JP2766877B2 - 複合シェル構造物用構造部材及びそれを用いた複合シェル構造物並びにその構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はコンサートホール、コンベンションセンタ
ー、スポーツアリーナなどとして好適な複合シェル構造
物とその構築方法および複合シェル構造物用構造部材に
関するものである。

「従来の技術」 従来一般のシェル構造物は、軸応力と剪断応力をシェ
ル構造物の部材内に発生させる膜応力状態によって外力
に抵抗していた。しかしながら、膜応力状態を生じさせ
るためには、境界面上での整合性が保たれなければなら
ない。つまり、シェル構造物の境界上での反力は荷重に
よって起こされる境界での膜力に等しく、力の方向の符
号が逆でなければならないのと、シェル構造物の境界部
分が膜歪によって起こされる変位を受けることを許され
る支持でなくてはならないという条件のいずれか一方ま
たは両方を同時に満足できなければならない。この条件
が満足できなければ、シェル構造物の境界部分近傍内部
に符号の反転する曲げ応力が生じてシェル構造物が破壊
してしまう。

この問題を解決するためには、前記曲げ応力が生じる
部分に応力の正負に抵抗できるような構造を採用し、こ
の部分の曲げ剛性を高くして抵抗するようにすれば良
い。

そこで従来のシェル構造物は、シェルの肉厚を増加し
たり、部分的に山形の鋼板で補強して曲げ剛性を高める
構造を採用していた。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、シェルの肉厚を増加すると、シェル自
体の重量が増加して更に曲げ応力を増加させてしまう問
題がある。同様に、山形の鋼板を用いた場合、剪断抵抗
は増加するが、シェル構造物の境界部分の全部を補強す
ることはできないので曲げに抵抗する場合が少なく、十
分な曲げ剛性を与えることができない上に、山形の鋼板
の自重によってシェルに加わる曲げ応力も増加してしま
う問題があった。さらに、局部的に補強するためにしわ
が生じたり、局部的に発生する大きな曲げ応力によって
シェル構造物が破壊することがあった。

また、シェル構造物を構築する場合、従来は、シェル
構造物の構築場所に足場と型枠を組み上げ、その後にシ
ェルを構築する必要があったので、足場と型枠の施工費
並びに材料費が膨大になるともに、型枠と足場の組み上
げと撤去に時間がかかるので工期が長くなる問題があっ
た。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、
重量増加を伴わないような構造を採用し、前記曲げ応力
に十分に抵抗できるとともに、施工の簡略化と工期の短
縮化をなしえるシェル構造物とその構築方法およびシェ
ル構造物用構造部材を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 請求項１記載の複合シェル構造物用構造部材は、仮組
シェルと、この仮組シェルの上面側に設置された配筋
と、仮組シェルの上面側に前記配筋を囲繞して打設され
たコンクリート層とからなる複合シェル構造物の構築に
用いられるものであって、上面外周縁に接合金具が複数
突設されてなる板状の第１構造部材と、上面外周縁に前
記接合金具を連結する受部が複数形成されてなる板状の
第２構造部材を備え、前記第１構造部材および第２構造
部材が前記接合金具と前記受具との連結により交互に多
数接合されて前記仮組シェルを形成する構成とされてい
ることを特徴とする。

請求項２記載の複合シェル構造物は、上記の構造部材
を用いて構築されるものであって、前記第１構造部材お
よび第２構造部材が前記接合金具と前記受具との連結に
より交互に多数接合されて形成されてなる仮組シェル
と、この仮組シェルの上面側に設置された配筋と、仮組
シェルの上面側に前記配筋を囲繞して打設されたコンク
リート層とからなることを特徴とする。

請求項３記載の構築方法は、上記構造部材を用いて上
記複合シェル構造物を構築するための方法であって、前
記接合金具と前記受具とを連結することにより前記第１
構造部材および第２構造部材とを交互に多数接合して仮
組シェルを形成し、次いでこの仮組シェルの上面側に配
筋を行うとともに、配筋後に仮組シェルの上面側に配筋
を囲繞させてコンクリートの打設を行って構築すること
を特徴とする。

