JP6889060B2 - スラブユニット - Google Patents

Description

本発明は柱・梁の架構を構成する大梁に接合される小梁とスラブを構成する床型枠から主に予め組み立てられ、柱・梁の架構内に吊り込まれて大梁に接合され、構造物を完成させるスラブユニットに関するものである。

小梁と床型枠から組み立てられ、柱と大梁から構築された柱・梁の架構内に吊り込まれて大梁に接合されるスラブユニットは地上のストックヤードに構造物の複数層分、積み重ねて配置しておけることと、床型枠の下面側に設備機器や配管等の付属部品を組み込んでおける利点を持つ。このことから、架構内への構造部材と非構造部材その他の部品の吊り込み回数の削減、及び高所作業の削減が図られる結果、工期の短縮に寄与するため、構造物の構築現場では多用される傾向にある（特許文献１、２参照）。

特開２００４−３６１７８号公報（段落００１０〜００２２、図１〜図４） 特開２００９−９１８７４号公報（段落００２４〜００３８、図１、図５〜図１１）

特許文献１では小梁とデッキプレートからなるデッキユニット３（スラブユニット）を吊り上げるために、揚重機から懸垂する吊りフレーム１０７に支持される吊上部材６を小梁１の長さ方向両端部に接続している。この吊上部材６は吊りフレーム１０７から懸垂するワイヤ１０６を接続するための仮設材であるため、デッキユニット３の吊り込み後には回収される必要があるが、各小梁１の軸方向両端部に接続されていることで、小梁１からの回収作業数が多くなり、回収の作業効率が低下し易い。

特許文献１ではまた、複数枚のデッキユニット３を積み重ねた状態で吊りフレーム１０７に支持させることで、複数枚のデッキユニット３を同時に架構内に吊り込むことを可能にしている（図５〜図７）。複数枚のデッキユニット３はデッキユニット３毎に接続される吊上部材６とワイヤ１０６を使用し、ワイヤ１０６に引張力を負担させることで、重なって吊りフレーム１０７に吊り支持されている。

しかしながら、この状態でデッキユニット３を地上に仮置きするとすれば、ワイヤ１０６による吊り支持が解除され、デッキユニット３の自重を圧縮力として負担できる要素がなくなるため、デッキユニット３を積み重ねた状態で地上に仮置き（設置）することはできないことになる。

一方、特許文献２では小梁とデッキプレートからなる小梁デッキユニット１０ａを、地上に仮構築されたタワー式ストッカー２に多段に格納し、小梁デッキユニット１０ａに付属部品を組み付けながら上方へ移動させる作業を繰り返し、小梁デッキユニット１０ａに付属部品が一体化し、最上部に移動したフロア先組みユニット１０を揚重して搬出している。

しかしながら、この方法では小梁デッキユニット１０ａに付属部品を組み付けるために、地上に大規模な仮設のタワー式ストッカー２を構築しなければならないため、この構築と解体のための付随作業に多くの時間と経費を掛けなければならない。このタワー式ストッカー２の構築と解体は工期全体の効率化と工費の低減の妨げになっている。

本発明は上記背景より、複数枚のスラブユニットを積み重ねた状態での吊り上げと地上への設置を可能にしながら、地上での積み重ねのための専用の仮設構造物の構築を不要にする形態のスラブユニットを提案するものである。

請求項１に記載のスラブユニットは、柱と大梁からなる架構の構築領域以外の領域で組み立てられ、前記架構の構築後に前記架構内に吊り込まれ、前記大梁に接合されるスラブユニットであり、
一方向に並列して配列し、前記大梁に接合される複数本の小梁と、幅が前記小梁の全長より小さく、前記全小梁上に敷設されて接合される床型枠と、この床型枠の幅方向両側の前記全小梁上に、前記床型枠の長さ方向を向いて配置され、前記小梁に仮接合されるトラバーサとを備え、前記床型枠が前記全小梁上に、前記全小梁の軸方向両側部分を露出させた状態で敷設され、前記各トラバーサ上の複数箇所に高さの等しい束柱が接合されていることを構成要件とする。

