JP4813125B2 - 鋼板コンクリート造部材および鋼板コンクリート造建造物 - Google Patents

Description

近年、発電所のフレーム架構などとして鋼板コンクリート造梁および鋼板コンクリート造柱を用いらものがある。鋼板コンクリート梁および鋼板コンクリート柱は、たとえば鋼板を中空の四柱状体に形成し、その中空部にコンクリートを打設した構造のものであり、外側の鋼板が外力に抵抗する主構造とみなされ、内側のコンクリートは主として剛性要素とみなされている。

このような鋼板コンクリートを用いたフレーム架構として、従来、特開平５−３３１８０７号公報に開示された鋼板コンクリート製大型フレーム架構がある。この鋼板コンクリート製大型フレーム架構は、構造物の規模に応じて所定サイズの矩形形状に曲げ加工された鋼板にコンクリートを打設した鋼板コンクリート製の長尺状の柱と梁とを溶接によって接合されて構成されているものである。
特開平５−３３１８０７号公報

しかし、上記特許文献１に開示された鋼板コンクリート製大型フレーム架構では、鋼板コンクリートに強度を付与するためのブレースが用いられている。このブレースは、矩形に加工された鋼板コンクリートにおける鋼板の断面形状に合わせた矩形のリブを四周に形成し、これらのリブの間にクロスした状態で配置されて設けられる。このように、ブレースが鋼板コンクリートの中央部においてクロスした状態で配置されていると、コンクリートを打設する前に鋼板内を移動する作業員の移動の妨げになるという問題があった。また、水平方向に配置されたリブは、コンクリート充填時に空気だまりを生じやすい構造となっていた。

そこで、本発明の課題は、コンクリート鋼板における鋼板を補強するにあたり、鋼板内の移動の妨げとなるのを避けることができるコンクリート充填性に優れた鋼板コンクリート造部材およびコンクリート造建造物を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る鋼板コンクリート造部材は、鋼板コンクリート造柱部材として用いられ、鋼板コンクリート造梁部材と接合される長尺状の鋼板コンクリート造部材であって、鋼板コンクリート造部材における鋼板コンクリート造部材を構成する鋼板の内側面に補強部材が配置されており、補強部材は、鋼板コンクリート造部材において、部材の長手軸方向に沿って配置される軸方向リブと、鋼板コンクリート造部材の長手軸方向に交差する面に沿って配置され、記軸方向リブを略等間隔に結合する周方向リブと、周方向リブの略中央位置を結んで略ひし形に配置されるブレースと、を備え、周方向リブおよびブレースは、鋼板コンクリート造部材の長手方向の全長に渡って複数設けられており、複数の周方向リブおよびブレースは、鋼板コンクリート造梁部材との接合部分を避けた位置に配置されているものである。

本発明に係る鋼板コンクリート造部材は、鋼板コンクリートを補強するブレースが、鋼板コンクリート造部材の長手軸方向に交差する面上における互いに隣接する周方向リブの略中央位置を結んで略ひし形に配置されている。このため、ブレースの内側位置に大きな空間を形成することができるので、この空間を作業員が通ることができる。したがって、鋼板内の移動の妨げとなるのを避けることができる。しかも、作業員が移動するための空間をブレースの内側に形成することにより、たとえば鋼板コンクリートの鋼板にスタッドを設けた場合でも、この作業員の衣服等がスタッドに引っかかるといった事態を防止することができる。また、ブレースを設けることにより、コンクリート充填時の空気だまりを生じやすい周方向リブを削減することができるので、コンクリートの充填性を向上させることができる。

また、上記課題を解決した本発明に係る鋼板コンクリート造建造物は、請求項１に記載の鋼板コンクリート造部材が、鋼板コンクリート造柱部材として用いられ、請求項２に記載の鋼板コンクリート造部材が鋼板コンクリート造梁部材として用いられているものである。

かかる鋼板コンクリート造構造物においては、上記の鋼板コンクリート造部材が用いられているので、コンクリート鋼板を補強するにあたり、鋼板内の移動の妨げとなるのを避けることができる。

