JP7447879B2 - Construction methods for steel walls, structures, and structures - Google Patents
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Description
本発明は、鋼製壁、構造物、および構造物の施工方法に関する。 The present invention relates to a steel wall, a structure, and a construction method for the structure.
特許文献1には、鋼矢板とH形鋼とからなる鋼製壁体を地中に圧入し、その鋼製壁体が鋼矢板の幅方向に複数連結された土留壁を形成するとともに、その土留壁に床版を接合した接合構造が開示されている。この床版は鉄筋コンクリート床版であり、H形鋼の前面側フランジ部を貫通した状態でH形鋼の背面側フランジ部に接合された鉄筋を含むものである。
また、特許文献2には、土留壁を補強する土留壁補強構造として、土留壁の背面土が地震等で液状化することを想定し、液状化時に土留壁に作用する側方流動圧を低減させるための補強構造が開示されている。
In addition,
ところで、都市部での地下構造は、新たな商空間の創出や、既存の鉄道を包含する地下空間の拡大などの要求により、さらに大規模なものになってきている。そこで、大規模な地下構造を支えるための床版が設計されるようになった。しかしながら、地下空間の幅が拡大することにより壁間距離が長距離化するため、床版に作用する曲げモーメントが大きくなるとともに、床版が取り付けられた壁に作用する曲げモーメントも大きくなってしまう。 By the way, underground structures in urban areas are becoming larger due to demands such as the creation of new commercial spaces and the expansion of underground spaces to include existing railways. Therefore, slabs were designed to support large-scale underground structures. However, as the width of the underground space expands, the distance between walls becomes longer, which increases the bending moment acting on the floor slab and the wall to which the floor slab is attached. .
また、鋼製壁体に床版が取り付けられる構造物は、地下に限らず、地上に形成される場合もある。この場合、地上構造物においても構造物内部の空間拡大の要求により壁間距離の長距離化が想定される。そのため、地下構造物に限らず、地上構造物においても、床版から壁に作用する大きな曲げモーメントに耐えることができる構造であることが望まれる。 Furthermore, structures in which floor slabs are attached to steel walls are not limited to underground structures, but may be formed above ground. In this case, it is assumed that even in ground structures, the distance between walls will become longer due to the demand for expanding the space inside the structure. Therefore, not only underground structures but also above-ground structures are desired to have a structure that can withstand a large bending moment acting from the floor slab to the wall.
本発明は、上記記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、鋼製壁体に床版が取り付けられる構造について、床版から壁に作用する曲げモーメントに耐えることができる鋼製壁、構造物、および構造物の施工方法を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the purpose is to provide a structure in which a floor slab is attached to a steel wall, capable of withstanding the bending moment acting from the floor slab on the wall. The purpose of the present invention is to provide steel walls, structures, and construction methods for such structures.
本発明に係る鋼製壁は、直線形鋼矢板とH形鋼とからなる鋼製壁体を備え、前記直線形鋼矢板の継手部により前記鋼製壁体を連結して形成された鋼製壁であって、鉛直方向において床版が取り付けられる部分を形成する第1壁部と、前記第1壁部に鉛直方向に連続して一体化された第2壁部と、を含み、前記第1壁部は、前記床版から作用する曲げモーメントを受けるための補強部を有し、前記補強部は、鋼材からなり、鉛直方向において少なくとも前記床版が取り付けられる範囲を含むように延在し、前記第1壁部の断面性能は、前記第2壁部の断面性能よりも大きいことを特徴とする。 The steel wall according to the present invention includes a steel wall body made of a straight steel sheet pile and an H-shaped steel, and is made of steel that is formed by connecting the steel wall body by a joint part of the straight steel sheet pile. The wall includes a first wall part forming a part to which a floor slab is attached in the vertical direction, and a second wall part continuous and integrated with the first wall part in the vertical direction, 1 wall portion has a reinforcing portion for receiving a bending moment acting from the floor slab, and the reinforcing portion is made of steel and extends in the vertical direction to include at least a range to which the floor slab is attached. , the cross-sectional performance of the first wall portion is larger than the cross-sectional performance of the second wall portion.
本発明に係る鋼製壁は、上記発明において、前記補強部は、前記第1壁部の前記H形鋼により構成され、前記第1壁部の前記H形鋼は、前記第2壁部の前記H形鋼よりも断面形状が大きく形成され、前記第1壁部の前記直線形鋼矢板と前記第2壁部の前記直線形鋼矢板とは、同一の断面形状に形成されていることを特徴とする。 In the steel wall according to the present invention, in the above invention, the reinforcing portion is constituted by the H-beam of the first wall, and the H-beam of the first wall is constituted by the H-beam of the second wall. The cross-sectional shape is larger than that of the H-shaped steel, and the linear steel sheet pile of the first wall portion and the linear steel sheet pile of the second wall portion are formed to have the same cross-sectional shape. Features.
本発明に係る鋼製壁は、上記発明において、前記補強部は、前記第1壁部の前記H形鋼に接合されるH形鋼またはC形鋼により構成され、前記第1壁部の前記鋼製壁体と前記第2壁部の前記鋼製壁体とは、同一の断面形状に形成されていることを特徴とする。 In the steel wall according to the present invention, in the above-mentioned invention, the reinforcing portion is constituted by an H-shaped steel or a C-shaped steel joined to the H-shaped steel of the first wall portion, and The steel wall body and the steel wall body of the second wall portion are characterized in that they are formed to have the same cross-sectional shape.
本発明に係る鋼製壁は、上記発明において、前記補強部は、前記床版が取り付けられた鉛直方向位置の下端から下方に2~5mの範囲を含むように延在していることを特徴とする。 The steel wall according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the reinforcing portion extends downward from the lower end of the vertical position where the floor slab is attached to include a range of 2 to 5 m. shall be.
