JP6998117B2 - Cfrp製型枠一体型コンクリート柱の構築方法およびcfrp製型枠一体型コンクリート柱 - Google Patents
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Description
鉄筋コンクリート柱の構築では、例えば、複数の鉄筋から柱用の鉄筋組み立て体からなる骨組を設置する骨組設置工程と、骨組の周囲に木製の型枠板を配置して柱用の型枠を組み立て、組み立てられた型枠を複数の支保工を用いて支える型枠設置工程と、前記型枠の内側にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、コンクリートの硬化後、前記型枠を分解し撤去する型枠撤去工程が行なわれる。
そして、例えば巨大化された物流施設では、鉄筋コンクリート柱の本数も数十本単位で多くなる。
そのため、建設廃材やゴミ(木くず、釘、ビス)が発生し、鉄筋コンクリート柱の本数が多くなるほど、型枠板の破砕作業が多くなり、また、それら建設廃材やゴミの量も多くなり、その処分に掛かるコストが増大している。
また、型枠設置工程と型枠撤去工程は型枠大工によりなされ、近年、型枠大工も不足し労務単価が高くなっている。
そのため、鉄筋コンクリート柱の本数が多い構造物では、型枠設置工程と型枠撤去工程に掛かるコストも増大している。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、型枠設置工程と型枠撤去工程の省力化を図り、コストダウンを図る上で有利な柱の構築方法および柱を提供することにある。
また、本発明のCFRP製型枠板一体型コンクリート柱は、骨組が埋設されたコンクリート柱体と、前記コンクリート柱体の表面の一部に取着された一つまたは複数のCFRP製型枠板とを備え、前記コンクリート柱体の表面は、前記コンクリート柱体の表面を形成するコンクリート面と、前記一つまたは複数のCFRP製型枠板の表面を含んで構成され、前記コンクリート柱体は複数の側面または単一の側面を有し、前記CFRP製型枠板は、前記側面のうちの少なくとも一部に取着され、前記コンクリート柱体を構成するコンクリート面と、前記CFRP製型枠板の表面とは同一面上に位置していることを特徴とする。
また、建設廃材やゴミの発生を抑制できるため、その処分に掛かるコストを削減できる。
また、CFRP製型枠板は木製の型枠板に比べて強度が大きいため、型枠設置工程において型枠を支える支保工の本数を削減でき、型枠大工のコストを削減する上で有利となる。
また、CFRP製型枠板がせん断耐力となるので、柱が鉄筋コンクリート柱である場合には、フープ筋などのせん断補強筋を削減でき、コストダウンを図る上で有利となる。
したがって、省力化、工期短縮化を図り、コストダウンを図る上で有利となる。
また、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱は、一つまたは複数のCFRP製型枠板の表面を含んで構成されているので、従来の鉄筋コンクリート柱あるいは鉄骨コンクリート柱あるいは鉄筋鉄骨コンクリート柱の表面の全域がコンクリート面で構成されている場合に比べ、独特の趣を有し、特に巨大化された物流施設や遊技施設などに利用されて好適である。
次に本発明のCFRP(carbon fiber reinforced plastics)製型枠付きコンクリート柱の構築方法の第1の実施の形態について図1から図5を参照して説明する。
本実施の形態では、構築する構造物は物流施設であり、柱の断面が正方形である場合について説明するが、本発明において柱の断面は、三角形、長方形、多角形、円形など、従来公知の様々な断面形状が適用可能である。
本実施の形態のCFRP製型枠一体型コンクリート柱12の構築方法では、骨組設置工程、CFRP製型枠設置工程、コンクリート打設工程、支保工撤去工程がそれらの順に行なわれる。
図1に示す例では、下層階の床スラブS1のスラブ用鉄筋を組み立てる際に、同時に、柱用の骨組14が組み立てられ、その後、スラブ用型枠内にコンクリートが打設され、床スラブS1が構築された状態を示し、符号Kは、上層階のスラブ用型枠、梁用型枠、スラブ用鉄筋、梁用鉄筋を示している。
図1、図2に示すように、柱用の骨組14は、複数の柱主筋1402と、複数のフープ筋1404とを含んで構成された鉄筋組み立て体である。
複数の柱主筋1402は、構築する鉄筋コンクリート柱の4つの側面の内側で鉄筋コンクリート柱の断面よりも小さい輪郭の正方形上に位置するように配置され、それぞれ鉛直方向に延在している。
