JP5791306B2

JP5791306B2 - 鋼板コンクリート構造

Info

Publication number: JP5791306B2
Application number: JP2011040009A
Authority: JP
Inventors: 敬雄萩下; 清水　弘; 弘清水; 藤本　良; 良藤本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: JP2012177238A

Description

本発明は、鋼板コンクリート構造に関する。

コンクリート構造としては、張力部材に鉄筋を用いた鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）が一般的であるが、近年、張力部材に鋼板を用いた鋼板コンクリート構造（ＳＣ構造）が注目されている。このＳＣ構造は、例えば、複数の表面鋼板で形成された鋼板枠と、複数の表面鋼板相互を連結するタイバーと、各表面鋼板の内面に固設されたスタッドと、鋼板枠内に打設されたコンクリートとを備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ＲＣ構造に配管サポート等の付帯物を取り付ける際には、例えば、付帯物の取付け位置を予め定めておき、そこにボルト等を配置してからコンクリートを打設し、コンクリート硬化後に、ＲＣ構造の壁面から突出しているボルト部分に付帯物を連結している。これに対し、ＳＣ構造では、表面鋼板に付帯物を直接溶接等で接合できるため、付帯物の取付け位置を予め定めておく必要がなく、しかも、コンクリート硬化時期と関係なく付帯物を取り付けることができる。このため、ＳＣ構造は、ＲＣ構造と比較し、付帯物の取付け時期や取付け位置の自由度が高く、付帯物の取付け施工性を高めることができるという大きな利点を有している。

特開２００３−３２８４３３号公報

以上のように、ＳＣ構造は、付帯物の取付け自由度が高いという利点があるものの、付帯物の取付け位置によっては、スタッド（やタイバー）１本当たりの荷重分担が変化するため、付帯物の取付け位置をスタッドの位置に合わせて決定する必要がある。しかしながら、スタッドは表面鋼板の内面（鋼板枠の内面）に配置され、且つコンクリートに埋設され、その位置の把握が難しい。これにより、付帯物を取り付ける際は、設計図面等を参照してスタッドの位置を確認する必要があり、施工に時間を要する。また、付帯物の取付け位置の設計に時間を要する。

さらに、従来のＳＣ構造においては、スタッドを隅肉溶接によって表面鋼板の内面に接合するようにしており、溶接でスタッドを施工することが、施工の工数ひいては施工コストの増大を招く一つの要因となっている。

本発明の鋼板コンクリート構造は、複数の表面鋼板で形成された鋼板枠と、前記表面鋼板に固定して前記鋼板枠の内部に突設されたスタッドと、前記鋼板枠内に打設されたコンクリートとを備える鋼板コンクリート構造であって、前記表面鋼板に内面から外面に貫通する貫通孔、及び該貫通孔に連通する凹所が形成され、前記スタッドは、軸部を前記貫通孔に挿通して配設されるとともに、前記軸部に一体に設けられた一対の挟持部が前記表面鋼板を挟持することによって前記表面鋼板に固定され、前記一対の挟持部のうち、前記外面側に位置する前記挟持部は、前記凹所内に収められていることを特徴とする。

本発明の鋼板コンクリート構造においては、表面鋼板に形成した貫通孔に軸部を挿通し、この軸部に一体に設けられた一対の挟持部で表面鋼板を挟持してスタッドが固定されているため、表面鋼板の外面側に配された一方の挟持部によって、表面鋼板の外側からスタッドの位置を把握することができる。これにより、付帯物を取り付ける際に、この一方の挟持部によって容易にスタッドの位置を把握できるため、付帯物の施工に要する時間、また、付帯物の取付け位置の設計に要する時間を短縮することが可能になる。

一方、例えば、軸部を表面鋼板の貫通孔に挿通するとともに表面鋼板の内面に接触して配設される他方の挟持部を予め軸部に一体に設けてスタッドを形成する。そして、軸部を貫通孔に挿通し、他方の挟持部を表面鋼板の内面に接触するように配設するとともに、貫通孔から表面鋼板の外面よりも外側に突出した軸部の端部をリベッタで潰すなどして一方の挟持部を形成するとともにかしめる。これにより、一対の挟持部で表面鋼板を挟持したリベット構造によってスタッドを固定することができる。

