JP7240102B2 - プレキャスト合成スラブ並びにプレキャスト合成スラブと梁材との接合方法及び接合構造 - Google Patents

Description

この発明は、プレキャスト合成スラブの技術分野に属し、さらにいえば、従来から施工現場でコンクリートを打設するために用いられる波形鋼板にエンボスや鍵溝等の合成機構を施した合成スラブ用デッキプレートを用いて実現したプレキャスト合成スラブ、並びにプレキャスト合成スラブと梁材との接合方法及び接合構造に関する。

主に鉄骨造で使用される波形鋼板にエンボスや鍵溝等の合成機構を施した合成スラブ用デッキプレートは、デッキプレートが型枠の役割を果たし、また、コンクリート硬化後は引張鉄筋の役割も果たす合理的な施工を実現でき、スラブの軽量化が図れるなどメリットが多いことから、デッキプレートのなかでも６割程度のシェアを占める等、近年も需要が伸び続けている。

その一方、現在実用化されているプレキャストスラブは、ＡＬＣパネル（軽量気泡コンクリート）や鉄筋コンクリート板が一般的であり、前記合成スラブ用デッキプレートを用いて実現したプレキャスト合成スラブの実施例は無い。せいぜい特許文献１に記載したような、前記合成スラブ用デッキプレートを用いてハーフ型のプレキャスト合成スラブを施工し、現場でコンクリートを打設する技術が開示されているに過ぎない。
ちなみに、この特許文献１に係るハーフ型のプレキャスト合成スラブは、同文献１の図１、図２等に示したように、プレキャスト合成スラブ本体（１１）の長さ方向両端部及び幅方向両端部にそれぞれデッキプレート（１２）の表面を露出させた接合用切欠部（１４ａ、１４ｂ）を予め設けておくことにより、現場でのスラブ同士の接合作業（敷設作業）、スラブと梁（４）との接合作業を行う工夫が施されている。

特開平７－２０７７９４号公報

前記特許文献１に係るプレキャスト合成スラブは、梁と接合するための接合用切欠部（１４ａ）を予めわざわざ確保して製造する必要があった。また、梁（４）と接合する場合、前記接合用切欠部（１４ａ）が形成するスペースを利用してスタッド（５）を溶接する等の溶接手段を導入する必要があった。さらには、前記接合用切欠部（１４ａ）に後打ちコンクリートを行う必要もあった。
すなわち、前記特許文献１に係るプレキャスト合成スラブによると、接合用切欠部（１４ａ）を形成することに伴う製造上の問題に加え、現場で溶接作業、及び後打ちコンクリート作業が必須となる等の作業上（施工上）の問題もあり、この点が解決すべき課題となっている。

ちなみに、前記ＡＬＣパネル（軽量気泡コンクリート）を用いて床スラブを構築する場合は前記した課題は生じない。しかしながら、前記ＡＬＣパネル自体に水平剛性（特には地震等の面内せん断力）を負担させることができないので、梁間に水平ブレース（例えばアングルブレース）を張設する必要があり、経済的でなく、また、設備配管等の現場作業の障害となる点が従来から指摘されているところである。

もっとも、集合住宅など、プレキャストスラブやＡＬＣパネルのような乾式工法を採用するような現場では、溶接など火気を使うことを嫌がり、ボルトやビス等の機械接合を用いることが多い。

本発明は、上述した背景技術の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、梁材との接合に際し、現場で溶接作業、及び後打ちコンクリート作業を行うことなく、ボルト接合を実現して施工性、経済性に非常に優れたプレキャスト合成スラブ、並びにプレキャスト合成スラブと梁材との接合方法及び接合構造を提供することにある。

上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るプレキャスト合成スラブは、山部と谷部が傾斜部を介して交互に連なる波形鋼板にエンボスや鍵溝等の合成機構を施した合成スラブ用デッキプレートと、前記デッキプレートの長さ方向両端部の下面に設けられ、梁材へ接合するためのボルト孔を有する固定プレートと、前記デッキプレート上に打設されるコンクリートとを有するプレキャスト合成スラブであって、
前記固定プレートは、その全長が前記デッキプレートの幅寸と略等しい長さで、前記デッキプレートの長さ方向両端部の前記谷部の下面に、前記デッキプレートの長さ方向両端部から突出することなく焼抜き栓溶接手段又はシアコネクタ接合手段で設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したプレキャスト合成スラブにおいて、 前記固定プレートのボルト孔は、前記デッキプレートの山部の下方に位置する部位に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明に係るプレキャスト合成スラブと梁材との接合方法は、請求項１又は２に記載したプレキャスト合成スラブの前記固定プレートを前記梁材の上面に設置し、前記固定プレートのボルト孔を利用して前記プレキャスト合成スラブと前記梁材とをボルト接合することを特徴とする。

