JP6024961B2 - 鋼板コンクリート造の床の構造 - Google Patents

Description

本発明は鋼板コンクリート造の床の構造に関する。

周知のように、鋼板コンクリート造（ＳＣ構造）は、構造物の躯体（床、壁、柱、梁等）の外殻を鋼板により形成してその内部にコンクリートを充填し、鋼板内面に植設した多数のスタッドを介して鋼板とコンクリートとを構造的に一体化した構造であって、たとえば原子力関連施設における建屋等の大規模な構造物における大断面の頑強な躯体を効率的に構築できることから、近年広く普及しつつある（たとえば特許文献１〜６参照）。

図５はこの種の鋼板コンクリート造による床の構造の一例を示す。これは、床の上面および下面（底面）がいずれも外殻鋼板１により形成されたいわゆるフルＳＣ構造によるもので、外殻鋼板１の内面に植設した多数のスタッド２を介して外殻鋼板１とその内部に充填されたコンクリート３とを一体化させることにより、その全体が構造的に一体に挙動するものとなっている。

なお、図５に示す例では壁も床と同様の鋼板コンクリート造とされている。すなわち、その壁の内外両面がいずれも外殻鋼板１により形成されているとともに、それら外殻鋼板１の内面に植設されているスタッド２を介してその内部に充填されるコンクリート３が外殻鋼板１と一体化せしめられたものとなっている。

特開２０１２−１３２２７９号公報 特開２０１２−１３２２７８号公報 特開２０１２−１１７３２８号公報 特開２０１２−６３１５３号公報 特開２０１１−６９１３３号公報 特許第４６５８８２６号公報

ところで、図５に示すような従来一般的なフル鋼板コンクリート造の床はその施工に際して以下のような問題を有しており、その点で有効な改善策の開発が必要とされている。

すなわち、上記の床の施工に際して上下の外殻鋼板１の間にコンクリート３を打設充填する際には、図５に示しているように上面側の外殻鋼板１の要所にコンクリート打設用の開口部４や空気抜きのための開口部５を設けておく必要があるし、それらの開口部４，５を設けることによる断面欠損に対する補剛が必要となる場合もある。
また、上下の外殻鋼板１の間の全体にコンクリート３が確実に充填されているかどうかは床の上面からは必ずしも容易に確認できないし、コンクリート３の硬化に伴う収縮によって上面側の外殻鋼板１とコンクリート３との境界部に空隙ができてしまうことも想定され、その場合にはスタッド２に所定耐力が得られない場合が生じる懸念もあることから、その防止のために何らかの対策が必要となるし高度の施工管理が不可欠である。

なお、上記の問題を回避するために、下面（底面）のみを外殻鋼板１により形成して上面の外殻鋼板１を省略するいわゆるハーフＳＣ構造とすることも検討されている。しかし、その場合には上面側の外殻鋼板１に代えて鉄筋を配筋する必要があってそのための所要配筋量は膨大になるばかりでなく、壁用の外殻鋼板１には鉄筋を貫通させるための貫通孔を設ける等の複雑な取り合いが必要となる。
したがって、ハーフＳＣ構造による場合にはフルＳＣ構造による場合に比べて施工手間およびコストの点で格段に不利となってしまい、鋼板コンクリート造本来の利点を大きく損なってしまうので、そのようなことは好ましくなく現実的ではない。

上記事情に鑑み、本発明は従来一般的な鋼板コンクリート造の床を施工する際における上記のような問題点を解決し得る有効適切な鋼板コンクリート造の床の構造を提供することを目的とする。

本発明は、上面および下面をそれぞれ外殻鋼板により形成して該外殻鋼板の間にコンクリートを充填して一体化してなる鋼板コンクリート造の床の構造であって、前記床の上面を形成している外殻鋼板を縦横の帯状部の間に多数の開口部が配列されている格子状の孔あき鋼板とし、かつ、前記外殻鋼板としての孔あき鋼板における前記帯状部の内面側に孔あきリブ鋼板を設けてなることを特徴とする。

本発明によれば、床の上面となる外殻鋼板として多数の開口部を有する孔あき鋼板を用いたことにより、それら開口部をコンクリート打設用の開口部やその際の空気抜き用の開口部としてそのまま利用可能であり、したがって外殻鋼板の全面においてコンクリート打設および空気抜きを支障なくかつ確実に行い得るし、床全面に対するコンクリートの充填状況を床の上部から支障なく確認することができる。

また、外殻鋼板としての孔あき鋼板の下面側に設けた孔あきリブ鋼板はスタッドとして機能するとともに単なるスタッド以上のせん断伝達が可能であって、孔あき鋼板とコンクリートとをその孔あきリブ鋼板を介して確実堅固に一体化させることができる。
さらに、孔あきリブ鋼板の板厚や高さを適切に調整することにより、その補剛効果によって外殻鋼板を孔あき鋼板としたことによる断面欠損を補償することが可能である。