本発明に係る構造物は、直線形鋼矢板とH形鋼とからなる鋼製壁体を備え、前記直線形鋼矢板の継手部により前記鋼製壁体を連結して形成された構造物であって、断面性能が異なる第1壁部と第2壁部とが鉛直方向に連続して一体化された構造を有し、前記第1壁部は、鉛直方向において床版が取り付けられる部分を形成するとともに、前記床版から作用する曲げモーメントを受けるための補強部を有し、前記補強部は、鋼材からなり、鉛直方向において少なくとも前記床版が取り付けられる範囲を含むように延在し、前記第1壁部の断面性能は、前記第2壁部の断面性能よりも大きいことを特徴とする。 A structure according to the present invention includes a steel wall made of a straight steel sheet pile and an H-beam, and is formed by connecting the steel wall by a joint part of the straight steel sheet pile. It has a structure in which a first wall part and a second wall part having different cross-sectional properties are continuous and integrated in the vertical direction, and the first wall part has a part to which the floor slab is attached in the vertical direction. and a reinforcing part for receiving a bending moment acting from the floor slab, the reinforcing part being made of steel and extending in the vertical direction to include at least a range to which the floor slab is attached, The cross-sectional performance of the first wall portion is larger than the cross-sectional performance of the second wall portion.
本発明に係る構造物は、上記発明において、前記補強部は、前記床版が取り付けられた鉛直方向位置の下端から下方に2~5mの範囲を含むように延在していることを特徴とする。 The structure according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the reinforcing portion extends downward from the lower end of the vertical position where the floor slab is attached to include a range of 2 to 5 m. do.
本発明に係る構造物の施工方法は、上記発明における構造物の施工方法であって、前記鋼製壁体を打設する工程を含むことを特徴とする。 A method for constructing a structure according to the present invention is a method for constructing a structure according to the above-mentioned invention, and is characterized by including a step of pouring the steel wall.
本発明によれば、鋼製壁体に床版が取り付けられる構造について、床版から壁に作用する曲げモーメントを補強部で受けることができるため、壁は床版からの曲げモーメントに耐えることができる。 According to the present invention, in a structure in which a floor slab is attached to a steel wall, the bending moment acting on the wall from the floor slab can be received by the reinforcing portion, so that the wall can withstand the bending moment from the floor slab. can.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における鋼製壁、構造物、および構造物の施工方法について具体的に説明する。なお、以下に示す実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, the construction method of the steel wall, structure, and structure in embodiment of this invention is demonstrated concretely. Note that the components in the embodiments described below include those that can be easily replaced by those skilled in the art, or those that are substantially the same.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の地下構造物を模式的に示す図である。第1実施形態の構造物1は、地盤2の内部に形成された地下構造物である。この構造物1は、鋼製部材とコンクリートとにより形成されている。構造物1は、図1に示すように、壁部として機能する鋼製壁3と、天井部として機能する鉄筋コンクリート床版(以下、RC床版という)4と、床部として機能する鉄筋コンクリート床版(以下、RC床版という)5とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing the underground structure of the first embodiment. The
鋼製壁3は、鋼製部材により形成された壁体を含むものであり、鉛直方向に沿って延在する構造を有する。この鋼製壁3は、構造物1の幅方向両側に設けられた一対の壁であり、鉛直方向に沿って所定長さに形成されている。RC床版4,5は、鋼製部材とコンクリートとにより形成された床版であり、コンクリートの内部に鉄筋を含んで形成されたものである。このRC床版4,5はいずれも水平方向に沿って延在する構造を有し、床版上面から鉛直方向下方に作用する荷重を受けるものである。
The
この構造物1は、地中において鋼製壁3とRC床版4とRC床版5とが一体化された構造を有し、その内部に所定幅および所定高さを有する地下空間8を形成するものである。そのため、鋼製壁3とRC床版4とRC床版5とはそれぞれに地盤2からの荷重(外力)を受けることになる。例えばRC床版4は天井部を形成するため地上からの荷重に加えて地盤2の荷重とRC床版4の自重を受けることになる。
This
