JP2004176309A - ボイドユニット及びそれを用いた中空コンクリート版 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平行に配置した格子状部材2aと格子状部材2bとの間に、複数の軽量球体3を挟持した状態で縦横に整然と配置したボイドユニット。格子状部材は、軽量球体が通過できない格子間隔を有し、軽量球体の直径よりやや狭い間隔で平行に配置され、巾止部材4で結合されたものがよい。また、前記のボイドユニットと、ボイドユニットの両側又は片側に配置された構造用部材と、これらを一体的に被覆したコンクリート材とからなる中空コンクリート版。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイドユニット及びそれを用いた中空コンクリート版に関し、更に詳しくは、製作が容易で低コストのボイドユニット、及びボイドユニットを用いた施工性、剛性、遮音性、断熱性の優れた中空コンクリート版に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開平9−250196号公報
【特許文献2】特開平9−184236号公報
【特許文献3】特開平10−140697号公報
【0003】
建築物の高層化や広い居室空間の確保のため、コンクリート床スラブの厚さを増して強度を上げたり、軽量化や遮音性改善のため、スラブ内部に埋設物を埋設する中空スラブ工法が種々実用化されている。このような埋設物として、ワインディングパイプに代表される中空管やキーストンプレートを折り曲げ加工した箱型加工品、耐水段ボール、発泡プラスチック成形品などが用いられている。
【0004】
特許文献1には、型枠内に格子状に配筋された上端筋と下端筋によって碁盤目状に仕切られた小空間に軽量体を多数配置し、コンクリートを打設する二方向性スラブ工法が提案されている。この二方向性スラブ工法は、軽量体としてサイコロ状、円柱状、提灯状のプラスチック発泡体などを用い、格子状に規則正しく形成された小空間に軽量体を埋め込み、直交する二方向にI型梁が連接した断面形状を有する二方向性中空スラブを形成するものである。しかしながら、この工法は、軽量体や補助筋等のボイド資材を施工現場に搬入し、位置決め、アンカーやスペーサー等の補助部材の取付け、下補助筋の配筋、軽量材の配置、上補助筋の配筋が必要であり、施工にかなりの工数を必要としていた。また、サイコロ状軽量体は、これを所定位置に固定するため、補助筋と嵌合するように頂面に突起、下面に溝が形成されており、上下左右の方向性を有する。そのため、施工時には軽量体をこの方向性に合わせて正確に配置する必要があり、施工手間がかかるうえに、軽量体の製作費用が高いという問題があった。
【0005】
本出願人は、前記サイコロ状軽量体に代えて、球状の中実体又は中空体(軽量球体)を用いる平面格子中空コンクリートスラブを特願2002−249378号として提案した。この軽量球体は方向性がないので、格子状に配筋された上端筋と下端筋によって碁盤目状に仕切られた小空間に落とし込むだけでよく、施工手間とコストの低減を達成した。この中空コンクリートスラブは、床スラブ用に開発されたものであって、垂直方向に軽量球体を配置しなければならない壁施工にそのまま応用することが困難である。
【0006】
一方、壁パネルの軽量化や断熱性能向上を目的として、特許文献2には、溝形鋼で形成した枠体の内側に鋼管で形成した格子状補強部材を固定し、この鋼管の内側空間と鋼管同志で区画される空間に各々断熱材を充填し、その両面にメッシュ筋を取付け、これをコンクリートで被覆した建築用パネルが提案されている。特許文献3には、断熱材が充填された構造用中空鋼材により格子状に形成された枠体と、この枠体の表裏面にメッシュ筋を配置し、これらをコンクリートで一体的に被覆したプレキャストコンクリートパネルが提案されている。しかしながら、これらのパネルは、断熱材や構造部材がパネル全面にわたって配置され、パネル周縁のみがコンクリート被覆された構造としているので、パネルに強度や剛性をもたせるには、溝形鋼、鋼管、中空鋼材など鉄筋に比べて高価な材料の使用を余儀なくされている。また、断熱材充填にも手間がかかり、製作コストが高いという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、従来の中空コンクリート版の問題点を解消し、施工が容易で、剛性、遮音性、断熱性に優れた中空コンクリート版と、その施工に用いる低コストのボイドユニットを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、あらかじめ軽量球体を組み込んだボイドユニットを用いて中空コンクリート版を製作することにより、前記課題を解決できることを見いだし、本発明に到達した。
【0009】