「柱と大梁からなる架構の構築領域以外の領域」はスラブユニットをその組み立て位置、または仮置き位置から揚重機を使用して架構内に直接、吊り込める領域であり、主に架構の構築領域に近い地上、あるいは同一敷地内にある地上を指す。スラブユニットは揚重機から懸垂するワイヤがトラバーサの接続部に接続されることにより吊り上げられ、架構内に吊り込まれる。ワイヤ１６は図１に示すように揚重機から懸垂するフック１５に接続される。トラバーサ４にはスラブユニット１の吊り上げ時にスラブユニット１が曲げ変形や捩り変形を起こさない程度の剛性を持つ鋼材が主に使用されるが、必要な剛性を持てば材料は問われない。

小梁２上に敷設される床型枠３の幅が小梁２の全長より小さいことで、床型枠３の幅方向両側の、床型枠３の範囲外で全小梁２上にトラバーサ４が載置され、小梁２に接合される。但し、トラバーサ４は必ずしも全小梁２に接合される必要はない。請求項１における「床型枠が全小梁の軸方向両側部分を露出させた状態で全小梁上に敷設され」とは、床型枠３が全小梁２上に敷設されたときに、床型枠３の幅方向両側の外側に、全小梁２とトラバーサ４の重なり代が確保されることを言う。床型枠３はデッキプレート等、床スラブのための型枠部材である。

トラバーサ４が床型枠３の幅方向両側の全小梁２上に、床型枠３の長さ方向を向いて配置されることで（請求項１）、１本のトラバーサ４に床型枠３の長さ方向に連続する長さを持たせることができるため、吊り上げ状態でのスラブユニット１の形態の安定性を確保する曲げ剛性と捩り剛性を付与する機能をトラバーサ４が持ち得る。トラバーサ４が床型枠３の長さ方向に連続することは、小梁２の軸方向片側に配置される１本のトラバーサ４が全小梁２に跨る長さを持つことであるから、トラバーサ４は連続する場合、全小梁２をスラブユニット１の一部として一体化させる役目を持つ。

トラバーサ４がスラブユニット１に形態安定性を付与する機能を持つことは、トラバーサ４に例えばＨ形鋼、溝形鋼、Ｔ形鋼等の鋼材を使用することで確保されるが、このことの結果としてトラバーサ４に床型枠３の厚さより大きい高さを持たせることができる（請求項３）。このことはトラバーサ４が床型枠３の範囲を外した位置で小梁２に支持されることと併せ、床型枠３の上面よりトラバーサ４の上面を上に位置させることができることでもある（請求項３）。

小梁２の下面は床型枠３の下面より下に位置するため、スラブユニット１の最下部は小梁２の下面になり、最上部はトラバーサ４の上面になる。トラバーサ４と床型枠３は共に小梁２の上に載置されるが、床型枠３の厚さ（高さ）は主な鋼材の高さより小さいため、トラバーサ４に鋼材を使用すれば、図４−（ｂ）に示すように結果的にトラバーサ４は床型枠３の厚さより大きい高さを持つことになる。

トラバーサ４の上面が床型枠３の上面より上方へ突出することで、複数枚のスラブユニット１を地上で積み重ねるとき、上段側のスラブユニット１の小梁２を下段側のスラブユニット１のトラバーサ４の上面に直接、もしくは間接的に支持させることが可能になり、下段側のスラブユニット１の床型枠３上に上段側のスラブユニット１の小梁２を直接、支持させる状態は回避される。この結果、下段側スラブユニット１の床型枠３に変形や損傷を与えることなく、図５に示すように複数枚のスラブユニット１を安定させて地上で積み重ねることが可能になる。「間接的に支持させる」とは、後述のようにトラバーサ４の上面に上下に重なるスラブユニット１、１間の間隔を確保するための束柱５が接合された場合に、この束柱５が上段側スラブユニット１の小梁２を支持する状態になることを言う。

例えば特許文献１ではデッキプレートの幅方向両端部に部分的に吊上部材６が仮固定されるだけであるから、複数枚のデッキユニット３、３を地上で積み重ねるとすれば、上段側デッキユニット３の小梁１に下段側デッキユニット３のデッキプレート２の上面を接触させる可能性がある。

