TWI658193B - 半地下式避難所之建造工法 - Google Patents
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Abstract
一種半地下式避難所包含：安裝於基礎之本體、設於本體外周部之混凝土層，本體包含：具有天井板及圓筒形側板之鐵製箱體、設於箱體地上部之門、相對於箱體內徑、直徑設定於固定範圍內；於側板外表面朝圓周方向設置之數支圓環形狀之中空管；本半地下式避難所建造工法，係在工廠製作本體，以形成洞，於洞底部建構基礎，將本體安裝於基礎，於側板周圍建造模板，灌注、養護混凝土，撤除模板，用土或混凝土填滿間隙。
Description
本發明為一種在預估會發生海嘯等災害地區之半地下式避難所。
平成23年(2011年)所發生的東日本大地震，及隨之而來的大海嘯中喪生及失蹤人數，總計高達2萬人以上，且預估今後將發生南海海溝大地震等。舉例來說，依據內閣府發布消息，愛知縣內預測將有約6400人因海嘯而死亡，約1800人因火災而死亡，鄰近的靜岡縣則預測會有超過95000人死亡。近年對於預防地震‧海嘯之觀念日益增強。
為了預先準備今後預估將發生的南海海溝大地震，以自救對策而言，在個人住家對避難所的需求也正在增加。在地震及海嘯發生時用來避難的避難所，目前已有各種發明被提出，包括固定於基礎的方式或浮遊式等。
固定於基礎的避難所，一般所知為以鐵板和混凝土所構成的複合構造用於避難所本體。
在專利文獻1所揭示的發明，提供了具有優異耐震性及防水性的地下避難所，於打入地下的數支樁所支撐的耐壓盤上，設有由高強
度混凝土所形成、一體成形的箱形避難所，並以鐵板覆蓋在這個避難所本體的外表面。
前述的專利文獻1係為特開2005-240452號公報。
發明所欲解決的課題：專利文獻1所揭示之地下避難所，其混凝土外表面所覆蓋的鐵板，為經常與包含大量水份和氧氣的土壤接觸的狀態，處於容易促進腐蝕的環境。為了防止鐵板腐蝕，必須於鐵板外表面施以防水塗裝等，此為成本提高的主要因素。另外，在將混凝土灌注至構成天井的鐵板與模板之間的間隙時，為了支撐直接承受混凝土重量的模板，必須自地面立起模板支架，因此施工期間變長，工程也變得更加複雜，同時施工成本也提高。上述施工期間長、成本高的避難所，難以推廣至一般家庭。
本發明的課題，為提供一種施工簡單、成本降低的高強度避難所。
為解決上述課題，本發明為半地下式之避難所，其特徵為包含安裝於基礎上的本體，以及設於本體外周部之混凝土層，本體包含：具有天井板及圓筒形側板之鐵製箱體，設於箱體地上部之門，以及相對於箱體內徑、直徑設於指定範圍、於側板外表面朝圓周方向設置之數支圓環形狀中空管。
採用上述構造，側板上於外表面朝圓周方向設有數支圓環形狀之中空管，因此側板和數支圓環形狀之中空管一起運作，使箱體的強度及鋼性增強。藉此，對於未於側板設置中空管，可使側板的厚度變薄。也就是說，透過使用成本低的中空管，可削減高成本鐵板的重量，因此可
降低成本。
地下之土粒子表面及空隙部包含水份及氧氣，形成極容易促進鐵板腐蝕的環境。另外，當將避難所設於接近海岸之處時，受到海水飛沫的影響，也促進地上部鐵板的腐蝕。但是，若採用上述構造，鋼製本體的外周部設有混凝土層，因此鐵板表面因混凝土的鹼性而形成鈍態膜，即使處於存在水份及氧氣等的環境下，亦可以防止鐵板腐蝕。因此，不需要在鐵板外周面施以防水塗裝等處置，可以降低成本。
另外，採用上述構造的混凝土層，為設於本體外周部，因此於灌注混凝土時所需的模板，僅設於側板外周部即可。藉此，現場施工變得容易，亦可縮短工期。
本發明之半地下式避難所中，中空管之地上部間隔，設定為比地下部之間隔狹窄。
採用上述構造，地震力、海嘯所造成的海浪壓力、海嘯漂流物衝撞之衝擊力，地上部比地下部大，在地上部縮小中空管之間隔，因此可確保對外力具有適當的強度及構造。
