JP5203849B2 - 床版、床版の製造方法及び建築物 - Google Patents
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しかし、コンクリート床板302は普通コンクリートによって形成されているので、この部分の重量は従来の鉄筋コンクリート製の床スラブと変わりなく、更なる軽量化が望まれる。
また、床版に作用する鉛直荷重に対して金属製の下板が存在するので、一般の鉄筋コンクリート系床版で問題となっているクリープ変形が発生しない。
また、床版に作用する鉛直荷重を周辺フレームに伝達させることができる。
また、下板と上板との間のコア部を軽量材料によって形成する際に、周辺フレームを型枠として用いることできるので、木型枠等の仮設資材を減らすことができる。
よって、上板に固定したリブにより、軽量材料及び上板からなる床版の上部に圧縮力が発生したときに、上板が圧縮座屈するのを防ぐことができる。これにより、板厚の薄い上板でも圧縮力を負担することができるため、床版としての所定の曲げ剛性を得ることができる。
また、上板とコア部とによって補強板が挟みこまれて拘束されることにより、補強板の座屈を防止することができる。
下板設置工程では、下方に凸の形状となる金属性の下板の端部を周辺フレームに固定する。上板設置工程では、金属製の上板の端部を周辺フレームに固定してこの上板を下板の上方に配置し、上板と下板との間に閉塞空間を形成する。上板の下面には、座屈を防止する座屈防止手段が設けられている。コア部形成工程では、閉塞空間に軽量材料を充填してコア部を形成する。よって、第1態様と同様の効果を得ることができる。
鉄筋設置工程では、上板設置工程の前に、下方に凸の形状となる鉄筋の両端を周辺フレームに固定して、上板設置工程によって形成される閉塞空間に鉄筋を複数配置する。
よって、第4態様の鉄筋と同様の効果を得ることができる。
コア部形成工程では、下方に凸の形状となる金属製の下板の上に、この下板と一体となるように軽量材料によってコア部を形成する。
上板設置工程では、コア部の上に配置される金属製の上板の下面とコア部の上面との間に接着層を設けて上板をコア部の上面に固定する。
コア部形成工程では、軽量材料によってコア部を形成する。
下板設置工程では、コア部の下に配置される金属製の下板の上面とコア部の下面との間に接着層を設けて下板をコア部の下面に固定する。
上板設置工程では、コア部の上に配置される金属製の上板の下面とコア部の上面との間に接着層を設けて上板をコア部の上面に固定する。
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
また、C形鋼材12A、12Cには、後に説明する軽量気泡コンクリートUを充填する充填口(不図示)と、エア抜き口(不図示)とが設けられている。
上板16の下面には、上板16の座屈を防ぐ座屈防止手段としてのリブ18の上端部が固定されている。リブ18は、薄い金属板によって形成されている。また、リブ18は、間隔をあけてC形鋼材12Aの材軸と略平行に複数配置され、その両端部は床版10の側面へ達している。
このようにして、床版10は、建築物22の梁として略平行に配置されたH形鋼材24に架設され支持されている。
床版10の製造方法は、下板設置工程、上板設置工程、型枠設置工程、及びコア部形成工程を有している。
また、床版10に作用する鉛直荷重に対して金属製の下板14が存在するので、一般の鉄筋コンクリート系の床版で問題となっているクリープ変形が発生しない。
図6(d)に示す床版70は、例えば、下板設置工程、型枠設置工程、コア部形成工程、型枠脱型工程、及び上板設置工程を有する床版の製造方法によって構築することができる。
また、リブ等の部材や、リブを上板16に固定する等の加工が不要なので、床版を構築する際のコストを低減することができ、煩雑な作業を減らすことが可能となる。
なお、下板設置工程の前に上板設置工程を行ってもよいし、下板設置工程と上板設置工程とを同時に行ってもよい。
なお、第1の実施形態では、湾曲した形状の下板14の例を示したが、図8(a)、(b)の断面図に示すように、下板14は下方に凸の形状となっていればよい。また、床版の厚さを比較的大きくしてもよい場合には、図8(c)に示すように、下板14の下面を平坦にしてもよい。
また、鉄筋30の両端部は、C形鋼材12A、12Cの鉛直方向略中央にスポット溶接等の接合手段によってそれぞれ固定されている。
床版28の製造方法は、図11(a)〜(e)の断面図に示すように、床版10の製造方法(図3(a)〜(d)を参照のこと)に鉄筋設置工程(図11(b)を参照のこと)を加えたものである。すなわち、床版28の製造方法は、下板設置工程、鉄筋設置工程、上板設置工程、型枠設置工程、及びコア部形成工程を有している。
