長尺連結鉄筋群を串刺し状態で並列配置すると共に、断熱材下部には圧縮用鉄筋群を配置し、各圧縮用鉄筋の両端の支圧板を断熱材から突出させると共に、各ラチス筋を圧縮用鉄筋の近傍に配置して、ラチス筋の両側延長部を断熱材上部の長尺連結鉄筋間に並列延出した熱橋低減ユニットを、図11(A)に示す如く、バルコニー用型枠と住戸躯体用型枠とに差渡し状に配置して、コンクリート打設によりコンクリートバルコニーを、熱橋低減用鉄筋ユニットで、住戸躯体から突設支持するものである。
即ち、図12(A),(B)の従来例2にあっては、住居部から突出したバルコニー床スラブ及びコンクリート袖壁の全外周を、コンクリート外壁同様に、断熱被覆用の複合パネル、及び断熱材で被覆するものであり、図12(C),(D)の従来例3にあっては、コンクリート外壁は複合パネルで断熱被覆するが、コンクリート外壁から突出したバルコニー床スラブ及び袖壁は、外断熱被覆することなく、コンクリート躯体内側、即ち、外壁の内側の、バルコニー床スラブ及びコンクリート袖壁からの熱橋作用を受ける部位に断熱材を貼着して、断熱機能を補強するものである。
また、バルコニー等の跳ね出し部は、大きさ、及び形状も様々であって、対応する鉄筋ユニットの準備が複雑、且つ困難である。
そして、型枠組み時には、住戸躯体側に配筋された鉄筋が邪魔になって、熱橋低減用鉄筋ユニットの配置、及び配筋固定が困難であり、バルコニー型枠及び住戸躯体型枠内での配筋組立て作業が困難、且つ煩雑な作業となる。
また、バルコニー床スラブと住戸躯体との境界面に熱橋低減用鉄筋ユニットを配置し、コンクリート躯体構築後に、コンクリート外壁に断熱材を張着する後貼り工法の外断熱建物となるため、施工性が悪く、汎用性が無い。
しかも、該従来例1の熱橋低減技術は、コンクリート袖壁の熱橋低減への適用は不可能である。
本発明は、これら従来例1,2,3の問題点を、一挙に解決、又は改善するものであって、鉄筋コンクリートのバルコニー床スラブ、及び鉄筋コンクリート袖壁を、共に、コンクリート躯体に、熱橋作用を抑制して突設するものであって、外断熱鉄筋コンクリート建物から突出するバルコニー及び袖壁のコンクリートを、コンクリート建物から熱的に遮断して合理的に構築する技術を提供するものである。
また、複合パネル2は、軽量であれば取扱い容易となって作業性が向上するため、外装下地材2Aは、コンクリート型枠組みに耐え、外壁の外装下地材としての強度、耐衝撃性を満足する、軽い薄剛板が好ましく、典型的には、酸化マグネシウムと硅砂を主成分とし、両面にガラス繊維を埋設した、厚さ12mmのマグネシウムセメント板(透湿抵抗:14m2hmmHg/g)である。
そして、外装下地材2Aとして、マグネシウムセメント板を採用した場合は、180mm厚(標準)のコンクリート外壁Wは、透湿抵抗が126m2hmmHg/gであり、JISA9511の75mm厚(標準)の発泡プラスチック系断熱板(押出法ポリスチレンフォーム板)2Bの透湿抵抗が52.5m2hmmHg/gであるため、複合パネル2で被覆したコンクリート外壁Wは、建物内湿気を、室内→コンクリート外壁W→断熱層2B→外装下地材2A→外気、のルートで放湿する構造となる。
この場合、炭酸カルシウム系発泡板(熱伝導率:0,032kcal/mh℃、透湿抵抗:26.3m2hmmHg/g)は、断熱層2B,3B内に不燃断熱材4B,40Bとして嵌め込まれると、断熱層2B,3Bと近似の物性を発揮する。
また、袖壁5は、上下端が屋上の庇スラブRB、基礎梁FG及び基礎Fと、左右端がバルコニー床スラブSBの側端と剛接合となるので、風圧力による変位は無いため、連結筋1,6は、袖壁5が地震力によって前後に移動するのを阻止し、バルコニー床スラブSB内の連結筋1,6群の応力負担を軽減するものである。
そして、バルコニーBの側端Bsと袖壁5との剛構造一体化は、両者の隣接部でのコンクリートひび割れを抑制する効果も生ずる。
この場合、パラペットP内に肋筋9Gを配置すれば、パラペットPの梁機能が向上し、バルコニー床スラブSBの袖壁5による支承がより強固に達成出来る。
また、鉄筋コンクリートのバルコニー床スラブSB及び袖壁5は、水平突出物としてのバルコニー床スラブSBと、垂直突出物としての袖壁5との、前方開放箱形状(方形筒形状、ハニカム形状)の構築物を、断熱層で熱的に遮断してコンクリート建物躯体CFに付設した形態となるため、バルコニー床スラブSBの大きな負荷応力が、片持ち支持の連結筋と、基礎Fで支持される袖壁5との分配支持となり、バルコニー床スラブSB及び袖壁5は、設計面、施工面で自由度が大となり、建築物としての設計の自由度が大となる。
この場合、図2(B),(C)に示す如く、庇スラブRBは、バルコニー床スラブSB同様に型枠組みで構築すれば良く、また屋上パラペットP´は、図2(C)の如く、袖壁5用の断熱層3Bの上端に、屋上パラペットP´の断面形状に対応する、必要連結筋6を貫通装着した断熱層3B´を載置接続するか、袖壁5の断熱支持パネル3を延出して必要連結筋6を配置して、型枠組みで構築すれば良い。
従って、得られる外壁構造は、屋上床スラブRSから水平に突出する庇スラブRB及びパラペットP´を含め、コンクリート躯体CFのコンクリート外壁W面から突出するコンクリート構造物の全てが、コンクリート建物躯体CFとは、断熱層を介して熱的に遮断された構造部となり、コンクリート建物躯体CF内への外部からの熱橋作用は極端に低減出来る。
