JP6315277B2

JP6315277B2 - 鋼板コンクリート構造

Info

Publication number: JP6315277B2
Application number: JP2014239109A
Authority: JP
Inventors: 太田　和也; 和也太田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-11-26
Also published as: JP2016098635A

Description

本発明は、外殻鋼板内にコンクリートを一体に充填してなる鋼板コンクリート構造に関する。

鋼板コンクリート構造（ＳＣ構造）は、外殻となる主鋼板を型枠としてその内部にコンクリートを充填し、主鋼板の内面に植設したスタッドボルトを介して主鋼板とコンクリートを一体化して構成される。また、このような鋼板コンクリート構造は大断面の頑強な構造部材を効率的に施工できる。このため、例えば特許文献１に示されるように原子力施設への適用が提案、実用化されている。

特許第３３０９２９０号公報

ここで、例えば、図４及び図５（図１）に示すように、原子炉格納容器１に鋼板コンクリート構造Ａを採用する場合には、異常時に原子炉格納容器１の内部が高温高圧の状態になることから、外殻の外側主鋼板２と内側主鋼板３の間に鉛直リブ鋼板４を設け、高内圧による原子炉格納容器１の面外変形を鉛直リブ鋼板４によって低減させることが検討されている。

しかしながら、内圧や高温が原子炉格納容器１の内側主鋼板３に作用したとき、鉛直リブ鋼板４がない場合には円筒状に膜力として均一な応力が発生する。これに対し、鉛直リブ鋼板４を備えた鋼板コンクリート構造Ａを原子炉格納容器１に採用した場合には、鉛直リブ鋼板４が外側主鋼板２と内側主鋼板３に溶接され、且つコンクリート５で面外拘束されているため、内圧による主鋼板３（２）の膜力（引張力）及び高温による熱伸びが鉛直リブ鋼板４との接合部で拘束される。これにより、接合部近傍の主鋼板２、３に面内応力集中が発生し、この部分で主鋼板２、３の耐力が決まってしまうため、円筒シェル壁としての合理的な設計ができないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑み、主鋼板と鉛直リブ鋼板の接合部近傍に面内応力集中が発生することを防止できる鋼板コンクリート構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の鋼板コンクリート構造は、間隔をあけて隣り合う一対の主鋼板と、一方の主鋼板に一側端部を、他方の主鋼板に他側端部をそれぞれ接続して前記一対の主鋼板の間に配設されるリブ鋼板とを備え、前記一対の主鋼板の間にコンクリートを充填してなる鋼板コンクリート構造であって、前記リブ鋼板が前記一側端部と前記他側端部にそれぞれ、面外方向に突出する係止部を備えて形成され、前記一方の主鋼板と前記他方の主鋼板にそれぞれ、前記係止部を係止して前記リブ鋼板の一側端部と他側端部を前記主鋼板に接続するための係止受部が一体に固設され、且つ、前記リブ鋼板の係止部が前記主鋼板の面内方向に所定の隙間を設けた状態で前記係止受部に係止さ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、一対の主鋼板に一体に固設された係止受部にリブ鋼板の係止部を係止させることで、リブ鋼板の一側端部と他側端部をそれぞれ、主鋼板に接続することができる。

また、このとき、リブ鋼板の係止部が係止受部との間に隙間を設けた状態で係止受部に係止され、且つ主鋼板の面内方向に隙間が設けられていることにより、前記隙間の大きさに応じた量だけ、リブ鋼板の一側端部と他側端部を主鋼板に相対変位可能に接続することができる。

これにより、リブ鋼板の一側端部や他側端部を接続した接合部の主鋼板に面内応力集中が発生することを防止できる。よって、従来と比較し、鋼板コンクリート構造を合理的に設計することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る鋼板コンクリート構造（原子炉格納容器）を示す平面図である。図１のＭ１部を示す図であり、本発明の一実施形態に係る鋼板コンクリート構造を示す平面図である。図２のＮ１部を示す図であり、本発明の一実施形態に係る鋼板コンクリート構造のリブ鋼板と主鋼板の接合部を示す平面図である。図１のＭ２部を示す図であり、従来の鋼板コンクリート構造を示す平面図である。図４のＮ２部を示す図であり、従来の鋼板コンクリート構造のリブ鋼板と主鋼板の接合部を示す平面図である。

以下、図１から図３を参照し、本発明の一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。ここで、本実施形態は、原子炉格納容器の円筒シェル壁に本発明にかかる鋼板コンクリート構造を適用するものとして説明を行う。

本実施形態の鋼板コンクリート構造Ｂは、図１に示すように、円筒状に形成された内側主鋼板（一方の主鋼板）３と、内側主鋼板３と同心状に配設され、内側主鋼板３に対して外側に所定の間隔をあけて配設された円筒状の外側主鋼板（他方の主鋼板）２と、内側主鋼板３の外面及び外側主鋼板２の内面にそれぞれ植設された複数のスタッド６と、一側端部４ａを内側主鋼板３の外面に、他側端部４ｂを外側主鋼板２の内面にそれぞれ接続して設けられた複数の鉛直リブ鋼板（リブ鋼板）４と、内側主鋼板３と外側主鋼板２の間に充填されるコンクリート５とを備えて構成されている。

一方、本実施形態の鋼板コンクリート構造Ｂにおいては、図２及び図３（図１）に示すように、鉛直リブ鋼板４が両側端部４ａ、４ｂ側にそれぞれリブフランジ４ｃを溶接するなどして一体に設け、両側端部４ａ側を断面Ｔ字状に形成されている。すなわち、本実施形態の鉛直リブ鋼板４は、一側端部４ａと他側端部４ｂにそれぞれ、リブ鋼板４の面外方向に突出する係止部７（リブフランジ４ｃ）を備えて形成されている。