すなわち、本発明は、平行に配置した格子状部材と格子状部材との間に、複数の軽量球体を挟持した状態で縦横に整然と配置してなるボイドユニットである。
本発明のボイドユニットにおいて、格子状部材は、軽量球体が通過できない格子間隔を有し、軽量球体の直径よりやや狭い間隔で平行に配置され、かつ巾止部材で結合されたものがよく、金属製又はプラスチック製であるものがよい。また、軽量球体は、発泡プラスチック製中実体又はプラスチック製中空体がよく、隣接する軽量球体同志は、接触しないように配置されるか、あるいは接触するように配置されているものがよい。
【0010】
また、本発明は、前記のボイドユニットと、ボイドユニットの両側又は片側に配置された構造用部材と、これらを一体的に被覆したコンクリート材とからなることを特徴とする中空コンクリート版である。
本発明の中空コンクリート版は、現場施工コンクリート版又はプレキャストコンクリート版であり、また壁又は床スラブであることがよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、ボイドユニット及びこれを用いた中空コンクリート版(以下「コンクリート版」ともいう)の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達せられる範囲内で各要素の置換や設計変更を含む。
【0012】
図1は、ボイドユニットの一例を示す平面図、図2は、そのA−A’線における垂直断面図、図3は、垂直にしたボイドユニットの斜視図である。
【0013】
ボイドユニット1は、2枚の格子状部材2aと2bがそれぞれの格子が一致するよう平行に配置され、2aと2bが巾止部材4で適宜結合され、2aと2bとの間に軽量球体3が挟持された状態で縦横に整然と配置されている。
【0014】
格子状部材2aは、鉄筋等の細長い部材を上下左右に一定間隔で直角に組み合わせ、交点を溶接したメッシュ筋などが挙げられる。格子状部材2aの格子間隔は、軽量球体3の直径(φ)より狭いことが必要であり、φの40〜90%程度、好ましくは60〜80%程度がよい。格子間隔がφと同じか広いと、軽量球体が格子を通過してボイドユニットから逸出する。逆に、格子間隔が狭すぎると、打設時に生コンクリートが流れにくくなり、コンクリート未充填の箇所が生じるおそれがある。また、格子状部材2aは、縦と横の格子間隔が等しい、すなわち正方形が縦と横に並んだもの(図1)でもよいし、正方形と長方形が交互に並んだものでもよい。後者でも、2aと2bの格子が一致し、格子間隔が上記条件を満たすことが必要である。更に、格子状部材2aは、図示したように、ボイドユニットの辺と平行な格子配列のものが好ましい。しかし、2aと2bの格子が一致するものであれば、格子配列がボイドユニットの辺に対し45°斜めになった格子状部材でもよい。
【0015】
また、格子状部材2aと2bの間隔は、図2に示したように、φよりやや狭い間隔とし、軽量球体3の一部が2a、2bの格子からわずかに突出するようにすることが必要である。この間隔がφと同じか広いと、コンクリート打設時に軽量球体が流され、軽量球体が偏在したコンクリート版しか得られない。
【0016】
軽量球体3の形状は、できるだけ真球であることがよい。多少いびつであってもよいが、ラグビーボールのような楕円球や卵形は、方向性があるためボイドユニット製作時に方向を揃える必要が生ずる。軽量球体の表面は、平滑であってもよいが、軽く凹凸を設けるたり、浅い溝を設けておいたりすると、コンクリートとのなじみがよくなる。軽量球体の材質は、軽量で加工しやすいものであれば特に制限はなく、例えば発泡プラスチック製中実体やプラスチック製中空体などが挙げられる。特に、軽量で剛性のある発泡スチロール、発泡ポリエチレン等の発泡プラスチック製中実体が好適である。
【0017】
また、軽量球体3の直径(φ)は、コンクリート版の厚さと遮音性能や断熱性能によって決めればよい。通常、S(φ125mm)、M(φ150mm)、L(φ175mm)、2L(φ200mm)、3L(φ225mm)、4L(φ250mm)の6種類程度を用意すればよく、これでコンクリート版厚さ225mmから350mmまで対応できる。なお、本発明は上記に限定するものではなく、任意の径の軽量球体を用い、任意の厚さに対応することができる。
【0018】
巾止部材4としては、格子状部材2aと2bを結合できるものであれば特に制限はないが、針金、ひも、プラスチックバンド等の結束材で結束するとよい。その他、補強用鉄筋を適当な長さに切断し、その一端を鋭角に、他端をほぼ直角に折り曲げ加工したものや、プラスチック製係止具などを用いてもよい。
【0019】
