JP4754737B2

JP4754737B2 - 鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法および接合構造

Info

Publication number: JP4754737B2
Application number: JP2001260155A
Authority: JP
Inventors: 泰蔵篠田; 和則秋山; 明清水
Original assignee: Obayashi Corp; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Obayashi Corp; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: JP2003064776A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法および接合構造に係り、更に詳しくは、鋼板コンクリートによって構成された鋼板コンクリート壁に鉄骨梁を接合するための接合方法の改良、およびこの接合方法によって接合された鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板コンクリート壁に鉄骨梁を固定する場合について従来なされてきた接合方法およびその接合方法によって接合された接合構造を図５を用いて説明する。
【０００３】
すなわち、鋼板コンクリートブロックに鉄骨梁２を固定する場合には、以下に示す（Ｓ１１）〜（Ｓ１８）の工程にしたがって行われる。なお、鋼板コンクリートブロックとは、周囲が表面鋼板５によって囲まれてなるものであって、この内部にコンクリートを打設することによって鋼板コンクリート壁１となる。
【０００４】
（Ｓ１１）定着板３を取り付けた鉄骨梁２およびアンカボルト４用の孔１３を開けられた表面鋼板５が予め準備される。
（Ｓ１２）定着板３が表面鋼板５にあてられ、孔１３にアンカボルト４が鋼板コンクリートブロックの外側から内側へと挿入される。
（Ｓ１３）鋼板コンクリートブロックの内部に作業員が入り込み、アンカボルト４にアンカボルト固定用ナット７が取り付けられる。
（Ｓ１４）鋼板コンクリートブロックの内部に作業員が入り込み、アンカレッジ８を固定するためのアンカレッジ固定用ナット９がアンカボルト４に取り付けられる。
（Ｓ１５）アンカレッジ８が設置される。
（Ｓ１６）アンカレッジ固定用ナット９が設置される。
（Ｓ１７）必要に応じて壁厚方向の補強材１０（例えば棒鋼が用いられる）が設置される。
（Ｓ１８）以降、工程Ｓ１１〜工程Ｓ１７にて製作された鋼板コンクリートブロックが現地に据え付けられ、しかる後に鋼板コンクリートブロック内にコンクリートが打設充填されることによって、鋼板コンクリート壁１が形成されるとともに、この鋼板コンクリート壁１に鉄骨梁２が固定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような接合方法に従って接合された鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造では、以下のような問題がある。
【０００６】
すなわち、従来の鋼板コンクリート壁１と鉄骨梁２との接合構造では、図６に示すように、鉄骨梁２に鉛直荷重Ｑが作用すると、定着板３が表面鋼板５に固定されている部位である定着部分の耐荷機構として、アンカボルト４の引張力Ｆと、定着板３による鋼板コンクリート壁１への圧縮力Ｐとで強度負担することになる。この場合の定着部分の剛性は、アンカボルト４の軸剛性および定着板３の面外曲げ剛性に依存し、剛結合の状態ではなくなる。このため、鋼板コンクリート壁１に固定されている鉄骨梁２の安定性が低下し、図７に示すように、アンカボルト４の局部的な引き抜け等によって鋼板コンクリート壁１の破壊をもたらす可能性があるという問題がある。
【０００７】