この場合、不燃支持ブロック4にあっては、図5(A)に示す如く、不燃断熱材4Bの両側面4Sに隙間追従シート12Aを貼着して、図7(B)の如く、嵌着用切欠H1に嵌着すれば、隙間追従シート12Aの経時膨張によって空密嵌合止着出来、不燃支持ブロック40にあっては、図8(A)に示す如く、不燃断熱材40Bの外周に隙間追従シート12Aを貼着して、図9(A)の如く、嵌着用切欠H4に挿入嵌合すれば、隙間追従シート12Aの経時膨張によって空密嵌合止着出来る。
尚、隙間追従シート12Aとしては、積水化学工業(株)のソフトロン(商品名)、若しくは、イルブルック社(ドイツ)のイルモンド(商品名)を採用すれば良い。
従って、バルコニー床スラブSBの基端Bb及びコンクリート袖壁5の基端5bを熱遮断した断熱層2B,3Bは、連結筋1,6を保持した不燃断熱材4B,40Bを嵌め込んではいるが、不燃断熱材4B,40Bが嵌着用切欠H1,H4に空密嵌着であるため、嵌着用切欠H1,H4内の空気は、密閉空気断熱層となって、断熱層2B,3Bの断熱機能損失を生ずることはない。
この場合、Zトラス筋1Mの中間傾斜部1Sは、傾斜角θが45°であるのが、Z筋1の引張応力(Z上端筋対応)と圧縮応力(Z下端筋対応)との作用界面の剪断応力(45°傾斜面作用)に有効対応出来るため、好ましい。
また、Z筋1の、不燃断熱材4Bでの空密的固着保持は、図5(B)に示す如く、Z筋1に隙間追従シート12Aを巻き付けて不燃断熱材4Bの嵌合溝H2,H2´,H3に嵌合一体化すれば良い。
そして、不燃断熱材4Bは、Z筋1を嵌合溝に貫通していても、嵌合溝の空気の通気が抑制されて、断熱機能損失は生じない。
しかも、不燃支持ブロック4は、工場生産品となるため、品質保証された、均質品として建築現場に供給出来、バルコニーや袖壁の、施工業者の相違による、構造上のバラツキ及び安全性のバラツキが防止出来る。
そして、複合パネル2の断熱層2Bと断熱支持パネル3との左右整合配置も容易であり、コンクリート外壁Wに対する断熱被覆が均斉に実施出来るため、型枠組み作業が容易であると共に、コンクリート外壁Wに対する、複合パネル断熱層2B、袖壁断熱層3Bが、同一断熱機能を奏することとなり、均斉な断熱被覆を備えた外壁構造となる。
この場合、突出部APは、側方への屈曲でも、下方への屈曲でも良く、屈曲角は90°が好ましい。
そして、突出部APを屈曲させれば、屈曲突出部APのコンクリート躯体CF内への配置が、図2(A)の如く、外壁Wの厚さTW(標準:180mm)内でも可能となる。
この場合、標準厚TWが180mm厚のコンクリート壁Wの透湿抵抗は、126m2hmmHg/gであるから、標準75mm厚の断熱層2Bとしては、押出法ポリスチレンフォームを採用すれば、透湿抵抗は52.5m2hmmHg/gとなり、外装下地材2Aとして、12mm厚のマグネシウムセメント板を採用すれば、透湿抵抗は14m2hmmHg/gであり、複合パネル2として、押出法ポリスチレンフォーム板の75mm厚断熱層2Bと、12mm厚のマグネシウムセメント板2Aとの積層パネルを用いれば、コンクリート外壁Wから外装下地材2Aへと、順次、透湿抵抗が大から小に変化した構造に出来る。
また、バルコニー床スラブ構築用の複合パネル2は、一般壁用の複合パネル2の上下のみを切断加工したものであって、典型的には、パネル2の上部にあっては、図6(B)の如く、外装下地材2Aを切除して断熱層2Bに、バルコニー床スラブSBの基端Bbが当接する剥き出し高さ4h(200mm)を形成し、パネル2の下端は、外装下地材2Aと断熱層2Bとを面一としたものである。
また、袖壁突出部に配置する断熱支持パネル3は、複合パネル2の断熱層2Bと同一材料で、図9(B)に示す如く、厚さT3が75mm、幅W3が200mm、高さ3hが1/2階高の1350mmの2枚を上下に接続する。
そして、本発明の構築方法にあっては、工場で準備した、一般壁用の複合パネル2、及びバルコニー用複合パネル2、袖壁用断熱支持パネル3を、慣用の型枠組みで外壁の外側型枠及び袖壁の基端型枠として使用し、工場生産品である不燃支持ブロック4及び不燃支持ブロック40を、立設した複合パネル2の嵌着用切欠H1及び断熱支持パネル3の嵌着用切欠H4に嵌着すれば、Z筋1及び連結筋6の配置が出来、バルコニー床スラブ型枠、袖壁型枠及びコンクリート躯体側型枠内に個々に自己完結形態に配筋作業をし、図4に示す如く、バルコニー床スラブSBの長手方向上端筋9A、及び長手方向下端筋9Bを袖壁型枠内に定着配筋すれば、各型枠は形成出来る。
そして、強大な支持力を要するバルコニー床スラブSBにあっては、Z上端筋1UとZ下端筋1Dとを、中心間距離L15(標準:92mm)を保って、台形Zトラス筋でトラス構造筋とした、支持力の強大なZ筋1を採用したため、Z筋1はバルコニー床スラブSB内で大間隔(標準:900mm)配置が可能となり、型枠組み、配筋作業も従来例1より作業性が格段に向上する。
しかも、バルコニー床スラブ用複合パネル2は、バルコニー床スラブSBの打設コンクリートの当接域が、断熱層2Bの剥き出しで、外装下地材2Aは、打設コンクリートの層着を受けないため、外装下地材2Aとしては、透湿性のマグネシウムセメント板の如き、打設コンクリートと当接すれば、強度等の機能低下を生ずる材質の薄剛板の使用も可能となり、複合パネル2の準備時の、外装下地材2Aの選択の幅も向上する。
この場合、不燃支持ブロック4は、図6に示す如く、上方の開放した嵌着用切欠H1への嵌合となるため、両側面4Sに隙間追従シート12Aを貼着すれば良く、不燃支持ブロック40は、図9に示す如く、断熱層3Bの中央部の穴形状の嵌着用切欠H4への嵌合となるため、上下、左右面に隙間追従シート12Aを貼着すれば良い。