ここで、本発明者らは、地下空間8の幅が拡大された大型のスパンを有する地下構造を想定して、この地下構造に作用する曲げモーメントと軸力について代表的な応力発生例を評価した。地下構造物のうち、鉛直方向に延在する構造体は土留壁としての鋼製壁3である。この鋼製壁3は施工後に本設構造として利用される場合には、RC床版4,5が必要な位置に取り付けられて地下構造物として機能する。そして、地下空間8の幅方向長さが長大化し、RC床版4の幅方向長さが長大化することにより、鋼製壁3では、このRC床版4が接合された部分である床版接合部9において大きな曲げモーメントが生じてしまう。この曲げモーメントが大きくなる範囲について、本発明らの知見により、床版接合部9から鉛直方向下方に2~5m程度までの範囲において鋼製壁3に大きな曲げモーメントが作用することが分かった。また、それよりも鉛直方向下方の部分では、鋼製壁3に作用する曲げモーメントが非常に小さくなることも分かった。このように構造物1に生じる曲げモーメントの分布は構造全体で均一ではなく、鋼製壁3のうちRC床版4が取り付けられる部分で最も大きくなることが分かった。
Here, the present inventors assumed an underground structure having a large span in which the width of the
すなわち、構造物1では、鋼製壁3にRC床版4が取り付けられることにより鉛直方向の荷重バランスが均等でなくなることを考慮して、鋼製壁3における一部の断面で大きな耐力を発揮することが可能な構造に形成されている。鋼製壁3では、鉛直方向においてRC床版4が取り付けられる部分における断面性能が、その他の部分における断面性能よりも大きくなるように構成されている。この断面性能は、曲げ応力のための断面性能である。
That is, in the
具体的には、鋼製壁3は、断面性能が異なる第1壁部6と第2壁部7とが鉛直方向に連続して一体化された構造を有する。鋼製壁3では、第1壁部6の断面性能が第2壁部7の断面性能よりも大きくなるように形成されている。
Specifically, the
第1壁部6は、鉛直方向においてRC床版4が取り付けられる部分を形成する壁部である。この第1壁部6は鋼製壁3のうち頂部側の部分を形成し、鉛直方向に所定長さを有する。第1壁部6は、鉛直方向において少なくともRC床版4が取り付けられる部分を含むように延在している。
The
第2壁部7は、第1壁部6に鉛直方向に連続して一体化された壁部である。この第2壁部7は第1壁部6の下端に接合されており、鉛直方向に所定長さを有する。また、第2壁部7にはRC床版5が取り付けられている。第2壁部7は、鉛直方向においてRC床版4が取り付けられる部分を除く位置に延在している。
The
より具体的には、鋼製壁3は、図2に示すように、直線形鋼矢板10とH形鋼20とにより形成されている。この鋼製壁3は、第1壁部6および第2壁部7について、直線形鋼矢板10とH形鋼20とからなる鋼製壁体30が複数連結された構造を有する。
More specifically, the
鋼製壁体30は、直線形鋼矢板10とH形鋼20とが接合されて一体化された鋼製部材であり、長手方向に所定長さで延在している。この鋼製壁体30は、直線形鋼矢板10の一方の面にH形鋼20のフランジ部が溶接により接合されたものである。H形鋼20は、直線形鋼矢板10の長手方向に沿って延在している。このH形鋼20の長手方向長さは、直線形鋼矢板10の長手方向長さと同じである。なお、この長手方向は、鋼製壁体30が施工された際に鉛直方向と同一方向となる。
The
また、複数の鋼製壁体30を直線形鋼矢板10の幅方向に連結して鋼製壁3が形成されている。この連結では直線形鋼矢板10の継手部同士が連結される。そして、第1壁部6と第2壁部7とでは、直線形鋼矢板10とH形鋼20とからなる鋼製壁体30を含んで形成される点で共通するものの、H形鋼20の断面形状について大きさが異なる。
Moreover, the
第1壁部6は、直線形鋼矢板11とH形鋼21とからなる鋼製壁体30により形成されている。第2壁部7は、直線形鋼矢板12とH形鋼22とからなる鋼製壁体30により形成されている。第1壁部6を形成するH形鋼21の断面形状は、第2壁部7を形成するH形鋼22の断面形状よりも大きい。
The
第1壁部6の鋼製壁体30では、図3に示すように、直線形鋼矢板11は幅方向両側に継手部11aを有し、H形鋼21は前面側フランジ部21aと背面側フランジ部21bとウェブ21cとを有する。この鋼製壁体30では、背面側フランジ部21bの背面に直線形鋼矢板11が接合されている。直線形鋼矢板11の長手方向長さと、H形鋼21の長手方向長さとは同じである。
In the
第2壁部7の鋼製壁体30では、図4に示すように、直線形鋼矢板12は幅方向両側に継手部12aを有し、H形鋼22は前面側フランジ部22aと背面側フランジ部22bとウェブ22cとを有する。この鋼製壁体30では、背面側フランジ部22bの背面に直線形鋼矢板12が接合されている。
In the
第1壁部6と第2壁部7とで鋼製壁体30の形状を比較すると、第1壁部6の直線形鋼矢板11は第2壁部7の直線形鋼矢板12と同一形状である。一方、第1壁部6のH形鋼21は、第2壁部7のH形鋼22よりもフランジ部の幅が大きく形成されている。
Comparing the shapes of the
例えば、直線形鋼矢板11の有効幅と直線形鋼矢板12の有効幅とは、それぞれ500mmである。第1壁部6について、H形鋼21のフランジ部の幅は470mmである。第2壁部7について、H形鋼22のフランジ部の幅は300mmである。この例では、第1壁部6におけるH形鋼21のフランジ部の幅は、第2壁部7におけるH形鋼22のフランジ部の幅よりも170mm大きい。さらに、H形鋼21は、H形鋼22よりも厚く形成されている。つまり、H形鋼21では、H形鋼22に比べてフランジ部の幅を大きくすることに加え、厚さを増すことにより断面性能を大きくすることが可能である。
For example, the effective width of the linear
一例として、第1壁部6の鋼製壁体30は、直線形鋼矢板11の有効幅500mm、H形鋼21のフランジ部の幅470mm、H形鋼21のウェブ21cの厚さ20mm、H形鋼21のフランジ部の厚さ25mm、単位重量250kg/mに形成されている。第2壁部7の鋼製壁体30は、直線形鋼矢板12の有効幅500mm、H形鋼22のフランジ部の幅300mm、H形鋼22のウェブ22cの厚さ11mm、H形鋼22のフランジ部の厚さ18mm、単位重量170kg/mに形成されている。
As an example, the
さらに、鋼製壁3では、RC床版4から作用する曲げモーメントが卓越する部位のみに、曲げ耐力の高い構造として、大きな断面のH形鋼21を設けている。これにより、曲げモーメントが卓越する部位において、大きな断面のH形鋼21による曲げ耐力が発揮される。RC床版4から鋼製壁3に大きな曲げモーメントが作用するのは床版接合部9近傍であり、その他の部位では比較的に小さな曲げモーメントが作用することになる。例えば、鋼製壁体30を深度20mまで打設する場合、頂部から3mの範囲に大きな曲げ耐力が必要となり、大きな断面のH形鋼21が必要となる。つまり、H形鋼21は、RC床版4から鋼製壁3に作用する曲げモーメントに耐えるための補強部として機能する鋼製部材である。そのため、鋼製壁3では、鉛直方向において少なくともRC床版4が取りけられる部分を含む所定範囲を対象にして、大きな断面のH形鋼21を延在させた構造を有する。一例として、RC床版4の幅が20mである場合、鋼製壁3では、鉛直方向においてRC床版4が接合される接合部の下端から下方に2~5mの範囲を含むように、曲げモーメントに対する補強部として、H形鋼21が延在している。