本発明の実施形態である床の構造を示す平面図である。 同、断面図であり、（ａ）は図１におけるIIａ−IIａ線視図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ部の拡大図である。 同、（ａ），（ｂ）はそれぞれ外殻鋼板としての孔あき鋼板の構成例を示す図である。 同、（ａ），（ｂ）はそれぞれ外殻鋼板としての孔あき鋼板の他の構成例を示す図である。 従来一般的な鋼板コンクリート造による床の構造を示す断面図である。

図１〜図４を参照して本発明の床の構造の実施形態について説明する。
図１は本実施形態の床およびその周囲の壁の一部を示す平面図、図２はその断面図であって、（ａ）は図１におけるIIａ−IIａ線視図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ部の拡大図である。なお、本実施形態の構造における構成要素のうち、図５に示した従来の構造と共通する要素については同一符号を付してある。

本実施形態の床の構造は、基本的には図５に示した従来一般的な構造と同様に、上面および下面をそれぞれ外殻鋼板１により形成してそれら上下の外殻鋼板１の間にコンクリート３を充填して一体化してなるものである。
すなわち、本実施形態においても、従来と同様に、床の下面（底面）を形成している外殻鋼板１については図５に示したものと同様のものをそのまま用いており、その外殻鋼板１に植設した多数のスタッド２を介してコンクリート３をその外殻鋼板１に対して一体化している。また、壁についても図５に示したものと同様に構成されている。

しかし、本実施形態では、床の上面を形成している外殻鋼板１としては従来のような単なる平鋼板を用いることに代えて、図１に示すような孔あき鋼板１０を用いており、かつその孔あき鋼板１０に対しては図２に示すようにスタッド２を省略してそれに代えて孔あきリブ鋼板１５を設けたものとしている。
すなわち、本実施形態では、床の上面を形成している外殻鋼板１を、縦横の帯状部１１の間に多数の開口部１２が整然と配列されている格子状の孔あき鋼板１０としており、かつ、その孔あき鋼板１０における帯状部１１の内面側に孔あきリブ鋼板１５を設けたことを主眼としている。

本実施形態において上面側の外殻鋼板１として用いる孔あき鋼板１０は、たとえば図３あるいは図４に示すようなユニットを用いて施工することが考えられる。

図３に示すユニットは、所定寸法の平鋼板に対して多数の正方形状かつ同一寸法の開口部１２を等間隔で整然と配列した状態で形成し、かつ外周部には開口部１２の半分の大きさの切り欠き部１３を形成することによって縦横の帯状部１１を格子状に交差させた状態で残した形態のものであり、これらのユニットを床の上面となる位置に敷き並べて切り欠き部１３の先端どうしを突き合わせて溶接することにより、その全体で図１に示すような外殻鋼板１としての孔あき鋼板１０を形成することができる。
なお、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すユニットは大きさが異なるだけで実質的に同等の形態のものである。つまり、（ａ）に示すユニットは縦方向の５本の帯状部１１と横方向の６本の帯状部１１を格子状に組み合わせた形態のものであり、（ｂ）に示すユニットは縦方向の２本の帯状部１１と横方向の６本の帯状部１１を格子状に組み合わせた形態のものである。

図４（ａ）に示すユニットは、一方向（図示例では横方向）の帯状部１１となる長尺の鋼板の側部に対して、他方向（同、縦方向）の帯状部１１となる鋼板を突起部１４として設けたもので、それらユニットを並設して突起部１４どうしを突き合わせて溶接することによってそれらの間に開口部１２が自ずと形成され、図１に示すような外殻鋼板１としての孔あき鋼板１０が形成されるものである。
さらに、図４（ｂ）に示すものは、一方向（図示例では横方向）の帯状部１１となる単なる長尺の鋼材と、他方向（同、縦方向）の帯状部１１となる単なる短尺の鋼材を用いて、それらを全体として格子状に組み合わせて溶接することにより、それらの間に開口部１２が形成されて図１に示すような外殻鋼板１としての孔あき鋼板１０が形成されるものである。

いずれにしても、上記のような各ユニットは、鋼板コンクリート造の床における外殻鋼板１として機能し得る性能を備えたものとして製作する必要はあるが、その限りにおいてそれらの形状や寸法、素材、板厚、断面形状その他の仕様は、施工対象の床の面積や施工性を考慮して適宜設定すれば良い。
そして、それらのユニットに対しては孔あきリブ鋼板１５も予め一体に溶接しておくと良く、そのようなユニットを所定規格で予め工場製作してそれを現場に搬入して順次敷設していくこととすれば、従来とほぼ同等の手順と手間により外殻鋼板１としての孔あき鋼板１０を容易にかつ効率的に施工することが可能である。