また、不燃支持ブロック4,40の嵌着用切欠H1,H4への配置は、複合パネル2及び断熱支持パネル3の、型枠としての立設状態下での施工でも、立設配置前の準備段階での施工でも良く、作業性によって選択実施すれば良い。
そして、不燃断熱材4B,40Bが嵌着用切欠H1,H4に空密嵌合することにより、不燃断熱材4B,40Bと、断熱層2B,3B間の隙間の空気も、密閉形態の空気断熱層となり、不燃支持ブロック4,40の嵌め込みによる断熱層2B,3Bの断熱機能低下は避けられる。
この場合、接合板3Aは、図10(A)に示す如く、断熱支持パネル3の断熱層3Bと複合パネル2の断熱層2Bとの前後方向(図10(A)の上下方向)での相対位置関係を規制するものであり、標準は、肉厚3mmで幅80mm、高さは階高(標準:2700mm)のプラスチック板を採用すれば良く、断熱層3B及び断熱層2Bの各スリット溝3G,2Gは、溝幅が3mm、深さが40mm+αであれば良いが、接合板3Aがスリット溝3G,2Gで摩擦保持される場合は、接合板3Aを短尺化して、断熱層3B,2Bの当接適宜位置に部分嵌入で実施しても良い。
従って接合板3Aの使用によって、断熱支持パネル3の複合パネル2に対する当接整合配置が容易となり、且つ、接合板3Aは、コンクリート打設時の、コンクリート圧による断熱支持パネル3の変位を抑制する利点もある。
尚、水平ブレード7Fの下面に両面接着テープ(図示せず)を配置しておけば、T字ジョイント7の取付作業が容易となる。
そして、T字ジョイント7を複合パネル2の上端に固定してコンクリート打設すれば、T字ジョイント7の下側の垂直ブレード7Wが、図10(B)の如く、居住部床スラブSAのコンクリートで確保されるため、上階の複合パネル2の上下接続配置作業時に、T字ジョイント7の上側の垂直ブレード7Wが、載置する複合パネル2の下端の位置決め機能、及び釘孔H7を介した釘止めの固定機能を奏し、上階の型枠組み作業が容易となる。
この場合は、図10(B)に示す如く、上階の壁型枠構築時に、上階の複合パネル2の断熱層背面Brを、T字ジョイント7の上側の垂直ブレード7Wに当接して釘孔H7に釘打ち固定すると共に、パネル2と上側の垂直ブレード7Wとを、パネル2を貫通するボルト14B(図6(C))のボルト挿入用孔H7´への貫通によって、断熱アンカー14Aで固着出来、外壁Wの外側壁型枠としての複合パネル2の定位置確保が保証出来る。
この場合、セパレータ10H´、断熱材用コーン11A、アンカー11B等は、それ自体慣用の、型枠組みの姿勢保持部材である。
また、断熱支持パネル3は、図9に示す如く、板状の断熱層3Bに、連結筋6を貫通保持した不燃支持ブロック40を嵌入固定したものであり、袖壁型枠内では、袖壁5の高さ(標準:階高1h)だけ上下に延長する断熱層3Bを保持する必要がある。
そして、アンカー11Bの、外壁型枠内への突出部、及び袖壁型枠への突出部を、各型枠内の配筋と堅結することにより、断熱層3Bの上下適所、及び接続部J3を挟着保持する断熱材用コーン(KPコン)11Aが位置保持出来、断熱材用コーン11Aを各断熱支持パネルの各断熱層3Bの上下接続部J3、又は上下適所に配置することにより、断熱支持パネル3は、その連結筋6の突出部AP,BPの各型枠内での配筋との堅結保持と相俟って、打設コンクリートの圧力による変位が抑制出来る。
従って、断熱支持パネル3の上下接続、及び位置保持作業が容易となり、コンクリート袖壁型枠の構築が容易となる。
この場合、両側の断熱材用コーン11Aを連結するセパレータ10H´は鉄棒であるが、断熱材用コーン11Aで熱橋が遮断されている。
この場合、断熱層3Bの両側面3L,3Rの袖壁5の側面からの若干の突出寸法P3は、標準10mm程度で良く、複合パネル断熱層2Bの側面は、必要に応じて10mmの入り込み面とすれば良い。
従って、図10(A)で明らかな如く、断熱支持パネル3の断熱層3Bは、突出両側面3L,3Rが複合パネル2の断熱層2Bの入り込み面2L,2Rと当接するため、両側面3L,3Rの突出部P3(標準:10mm)が、複合パネル2の外装下地材2A(典型的には、12mm厚のマグネシウムセメント板)での支持形態となり、断熱層3Bの複合パネル2への衝合当接作業が容易となると共に、作業工程上、袖壁型枠内へのコンクリート打設に先行して実施する、外壁型枠内へのコンクリート打設によって生ずる、コンクリート圧による断熱層3Bへの加圧変位作用にも、外装下地材2Aが好適に対抗支承作用を奏する。
そして、バルコニー床スラブSBの負荷応力の一部は袖壁5に伝達し、袖壁5から基礎Fに伝達されるため、バルコニー床スラブSBを支持する連結筋1の間隔は大幅に拡げることが出来、居住部床スラブSA及びバルコニー床スラブSBの配筋作業が容易となる。
そして、袖壁5は、基礎梁FGを介して軸方向力を基礎Fに伝達し、袖壁5への風圧力は、バルコニー床スラブSBと袖壁5との剛接合により、バルコニー床スラブSBが負担するので、コンクリート躯体CFと袖壁5とを連結する連結筋6は、負担が小さくなり、大間隔での配置が可能となる。
しかも、不燃支持ブロック4のZ筋1は、強大な支持力を有するため、大間隔での少数本配置と出来、不燃支持ブロック4の型枠組み、及び型枠内での配筋の作業性が良い。
そして、複合パネル2は、バルコニー床スラブSBの基端Bbの当接域では、外装下地材2Aを除去して、バルコニー床スラブSBに打設したコンクリートは、外装下地材2Aとの層着を避けたため、外装下地材2Aとしては、耐水性に乏しい材質の選択も可能であり、複合パネル2の準備時の外装下地材2Aの選択の幅が広がる。