すなわち、鉄筋30の引張剛性が床版28の曲げ剛性(面外剛性)に寄与する。これにより、鉄筋30及び下板14の2つの部材の引張剛性が床版28の曲げ剛性(面外剛性)に寄与するので、床版28の面外剛性をより大きくすることができる。
なお、第2の実施形態では、鉄筋30、32を網状に配置した例を示したが、鉄筋30のみを配置する構成にしてもよい。鉄筋30、32を網状に配置すれば、コア部20と鉄筋30、32との一体化を強めることができるので好ましい。
この場合、図12の床版80に示すように、C形鋼材12A〜12Dの端部同士を接合して周辺フレームとしての方形状のフレーム74を形成し、このフレーム74を床版80の外周部に設ける。そして、このフレーム74のC形鋼材12B、12Dに鉄筋32の両端部を固定する。さらに、床版80を下方から見た図13の斜視図に示すように、C形鋼材12A〜12Dの外側からのそれぞれの側面視にて、床版80を正規に(下板14の上方に上板16が位置するように)設置した状態で下板14が下方に凸の形状となるようにする。
図14に示す床版76の製造方法は、図6で示した床版の製造方法に、図11(b)で示した鉄筋設置工程を加えたものである(図14(b)を参照のこと)。
図15に示す床版78の製造方法は、図7で示した床版の製造方法のコア部形成工程によって形成されたコア部20の内部に鉄筋網34が配置されているものである(図15(a)を参照のこと)。
図16の断面図に示すように、第3の実施形態の床版36では、下端部が鉄筋30に接触するように座屈防止手段としてのリブ18が配置されている。
なお、第3の実施形態で示したリブ18は、力が伝達できるように鉄筋30に接触していればよく、鉄筋30上にリブ18を溶接等で固定せずに載置した状態で、閉塞空間Vへ軽量気泡コンクリートUを充填してもよい。リブ18と鉄筋30とが溶接等で接合されている方がより確実に荷重を伝達できるので好ましい。
次に、曲線C2のEC、及び曲線C2においてσが最小値(F値)になるときの上板16の座屈波長a1を式(3)に代入し、これによって上板16の座屈補剛に寄与するコア部20の深さhを求める。そして、この深さhが図17で示した所定値Lとなるので、中空部40は上板16の下面からこの所定値h以上離れた深さに形成すればよい。
一般の軽量気泡コンクリートのECは1,750MPa程度なのでこの条件(軽量気泡コンクリートのEC≧12.13MPa)を十分に満たしている。
なお、図18で示した曲線C、C1、C2は、所定値Lの求め方の説明のために仮定及び簡略化して示した曲線である。
なお、第4の実施形態では、中空部40を角柱状の穴とした例を示したが、中空部40は他の形状であってもよい。例えば、中空部40を、コア部20を貫通する円柱状の穴としてもよいし、球状の中空部40を複数散りばめて配置してもよい。
よって、この隙間に鋼板等のスペーサ部材を入れ、スペーサ部材と上板16の下面及びリブ18の上端部とを接合して、リブ18による上板16の座屈防止効果を低下させないようにする。なお、上板16の下面とリブ18の上端部との間の隙間を接着剤等で塞いでもよい。
また、補強板48の端部50は溶接等によってC形鋼材12A、12Cに接合されている。
また、上板16とコア部20とによって補強板48が挟みこまれて拘束されることにより、補強板48の座屈を防止することができる。
なお、第5の実施形態では、平面視にてX形状の補強板を用いた例を示したが、図22に示すように、鉄板52に切り欠き56及びスリット60A〜60Cを形成して、構造上X形状の補強部54を構成するようにしてもよい。この場合には、補強部54がX形状の補強板となる。
これによって、補強部材58A〜58E、及び隣り合うコア部20が一体化され、隣り合う床版62A〜62C間で面内せん断力が伝達される。
また、隣り合う床版62A〜62C間で伝達される面内せん断力の大部分は補強板58を伝達する(上板16を伝達する力は小さくなる)ので、上板16を薄くすることができる。
図23で示した、補強板58により床版の面内剛性を向上させる方法は、二方向スラブに応用してもよい。
なお、第1〜第5の実施形態では、下板14及び上板16を金属製の板材とした例を示したが、引張り耐力を有する板材であればよい。例えば、普通鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、FRP(強化プラスチック)を用いることができる。ステンレス鋼の薄板(厚さ0.5mm〜2.0mm程度)を用いれば、十分な引張り耐力が得られると共に錆び難いので、下板14及び上板16にステンレス鋼の薄板を用いるのが好ましい。
例えば、図2の床版10をこのような寸法にした場合、床版10の密度は130kg/m2程度になるので、同寸法の在来スラブの1/3〜1/2程度の重量に抑えることができる。
12A、12C C形鋼材(周辺フレーム)
14 下板
16 上板
18 リブ(座屈防止手段)