本發明之半地下式避難所中，中空管中之最上部和最下部之中空管，設有朝徑中心方向水平延伸之數個支撐材，設於最上部的支撐材固定於天井板。
用上述構造，中空管中之最上部和最下部之中空管，設有朝徑中心方向水平延伸之數個支撐材，設於最上部之支撐材固定於天井板，因此，天井板和支撐材合力動作，強度及剛性增加另外，增加本體最下部的剖面形狀維持效果。藉此，不需特別補強，即可於天井板上面直接
灌注混凝土，同時更容易將本體設於基礎。
本發明之半地下式避難所中，中空管為以填充材填充內部空間。
當中空管之內部空間充滿空氣時，填充於內部空間之空氣可能會因火燄熱度等，朝混凝土層噴出。此時，混凝土層會因該噴出之空氣而破損。另外，填充於內部空間之空氣，因外氣溫度變化而重複壓縮、膨脹時，中空管也會同時重複壓縮、膨脹。混凝土層會因此重複壓縮、膨脹而劣化。但是，若採用上述構造，存在於內部空間中的空氣，會因填充材之填充而排出，因此不會因火燄熱度等而噴出空氣。另外，亦可抑制混凝土之劣化。再者，藉由中空管和填充材之合力動作，中空管之強度及剛性都將增加。
本發明所述之半地下式避難所中，中空管之剖面呈圓形。
採用上述構造，因中空管之剖面為圓形，精確度提高，且亦使中空管之彎曲加工變得更容易。
本發明於半地下式避難所之建造工法中，具備以下步驟：組合本體的步驟、將填充材填充至中空管內部空間之步驟、形成洞之步驟、於洞底部建造基礎之步驟、將本體安裝於基礎之步驟，於本體側板周圍建造模板之步驟，將混凝土灌注至模板與本體間隙所形成空間之養護步驟，以及撤除模板，以土或混凝土填滿混凝土層和洞之間所形成空間之步驟。
採用上述構造，因具備以下步驟：形成洞之步驟、組合本體的步驟、將填充材填充至中空管內部空間之步驟、於洞底部建造基礎之
步驟、將本體安裝於基礎之步驟，於本體側板周圍建造模板之步驟，將混凝土灌注至模板與本體間隙所形成空間之養護步驟，以及撤除模板，以土或混凝土填滿混凝土層和洞之間所形成空間之步驟，現場施工變得容易，亦可縮短工期。
1‧‧‧半地下式避難所
100‧‧‧本體
2‧‧‧箱體
3、3L、3U‧‧‧中空管
3a‧‧‧內部空間
3b‧‧‧灰泥(填充材)
4‧‧‧混凝土層
5‧‧‧門
6L、6U‧‧‧支撐材
8‧‧‧開口
10‧‧‧基礎
21‧‧‧側板
22‧‧‧天井板
23‧‧‧底板
A‧‧‧箱體的內徑
C‧‧‧中空管的內徑
F‧‧‧地上部
S‧‧‧地下部
T‧‧‧模板
H‧‧‧洞
第1圖為本發明實施型態之半地下式避難所之剖面圖。
第2圖為表示本發明實施型態之半地下式避難所門之固定構造之平面說明圖。
第3圖為本發明實施型態之半地下式避難所最上部之中空管，和最下部之中空管之側面圖及剖面圖。
第4圖為本發明實施型態之設有模板狀態之本體正面圖。
說明本發明實施型態之半地下式避難所1。本半地下式避難所1，包含：基礎10、安裝於基礎10之本體100、設於本體100外周部之混凝土層4。以下詳細說明。
如第1圖所示，基礎10設於地下，安裝於基礎10之本體100，由地上部F和地下部S所構成。將地面挖掘至指定深度，形成洞H，於該洞H之底面灌注混凝土，即可將基礎10設於地下。基礎10以呈平坦且水平為理想，可使本體100之安裝作業變得更容易。
本體100，為對地震力、海嘯所引起之海浪壓力、海嘯漂流物之衝撞所造成之衝擊力等，兼具耐受強度，包含：鐵製之箱體2、
設於地上部F之門5，以及於側板21外表面朝圓周方向設置之數個圓環形狀之中空管。
箱體2由底板23、天井板22，以及圓筒形之側板21所構成。箱體2之內徑A以1．4m~3m為理想。另外，地上部F之高度例示為140cm、地下部S之高度例示為140cm。在此製作成小規模之半地下式避難所，使得僅使用小型建設機械、於短期間內設置於狹小地區內一事變得可能。其結果，可促進對一般家庭之普及。
箱體2之板厚度，以2．0mm~6．0mm為理想，例示為2．7mm、3mm、4mm。如以下所述，透過適切地配設中空管3及支撐材6U、6L，可獲得相當於板厚9mm之強度。