Furthermore, in the
一方で、鋼製壁3では、RC床版4から作用する曲げモーメントが小さい鉛直方向範囲に、小さな断面のH形鋼22を設けている。これにより、鋼材使用量を低減することができる。例えば、鋼製壁体30を深度20mまで打設する場合、頂部から3mの範囲に大きな曲げ耐力が必要となるものの、残りの17mの範囲には大きな曲げ耐力は不要となる。この場合、全体のうち3mが第1壁部6となり、残りの17mが第2壁部7となるため、鋼重は、仮に全体が第1壁部6のH形鋼21により形成された構造に比べて73%まで下げることができる。
On the other hand, in the
例えば、図26および図27に示すように、比較例の構造物100は、全長を大型の断面として最大モーメントに対応させたものです。この構造物100では、直線形鋼矢板101とH形鋼102とからなる鋼製壁体103により第1壁部104と第2壁部105とが連続して一体化されている。このH形鋼102は、最大モーメントに耐えられる断面性能を有する。しかしながら、全断面を最大モーメントでも耐えられるように設定した構造は設計上の無駄が多い。まず、構造物100では、鋼重が大幅に増大してしまう。また、隣り合うH形鋼102の隙間がないので掘削施工に影響が出る。これに対して、構造物1では、鉛直方向に作用する荷重に必要な分の鋼製壁体30を設定することで鋼重の増大を抑制することができる。すなわち、曲げ耐力が必要な部位のみH形鋼21で補強を行うことにより、鋼材のコストを低減できる。なお、図26および図27では、直線形鋼矢板101の継手部の図示が省略されている。
For example, as shown in FIGS. 26 and 27, the
また、鋼製壁3の施工面においても、鋼製壁体30を圧入して仮設壁を構築した後での掘削施工が容易である。例えば、上述した寸法に形成されたH形鋼21とH形鋼22とである場合、第1壁部6では、図5に示すように、H形鋼21のフランジ間の隙間G1は30mmとなり、第2壁部7では、図6に示すように、H形鋼22のフランジ間の隙間G2は200mmとなる。そのため、鋼製壁体30を打設した後、第2壁部7のフランジ間の隙間G2から排土を行うことが可能である。この第1壁部6と第2壁部7とからなる構造であれば、鋼製壁3を施工する際の施工性を確保することができる。つまり、鋼製壁3によれば、狭隘地に対応できる高い施工性を享受することができる。
Furthermore, in terms of construction of the
また、構造物1では、図7に示すように、鋼製壁体30のH形鋼21のフランジ側にRC床版4が接合されている。RC床版4は、内部に曲げ鉄筋41を有する。曲げ鉄筋41は、上方側に2段かつ下方側に2段の合計4段設けられている。RC床版4の鉛直方向中央側には、せん断鉄筋42が3段設けられている。曲げ鉄筋41およびせん断鉄筋42は、H形鋼21の前面側フランジ部21aの前面に接合されている。この接合構造によれば、例えば鋼製壁体30を地盤2中に打設した後で、H形鋼20内部の土砂を撤去して、その代わりにコンクリートを充填する工法が可能になる。
Further, in the
図8に示すように、A-A断面は、曲げ鉄筋41が取り付けられる断面である。図9に示すように、B-B断面は、せん断鉄筋42は取り付けられる断面である。RC床版4に荷重が作用して曲げモーメントが発生した場合、図10に示すように、曲げ鉄筋41には、上方側での引張応力と下方側での圧縮応力が作用することになる。RC床版4の内部では、鉛直方向においてRC床版4の中心軸から離れるほど、大きな引張応力および圧縮応力が作用する。この引張応力と圧縮応力に抗するために、鋼製壁体30には曲げ鉄筋41が溶接されている。溶接は金属平板に垂直に鉄筋を接合する方法であればよく、例えばアーク溶接やスタッド溶接などが可能である。溶接により曲げ鉄筋41が取り付けされた部位には曲げ鉄筋41の引張応力程度の力が作用するので、鋼製壁体30においてこれらの被溶接部位は曲げ鉄筋41の降伏応力相当の引張力で降伏することや破壊することがないように構成されている。溶接部位からの荷重があっても鋼製壁体30が健全であるために、様々な補強鋼板が取り付けられることが多い。例えば、H形鋼21の前面側フランジ部21aと背面側フランジ部21bとを繋ぐようにして補強プレート43が設けられている。補強プレート43はH形鋼21に溶接されている。
As shown in FIG. 8, the AA cross section is the cross section where the
また、RC床版4には、図11に示すように、地盤2の荷重と、上方に設けられた道路51の荷重と、RC床版4の自重とが鉛直方向に作用する。これにより、RC床版4が取り付けられた第1壁部6には、高さH1の位置において、最大モーメントとなる曲げモーメントが作用する。第1壁部6では、曲げモーメントに対する耐力として、高さH1での曲げモーメントよりも大きな耐力CをH形鋼21が発揮することが可能である。つまり、H形鋼21を含む第1壁部6は、最大曲げモーメントに耐えることが可能な断面性能を有する。また、第2壁部7には、鋼製壁3のうち床版接合部9よりも下方の高さH2の位置において、曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントに対して、第2壁部7のH形鋼22が発揮する耐力Dで耐えることが可能である。また、構造物1に作用する軸力に対して、第1壁部6が発揮する耐力Eと、第2壁部7が発揮する耐力Fとで耐えることが可能である。
Further, as shown in FIG. 11, the load of the
また、第1壁部6の鋼製壁体30と第2壁部7の鋼製壁体30とは、縦継ぎにより接合されている。縦継ぎの方法は、縦継ぎ部分に作用する曲げモーメントに耐える構造を実現する方法であればどのような方法であってもよい。例えば、公知の方法として、上下の鋼製壁体30の突合せ溶接、あて金付きの溶接、接合部材を用いたボルトとナットによる接合等を用いることが可能である。これらの接合方法は施工性の観点で特に好ましい。また、縦継ぎ箇所としては、第1壁部6と第2壁部7の直線形鋼矢板10同士、または第1壁部6と第2壁部7のH形鋼20同士をそれぞれ接合する。なお、鋼製壁3に要求される仕様によっては、直線形鋼矢板10同士またはH形鋼20同士のいずれか一方のみを縦継ぎする接合方法とすることも可能である。
Further, the
また、構造物1の施工方法は、図12に示すように、地上に配置された圧入機55によって鋼製壁体30を地盤2に打設する工程を含むものである。例えば、地上に橋脚52と鉄道53とが設置された場所に設けられた道路51における車道内工事が想定される。圧入機55は、このような狭隘地向けの圧入施工機械である。圧入機55は幅方向の体格が小さいため、図12に点線で示す位置と橋脚52との間で工事が可能である。例えば、鋼製壁体30を地盤2中に打設した後で、図13および図14に示すように、H形鋼20内部の土砂を撤去して、その代わりにコンクリートで充填する工法を行うことが可能である。コンクリート打設のためには、仮設時に地下空間8側から打設後の鋼製壁体30に入り込んだ土砂を撤去し、それをコンクリートで置換する必要がある。このように、鋼製壁3は、図14に示すように、コンクリート充填タイプを形成することが可能である。
Further, the construction method for the
