JP6414686B2 - プレキャストコンクリート床板における接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、プレキャストコンクリート床板における接合構造に関する。

従来、床材として、プレキャストコンクリート製の床板（以下、単に「ＰＣ床板」という）を鉄骨梁によって下方から支持される構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このように鉄骨梁によってＰＣ床板を支持する場合には、鉄骨梁の上フランジのフランジ上面にスタッド等の突起部材を設け、隣り合うＰＣ床板同士の接合部分を後施工の現場打ちコンクリートとする接合構造とすることで、ＰＣ床板と鉄骨梁との地震力の伝達が可能な架構とすることが一般的となっている。

特開２０１１−１２２３５２号公報

しかしながら、上述したような従来のＰＣ床板の構造では、以下のような問題があった。
すなわち、鉄骨梁とＰＣ床板との接合部において、コンクリートを打設するといった手間と時間のかかる作業が必要となり、ＰＣ床板を使用することによる施工の簡易化の利点が損なわれてしまう。

また、このようなＰＣ床板による床材の場合には、例えば床上のレイアウト変更等によって荷重条件に合せてＰＣ床板の仕様を変更する場合や、床下の設備を変更する場合において、ＰＣ床板を取り外す場合がある。ところが、上述したように、スタッド等により鉄骨梁とＰＣ床板との接合部、およびＰＣ床板同士の接合部がコンクリートにより接合され、敷設される複数のＰＣ床板および鉄骨梁が全体として一体的に設けられることから、ＰＣ床板の取り外しにかかる作業が困難、かつ大規模になるという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡単な作業により施工することができ、かつプレキャストコンクリート床板の取り外しを容易に行うことができるプレキャストコンクリート床板における接合構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るプレキャストコンクリート床板における接合構造は、鉄骨梁又は支持柱の上面に位置する接合上面に載置させることにより接合されるプレキャストコンクリート床板における接合構造であって、前記接合上面には、前記プレキャストコンクリート床板の水平移動を規制する面材のみから形成される留め部材が面方向を上下方向に向けた状態で突設して設けられ、前記プレキャストコンクリート床板の下面側における隅角部には、前記留め部材に対して緩やかに嵌合される切欠部が設けられ、前記切欠部は、前記プレキャストコンクリート床板が前記留め部材に嵌合した状態において、前記留め部材に対して水平方向及び上方に間隔をあけた状態で配置され、前記留め部材との間の隙間に固化材が充填されていることを特徴としている。

本発明では、プレキャストコンクリート床板の切欠部を鉄骨梁の留め部材に嵌合させ、かつ切欠部との間の隙間に充填された固化材が硬化することによって、プレキャストコンクリート床板と、鉄骨梁又は支持柱とが位置決めされるとともに、水平移動が規制された状態で接合される。このとき、プレキャストコンクリート床板は、その隅角部で留め部材を介して鉄骨梁又は支持柱に一体的に接合した状態となる。このように、従来のようなコンクリートの打設を不要とした簡単な施工により、プレキャストコンクリート床板に作用する地震力などの水平力を鉄骨梁又は支持柱に伝達可能な仕口構造を構築することができる。

なお、鉄骨梁又は支持柱の接合上面に突設された留め部材にプレキャストコンクリート床板の切欠部を緩やかに隙間をもたせた状態で嵌合させることができ、切欠部と留め部材との間に形成される隙間の範囲でプレキャストコンクリート床板を移動させて位置合わせをすることが可能となる。そのため、プレキャストコンクリート床板の取り付け精度の向上を図ることができる。
また、留め部材は、縦横に隣接する４つのプレキャストコンクリート床板に共通する交点の位置に配置させることが可能となり、これら４つのプレキャストコンクリート床板で共有することができる。そのため、留め部材の数量の増加が抑えられ、施工が容易になる利点がある。