複数のフープ筋1404は、複数の柱主筋1402の長手方向に間隔をおいた複数箇所において、水平面上において複数の柱主筋1402の外側を囲むように設けられている。
製型枠設置工程では、骨組14の周囲に複数のCFRP製型枠板16を配置して柱用のコンクリート型枠18を組み立て、組み立てられたコンクリート型枠18を複数の支保工20を用いて支える作業がなされる。
本実施の形態では、型枠設置工程において、複数のCFRP製型枠板16が構築すべき柱の周囲で高さ方向の全長にわたって位置するように配置される。
CFRP製型枠板16は、強化材として炭素繊維を用いた繊維強化プラスチックである。
本実施の形態では、コンクリート柱体の4つの側面に対応した大きさの4枚のCFRP製型枠板16が用いられている。
CFRP製型枠板16の高さは、コンクリートCが打設されることで形成されるコンクリート柱体と同一であり、CFRP製型枠板16の幅は、コンクリート型枠18の内側に形成されるコンクリート柱体よりも若干大きい寸法で形成されている。
4枚のCFRP製型枠板16は、骨組14の周囲で、平面した場合に正方形の各辺に位置するように並べられ、正方形枠状で鉛直方向に延在するコンクリート型枠18が床スラブS1上に立設される。
図2に示すように、本実施の形態では、互いに90度の角度で交差する隣り合う2枚のうちの一方のCFRP製型枠板16の薄肉部1604に、接着剤を介して他方のCFRP製型枠板16の本体部1602端部が当接され、CFRP製型枠板16の合せ部からコンクリートCが外部に漏れ出ないように図られている。
なお、このようなCFRP製型枠板16の合せ部の構造やコンクリート型枠18自体の構造は任意であり、従来公知の様々な木製の型枠板の合せ部の構造、従来公知の様々な木製の型枠の構造が採用可能である。
また、打設するコンクリートCの性状によっては、必要に応じ、コンクリートCに接触するCFRP製型枠板16の内面に、コンクリートCとの接着性を高めるための接着剤を塗布しておく。
この作業は例えば、コンクリート型枠18の高さ方向に間隔をおいた箇所において、水平面上を延在する4本の水平支保工2002を不図示のクランプを用いて各CFRP製型枠板16に当て付け、正方形枠状で鉛直方向に延在するコンクリート型枠18の形状を保持する。
また、コンクリート型枠18の4つの側面において、床スラブS1上から鉛直に立設した複数の鉛直支保工2004を不図示のジョイントを介して水平支保工2002に組み付け、さらに、コンクリート型枠18の4つの側面の外方において、床スラブS1から斜めに起立させた、あるいは水平に延在させた複数の横支保工2006を鉛直支保工2004の長さ方向に間隔をおいた複数箇所に不図示のジョイントを介して連結するなどの作業がなされる。
なお、このような支保工20によりコンクリート型枠18を支える構造は任意であり、木製の型枠を支える従来公知の様々な構造が採用可能である。
そして、骨組14とコンクリート型枠18とコンクリートCとを一体化させたCFRP製型枠板一体型コンクリート柱12を形成する。
そして、コンクリートの硬化後、コンクリート型枠18を支えている複数の支保工20を撤去する支保工撤去工程を行なう。
これらの工程により、骨組14と、骨組14の周囲に配置された複数のCFRP製型枠板16からなるコンクリート型枠18と、骨組14およびコンクリート型枠18と一体化されたコンクリートとを備えるCFRP製型枠板一体型コンクリート柱12が構築される。
このように構築されたCFRP製型枠板一体型コンクリート柱12は、骨組14が埋設されたコンクリート柱体の表面の全域が、複数のCFRP製型枠板16で覆われて構成されている。
したがって、型枠大工のコストを削減する上で有利となる。
また、建設廃材やゴミが発生しないため、ダンプへの積載作業や運搬作業省略でき、また、処分に掛かるコストを削減できる。
また、CFRP製型枠板16は木製の型枠板に比べて強度が大きいため、型枠設置工程において型枠を支える支保工20の本数を削減できることから、型枠設置作業の簡略化が図れ、型枠大工のコストを削減する上で有利となる。
また、コンクリート型枠18がせん断耐力となるので、柱が鉄筋コンクリート柱体である場合には、フープ筋1404などのせん断補強筋を削減でき、配筋作業の手間や材料費を削減でき、コストダウンを図る上で有利となる。
したがって、省力化、工期短縮化を図り、コストダウンを図る上で有利となる。