以上説明した通り、第1実施形態によれば、鋼製壁体30にRC床版4が取り付けられる構造について、RC床版4から鋼製壁3に作用する曲げモーメントを、第1壁部6の補強部で受けることができる。そのため、鋼製壁3はRC床版4から作用する曲げモーメントに耐えることができる。
As explained above, according to the first embodiment, with respect to the structure in which the
なお、鋼製壁体30の寸法は、上述した数値に限定されない。例えば、直線形鋼矢板10の板厚は9.5~16mmに設定できる。また、H形鋼22のフランジ部の幅は200~350mmに設定できる。H形鋼22のウェブ22cの厚さは8~19mmに設定できる。H形鋼22の背面側フランジ部22bの厚さは13~40mmに設定できる。
Note that the dimensions of the
(第1実施形態の変形例)
第1実施形態の変形例では、鋼製壁3とRC床版4との接合構造が、直線形鋼矢板10にRC床版4が接合された構造である。この変形例の構造を図15~図18に例示する。
(Modified example of the first embodiment)
In a modification of the first embodiment, the joining structure between the
変形例の構造物1では、図15に示すように、鋼製壁体30の直線形鋼矢板11の背面側にH形鋼21が接合されているとともに、その直線形鋼矢板11の前面側にRC床版4が接合されている。RC床版4は、接合部材46を介して直線形鋼矢板11に接合された曲げ鉄筋41と、接合部材46を介さずに直接的に直線形鋼矢板11に接合された曲げ鉄筋41とを有する。接合部材46は、ボルト47により直線形鋼矢板11に接合されている。
In the
図16に示すように、J-J断面は、曲げ鉄筋41が取り付けられる断面である。H形鋼21の前面側フランジ部21aの背面とウェブ21cとをつなぐようにして補強プレート48が設けられている。図17に示すように、K-K断面は、せん断鉄筋42は取り付けられる断面である。RC床版4に荷重が作用して曲げモーメントが発生した場合、図18に示すように、曲げ鉄筋41には、上方側での引張応力と下方側での圧縮応力が作用することになる。
As shown in FIG. 16, the JJ cross section is the cross section where the
この変形例によれば、地盤2に鋼製壁体30を打設して地中に設置した後、鋼製壁体30のH形鋼20側をコンクリートで充填せずに用いるような簡単な壁体を構築することが可能である。例えば構造タイプとして、いわゆる単独タイプとソイルセメント充填タイプとを構成することが可能である。そのため、変形例の鋼製壁3では、鋼材のまま壁体を築造することが可能であり、景観の統一感を重んじたとしても、直線形鋼矢板10の表面側における化粧コンクリートのみで済むため、コンクリートの量を少なくすることが可能である。これは現地でのコンクリートプラントが不要となり、狭隘地でも施工が容易になる。
According to this modification, after the
このように構造物1の鋼製壁3は、H形鋼20の内部が土のままである場合(この変形例で実現可能)、H形鋼20の内部の土を除去してコンクリートを充填した場合(第1実施形態で実現可能)、H形鋼20の内部にソイルセメントを充填した場合(この変形例で実現可能)を含むものである。
In this way, the
(第2実施形態)
第2実施形態では、RC床版4からの曲げモーメントに耐えるための補強部が、鋼製壁体30とは別の鋼材により構成されている。なお、第2実施形態の説明では、第1実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。
(Second embodiment)
In the second embodiment, the reinforcing portion for withstanding the bending moment from the
第2実施形態の鋼製壁3は、図19および図20に示すように、鋼材により形成された補強部31が一体化された構造を有する。補強部31は、H形鋼である。この補強部31は、第1壁部6を形成するH形鋼20に接合されている。また、補強部31は、直線形鋼矢板11の長手方向に沿って延在している。なお、図19および図20では、直線形鋼矢板10の継手部の図示が省略されている。
As shown in FIGS. 19 and 20, the
第1壁部6は、直線形鋼矢板11とH形鋼23とからなる鋼製壁体30により形成されている。このH形鋼23は、第2壁部7のH形鋼22と同じ断面形状を有する。つまり、第1壁部6のH形鋼23と第2壁部7のH形鋼22とは同一部材により構成することが可能である。
The
そして、H形鋼からなる補強部31は、第1壁部6のH形鋼23の両フランジ面に接合されている。補強部31とH形鋼23との接合方法は、溶接やボルト接合などにより行うことが可能である。H形鋼23の前面側フランジ部の前面に、補強部31におけるH形鋼の前面側フランジ部が接合される。さらに、H形鋼23の背面側フランジ部の前面に、補強部31における背面側フランジ部が接合される。つまり、補強部31におけるH形鋼のフランジ部の幅は、隣り合うH形鋼23のフランジ部間の間隔(隙間G2)よりも大きい。この補強部31におけるH形鋼の寸法は、鋼製壁3に使用されるウェブ高さであり、フランジ幅は補強部31同士が干渉しない長さに設定されている。要するに、直線形鋼矢板11の有効幅(代表的には500mm)未満に設定されている。例えば、補強部31におけるH形鋼のフランジ部の幅は470mm程度に設定されている。また、補強部31の厚さは、H形鋼23よりも厚くしてもよく、あるいはH形鋼23と同じ厚さであってもよい。なお、鋼製壁3の仕様によっては、補強部31の厚さはH形鋼23よりも薄くしてもよい。
The reinforcing
また、鋼製壁体30では、H形鋼20のフランジ部間の間隔が200mmであるため、鋼製壁体30を打設後にH形鋼20内部からの排土が容易である。曲げモーメント分布から考えると、鋼製壁体30の頂部から3m程度の範囲について、補強部31による補強が必要である。そのため、鋼製壁体30の土砂の掘削が終了してから、補強部31を上から挿入して溶接等でH形鋼23に仮止めし、それを事後に溶接することで鋼製壁体30に一体化させることが可能である。この第2実施形態は、第1実施形態と同定度の鋼使用量である。第2実施形態によれば、施工時に排土と打設とがともに容易になる。要するに、第2実施形態の鋼製壁3では、補強部31の前面にRC床版4が接合される接合構造を形成することが可能である。
Further, in the
このように、第2実施形態によれば、第1壁部6と第2壁部7とを共通の鋼製壁体30により形成できるとともに、曲げモーメントに対する補強を、鋼材からなる補強部31により行うことが可能である。
As described above, according to the second embodiment, the
(第2実施形態の変形例)
第2実施形態の変形例では、図21に示すように、補強部32が、C形鋼により形成さえている。補強部32は、直線形鋼矢板11の長手方向に沿って延在している。
(Modified example of second embodiment)