この例では、積み重なる上段側のデッキユニット３は下段側のデッキユニット３の幅方向両側で、デッキプレート２に接続される２個の吊上部材６、６に２点で支持される形になる。このとき、下段側の２個の吊上部材６、６が上段側の小梁１の荷重を受けることで、デッキプレート２の幅方向中央部が浮き上がるようにデッキプレート２が幅方向に曲げ変形を起こし、上段側の小梁１の下面に接触する可能性が高い。または吊上部材６、６間で上段側のデッキユニット３の小梁１が下向きに撓み、下段側のデッキプレート２に接触する可能性もあるため、吊上部材６の使用のみでは上段側のデッキユニット３を下段側のデッキユニット３に支持させることはできない。

これに対し、本発明では上記のようにトラバーサ４が床型枠３の長さ方向を向いて全小梁２上に配置されることで（請求項１）、トラバーサ４にデッキプレート等の床型枠３の長さ方向に連続する長さを持たせることができるため、トラバーサ４はスラブユニット１に吊り上げ状態での形態を安定させる機能を持つことが可能になる。

加えてトラバーサ４が床型枠３の範囲を外した位置で小梁２に支持され、接合されることで（請求項１）、小梁２上に載置されたときのトラバーサ４の上面が床型枠３の上面より上方へ突出する高さをトラバーサ４に持たせることができる（請求項３）。結果として、上段側スラブユニット１の小梁２が下段側スラブユニット１の床型枠３に接触することを回避し、下段側の床型枠３に直接、上段側スラブユニット１の荷重が加えられることによる床型枠３の変形を回避することが可能になる。

以上のようにトラバーサ４を小梁２上に載置したときに床型枠３の上面より上方へ突出させることができることで（請求項３）、複数枚のスラブユニット１を地上で積み重ねることが可能である。但し、例えば図２に示すように床型枠３の下面側に各種設備機器８や非構造部材等を付属させておくことで、設備機器８等が小梁２の下面より下方へ突出するような場合には、トラバーサ４の上面を床型枠３の上面より突出させるだけでは、設備機器８等を下段側スラブユニット１の床型枠３に接触させない状態が得られるとは限らない。そこで、スラブユニット１の積み重ね時に設備機器８等が下段側スラブユニット１の床型枠３に確実に接触させないようにする上では、各トラバーサ４上の複数箇所に高さの等しい束柱５を接合することが適切である（請求項１）。

トラバーサ４上に束柱５が立設され、接合されることで（請求項１）、図５に示すように上段側スラブユニット１の小梁２の下面と、下段側スラブユニット１の小梁２と床型枠３の上面との間に束柱５の高さ（長さ）分の空間が確保される。この結果、上段側スラブユニット１の床型枠３及び小梁２の下面側に設備機器８等が接続されている場合の、設備機器８等と下段側スラブユニット１の床型枠３との接触（衝突）が回避される。束柱５の高さが等しいことには、下段側スラブユニット１の束柱５の上に上段側スラブユニット１が載置されたときに、上段側スラブユニット１を水平に保持し、安定させる意味がある。束柱５はトラバーサ４上に立設され、トラバーサ４は小梁２上に敷設されるため、下段側の束柱５の上には上段側スラブユニット１の小梁２が載置される。

上段側スラブユニット１の設備機器８等と下段側スラブユニット１の床型枠３との接触を単に回避する上では、トラバーサ４上に複数本の束柱５が配置されればよいが、束柱５をトラバーサ４の小梁２との重複領域以外の領域に配置すれば（請求項２）、複数枚のスラブユニット１を地上で積み重ねたときに、上段側スラブユニット１の荷重を下段側スラブユニット１の小梁２に負担させずに済ませることが可能である。

束柱５がトラバーサ４と小梁２との重複領域、すなわち小梁２上のトラバーサ４が重なった領域に配置されれば、図７−（ａ）に示すように束柱５上に上段側スラブユニット１が載置されたときに、上段側スラブユニット１の小梁２が下段側スラブユニット１の束柱５上に載置される形になるため、上段側スラブユニット１の小梁２は上段側スラブユニット１の自重を負担することになる。となれば、スラブユニット１を設計するに当たり、スラブユニット１が架構内に設置された応力状態のみではなく、スラブユニット１を積み重ねた仮置き状態での応力状態をも考慮する必要があり、無駄に小梁の部材断面が大きくなってしまう懸念が生じる。