また、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12は、表面全域がCFRP製型枠板16で覆われ、従来のコンクリート面からなる鉄筋コンクリート柱の外観と異なり、従来にはない独特の趣を有しているので、特に巨大化された物流施設や遊技施設などに利用されて好適である。
また、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12の構築の際、コンクリートの硬化後、コンクリート型枠18を分解撤去せず、柱を構成する部材として用いるので、型枠大工による従来の型枠板を取り外す作業、取り外した後に型枠板を破砕する作業を省略でき、型枠大工のコストを削減する上で有利となる。
また、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12の構築の際、建設廃材やゴミが発生しないため、ダンプへの積載作業や運搬作業省略でき、また、処分に掛かるコストを削減できる。
また、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12の構築の際、CFRP製型枠板16は木製の型枠板に比べて強度が大きいため、型枠設置工程において型枠を支える支保工20の本数を削減できることから、型枠設置作業の簡略化が図れ、型枠大工のコストを削減する上で有利となる。
したがって、省力化、工期短縮化を図り、コストダウンを図る上で有利となる。
次に本発明の実施の形態のCFRP製型枠板一体型コンクリート柱の構築方法の第2の実施の形態について図7、図8を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態では、第1の実施の形態と同様な箇所、部材に同一の符号を付し、その説明を省略、簡略化し、異なる点を重点的に説明する。
第2の実施の形態では、地震などにより水平荷重を受けた際に大きな力が作用する柱の高さ方向の上下部の周囲にCFRP製型枠板16を配置し、柱の周囲の上下中間部では、複数の木製型枠板30を配置した点が第1の実施の形態と異なっている。
詳細に説明すると、骨組設置工程後、構築すべき柱の周囲で高さ方向の上下部の周囲にそれぞれ複数のCFRP製型枠板16を配置してコンクリート型枠18Aを組み立てる。
また、柱の上下中間部の周囲に、複数の木製型枠板30を配置して木製型枠32を組み立てる。
そして、上下のコンクリート型枠18Aおよび上下中間部の木製型枠32を第1の実施の形態と同様に、水平支保工2002、鉛直支保工2004、横支保工2006などの支保工20により支える作業がなされる。
コンクリートの硬化後、上下のコンクリート型枠18Aおよび上下中間部の木製型枠328を支えている複数の支保工20を撤去する支保工撤去工程を行なう。
この支保工撤去工程では、支保工20と共に木製型枠32が撤去され、取り外された木製型枠板30の運搬できる大きさへの破砕作業がなされる。
そのため、型枠大工による従来の木製型枠板32を取り外す作業、取り外した後に木製型枠板32を破砕する作業は、従来の構築方法の1/3となり、型枠大工による作業を省力化でき、型枠大工のコストを削減する上で有利となる。
また、建設廃材やゴミの発生を従来の1/3に抑制できるため、ダンプへの積載作業や運搬作業を省略化でき、また、処分に掛かるコストを削減する上で有利となる。
また、CFRP製型枠板16は木製の型枠板に比べて強度が大きいため、型枠設置工程において型枠を支える支保工20の本数を削減できることから、型枠設置作業の簡略化が図れ、型枠大工のコストを削減する上で有利となる。
また、コンクリート型枠18Aがせん断耐力となるので、柱が鉄筋コンクリート柱体である場合には、フープ筋1404などのせん断補強筋を削減でき、配筋作業の手間や材料費を削減でき、コストダウンを図る上で有利となる。
したがって、省力化、工期短縮化を図り、コストダウンを図る上で有利となる。
また、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Aは、上下部の外面がコンクリート型枠18Aで覆われ、上下中間部の外面がコンクリート柱体の表面を構成するコンクリート面C1で形成され、従来の鉄筋コンクリート柱体の外観と異なり従来にはない独特の趣を有しているので、特に巨大化された物流施設や遊技施設などに利用されて好適である。
また、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Aの構築の際、型枠大工による従来の木製型枠板32を取り外す作業、取り外した後に木製型枠板32を破砕する作業は、従来の構築方法の1/3となり、型枠大工による作業を省力化でき、型枠大工のコストを削減する上で有利となる。