また、スタッドにボルトとナットを用い、ボルトの軸部を表面鋼板の貫通孔に挿通するとともに、貫通孔を挿通した軸部にナットを螺合する。そして、ナットを締め付け、ボルトの頭部とナットを一対の挟持部として表面鋼板を挟持することで、スタッドを固定することができる。

そして、このように、スタッドのリベット構造やボルト、ナットで表面鋼板にスタッドを取り付けることで、従来の溶接によってスタッドを表面鋼板に固定する場合と比較し、スタッド施工の工数を減らし、施工コストの低減を図ることが可能になる。

本発明の第１、第２実施形態に係る鋼板コンクリート構造を示す断面図である。本発明の第１実施形態に係る鋼板コンクリート構造のスタッドを示す図である。本発明の第１実施形態に係る鋼板コンクリート構造のスタッド施工に用いるＡＲ機の一例を示す図である。本発明の第１実施形態に係る鋼板コンクリート構造のスタッド施工を、ＡＲ機を用いて行う手順の一例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る鋼板コンクリート構造のスタッドを示す図である。本発明の第１、第２実施形態に係る鋼板コンクリート構造（スタッド）の変形例を示す図である。

以下、図１から図４を参照し、本発明の第１実施形態に係る鋼板コンクリート構造について説明する。

本実施形態のＳＣ構造（鋼板コンクリート構造）Ａは、例えば、図１に示すように、複数の表面鋼板１、２で形成された鋼板枠３と、鋼板枠３を形成する複数の表面鋼板１、２のうち、互いに向かい合う一対の表面鋼板１、２同士を連結する複数のタイバー４と、各表面鋼板１、２の内面に固設された複数のスタッド５と、鋼板枠３内に打設されたコンクリート６とを備えて構成されている。

また、このＳＣ構造Ａには、図１に示すように、付帯物７が取り付けられる。本実施形態では、この付帯物７が配管８を支持するための配管サポート７ａとされ、例えばＨ型鋼を用いて形成されている。また、この付帯物７の配管サポート７ａは、鋼板であるベースプレート（取付板）７ｂが取り付けられ、このベースプレート７ｂを表面鋼板１に溶接などで接合してＳＣ構造Ａに取り付けられる。

また、ＳＣ構造Ａのタイバー４は、その一端を一対の表面鋼板１、２のうちの一方の表面鋼板１に接合し、他端を他方の表面鋼板２に接合して鋼板枠３内に配設（コンクリート６に埋設）されている。

スタッド５は、表面鋼板１、２とコンクリート６との接続性等を高めるためのものであり、表面鋼板１、２に固定し、鋼板枠３の内部に突出して設けられている。一方、本実施形態のスタッド５は、図２（ａ）に示すように、円柱棒状の軸部１０と、この軸部１０の表面鋼板１（２）に固定する側の一端から所定の長さ分だけ他端側に配されて一体形成された第１挟持部（他方の挟持部）１１と、軸部１０の他端側に一体形成された頭部１２とを備えて形成されている。また、第１挟持部１１と頭部１２はそれぞれ、例えば円板状に形成され、軸部１０と互いの中心軸を同軸上に配し、外周縁側を軸部１０の外周面から径方向外側に突出させて設けられている。

また、このＳＣ構造Ａにおいては、スタッド５を取り付ける表面鋼板１（２）の所定位置に、内面１ａ（２ａ）から外面１ｂ（２ｂ）に貫通する貫通孔１３が形成されている。そして、本実施形態のＳＣ構造Ａでは、図２（ａ）に示すように、軸部１０の一端側を表面鋼板１（２）の貫通孔１３に挿通するとともに、第１挟持部１１を表面鋼板１（２）の内面１ａ（２ａ）に接触させて、スタッド５を配設する。次に、図２（ｂ）に示すように、貫通孔１３から表面鋼板１（２）の外面１ｂ（２ｂ）よりも外側に突出した軸部１０の一端側（端部）を潰し、第２挟持部（一方の挟持部）１４を形成してかしめる。これにより、一対の挟持部１１、１４で表面鋼板１（２）を挟持し、リベット構造を模した形でスタッド５が表面鋼板１（２）の所定位置に固定される。