「作用」 本発明では、第１構造部材と第２構造部材とを交互に
多数連結して仮組シェルを形成し、その上面にコンクリ
ート層を形成するので、仮組シェルとコンクリート層の
２層でシェル構造物に作用する曲げ応力を受けることが
でき、曲げ応力に対する構造強度が向上する。また、板
状の構造部材を接合部で連結して仮組シェルを形成し、
この仮組シェルを足場並びに型枠として利用してコンク
リートの打設を行い、シェル構造物を構築できるので、
特別な足場組や型枠施工が不要になって作業性が向上す
るとともに工期が短縮される。また、足場と型枠の代用
とする仮組シェルをそのまま残してシェル構造物の一部
とするので、材料の無駄が少なく、施工費が低減され
る。

「実施例」 第１図は、第11図に示すドーム状のシェル構造物Ａを
構築する場合に用いる第１構造部材の一実施例を示すも
ので、この第１構造部材１においては、４角形状の鋼板
からなる基板２の各辺に接合部が形成されている。これ
らの接合部は、基板２の各辺に基板２に対して傾斜して
延設された接合片３と、各接合片３の上面に植設された
複数の接合金具４とから構成されている。この接合金具
４は、点溶接されたボルトあるいはスタッドなどにより
形成されている。また、基板２の上面には相互に平行に
Ｌ型鋼材製のチャンネル材からなる支持部材５が固定さ
れている。そしてこれらの支持部材５の上端には、所定
の間隔で複数の切欠状の収納部６が形成されている。な
お、第１構造部材１において、基板２を軽量コンクリー
トのプレキャスト板で囲繞して補強する構造を採用し、
基板２の剛性を向上させても良い。

第３図は第１図に示す第１構造部材１に接合される第
２構造部材８を示すもので、この第２構造部材８は、４
角形状の鋼板からなる基板９と、この上面に平行に固定
されたＬ型鋼材製の支持部材10からなる。そして前記基
板９の外周縁には前記第１構造部材１の接合金具４を挿
通自在な受け孔（受部）12が形成され、各支持部材10の
上端部には所定の間隔で複数の切欠状の収納部13が形成
されている。

なお、前記第１構造部材１の短辺と第２構造部材８の
短辺の長さは等しく形成されるとともに、第１構造部材
１の長辺と第２構造部材８の長辺の長さが等しく形成さ
れていて、第１構造部材１の各辺の接合金具４を第２構
造部材８の各辺の受け孔12に第５図に示すように挿通し
てナットを螺合することで第１構造部材１の各辺と第２
構造部材８の各辺を接続できるようになっている。な
お、第１構造部材１の基板２と第２構造部材８の基板９
は、ドーム状のシェル構造物Ａをその経線と緯度線でも
って多数に分割した形状されていて、第１構造部材１と
第２構造部材８を多数接合してドーム状に組み上げるこ
とができるようになっている。

ところで、第６図に示す如く第１構造部材を構成する
こともできる。第６図に示す第１構造部材１′は、基板
２′を枠材2aとブレース材2bとガセットプレート2cとプ
レキャスト板2dで構成して鋼材部分の軽量化を行った構
造である。

次に前記第１構造部材１と第２構造部材８を用いて第
11図に示すドーム状のシェル構造物Ａを構築する場合に
ついて説明する。

シェル構造物Ａを構築するには、まず、第１構造部材
１と第２構造部材８を多数用意し、構築現場などでこれ
らのうち任意の個数を接合する。接合するには、第１構
造物材１の接合金具４…を第２構造部材８の受け孔12に
挿通し、接合金具４…にボルトを螺合して接合するか、
溶接により接合すれば良い。この際に第１構造部材１の
隣に第２構造部材８を接続し、その第２構造部材８の隣
に第１構造部材１を接続するというように、交互に互い
違いに接合する。

