JP6350850B2

JP6350850B2 - Ｓｃ床構造

Info

Publication number: JP6350850B2
Application number: JP2014018770A
Authority: JP
Inventors: 太田　和也; 和也太田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-02-03
Also published as: JP2015145581A

Description

本発明は、鋼板とコンクリートを一体形成してなる床の構造（ＳＣ床構造）に関する。

従来、圧縮耐力やせん断耐力の向上、耐火性能の向上を図ることができるなど、多くの利点を有することから、柱や壁、床などに、鋼板とコンクリートを一体に形成したＳＣ構造（鋼板コンクリート構造）が多用されている（例えば、特許文献１参照）。

また、２枚の鋼板の間にコンクリートを充填し、スタッドやタイバーを用いてこれら鋼板とコンクリートを一体形成してなるＳＣ構造（フルＳＣ構造）は、充填したコンクリートによって鋼板の局部座屈が防止され、鋼板の耐力を効果的に発揮させることができる。

一方、この種のＳＣ構造（フルＳＣ構造）で床を構築する際には、図３に示すように、例えば、下部鋼板１を支保工で支持し、この下部鋼板１と所定の間隔をあけて上部鋼板２を配設する。また、内圧等によって面外せん断力が生じる床構造の場合には、上部鋼板２と下部鋼板１を面外せん断補強用のタイバー３で接続する。さらに、上部鋼板２にはコンクリート打設用開口４と空気抜き開口５が複数形成されており、空気抜き開口５から内部空気を排出させつつ、コンクリート打設用開口４から下部鋼板１と上部鋼板２の間の内部空間Ｈ１にコンクリート６を打設する。そして、下部鋼板１と上部鋼板２の間の内部空間Ｈ１に充填したコンクリート６が硬化すると、コンクリート６と、スタッド７を介して上部鋼板２及び下部鋼板１とが一体化され、ＳＣ構造の床（ＳＣ床構造Ａ）が形成される。なお、このＳＣ床構造Ａは、上部鋼板２、下部鋼板１を溶接するなどして壁構造（ＳＣ壁構造）８に端部を接続して構築される。

特開２０１２−２１５０３８号公報

しかしながら、上記従来のＳＣ床構造Ａにおいては、床面を形成する上部鋼板２にコンクリート打設用開口４や空気抜き開口５を複数形成する必要があり、これら開口４、５による断面欠損に対し、別途補剛対策を講じる必要が生じる。

また、上部鋼板２と下部鋼板１の間の内部空間Ｈ１にコンクリート６を打設する際に、上部鋼板２によって床全面のコンクリート６の充填性を確認できないことや、打設したコンクリート６の硬化収縮等に起因して、上部鋼板２と打設したコンクリート６との境界部に空隙９が生じてしまうおそれがある。そして、このように上部鋼板２とコンクリート６との境界部に空隙９が生じると、スタッド７の所定の耐力が発揮されない可能性があり、場合によっては、予め上部鋼板２とコンクリート６との境界部の空隙９を考慮した設計が必要になる。

さらに、内圧等によって面外せん断力が生じる床構造の場合には、図３に示したように、タイバー３などによる面外せん断補強対策が必要になり、このタイバー３の設置に多大な労力と時間が必要になる。

なお、空隙９の発生等の上記の問題を回避するため、上部鋼板２に替えて鉄筋を用いた床構造（ハーフＳＣ床構造）にすることも考えられる。
しかしながら、この場合には、必要鉄筋量が多くなり配筋の施工手間が増えるだけでなく、例えば鉄筋とＳＣ壁構造８を接合するために、ＳＣ壁構造８の鋼板に鉄筋貫通用開口を形成する必要が生じるなど、鉄筋と壁構造８の接合に伴う施工手間が著しく増大することになる。

本発明は、上記事情に鑑み、従来と比較し、施工性、品質の信頼性に優れたＳＣ床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ＳＣ床構造は、鋼板とコンクリートを一体形成してなる床の構造であって、下部鋼板と、下部鋼板と所定の間隔をあけて配設される上部鋼構造と、前記上部鋼構造と前記下部鋼板の間の内部空間内に配設される縦リブ鋼板と、前記内部空間に打設されるコンクリートとを備え、前記上部鋼構造が、上部主鋼板及び前記上部主鋼板に上端を接続し、横方向に板面を向けて配設されたリブ鋼板からなるＴ型鋼板部と、一対のＴ型鋼板部のリブ鋼板の下端に接続して連設された接合鋼板部とを備えてなる複数の上部鋼板ユニットを格子状に配置して構成され、前記縦リブ鋼板が、前記上部鋼板ユニットの接合鋼板部に上端を、前記下部鋼板に下端をそれぞれ接続して格子状に配設され、前記コンクリートが、前記上部鋼構造と前記下部鋼板の間の内部空間と、前記上部鋼板ユニットの一対のＴ型鋼板部及び接合鋼板部で囲まれた内部空間とに打設されていることを特徴とする。

