JP5497713B2 - 鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物 - Google Patents

Description

本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物は、鉄筋コンクリート構造における鉄骨構造物構造の改善に関する。断面の鋼使用量は、約４％節約できるため、従来のＳＲＣ構造体に対して鉄筋コンクリート構造を改良することができる。

各種建築材料の開発と応用に従い、現代の建築方式も多元に変化しており、特に建築構造体の壁、床板の構造も多種に変化している。これらの壁、床板の多様な変化現象は、建造物の設計者、業主及び施工者に壁、床板および天井を施工建設するときに、全体の実際の空間構造に基づいて配置し、適切な単位重量、圧縮強度、横引張強さなどに適合する壁、板構造の選択に便利を提供し、適正な建設コストを追求でき、建造物の設計をより便利、より柔軟性を持たせる。

現在の鉄筋コンクリート構造の鉄筋と鉄筋の間は、簡単な重ね合わせまたは鉄線で縛るだけであり、両者間は力の伝達能力を有せず、支持はコンクリートのみに頼っている。コンクリートを流し込む前には、完全に安全支持構造によって支えられているため、施工現場が乱雑であり、かつ正確な配筋施工と規格の達成が難しく、保護層の厚みが不正確、鉄筋間距離の不足、または継手のフープ筋不足など多々の問題がよく残る。過去の震災による事故の多くは、前述のような鉄筋施工不良な箇所で起きている。さらに、鉄筋コンクリート構造が強度の限界近くになると、接合強度を欠けていた鉄筋は、放射形の座屈と失効により、コアコンクリートを拘束できないばかりでなく、断面強度が行き渡らなくなり、脆性の破壊を形成する。

現在、各種公知の鉄骨構造物の壁、床板、天井は、新たに型枠を架設する必要はなく、コンクリートの凝集固化を待つ必要はない。施工速度は速く、工期の進捗が把握しやすいなどの長所を有することから、建築工事に広く適用されているのみならず、現代の超高層ビルの建築物に広く使用されている。しかし、一般的に、以下の欠点が存在している。

（１）特定構造の型鋼を組合せた鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の枠組みサイズは、一般の建材ではなく、特注品となり、専門の生産ラインで製造しなければならない。建材から見れば、実用性と進歩性を有しない。

（２）特定の型鋼または特定形状構造の建材は、幅広く使用している建材ではない。それらの特定の設計寸法で設計された建材は、個別に製造するか、または金型を新たに製作することとなり、構造全体のコストも高くなる。

（３）構造体のコンポーネントを生産するとき、通常はスペアの生産ラインが用意されていないため、新たに設置しなければならない。しかし、生産が追いつかない場合、コンポーネントの出来上がりを待たなければならず、構造施工の進捗が影響される。一方、コンポーネントを過大に作ってしまうと、建材の廃棄が浪費となる。

（４）特定設計の組合せ鋼材構造によって組合せた壁、床板は、施工作業者にとって、構造体の施工が一般量産品のプレハブ式の壁や床板とは異なり、施工図に従い、現場にて一つ一つを組合せる必要がある。しかし、施工作業者の不慣れ、または不注意もしくは施工図を誤判読した場合、施工の効率と品質が憂慮され、施工スケジュールの進捗と出来上がりの品質に大きく影響される。

よって、公知の組合せ式の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物、床板の組合せ構造とその施工方法は、なお改善の必要がある。

よって、本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物は、主に鉄筋コンクリートの改善構造を提示する。互いに連結された複数のボックスユニットより組合わされ、かつ様々な側板／端板を備えたボックスユニットの設計を利用し、ボックスユニットをボックス桁ユニット、鋼柱ボックスユニットおよび柱梁接合ボックスユニットに成形した後、さらに、これらのボックスユニットをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にて互いに連接することにより、建造物の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物に組み合わせる。本発明によれば、コンクリートの外皮式鉄骨構造にすることができるほか、直接にコンクリート注入して成形するときのシステム型枠に利用することもできる。

よって、本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物によれば、鉄骨構造コンクリート工法を改良できるばかりでなく、梁と柱の接合施工に以下の優位性が得られる。