In a modification of the second embodiment, as shown in FIG. 21, the reinforcing
C形鋼からなる補強部32は、曲げの圧縮側と引張側の双方すなわちH形鋼23の両フランジ面で接合されている。H形鋼23の前面側フランジ部の前面に、補強部32の前面側フランジ部が接合される。また、H形鋼23の背面側フランジ部の前面に、補強部32の背面側フランジ部が接合される。さらに、一つのH形鋼23に対して二つの補強部32を接合する。つまり、H形鋼23のウェブを挟んで両側に補強部32を配置することができる。この接合方法は溶接とボルト接合のどちらでも構わない。
The reinforcing
補強部32の寸法は、鋼製壁3に使用されているウェブ高さであり、フランジ幅は補強部32同士が互いに干渉しない幅に設定されている。例えば、補強部32の厚さは、H形鋼23よりも厚く形成されている。
The dimensions of the reinforcing
(第1および第2実施形態の別の変形例)
第1および第2実施形態の別の変形例では、構造物1は、複数階の地下フロアを形成する地下構造物である。
(Another modification of the first and second embodiments)
In another variant of the first and second embodiments, the
この変形例の構造物1は、図22に示すように、地下2階分の地下空間を形成することが可能である。この変形例の鋼製壁3は、天井部としてのRC床版4が取り付けられた第1壁部6と、第2壁部7と、第2天井部であるとともに中間フロア面を形成する鉄筋コンクリート床版(以下、RC床版という)61が取り付けられた第1壁部6と、床面を形成するRC床版5が取り付けられた第2壁部7とが鉛直方向に連続して一体化された構造を有する。地上には、道路51と建物56とが設けられている。構造物1の上空57は建物56に囲まれている。
As shown in FIG. 22, the
RC床版61は、地下1階の床面を形成するとともに、地下1階の地下空間62に設けられた電車60の荷重を受ける部材である。RC床版5は、地下2階の床面を形成する。この地下2階の地下空間63は、RC床版61を天井面、RC床版5を床面とする。
The
また、RC床版61には、図23に示すように、電車60の荷重が鉛直方向に作用する。これにより、RC床版61が取り付けられる部分よりも上方となる高さH3付近から曲げモーメントが大きくなる。さらに、RC床版61が取り付けられる部分よりも下方となる高さH4付近まで曲げモーメントが大きくなる。第1壁部6では、この曲げモーメントに対する耐力LをH形鋼21が発揮することが可能である。それ以外の位置における小さな曲げモーメントに対して、第2壁部7のH形鋼22が発揮する耐力Mで耐えることが可能である。また、この構造物1に作用する軸力に対して、第1壁部6が発揮する耐力Nと、第2壁部7が発揮する耐力Oとで耐えることが可能である。
Moreover, the load of the
この変形例の構造物1において、構造的に厳しくなる部位は、鋼製壁3の最上段のRC床版4が取り付けられた部分とは限らず、RC床版61のような中間フロアであっても、電車60のような重量物が上載するフロアの荷重による曲げモーメントが大きくなる場合もある。つまり、中間フロアを形成するRC床版61が取り付けられる部分を、第1壁部6により構成することが必要な場合がある。
In the
鋼製壁3において曲げモーメントが卓越する部位は、鉛直方向においてRC床版61が取り付けられる部位のみにとどまらず、その近傍の範囲を含む。つまり、RC床版61が取り付けられる部分の上端位置よりも上方の所定範囲、およびRC床版61が取り付けられる部分の下端位置よりも下方の所定範囲を含むように、第1壁部6を鉛直方向に延在させる必要がある。そのため、図22に示すように、RC床版61に対応して設けられる第1壁部6は、床版取り付け部よりも長い鉛直方向長さに設定される。この範囲はRC床版61の鉛直方向高さ以上であり、鋼製壁3の施工や製品準備を考慮して設定される。
The region where the bending moment is predominant in the
一例として、鋼製壁体30の断面形状を違えるために最適な長さとして、1輸送可能単位として、道路運送が可能な18m長までをその長さの範囲とする。第1壁部6と第2壁部7とで、H形鋼の断面や使用鋼重量や製作コスト工程が違う場合に、剛性の高い断面のH形鋼を極小にしたければ短くし、鋼製部材の縦継ぎを施工性の観点から溶接個所を少なくしたい場合には、製品寸法の12m~18mを補強部位とすることが可能である。あるいは、低空頭な環境での施工では、上空57の使用制限、例えば6m長が限界であれば6mとすることができる。要するに、補強範囲の設定は様々な要因により決定される。
As an example, the optimal length for changing the cross-sectional shape of the
また、構造物1では、鋼製壁3に作用する曲げモーメントが大きくなる要因として、地下空間8,63のスパンが長いこと、上載荷重が大きくなることが挙げられる。これらは、都市型施工においては、例えば地上の道路51や鉄道を止めないで施工等が行われるためである。
Further, in the
この変形例によれば、複数の地下フロアを形成する地下構造において、中間フロアを形成するRC床版61が取り付けられる部分を対象に、曲げモーメントに対する耐力を発揮することができる。
According to this modification, in an underground structure forming a plurality of underground floors, resistance against bending moment can be exerted in the portion where the
なお、図22および図23に示す例では、鋼製壁3のうちRC床版4が取り付けられる部分が第1壁部6により構成される例について説明したが、これに限定されない。この変形例の構造物1では、RC床版4が取り付けられる部分に作用する曲げモーメントが小さい場合に、この部分を第2壁部7により構成することが可能である。
In addition, although the example shown in FIG. 22 and FIG. 23 demonstrated the example in which the part to which the
(第3実施形態)
第3実施形態では、水中構造として形成された構造物を対象とすることが可能である。なお、第3実施形態の説明では、上述した各実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, it is possible to target a structure formed as an underwater structure. In addition, in the description of the third embodiment, the description of the same configurations as in each of the above-described embodiments will be omitted, and the reference numerals thereof will be cited.