また、本発明のＳＣ床構造においては、前記縦リブ鋼板及び／又は前記リブ鋼板に、一側面から他側面に貫通する開孔が形成されていることが望ましい。

本発明のＳＣ床構造においては、上部主鋼板の下のコンクリートの充填性も全面で確認でき、コンクリートの硬化に伴う収縮によって部分的に上部主鋼板とコンクリートの境界部に空隙ができたとしても、リブ鋼板の開孔内とリブ鋼板間にコンクリートが充填されているため、応力伝達が可能になる。これにより、フルＳＣ床構造と同等以上の耐力を得ることが可能になる。

また、例えば、原子炉格納容器のトップスラブのように内圧等によって面外せん断力が生じる場合であっても、従来のタイバーに替えて縦リブ鋼板が面外せん断補強効果を発揮し、さらに縦リブ鋼板と下部鋼板が格子状に配されて一体に接続されるため、コンクリートの打設時荷重に対する優れた形状保持効果を得ることができる。これにより、支保工が不要になり、工期の短縮、施工費の低減を図ることが可能になる。

さらに、ハーフＳＣ梁のように鉄筋の現地での組み立てなどが不要であり、格子状の上部鋼板ユニットを他のＳＣ部材と一緒に工場で組み立てることができ、現地での組み立て作業の施工手間を大幅に減らすことが可能になる。これにより、さらなる工期の短縮、施工費の低減を図ることが可能になる。

本発明の一実施形態に係るＳＣ床構造を示す平面図である。図１のＸ１−Ｘ１線矢視図であり、本発明の一実施形態に係るＳＣ床構造を示す側断面図である。従来のＳＣ床構造を示す側断面図である。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係るＳＣ床構造について説明する。本実施形態は、例えば、原子力発電所の原子炉建屋やタービン建屋等の床として用いて好適な鋼板とコンクリートを一体形成してなるＳＣ床構造に関するものである。

本実施形態のＳＣ床構造Ｂは、図１及び図２に示すように、平板状の下部鋼板１と、下部鋼板１と所定の間隔をあけて配設される上部鋼構造１０と、上部鋼構造１０と下部鋼板１に接続し、上部鋼構造１０と下部鋼板１の間の内部空間Ｈ１に配設される縦リブ鋼板１１と、縦リブ鋼板１１及び上部鋼構造１０を埋設するように上部鋼構造１０と下部鋼板１の間の内部空間Ｈ１に打設されるコンクリート６とを備えて構成されている。

上部鋼構造１０は、上下方向に板面を向けて配設された矩形平板状で帯状の上部主鋼板１２、及び上部主鋼板１２に上端を接続し、横方向に板面を向けて配設された矩形平板状で帯状のリブ鋼板１３からなるＴ型鋼板部１４と、横方向に所定の間隔をあけて並設した一対のＴ型鋼板部１４のリブ鋼板１３の下端に接続して連設された矩形平板状で帯状の接合鋼板部１５とを備えて構成されている。

また、各Ｔ型鋼板部１４のリブ鋼板１３には、一側面から他側面に貫通する複数の開孔１６が形成されている。

そして、本実施形態の上部鋼構造１０においては、一対のＴ型鋼板部１４及び接合鋼板部１５からなり、平面視で直線状に延びる上部鋼板ユニット２０を、横方向の一方向Ｔ１と、一方向Ｔ１に直交する他方向Ｔ２にそれぞれ所定の間隔をあけて並設し、格子状に配設して構成されている。これにより、横方向の一方向Ｔ１と他方向Ｔ２に隣り合う上部鋼板ユニット２０の間に平面視で方形状の開口２１が形成されている。

縦リブ鋼板１１は、面外せん断補強用の部材であり、その上端を上部鋼板ユニット２０の接合鋼板部１５の幅方向略中央に、下端を下部鋼板１の上面にそれぞれ接続し、上部鋼板ユニット２０を支持するように配設されている。また、複数の上部鋼板ユニット２０にそれぞれ対応するように、複数の縦リブ鋼板１１が配設されている。これにより、複数の縦リブ鋼板１１は、上部鋼板ユニット２０と同様に、横方向の一方向Ｔ１と他方向Ｔ２にそれぞれ所定の間隔をあけて並設され、格子状に配設されている。