これに対し、図１に示すように束柱５がトラバーサ４と小梁２との重複領域以外の領域に配置されれば、図８−（ａ）、（ｂ）に示すように上段側スラブユニット１のトラバーサ４が下段側スラブユニット１の束柱５上に載置される形になり、上段側スラブユニット１の荷重は下段側スラブユニット１の束柱５に負担され、反力は上段側のトラバーサ４が負担する。結果として、各段のスラブユニット１はそれより上にあるスラブユニット１等の重量を負担しないで済むため、上述のような懸念は不要になる。

トラバーサを床型枠の幅方向両側の全小梁上に、床型枠の長さ方向に向けて配置するため、トラバーサに床型枠の長さ方向に連続する長さを持たせることができ、スラブユニットに吊り上げ状態での曲げ剛性と捩り剛性を付与する機能をトラバーサに持たせることができる。

トラバーサに、スラブユニットに必要な剛性を持たせることの結果として、小梁上に載置されたときのトラバーサの上面が床型枠の上面より上方へ突出する高さをトラバーサに持たせることができるため、複数枚のスラブユニットを地上で積み重ねるとき、上段側のスラブユニットの小梁を下段側のスラブユニットのトラバーサの上面に支持させることができる。結果として下段側のスラブユニットの床型枠上に上段側のスラブユニットの小梁を支持させる状態が回避されるため、床型枠に変形や損傷を与えることなく、複数枚のスラブユニットを安定させて地上で積み重ねることが可能になる。

揚重機によるスラブユニットの吊り上げ状態を上側から見たときの様子を示した斜視図である。 揚重機によるスラブユニットの吊り上げ状態を下側から見たときの様子を示した斜視図である。 スラブユニットを地上で組み立てた状態を示した平面図である。 （ａ）は図３のｘ−ｘ線の立面図、（ｂ）は図３のｙ−ｙ線の立面図、（ｃ）は（ａ）のスラブユニットを吊り上げた状態を示した立面図、（ｄ）は（ｂ）のスラブユニットを吊り上げた状態を示した立面図である。 複数枚の図３、図４に示すスラブユニットを地上で積み重ねた状態を示した立面図である。 図３、図４に示す２枚のスラブユニットを１層の平面の区画内に設置したときの様子を示した平面図である。 （ａ）はトラバーサ上の、小梁との重複領域に束柱を接合した場合の２枚のスラブユニットの積み重ね状態を示した立面図、（ｂ）は（ａ）の直交方向の立面図である。 （ａ）はトラバーサ上の、小梁との重複領域以外の領域に束柱を接合した場合の２枚のスラブユニットの積み重ね状態を示した立面図、（ｂ）は（ａ）の直交方向の立面図である。

図１は一方向に並列して配列し、架構を構成する大梁７に接合される複数本の小梁２と、全小梁２上に敷設されて接合されるデッキプレート等の床型枠３と、全小梁２上に配置され、小梁２に仮接合されるトラバーサ４とを備えるスラブユニット１の組み立て例を示す。スラブユニット１は図６に示すように柱６と大梁７からなる架構の構築領域以外の領域で組み立てられ、架構の構築後に架構内に吊り込まれ、大梁７に接合される。床型枠３の幅は小梁２の全長より小さく、全小梁２の軸方向両側部分を露出させた状態で全小梁２上に敷設される。トラバーサ４は床型枠３の幅方向両側の全小梁２上に、床型枠３の長さ方向を向いて配置される。

各トラバーサ４の複数箇所には、揚重機から懸垂するフック１５に接続されるワイヤ１６が接続される接続部４１が形成されるか、固定される。接続部４１は例えばトラバーサ４の上面側、または上面寄りの側面等に形成等される。図１では各トラバーサ４を２点で吊り支持したときにスラブユニット１が水平を保つ、トラバーサ４の軸方向の２箇所に接続部４１となるプレートを配置し、トラバーサ４の上面に接合している。トラバーサ４の軸方向の２箇所は基本的には軸方向の中心を挟んだ２箇所であるが、軸方向の位置は後述の束柱５の配置位置と設備機器８の組み込み等により変化することもある。