このとき、鋼板コンクリート造梁部材における上フランジ鋼板が、中央部が突出する山型に形成されており、中央部に空気流通孔が形成されている態様とすることができる。

このように、鋼板コンクリート造梁部材における上フランジ鋼板が、中央部が突出する山型に形成されており、中央部に空気流通孔が形成されていることにより、鋼板コンクリート造梁部材にコンクリートを充填する際に、空気を良好に排出することができ、空気だまりの発生を防止することができる。

また、鋼板コンクリート造部材の鋼板にコンクリート注入口が形成されており、コンクリート注入口からコンクリート材料を注入することにより、鋼板コンクリート造部材におけるコンクリート注入口よりも上方位置におけるコンクリートが打設されている態様とすることもできる。

このように、鋼板コンクリート造部材の鋼板にコンクリート注入口が形成されており、コンクリート注入口からコンクリート材料を注入することにより、鋼板の内側における空気だまりを防止することができ、コンクリートを良好に充填することができる。

本発明に係る鋼板コンクリート造部材および鋼板コンクリート造建造物によれば、コンクリート鋼板における鋼板を補強するにあたり、コンクリート充填時に空気だまりを生じ難くすることができるとともに、鋼板内の移動の妨げとなるのを避けることができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は、本発明に係る鋼板コンクリート造部材の接合構造が適用される発電所のフレーム架構の斜視図、図２は、本発明に係る鋼板コンクリート造部材の接合構造の斜視図、図３は、本発明に係る鋼板コンクリート造部材の接合構造の断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る鋼板コンクリート造部材である鋼板コンクリート造柱（以下「柱部材」という）１、鋼板コンクリート造梁（以下「梁部材」という）２、および天井用梁部材３は、フレーム架構Ｆに用いられる。フレーム架構Ｆは、複数の柱部材１、梁部材２、および天井用梁部材３を接合することによって構築される。図２および図３に示すように、柱部材１には、その長手方向（高さ方向）略中央部に梁部材２が接合され、柱部材１の上端部には、天井用梁部材３が接合されて柱梁接合部が形成されている。

次に、柱部材１の構成について説明する。図４および図５に示すように、柱部材１は、柱鋼板１１を備えており、柱鋼板１１の内側にコンクリートが充填されている。柱鋼板１１は鋼板を断面矩形の中空状に折り曲げ加工して長尺状に形成されており、鉛直方向に沿うように立設されている。また、柱部材１は、複数の軸方向リブ１２を有しており、複数の軸方向リブ１２は、平面視して矩形状となっている柱鋼板１１の内周面に沿って等間隔で配置されている。

また、柱部材１には、複数の補強部材１３が取り付けられている。補強部材１３は、柱部材１の長手軸方向に交差する面、ここでは直交する面上で、それぞれ柱鋼板１１の内周面に沿って配置された４本の周方向リブ１３Ａ〜１３Ｄによって構成されている。補強部材１３は、互いに高さ方向に適宜の間隔をおいて配置されて取り付けられており、柱部材１の長手方向に直交する面上に配置される周方向リブ１３Ａ〜１３Ｄによって矩形状に形成されている。

さらに、補強部材１３の内側には、ブレース１４および必要に応じて束材１５が配設されている。ブレース１４は、複数の周方向リブ１３Ａ〜１３Ｄのうち、隣接するもの同士におけるそれぞれの略中央部分を結び、平面視して略ひし形状に形成されている。また、束材１５はブレース１４における１組の対角位置、具体的に、周方向リブ１３Ａ，１３Ｃのそれぞれの中央位置を結ぶ位置に配置されている。また、ブレースにおける１組の対角位置に配置される束材が設けられている。この束材が設けられることにより、鋼板コンクリートの強度をさらに高めることができ、しかも、ブレースの内側における空間を略半分にするので、やはり広い状態で空間を形成しておくことができる。さらに、図示はしないが、周方向リブ１３Ａ〜１３Ｄには、それぞれ複数のエア抜き穴が形成されている。このエア抜き孔により、柱鋼板１１の内側におけるコンクリートの充填性を高めている。