また、建設廃材やゴミの発生を従来の1/3に抑制できるため、ダンプへの積載作業や運搬作業を省略化でき、また、処分に掛かるコストを削減する上で有利となる。
また、CFRP製型枠板16は木製の型枠板に比べて強度が大きいため、型枠設置工程において型枠を支える支保工20の本数を削減できることから、型枠設置作業の簡略化が図れ、型枠大工のコストを削減する上で有利となる。
したがって、省力化、工期短縮化を図り、コストダウンを図る上で有利となる。
なお、このような第2の実施の形態において、周方向の全域がコンクリート型枠18A(CFRP製型枠板16)で覆われた箇所を、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Aの上下部としたが、周方向の全域がコンクリート型枠18(CFRP製型枠板16)で覆われた箇所と、周方向の全域がコンクリート面C1で形成されている箇所とを上下方向に交互に並べるなど任意である。
次に、図9を参照して第3の実施の形態について説明する。
なお、以下の実施の形態では骨組14として鉄骨26を用いている。
第3の実施の形態では、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Bが複数の側面を有している場合に、少なくとも一つの側面がCFRP製型枠板16の表面で形成され、残りの側面がコンクリート面C1で形成されている点で、第1、第2の実施の形態と異なっている。
言い換えると、骨組14が埋設されたコンクリート柱体が複数の側面を有し、少なくとも一つの側面がCFRP製型枠板16の表面で形成され、残りの側面がコンクリート柱体の表面を構成するコンクリート面C1で形成されている点で、第1、第2の実施の形態と異なっている。
第3の実施の形態では、型枠設置工程において、骨組14の周囲の少なくとも一つの側面にCFRP製型枠板16を配置すると共に残りの側面に木製型枠板を配置してコンクリート型枠を設置し、コンクリート型枠を複数の支保工を用いて支える作業がなされる。
図9に示す例では、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Aは4つの側面を有し、図9(A)に示す例では、1つの側面がCFRP製型枠板16の表面で形成され、残りの3つの側面がコンクリート柱体の表面を形成するコンクリート面C1で構成されている。
図9(B)に示す例では、2つの側面がCFRP製型枠板16の表面で形成され、残りの2つの側面がコンクリート面C1で形成されている。
図9(C)に示す例では、3つの側面がCFRP製型枠板16の表面で形成され、残りの1つの側面がコンクリート面C1で形成されている。
このような側面の構成は、第1の実施の形態のようにCFRP製型枠板一体型コンクリート柱12の高さ方向の全長にわたって設けられていてもよく、第2の実施の形態のようにCFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Aの高さ方向の上下部に設けられていてもよく、あるいは、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱の高さ方向の一部に設けられていてもよい。
また、CFRP製型枠板16は木製の型枠板に比べて強度が大きいため、支保工20の本数を削減でき、型枠設置作業の簡略化が図れ、型枠大工のコストを削減する上で有利となる。
したがって、省力化、工期短縮化を図り、コストダウンを図る上で有利となる。
また、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Aの表面は、CFRP製型枠板16の表面で形成された側面を有しているので、全ての側面がコンクリート面で形成された従来の鉄筋コンクリート柱と異なり、従来にはない独特の趣を有し、特に巨大化された物流施設や遊技施設などに利用されて好適である。
次に、図10を参照して第4の実施の形態について説明する。
第4の実施の形態では、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Cが複数の側面を有している場合に、少なくとも一つの側面がCFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1との異なった2つの表面で形成されている点で、また、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Cが一つの側面を有している場合に、その一つの側面がCFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1との異なった2つの表面で形成されている点で第1、第2の実施の形態と異なっている。