さらに、各縦リブ鋼板１１には、一側面から他側面に貫通する開孔２２が複数形成されている。

下部鋼板１には、その上面に下端を接続し、上方に突出するように、複数のスタッド７が植設されている。

そして、下部鋼板１に突設されたスタッド７、縦リブ鋼板１１、上部鋼構造１０を埋設するように、隣り合う上部鋼板ユニット２０の間に形成された複数の開口２１から下部鋼板１と上部主鋼板１２の間の内部空間Ｈ１にコンクリート６を打設し、さらに、各上部鋼板ユニット２０の一対のＴ型鋼板部１４と接合鋼板部１５で囲まれた内部空間Ｈ２にも、一対のＴ型鋼板部１４の間の開口からコンクリート６を打設し、ＳＣ床構造Ｂが構築されている。

また、本実施形態では、打設したコンクリート６が各上部鋼板ユニット２０のリブ鋼板１３に貫通形成された開孔１６、縦リブ鋼板１１に貫通形成された開孔２２を通じてＳＣ床構造Ｂの全体に行き渡って充填される。さらに、これら開孔１６、２２、下部鋼板１に突設されたスタッド７を通じて、上部鋼構造１０の複数の上部鋼板ユニット２０と、複数の縦リブ鋼板１１と、下部鋼板１と、全体のコンクリート６とが一体化してＳＣ床構造Ｂが形成される。

上記構成からなる本実施形態のＳＣ床構造Ｂにおいては、上部に一対のＴ型鋼板部１４と接合鋼板部１５からなる上部鋼板ユニット２０（上部鋼構造１０）を格子状に配設し、上部鋼構造１０の下方に一体に配置した格子状の縦リブ鋼板１１で面外せん断力に抵抗するように構成されている。

また、上部鋼構造１０のＴ型鋼板部１４が上部主鋼板１２と複数の開孔１６を備えるリブ鋼板１３とで構成され、コンクリート６が、リブ鋼板１３の開孔１６を通じて上部鋼板ユニット２０の内部空間Ｈ２と、上部鋼構造１０と下部鋼板１の間の内部空間Ｈ１とに連続的に打設される。すなわち、一対のＴ型鋼板部１４の間に打設した中詰コンクリート６と、上部鋼構造１０と下部鋼板１の間に打設した本設コンクリート６とがリブ鋼板１３の開孔１６を通じて一体化されている。
そして、このように上部鋼構造１０のリブ鋼板１３の開孔１６内にコンクリート６が充填されていることにより、リブ鋼板１３の面内方向のせん断抵抗性能が付加され、従来のＳＣ床構造Ａの上部鋼板２に設けられた複数のスタッド７と同様の機能（作用効果）が発揮される。

また、一対のＴ型鋼板部１４と接合鋼板部１５からなり、一定の間隔をあけて格子状に配設された上部鋼板ユニット２０（上部鋼構造１０）は、床の曲げ変形に抵抗する。

さらに、Ｔ型鋼板部１４のリブ鋼板１３の開孔１６の開孔径や数を調整することで、せん断力を伝達させるために必要な耐力を得ることができ、またスタッド７以上のせん断力伝達性能を発揮させることができ、スタッド数本分の耐力を一カ所の開孔で賄うことも可能になる。

また、本実施形態のＳＣ床構造Ｂにおいては、Ｔ型鋼板部１４の上部主鋼板１２とコンクリート６がリブ鋼板１３の開孔１６を通じて確実に一体化されるため、床の上面境界の材軸方向の曲げ応力や床面内のせん断力の伝達が円滑に行え、従来のフルＳＣ床構造と同等以上の構造性能が得られる。

さらに、隣り合う上部鋼板ユニット２０の間の開口２１による断面欠損による影響は、上部鋼構造１０のＴ型鋼板部１４の上部主鋼板１２の間隔や、リブ鋼板１３の高さを調整し、この断面欠損分の鋼材断面を補うようにすることで解消可能（調節可能）である。

また、上部鋼板ユニット２０及び縦リブ鋼板１１を格子状に配設することで、隣り合う上部鋼板ユニット２０の間に開口２１が形成され、この開口２１がコンクリート打設用開口や空気抜き用開口として利用できる。