この場合、鉄骨梁２が鉄骨柱６に溶接固定されている場合には上述したような問題は生じないので、例えば、一端が上述したような接合方法によって鋼板コンクリート壁１に固定され、他端が鉄骨柱６に溶接固定された鉄骨梁２に生じる、鉄骨梁２の曲げモーメントは、図８に示すように偏った分布となる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、鉄骨梁を鋼板コンクリート壁に埋め込み固定し、鉄骨梁の荷重を鋼板コンクリート壁に伝達することによって鋼板コンクリート壁自体の曲げ剛性を利用し、もって、鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合部分の剛性を向上し、鋼板コンクリート壁に固定された鉄骨梁の安定性を高めることが可能な鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法および接合構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００１０】
すなわち、本発明の鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造は、以下に示すような接合方法にしたがって接合する。
【００１１】
まず、周囲を表面鋼板によって囲まれてなる鋼板ブロックの内部に、鉄骨梁を埋め込むための埋込部（埋込空間）を設ける一方、表面鋼板に、鉄骨梁を挿入して埋込部に導くための開口部を設ける。そして、鉄骨梁の先端側である埋込部分を、開口部から鋼板ブロックの内部に挿入して埋込部に埋め込んだ後に、埋め込んだ埋込部分の鋼板ブロックの内側に裏当金を設置し、裏当金が設けられた鋼板ブロックの表側である溶接部を溶接することによって、鉄骨梁を鋼板ブロックに仮固定する。
【００１２】
その後、鋼板ブロックの内部にコンクリートを打設することによって鋼板コンクリート壁を形成するとともに、打設したコンクリートによって鋼板コンクリート壁に鉄骨梁を固定する。
【００１３】
従って、本発明の鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法および接合構造においては、以上のような手段を講じることにより、鉄骨梁の荷重を鋼板コンクリート壁に伝達して鋼板コンクリート壁自体の曲げ剛性を利用することができる。その結果、鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合部分の固定安定性を高めることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係る鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法および、この接合方法によって接合した鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
なお、本発明の実施の形態の説明に用いる図中の符号は、図５から図８と同一部分については同一符号を付して示すことにする。
【００１６】
本発明の実施の形態を図１から図４を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法を説明するための図であって、鋼板コンクリート壁の表面鋼板に鉄骨梁を接合する状態の一例を示す正面図、図２は、鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造の一例を示す正面図である。
【００１８】
すなわち、本発明の実施の形態に係る鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法によって鋼板コンクリート壁１と鉄骨梁２とを接合する場合には、以下に示す（Ｓ１）から（Ｓ５）の工程にしたがって行う。
（Ｓ１）鋼板ブロックに、鉄骨梁２を埋め込むための埋込部を設ける。また、表面鋼板５に、鉄骨梁２を鋼板ブロック内に挿入し埋込部に埋め込むための開口部１１を設ける。
（Ｓ２）鉄骨梁２の先端側である埋込部分１５を、開口部１１を介して鋼板ブロックの埋込部に挿入する。
（Ｓ３）鋼板ブロック内部に作業員が入り込み、裏当金１２を設置（鋼板ブロックの内部側のみ）する。
（Ｓ４）裏当金１２が設けられた表面鋼板５の表側である溶接部１４を溶接することによって鉄骨梁２を表面鋼板５に仮固定する。
（Ｓ５）以降、現地にて鋼板ブロックを据え付け、しかる後に鋼板ブロック内にコンクリートを打設充填することによって、鋼板コンクリートブロックからなる鋼板コンクリート壁１を形成するとともに、この鋼板コンクリート壁１に鉄骨梁２を固定する。
【００１９】
次に、以上のような接合方法にしたがって接合した本発明の実施の形態に係る鋼板コンクリート壁１と鉄骨梁２との接合構造の作用について説明する。
【００２０】