言い換えると、骨組14が埋設されたコンクリート柱体が複数の側面を有している場合に、少なくとも一つの側面がCFRP製型枠板16の表面と、コンクリート柱体の表面を構成するコンクリート面C1との異なった2つの表面で形成されている点で、また、骨組14が埋設されたコンクリート柱体が一つの側面を有している場合に、その一つの側面がCFRP製型枠板16の表面と、コンクリート柱体の表面を構成するコンクリート面C1との異なった2つの表面で形成されている点で第1、第2の実施の形態と異なっている。
第4の実施の形態では、型枠設置工程において、骨組14の周囲で一つの側面に対してCFRP製型枠板16と木製型枠板30を配置してコンクリート型枠を設置し、コンクリート型枠を複数の支保工を用いて支える作業がなされる。
図10(A)~(D)に示す例では、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Cの断面はほぼ正方形を呈し、4つの側面を有している。
図10(A)に示す例では、1つの側面が、CFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1との異なった2つの表面で形成され、CFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1とが同一面上に位置し、残りの側面がコンクリート面C1で形成されている。
図10(B)に示す例では、1つの側面が、CFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1との異なった2つの表面で形成され、CFRP製型枠板16の表面がコンクリート面C1よりも突出しており、残りの側面がコンクリート面C1で形成されている。
図10(C)に示す例では、2つの側面が、CFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1との異なった2つの表面で形成され、CFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1とが同一面上に位置し、残りの2つの側面がコンクリート面C1で形成されている。
図10(D)に示す例では、2つの側面が、CFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1との異なった2つの表面で形成され、CFRP製型枠板16の表面がコンクリート面C1よりも突出しており、残りの2つの側面がコンクリート面C1で形成されている。
図10(E)に示す例では、1つの側面が、CFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1との異なった2つの表面で形成され、CFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1とが同一面上に位置している。
図10(F)に示す例では、1つの側面が、CFRP製型枠板16の表面とコンクリート面C1との異なった2つの表面で形成され、CFRP製型枠板16の表面がコンクリート面C1よりも突出している。
このような側面の構成は、第1の実施の形態のようにCFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Aの高さ方向の全長にわたって設けられていてもよく、第2の実施の形態のようにCFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Bの高さ方向の上下部に設けられていてもよく、あるいは、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱の高さ方向の一部に設けられていてもよい。
このような第4の実施の形態によっても第3の実施の形態と同様な効果が奏される。
次に、図11を参照して第5の実施の形態について説明する。
第5の実施の形態では、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Dが、断面が筒状の一つのCFRP製型枠板16によりコンクリート型枠18Bが構成され、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Dの高さ方向および周方向の全域の表面が一つのCFRP製型枠板16の表面で形成されている点において前記第1~第4の実施の形態と異なっている。