請求項４に記載した発明に係るプレキャスト合成スラブと梁材との接合方法は、請求項１又は２に記載のプレキャスト合成スラブの前記固定プレートを前記梁材に梁受け金物を介して設置し、前記固定プレートのボルト孔を利用して前記プレキャスト合成スラブと梁受け金物とをボルト接合することより、前記プレキャスト合成スラブと梁材とを接合することを特徴とする。

請求項５に記載した発明に係るプレキャスト合成スラブと梁材との接合方法は、請求項１又は２に記載のプレキャスト合成スラブの前記固定プレートが前記梁材の上面に設置され、前記固定プレートのボルト孔を利用して前記プレキャスト合成スラブと前記梁材とがボルト接合されることを特徴とする。

請求項６に記載した発明に係るプレキャスト合成スラブと梁材との接合方法は、請求項１又は２に記載のプレキャスト合成スラブの前記固定プレートが前記梁材に梁受け金物を介して設置され、前記固定プレートのボルト孔を利用して前記プレキャスト合成スラブと梁受け金物とがボルト接合されることにより、前記プレキャスト合成スラブと梁材とが接合されることを特徴とする。

本発明に係るプレキャスト合成スラブ並びにプレキャスト合成スラブと梁材との接合方法及び接合構造によれば、以下の効果を奏する。
（１）プレキャスト合成スラブと梁材との接合を、前記プレキャスト合成スラブの固定プレートのボルト孔を利用したボルト接合で実現でき、溶接作業、及び後打ちコンクリート作業は不要となる。また、接合作業を機械的に行うことができ、溶接作業等に必要な熟練工も不要となる。よって、施工性、経済性に非常に優れている。
（２）前記ボルト接合作業は、合成スラブ用デッキプレートの山部の下方に形成された空間を有効利用して行うことができるので、納まりがよく至極合理的な接合作業を実現できる。
（３）プレキャスト合成スラブ（の前記デッキプレート）と固定プレートとを焼抜き栓溶接手段又はシアコネクタ接合手段（スタッド溶接手段を含む。）で接合すると、固定プレートと梁材とをボルト接合することで、プレキャスト合成スラブに生じた（入力された）地震等の面内せん断力を前記梁材に確実に伝達する構造を実現できる。よって、プレキャスト合成スラブに水平方向の荷重を負担させることができ、水平ブレースを設けなくても十分な水平剛性を確保する構造を実現できる。特に、前記シアコネクタ接合手段で実施する場合は（図６参照）、シアコネクタとして用いるスタッド（図示例では頭付きスタッド）又は鉄筋等の金属の棒状部材が、コンクリートとの付着強度を高めるのに寄与するので、より強度・剛性に優れたプレキャスト合成スラブを実現できる。
（４）プレキャスト合成スラブは、ＡＬＣパネルと比し、全体重量も重いので、必然的に遮音性が向上し、居住性もアップする。また、耐火性能にも優れている。
（５）図４、図５に示したように、プレキャスト合成スラブを、梁受け金物を介在させることにより梁材の下フランジにボルトで接合することもできるので、スラブに段差を設ける等の構造設計にも柔軟に対応できる等、自在性にも優れている。

Ａは、本発明に係るプレキャスト合成スラブの実施例を示した部分斜視図であり、Ｂは、同正面図である。 Ａ、Ｂはそれぞれ、図１に係るプレキャスト合成スラブのバリエーションを示した正面図である。 本発明に係るプレキャスト合成スラブと梁材との接合要領を示した立面図である。 本発明に係るプレキャスト合成スラブと梁材との接合要領を示した立面図である。 本発明に係るプレキャスト合成スラブと梁材との接合要領を示した立面図である。 Ａは、図１に係るプレキャスト合成スラブの異なる実施例を示した部分斜視図であり、Ｂは、同正面図である。