また、内側主鋼板３の外面と外側主鋼板２の内面にはそれぞれ、一対の断面Ｌ字状のシヤーキー８が溶接するなどして一体に固設されている。このとき、これら一対のシヤーキー８は、断面Ｔ字状で上下方向に延びる係合空間９を形成するように配設されている。そして、一対のシヤーキー８によって形成された断面Ｔ字状の係合空間９に鉛直リブ鋼板４の断面Ｔ字状の両側端部４ａ、４ｂ（リブフランジ４ｃ）を挿入して係合させることにより、リブフランジ４ｃがシヤーキー８に係止され、鉛直リブ鋼板４の両側端部４ａ、４ｂが内側主鋼板３や外側主鋼板２に接続されている。

すなわち、本実施形態の鋼板コンクリート構造Ｂにおいては、内側主鋼板３と外側主鋼板２にそれぞれ、係止部７を係止して鉛直リブ鋼板４の一側端部４ａと他側端部４ｂを内側主鋼板３と外側主鋼板２に接続するための係止受部１０（一対のシヤーキー８）が一体に固設されている。そして、鉛直リブ鋼板４の係止部７を係止受部１０に係止させることによって、鉛直リブ鋼板４の両側端部４ａ、４ｂが内側主鋼板３や外側主鋼板２に接続されている。

さらに、本実施形態の鋼板コンクリート構造Ｂでは、鉛直リブ鋼板４のリブフランジ４ｃで構成された係止部７が内側主鋼板３や外側主鋼板２の面内方向に所定の隙間Ｈを設けた状態で一対のシヤーキー８で構成された係止受部１０に係止されている。

さらに、シヤーキー８の外周には発泡スチロールなどの絶縁材１１がシヤーキー８を被覆するように取り付けられ、この状態でコンクリート５に埋設されている。

そして、上記のように構成した本実施形態の鋼板コンクリート構造Ｂでは、コンクリート支圧力が作用したり、高温／高圧にさらされるなどして、鉛直リブ鋼板４の側端部４ａ、４ｂと内側主鋼板３や外側主鋼板２との接合部に面外せん断力が作用した際に、鉛直リブ鋼板４の係止部７を係止受部１０との間の隙間Ｈの分だけ変位させることができる。

これにより、従来の鉛直リブ鋼板４の側端部４ａ、４ｂを主鋼板２、３に溶接した場合のように、鉛直リブ鋼板４の一側端部４ａや他側端部４ｂを接続した主鋼板２、３の接合部に面内応力集中が発生することがなくなる。

したがって、本実施形態の鋼板コンクリート構造Ｂにおいては、内側主鋼板３と外側主鋼板２に一体に固設された係止受部１０にリブ鋼板４の係止部７を係止させることで、リブ鋼板４の一側端部４ａと他側端部４ｂをそれぞれ、主鋼板２、３に接続することができる。

そして、このとき、リブ鋼板４の係止部７が係止受部１０との間に隙間Ｈを設けた状態で係止受部１０に係止され、且つ主鋼板２、３の面内方向に隙間Ｈが設けられていることにより、前記隙間Ｈの大きさに応じた量だけ、リブ鋼板４の一側端部４ａと他側端部４ｂを主鋼板２、３に相対変位可能に接続することができる。

これにより、リブ鋼板４の一側端部４ａや他側端部４ｂを接続した接合部の主鋼板２、３に面内応力集中が発生することを防止できる。よって、従来と比較し、鋼板コンクリート構造Ｂを合理的に設計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一実施形態について説明したが、本発明は上記の一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、本実施形態では、鋼板コンクリート構造Ｂが原子炉格納容器１を構成するものとしたが、勿論、本発明にかかる鋼板コンクリート構造Ｂは原子炉格納容器１に限らず、あらゆる構造物に適用可能である。

また、係止部７がリブフランジ４ｃ、係止受部１０がシヤーキー８によって構成されているものとしたが、勿論、これに限定する必要もない。

１原子炉格納容器
２外側主鋼板（他方の主鋼板）
３内側主鋼板（一方の主鋼板）
４鉛直リブ鋼板（リブ鋼板）
４ａ一側端部
４ｂ他側端部
４ｃリブフランジ
５コンクリート
６スタッド
７係止部
８シヤーキー
９係合空間
１０係止受部
１１絶縁材
Ａ従来の鋼板コンクリート構造
Ｂ鋼板コンクリート構造

Claims

間隔をあけて隣り合う一対の主鋼板と、一方の主鋼板に一側端部を、他方の主鋼板に他側端部をそれぞれ接続して前記一対の主鋼板の間に配設されるリブ鋼板とを備え、前記一対の主鋼板の間にコンクリートを充填してなる鋼板コンクリート構造であって、
前記リブ鋼板が前記一側端部と前記他側端部にそれぞれ、面外方向に突出する係止部を備えて形成され、
前記一方の主鋼板と前記他方の主鋼板にそれぞれ、前記係止部を係止して前記リブ鋼板の一側端部と他側端部を前記主鋼板に接続するための係止受部が一体に固設され、
且つ、前記リブ鋼板の係止部が前記主鋼板の面内方向に所定の隙間を設けた状態で前記係止受部に係止されていることを特徴とする鋼板コンクリート構造。