所要個数の第１構造部材１と第２構造部材８を接合し
たならば、第７図に示すようにクレーンなどの揚重機械
20によって吊り上げ、シェル構造物の建築場所で組み上
げる。この組み上げに際し、第１構造部材１と第２構造
部材８が交互に接合されるようにする。以上の操作を順
次行うことによって第８図に示すドーム状の仮組シェル
21を構築する。

仮組シェル21を構築したならば、次に、仮組シェル21
を構成している各第１構造部材１の支持部材５の収納部
６と各第２構造部材８の支持部材10の収納部13に第９図
に示すように鉄筋22を設置し、次いで第10図に示すよう
に鉄筋22…に対して直角に鉄筋23…を配置する。

この配筋作業の終了後、仮組シェル21を型枠に見立て
て仮組シェル21の上面に軽量コンクリートを打設し、軽
量コンクリートで配筋を囲繞し、配筋に対する軽量コン
クリートのかぶり厚を十分に確保した上で養生する。

以上の作業によって複数の第１構造部材１と複数の第
２構造部材８とにより形成された仮組シェル21と、鉄筋
22…と鉄筋23…と軽量のコンクリート層24とからなる２
層構造のシェル構造物Ａを構築できる。

以上説明したようにシェル構造物Ａを構築するなら
ば、第１構造部材１…と第２構造部材８…により仮組シ
ェル21を構築することで従来組み付けていた足場や型枠
が不要であり、仮組シェル21はそのままシェル構造物Ａ
の一部として残すので足場や型枠の解体作業が不要にな
ってその分、施工を簡略化できるとともに、工期の短縮
も実現できる。

このように構築されたシェル構造物Ａがあっては、コ
ンクリート層24を仮組シェル21が内側から補強する２重
構造となっているので、その全体の曲げ剛性が自ずと向
上したものとなる。しかも、仮組シェル21の形成に当っ
ては、第１構造部材１の接合片３に第２構造部材８の外
周縁部を重ね合わせた状態でそれらを接合するから、そ
れら構造部材1,8どうしの接合部が２重構造となってそ
こでの曲げ剛性を十分に確保することができ、そこに曲
げ応力が作用しても問題なく耐えることができるものと
なる。また、軽量のコンクリート層24を有しているの
で、全体の重量増加が抑制され、重量増加に起因する曲
げ応力を極力小さくできる。

第12図は本発明の他の実施例のシェル構造物Ｂを示す
もので、この例のシェル構造物Ｂにおいては、第13図に
示す第１構造部材30と第２構造部材31を用いて構築され
るようになっている。

この例の第１構造部材30は６角形状のプレキャスト板
からなる基板32の各辺に接合片33を突設し、各接合片33
に接合金具34が植設されている。また第２構造部材31は
６角形状のプレキャスト板からなる基板35の外周部に受
け孔36が複数形成されている。

この例のシェル構造物Ｂにあっては、第１構造部材30
と第２構造部材31を接合金具34によって接合し、更に、
接合金具34の周囲に軽量コンクリートの打設を行って構
成されている。

この例のように第１構造部材30と第２構造部材31を６
角形状に形成してもよい。

また、第14図と第15図は本発明の第３実施例を示すも
ので、この実施例のようにシェル構造物Ｃを３角形状の
第１構造部材40と３角形状の第２構造部材41で形成して
も良い。

以上説明したようにこの発明の構造部材は目的とする
シェル構造物の外形に合わせて種々の形状を採用するこ
とができる。更に、第１構造部材の一側に接合金具を突
設するとともに他側に受部を形成し、第２接合部材の一
側に接合金具を突設するとともに他側に受部を形成して
各構造部材を接合可能に構成しても良い。

「発明の効果」 以上説明したように本発明の複合シェル構造物は、第
１構造部材と第２構造部材とが多数連結されて形成され
る仮組シェルの上面にコンクリート層が形成されてなる
ものであるから、構造部材とコンクリート層の２つの層
でシェル構造物に作用する曲げ応力を受けることができ
る。従って曲げ応力に対する構造強度が向上し、強固な
構造のシェル構造物を提供できる。

