JP4565331B2 - 床の構造 - Google Patents

Description

本発明は鉄骨造の建物の床の構造に係わり、特にフルＰＣａ床板によって構成される床の構造に関する。

周知のように、建物における床板の合理化工法としてフルＰＣａ床板を用いる工法が提案されている。この種の工法におけるフルＰＣａ床板は、軽量で撓み難いものであること、梁に対するジョイントやフルＰＣａ床板どうしのジョイントを合理的にかつ容易に行い得るものであること、簡便かつ安価に製造できるものであることが望まれ、たとえば特許文献１には角材等の木材を埋め込むことで厚肉でありながら軽量化を図ったプレキャストコンクリート版が提案されている。
特開２００３−１３８６８４号公報

しかし、特許文献１に示されるプレキャストコンクリート版は、版どうしおよび梁に対する接合のために、端部に切欠部を形成してそこに鉄筋の端部を露出させておくものであることから、搬送時や施工時の取り扱いが不便であるばかりでなく、その製造は必ずしも容易ではなく、特に製造の自動化や完全機械化を図ることが困難であってコスト高とならざるを得ないものであった。

上記事情に鑑み、本発明は、取り扱いが便利であり、かつ容易にかつ安価に製造できるフルＰＣａ床板による合理的な床の構造を提供することを目的としている。

本発明は、一方向に長い矩形平板状とされ、板厚内に長手方向に沿う中空部が形成されて該中空部が長手方向両端面に開口しているとともに、短手方向の両側部の上面側にせん断コッターが形成されていて、鉄骨梁間に並べられて敷設されることにより建物の床を構成するプレキャストコンクリート版からなるフルＰＣａ床板により構成される床の構造であって、上記のフルＰＣａ床板の長手方向両端部を鉄骨梁により支持して該鉄骨梁間に架設することにより、該鉄骨梁間に複数のフルＰＣａ床板を短手方向に隙間なく並べて敷設し、短手方向に隣接配置した双方のフルＰＣａ床板の側部のせん断コッター間に、前記鉄骨梁を挟んでその両側に架設した双方のフルＰＣａ床板の長手方向端部間に跨るようにジョイント筋を配筋し、鉄骨梁上およびフルＰＣａ床板のせん断コッター間にジョイントコンクリートを充填して該ジョイントコンクリート中に前記ジョイント筋を埋設することにより、該ジョイントコンクリートを双方のフルＰＣａ床板の長手方向端面に開口している開口部からその内部に食い込ませて、前記ジョイント筋および前記ジョイントコンクリートを介してフルＰＣａ床板の端部を鉄骨梁に対して短手方向のせん断力を伝達可能に接合し、かつ双方のフルＰＣａ床板の側部どうしをせん断コッターを介してジョイントコンクリートにより長手方向のせん断力を伝達可能に接合してなり、かつ、前記鉄骨梁上にスタッドを固着するとともに梁型筋を配筋して、フルＰＣａ床板の長手向端部を、ジョイント筋、ジョイントコンクリート、スタッド、梁型筋を介して鉄骨梁に対して単純支持の支承形態で接合することを特徴とする。

本発明において用いるフルＰＣａ床板は、中空部とせん断コッターを設けただけの単純な矩形平板状のものであって、従来のようにジョイント用の鉄筋を露出状態で設けておくものではないから、容易にかつ安価に製造することができるし、搬送時や施工時における取り扱いの点でも有利である。

本発明の床の構造は、上記のフルＰＣａ床板の端部を鉄骨梁に対してジョイント筋およびジョイントコンクリートを介して接合し、かつフルＰＣａ床板の側部どうしをジョイントコンクリートを介してせん断コッターどうしを直接接合するので、簡単な構造で両方向のせん断力を有効に伝達可能であり、特にフルＰＣａ床板の端部はジョイント筋、ジョイントコンクリート、スタッドジベル、梁型筋を介して鉄骨梁に対して確実に一体化するとともに、その鉄骨梁に対して単純支持の支承形態で接合されるので、構造的に合理的であるし施工性にも優れる。

なお、本発明において用いるフルＰＣａ床板は、長尺ベッド上にコンクリートを連続的に流し込んでいきつつ、コッター形成用の凸部を設けた回転ベルトからなる側型枠を循環駆動することにより、自動的に効率よく製造することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図５に示す。本実施形態は、鉄骨造の建物の施工に際して、一方向に長い矩形平板状のフルＰＣａ床板１を鉄骨梁７間に架設して床を構成する場合の適用例である。

本実施形態におけるフルＰＣａ床板１は、その拡大横断面を図２に示すように、下面側にＰＣ鋼線２が緊張力を付与されて定着されていて長手方向にプレストレスが導入された高強度プレキャストコンクリート製のものである。その版厚内には円形断面の中空部３が所定間隔で形成されて軽量化が図られており、それら中空部３は長手方向の両端面において開口したものとされている。また、幅方向（短手方向）の両側部は上面側が切り欠かれることで下面側に段部４が形成されており、かつ段部４の上部側にはせん断コッター５として機能する多数の凹凸部が形成されている。このフルＰＣａ床板１のサイズは、これを架設するべきスパン長および荷重条件に応じて適宜設計すれば良いが、幅寸法をたとえば１．２ｍあるいは２．４ｍ程度のモジュールとし、版厚は１２０ｍｍ程度で十分な剛性を確保できる。