図1は、本発明の外壁構造の一部切欠斜視図であり、図2(A)は、図1の外壁構造の横断面図である。
図1、図2(A)に示す如く、コンクリート外壁Wは、壁厚(肉厚)TWが180mmで、階高1hが2700mmであり、外壁Wの外面Wfを厚さT1が87mmの複合パネル2で被覆したものであり、複合パネル2は、75mm厚の発泡プラスチック系断熱層2Bに、12mm厚のマグネシウムセメント板を外装下地材2Aとして層着した、断熱層2Bの幅BWが900mmの透湿性密着型の複合パネルである。
図8(A)は、不燃支持ブロック40の全体斜視図であって、図8(B)は分解斜視図である。
不燃支持ブロック40は、単本形態の連結筋6を不燃断熱材40Bで貫通形態に保持し、断熱支持パネル3の断熱層3Bの嵌着用切欠H4に嵌入固定する部材である。
従って、不燃支持ブロック40の不燃断熱材40Bは、断熱層3Bの嵌着用切欠H4に埋設しても断熱層3Bに断熱欠損を生じない材料、即ち、JISA9511の発泡プラスチック系断熱層3Bと物性の近似した材質として、フジ化成工業(株)製の炭酸カルシウム系発泡板のロックセルボード(商品名)を採用する。
ロックセルボード(商品名)は、切断加工性に優れており、物性は、発泡プラスチック系断熱板と近似で、熱伝導率が0.032kcal/mh℃(発泡プラスチック系は、0.022〜0.037kcal/mh℃)、透湿抵抗が26.3m2hmmHg/g(発泡プラスチック系は、52.5m2hmmHg/g)、圧縮強度は1.8kgf/cm2(発泡プラスチック系は、0.5〜2.0kgf/cm2)、重さ(密度)は90kg/m3(発泡プラスチック系は15〜45kg/m3)であり、ロックセルボード(商品名)は断熱層3B内に一体化埋設しても、不燃性を発揮し、且つ、断熱層3Bと一体となって近似の断熱機能を発揮する。
そして、図8(A)に示す如く、不燃断熱材40Bの嵌着用切欠H1の内面に対向する上下左右面には、前端と後端とに、保護シートを備えた状態の隙間追従シート12A(20mm幅、2mm厚)を貼着して、工場製品として準備する。
断熱支持パネル3は、図2(A)に示す如く、コンクリート外壁Wに対して、コンクリート袖壁5を熱的に遮断して接続するものであり、図9(A)は、断熱支持パネル3の2枚を上下接続して階高1hとした状態の斜視図である。
該パネル3は、2枚接続で用いる場合にあっては、各パネル共、断熱層3Bは、複合パネル2の断熱層2Bと同質の、JISA9511の発泡プラスチック系断熱板(押出法ポリスチレンフォーム)であって、図9(A)に示す如く、幅W3は200mmで、コンクリート袖壁5の厚さT5(標準:180mm)より若干(20mm)広幅とし、厚さT3は、複合パネル断熱層2Bと同寸の75mmとし、高さ3hは、階高1h(2700mm)の1/2の1350mmとする。
また、連結筋6の突出部APは、必要に応じて、外壁W内への定着用に90°屈曲形態とすれば良い。
また、断熱層3Bの両側3L,3R面の幅中央には、図9(A)の如く、上下に亘る幅3mm強(標準:3.2mm)、深さ40mm強(標準:45mm)のスリット溝3Gを配置する。
一般壁用複合パネル2は、バルコニー配置位置に採用する加工複合パネル2の加工製作にも用いるパネルであって、コンクリート外壁Wの一般壁部を透湿性外断熱被覆するものである。
即ち、一般パネル2は、図6(A)に示す如く、幅BWが900mm、厚さT3が75mm、高さ1hが2700mm(標準階高)の断熱層2Bに、幅AWが900mm、厚さT2が12mm、高さが2680mmの外装下地材2Aを、断熱層2Bが、上端では40mm(d3)突出し、下端では20mm(d4)入り込み、幅方向には、外装下地材2Aを10mm(d1)ずらして層着一体化したもので、複合パネル2の、上下接続部では、外装下地材2A間に20mmの横目地を形成し、左右接続部では、縦目地の生じない相欠け接続可能とし、且つ、適所に、セパレータ挿入用孔hs、及びボルト挿入用孔hbを配置したものである。
バルコニー用複合パネル2は、一般壁用の複合パネル2を、バルコニー床スラブSBの構築に用いるように、上端及び下端のみを加工したものであり、加工パネル2の下端縁は、断熱層2Bと外装下地材2Aとを平坦とし、加工パネル2の上端では、図6(B)に示す如く、バルコニー床スラブSBの基端Bb面の当接域で、外装下地材2Aを切除して断熱層2Bを、上端から高さ4hだけ剥き出しとし、断熱層2Bの高さ4hの剥き出し部には、支持用Z筋1を備えた不燃支持ブロック4を装着するための嵌着用切欠H1を、パネル断熱層2Bの幅方向中央に一ヶ所配置し、断熱層2B上端面には、T字ジョイント7を配置するための浅いスリット溝2Gを適宜(標準:左右2ヶ所)配置したものである。
Z筋1は、バルコニー床スラブSBを片持ち支持する支持棒鋼であって、Z筋1自体は、図5(B)に示す如く、Z上端筋1Uと、Z下端筋1Dとを、中央の水平上辺部1U´、水平上辺部1U´の両端から角度θが45°で傾斜降下する両側の中間傾斜部1S、及び中間傾斜部下端から外方に延出する水平下辺部1D´とを備えた台形Zトラス筋1Mにより、応力中心距離(Z上端筋1Uの軸心とZ下端筋1Dの軸心間距離)L15を保って、水平上辺部1U´をZ上端筋1U下面に、水平下辺部1D´をZ下端筋1D上面に当接して、両側から溶接固着一体化したものである。
即ち、曲げモーメントMは一般式:M=at×ft×jで表示される。