第3実施形態の構造物は、図24に示すように、河川70に設けられ、水中構造として形成された構造物71である。河川70には護岸72が設けられている。この構造物71は、鋼製壁3と鉄筋コンクリート床版(以下、RC床版という)73とが接合された構造を有する。鋼製壁3は、RC床版73が取り付けられる部分が第1壁部6により形成されている。RC床版73には、河川70の水からの荷重を受ける。そのため、RC床版73から鋼製壁3に曲げモーメントが作用する。
The structure of the third embodiment is a
この第3実施形態によれば、水中構造からなる構造物71であっても、RC床版73が取り付けられた鋼製壁3において、曲げモーメントに耐える構造とすることが可能である。
According to the third embodiment, even if the
なお、第3実施形態では、構造物71が完全に水中に形成された構造について説明したが、これに限定されない。つまり、構造物71の一部が水中に形成され、残りの部分が地上に形成されてもよい。
Note that in the third embodiment, a structure in which the
(第4実施形態)
第4実施形態の構造物は、鋼製壁3を含む構造物が地上に形成されたものである。つまり、鋼製壁3もRC床版4も地上に設置されていることになる。なお、第4実施形態の説明では、上述した各実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。
(Fourth embodiment)
In the structure of the fourth embodiment, a structure including a
第4実施形態の構造物1は、図25に示すように、地上構造物80と地下構造物90の複合構造として形成された構造物である。鋼製壁3は、地上構造物80における壁と地下構造物90における壁とを形成するものであり、鉛直方向に沿って一連に形成されている。RC床版4は、地上構造物80の天井部を形成する。
The
この構造物1は、地上1階分の地上空間82と、地下2階分の地下空間62,63を形成することが可能である。具体的には、構造物1は、地上構造物80の天井部としてのRC床版4と、そのRC床版4が取り付けられた地上壁部としての第1壁部6と、地上壁部としての第2壁部7と、地上構造物80の床面を形成する鉄筋コンクリート床版(以下、RC床版という)81と、そのRC床版81が取り付けられた第1壁部6と、地下1階の地下空間62を形成する第2壁部7と、RC床版61と、そのRC床版61が取り付けられた地下壁部としての第1壁部6と、RC床版5と、そのRC床版5が取り付けられた地下壁部としての第2壁部7とを備える。図25に示す例では、鋼製壁3は、鉛直方向の上方から下方に向けて、地上の第1壁部6、地上の第2壁部7、地上と地下とに跨る第1壁部6、地下の第2壁部7、地下の第1壁部6、地下の第2壁部7の順に連続して一体化されている。
This
RC床版81は、地上1階の床面を形成するとともに、地下1階の天井部を形成する部材である。地上構造物80の内部に形成された地上空間82は、様々な機器を設置するための空間として使用できる。地上構造物80の地上空間82内には、水没させたくないものや排熱効率を得たいものなど、例えば電気設備83を配置することができる。そして、その地下には大容量電気ケーブルや大容量伝送ケーブルなどを通すことができる。このような場合に、地上空間82を形成する1階部分を地上に突出させ、その屋根をRC床版4により形成することが可能である。
The
例えば、地上構造物80は、電気設備83やデータセンタ用のサーバ群などを設置した施設として形成されている。地上構造物80の内部は、機械室やサーバルームとして用いられる。そのため、RC床版81は、地上1階の地上空間82に設けられた電気設備83の荷重を受ける部材である。
For example, the
また、地下1階の地下空間62は、RC床版81を天井面、RC床版61を床面とする。そして、地下2階の地下空間63は、RC床版61を天井面、RC床版5を床面とする。この地下空間63の天井部を形成するRC床版61は、地下1階の地下空間62に設けられた地下利用機器91の荷重を受ける部材である。さらに、地下空間63の床を形成するRC床版5は、地下2階の地下空間63に設けられた地下利用機器92の荷重を受ける部材である。地下利用機器91,92は、耐震の観点から地下に配置されることが望ましい機器、例えば水没を気にしなくもよい機器やライフラインなどにより構成されている。
Further, in the
この第4実施形態によれば、地上構造を含む構造物1であっても、RC床版81およびRC床版61が取り付けられた鋼製壁3において、曲げモーメントに耐える構造とすることが可能である。
According to the fourth embodiment, even if the
なお、第4実施形態では、地上1階かつ地下2階の複合構造について説明したが、少なくとも地上構造物を含む構造物であればよく、地上階数と地下階数の組合せは特に限定されない。すなわち、第4実施形態の変形例として、地下構造物を有さず、地上1階の地上構造のみにより構成された構造物1とすることが可能である。さらなる変形例として、地上複数階の地上構造物のみにより構成された構造物1であってもよい。
In addition, in the fourth embodiment, a composite structure with one floor above ground and two floors underground has been described, but the structure may include at least an above-ground structure, and the combination of the number of floors above ground and the number of floors underground is not particularly limited. That is, as a modification of the fourth embodiment, it is possible to have a
1 構造物
2 地盤
3 鋼製壁
4,5 RC床版
6 第1壁部
7 第2壁部
8 地下空間
9 床版接合部
10,11,12 直線形鋼矢板
11a,12a 継手部
20,21,22,23 H形鋼
21a,22a 前面側フランジ部
21b,22b 背面側フランジ部
21c,22c ウェブ
30 鋼製壁体
31,32 補強部
51 道路
52 橋脚
53 鉄道
55 圧入機
56 建物
61 RC床版
62,63 地下空間
70 河川
71 構造物
73 RC床版
80 地上構造物
81 RC床版
82 地上空間
83 電気設備
90 地下構造物
91,92 地下利用機器
1
Claims (7)
鉛直方向において床版が取り付けられる部分を形成する第1壁部と、
前記第1壁部と縦継ぎにより接合され、前記第1壁部に鉛直方向に連続して一体化された第2壁部と、を含み、
前記第1壁部は、前記床版から作用する曲げモーメントを受けるための補強部を有し、
前記補強部は、鋼材からなり、鉛直方向において少なくとも前記床版が取り付けられる範囲を含むように延在し、
前記第1壁部の水平方向の断面形状は、前記第2壁部の水平方向の断面形状よりも大きい
ことを特徴とする鋼製壁。 A steel wall comprising a steel wall made of a straight steel sheet pile and an H-shaped steel, the steel wall being formed by connecting the steel wall by a joint part of the straight steel sheet pile,
a first wall portion forming a portion to which the floor slab is attached in the vertical direction;