本実施形態では、図１に示すように４本の鉄骨柱６と４本の鉄骨梁７とにより囲まれた１グリッド内に、４枚のフルＰＣａ床板１をそれらの幅方向（短手方向、図示Ｙ方向）に隙間なく並べて敷設して、それぞれのフルＰＣａ床板１の長手方向（図示Ｘ方向）の両端部をＹ方向の鉄骨梁７により支持してそれら鉄骨梁７間に架設し、その状態で各フルＰＣａ床板１の端部を鉄骨梁７に対して接合するとともに、隣接配置したフルＰＣａ床板１の側部どうしも互いに接合するものである。

鉄骨梁７に対するフルＰＣａ床板１の端部の接合は、図３〜図４に示すように、短手方向に隣接配置した双方のフルＰＣａ床板１の側部のせん断コッター５間に、鉄骨梁７を挟んでその両側に架設した双方のフルＰＣａ床板１の長手方向端部間に跨るようにジョイント筋１０を配筋し、鉄骨梁７上にはスタッドジベル１１を固着するとともに梁型筋１２を配筋しておき、鉄骨梁７上およびフルＰＣａ床板１のせん断コッター５間にジョイントコンクリート１３を充填して、該ジョイントコンクリート１３中にジョイント筋１０、スタッドジベル１１、梁型筋１２を埋設することにより行う。ジョイント筋１０は鉄筋の両端部に定着頭部が一体に加工されたもので、そのジョイント筋１０は、図３に示すように隣接配置した双方のフルＰＣａ床板１の段部４上に配筋し、または図４に示すように鉄骨柱６の周囲においては柱形に対応して形成した切欠部１４の内側に配筋する。

このような構造でフルＰＣａ床板１の端部を鉄骨梁７に対して接合することにより、フルＰＣａ床板１の端部はジョイント筋１０、ジョイントコンクリート１３、スタッドジベル１１、梁型筋１２を介して鉄骨梁７に対して確実に一体化するとともに、その鉄骨梁７に対して単純支持の支承形態で接合される。そして、フルＰＣａ床板１の短手方向（Ｙ方向）の面内地震力は、図５（ａ）に示すようにフルＰＣａ床板１の中空部３内に食い込んだジョイントコンクリート１３のせん断摩擦と、図５（ｂ）に示すジョイント筋１０のせん断摩擦の累加強度としてフルＰＣａ床板１から鉄骨梁７に伝達され、それらジョイントコンクリート１３およびジョイント筋１０によるダボ効果によりＹ方向のせん断耐力が十分に発揮される。

一方、隣接配置したフルＰＣａ床板１の側部どうしの接合は、図３（ｃ）に示すように双方の側部に形成されている段部４が突き合わされてその上部に形成される凹部内に同じくジョイントコンクリート１３を充填することで行う。これにより双方のフルＰＣａ床板１のせん断コッター５間にジョイントコンクリート１３が充填され、フルＰＣａ床板１の長手方向（Ｘ方向）の面内地震力はジョイントコンクリート１３およびせん断コッター５を介して直接的に伝達される。

なお、上記のようにフルＰＣａ床板１を単純支持の支承形態で鉄骨梁７に接合した場合には、剛接合した場合に比べてスパン中央での曲げ応力が大きくなるものの、その曲げ応力増大分はＰＣ鋼線２により導入されているプレストレスによりキャンセルできる。また、鉄骨梁７とフルＰＣａ床板１の端部とのジョイント部を合成梁として設計することも可能であり、その場合は鉄骨梁７に対するフルＰＣａ床板１の協力幅を予め実験等により安全に決定すれば良い。また、フルＰＣａ床板１の協力効果を無視して合成梁としない設計とすることでも良い。鉄骨梁７とフルＰＣａ床板１の端部とのジョイント部は鉄骨梁７の終局耐力を発揮するまでせん断摩擦またはコッターの直接せん断の耐力が確保されれば良い。

図６は上記のフルＰＣａ床板１の製造手法の一例を示す。これは、製造するべきフルＰＣａ床板１よりも幅広の長尺ベッド２０上にコンクリートを連続的に流し込むコンクリート投入機２１と、流し込んだコンクリートの表面をローラにより均す均し機２２と、回転ベルト２３にコッター形成用の凸部２４を設けた回転ベルト式の側型枠機２５からなる製造装置を用いるもので、長尺ベッド２０上にＰＣ鋼線２と中空部３を形成するための型枠（いずれも図示略）とをセットし、コンクリート投入機２１からスランプ値がゼロ程度の硬練りの高強度コンクリートを連続的に流し込みつつ、そのコンクリート投入機２１と均し機２２と側型枠機２５とを同期させて連続的に移動させていくことにより、せん断コッター５を同時形成しつつ長尺のフルＰＣａ床板１を連続的に製造するようにしたものである。これによれば製造工程をほぼ完全自動化できるし、特に回転ベルト式の側型枠機２５の内側にコンクリートを流し込むことからせん断コッター５を精度良く形成できて不良コッターが生じることもなく、長尺のフルＰＣａ床板１を極めて効率的に製造することが可能である。