ここで、atは、引張鉄筋棒鋼の断面積、ftは、鉄筋棒鋼の許容引張応力度、jは、曲げ材の応力中心距離である。
上記一般式から明らかな如く、同一径の鉄筋棒鋼を採用しても、棒鋼の応力中心距離の値が支持力向上に極めて重要であるため、本発明にあっては、図5(B)の如く、Zトラス筋1Mの中間傾斜部1Sが45°傾斜の条件の下に、最大限の応力中心距離L15を確保する。
そして、鉄筋棒鋼の径、長さは、垂直板形態で片持ち支持し、且つ下端を基礎Fで支持するコンクリート袖壁5よりも、水平板形態で片持ち支持し、安全性がより重要なバルコニー床スラブSBに対する性能(変位:1/400以下)、と経済性から決定するが、図1の奥行きLBが1500mm、厚さTSが180mmのバルコニー床スラブSBを、900mm間隔のZ筋1群で支持する場合の、Z筋1の使用棒鋼の径19mm、22mm、25mmを計算比較すれば次の表1のとおりである。
径19mm 径22mm 径25mm
Z上端筋1Uの全長(mm) 1276 1200 1144
Z下端筋1Dの全長(mm) 793 760 727
重量(kg/個所) 4.7 6.0 7.5
出願時価格(円/個所) 298 381 475
強度の余裕 31% 43% 50%
バルコニー先端の変位量(mm) 1.5 1.2 0.9
居住部床スラブSAと断熱層2Bとの当接部で、両側袖壁5間の中央での
変位量(mm) 0.3 0.3 0.3
変位 1/777 1/933 1/1166
尚、Zトラス筋1Mは、全て径16mmの異形棒鋼を、且つ、同一形態で採用する。
このZ筋1は、図7(A)の如く、幅900mmのバルコニー用複合パネル2の1枚に1本、即ち、900mm間隔で配置すれば、実施例のバルコニー床スラブSBを、43%の強度余裕を保って安全に片持ち支持する。
図5(A)は不燃支持ブロック4の斜視図であり、図5(B)は不燃支持ブロック4の分解斜視図である。
不燃支持ブロック4は、図5(A)に示す如く、厚さY4が複合パネル2の断熱層厚さT3と同寸の75mmで、高さZ4が断熱層2Bの嵌着用切欠H1の深さ、即ち断熱層2Bの剥き出し部の高さ4hと同寸(標準:200mm)で、幅X4(50mm)の不燃断熱材4BがZ筋1の1本を貫通保持するものである。
不燃断熱材4Bとしては、炭酸カルシウム系発泡板のロックセルボード(フジ化成工業(株)、商品名)を採用する。
尚、不燃断熱材片4B´での嵌合溝H2,H2´,H3の上下方向位置は、バルコニー床スラブ厚TS(180mm)と、Z筋1のコンクリート被り厚から決めれば良く、Z上端筋1Uの上端は、不燃断熱材4Bの上端より53mm下方に、Z下端筋1Dの下端は、不燃断熱材4Bの下端より33mm上方とすれば良い。
次いで、Z筋1の中央部の、不燃断熱材4B内に位置する前後2ヶ所、即ち、不燃断熱材4Bの、前面F4位置LF−LFから小間隔d12(標準:10mm)を保った位置と、後面B4位置LB−LBから小間隔d12(標準:10mm)を保った位置に、厚さ2mm、幅20mmの隙間追従シート12A(積水化学工業(株)、ソフトロン(商品名))を巻き付け、両方の不燃断熱材片4B´の内面4Dに接着剤を塗布し、両側の不燃断熱材片4B´の嵌合溝H2,H2´,H3にZ筋1を嵌合して、分割不燃断熱材片4B´を1個の不燃断熱材4Bに固着一体化する。
次いで、不燃断熱材4Bの嵌合溝H2,H2´,H3に対し、前面F4側及び後面B4側から耐火シーリング13を、慣用のシーリングガンを用いて充填することにより、内側の隙間追従シート12Aと外側の耐火シーリング13とでZ筋1を弾力的に保持し、且つ不燃断熱材4B内でZ筋1を挟着保持した不燃支持ブロックとする。
そして、形成された不燃支持ブロック4には、図5(A)、及び図7(B)に示す如く、両側面4Sの、上端縁、前端縁及び後端縁の、断熱層2Bとの当接位置に、保護シートを備えた状態の隙間追従シート12A(20mm幅、2mm厚)を貼着し、不燃支持ブロック4の下面にも、保護シートを備えた両面接着テープ12Bを貼着して、工場製品として準備する。
T字ジョイント7は、図7(A)に示す如く、バルコニー用の複合パネル2を上下に接続する際に用いるジョイント部材であって、複合パネル2の上端の着座溝GTに載置する水平ブレード7Fと、複合パネル2の断熱層2Bの背面Brに当接するための上下の垂直ブレード7Wとから成る、断面T字形の、肉厚3mmのプラスチック成形品である。
そして、水平ブレード7F、及び垂直ブレード7Wの適所に、径3mmの釘孔H7を穿設し、且つ、上側の垂直ブレード7Wの中央には、パネル2の落下防止用ボルト14B(径:7.5mm)用の、12mm径のボルト挿入用孔H7´を穿孔し、水平ブレード7Fの下面には、両面接着テープを貼着して準備する。
コンクリート外壁Wの一般壁部にあっては、階高1h(2700mm)の高さを有する密着型の複合パネル2を、外装下地材2Aを外面にして、両側縁による段差d2(10mm)で当接相欠け接続で捨型枠とし、コンクリート壁型枠を慣用の手法で構築する。
また、バルコニーB突設部にあっては、図6(B)の複合パネル2、即ち、上端で、バルコニー床スラブSBの基端Bb面に干渉しない高さ4h(200mm)だけ断熱層2Bを剥き出しとし、下端で、外装下地材2Aの突出部d4(20mm)を切落として平坦下端とし、且つ、上端の断熱層2B剥き出し部のパネル幅中央に、1個の嵌着用切欠H1を配置した複合パネル2、を捨型枠として立設してコンクリート壁型枠を構築し、該型枠から外方にバルコニー床スラブ型枠を慣用の手法で水平突設する。