次に、本発明に係るプレキャスト合成スラブ、並びにプレキャスト合成スラブと梁材との接合方法及び接合構造の実施例を図面にもとづいて説明する。

本発明に係るプレキャスト合成スラブ１は、図１等に示したように、山部２０と谷部２１が傾斜部２２を介して交互に連なる波形鋼板にエンボスや鍵溝等の合成機構を施した合成スラブ用デッキプレート２（以下適宜、デッキプレート２と略す。）と、前記デッキプレート２の長さ方向両端部（一端部は図示の便宜上省略）の下面に設けられ、梁材５へ接合するためのボルト孔３ａを有する固定プレート３と、前記デッキプレート２上に打設されるコンクリート４とを有する。前記固定プレート３は、その全長が前記デッキプレート２の幅寸と略等しい長さで、前記デッキプレート２の長さ方向両端部の前記谷部２１の下面に、前記デッキプレート２の長さ方向両端部から突出することなく焼抜き栓溶接手段又はシアコネクタ接合手段で設けられている。
すなわち、前記梁材５と前記固定プレート３、ひいてはプレキャスト合成スラブ１とがボルト接合自在な構成となっている。
なお、図示は省略するが、前記コンクリート４の内部には、ひび割れ防止のため、コンクリート４の上面からかぶり厚さ３０ｍｍ程度の部位に溶接金網、異径鉄筋等のひび割れ拡大防止筋が配設されている。

前記固定プレート３は、一例として、全長が前記デッキプレート２の幅寸と略等しい６００ｍｍ程度、奥行が７０ｍｍ程度、板厚が６ｍｍ程度の平鋼で実施されている。そして、前記デッキプレート２の各山部２０（図示例では２箇所）の略中央部の下方に位置する部位に前記ボルト孔３ａが穿設されている。

前記合成スラブ用デッキプレート２について説明すると、このデッキプレート２は、山部２０と谷部２１とが傾斜部２２を介して交互に連なり波形断面をなす鋼板で形成され、さらに前記谷部２１に鍵溝を、前記傾斜部２２に段部を備えた構成で実施されている。このデッキプレート２の寸法は、一例として、幅が６００ｍｍ程度（２山タイプ）、高さ（山高）が５０～７５ｍｍ程度（図示例は５０ｍｍ）、山部と谷部のトップ（平面部）の幅寸が１１５～１２５ｍｍ程度、板厚が１．０～１．６ｍｍ程度、全長（スパン長）が１．８～３．６ｍ程度で実施されている。
なお、前記デッキプレート２の形態（形状、寸法）はこの限りではなく、設置面積、梁材（支持梁）５の設置間隔、構造上必要な強度等の構造設計に応じて適宜設計変更可能である。

例えば、図２Ａに示したプレキャスト合成スラブ１０のように、前記した２山タイプのデッキプレート２と一山タイプ（幅寸が３００ｍｍ程度）のデッキプレート２’とを連結した（符号Ｘ部参照）合成デッキプレートを用い、その長さ方向両端部の下面に、当該合成デッキプレートの幅寸と略等しい長さの固定プレート３を固定すると共に、その上面にコンクリート４を打設してなる形態で実施することもできる。
また、図２Ｂに示したプレキャスト合成スラブ１０’のように、前記した２山タイプのデッキプレート２を２つ連結した（符号Ｘ部参照）合成デッキプレートを用い、その長さ方向両端部の下面に、当該合成デッキプレートの幅寸と略等しい長さの固定プレート３を固定すると共に、その上面にコンクリート４を打設してなる形態で実施することもできる。
ちなみに、図２Ａ、Ｂに係る固定プレート３は、その左端部が、図１に係る固定プレート３とは異なり、デッキプレートの継手部の下方に存在しない構成で実施されているが、これは設計の自在性を勘案した結果に過ぎない。

なお、図１と図２Ａ、Ｂに例示した３種のプレキャスト合成スラブ１、１０、１０’のコンクリート厚は、もっとも薄い部分となる前記デッキプレート２の山部２０の部位であっても少なくとも５０ｍｍ（本実施例では６５ｍｍ）を確保するように実施している。

前記固定プレート３は、前記合成スラブ用デッキプレート２の長さ方向両端部の下面に、焼抜き栓溶接によって接合されている。
前記焼抜き栓溶接手段を採用する意義は、前記固定プレート３と前記デッキプレート２との接合強度を高くすることにより、ＡＬＣパネル敷設時に必要とされたアングルブレース等の水平ブレースを無用化することにある。
すなわち、前記固定プレート３を焼抜き栓溶接手段により前記デッキプレート２に高強度に溶接接合しておくことで、コンクリート４を打設して製造されたプレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）は、前記梁材５上にボルト６接合手段で敷設することにより（図３～図５参照）、当該プレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）に生じた地震等の面内せん断力を前記梁材５へ確実に伝達できる構造を実現できるので、その結果、水平ブレースの無用化を実現できるのである。
ちなみに、合成スラブは、前記デッキプレート２の山部２０の上部に５０ｍｍ以上のコンクリート厚があればアングルブレース以上の面内せん断力を負担することが一般的に知られている。前記プレキャスト合成スラブ１、１０、１０’の山部２０の上部のコンクリート厚は、上記したように６５ｍｍもあるのでこの要件を満たしている。