本発明のボイドユニットの製作方法は、例えば、格子状部材2bを水平に保持し、各格子の少なくとも一つおきに軽量球体3を載せ、長さ方向と幅方向に軽量球体3を整然と配置し、この上に格子状部材2aを被せ、巾止部材4で格子状部材2aと2bを適宜結合することによって簡単に製作できる。また、ボイドユニットの形状と大きさは任意であり、例えば、600mm×1800mm、600mm×2000mm、600mm×2400mm、900mm×1800mm、900mm×2400mmなどトラック搬送可能な大きさとし、その厚さは配置する軽量球体のφによって決めればよい。
【0020】
本発明のボイドユニットは、隣接する軽量球体同志が、接触しないように配置したもの(図1〜3)であってもよいし、あるいは接触するように配置したもの(図示せず)であってもよい。前者のボイドユニットは、格子形状が正方形の格子部材を用い、各格子の少なくとも一つおきに軽量球体3を規則正しく配置したものであり、高剛性中空コンクリート版を施工するのに適している。後者のボイドユニットは、格子形状が正方形と長方形が交互に並んだ格子部材を用い、正方形の格子に軽量球体3を配置し、隣接する長方形の格子で軽量球体3同志が接触するように構成したものであり、吸音性能や断熱性能が更に改善された中空コンクリート版を施工するのに適している。
【0021】
本発明のボイドユニットは、格子状部材2a、2bにメッシュ筋、巾止部材4に針金を用いた金属製としてもよいが、これらの部材をプラスチック製とすることもよい。例えば、格子状部材2aに巾止部材4となる突起を適宜設けたプラスチック成形品と、格子状部材2bに突起受けを設けたプラスチック成形品を用い、軽量球体3を配置したのち、突起部分で両者を一体化することによって、プラスチック製ボイドユニットを製作できる。また、格子状部材2a、2bをプラスチック成形品とし、巾止部材4として針金などで結束したものでもよい。
【0022】
窓等の開口部を有するボイドユニットは、開口部となる箇所を切り欠いた格子状部材を用いて形成してもよいし、中空コンクリート版を施工する際に小サイズのボイドユニットを組み合わせて開口部を形成してもよい。前者は小窓、換気口、配管、配線等の比較的小さい開口部を設ける場合に適し、後者は出入口、掃き出し窓等の大開口部を設ける場合に適している。
【0023】
本発明のボイドユニットは、方向性のない軽量球体を用いるので、格子状部材2a、2b間に軽量球体3を挟み込むだけで能率よく製作できる。これに対し、方向性のある従来の軽量体を用いると、一個ずつ方向をそろえる必要があるため製作能率がきわめて低くなる。また、球形の軽量体は製作が容易であり、従来のサイコロ状軽量球体より製作コストも低廉である。
【0024】
次に、本発明の中空コンクリート版について、図面を参照して説明する。
図4は、スラブ骨格の一例を示す平面図、図5は、そのA−A’線における垂直断面図、図6は、垂直にしたスラブ骨格の斜視図である。
【0025】
参照符号Sで示すスラブ骨格は、ボイドユニット1と、その表側に配置された構造用部材5a及び5aと直交して配置された5bと、その裏側に同様に配置された構造用部材5a’及び5b’とで形成されている。本発明のコンクリート版は、上記スラブ骨格をコンクリート材で一体的に被覆したものである。ボイドユニット1としては、前記のボイドユニットの一種又は二種以上を用いればよい。
【0026】
構造用部材5a等は、通常の構造用鉄筋を用いればよいが、軽量鉄骨や角型、丸型の鋼管を用いることができる。構造用部材の配筋間隔は、コンクリート版の設計厚さによって変えることが好ましい。これは、スラブ厚さに応じて軽量球体3の大きさを変えると、スラブ剛性を維持しながら軽量化と遮音性を向上させるのに有利であることによる。なお、図示した実施形態は、ボイドユニット1の両側に構造用部材5a’、5b’を配置した例を示したが、間仕切り壁のように強度を要求されない場合は片側だけに配置したものでもよい。
【0027】
本発明において、コンクリート版に対する軽量球体の比率(体積比)は10〜50%程度が好ましい。体積比が10%より小さいとコンクリート版が軽量化されないうえ遮音性もあまり改善されず、50%を超えるとコンクリート版の剛性が低下する。コンクリート版の剛性と軽量化のバランスから、好ましくは15〜35%、より好ましくは18〜32%である。表1に、本発明に基づき床スラブを施工した場合の、スラブ厚さ、断面間隙(下端筋と上端筋との間隙)、軽量球体の直径(φ)、軽量球体の体積、体積比の好ましい例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0028】
【表1】
【0029】
壁用コンクリート版を現場施工する実施形態においては、まず構造用部材5bを配筋し、これにボイドユニット1を取り付け、構造用部材5aを配筋したのち型枠を組み、最後にコンクリートを打設する。また、床スラブを現場施工する実施形態においては、まず下型枠を設置し、その上に下端筋を配筋し、これにボイドユニットを取り付けたのち上端筋を配筋し、最後にコンクリートを打設する。下型枠としては、木製、プラスチック製等の型枠を使用するが、これに代えてデッキプレートを用いるデッキ工法としてもよい。