（１）コンクリート注入と締め固めの施工性が向上されることで、巣箱、剥離または浮きなどの現象は、発生しにくい。

（２）より良い拘束能力を備えるなど、梁柱継手の性能を向上できる。

（３）梁柱継手の施工速度、利便性と精確性を向上できる。

（４）構造安全をより確保できるほか、人力と工期を軽減できる。

本発明の鉄骨構造物構造の鉄筋コンクリートの改善構造は、互いに連接された複数のボックスユニットからなり、２つの端板と、少なく２つのアングルと、少なくとも３つの側板と、を備える。そのうち、２つの端板は、ボックスユニットの両端部に設けていて、各端板は、端板の中央区域に位置する端板中央の穴部と、端板の周り区域に位置する複数の端板周りの穴部とを有する。少なくとも２つのアングルは、２つの端板の間に設けていて、かつそれぞれ端板に連接し、ボックスユニットの縦軸に平行した状態でボックスユニットの側面に組み立てる。少なくとも３つの側板は、ボックスユニットの側面に囲んでいて、かつそれらのアングルによって、２つの端板の間に組み立てる。

本発明の一実施例において、アングルはさらにアングルつなぎ板を介して、端板に連接される。

本発明の一実施例において、端板は、端板表面の周縁部から突き出すラグを有する。本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物は、端板のラグに嵌入することにより、隣接する２つのボックスユニットを連接するための接合キットをさらに有する。そのうち、隣接する２つのボックスユニットは、完全溶け込み溶接方式によって、隣接する接合キットを固定した上、ボックスユニットに連接される。

本発明の一実施例において、本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の改良は、それぞれ端板周りの穴部に穿設していて、かつボックスユニット方向に延在する複数本の主筋をさらに有する。そのうち、端板周りの穴部を通り抜けた主筋は、端板の外部表面にアンカーで固定することができる。

本発明の一実施例において、側板は、側板の中央区域に位置する側板中央の穴部と、側板中央の穴部に繞設する複数の端板周りの穴部をさらに有する。そのうち、ボックスユニットは、複数本の主筋をさらに有し、それぞれ側板回りの穴部に穿設していて、かつボックスユニットに向かって外側に延在する。そのうち、側板回りの穴部にくぐらす主筋は、側板の外部表面にアンカーで固定することができる。

本発明の一実施例において、ボックスユニットはさらに、複数のスチールリングを有し、側板に係止し、かつ主筋を嵌着したまま留めて置く。

本発明の一実施例において、側板は、格子状の鋼げたである。

本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物を適用して設計された複数のボックスユニットは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にて互いに連接して、建造物のラーメン構造に組合わせることができる。

本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の一実施例の態様図である。 本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物のボックス桁ユニットの実施態様図である。 本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物のボックス桁ユニットの実施態様図である。 本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物のボックス桁ユニットの実施態様図である。 本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の鋼柱ボックスユニットの実施態様図である。 本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の柱梁接合ボックスユニットの実施態様図である。 本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の柱梁接合ボックスユニットの実施態様図である。 本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の柱梁接合ボックスユニットの実施態様図である。 本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の複数のボックスユニットの接合態様図である。 本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の複数のボックスユニットの接合態様図である。

図１Ａの、本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の一実施例の態様図を参照する。本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物は、互いに重ね合わせたボックスユニットからなる。本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物は、異なる側板／端板を備えたボックスユニットの設計を利用することにより、ボックス桁ユニット１００、鋼柱ボックスユニットお２００よび柱梁接合ボックスユニット３００を形成する。かつ複数のボックス桁ユニット１００、鋼柱ボックスユニットお２００よび柱梁接合ボックスユニット３００をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向（図示しない）を互いに連接して、図１Ａに示す鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物を構成する。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物のボックス桁ユニット１００の一実施例の態様図を参照する。図２Ａに示すように、ボックス桁ユニット１００は、２つの端板１１０、２つのアングル１２０、３つの側板１３０，主筋１４０と、スチールリング１５０（図２Ｂに示す）を有する。

２つの端板１１０は、それぞれボックス桁ユニット１００の両端部に設けていて、端板１１０は、端板１１０の中央区域に位置する端板中央の穴部１１１と、端板１１０の周り区域に位置する複数の端板周りの穴部１１２と、を有する。そのうち、端板中央部の穴部１１１は、コンクリート注入するとき、通過に相応しい大きさとする。

２つのアングル１２０は、２つの端板１１０の間に設け、それぞれ２つの端板１１０に連接していて、かつアングル１２０は、ボックス桁ユニット１００の縦軸に平行するように、ボックス桁ユニット１００の側面に組み立てられている。