また、プレキャストコンクリート床板の隅角部と留め部材との密着による接合となるので、例えばジャッキ等を使用してプレキャストコンクリート床板（とくに隅角部）を下方から押し上げることで容易に取り外すことが可能である。つまり、プレキャストコンクリート床板の着脱が可能となるので、プレキャストコンクリート床板の設置後においても、自由に、かつ効率よくプレキャストコンクリート床板を交換することができ、多様な使用条件（荷重条件）に適合した床板を配置することができる。
さらに、床下の設備を変更したり、メンテナンス等をしたりする場合でも、一部又は全てのプレキャストコンクリート床板を取り外して作業を行うことができる。したがって、従来のように大掛かりな取り外し作業を行う必要が無く、効率的となる利点がある。

また、本発明に係るプレキャストコンクリート床板における接合構造は、前記接合上面には、敷きモルタルが敷設されていることが好ましい。

このように構成することで、鉄骨梁又は支持柱の接合上面全体にわたってプレキャストコンクリート床板を敷きモルタルを介して接合させることができるので、双方の密着性を高めることができる。

また、本発明に係るプレキャストコンクリート床板における接合構造は、前記留め部材は、周方向にわたって延在する筒状に形成され、該留め部材の筒部内には前記固化材が充填されていることが好ましい。

この場合には、筒状の留め部材の内部に充填される固化材を介してプレキャストコンクリート床板と、鉄骨梁又は支持柱の接合上面とがより強固に接合されるので、双方の密着性を高めることができる。

また、本発明に係るプレキャストコンクリート床板における接合構造は、前記接合上面は、前記支持柱の上面であることが好ましい。

この場合には、プレキャストコンクリート床板の四隅を支持柱で支持する構造となり、鉄骨梁を設けずに、プレキャストコンクリート床板の角部のみで床板に作用する地震力を支持柱に直接伝達することができる。

本発明のプレキャストコンクリート床板における接合構造によれば、簡単な作業により施工することができ、かつプレキャストコンクリート床板の取り外しを容易に行うことができる。

本発明の実施の形態による建物の構成を示した斜視図である。 図１に示すＰＣ床板における接合構造の一部を拡大した斜視図である。 図２に示す接合構造の一部を示す平面図であって、ＰＣ床板を鉄骨梁に載置する前の状態を示す図である。 図３に示す鉄骨梁のフランジ上面における留め部材の拡大図である。 図４に示すＡ−Ａ線矢視図である。 図５に示す鉄骨梁の留め部材とＰＣ床板の切欠部との嵌合構造を示す拡大図である。 図４に示すＢ−Ｂ線矢視図である。 ＰＣ床板の構成を示す図であって、（ａ）は下方から見た平面図、（ｂ）は側面図である。 本実施の形態の第１変形例による留め部材の構成を示す平面図であって、図４に対応する図である。 図９に示す留め部材とＰＣ床板の切欠部との嵌合構造を示す側断面図である。 第１変形例によるＰＣ床板の構成を示す図であって、（ａ）は下方から見た平面図、（ｂ）は側面図である。 第２変形例による留め部材の構成を示す平面図であって、図９に対応する図である。 第３変形例による留め部材の構成を示す平面図であって、図９に対応する図である。

以下、本発明の実施の形態によるプレキャストコンクリート床板における接合構造について、図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、本実施の形態によるプレキャストコンクリート床板（以下、ＰＣ床板１という）は、例えば生産ラインを有する工場等の生産物を製造するため建物１０において、室部Ｒの床材として構成されている。ＰＣ床板１の床下には、ピット部１１が設けられている。
ここで、本実施の形態では、室部Ｒは平面視で長方形をなし、その幅方向（短辺方向）を横方向Ｘとし、長手方向を縦方向Ｙとして、以下説明する。

ピット部１１は、底盤１２と、側壁１３とからなり、平面視で室部Ｒと略同等の広さを有するピット空間が設けられている。ピット部１１には、底盤１２上に立設され、横方向Ｘ及び縦方向Ｙのそれぞれの方向毎に一定の間隔をあけて配列された支持柱２と、支持柱２の上面２ａに接合されて架設されるとともに、縦方向Ｙに沿って長手方向を向けて配列された鉄骨梁３と、が設けられている。