ここで、このようなスタッド５を表面鋼板１、２に取り付けるスタッド施工は、ＡＲ機（自動スタッド打鋲装置、オートリベッタ）を転用して行うことが望ましい。

例えば、ＡＲ機１５は、図３に示すように、表面鋼板１、２を保持するとともにその位置決めを行う位置決め部１６と、表面鋼板１、２へのスタッド５の取り付けを行うＡＲ本体部１７を備えて構成されている。また、位置決め部１６は、並進３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って進退）、回転２軸（Ａ軸（Ｘ軸周り）、Ｂ軸（Ｙ軸周り；Ｚ軸とＷ軸の高さの差で動作））で駆動するように構成されている。ＡＲ本体部１７は、図３及び図４に示すように、位置決め部１６で位置決めされた表面鋼板１、２の所定位置に貫通孔１３を穿孔するカッターヘッド１８と、スタッド５を表面鋼板１、２に取り付けるための加工ヘッド１９とを備えている。

そして、このようなＡＲ機１５でスタッド５の取付け施工を行う際には、まず、表面鋼板１（２）に対するスタッド５の取付け位置をＮＣ機に記憶させる。次に、図３及び図４（ａ）に示すように、表面鋼板１（２）を位置決め部１６にセットして施工を開始すると、位置決め部１６が駆動して表面鋼板１（２）が所定位置に配され、ＮＣ制御されたカッターヘッド１８によって表面鋼板１（２）のスタッド取付け位置に貫通孔１３が穿孔される。次に、図４（ｂ）に示すように、加工ヘッド１９がスタッド５を保持し、軸部１０の一端側を貫通孔１３に挿通する。これとともに、図４（ｃ）に示すように、軸部１０の一端側にリベット潰しを施して第２挟持部１４を形成する。

これにより、本実施形態のＳＣ構造Ａにおいては、ＡＲ機１５を用い、自動的に且つ合理的に表面鋼板１、２へのスタッド５の取付け施工を行うことができ、従来の溶接によってスタッド５を表面鋼板１、２に固定する場合と比較し、スタッド施工の工数を減らし、施工コストの低減を図ることが可能になる。

一方、図１に示すように、このようにスタッド５を取り付けた表面鋼板１、２で鋼板枠３を形成し、タイバー４で連結し、さらに鋼板枠３内にコンクリート６を打設してＳＣ構造Ａを構築する。そして、本実施形態のＳＣ構造Ａに配管サポート７ａ（ベースプレート７ｂ）及び配管８の付帯物７を取り付ける際には、図１及び図２（ｂ）に示すように、このＳＣ構造Ａのスタッド５が一対の挟持部１１、１４で表面鋼板１を挟持して固定されているため、表面鋼板１の外面１ｂ側に配された第２挟持部１４によって、表面鋼板１の外側からスタッド５の位置を把握することができる。

これにより、本実施形態のＳＣ構造Ａにおいては、付帯物７を取り付ける際に、一方の挟持部１４によって容易にスタッド５の位置を把握できるため、付帯物７の施工に要する時間、また、付帯物７の取付け位置の設計に要する時間を短縮することが可能になる。

次に、図１及び図５を参照し、本発明の第２実施形態に係る鋼板コンクリート構造について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成に対してはその詳細な説明を省略する。

本実施形態のＳＣ構造（鋼板コンクリート構造）Ｂでは、図５に示すように、各スタッド２０がボルト２１と３つのナット２２、２３、２４とで構成されている。そして、このＳＣ構造Ｂでは、スタッド２０を取り付ける表面鋼板１（２）の所定位置に貫通孔１３を形成しておき、貫通孔１３に表面鋼板１（２）の外面１ｂ（２ｂ）側からスタッド２０のボルト２１の軸部２１ａを挿通し、ボルト２１の頭部２１ｂを表面鋼板１（２）の外面１ｂ（２ｂ）に当接させる。さらに、表面鋼板１（２）の内面１ａ（２ａ）側に突出したボルト２１の軸部２１ａに、第１ナット２２を螺合し、ボルト２１の頭部２１ｂ（第２挟持部、一方の挟持部）と第１ナット２２（第１挟持部、他方の挟持部）を一対の挟持部２１ｂ、２２として表面鋼板１（２）を挟持する。これにより、スタッド２０がボルト２１の頭部２１ｂと第１ナット２２で表面鋼板１（２）に固定される。

また、ボルト２１の軸部２１ａに第２ナット２３を螺合し、この第２ナット２３で第１ナット２２を締め付ける。これにより、第１ナット２２と第２ナット２３のダブルナットによって表面鋼板１（２）が締め付けられ、ナット２２の緩みが防止されて、確実にスタッド２０が表面鋼板１（２）に固定される。