すなわち、本発明の実施の形態に係る鋼板コンクリート壁１と鉄骨梁２との接合方法にしたがって接合した鋼板コンクリート壁１と鉄骨梁２との接合構造は、従来技術で必要としていたアンカボルト４および定着板３をともに不要とし、鉄骨梁２の荷重が、鋼板コンクリート壁１に直接伝達される。したがって、鋼板コンクリート壁１自体の曲げ剛性が利用可能となり、鋼板コンクリート壁１と鉄骨梁２との接合部分の剛性の向上が図られる。
【００２１】
このように、アンカボルト４を用いず、かつ鉄骨梁２の剛性が向上することから、図７に示すように従来技術にて懸念されていたアンカボルト４の局部的な引き抜け等による鋼板コンクリート壁１の破壊は生じない。
【００２２】
このとき、鉄骨梁２に生じる曲げモーメントは図３に示す如くとなり、図７に示す曲げモーメントと比較して、その偏りが改善される。たとえば、原子力施設に適用されている鋼板コンクリート壁１のように、その剛性が鉄骨梁２の剛性に比べて十分に大きい場合について、従来技術と本発明の実施の形態とにおける曲げモーメントの比較例を図４を用いて説明する。なお、ここでは、極端な例として、図４（ｂ）に示す従来技術における鋼板コンクリート壁１と鉄骨梁２との固定状態をピン状態と仮定し、鉄骨梁２が表面鋼板５に固定されている部位である固定部分、およびそれ以外の部分のそれぞれにおいて発生する曲げモーメントについて、従来技術（図４（ｂ））と本発明の実施の形態（図４（ｃ））とにおいて比較している。
【００２３】
すなわち、図４（ａ）に示すように、鉄骨梁２は、長さがＬであって、長さＬ方向に亘って一定の分布荷重ｗをもつものとする。このような鉄骨梁２の左端を鋼板コンクリート壁１の表面鋼板５に、従来技術による接合方法によって固定し、右端を鉄骨柱６に溶接固定した場合、鉄骨梁２の曲げモーメント分布は図４（ｂ）に示す如くとなる。この場合、固定部分における曲げモーメントＭ_１は下記（１）式の通り、また固定部分以外の部分における曲げモーメントＭ_２は下記（２）式の通りそれぞれ示される。
Ｍ_１＝（１／８）ｗＬ^２・・・（１）
Ｍ_２＝（９／１２８）ｗＬ^２・・・（２）
一方、このような鉄骨梁２の左端を鋼板コンクリート壁１の表面鋼板５に本発明の実施の形態による接合方法によって接合し、右端を鉄骨柱６に溶接固定した場合、鉄骨梁２の曲げモーメント分布は図４（ｃ）に示す如くとなる。この場合、固定部分における曲げモーメントＭ_１’は下記（３）式の通り、また固定部分以外の部分における曲げモーメントＭ_２’は下記（４）式の通りそれぞれ示される。
Ｍ_１’＝（１／１２）ｗＬ^２・・・（３）
Ｍ_２’＝（１／２４）ｗＬ^２・・・（４）
したがって、従来技術によって接合された鉄骨梁２の曲げモーメントに対する本発明の実施の形態の接合方法によって接合された鉄骨梁２の曲げモーメントの比率は、固定部分およびそれ以外の部分において、上記（１）式から（４）式を用いて、下記（５）式および下記（６）式の通りとなる。
【００２４】
Ｍ_１’／Ｍ_１＝（１／１２）／（１／８）＝２／３・・・（５）
Ｍ_２’／Ｍ_２＝（１／２４）／（９／１２８）＝１６／２７・・・（６）
このように、本発明の実施の形態に係る接合方法によれば、従来技術によって接合された鉄骨梁２よりも曲げモーメントを７割程度に低減することができるので、安定性を向上するとともに、鉄骨梁２の物量を削減することが可能となる。
【００２５】
また、本発明の実施の形態に係る鋼板コンクリート壁１と鉄骨梁２との接合方法は、従来技術による接合方法と比較して、工程が簡素化される。すなわち、従来技術による接合方法は、鋼板コンクリートブロック内部の作業が主体であって、上述した工程Ｓ１１から工程Ｓ１８までのうちの工程Ｓ１３から工程Ｓ１８が鋼板コンクリートブロック内部での作業であるために、作業性が困難であるのに加え、多くの部品を伴う。これに対して、本発明の実施の形態に係る鋼板コンクリート壁１と鉄骨梁２との接合方法は、鋼板コンクリートブロック内部の作業は少なく、上述した工程Ｓ１から工程Ｓ５までのうち、工程Ｓ３のみが鋼板コンクリートブロック内部の作業である。また、この鋼板コンクリートブロック内部の作業にはほとんど部品を必要としない。
【００２６】
上述したように、本発明の実施の形態に係る鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法は、上記のような作用により、鋼板コンクリートブロック内部での作業が少なく、かつ部品点数も少ないので作業性を改善することが可能となる。
【００２７】