そして、型枠組みで立設したバルコニー型枠用の複合パネル2の、中央の幅W4が60mmの嵌着用切欠H1には、図5(A)に示す、幅X4が50mmで、両側面4Sに厚さ2mmの隙間追従シート12Aを有する不燃支持ブロック4を、両側面の隙間追従シート12Aの養生紙(保護シート)、及び下面の両面接着テープ12Bの養生紙を剥がして、図7(A),(B)の如く、不燃支持ブロック4を断熱層2Bと整合して嵌入着座させる。
そして、隙間追従シート12Aは、不燃断熱材4B(幅X4:50mm)と嵌着用切欠H1(幅W4:60mm)との隙間を経時膨張で閉止する。
尚、外壁Wの出隅部にあっては、図10(A)に示す如く、複合パネル2の断熱層2Bの、内側面での断熱層3Bとの当接面を切削して入り込み面2Lを形成し、且つ、スリット溝2G´を配置すれば、接合板3Aの適用が可能である。
そして、断熱支持パネル3から突出する単本連結筋6の、1方の突出部APをコンクリート躯体型枠内で、他方の突出部BPを袖壁型枠内で、図10(A)の如く、スペーサー(図示せず)、断熱材用コーン11A、アンカー11Bで位置保持し、慣用の手法で、袖壁型枠内に必要配筋する。
この場合、図4に示す如く、バルコニー床スラブ型枠内の、長手方向上端筋9A及び長手方向下端筋9Bは、袖壁型枠内に定着する。
また、庇スラブRBも、バルコニー床スラブSB同様の手法で型枠組みすれば良く、屋上パラペットP´の基端P´bの断熱層3B´も、袖壁5の断熱支持パネル3と同様の手法で、必要連結筋6を付加配置すれば良い。
この場合、庇スラブRBでは、図2(C)の如く、Z筋1を、袖壁5のコンクリート表面から150mm(L9)で、間隔300mm(L8)で配置すれば、420kg/m2(積雪1400mm)の負荷対抗可能となる。
この場合、図10(B)に示す如く、垂直ブレード7Wを断熱層2Bの背面Brと当接して、水平ブレード7F下面とスリット溝2Gとを、両面接着テープで接着する。
そして、接着したT字ジョイント7の下側垂直ブレード7W及び水平ブレード7Fの釘孔H7への釘打ちによって、T字ジョイント7をパネル2の断熱層2B上端面に固定する。
そして、上階のバルコニー床スラブSBの構築時には、図10(B)の如く、T字ジョイント7の下側垂直ブレード7Wは、硬化コンクリート内に埋設し、上側垂直ブレード7Wが上方に突出しているため、上端の加工複合パネル2の立設に際して、突出垂直ブレード7Wが定規の機能を奏し、加工複合パネル2の型枠組みでの、垂直ブレード7Wのボルト挿入用孔H7´を介した、断熱アンカー14A及びボルト14Bの締着も可能であり、加工複合パネル2の立設、位置決め固定が容易となる。
従って、本発明によって、鉄筋コンクリート外断熱建物からの鉄筋コンクリートの突出付設物が、熱橋作用の抑制の下に、耐火性で強固な支持形態での構築が可能となり、バルコニー、袖壁等の鉄筋コンクリートの突出付設物が所望に応じて自由に付設可能となる。
鉄筋コンクリートの建物躯体CFへのコンクリートバルコニー床スラブSB及びコンクリート袖壁5の付設に際しては、バルコニー床スラブSBの両側端で支持する両側のコンクリート袖壁5間の中心間距離LA、袖壁5の厚さT5、バルコニー床スラブSBの厚さTS、等に基づく構造計算で、袖壁5内の壁縦筋8Aの単配筋か複配筋か、袖壁支持連結筋の形状、本数、バルコニー床スラブ内のZ筋1の配置間隔、及び袖壁側表面5f、即ち、バルコニー床スラブ側端Bs、からバルコニー支持Z筋までの距離を求めれば、安全性の保証された各種サイズのバルコニー床スラブSBの構築が可能となる。
各種サイズのバルコニー床スラブSBの構築可能条件を試算したところ、次の表2のとおりである。
袖壁の中心間距離 3500超 5000超 6000超 7000超
LA(mm) 5000以下 6000以下 7000以下 80000以下
袖壁5の厚さT5 1,2階建120 両端200
(mm) 3〜5階建150 180 中央180 180
バルコニー床スラブSB
の厚さTS(mm) 180 180 200 180
袖壁5の配筋形態 シングル(単) ダブル(複) ダブル(複) ダブル(複)
配筋 配筋 配筋 配筋
連結筋6の 階高に対して 階高に対して 階高に対して 階高に対して
形状・本数 単本形態で2本 単本形態で2本 Z筋1を3本 Z筋1を3本
バルコニー床スラブSBの
Z筋1の配置間隔(mm) 1000 1000 1000 500
袖壁表面5fからバルコニー
支持Z筋1までの距離(mm)500 500 500 250
袖壁5の壁厚T5は、1,2階の建物では120mm厚、3階から5階建てでは、150mm厚となり、袖壁5内の壁縦筋8Aの配筋は、シングル(単)配筋で良く、これは、袖壁5が支持する、バルコニー床スラブSBの負担が、中心間距離LAが短いために小さくなることからである。
また、袖壁5の中心間距離LAの下限を3500mmとしたのは、袖壁5は、バルコニーBの使用上から隣戸との境界に設置するので、それ以下は、考えにくいことからである。
尚、バルコニー床スラブSBの厚さTS(180mm)、連結筋6の形状、本数、及びバルコニー床スラブSBのZ筋1の配置間隔は実施例と同様で良い。
(イ)、両端の袖壁5の壁厚T5は、200mmと大きくなるが、これは、両端の袖壁5は、片側でしかバルコニー床スラブSBが付設しないので、中心間距離LAが長くなり、バランスが悪くなったことからである。
(ロ)、バルコニー床スラブSBの厚さTSが200mmと大きくなるが、これは、中心間距離LAが大きくなったことにより、水平板(バルコニー床スラブ)の断面二次モーメントを大きくして、撓みや曲げに抵抗させるためである。