さらに、このボルト２１の軸部２１ａに第３ナット２４を螺合する。このとき、第３ナット２４は、ボルト２１の軸部２１ａの他端側に配しておく。これにより、本実施形態のスタッド２０は、第３ナット２４によって他端側に頭部が形成され、頭付きスタッドのように形成される。

そして、このように構成した本実施形態のＳＣ構造Ｂでは、スタッド２０にボルト２１とナット２２、２３、２４を用い、ボルト２１の軸部２１ａを表面鋼板１（２）の貫通孔１３に挿通するとともにナット２２を締め付け、ボルト２１の頭部２１ｂとナット２２を一対の挟持部として表面鋼板１（２）を挟持することで、スタッド１０を固定することができる。これにより、本実施形態のＳＣ構造Ｂにおいても、従来の溶接によってスタッドを表面鋼板に固定する場合と比較し、スタッド施工の工数を減らし、施工コストの低減を図ることが可能になる。

また、本実施形態のＳＣ構造Ｂに配管サポート７ａ（ベースプレート７ｂ）及び配管８の付帯物７を取り付ける際には、このＳＣ構造Ｂのスタッド２０が一対の挟持部であるボルト２１の頭部２１ｂとナット２２で表面鋼板１（２）を挟持して固定されているため、表面鋼板１（２）の外面１ｂ（２ｂ）側に配された第２挟持部であるボルト２１の頭部２１ｂによって、表面鋼板１（２）の外側からスタッド２０の位置を把握することができる。

これにより、本実施形態のＳＣ構造Ｂにおいても、第１実施形態と同様、付帯物７を取り付ける際に、一方の挟持部２１ｂによって容易にスタッド２０の位置を把握できるため、付帯物７の施工に要する時間、また、付帯物７の取付け位置の設計に要する時間を短縮することが可能になる。

以上、本発明に係る鋼板コンクリート構造の第１、第２実施形態について説明したが、本発明は上記の第１、第２実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、図６に示すように、表面鋼板１（２）の外面１ｂ（２ｂ）側に、貫通孔１３に連通する凹所２５を形成するようにしてもよい。この場合、第１実施形態に対しては、貫通孔１３に表面鋼板１（２）の内面１ａ（２ａ）側からスタッド５の軸部１０の一端側を挿通して第２挟持部１４を形成するとともに、この第２挟持部１４を凹所２５内に収めることができる。また、第２実施形態に対しては、第２挟持部のスタッド２０のボルト２１の頭部２１ｂを凹所２５に収めることができる。これにより、表面鋼板１（２）の外面１ｂ（２ｂ）側に第２挟持部２１ｂによって凹凸が形成されることを防止できる。

１表面鋼板
１ａ内面
１ｂ外面
２表面鋼板
２ａ内面
２ｂ外面
３鋼板枠
４タイバー
５スタッド
６コンクリート
７付帯物
７ａ配管サポート
７ｂベースプレート
８配管
１０軸部
１１第１挟持部（他方の挟持部）
１２頭部
１３貫通孔
１４第２挟持部（一方の挟持部）
１５ＡＲ機
１６位置決め部
１７ＡＲ本体部
１８カッターヘッド
１９加工ヘッド
２０スタッド
２１ボルト
２１ａ軸部
２１ｂ頭部（第２挟持部、一方の挟持部）
２２ナット（第１挟持部、他方の挟持部）
２３ナット
２４ナット
２５凹所
Ａ鋼板コンクリート構造（ＳＣ構造）
Ｂ鋼板コンクリート構造（ＳＣ構造）

Claims

複数の表面鋼板で形成された鋼板枠と、前記表面鋼板に固定して前記鋼板枠の内部に突設されたスタッドと、前記鋼板枠内に打設されたコンクリートとを備える鋼板コンクリート構造であって、
前記表面鋼板に内面から外面に貫通する貫通孔、及び該貫通孔に連通する凹所が形成され、
前記スタッドは、軸部を前記貫通孔に挿通して配設されるとともに、前記軸部に一体に設けられた一対の挟持部が前記表面鋼板を挟持することによって前記表面鋼板に固定され、
前記一対の挟持部のうち、前記外面側に位置する前記挟持部は、前記凹所内に収められ
ていることを特徴とする鋼板コンクリート構造。