a second wall part that is joined to the first wall part by a vertical joint and is continuously integrated with the first wall part in the vertical direction,
The first wall portion has a reinforcing portion for receiving a bending moment acting from the floor slab,
The reinforcing portion is made of steel and extends in the vertical direction to include at least a range to which the floor slab is attached,
A steel wall characterized in that a horizontal cross-sectional shape of the first wall portion is larger than a horizontal cross-sectional shape of the second wall portion.
前記第1壁部の前記H形鋼と前記第2壁部の前記H形鋼とは、異なる断面形状に形成され、
前記第1壁部の前記H形鋼は、前記第2壁部の前記H形鋼よりも断面形状が大きく形成され、
前記第1壁部の前記直線形鋼矢板と前記第2壁部の前記直線形鋼矢板とは、同一の断面形状に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の鋼製壁。 The reinforcing portion is the H-shaped steel itself of the first wall portion,
The H-shaped steel of the first wall portion and the H-shaped steel of the second wall portion are formed to have different cross-sectional shapes,
The H-shaped steel of the first wall portion is formed to have a larger cross-sectional shape than the H-shaped steel of the second wall portion,
The steel wall according to claim 1, wherein the linear steel sheet pile of the first wall portion and the linear steel sheet pile of the second wall portion are formed to have the same cross-sectional shape.
前記第1壁部の前記H形鋼と前記第2壁部の前記H形鋼とは、同一の断面形状に形成され、
前記第1壁部の前記鋼製壁体と前記第2壁部の前記鋼製壁体とは、同一の断面形状に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の鋼製壁。 The reinforcing section is a steel material different from the H section steel of the first wall section, and is composed of an H section steel or a C section steel that is joined to the H section steel of the first wall section,
The H-shaped steel of the first wall portion and the H-shaped steel of the second wall portion are formed to have the same cross-sectional shape,
The steel wall according to claim 1, wherein the steel wall body of the first wall portion and the steel wall body of the second wall portion are formed to have the same cross-sectional shape.
ことを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか一項に記載の鋼製壁。 Any one of claims 1 to 3, wherein the reinforcing portion extends downward from the lower end of the vertical position where the floor slab is attached to include a range of 2 to 5 m. Steel walls as described in Section.
水平方向の断面形状が異なる第1壁部と第2壁部とが縦継ぎにより接合されて鉛直方向に連続して一体化された構造を有し、
前記第1壁部は、鉛直方向において床版が取り付けられる部分を形成するとともに、前記床版から作用する曲げモーメントを受けるための補強部を有し、
前記補強部は、鋼材からなり、鉛直方向において少なくとも前記床版が取り付けられる範囲を含むように延在し、
前記第1壁部の水平方向の断面形状は、前記第2壁部の水平方向の断面形状よりも大きい
ことを特徴とする構造物。 A structure comprising a steel wall made of a straight steel sheet pile and an H-section steel, and formed by connecting the steel wall by a joint part of the straight steel sheet pile,
It has a structure in which a first wall part and a second wall part having different cross-sectional shapes in the horizontal direction are joined by a vertical joint and are continuously integrated in the vertical direction,
The first wall part forms a part to which the floor slab is attached in the vertical direction, and has a reinforcing part for receiving a bending moment acting from the floor slab,
The reinforcing portion is made of steel and extends in the vertical direction to include at least a range to which the floor slab is attached,
A structure characterized in that a horizontal cross-sectional shape of the first wall portion is larger than a horizontal cross-sectional shape of the second wall portion.
ことを特徴とする請求項5に記載の構造物。 The structure according to claim 5, wherein the reinforcing portion extends downward from the lower end of the vertical position where the floor slab is attached to include a range of 2 to 5 m.
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