さらに、開口上部にコンクリート６を余盛りするようにしてもよく、この余盛りによってコンクリート６の硬化に伴う沈降分を補うようにしてもよい。この場合には、コンクリート６の沈降に伴って上部主鋼板１２とコンクリート６の間に空隙９が生じることが防止される。また、コンクリート硬化後に余盛りコンクリートをはつり取ってＳＣ床構造Ｂを仕上げてもよいし、余盛りコンクリートを均して床仕上げ面としてもよい。

したがって、本実施形態のＳＣ床構造Ｂにおいては、上部主鋼板１２の下のコンクリート６の充填性も全面で確認でき、コンクリート６の硬化に伴う収縮によって部分的に上部主鋼板１２とコンクリート６の境界部に空隙９ができたとしても、リブ鋼板１３の開孔１６内とリブ鋼板１３間にコンクリート６が充填されているため、応力伝達が可能になる。これにより、フルＳＣ床構造と同等以上の耐力を得ることが可能になる。

また、例えば、原子炉格納容器のトップスラブのように内圧等によって面外せん断力が生じる場合であっても、従来のタイバー３に替えて縦リブ鋼板１１が面外せん断補強効果を発揮し、さらに縦リブ鋼板１１と下部鋼板１が格子状に配されて一体に接続されるため、コンクリートの打設時荷重に対する優れた形状保持効果を得ることができる。これにより、支保工が不要になり、工期の短縮、施工費の低減を図ることが可能になる。

さらに、ハーフＳＣ梁のように鉄筋の現地での組み立てなどが不要であり、格子状の上部鋼板ユニット２０（Ｔ型鋼板部１４、接合鋼板部１５）を他のＳＣ部材と一緒に工場で組み立てることができ、現地での組み立て作業の施工手間を大幅に減らすことが可能になる。これにより、さらなる工期の短縮、施工費の低減を図ることが可能になる。

以上、本発明によるＳＣ床構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の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、ＳＣ床構造Ｂが平面視で方形状に形成されているものとしたが、原子炉格納容器のトップスラブのように円形の床構造に適用してもよく、特に床構造の平面視形状を限定する必要はない。また、円形などの床構造である場合には、水平のＸ−Ｙ方向（一方向Ｔ１と他方向Ｔ２）に格子状に上部鋼板ユニット２０や縦リブ鋼板１１を配置しても、放射方向と円周方向に格子状に上部鋼板ユニット２０や縦リブ鋼板１１を配置してもよく、格子状に配置されていれば、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

１下部鋼板
２上部鋼板
３タイバー（面外せん断補強対策）
４コンクリート打設用開口
５空気抜き開口
６コンクリート
７スタッド
８壁構造
９空隙
１０上部鋼構造
１１縦リブ鋼板
１２上部主鋼板
１３リブ鋼板
１４Ｔ型鋼板部
１５接合鋼板部
１６開孔
２０上部鋼板ユニット
２１開口（コンクリート打設用開口、空気抜き用開口）
２２開孔
Ａ従来のＳＣ床構造
ＢＳＣ床構造
Ｔ１一方向
Ｔ２他方向
Ｈ１上部鋼板、上部主鋼板と下部鋼板の間の内部空間
Ｈ２一対のＴ型鋼板部と接合鋼板部で囲まれた内部空間

Claims

鋼板とコンクリートを一体形成してなる床の構造であって、
下部鋼板と、下部鋼板と所定の間隔をあけて配設される上部鋼構造と、前記上部鋼構造と前記下部鋼板の間の内部空間内に配設される縦リブ鋼板と、前記内部空間に打設されるコンクリートとを備え、
前記上部鋼構造が、上部主鋼板及び前記上部主鋼板に上端を接続し、横方向に板面を向けて配設されたリブ鋼板からなるＴ型鋼板部と、一対のＴ型鋼板部のリブ鋼板の下端に接続して連設された接合鋼板部とを備えてなる複数の上部鋼板ユニットを格子状に配置して構成され、
前記縦リブ鋼板が、前記上部鋼板ユニットの接合鋼板部に上端を、前記下部鋼板に下端をそれぞれ接続して格子状に配設され、
前記コンクリートが、前記上部鋼構造と前記下部鋼板の間の内部空間と、前記上部鋼板ユニットの一対のＴ型鋼板部及び接合鋼板部で囲まれた内部空間とに打設されていることを特徴とするＳＣ床構造。
請求項１記載のＳＣ床構造において、
前記縦リブ鋼板及び／又は前記リブ鋼板に、一側面から他側面に貫通する開孔が形成されていることを特徴とするＳＣ床構造。