(ハ)、連結筋に、バルコニー床スラブSBを支持するZ筋1、又は連結筋6を階高1h(2700mm)内に3本配置して、屋上床スラブRSや上方の袖壁5からの軸方向力、及びバルコニー床スラブSBの負荷を、Z筋1を介してコンクリート躯体CFに一部伝達させるためであり、袖壁5の中心間距離が大きくなったことによる。
尚、袖壁5内の配筋(ダブル配筋)、バルコニー床スラブSBを支持するZ筋1の間隔は、実施例と同様である。
(ニ)、バルコニー床スラブSB支持のZ筋1の間隔が小さく(半分)なる。
これは、袖壁5の中心間距離LAが大きくなるため、バルコニー床スラブSBの負荷の大部分は、袖壁5に伝達せずに、袖壁5の近傍部(略1700mm)のみを袖壁5に伝達するものである。
(ホ)、連結筋には、単本連結筋6に換えて、バルコニー床スラブSBを支持するZ筋1を採用。
これは、袖壁5の中心間距離LAが大きくなったことによるもので、Z筋1を3本採用して、バルコニー床スラブSBの荷重の一部、上方からの軸方向力の一部をコンクリート躯体CFに伝達させるので、基礎梁FGや基礎Fの負担は軽減され、断面形状、配筋量は低減されることになる。
尚、袖壁5の中心間距離LAの上限を80000mmとしたのは、日本建築学会の基準からで、これ以上長い建物は、エキスパンジョイント(建築物などの構造体を物理的に分離させて接合する方法。温度変化や振動による躯体の変化、又は、地盤沈下などによる変化を別々に制御する)を設けて、原則では別構造体とすることからである。
また、実施例では、バルコニー床スラブSBを居住部床スラブSAから延出形態で突設したが、断熱支持パネル4のZ筋突出部APを90°屈曲してコンクリート外壁W内に定着することも可能であり、この場合は、バルコニー床スラブSBが居住部床スラブSAと段差のある場合の対処手段として有効である。
1A 耐火塗料
1B 錆止め塗料
1D Z下端筋
1D´ 水平下辺部
1M 台形Zトラス筋(Zトラス筋)
1S 中間傾斜部
1U Z上端筋
1U´ 水平上辺部
2 複合パネル
2A 外装下地材(セメント板)
2B,3B,3B´ 断熱層
2G,3G スリット溝
2S 層着面
3 袖壁用断熱支持パネル(断熱支持パネル、支持パネル)
3A 接合板
4 バルコニー用不燃支持ブロック(不燃支持ブロック)
4B,40B 不燃断熱材
4B´,40B´ 不燃断熱材片
4D,40D 対称内面(内面)
4S,40S 不燃断熱材側面(側面、外周)
5 鉄筋コンクリート袖壁(コンクリート袖壁、袖壁)
5B 屋上断熱層
5b 袖壁基端(基端)
6 単本連結筋(連結筋)
6C 定着板
7 T字ジョイント
7F 水平ブレード
7W 垂直ブレード
8A 壁縦筋(縦筋)
8B 壁横筋(横筋)
8C,8C´ 幅止め筋
9B 長辺方向下端筋
9C 短辺方向上端筋
9D 短辺方向下端筋
9E 補助筋
9F 梁主筋
9G 肋筋
10H´ セパレータ
11A KPコン(断熱材用コーン)
11B アンカー
12A 隙間追従シート
12B 両面接着テープ
13 耐火シーリング
14A 断熱アンカー
14B ボルト
16A シーリング
16B バックアップ材
40 袖壁用不燃支持ブロック(不燃支持ブロック)
A 居住部
AP,BP 連結筋突出部(突出部)
B バルコニー
Bb バルコニー基端(基端)
Bs バルコニー床スラブ側端(側端)
CF コンクリート建物躯体(コンクリート躯体、躯体)
F 基礎
FG 基礎梁
GT 着座溝
H1,H4 嵌着用切欠
H2,H2´,H3,H5 連結筋嵌合溝(嵌合溝)
H7 釘孔
H7´,hb ボルト挿入用孔
hs セパレータ挿入用孔
J3 上下接合部(接合部)
LA 袖壁中心間距離(中心間距離)
L15 応力中心距離(中心間距離)
P,P´ パラペット
P´b パラペット基端
P3 断熱層突出部(突出部)
RB 庇スラブ
RS 屋上床スラブ
SA 居住部床スラブ
SB バルコニー床スラブ
Sd バルコニー床スラブ下面(床スラブ下面)
Sf,Sf´ コンクリート床上面(床スラブ上面)
W コンクリート外壁(外壁)
Wf 外壁表面(表面)
ZD,ZU 固着部
Claims (13)
- 鉄筋コンクリート造外断熱建物のコンクリート外壁(W)から、鉄筋コンクリートのバルコニー床スラブ(SB)、及び鉄筋コンクリートの袖壁(5)を突出付設した外壁構造であって、コンクリート外壁(W)は、断熱層(2B)に外装下地材(2A)を層着した複合パネル(2)によって外断熱被覆し、バルコニー床スラブ(SB)は、基端(Bb)全面を複合パネル(2)の断熱層(2B)で外壁表面(Wf)と熱的に遮断して、断熱層(2B)に嵌合した不燃支持ブロック(4)の不燃断熱材(4B)を貫通する連結筋(1,6)の一半の突出部(AP)をコンクリート躯体(CF)内に、他半の突出部(BP)をバルコニー床スラブ(SB)内に固定して、コンクリート躯体(CF)に対して、連結筋(1,6)のみで片持ち支持形態とすると共に、側端(Bs)を袖壁(5)で支承し、袖壁(5)は、基端(5b)全面を縦長の断熱支持パネル(3)の断熱層(3B)で外壁表面(Wf)と熱的に遮断して、断熱層(3B)に嵌合した不燃支持ブロック(40)の不燃断熱材(40B)を貫通する連結筋(1,6)の一半の突出部(AP)をコンクリート躯体(CF)内に、他半の突出部(BP)を袖壁(5)内に固定して、コンクリート躯体(CF)に対して、連結筋(1,6)のみで片持ち支持形態とすると共に、下端を基礎(F)で支承し、袖壁(5)の垂直応力を基礎(F)に伝達負荷させた、鉄筋コンクリート造外断熱建物の外壁構造。