また、柱部材１における梁部材２との接合部位には、ダイヤフラムプレート１６が設けられている。図６に示すように、ダイヤフラムプレート１６には、平面視した中央部分に人員用開口１６Ａが形成されている。人員用開口１６Ａは作業員が通ることができるように、幅約８００×８００ｍｍ程度の矩形状に形成されている。また、人員用開口１６Ａの周囲には、１２個のバイブレータ用開口１６Ｂが形成されている。バイブレータ用開口１６Ｂは、コンクリートを打設する際にコンクリートに振動を付与するバイブレータを挿入するための開口であり、φ２００ｍｍ程度の円形に形成されている。また、人員用開口１６Ａおよびバイブレータ用開口１６Ｂは、いずれも空気流通孔としても機能する
さらに、ダイヤフラムプレート１６には、バイブレータ用開口１６Ｂが形成されている部位の周囲であって、ダイヤフラムプレート１６の内周に沿った位置には、多数の空気孔１６Ｃが形成されている。空気孔１６Ｃは、コンクリートを打設している間に発生する空気を外部に排出するための孔であり、約φ２０ｍｍ程度の円形に形成されている。このダイヤフラムプレート１６により、梁部材２との接合部における強度を高めている。

また、柱鋼板１１における内側面には複数のスタッド１７が柱鋼板１１の内側面に対して直交する方向を向いて立設されている。スタッド１７は、４面を向いた柱鋼板１１のすべての面から内側に向けて立設されており、これらのスタッド１７により、柱鋼板１１の内側にコンクリートが打設された際における柱鋼板１１とコンクリートとの強度を高めている。

さらに、図３に示すように、柱鋼板１１には、コンクリート注入口１８が複数形成されている。これらの複数のコンクリート注入口１８は、高さ方向に離間して配置されており、コンクリートを打設する際、打設の進行状況に応じて、これらのコンクリート注入口１８のうち適宜位置からコンクリートを注入する。こうして、柱鋼板１１内にコンクリートを打設する。

また、図７および図８に示すように、梁部材２は、梁鋼板２１を備えており、梁鋼板２１の内側にコンクリートが充填されている。梁鋼板２１は鋼板を断面矩形の中空状に折り曲げ加工して長尺状に形成されており、水平方向に沿うように配設されている。こうして、梁鋼板２１としては、表面および裏面が水平方向を向いて配置される上下フランジ鋼板２２，２３と表面および裏面が水平方向を向いて配置されるウエブ鋼板２４，２５とが形成される。

さらに、梁部材２は、軸方向リブ２６Ａ，２６Ｂを有している。軸方向リブ２６Ａ，２６Ｂは、梁鋼板２１の内側面で、鉛直方向に沿って配置されている。軸方向リブ２６Ａ，２６Ｂは、梁部材２の長手方向に適宜の間隔をおいて配置されている。さらに、梁部材２には、周方向リブ２７Ａ，２７Ｂが設けられている。周方向リブ２７Ａ，２７Ｂは、梁部材２の長手方向に直交する面上で対向する軸方向リブ２６Ａ，２６Ｂ同士の上端部および下端部を結ぶ位置に配置されている。

また、梁部材２の長手方向に直交する面上における軸方向リブ２６Ａ，２６Ｂと周方向リブ２７Ａ，２７Ｂとの間には、ブレース２８および束材２９が設けられている。ブレース２８は、隣接する軸方向リブ２６Ａ，２６Ｂと周方向リブ２７Ａ，２７Ｂにおける略中央部分を結び、梁部材２の長手方向に見て略ひし形状に形成されている。また、束材２９はブレース２８における１組の対角位置、具体的に、軸方向リブ２６Ａ，２６Ｂのそれぞれの中央位置を結ぶ位置に配置されている。

