JP5452706B2 - 鉄筋コンクリート仕切体 - Google Patents
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Description
そこで、例えば、鉄筋コンクリートの壁や床の表面に、鉄板、金属網、金属箔、金属メッシュなどの電磁波シールド機能を有する部材を貼り付けることで、電磁波シールド機能を備えた建物にしている。
ここで、前記第1鉄筋及び前記第2鉄筋の前記間隔は、前記コンクリート部の内部で共振を起こす周波数の電磁波との関係によって調整されるのが好ましい。
また、前記鉄筋部の前記厚さ方向の位置は、前記対象周波数の前記コンクリート部の内部における一波長の整数倍の長さ又は一波長の整数倍から半波長を引いた長さに基づいて設定されるのが好ましい。
このため、構造体として必然的に構築される鉄筋コンクリート仕切体自体によって、対象周波数の電磁波を遮蔽することができる。
本実施の形態の鉄筋コンクリート仕切体としてのRC壁1は、図1に示すように、一方の空間としての建物の内部空間R1と他方の空間としての建物の外部空間R2とを仕切るものである。このRC壁1が設けられることによって、建物の内部空間R1から外部空間R2、又は外部空間R2から内部空間R1への対象周波数の電磁波の伝搬が遮蔽される。なお、ここで「遮蔽」とは、伝搬される電磁波が減衰されることで電磁波シールド効果(SE:Shield Effectiveness)が得られる状態をいう。
このRC壁1は、図1,2に示すように、厚さCのコンクリート部2と、コンクリート部2の内部空間R1側に埋設される鉄筋部としての前側鉄筋格子3と、前側鉄筋格子3と並列に外部空間R2側に埋設される鉄筋部としての後側鉄筋格子4とを備えている。
また、このコンクリート部2によって形成される内部空間R1側の面を前面11とし、外部空間R2側の面を後面12とする。そして、図1の断面図に示すように、前面11から内部空間R1方向に間隔を置いて、内装板5が前面11と略平行に並べられる。
さらに、図1に示すように、縦筋31の直径を鉄筋径B1とし、横筋32の直径を鉄筋径B3とする。また、縦筋31とコンクリート部2の前面11との距離を被り厚さC1とする。そして、前面11と鉄筋面30との距離をD1、鉄筋面30と後面12との距離をD2とする。
さらに、図1に示すように、縦筋41の直径を鉄筋径B2とし、横筋42の直径を鉄筋径B4とする。また、縦筋41とコンクリート部2の後面12との距離を被り厚さC2とする。
図3は、有限要素法による数値シミュレーションで使用する解析モデルの一部を模式的に示した図である。この図3に示すように、モデル化されたRC壁M1の両側に内部空間MR1と外部空間MR2がモデル化される。また、RC壁M1の内部空間MR1側には内装板M5のモデルが形成される。さらに、RC壁M1の内部には、十字状の前側鉄筋格子M3と後側鉄筋格子M4とがモデル化されている。そして、RC壁M1の内部空間R1側が前面M11となり、RC壁M1の外部空間MR2側が後面M12となる。
SE=20log10(RC壁M1が無いときの電界強度/RC壁M1が有るときの電界強度)
例えば、電磁波シールド効果(SE)が20dBとは、電磁波の強さが10分の1に減衰されたことを示し、シールド率でいうと90%となる。
なお、図8は解析結果に基づくものであるが、実際に製作された鉄筋コンクリート壁を使った実測試験の結果からも同様の結果を得ることができ、解析結果の有効性が確認できた。
このように前側鉄筋格子M3と後面M12又は前側鉄筋格子M3と前面M11との間で共振が起きているため、前側鉄筋格子M3の位置をRC壁M1の厚さ方向に移動させて距離D1,D2を変化させると、電磁波シールド効果(SE)も変化することになる。図9は、前側鉄筋格子M3の被り厚さC1を、20mm,30mm,40mm,50mm,60mmと10mm単位で変化させた場合の解析結果を示した図である。なお、鉄筋径B1は10mm、RC壁M1の厚さCは200mmとして解析をおこなった。
そこで、前側鉄筋格子3又は後側鉄筋格子4の格子間隔(間隔P1,P2)を調整することで、透過波を抑制する半透過面を形成し、対象周波数の電磁波をRC壁1内で共振させる。
λc=v/fc×1/√εr ・・・(式0)
また、この波長グラフW1は次の関係式で示すことができる。
λc=0.4685P+30.937 ・・・(式1)
ここで、格子間隔P=P1=P2
また、波長グラフW1の許容誤差範囲となる上限グラフUW1と下限グラフLW1は、次の関係式で示すことができる。
λc=0.5167P+28.816 ・・・(式1U)
λc=0.4267P+32.559 ・・・(式1L)
例えば格子間隔を150mmにしたときに、波長λcが96.6mm〜106.3mmの範囲に入る電磁波は、共振に準じた現象を起こすことができる。
また、この波長グラフW2は次の関係式で示すことができる。
λc=0.8056P+10.59 ・・・(式2)
ここで、格子間隔P=P1=P2
また、波長グラフW2の許容誤差範囲となる上限グラフUW2と下限グラフLW2は、次の関係式で示すことができる。
λc=0.9160P+2.829 ・・・(式2U)
λc=0.7142P+16.564 ・・・(式2L)
例えば格子間隔150mmをしたときに、波長λcが123.7mm〜140.2mmの範囲に入る電磁波は、共振に準じた現象を起こすことができる。
このように構成された本実施の形態のRC壁1は、コンクリート部2の内部に埋設される前側鉄筋格子3が、複数の縦筋31,・・・と複数の横筋32,・・・とによって格子状に形成されている。そして、この横筋32,32と縦筋31,31の間隔P1,P2(格子間隔P)は、対象周波数fcの電磁波の伝搬を減衰させるために、対象周波数fcの電磁波の波長λcに基づいて調整される。
さらに、電磁波の半透過面として作用させたい前側鉄筋格子3(又は後側鉄筋格子4)のRC壁1の厚さ方向の位置を、波長λcの整数倍−半波長との関係を使って調整する。すなわち、(被り厚さC1+鉄筋径B1)=(nλc−0.5λc:nは整数)となるように、前側鉄筋格子3の鉄筋面30の厚さ方向の位置を調整する。