３つの側板１３０は、ボックス桁ユニット１００の側面を囲んでいて、かつ２つのアングル１２０によって、２つの端板１１０の間に組み立てられている。２つの端板１１０、２つのアングル１２０、３つの側板１３０を組み立てることにより、ボックス形空間を形成し、梁の外皮式鉄骨構造にすることができるほか、コンクリート注入成形するときのシステム型枠に利用することもできる。

主筋１４０は、ボックス桁ユニット１００の端板周りの穴部１１２を穿設していて、かつボックス桁ユニット１００に向かって外側に延在する。端板周りの穴部１１２を通り抜けた主筋１４０はさらに、隣接するボックス桁ユニット１００の穿設に提供できるほか、他の対応する主筋と突き合わせ接続することができる。たとえば、鉄筋継手４００（図１Ｂに示す）を直接に突き合わせ接続して、梁の必要長さを延長する。または、端板周りの穴部１１２を通り抜けた主筋１４０を、たとえば、Ｔヘッド固定具５００（図５Ｂに示す）によって、端板１１０の外部表面にアンカーで固定することができる。

図２Ｂに示すように、スチールリング１５０は、側板１３０に係止していて、主筋１４０を嵌着したまま留めて置き、主筋１４０が梁内部の位置および主筋１４０と側板１３０との間の間隔を固定することができる。さらに、梁が負荷を受ける時、スチールリング１５０は、主筋１４０と側板１３０との間の梁内部応力の伝達を提供することができる。

そのうち、前述アングル１２０はさらに、アングルつなぎ板１６０を介して、端板１１０に連接することができる。引き続き、図２Ｃを参照する。端板１１０は、端板１１０表面の周縁部に垂直して突き出す、少なくとも一つのラグ１１３を有する。よって、ボックス桁ユニット１００は、接合キット１７０によって、端板１１０のラグ１１３に嵌入し、かつ完全溶け込み溶接方式により、隣接するボックス桁ユニット１００の端板１１０、１１０’および接合キット１７０を固定しておき、隣接する２つのボックス桁ユニット１００、１００’を連接する。さらに、前述側板１３０は、格子状の鋼げたを使用するため、鋼板とコンクリート間の結合強さを向上できる。前述側板１３０は、穴部がついた格子状の鋼げたが好ましく、鋼板の自重を軽減するとともに、鋼板自体の強さ（ｓｔｒｅｎｇｔｈ）と剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を向上できる。

図３により、本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の鋼柱ボックスユニットの実施態様図を参照する。図示のように、鋼柱ボックスユニット２００は、２つの端板２１０、４つのアングル２２０、４つの側板２３０、主筋２４０と、スチールリング（図示しない）と、を有する。

２つの端板２１０は、それぞれ鋼柱ボックスユニット２００の両端部に設けていて、端板２１０は、端板２１０の中央区域に位置する端板中央の穴部２１０（図示しない）と、端板２１０の周り区域に位置する複数の端板周りの穴部（図示しない）と、を有する。そのうち、端板中央部の穴部は、コンクリート注入するとき、通過に相応しい大きさとする。

２つのアングル２２０は、２つの端板２１０の間に設け、それぞれ２つの端板２１０に連接していて、かつアングル２２０は、鋼柱ボックスユニット２００の縦軸に平行するように、鋼柱ボックスユニット２００の側面に組み立てられている。

側板２３０は、鋼柱ボックスユニット２００の側面に囲んでいて、かつアングル２２０を介して、２つの端板２１０上に組み立てる。２つの端板２１０、４つのアングル２２０、４つの側板２３０を組み立てることにより、ボックス型の空間を形成することができる。梁の外皮式鉄骨構造のほか、直接にコンクリート注入して成形するときのシステム型枠に利用することもできる。

主筋２４０は、鋼柱ボックスユニット２００の端板周りの穴部を穿設していて（図示しない）、かつ鋼柱ボックスユニット２００に向かって外側に延在する。端板周りの穴部（図示しない）を通り抜けた主筋２４０はさらに、隣接するボックス桁ユニットの穿設に提供できるほか、他の対応する主筋と突き合わせ接続することができる。たとえば、鉄筋継手４００（図１Ｂに示す）を直接に突き合わせ接続して、梁の必要長さを延長する。または、端板周りの穴部（図示しない）を通り抜けた主筋２４０を、たとえば、Ｔヘッド固定具５００（図５Ｂに示す）によって、端板２１０の外部表面にアンカーで固定することができる。