また、本発明の構築方法は、第１構造部材と第２構造
部材とを連結して仮組シェルを形成し、その上面側に配
筋を行ってコンクリートの打設を行うものであるから、
仮組シェルを足場並びに型枠として利用して配筋作業お
よびコンクリート打設作業を容易に行うことができるも
のであり、したがって特別な足場組や型枠施工が不要に
なって作業性が向上するとともに、従来用いていた足場
や型枠の解体作業が不要になるので、シェル構造物の工
期短縮を実現することができる。また、足場と型枠の代
用にすることができる仮組シェルをそのまま残してシェ
ル構造物の一部とするので、材料の無駄がなく、施工費
を低減することができる。

さらに、本発明の構造部材は、第１構造部材と第２構
造部材を接合することで仮組シェルを形成する構成であ
るから、それら第１構造部材と第２構造部材を順次接合
することのみで仮組シェルの組み立て作業を容易に行い
得るとともに、それらの接合を第１構造部材の接合金具
と第２構造部材の受け部とを連結することによって行う
構成であるから、その連結作業が容易であるとともに接
合部の曲げ剛性も確保できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシェル構造物に用いられる第１構造部
材の一実施例の斜視図、第２図は同第１構造部材の断面
図、第３図は本発明のシェル構造物に用いられる第２構
造部材の一実施例の斜視図、第４図は同第２構造部材の
断面図、第５図は第１構造部材と第２構造部材を接合し
た状態を示す斜視図、第６図は第１構造部材の他の例を
示す斜視図、第７図ないし第11図は本発明のシェル構造
物の構築手順を説明するもので、第７図は接合した構造
部材を吊り上げる状態を示す説明図、第８図は仮組シェ
ルの斜視図、第９図は仮組シェルの上面側に配筋した状
態を示す斜視図、第10図は仮組シェルの外上面側に直行
配筋した状態を示す斜視図、第11図はシェル構造物を示
す斜視図、第12図はシェル構造物の他の例を示す斜視
図、第13図は第12図に示すシェル構造物を構築する場合
に用いる構造部材の斜視図、第14図はシェル構造物の他
の例を示す斜視図、第15図は第14図に示すシェル構造物
を構築する場合に用いる構造部材の斜視図である。 A,B,C……シェル構造物、１……第１構造部材、２……
基板、３……接合片、４……接合金具、５……支持部
材、８……第２構造部材、９……基板、10……支持部
材、22,23……鉄筋。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−200274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70737（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−25516（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−98573（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−110758（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】仮組シェルと、この仮組シェルの上面側に
   設置された配筋と、仮組シェルの上面側に前記配筋を囲
   繞して打設されたコンクリート層とからなる複合シェル
   構造物の構築に用いられる構造部材であって、 上面外周縁に接合金具が複数突設されてなる板状の第１
   構造部材と、上面外周縁に前記接合金具を連結する受部
   が複数形成されてなる板状の第２構造部材を備え、前記
   第１構造部材および第２構造部材が前記接合金具と前記
   受具との連結により交互に多数接合されて前記仮組シェ
   ルを形成する構成とされていることを特徴とする接合シ
   ェル構造物用構造部材。
2. 【請求項２】請求項１記載の構造部材を用いて構築され
   る複合シェル構造物であって、 前記第１構造部材および第２構造部材が前記接合金具と
   前記受具との連結により交互に多数接合されて形成され
   てなる仮組シェルと、この仮組シェルの上面側に設置さ
   れた配筋と、仮組シェルの上面側に前記配筋を囲繞して
   打設されたコンクリート層とからなることを特徴とする
   複合シェル構造物。
3. 【請求項３】請求項１記載の構造部材を用いて複合シェ
   ル構造物を構築する方法であって、 前記接合金具と前記受具とを連結することにより前記第
   １構造部材および第２構造部材とを交互に多数接合して
   仮組シェルを形成し、次いでこの仮組シェルの上面側に
   配筋を行うとともに、配筋後に仮組シェルの上面側に配
   筋を囲繞させてコンクリートの打設を行って構築するこ
   とを特徴とする複合シェル構造物の構築方法。