更に、このような接合方法によって接合された鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造は、鉄骨梁２の荷重を鋼板コンクリート壁１に伝達して鋼板コンクリート壁１自体の曲げ剛性を利用することによって、鋼板コンクリート壁１と鉄骨梁２との接合部分の剛性を向上することができる。これによって、鋼板コンクリート壁１に固定された鉄骨梁２の曲げモーメントの偏在を改善し、安定性を高めることが可能となる。
【００２８】
以上、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鉄骨梁を鋼板コンクリート壁に埋め込み固定し、鉄骨梁の荷重を鋼板コンクリート壁に伝達することによって鋼板コンクリート壁自体の曲げ剛性を利用することができる。
【００３０】
以上により、鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合部分の剛性の向上を図ることができ、もって、鋼板コンクリート壁に固定された鉄骨梁の安定性を高めることが可能な鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法および接合構造を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法を説明するための図
【図２】同実施の形態に係る鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造の一例を示す正面図
【図３】同実施の形態に係る接合方法によって接合された鉄骨梁に生じる曲げモーメントの一例を示す図
【図４】従来技術によって接合された鉄骨梁に生じる曲げモーメントと、本発明の実施の形態に係る接合方法によって接合された鉄骨梁に生じる曲げモーメントとの比較例を示す図
【図５】従来技術による鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造の一例を示す正面図
【図６】従来技術による鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造における力の作用分布を示す図
【図７】アンカボルトの引き抜けによって破壊した状態の鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造の一例を示す正面図
【図８】一端が鋼板コンクリート壁に固定され、他端が鉄骨柱に固定された鉄骨梁に生じる曲げモーメントの一例を示す図
【符号の説明】
１…鋼板コンクリート壁
２…鉄骨梁
３…定着板
４…アンカボルト
５…表面鋼板
６…鉄骨柱
７…アンカボルト固定用ナット
８…アンカレッジ
９…アンカレッジ固定用ナット
１０…補強材
１１…開口部
１２…裏当金
１３…孔
１４…溶接部
１５…埋込部分

Claims

周囲を表面鋼板によって囲まれてなる鋼板ブロックの内部に、鉄骨梁を埋め込むための埋込部を設ける一方、前記表面鋼板に、前記鉄骨梁を挿入して前記埋込部に導くための開口部を設け、前記鉄骨梁の先端側である埋込部分を、前記開口部から前記鋼板ブロックの内部に挿入して前記埋込部に埋め込んだ後に、前記埋め込んだ埋込部分の前記鋼板ブロックの内側に裏当金を設置し、前記裏当金が設けられた前記鋼板ブロックの表側である溶接部を溶接して前記鉄骨梁を前記鋼板ブロックに仮固定し、前記鋼板ブロックの内部にコンクリートを打設することによって鋼板コンクリート壁を形成するとともに、前記打設したコンクリートによって前記鋼板コンクリート壁に前記鉄骨梁を固定するようにしたことを特徴とする鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合方法。
周囲を表面鋼板によって囲まれてなる鋼板ブロックの内部に、鉄骨梁を埋め込むための埋込部を設ける一方、前記表面鋼板に、前記鉄骨梁を挿入して前記埋込部に導くための開口部を設け、前記鉄骨梁の先端側である埋込部分を、前記開口部から前記鋼板ブロックの内部に挿入して前記埋込部に埋め込んだ後に、前記埋め込んだ埋込部分の前記鋼板ブロックの内側に裏当金を設置し、前記裏当金が設けられた前記鋼板ブロックの表側である溶接部を溶接して前記鉄骨梁を前記鋼板ブロックに仮固定し、しかる後に前記鋼板ブロックの内部にコンクリートを打設することによって鋼板コンクリート壁を形成するとともに、前記打設したコンクリートによって前記鋼板コンクリート壁に前記鉄骨梁を固定したことを特徴とする鋼板コンクリート壁と鉄骨梁との接合構造。