言い換えると、骨組14が埋設されたコンクリート柱体の高さ方向および周方向の全域の表面が一つのCFRP製型枠板16の表面で形成されている点において前記第1~第4の実施の形態と異なっている。
第5の実施の形態では、型枠設置工程において、骨組14(26)の周囲に単一の筒状のCFRP製型枠板16からなるコンクリート型枠18Bを設置し、コンクリート型枠18Bを複数の支保工を用いて支える作業がなされる。
図11(A)の例では、一つのCFRP製型枠板16からなるコンクリート型枠18Bは矩形枠状を呈し、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Dの断面は矩形であり、図11(B)の例では、一つのCFRP製型枠板16からなるコンクリート型枠18Bは円環状を呈し、CFRP製型枠板一体型コンクリート柱12Dの断面は円形である。
第5の実施の形態の実施の形態によれば、型枠大工による作業をより省力化でき、型枠大工のコスト、処分に掛かるコストをより削減する上で有利となる。
また、支保工20の本数をより削減でき、型枠設置作業の簡略化がより図れ、型枠大工のコストを削減する上でより有利となる。
したがって、省力化、工期短縮化を図り、コストダウンを図る上でより有利となる。
14 骨組
1402 柱主筋
1404 フープ筋
16 CFRP製型枠板
1602 本体部
1604 薄肉部
18,18A CFRP製型枠
20 支保工
2002 水平支保工
2004 鉛直支保工
2006 横支保工
26 鉄骨
30 木製型枠板
32 木製型枠
C コンクリート
C1 コンクリート表面
Claims (4)
- 骨組を設置する骨組設置工程と、
前記骨組の周囲の一部に、少なくとも一つのCFRP製型枠板を配置すると共に、前記CFRP製型枠板が配置されない前記骨組の周囲の残りの部分に木製型枠板を配置し、前記CFRP製型枠板と前記木製型枠板とからなるコンクリート型枠を組み立て、組み立てられたコンクリート型枠を複数の支保工を用いて支える型枠設置工程と、
前記コンクリート型枠の内側にコンクリートを打設し、前記骨組と前記コンクリート型枠と前記コンクリートとを一体化させたCFRP製型枠板一体型コンクリート柱を形成するコンクリート打設工程と、
前記コンクリート打設工程の後で前記コンクリートの硬化後、前記複数の支保工と共に前記木製型枠板を撤去する支保工撤去工程と、を備え、
前記型枠設置工程において、前記骨組の周囲の一部に前記CFRP製型枠板が配置されるとともに、前記骨組の周囲の残りの部分に木製型枠板が配置され、前記CFRP製型枠板と前記木製型枠板とからなる前記コンクリート型枠が組み立てられ、
前記型枠設置工程において、前記コンクリート打設工程において打設されるコンクリートに接する前記木製型枠板の内面と、前記打設されるコンクリートに接する前記CFRP製型枠板の内面と反対に位置する前記CFRP製型枠板の表面とを同一面上に位置させて前記コンクリート型枠を組み立てる、
ことを特徴とするCFRP製型枠板一体型コンクリート柱の構築方法。 - 前記CFRP製型枠板が前記コンクリートに接する内面に、前記コンクリートとの接合性を高める接着剤を塗布する接着剤塗布工程をさらに備え、
前記接着剤塗布工程は、前記コンクリート打設工程の前に行なわれる、
ことを特徴とする請求項1記載のCFRP製型枠板一体型コンクリート柱の構築方法。 - 骨組が埋設されたコンクリート柱体と、
前記コンクリート柱体の表面の一部に取着された一つまたは複数のCFRP製型枠板とを備え、
前記コンクリート柱体の表面は、前記コンクリート柱体の表面を形成するコンクリート面と、前記一つまたは複数のCFRP製型枠板の表面を含んで構成され、
前記コンクリート柱体は複数の側面または単一の側面を有し、
前記CFRP製型枠板は、前記側面のうちの少なくとも一部に取着され、
前記コンクリート柱体を構成するコンクリート面と、前記CFRP製型枠板の表面とは同一面上に位置している、
ことを特徴とするCFRP製型枠板一体型コンクリート柱。 - 前記CFRP製型枠板が前記コンクリート柱体の前記表面に接する内面に、前記表面との接合性を高める接着層が設けられている、
ことを特徴とする請求項3記載のCFRP製型枠板一体型コンクリート柱。
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