スチールリング（図示しない）は、側板２３０上に係止していて、かつ主筋２４０を嵌着したまま捕まえて置き、主筋２４０が梁内部の位置及び主筋２４０と側板２３０との間の間隔を固定することができる。さらに、梁が負荷を受ける時、スチールリング２５０は、主筋２４０と側板２３０との間の梁内部応力の伝達を提供することができる。

そのうち、前述アングル２２０はさらに、アングルつなぎ板２６０を介して、端板２１０に連接することができる。このほか、端板２１０は、端板２１０表面の周縁部に垂直して突き出す、少なくとも一つのラグ（図示しない）を有する。よって、鋼柱ボックスユニット２００は、接合キット２７０によって、端板２１０のラグ（図示しない）に嵌入し、かつ完全溶け込み溶接方式により、隣接する鋼柱ボックスユニット２００の端板２１０および接合キット２７０を固定しておき、隣接する２つの鋼柱ボックスユニット２００を連接する。さらに、前述側板２３０は、格子状の鋼げたを使用するため、鋼板とコンクリート間の結合強さを向上できる。前述側板２３０は、穴部がついた格子状の鋼げたが好ましく、鋼板の自重を軽減するとともに、鋼板自体の強さ（ｓｔｒｅｎｇｔｈ）と剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を向上できる。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃにより、本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の柱梁接合ボックスユニットの一実施例の態様図を参照する。柱梁接合ボックスユニット３００は、２つの端板３１０と、４つの側板３３０と、を有する。

２つの端板３１０は、それぞれ柱梁接合ボックスユニット３００の両端部に設けていて、図４に示す端板３１０は、構造設計により、端板３１０の中央区域に位置する端板中央の穴部３１１と、端板３１０の周り区域に位置する複数の端板周りの穴部３１２と、を有する。そのうち、端板中央の穴部３１１は、コンクリート注入するとき、通過に相応しい大きさとし、端板周りの穴部３１２は、前述鋼柱ボックスユニット２００に主筋２４０をくぐらすに相応しい大きさとする。

４つの側板３３０は、２つの側板３１０と互いに連接していて、かつ柱梁接合ボックスユニット３００の側面を囲み、側板３３０は、本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の位置に従って選択可能に設計する。図４Ａに示すように、側板３３０は、側板３３０の中央区域に位置する側板中央の穴部３３１と、側板３３０の周り区域に位置する複数の側板周りの穴部３３２と、を有する。そのうち、側板中央の穴部３３１は、コンクリート注入するとき、通過に相応しい大きさとし、側板周りの穴部３３２は、前述鋼柱ボックスユニット１００に主筋１４０をくぐらすに相応しい大きさとする。または、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、側板３３０は、複数の側板周りの穴部３３２のみを設け、側板中央の穴部３３１を設けなくても良い。

２つの端板３１０と４つの側板３３０を連接することにより、ボックス型の空間を形成することができる。梁柱接合部の外皮式鉄骨構造にすることができるほか、直接にコンクリート注入して成形するときのシステム型枠に利用することもできる。

そのうち、前述端板３１０は、本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の位置に従って選択可能に設計することができる。端板３１０の表面に垂直して突き出すラグ３１３を有するため、柱梁接合ボックスユニット３００は接合キット（図示しない）によって、端板３１０のラグ３１３に嵌入した上、完全溶け込み溶接方式によって柱梁接合ボックスユニット３００の端板３１０、接合キット（図示しない）と、隣接する鋼柱ボックスユニット２００の端板２１０を固定し、隣接する柱梁接合ボックスユニット３００と鋼柱ボックスユニット２００を接合して置く。さらに、前述側板３３０はさらに、側板３３０の表面に垂直して突き出すラグラグ３３３を設けることによって、柱梁接合ボックスユニット３００はもう一つの接合キット（図示しない）を介して、側板３３０のラグ３３３に嵌入し、かつ完全溶け込み溶接方式により、柱梁接合ボックスユニット３００の側板３３０、接合キット（図示しない）と、隣接するボックス桁ユニット１００の端板１１０を固定しておき、隣接する柱梁接合ボックスユニット３００とボックス桁ユニット１００を接合する。