図３〜図７に示すように、支持柱２は、例えば鉄筋コンクリート（ＲＣ）製をなし断面視で正方形に形成され、底盤１２に対して一体的にコンクリート打設されており、横方向Ｘ及び縦方向Ｙともに同一の間隔（図２に示すＬ１、Ｌ２）をもって配列されている。これら複数の支持柱２、２、…の上面２ａは、それら全てが同一の高さ（レベル）になっている。
なお、支持柱２の寸法や配置間隔Ｌ１、Ｌ２は、ＰＣ床板１の形状、重量、このＰＣ床板１上に走行、或いは設置される機器・設備の重量、及びピット部１１の高さ等の条件に応じて適宜設定される。
そして、支持柱２の上面２ａには、複数本（４本）のアンカーボルト２１（図５参照）が埋設されている。図５および図７に示すように、支持柱２の上面２ａには、無収縮モルタル２４を介してベースプレート２３が設けられている。鉄骨梁３は、下フランジ３２がベースプレート２３上に載置され、アンカーボルト２１を使用してボルト締結により着脱可能に接合されている。

鉄骨梁３は、上下のフランジ３１、３２の幅寸法が支持柱２の辺寸法より小さいＨ形鋼が用いられ、長さ寸法が例えば支持柱２における３スパン分の長さ寸法となっている。つまり、鉄骨梁３は、支持柱２の配置間隔Ｌ１、Ｌ２（図２参照）が４ｍである場合に長さ寸法が１２ｍとなる。なお、鉄骨梁３の長さに制限はなく、任意に設定することができる。

鉄骨梁３は、支持柱２の上面２ａに対してボルト締結により着脱可能に固定されている。具体的には、図５に示すように、鉄骨梁３の下フランジ３２に形成されるボルト穴（図示省略）に挿通させた支持柱２のアンカーボルト２１にナット２２で締め付けることで、鉄骨梁３が支持柱２上のベースプレート２３に固定されている。そのため、鉄骨梁３は、支持柱２からナット２２を取り外すことにより、長手方向の向きを例えば縦方向Ｙから横方向Ｘに変更することが可能となっている。

鉄骨梁３のフランジ上面３１ａ（接合上面）には、鉄骨梁３の支持柱２上に位置する部分において、面方向を上下方向に向けた平面視で十字形状の留め部材３３が突設されている。留め部材３３は、縦方向Ｙに沿う縦材３３ａと、横方向Ｘに沿う横材３３ｂとを交差させた平面視で十字状をなしている。留め部材３３は、縦横に隣接する４つのＰＣ床板１に共通する交点の位置に配置され、これら４つのＰＣ床板１で共有される位置決め部材となっている。

ＰＣ床板１は、平面視で正方形をなし、一方の対向する側縁部に位置する支持端１ａ、１ａの２辺がそれぞれ鉄骨梁３のフランジ上面３１ａに載置された２辺支持となっている。つまり、ＰＣ床板１は、複数が横方向Ｘ及び縦方向Ｙに隙間なく配設され、各支持端１ａが鉄骨梁３の幅寸法の半分の領域に線状に載置して下方から支持されている。

図８に示すように、ＰＣ床板１の四隅の隅角部には、前述の留め部材３３に対して緩やかに間隔をあけて嵌合可能する切欠部１４が形成されている。切欠部１４は、ＰＣ床板１の角部を形成する二面にわたって連続的に切り取られ、その切込み深さは少なくとも留め部材３３の厚さ寸法の１／２より大きくなるように設定されている。このような寸法にしておくことで、図６に示すように、隣り合うＰＣ床板１、１の切欠部１４、１４同士を対向させて形成される凹部を留め部材３３に嵌合させることができ、ＰＣ床板１の水平方向の位置決めが行われることになる。
そして、留め部材３３に切欠部１４を嵌合させた状態において、切欠部１４と留め部材３３との間の隙間には例えば無収縮モルタル等のグラウト材７（固化材）が充填されている。