- コンクリート躯体(CF)から水平に突出する庇スラブ(RB)の基端(Bb)及び屋上パラペット(P´)の基端(P´b)を、コンクリート躯体(CF)と断熱層(2B,3B´)で熱的に遮断し、断熱層(2B,3B´)に嵌合した不燃支持ブロック(4,40)の連結筋(1,6)のみで、庇スラブ(RB)及び屋上パラペット(P´)をコンクリート躯体(CF)に突出付設した、請求項1の外壁構造。
- 不燃支持ブロック(4)の不燃断熱材(4B)、及び不燃支持ブロック(40)の不燃断熱材(40B)は、共に、断熱層(2B,3B)の嵌着用切欠(H1,H4)内に、空密的に嵌合保持した、請求項1又は2の外壁構造。
- 不燃支持ブロック(4)は、Z上端筋(1U)とZ下端筋(1D)とを、中央の水平上辺部(1U´)、両側の傾斜降下する中間傾斜部(1S)及び両側の水平下辺部(1D´)から成る台形Zトラス筋(1M)で、上下方向に応力中心距離(L15)を保って一体化固着したZ筋(1)を、不燃断熱材(4B)で空密的に固着保持している、請求項1又は2又は3の外壁構造。
- バルコニー床スラブ(SB)を熱遮断する複合パネル(2)の断熱層(2B)、及び袖壁(5)を熱遮断する断熱層(3B)が、共に、同一材料で、同一厚さであり、不燃支持ブロック(4)の不燃断熱材(4B)と不燃支持ブロック(40)の不燃断熱材(40B)とが、同一材料、同一厚さであり、且つ、共に複合パネル断熱層(2B)と同一厚さである、請求項1乃至4のいずれか1項の外壁構造。
- 連結筋(1)、及び/又は、連結筋(6)は、コンクリート躯体(CF)内固着用の突出部(AP)が屈曲して、コンクリート外壁(W)内で固定している、請求項1乃至5のいずれか1項の外壁構造。
- 複合パネル(2)が、コンクリート外壁(W)より透湿抵抗の小さな発泡プラスチック系断熱層(2B)と、該断熱層(2B)より透湿抵抗の小さな外装下地材(2A)とを層着一体化した透湿型のパネルである、請求項1乃至6のいずれか1項の外壁構造。
- 発泡プラスチック系断熱層(2B)に、透湿性の外装下地材(2A)を層着一体化した透湿型の複合パネル(2)を用いて、一般壁部にあっては、該複合パネル(2)を外側壁型枠とし、バルコニー床スラブ(SB)突出壁部にあっては、該複合パネル(2)の外装下地材(2A)を、上端からバルコニー床スラブ(SB)の基端と干渉する高さ(4h)切除し、不燃支持ブロック(4)の配置位置には、該切除高さ(4h)に亘る嵌着用切欠(H1)を断熱層(2B)に形成して外側壁型枠とし、複合パネル(2)の嵌着用切欠(H1)には、Z上端筋(1U)及びZ下端筋(1D)を、台形Zトラス筋(1M)で上下に中心間距離(L15)を保って一体化したZ筋(1)を、不燃断熱材(4B)で貫通形態に保持した不燃支持ブロック(4)を嵌合止着して、Z筋(1)の、一方の突出部(AP)をコンクリート躯体側型枠内に、他方の突出部(BP)をバルコニー床スラブ型枠内に配置して慣用の型枠を形成し、袖壁(5)の突出壁部にあっては、嵌着用切欠(H4)を配置した断熱支持パネル(3)を、袖壁基端(5b)の全高に亘り、且つ、複合パネル断熱層(2B)と当接形態で立設し、嵌着用切欠(H4)には、不燃断熱材(40B)に単本連結筋(6)を貫通保持した不燃支持ブロック(40)を嵌合止着して、単本連結筋(6)の一方の突出部(AP)をコンクリート躯体型枠内に、他方の突出部(BP)を袖壁型枠内に配置して慣用の袖壁型枠を形成すると共に、バルコニー床スラブ(SB)型枠内の長手方向の配筋(9A,9B)を袖壁型枠内に定着し、次いで、各型枠内にコンクリート打設して、コンクリート外壁(W)から、バルコニー床スラブ(SB)及び袖壁(5)を突出させる、外壁の構築方法。
- 不燃支持ブロック(4)及び不燃支持ブロック(40)は、それぞれ、不燃断熱材(4B,40B)の外周(4S,40S)に隙間追従シート(12A)を貼着して、嵌着用切欠(H1,H4)に、空密的に嵌合止着する、請求項8の外壁の構築方法。
- 袖壁型枠の基端に配置する断熱支持パネル(3)の断熱層(3B)と、複合パネル断熱層(2B)との対向側面にはスリット溝(3G,2G)を配置し、接合板(3A)を、断熱層(3B)のスリット溝(3G)と複合パネルのスリット溝(2G)とに亘って嵌入して、断熱支持パネルの断熱層(3B)を複合パネルの断熱層(2B)と整合当接配置する、請求項8又は9の外壁の構築方法。
- 複合パネル(2)の断熱層(2B)上端面適所に着座溝(GT)を配置しておき、コンクリート型枠組み時に、釘孔(H7)を有する水平ブレード(7F)及び垂直ブレード(7W)を備えたT字ジョイント(7)を、水平ブレード(7F)を着座溝(GT)に、垂直ブレード(7W)を断熱層(2B)の背面(Br)に当接して断熱層(2B)に釘止めする、請求項8、又は9、又は10の外壁の構築方法。
- 断熱支持パネル(3)は、袖壁型枠内で、上下適所を、セパレータ(10H´)、断熱材用コーン(11A)、アンカー(11B)を用いて挟着保持する、請求項9、又は10、又は11の構築方法。
- 断熱支持パネル(3)の断熱層(3B)の幅(W3)を、袖壁厚(T5)より若干両側に突出する寸法とし、断熱層(3B)の両側面(3L,3R)を複合パネル(2)の断熱層(2B)の側端の入り込み面(2L,2R)に衝合当接させる、請求項9乃至12のいずれか1項の構築方法。
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