スラブユニット１は図６に示すように複数本の柱６と、柱６、６間に架設される大梁７とで区画された方形状等の領域に納まり、小梁２がその軸方向両側の、小梁２に直交する方向に架設されている大梁７、７に接合され、架構内に組み込まれる。１枚のスラブユニット１は基本的には４本の柱６で区画された領域に配置されるが、この領域に複数枚のスラブユニット１が配置されることもある。

図３、図４−（ａ）、（ｂ）はスラブユニット１を地上で組み立てたときの状況を示している。スラブユニット１は下方側から上方へ向けて小梁２、床型枠３、トラバーサ４の順に配置されていくことから、地上にはスラブユニット１を構成する複数本の小梁２を仮支持する、全小梁２を同時に支持可能な長さを持つ支持部材１０が設置される。図３、図４は１枚のスラブユニット１が図６に示す４本の柱６で区画された領域に納まる大きさを有する場合の例を示している。組み立てられたスラブユニット１はそのまま地上に仮置きされることもあるが、図５に示すように架構内への吊り込みに適した専用の仮置き場所で積み重ねられることもある。

支持部材１０の下方には全小梁２を支持する支持部材１０を水平に保ちながら支持するためのジャッキ１１が支持部材１０の軸方向に間隔を置いて複数箇所、設置される。支持部材１０とジャッキ１１との間には各ジャッキ１１の誤差、高さを調整するためのレベル調整材１２が介在させられ、各ジャッキ１１の下にはジャッキ１１を安定させて地盤面上に設置するための台座１３が設置される。

スラブユニット１を構成する小梁２は図４−（ａ）、（ｂ）に示すように支持部材１０上に、支持部材１０の軸方向に間隔を置き、軸方向を支持部材１０の軸方向に直交する方向等、交差する方向に向けて配列させられる。全小梁２上の軸方向両側寄りの、トラバーサ４の敷設のための一部区間を除いた領域に床型枠３が敷設され、小梁２に接合される。全小梁２上の軸方向両側寄りの、床型枠３の幅方向外側の区間にトラバーサ４が敷設され、基本的に全小梁２に接合される。トラバーサ４は床型枠３の長さ方向に平行に、小梁２に直交する方向を向いて配置される。

図５に示すように床型枠３の長さ方向両側の端部はその側に位置する大梁７、７上に載置されることから、図１、図４−（ａ）に示すように床型枠３の長さ方向両側の部分はその側の小梁２から張り出す状態になる。この関係で、スラブユニット１の組み立て時に床型枠３の、小梁２から張り出す部分に撓みが生じないよう、床型枠３の長さ方向両端部は足場やサポート等の仮設材１４に支持される。図４−（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ（ａ）、（ｂ）の状態からスラブユニット１を吊り上げた様子を示している。床型枠３は予め小梁２に固定され、スラブユニット１の設置によりそのまま小梁２に支持された状態になる分と、スラブユニット１の設置後に決められた敷設位置に移動させられ、小梁２に接合される分を含む場合がある。

架構を構成する大梁７に小梁２を接合した後には、トラバーサ４は回収されるため、トラバーサ４は小梁２には分離自在にボルト等により接合される。図１等に示すように小梁２とトラバーサ４にＨ形鋼を使用した場合、トラバーサ４は例えばその下部フランジにおいて小梁２の上部フランジにボルト等を用いて分離自在に接合される。

トラバーサ４はスラブユニット１の吊り上げ時にスラブユニット１が容易に変形しない程度の剛性を付与することができれば、材料と断面形状は問われない。図面では上記のようにトラバーサ４にＨ形鋼を使用しているが、複数本のＨ形鋼を軸方向に連結して１本の連続したトラバーサ４を形成するためと、Ｈ形鋼自体の捩り変形抑制のためにＨ形鋼の軸方向両側の端面を端板で塞いでいる。トラバーサ４にはこの他、溝形鋼、Ｔ形鋼等も使用可能である。

トラバーサ４の構成材として形鋼を使用することで、図４−（ａ）、（ｂ）に示すようにトラバーサ４の高さ（成）は床型枠３の厚さ（高さ）より大きく、小梁２上に載置されたときのトラバーサ４の上面は床型枠３の上面より上方へ突出する状態になる。トラバーサ４の上面が床型枠３の上面より上に位置することで、複数枚のスラブユニット１、１を積み重ねようとしたときに、トラバーサ４が下段側の床型枠３と上段側のスラブユニット１の小梁２との間に空隙を確保するため、上段側のスラブユニット１の小梁２が下段側のスラブユニット１の床型枠３に接触することが回避される。