なお、長尺ベッド２０をその全長がたとえば１００ｍあるいは１５０ｍ程度の長大なものとして、長大な長さのフルＰＣａ床板１を連続的に製造しながら所望位置で切断するようにすれば、所望長さのフルＰＣａ床板１を随時製造することができ、より一層効率的である。また、図示は省略したが、ＰＣ鋼線２への張力の付与はプレテンション工法によれば良く、長尺ベッド２０の両端側からＰＣ鋼線２を緊張した状態でコンクリート中に定着し、コンクリート硬化後に緊張力を開放すれば良い。同じく図示は省略したが、中空部３を形成するための型枠としてはパイプ材を用いてそのまま埋設しても良い。勿論、回転ベルト２３の内側に取り付ける凸部２４の形状や間隔は、形成するべきせん断コッター５の設計形状（長方形や円形状等）や間隔に応じて適正に設定すれば良い。

以上で説明したように、本実施形態のフルＰＣａ床板１は、特許文献１に示されているような従来一般のフルＰＣａ床板のように端部や側部にジョイント用の鉄筋を露出状態で設けておく必要がなく、したがって取り扱いが便利であるばかりでなく、たとえば図６に示したような簡易な製造装置による製造手法により効率的かつ自動的に製造することが可能であり、したがって製造費の削減を十分に図ることができる。また、本実施形態の床の構造は上記のフルＰＣａ床板１を簡単な構造で両方向のせん断力伝達可能に接合することができるから、構造的にも施工性の点でもまた作業安全性のうえでも合理的であり極めて有効である。

本発明の実施形態であるフルＰＣａ床板により形成された床の構造を示す平面図である。 同、フルＰＣａ床板の拡大横断面図である。 同、フルＰＣａ床板と鉄骨梁との接合部の詳細を示す図（図１におけるIII部拡大図）である。 同、フルＰＣａ床板と鉄骨梁との接合部の詳細を示す図（図１におけるIV部拡大図）である。 同、フルＰＣａ床板と鉄骨梁との接合部のさらに詳細を示す図（図３におけるVa部およびVb拡大図）である。 同、フルＰＣａ床板の製造手法の一例を示す図である。

符号の説明

１ フルＰＣａ床板
２ ＰＣ鋼線
３ 中空部
４ 段部
５ せん断コッター
６ 鉄骨柱
７ 鉄骨梁
１０ ジョイント筋
１１ スタッドジベル
１２ 梁型筋
１３ ジョイントコンクリート
１４ 切欠部
２０ 長尺ベッド
２１ コンクリート投入機
２２ 均し機
２３ 回転ベルト
２４ 凸部
２５ 側型枠機

Claims (1)

1. 一方向に長い矩形平板状とされ、板厚内に長手方向に沿う中空部が形成されて該中空部が長手方向両端面に開口しているとともに、短手方向の両側部の上面側にせん断コッターが形成されていて、鉄骨梁間に並べられて敷設されることにより建物の床を構成するプレキャストコンクリート版からなるフルＰＣａ床板により構成される床の構造であって、
   前記フルＰＣａ床板の長手方向両端部を鉄骨梁により支持して該鉄骨梁間に架設することにより、該鉄骨梁間に複数のフルＰＣａ床板を短手方向に隙間なく並べて敷設し、
   短手方向に隣接配置した双方のフルＰＣａ床板の側部のせん断コッター間に、前記鉄骨梁を挟んでその両側に架設した双方のフルＰＣａ床板の長手方向端部間に跨るようにジョイント筋を配筋し、鉄骨梁上およびフルＰＣａ床板のせん断コッター間にジョイントコンクリートを充填して該ジョイントコンクリート中に前記ジョイント筋を埋設することにより、該ジョイントコンクリートを双方のフルＰＣａ床板の長手方向端面に開口している開口部からその内部に食い込ませて、前記ジョイント筋および前記ジョイントコンクリートを介してフルＰＣａ床板の端部を鉄骨梁に対して短手方向のせん断力を伝達可能に接合し、かつ双方のフルＰＣａ床板の側部どうしをせん断コッターを介してジョイントコンクリートにより長手方向のせん断力を伝達可能に接合してなり、かつ、
   前記鉄骨梁上にスタッジベルを固着するとともに梁型筋を配筋して、フルＰＣａ床板の長手方向端部を、ジョイント筋、ジョイントコンクリート、スタッドジベル、梁型筋を介して鉄骨梁に対して単純支持の支承形態で接合してなることを特徴とする床の構造。

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