さらに、図示はしないが、周方向リブ２７Ａには、複数のエア抜き穴が形成されている。このエア抜き孔により、梁鋼板２１の内側におけるコンクリートの充填性を高めている。また、梁鋼板２１の内側には、複数のスタッド１７が配設されている。これらのスタッド１７は、柱部材１に設けられたスタッド１７と同様、梁鋼板２１の内側面に対して直交する方向を向いて立設されている。スタッド１７は、フランジ鋼板２２，２３およびウエブ鋼板２４，２５のすべての面から内側に向けて立設されており、これらのスタッド１７により、梁鋼板２１の内側にコンクリートが打設された際における梁鋼板２１とコンクリートとの強度を高めている。

また、梁鋼板２１におけるウエブ鋼板２４，２５には、複数のコンクリート注入口２５Ａが形成されている。複数のコンクリート注入口２５Ａは、ウエブ鋼板２４，２５の下方位置において、略同じ高さ位置に梁部材２の長手方向に適宜の間隔をおいて離間して配置されている。これらのコンクリート注入口２５Ａからコンクリートを注入することにより、梁部材２にコンクリートが打設される。

さらに、上フランジ鋼板２２は、図８に示すように、中央部が突出する山形をなしている。その上には、図９に示すように、人員用開口２２Ａ、バイブレータ用開口２２Ｂ、および空気孔２２Ｃが形成されている。人員用開口２２Ａは作業員が通ることができるように、幅約８００×８００ｍｍ程度の矩形状に形成されている。また、バイブレータ用開口１６Ｂは、コンクリートを打設する際にコンクリートに振動を付与するバイブレータを挿入するための開口であり、φ２００ｍｍ程度の円形に形成されている。さらに、空気孔２２Ｃは、コンクリートを打設している間に発生する空気を外部に排出するための孔であり、約φ２０ｍｍ程度の円形に形成されている。これらの人員用開口２２Ａ、バイブレータ用開口２２Ｂ、および空気孔２２Ｃは、いずれも複数形成されており、複数の人員用開口２２Ａ、バイブレータ用開口２２Ｂ、および空気孔２２Ｃは、いずれも梁部材２の長手方向に適宜の間隔をおいて離間して配置されている。また、人員用開口２２Ａおよびバイブレータ用開口２２Ｂは、いずれも空気流通孔としても機能する。

天井用梁部材３は、図８および図９に示すように、梁鋼板３１を備えている。この梁鋼板３１は、断面矩形状と比較して、上面に位置する梁鋼板がない断面略コ字形状をなしている。この梁鋼板３１の内部に、上記の梁部材２と同様の周方向リブ３２および軸方向リブ３３が設けられている。周方向リブ３２および軸方向リブ３３の間には、略ひし形形状に配置されたブレース３４および水平方向に向いて配置された束材３５が設けられている。また、梁鋼板３１の内側には複数のスタッド１７が立設されており、梁鋼板３１の側面には、コンクリート注入口３６が形成されている。

一方、図３に示すように、梁部材２の柱部材１との接合位置における上下フランジ鋼板２２，２３には、スプリットティ４が取り付けられており、ウエブ鋼板２４，２５には、アングル材７が取り付けられている。梁部材２は、柱部材１に対して、これらのスプリットティ４およびアングル材７を介して、ボルト接合によって固定されている。

以上の構成を有する本実施形態に係るフレーム架構Ｆにおいて、柱部材１および梁部材２には柱鋼板１１および梁鋼板２１を補強するためのブレース１４，２８がそれぞれ設けられているが、これらのブレース１４，２８は、いずれも略ひし形形状に配置されている。このため、柱鋼板１１および梁鋼板２１の補強を可能とする一方で、中央部分に大きな空間を形成することができるので、この空間を作業員が通過するようにすることができ、鋼板内の移動の妨げとなるのを避けることができる。

また、柱鋼板１１および梁鋼板２１を補強するための束材１５，２９も設けられているが、これらの束材１５，２９は、ブレース１４，２８の１組の対角位置を結んで配置されている。このため、鋼板コンクリートの強度をさらに高めることができ、しかも、ブレース１４，２８の内側における空間を略半分にするので、やはり広い状態で空間を形成しておくことができる。