前述のとおり、本発明はさらに、複数のボックス桁ユニット１００、鋼柱ボックスユニット２００と、柱梁接合ボックスユニット３００をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向（図示しない）にて互いに連接して、図５Ａ、図５Ｂ、本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物の複数のボックスユニットの接合態様図に示す本発明の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物を形成した上、図１Ａに示す鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物を構成することができる。

本発明は前述の好ましい実施例でもって説明したが、これらの説明は本発明になんらの制限を加わるものではない。この種の技術を熟知する者は、本発明の精神と範囲を逸脱しない程度による変更と修飾によって実施可能である。よって、本発明の特許請求範囲は本発明の請求書に記載する特許請求範囲によるものとする。

１００、１００’ ボックス桁ユニット
１１０、１１０’、２１０、３１０ 端板
１１１、３１１ 端板中央の穴部
１１２、３１２ 端板周りの穴部
１１３、３１３、３３３ ラグ
１２０、２２０ アングル
１３０、２３０、３３０ 側板
１４０、２４０ 主筋
１５０ スチールリング
１６０、２６０ アングルつなぎ板
１７０、２７０ 接合キット
２００ 鋼柱ボックスユニット
３００ 柱梁接合ボックスユニット
３３１ 側板中央の穴部
３３２ 側板周りの穴部
４００ 鉄筋継手
５００ Ｔヘッド固定具

Claims (8)

1. ２つの端板、少なくとも２つのアングル、少なくとも３つの側板を互いに連接された複数のボックスユニットからなる鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物であって、
   前記端板は、前記ボックスユニットの両端部に設置され、前記端板は、前記端板中央区域に位置する端板中央の穴部と、前記端板周り区域に位置する複数の端板周りの穴部と、を有し、
   前記アングルは、前記端板の間に設けられ、それぞれ前記端板に連接していて、かつ前記ボックスユニットの縦軸に平行するように、前記ボックスユニットの側面に組み立てられており、前記アングルはさらに、アングルつなぎ板によって、前記端板に連接され、
   前記側板は、前記ボックスユニットの側面を囲んでいて、かつ前記アングルによって、前記端板の間に組み立てられることを特徴とする、鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物。
2. 前記ボックスユニットは、複数本の主筋をさらに有し、それぞれ前記端板周りの穴部に穿設していて、かつ前記ボックスユニットに向かって外側に延在することを特徴とする、請求項１記載の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物。
3. 前記端板周りの穴部を穿設する前記主筋は、前記端板の外部表面にアンカーで固定することができることを特徴とする、請求項２記載の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物。
4. 前記側板は、前記側板中央区域に位置する側板中央の穴部と、前記側板中央の穴部を囲む複数の側板周りの穴部をさらに有することを特徴とする、請求項１記載の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物。
5. 前記ボックスユニットは、複数本の前記主筋をさらに有し、それぞれ前記側板周りの穴部に穿設していて、かつ前記ボックスユニットに向かって外側に延在することを特徴とする、請求項４記載の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物。
6. 前記ボックスユニットはさらに複数のスチールリングを有し、前記側板に係止していて、かつ前記主筋を嵌着したまま留めて置くことを特徴とする、請求項１記載の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物。
7. ２つの端板、接合キット、少なくとも２つのアングル、少なくとも３つの側板を互いに連接された複数のボックスユニットからなる鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物であって、
   前記端板は、前記ボックスユニットの両端部に設置され、前記端板は、前記端板中央区域に位置する端板中央の穴部と、前記端板周り区域に位置する複数の端板周りの穴部と、を有し、さらに、前記端板は、前記端板表面の周縁部に垂直して突き出す、少なくとも一つのラグを有し、
   前記接合キットは、前記端板に備える前記ラグに嵌入して、隣接する２つの前記ボックスユニットの前記端板を連接し、
   前記アングルは、前記端板の間に設けられ、それぞれ前記端板に連接していて、かつ前記ボックスユニットの縦軸に平行するように、前記ボックスユニットの側面に組み立てられており、前記アングルはさらに、アングルつなぎ板によって、前記端板に連接され、
   前記側板は、前記ボックスユニットの側面を囲んでいて、かつ前記アングルによって、前記端板の間に組み立てられることを特徴とする、鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造物。
8. 隣接する２つの前記ボックスユニットは、完全溶け込み溶接方式により、隣接する前記端板と前記接合キットを固定することによって、前記ボックスユニットを連接することを特徴とする、請求項７記載の鉄筋コンクリート構造のための鉄骨構造。

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