20 コア部
22 建築物
30 鉄筋
40、44 中空部
48、58 補強板
50 端部
54 補強部(補強板)
74 フレーム(周辺フレーム)
L 所定値
S 接着層(座屈防止手段)
U 軽量気泡コンクリート(軽量材料)
V 閉塞空間
Claims (17)
- 下方に凸の形状となる金属製の下板と、
前記下板の上方に配置された金属製の上板と、
前記下板と前記上板との間に軽量材料によって形成され、前記下板及び前記上板と一体となるコア部と、
前記下板から離して前記上板の下面に設けられ、前記コア部と一体となり前記上板の座屈を防ぐ座屈防止手段と、
を有する床版。 - 前記軽量材料は、軽量気泡コンクリート、軽量コンクリート又は発泡性樹脂である請求項1に記載の床版。
- 前記下板と前記上板とは、端部が周辺フレームに固定されている請求項1又は2に記載の床版。
- 前記周辺フレームに端部が固定され下方に凸の形状となる鉄筋が、前記コア部に複数配置されている請求項3に記載の床版。
- 前記座屈防止手段は、上端部が前記上板の下面に固定され、下端部が前記鉄筋に接触するように配置されたリブである請求項4に記載の床版。
- 前記座屈防止手段は、前記コア部の上面と前記上板の下面との間に設けられた接着層である請求項1〜4の何れか1項に記載の床版。
- 平面視にてX形状の補強板が前記上板の下面に設けられ、該補強板の端部が前記周辺フレームに接合されている請求項3〜5の何れか1項に記載の床版。
- 前記上板の下面から所定値以上離れた深さの前記コア部に中空部が形成されている請求項1〜7の何れか1項に記載の床版。
- 下方に凸の形状となる金属製の下板の端部を周辺フレームに固定する下板設置工程と、
座屈を防止する座屈防止手段が下面に設けられた金属製の上板の端部を前記周辺フレームに固定して該上板を前記下板の上方に配置し、前記下板との間に閉塞空間を形成する上板設置工程と、
前記閉塞空間に軽量材料を充填してコア部を形成するコア部形成工程と、
を有する床版の製造方法。 - 前記上板設置工程の前に、下方に凸の形状となる鉄筋の端部を前記周辺フレームに固定して該鉄筋を前記閉塞空間に複数配置する鉄筋設置工程を有する請求項9に記載の床版の製造方法。
- 下方に凸の形状となる金属製の下板の上に該下板と一体となるように軽量材料によってコア部を形成するコア部形成工程と、
前記コア部の上に配置される金属製の上板の下面と前記コア部の上面との間に接着層を設けて前記上板を前記コア部の上面に固定する上板設置工程と、
を有する床版の製造方法。 - 軽量材料によってコア部を形成するコア部形成工程と、
前記コア部の下に配置される金属製の下板の上面と前記コア部の下面との間に接着層を設けて前記下板を前記コア部の下面に固定する下板設置工程と、
前記コア部の上に配置される金属製の上板の下面と前記コア部の上面との間に接着層を設けて前記上板を前記コア部の上面に固定する上板設置工程と、
を有する床版の製造方法。 - 下方に凸の形状となる鉄筋が、前記コア部に複数配置されている請求項11又は12に記載の床版の製造方法。
- 下方に凸の形状となる金属製の下板と、
前記下板の上方に配置された金属製の上板と、
前記上板の下面に設けられて前記上板の座屈を防ぐ座屈防止手段と、
前記下板と前記上板との間に軽量材料によって形成され、前記下板及び前記上板と一体となるコア部と、
を有し、
前記下板と前記上板とは、端部が周辺フレームに固定されており、
前記周辺フレームに端部が固定され下方に凸の形状となる鉄筋が、前記コア部に複数配置されており、
前記座屈防止手段は、上端部が前記上板の下面に固定され、下端部が前記鉄筋に接触するように配置されたリブである床版。 - 下方に凸の形状となる金属製の下板と、
前記下板の上方に配置された金属製の上板と、
前記上板の下面に設けられて前記上板の座屈を防ぐ座屈防止手段と、
前記下板と前記上板との間に軽量材料によって形成され、前記下板及び前記上板と一体となるコア部と、
を有し、
前記下板と前記上板とは、端部が周辺フレームに固定されており、
平面視にてX形状の補強板が前記上板の下面に設けられ、該補強板の端部が前記周辺フレームに接合されている床版。 - 下方に凸の形状となる金属製の下板と、
前記下板の上方に配置された金属製の上板と、
前記上板の下面に設けられて前記上板の座屈を防ぐ座屈防止手段と、
前記下板と前記上板との間に軽量材料によって形成され、前記下板及び前記上板と一体となるコア部と、
を有し、
前記上板の下面から所定値以上離れた深さの前記コア部に中空部が形成されている床版。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、14、15及び16の何れか1項に記載の床版を有する建築物。
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