次に、本実施形態に係るフレーム架構Ｆの製造工程について説明する。フレーム架構Ｆを製造するにあたり、まず、柱部材１を立設する作業を行う。柱部材１を立設するにあたり、まず、図示しない基礎スラブを構築し、構築した基礎スラブの上に柱鋼板１１を立設する。

基礎スラブが設けられ、柱鋼板１１が立設されたら、柱鋼板１１における梁鋼板２１との接合位置に梁鋼板２１を配置する。それから、スプリットティ４およびアングル材７を柱鋼板１１にボルト接合し、柱鋼板１１に対して梁鋼板２１を接合する。

こうして、柱鋼板１１と梁鋼板２１とを接合したら柱鋼板１１および梁鋼板２１にコンクリートを充填する。柱鋼板１１にコンクリートを充填するにあたり、図１１に示すように、グランドレベルＨ０から、一番下方に形成されたコンクリート注入口１８が形成されている高さＨ１までは、柱鋼板１１の最上部における開口からコンクリートを注入する。注入したコンクリートが高さＨ１の近傍に到達したら、下方コンクリート注入口１８Ａからコンクリートを圧入することによって注入する。

下方コンクリート注入口１８Ａからコンクリートを圧入することにより、高さＨ１よりも上方位置における柱鋼板１１の内部では、下側からコンクリートが圧入されてくることになる。このため、柱鋼板１１内におけるコンクリートを良好に充填することができる。下方コンクリート注入口１８Ａからコンクリートを充填している間、最下方に位置するダイヤフラムプレート１６におけるバイブレータ用開口１６Ｂからバイブレータを挿入し、バイブレータによってコンクリートを攪拌する。ここで発生する空気は、ダイヤフラムプレート１６に形成された人員用開口１６Ａ、バイブレータ用開口１６Ｂ、および空気孔１６Ｃを介して上方に放出される。したがって、柱鋼板１１内における空気だまりの発生を良好に防止することができる。

こうして、柱鋼板１１内へのコンクリートの充填を行い、梁部材２との接合の高さ位置までコンクリートが充填されたら、梁鋼板２１に形成されたコンクリート注入口２５Ａからコンクリートを圧入することにより、梁鋼板２１にコンクリートを充填する。コンクリート注入口２５Ａからコンクリートを充填することにより、梁鋼板２１内においても、コンクリートを良好に充填することができる。

また、梁鋼板２１内にコンクリートを充填している際、上フランジ鋼板２２には人員用開口２２Ａ、バイブレータ用開口２２Ｂ、および空気孔２２Ｃが形成されているので、空気を良好に排出することができ、空気だまりの発生を防止することができる。さらに、充填されたコンクリートが上フランジ鋼板２２に近づいた場合であっても、上フランジ鋼板２２には、その中央部が突出する山形とされており、中央部に空気を排出する人員用開口２２Ａが形成されている。このため、梁鋼板２１内にコンクリートを充填する際、常に空気孔が確保された状態にあるので、空気だまりの発生をさらに良好に防止することができる。

一方、柱鋼板１１において、下方コンクリート注入口１８Ａからのコンクリートの充填により、上方コンクリート注入口１８Ｂの高さ位置Ｈ２までコンクリートが充填されたら、上方コンクリート注入口１８Ｂからコンクリートの注入を開始する。また、続いて、天井用梁部材３における梁鋼板３１に対しても、コンクリート注入口３６からコンクリートを注入することにより、コンクリートの打設が行われる。そして、柱部材１および梁部材２が完成し、フレーム架構１が構築される。

本発明に係る鋼板コンクリート造部材の接合構造が適用される発電所のフレーム架構の斜視図である。 本発明に係る鋼板コンクリート造部材の接合構造の斜視図である。 本発明に係る鋼板コンクリート造部材の接合構造の断面図である。 柱部材の一部破断斜視図である。 柱部材の平断面図である。 ダイヤフラムプレートの平面図である。 梁部材の一部破断斜視図である。 梁部材の正断面図である。 梁部材の平面図である。 天井用梁部材の一部破断斜視図である。 柱部材にコンクリートを充填する状況を説明する概念図である。