【0030】
本発明は、上記の現場施工に限られず、プレキャストコンクリートによる壁パネルや床パネルにも実施することができる。本発明によるプレキャストコンクリート版は、ハーフPC工法でもよいしフルPC工法でもよい。いずれの工法も、下端筋と上端筋との間に本発明のボイドユニットを配置するだけでよく、製作工程を大幅に簡略化することが可能となった。
【0031】
また、本発明の中空コンクリート版の施工方法として、例えば、構造用部材5aと5bとの間にボイドユニット1を組み込んだスラブ骨格ユニットを工場で製作し、このスラブ骨格ユニットを現場に搬入したのち、型枠を組み、コンクリートを打設する工法も採用することができる。
【0032】
本発明のコンクリート版は、一枚のボイドユニットで一枚のコンクリート版を施工してもよいし、広いコンクリート版や段差のあるコンクリート版などは、同一又は異なる二枚以上のボイドユニットを連結して施工してもよい。
【0033】
本発明のコンクリート版の別の実施形態としては、ボイドユニットを複数枚重ねて用い、スラブ体積に対する軽量球体が占める体積を大きくしたコンクリート版が挙げられる。このコンクリート版は、断熱性と遮音性が更に改善される。
【0034】
また、別の実施形態としては、より小さい軽量球体とより狭い格子状部材により製作したボイドユニットを用い、スラブ面積に対する軽量球体が占める面積を大きくしたコンクリート版が挙げられる。このコンクリート版は、大きな軽量球体を用いたコンクリート版よりも遮音性が優れている。
【0035】
【発明の効果】
本発明のボイドユニットは、製作が容易かつ低コストであり、その形状、大きさも任意のものが製作でき、また開口部の形成も容易である。そして、ボイドをユニット化したので、工事現場への材料搬送と材料管理がきわめて楽になった。本発明の中空コンクリート版は、鉄筋や鉄骨等の構造部材に本発明に係わるボイドユニットを正確に取り付けるだけで簡単に施工できる。これによって、従来工法の複雑なボイド工事を大幅に簡略化し、熟練作業者でなくてもボイド工事を遂行でき、施工コストの低減を可能にした。
また、従来工法では、軽量材の正確な配置が困難であった壁面施工も、ボイドユニットを用いることでより正確にでき、設計どおりのスラブ強度、遮音性能、断熱性能を発揮させることができた。
更に、プレキャスト方式の壁パネルや床パネル製作も、本発明のボイドユニットを用いることによって、製作工数を減らすことが可能となった。
本発明の中空コンクリート版を建築物の外壁に用いると、遮音性と断熱性に優れているので、騒音の低下と省エネルギーに役立ち、床スラブに用いると集合住宅、ホテル、学校、倉庫、立体駐車場などで問題となる床衝撃音を著しく改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ボイドユニットを1例を示す平面図である。
【図2】図1のA−A’線における垂直断面図である。
【図3】垂直にしたボイドユニットの斜視図である。
【図4】スラブ骨格の一例を示す平面図である。
【図5】図4のA−A’線における垂直断面図である。
【図6】垂直にしたスラブ骨格の斜視図である。
【符号の説明】
1 : ボイドユニット
2a,2b: 格子状部材
3 : 軽量球体
4 : 巾止部材
5a,5b: 構造用部材材
S : スラブ骨格
Claims (9)
- 平行に配置した格子状部材と格子状部材との間に、複数の軽量球体を挟持した状態で縦横に整然と配置してなるボイドユニット。
- 格子状部材が、軽量球体が通過できない格子間隔を有し、軽量球体の直径よりやや狭い間隔で平行に配置され、かつ巾止部材で結合されたものである請求項1記載のボイドユニット。
- 格子状部材が、金属製又はプラスチック製である請求項1又は2記載のボイドユニット。
- 軽量球体が、発泡プラスチック製中実体又はプラスチック製中空体である請求項1〜3のいずれかに記載のボイドユニット。
- 隣接する軽量球体同志が接触しないように配置されている請求項1〜4のいずれかに記載のボイドユニット。
- 隣接する軽量球体同志が接触するように配置されている請求項1〜4のいずれかに記載のボイドユニット。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のボイドユニットと、ボイドユニットの両側又は片側に配置された構造用部材と、これらを一体的に被覆したコンクリート材とからなることを特徴とする中空コンクリート版。
- 中空コンクリート版が、現場施工コンクリート版又はプレキャストコンクリート版である請求項7記載の中空コンクリート版。
- 中空コンクリート版が、壁又は床スラブである請求項7又は8記載の中空コンクリート版。
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