そして、梁材５（鉄骨梁）との接合方法は、図３に示したように行う。
すなわち、上記した構成のプレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）を、重機等により吊り支持し、所定部位から鉛直下方へ落とし込み（図中の矢印参照）、梁材５（Ｈ形鋼）の上フランジ５ａの上面（の略中央部）に載置する。
前記上フランジ５ａには予め、前記固定プレート３のボルト孔３ａと芯が一致する位置にボルト孔５ｄが穿設されており、前記ボルト孔３ａとボルト孔５ｄとの芯を一致させる位置決め作業を行う。
続いて、芯が一致した前記ボルト孔３ａ、５ｄにボルト６を上側から（又は下側から）通してナット７を締結することにより、前記固定プレート３を前記上フランジ５ａの上面にボルト接合し、もって、前記プレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）が梁材５（の上フランジ５ａ）にボルト接合される。
なお、ここでは、プレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）の一端部のボルト接合作業について説明しているが、他端部のボルト接合作業についても上記したような同様の作業を行う。

図４は、梁材５との接合方法の異なる実施例を示している。具体的に、この実施例は、クライアントの要望等によりスラブに段差を設けて構築する場合の施工例を示している。
この接合方法は、先ず、梁受け金物８として１本のアングル材８（図示例のサイズＬ－７０×７０×６ｍｍ）を採用し、前記梁材５の下フランジ５ｂに予め、前記アングル材８の鉛直面の背面側を溶接接合し、前記アングル材８の水平面を外方へ突き出した構成で一体化しておく。
次に、上記した構成のプレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）を、重機等により吊り支持し、所定部位から鉛直下方へ落とし込み（図中の矢印参照）、前記アングル材８の水平面の上面に載置する。
前記アングル材８の水平面には予め、前記固定プレート３のボルト孔３ａと芯が一致する位置にボルト孔８ａが穿設されており、前記ボルト孔３ａとボルト孔８ａとの芯を一致させる位置決め作業を行う。
続いて、芯が一致した前記ボルト孔３ａ、８ａに、ボルト６を上側から（又は下側から）通してナット７を締結することにより、前記固定プレート３を前記アングル材８にボルト接合し、もって、前記プレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）が梁材５（の下フランジ５ｂ）にボルト接合される。
なお、ここでは、プレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）の一端部のボルト接合作業について説明しているが、他端部のボルト接合作業についても上記したような同様の作業を行う。

図５は、図４に示したような、スラブに段差を設けて構築する場合のバリエーションを示している。
この接合方法は、先ず、梁受け金物９としてアングル材（図示例のサイズＬ－７０×７０×６ｍｍ）を２本組み合わせて（背面同士を溶接接合して）断面略Ｚ字状に形成したもの（以下、断面Ｚ字金物９という。）を採用し、前記梁材５の下フランジ５ｂに予め、前記断面Ｚ字金物９の上フランジを重ね合わせ、要所をボルト６とナット７を用いて接合し、前記断面Ｚ字金物９の下フランジを外方へ突き出した構成で一体化しておく。
その後の作業は、図４で説明した作業と略同様である。すなわち、上記した構成のプレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）を、重機等により吊り支持し、所定部位から鉛直下方へ落とし込み（図中の矢印参照）、前記断面Ｚ字金物９の下フランジの上面に載置する。
前記断面Ｚ字金物９の下フランジには予め、前記固定プレート３のボルト孔３ａと芯が一致する位置にボルト孔９ａが穿設されており、前記ボルト孔３ａとボルト孔９ａとの芯を一致させる位置決め作業を行う。
続いて、芯が一致した前記ボルト孔３ａ、９ａに、ボルト６を上側から（又は下側から）通してナット７を締結することにより、前記固定プレート３を前記断面Ｚ字金物９にボルト接合し、もって、前記プレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）が梁材５（の下フランジ５ｂ）にボルト接合される。
なお、ここでは、プレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）の一端部のボルト接合作業について説明しているが、他端部のボルト接合作業についても上記したような同様の作業を行う。

前記図３～図５に基づいて説明したボルト接合作業は、共通して、前記デッキプレート２の山部２０の下方と前記固定プレート３のボルト孔３ａの上方とが形成する空間を有効利用して行うことができるので、納まりがよく至極合理的な接合作業を実現できる。
また、前記図３～図５に基づいて説明したボルト接合構造は、プレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）の前記デッキプレート２（２’を含む）と固定プレート３とが焼抜き栓溶接手段で接合されているので、固定プレート３と梁材５とを上記図３～図５で説明したようにボルト接合することで、プレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）に生じた地震等の面内せん断力を前記梁材５に確実に伝達する構造を実現できる。よって、プレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）に水平方向の荷重を負担させることができ、水平ブレースを設けなくても十分な水平剛性を確保する構造を実現できる。