なお、ＰＣ床板１は、例えば現地で製造しても良いし、現地とは別の生産工場などで製造して現地に搬入するようにしても良い。
また、ＰＣ床板１には、図示しない設備の取り出し口や空調用の開口を配置することも可能である。

また、鉄骨梁３には、図４及び図５に示すように、上フランジ３１のフランジ上面３１ａの幅方向の全体にわたって延在し、かつ鉄骨梁３の長さ方向に間隔をあけて配置されるスペーサ４と、スペーサ４、４同士の間に充填される無収縮モルタル等の敷きモルタル５と、を備えている。

スペーサ４は、ＰＣ床板１の自重によって圧縮変形するゴム製などの部材からなり、所定の厚さを有する断面視で矩形状をなしている。ここで、スペーサ４は、ＰＣ床板１の自重に伴う圧縮変形量（潰れ量）が小さいものが好ましい。スペーサ４の下面には、粘着性を有する貼着シール材（図示省略）が設けられており、鉄骨梁３のフランジ上面３１ａに貼着させることにより所定位置に固定されている。
なお、スペーサ４における鉄骨梁３の長さ方向の間隔は、ＰＣ床板１の荷重条件などに応じて適宜設定することができる。

敷きモルタル５は、フランジ上面３１ａにおけるスペーサ４、４同士の間に盛り付けられ、ＰＣ床板１の下面１ｂの支持端１ａに密着される。

次に、上述した構成からなるプレキャストコンクリート床板における接合方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、図１に示すように、ピット部１１の底盤１２上に複数の支持柱２、２、…をコンクリートを打設することにより構築する。このときの支持柱２は、底盤１２において、横方向Ｘ及び縦方向Ｙのそれぞれの方向に沿って一定の間隔をあけて配置される。また、図５に示すように、支持柱２の上面２ａには、アンカーボルト２１を埋め込み、そのボルト先端側を上面２ａから突設させておく。本実施の形態では、支持柱２毎に４本のアンカーボルト２１が埋め込まれている。

そして、これとは別の工程で、例えば現場あるいは工場などにおいて、図３に示すように、鉄骨梁３のフランジ上面３１ａの所定位置に平面視で十字状の留め部材３３を溶接により接合させておく。また、鉄骨梁３のフランジ上面３１ａの幅方向の全体にわたってスペーサ４を延在させるとともに、鉄骨梁３の長さ方向に間隔をあけて固着しておく。

次に、図５に示すように、支持柱２の上面２ａに鉄骨梁３を固定する。具体的には、鉄骨梁３の下フランジ３２を支持柱２の上面２ａにから突出するアンカーボルト２１に挿通させてナット２２を締め付けて固定する。このとき、鉄骨梁３は、支持柱２に対してボルト締結により固定されているだけなので、取り付け、取り外しが容易な構造となっている。

そして、支持柱２上に鉄骨梁３を設置した後に、フランジ上面３１ａにおいて、スペーサ４、４同士の間の領域に敷きモルタル５を盛り付ける。このとき、敷きモルタル５の盛り付け高さがスペーサ４の厚さよりも高くなるように盛り付ける。

次いで、ＰＣ床板１の対向する支持端１ａ、１ａ（図３参照）をそれぞれ鉄骨梁３に配置されるスペーサ４上に載置する。このとき、ＰＣ床板１の切欠部１４を留め部材３３に嵌合させ、この嵌合状態で切欠部１４と留め部材３３との間に生じる隙間にグラウト材７を充填して硬化させる。
そして、スペーサ４はＰＣ床板１の自重により所定量だけ圧縮変形した状態でＰＣ床板１を下方より支持する。これにより、ＰＣ床板１の下面で敷きモルタル５を押し潰して密着した状態となり、ＰＣ床板１と鉄骨梁３とが敷きモルタル５を介して一体的に接合されることになる。
グラウト材７と敷きモルタル５が固化することにより、ＰＣ床板１の施工が完了となる。