符号の説明

１…柱部材
２…梁部材
３…天井用梁部材
４…スプリットティ
７…アングル材
１１…柱鋼板
１２，２６Ａ，２６Ｂ，３３…軸方向リブ
１３Ａ〜１３Ｄ，２７Ａ，２７Ｂ，３２…周方向リブ
１３…補強部材
１４，２８，３４…ブレース
１５，２９，３５…束材
１６…ダイヤフラムプレート
１６Ａ…人員用開口
１６Ｂ…バイブレータ用開口
１６Ｃ…空気孔
１７…スタッド
１８（１８Ａ，１８Ｂ），２５Ａ，３６…コンクリート注入口
２１，３１…梁鋼板
２２，２３…フランジ鋼板
２２Ａ…人員用開口
２２Ｂ…バイブレータ用開口
２２Ｃ…空気孔
２４，２５…ウエブ鋼板
Ｆ…フレーム架構

Claims (5)

1. 鋼板コンクリート造柱部材として用いられ、鋼板コンクリート造梁部材と接合される長尺状の鋼板コンクリート造部材であって、
   前記鋼板コンクリート造部材における前記鋼板コンクリート造部材を構成する鋼板の内側面に補強部材が配置されており、
   前記補強部材は、前記鋼板コンクリート造部材において、部材の長手軸方向に沿って配置される軸方向リブと、
   前記鋼板コンクリート造部材の長手軸方向に交差する面に沿って配置され、前記軸方向リブを略等間隔に結合する周方向リブと、
   前記周方向リブの略中央位置を結んで略ひし形に配置されるブレースと、
   を備え、
   前記周方向リブおよび前記ブレースは、前記鋼板コンクリート造部材の長手方向の全長に渡って複数設けられており、
   前記複数の周方向リブおよび前記ブレースは、前記鋼板コンクリート造梁部材との接合部分を避けた位置に配置されていることを特徴とする鋼板コンクリート造部材。
2. 鋼板コンクリート造梁部材として用いられ、鋼板コンクリート造柱部材と接合される長尺状の鋼板コンクリート造部材であって、
   前記鋼板コンクリート造部材における前記鋼板コンクリート造部材を構成する鋼板の内側面に補強部材が配置されており、
   前記補強部材は、前記鋼板コンクリート造部材において、部材の長手軸方向に沿って配置される軸方向リブと、
   前記鋼板コンクリート造部材の長手軸方向に交差する面に沿って配置され、前記軸方向リブを略等間隔に結合する周方向リブと、
   前記周方向リブの略中央位置を結んで略ひし形に配置されるブレースと、
   を備え、
   前記周方向リブおよび前記ブレースは、前記鋼板コンクリート造部材の長手方向の全長に渡って複数設けられており、
   前記複数の周方向リブおよび前記ブレースは、前記鋼板コンクリート造柱部材との接合部分を避けた位置に配置されていることを特徴とする鋼板コンクリート造部材。
3. 請求項１に記載の鋼板コンクリート造部材が、鋼板コンクリート造柱部材として用いられ、請求項２に記載の鋼板コンクリート造部材が鋼板コンクリート造梁部材として用いられている鋼板コンクリート造建造物。
4. 前記鋼板コンクリート造梁部材における上フランジ鋼板が、中央部が突出する山型に形成されており、前記中央部に空気流通孔が形成されている請求項３に記載の鋼板コンクリート造建造物。
5. 前記鋼板コンクリート造部材の鋼板にコンクリート注入口が形成されており、
   前記コンクリート注入口からコンクリート材料を注入することにより、前記鋼板コンクリート造部材における前記コンクリート注入口よりも上方位置におけるコンクリートが打設されている請求項３または請求項４に記載の鋼板コンクリート造建造物。

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