以上に本発明の実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
例えば、上記実施例では、アングルブレース等の水平ブレースを無用化するべく、前記固定プレート３は前記デッキプレート２、２’の長さ方向両端部の下面に焼抜き栓溶接手段で一体化して実施しているがこれに限定されない。図６に示したように、シアコネクタ接合手段（スタッド溶接手段を含む。）でも同様に一体化して実施できる。前記シアコネクタとしては、鉄筋やスタッド等の金属の棒状部材が好適に用いられる。ちなみに図示例ではスタッドとして頭付きスタッド１１を採用している。このシアコネクタ接合手段で実施する場合は、前記金属の棒状部材（図示例では頭付きスタッド）が、コンクリートとの付着強度を高めるのに寄与するので、より強度・剛性に優れたプレキャスト合成スラブを実現できる。

また、図示例に係るプレキャスト合成スラブ１（１０、１０’）は、いわゆるフルプレキャスト合成スラブで実施しているが、勿論これに限定されず、ハーフ型のプレキャスト合成スラブでも同様に実施できる。前記デッキプレート２を用いている限り、同様の作用効果を奏するからである。
さらに、本発明は、本出願人が先に出願した特願２０１７－１９６８５１に係るプレキャスト合成スラブにも、予め前記固定プレート３を合成スラブ用デッキプレート等に（焼抜き栓溶接手段、シアコネクタ接合手段等により）接合しておくことで簡単に適用できる。

１ プレキャスト合成スラブ
２ 合成スラブ用デッキプレート
２’ 合成スラブ用デッキプレート
３ 固定プレート
３ａ ボルト孔
４ コンクリート
５ 梁材（Ｈ形鋼）
５ａ 上フランジ
５ｂ 下フランジ
５ｃ ウエブ
６ ボルト
７ ナット
８ 梁受け金物（アングル材）
８ａ ボルト孔
９ 梁受け金物（断面Ｚ字金物）
９ａ ボルト孔
１０ プレキャスト合成スラブ
１０’ プレキャスト合成スラブ
１１ 頭付きスタッド
２０ 山部
２１ 谷部
２２ 傾斜部

Claims (6)

1. 山部と谷部が傾斜部を介して交互に連なる波形鋼板にエンボスや鍵溝等の合成機構を施した合成スラブ用デッキプレートと、前記デッキプレートの長さ方向両端部の下面に設けられ、梁材へ接合するためのボルト孔を有する固定プレートと、前記デッキプレート上に打設されるコンクリートとを有するプレキャスト合成スラブであって、
   前記固定プレートは、その全長が前記デッキプレートの幅寸と略等しい長さで、前記デッキプレートの長さ方向両端部の前記谷部の下面に、前記デッキプレートの長さ方向両端部から突出することなく焼抜き栓溶接手段又はシアコネクタ接合手段で設けられていることを特徴とする、プレキャスト合成スラブ。
2. 前記固定プレートのボルト孔は、前記デッキプレートの山部の下方に位置する部位に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載したプレキャスト合成スラブ。
3. 請求項１又は２に記載のプレキャスト合成スラブの前記固定プレートを前記梁材の上面に設置し、前記固定プレートのボルト孔を利用して前記プレキャスト合成スラブと前記梁材とをボルト接合することを特徴とする、プレキャスト合成スラブと梁材との接合方法。
4. 請求項１又は２に記載のプレキャスト合成スラブの前記固定プレートを前記梁材に梁受け金物を介して設置し、前記固定プレートのボルト孔を利用して前記プレキャスト合成スラブと梁受け金物とをボルト接合することより、前記プレキャスト合成スラブと梁材とを接合することを特徴とする、プレキャスト合成スラブと梁材との接合方法。
5. 請求項１又は２に記載のプレキャスト合成スラブの前記固定プレートが前記梁材の上面に設置され、前記固定プレートのボルト孔を利用して前記プレキャスト合成スラブと前記梁材とがボルト接合されることを特徴とする、プレキャスト合成スラブと梁材との接合構造。
6. 請求項１又は２に記載のプレキャスト合成スラブの前記固定プレートが前記梁材に梁受け金物を介して設置され、前記固定プレートのボルト孔を利用して前記プレキャスト合成スラブと梁受け金物とがボルト接合されることにより、前記プレキャスト合成スラブと梁材とが接合されることを特徴とする、プレキャスト合成スラブと梁材との接合構造。

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