図２はスラブユニット１を吊り上げたときのスラブユニット１を下方から見上げたときの様子を示すが、スラブユニット１の下面側、すなわち床型枠３と小梁２の下面側には設備機器８や非構造部材等が装着され、接続されることがある。図２はトラバーサ４上に束柱５を立設していない場合の例を示している。

図２に示すように床型枠３の下面に設備機器８等を装着する場合に、設備機器８等がトラバーサ４の高さを越える厚さを有する場合にも、この設備機器８等が付属したスラブユニット１を下段側のスラブユニット１上に積み重ねたときに、設備機器８等が下段側のスラブユニット１の床型枠３に接触しないよう、図面ではトラバーサ４の複数箇所に束柱５を立設し、接合している。複数枚のスラブユニット１を地上で積み重ねたときに上段側のスラブユニット１が全体的に水平に保たれるよう、全束柱５の高さ（長さ）は等しい。

トラバーサ４に束柱５を立設する場合、束柱５を図７−（ａ）に示すようにトラバーサ４の小梁２との重複領域に配置すると、複数枚のスラブユニット１、１を地上で積み重ねようとしたときに、（ｂ）に示すように上段側のスラブユニット１の小梁２が下段側のスラブユニット１の束柱５から上向きの反力を受ける状態になる。この結果、上段側のスラブユニット１の一部である小梁２がそのスラブユニット１の自重を負担し、下向きに撓むことが想定される。「トラバーサ４の小梁２との重複領域」は平面上、トラバーサ４が小梁２に重なった範囲を言う。

このことから、上段側のスラブユニット１の小梁２に仮置き時での負担を与えないようにする上では、図８に示すように束柱５をトラバーサ４の小梁２との重複領域以外の領域に配置することが適切である。図１以下では束柱５をトラバーサ４の小梁２との重複領域以外の領域に配置した場合の例を示している。束柱５をトラバーサ４の小梁２との重複領域以外の領域に配置した場合には、図８−（ａ）に示すように上段側のスラブユニット１の小梁２が下段側のスラブユニット１の束柱５に支持されない状態になるため、上段側の小梁２が下段側の束柱５から反力を受けることがなく、上段側のスラブユニット１の自重を負担することがない。

図５は図４−（ａ）、（ｂ）に示す組み立て状態のスラブユニット１を架構内に吊り込む前の仮置き場所に５段に積み重ねた状態を示す。最下段のスラブユニット１の下方には図４に示す台座１３とジャッキ１１、及びレベル調整材１２が設置され、互いに接合されている。スラブユニット１は組み立てられた後、一旦、この仮置き場所に積み上げられた後に、架構内に吊り込まれる。

１……スラブユニット、
２……小梁、
３……床型枠、
４……トラバーサ、４１……接続部、
５……束柱、
６……柱、７……大梁、
８……設備機器、
１０……支持部材、１１……ジャッキ、１２……レベル調整材、１３……台座、１４……仮設材、
１５……フック、１６……ワイヤ。

Claims (3)

1. 柱と大梁からなる架構の構築領域以外の領域で組み立てられ、前記架構の構築後に前記架構内に吊り込まれ、前記大梁に接合されるスラブユニットであり、
   一方向に並列して配列し、前記大梁に接合される複数本の小梁と、幅が前記小梁の全長より小さく、前記全小梁上に敷設されて接合される床型枠と、この床型枠の幅方向両側の前記全小梁上に、前記床型枠の長さ方向を向いて配置され、前記小梁に仮接合されるトラバーサとを備え、
   前記床型枠は前記全小梁上に、前記全小梁の軸方向両側部分を露出させた状態で敷設され、
   前記各トラバーサ上の複数箇所に高さの等しい束柱が接合されていることを特徴とするスラブユニット。
2. 前記束柱は前記トラバーサの前記小梁との重複領域以外の領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスラブユニット。
3. 前記トラバーサは前記小梁上に載置されたときの上面が前記床型枠の上面より上方へ突出する高さを持つことを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載のスラブユニット。

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