上記の外殻鋼板１としての孔あき鋼板１０における帯状部１１の内面（下面）に一体に溶接されている孔あきリブ鋼板１５は、図２（ａ），（ｂ）に示すように帯板状の鋼板に対して多数の円形の孔１６が所定間隔で形成されたもので、上記の外殻鋼板１としての孔あき鋼板１０における帯状部１１の下面側においてそれら帯状部１１と同様に縦横に交差する状態で格子状をなすように設けられているものである。

そのような孔あきリブ鋼板１５を設けたことにより、床の施工に際して上下の外殻鋼板１の間にコンクリート３が充填されると、孔あきリブ鋼板１５の全体がコンクリート３中に埋設されると同時に、それら孔あきリブ鋼板１５に形成されている孔１６内にコンクリート３が自ずと充填されることになる。したがって、孔あきリブ鋼板１５には面内方向のせん断抵抗性能が付加されて、外殻鋼板１としての孔あき鋼板１０に対してコンクリート３を一体化するためのスタッドとして有効に機能するものとなるし、仮にコンクリート３の硬化に伴う収縮により孔あき鋼板１０とコンクリート３との境界部に空隙ができたとしても、孔あきリブ鋼板１５の孔１６内にコンクリート３が充填されていることで十分な応力伝達が可能である。

以上の構成からなる本実施形態の床の構造によれば、床の上面となる外殻鋼板１として多数の開口部１２を有する孔あき鋼板１０を用いたことにより、それら開口部１２をコンクリート打設用の開口部やその際の空気抜き用の開口部としてそのまま利用可能であり、したがって図５に示したような単なる平鋼板を用いる場合には必要となる格別の開口部４，５を設ける手間を必要とすることなく、外殻鋼板１の全面に対するコンクリート打設および空気抜きを支障なくかつ確実に行い得るし、床全面に対するコンクリート３の充填状況を床の上部から支障なく確認することができる。

また、開口部１２の上部にコンクリート３を余盛りすることも可能であるので、コンクリート３の硬化に伴う収縮に追随させて余盛りコンクリートを沈降させていくような打設が可能となる。その場合には、コンクリート３の沈降が概ね完了した段階で余盛りコンクリートを斫って取り去れば良い。
なお、余盛りコンクリートを床仕上げ面として均すことも可能であるが、その場合は余盛りコンクリートが外殻鋼板１に対するかぶりコンクリートとなるからそれに対するひび割れ対策が必要となる。

また、外殻鋼板１としての孔あき鋼板１０の下面側に設けられてスタッドとして機能する孔あきリブ鋼板１５は、孔１６の大きさや間隔を調整することでスタッド以上にせん断伝達に必要な耐力を得ることができるものであって、１つの孔１６でスタッド数本分の耐力を賄うことが可能なものである。
そのため、本実施形態の床の構造によれば、床上面境界の材軸方向の曲げ応力やせん断力の伝達性能を十分に確保できて、孔あき鋼板１０とコンクリート３とを孔あきリブ鋼板１５を介して確実に一体化でき、それ故に外殻鋼板１として孔あき鋼板１０を用いてはいるものの従来一般的なフルＳＣ構造と同等の構造性能を確保し得るものである。

さらに、本実施形態では外殻鋼板１として孔あき鋼板１０を用いてはいるものの、その断面欠損は、孔あき鋼板１０の開口率（すなわち開口部１２の大きさや間隔、つまりは帯状部１１の幅寸法や間隔）に応じて孔あきリブ鋼板１５の高さ寸法や板厚を適切に調整することにより、他に格別の補剛手段を必要とすることなく、確実に補償することが可能である。
勿論、床上面側の外殻鋼板１を省略するハーフＳＣ構造による場合のように鉄筋を配筋するような必要はないし、外殻鋼板１としての孔あき鋼板１０を上述したようなユニット化の手法により所定規格で大量製作すれば十分なコストダウンや現場での施工性改善および施工精度の向上にも寄与し得るから、鋼板コンクリート造（フルＳＣ構造）の床の構造として極めて合理的であり有効である。

１ 外殻鋼板
２ スタッド
３ コンクリート
４，５ 開口部
１０ 孔あき鋼板（外殻鋼板）
１１ 帯状部
１２ 開口部
１３ 切り欠き部
１４ 突起部
１５ 孔あきリブ鋼板
１６ 孔

Claims (1)

1. 上面および下面をそれぞれ外殻鋼板により形成して該外殻鋼板の間にコンクリートを充填して一体化してなる鋼板コンクリート造の床の構造であって、
   前記床の上面を形成している外殻鋼板を縦横の帯状部の間に多数の開口部が配列されている格子状の孔あき鋼板とし、
   かつ、前記外殻鋼板としての孔あき鋼板における前記帯状部の内面側に孔あきリブ鋼板を設けてなることを特徴とする鋼板コンクリート造の床の構造。

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