なお、スペーサ４は、工場等で鉄骨梁３に留め部材３３を固着する際に設けられるが、このタイミングで設けられる必要はない。例えば、現場において鉄骨梁３のフランジ上面３１ａに敷きモルタル５を盛り付ける際に、スペーサ４を配置するようにしておいても良い。

これにより複数のＰＣ床板１、１、…が横方向Ｘ及び縦方向Ｙに隙間なく配列された床材が構築される。なお、構築されるピット部１１内は、設備機器やインフラ供給スペースとして利用し、フレキシビリティの向上に寄与することができる。これにより、ＰＣ床板１上の床面に配置する設備を少なくすることができ、生産スペースを確保することができ、スペースの有効利用が可能となる。

次に、上述したプレキャストコンクリート床板における接合構造の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態では、図４に示すように、ＰＣ床板１の切欠部１４を鉄骨梁３の留め部材３３に嵌合させ、かつ切欠部１４との間の隙間に充填されたグラウト材７が硬化することによって、ＰＣ床板１と、鉄骨梁３とが位置決めされるとともに、水平移動が規制された状態で接合される。このとき、ＰＣ床板１は、図３に示すように、その隅角部で留め部材３３を介して鉄骨梁３に一体的に接合した状態となる。このように、従来のようなコンクリートの打設を不要とした簡単な施工により、ＰＣ床板１に作用する地震力などの水平力を鉄骨梁３に伝達可能な仕口構造を構築することができる。

なお、鉄骨梁３のフランジ上面３１ａに突設された留め部材３３にＰＣ床板１の切欠部１４を緩やかに隙間をもたせた状態で嵌合させることができ、切欠部１４と留め部材３３との間に形成される隙間の範囲でＰＣ床板１を移動させて位置合わせをすることが可能となる。そのため、ＰＣ床板１の取り付け精度の向上を図ることができる。
また、留め部材３３は、縦横に隣接する４つのＰＣ床板１に共通する交点の位置に配置させることが可能となり、これら４つのＰＣ床板１で共有することができる。そのため、留め部材３３の数量の増加が抑えられ、施工が容易になる利点がある。

また、ＰＣ床板１の隅角部と鉄骨梁３の留め部材３３との密着による接合となるので、例えばジャッキ等を使用してＰＣ床板１（とくに隅角部）を下方から押し上げることで容易に取り外すことが可能である。つまり、ＰＣ床板１の着脱が可能となるので、ＰＣ床板１の設置後においても、自由に、かつ効率よくＰＣ床板１を交換することができ、多様な使用条件（荷重条件）に適合した床板を配置することができる。
さらに、床下の設備を変更したり、メンテナンス等をしたりする場合でも、一部又は全てのＰＣ床板１を取り外して作業を行うことができる。したがって、従来のように大掛かりな取り外し作業を行う必要が無く、効率的となる利点がある。

また、本実施の形態では、鉄骨梁３のフランジ上面３１ａの全体にわたってＰＣ床板１を敷きモルタル５を介して接合させることができるので、双方の密着性を高めることができる。

上述のように本実施の形態によるプレキャストコンクリート床板における接合構造では、簡単な作業により施工することができ、かつＰＣ床板１の取り外しを容易に行うことができる。

以上、本発明によるプレキャストコンクリート床板における接合構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の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り、また上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

例えば、本実施の形態では、留め部材３３の形状を平面視で十字状としているが、このような形状に限定されることはない。
また、本実施の形態では、１つの留め部材３３で縦横に配列される４つのＰＣ床板１の隅角部の切欠部１４を同時に嵌合させる構成としているが、これに限らず、上記４つのＰＣ床板１を各別に留め部材３３に嵌合させる構成であってもよい。