特に、前側鉄筋格子3と後側鉄筋格子4の両方を半透過面として機能させることで、電磁波シールド効果をより高めることができる。
さらに、電磁波の半透過面として作用させたい前側鉄筋格子3のRC壁1の厚さ方向の位置を、波長λcの整数倍によって調整する。すなわち、鉄筋面30と後面12との距離D2が波長λcの整数倍(nλc:nは整数)となるように、前側鉄筋格子3の位置を調整する。
さらに、この対象周波数は一周波数に限られず、例えば図8に示したように、1.25GHzと0.96GHzの2つの周波数を特に効果的に減衰させることができる。
そして、工場などでプレキャストパネルを製造する方法であれば、前側鉄筋格子3及び後側鉄筋格子4を正確な格子間隔Pで正確な位置に配置することが安定的にできる。さらに、コンクリート部2の厚さも正確に形成することができるので、所望する電磁波シールド機能を備えた安定した品質のRC壁1を構築することができる。
これに対して溶接金網6と後面12との間の共振によって電磁波を減衰させようとする場合は、溶接金網6と後面12との距離を波長λckの整数倍にすることによって調整する。
また、前側鉄筋格子3によって遮蔽させる対象周波数fcと、溶接金網6によって遮蔽させる対象周波数fckとが近い値であれば、2つの重なりによってピークの幅が広がるため、遮蔽可能な周波数の帯域幅を広げることができる。
さらに、横筋72にも、図14に示すように、上下の両側に拡幅部としての羽部72a,72aが延出される。すなわち羽部72a,72aは、横筋72を挟んで対峙する位置に設けられる。また、この羽部72a,72aは、横筋72の長手方向に沿って帯板状の鋼板を固着することによって形成できる。
なお、実施例2のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。
この実施例3で説明するコンクリート部は、電磁波を吸収する性能が通常のコンクリートのみを使った場合に比べて高くなるように形成される。
なお、実施例3のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。
Claims (11)
- 一方の空間から他方の空間に向けて伝搬する対象周波数の電磁波を減衰させる鉄筋コンクリート仕切体であって、
前記一方の空間から他方の空間に向けての方向を厚さ方向とするコンクリート部と、
前記コンクリート部の前記厚さ方向のいずれかの位置で格子状の鉄筋面を形成する鉄筋部とを備え、
前記鉄筋部は、一定の間隔P1を置いて並んで配設される複数の第1鉄筋とその第1鉄筋に交差するように一定の間隔P2を置いて並んで配設される複数の第2鉄筋とを有するとともに、前記第1鉄筋の前記間隔P1及び前記第2鉄筋の前記間隔P2が前記対象周波数の電磁波の前記コンクリート部の内部における波長λ c との関係で、λ c =0.4685P1(mm)+30.937(mm)及びλ c =0.4685P2(mm)+30.937(mm)を満たす値を基準に調整されていることを特徴とする鉄筋コンクリート仕切体。 - 前記第1鉄筋の前記間隔P1及び前記第2鉄筋の前記間隔P2は、前記コンクリート部の内部で共振を起こす周波数の電磁波との関係によって調整されていることを特徴とする請求項1に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
- 前記第1鉄筋の前記間隔P1と前記第2鉄筋の前記間隔P2とは等しい間隔Pであるとともに、前記対象周波数の電磁波の前記コンクリート部の内部における波長λcとの関係で、λc=0.4685P(mm)+30.937(mm)を満たす値を基準に、上限をλ c =0.5167P(mm)+28.816(mm)、下限をλ c =0.4267P(mm)+32.559(mm)とする許容誤差範囲で設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
- 前記鉄筋部の前記厚さ方向の位置は、前記対象周波数の電磁波の前記コンクリート部の内部における一波長の整数倍の長さ又は一波長の整数倍から半波長を引いた長さに基づいて設定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
- 前記鉄筋部の前記厚さ方向の位置は、前記対象周波数の電磁波の前記コンクリート部の内部における一波長の整数倍の長さ又は一波長の整数倍から半波長を引いた長さを基準に前後20mmの許容誤差範囲で設定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
- 前記対象周波数が複数あることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
- 前記鉄筋部は、前記厚さ方向に間隔を置いて複数、設けられることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
- 前記コンクリート部に格子状の金網部を埋設したことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
- 前記第1鉄筋及び前記第2鉄筋に対して、格子の隙間が狭くなる方向に延出される拡幅部を設けたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
- 前記コンクリート部には、電磁波の吸収性能を高める混合材又は気泡が混入されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
- パネル状に成形されたことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
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