例えば、図９〜図１０に示す第１変形例のように、平面視で正方形状をなす留め部材３３Ａであってもよい。留め部材３３Ａは、周方向にわたって延在する筒状に形成され、この筒部３３ｃ内にはグラウト材７（固化材）が充填される。なお、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、この場合のＰＣ床板１の下面側の隅角部に形成される切欠部１４は、正方形状の留め部材３３Ａの角部に嵌合するように下面視で正方形状に切り欠かれている。

また、図１２に示す第２変形例のように、平面視でひし形状で、かつ筒状の留め部材３３Ｂであってもよい。さらに、図１３に示す第３変形例のように、平面視で円形状で、かつ筒状の留め部材３３Ｃであってもよい。そして、第２変形例、および第３変形例によるＰＣ床板１の切欠部１４もまた、それぞれの留め部材３３Ｂ、３３Ｃの形状に嵌合可能な形状に切り欠かれている。
上述した変形例のように筒状に形成された留め部材３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの場合には、筒部３３ｃ内に充填されるグラウト材７を介してＰＣ床板１と、鉄骨梁３のフランジ上面３１ａとがより強固に接合されるので、双方の密着性を高めることができる。

また、本実施の形態では、支持柱２の上面２ａに鉄骨梁３を配置し、その鉄骨梁３の上フランジ３１のフランジ上面３１ａにＰＣ床板１を接合する構成としているが、鉄骨梁３を省略した構成としてもよい。すなわち、支持柱２の上面２ａをＰＣ床板１が載置される接合上面としてもよい。
この場合には、ＰＣ床板１の四隅を支持柱２で支持する構造となり、鉄骨梁３を設けずに、ＰＣ床板１の角部のみで床板に作用する地震力を支持柱２に直接伝達することができる。

また、本実施の形態ではスペーサ４と敷きモルタル５を鉄骨梁３のフランジ上面３１ａに設けているが、これらスペーサ４や敷きモルタル５を省略してＰＣ床板１を鉄骨梁３に直接載置させるようにしてもよい。要は、ＰＣ床板１が鉄骨梁３に載置され、留め部材３３によってＰＣ床板１の水平移動が規制される構成であればよいのである。

また、鉄骨梁３と支持柱２の固定方法として、支持柱２に埋め込まれたアンカーボルト２１を使用したボルト締結としているが、これに限定されることはなく、着脱可能であれば他の固定手段を採用することも可能である。

１ ＰＣ床板（プレキャストコンクリート床板）
１ａ 支持端
２ 支持柱
２ａ 上面
３ 鉄骨梁
４ スペーサ
５ 敷きモルタル
７ グラウト材（固化材）
１０ 建物
１４ 切欠部
１１ ピット部
３１ 上フランジ
３１ａ フランジ上面（接合上面）
３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ 留め部材
Ｘ 横方向
Ｙ 縦方向

Claims (4)

1. 鉄骨梁又は支持柱の上面に位置する接合上面に載置させることにより接合されるプレキャストコンクリート床板における接合構造であって、
   前記接合上面には、前記プレキャストコンクリート床板の水平移動を規制する面材のみから形成される留め部材が面方向を上下方向に向けた状態で突設して設けられ、
   前記プレキャストコンクリート床板の下面側における隅角部には、前記留め部材に対して緩やかに嵌合される切欠部が設けられ、
   前記切欠部は、前記プレキャストコンクリート床板が前記留め部材に嵌合した状態において、前記留め部材に対して水平方向及び上方に間隔をあけた状態で配置され、前記留め部材との間の隙間に固化材が充填されていることを特徴とするプレキャストコンクリート床板における接合構造。
2. 前記接合上面には、敷きモルタルが敷設されていることを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート床板における接合構造。
3. 前記留め部材は、周方向にわたって延在する筒状に形成され、
   該留め部材の筒部内には前記固化材が充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレキャストコンクリート床板における接合構造。
4. 前記接合上面は、前記支持柱の上面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプレキャストコンクリート床板における接合構造。

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