數支中空管3，為朝側板21之外表面圓周方向，嵌合於圓環形狀之狀態而設置。另外，側板21和中空管3，為以距離適當間隔焊接以固定。藉此，側板21和中空管3為合力動作，可提高強度及剛性。中空管3之直徑B，為可以高精確度加工彎曲成圓環形狀，且尺寸為可嵌合於箱體2之外表面，也就是說，箱體2之內徑A以1000分之16到1000分之35之範圍為理想。如圖2所示，箱體2之內徑A，較將中空管3彎曲加工之圓環內徑C小，差距為箱體2之厚度。
中空管3為一般構造用碳鋼鋼管，例如以JIS G3444 STK500、直徑48．6mm、厚度2．40mm、前鍍規格熱浸鍍鋅規格(JIS H-8641,JIS H-9124)為理想。另外，剖面不限於圓形，亦可為角形。
地上部F的中空管3之間隔，設定為較地下部S的中空管
3之間隔狹窄。作用於半地下式避難所1之負重，為地震力、海嘯之海浪壓力、海嘯漂流物衝撞之衝擊力。地震力為在地下較小、越接近地表則越大。僅有地上部F直接承受海嘯所造成的海浪壓力，海浪壓力不會作用於地下部。海嘯漂流物衝撞所造成的衝擊力，也是一樣。也就是說，地上部F比起地下部S有較大的負重。負重比地下部S大的地上部F，其中空管3之間隔，設為比地下部S中空管3之間隔狹窄，以使側板21之厚度維持較薄。如上述適當地設定中空管3之間隔，可更加降低成本。
中空管3之內部空間3a，填充灰泥3b(填充材)，形成內部空間3a之空氣排出之狀態。當中空管3之內部空間3a充滿空氣時，填充的空氣可能會因火燄熱度等而朝混凝土層4噴出。此時，混凝土層4會因此噴出之空氣而破損。另外，當填充於內部空間3a之空氣，因外氣溫度變化而重複壓縮、膨脹，中空管3也會同時重複壓縮、膨脹。混凝土層4會因此重複壓縮、膨脹而劣化。因此，混凝土層4因中空管3之內部空間3a填充灰泥3b，而可防止因噴出之空氣造成損傷，同時亦可抑止劣化。另外，中空管3和灰泥3b合力動作，使中空管3之強度及剛性增加。另外，在本發明實施型態中雖使用灰泥作為填充材，但亦可使用混凝土漿。
支撐材6U用來補強天井板22，如第3圖所示，6支支撐材6U，於最上部之中空管3U之周方向均等配設並固定，同時朝徑中心方向水平延伸，於中空管3U中心部相互固定。另外，與天井板22以適當間隔焊接並固定。也就是說，天井板22透過與支撐材6U合力動作，獲得指定的強度及剛性。藉此，可抑制灌注混凝土時之天井板22之
變形，不需加以特別補強，即可於天井板22之上面直接灌注混凝土。
支撐材6L，用來抑制本體100之變形，使得將本體100安裝於基礎10變得更容易。因其與支撐6U之構造幾乎相同，因此省略說明。
支撐材6U、6L以通用之型鋼為理想。
混凝土層4為用來保護本體100，不因火燄熱度、腐蝕環境及海嘯漂流物衝撞而受損，設於本體100之外周部。混凝土層4之厚度以15cm~30cm為理想。
當本體100外周部未設有混凝土層4之狀態下，因火燄熱度使本體100超出指定的溫度時，構成本體100之鐵板等之剛性會降低、並嚴重變形。若設置混凝土層4，可抑制箱體2之溫度上昇，同時以混凝土層4固定本體100。其結果，可抑制本體100之變形。
因地中之土粒子表面及空隙部包含水份及氧氣，形成極容易促進鐵板腐蝕之環境。另外，於接近海岸之處設置半地下式避難所1時，受到海水之飛沫影響，也促進鐵板之腐蝕。但是若於外周部設置混凝土層4，透過混凝土層4之鹼性，鐵板表面形成鈍態膜，即使處於水份、氧氣及氯存在之環境下，亦可抑制鐵板腐蝕。
另外，因為由混凝土層4直接承受海嘯漂流物，設於混凝土層4內部側之本體100，其所受衝擊之影響即趨緩。
混凝土層4以無筋混凝土為理想，這樣可省略現場施工之配筋作業，並可縮短工期。
門5設於地上部F，如第2圖所示，焊接於箱體2及中空
管3之開口8。門5為1道或2道門之構造，兼具水密性及耐衝擊性。
說明半地下式避難所1之建造方法。
本體100為在設備齊全的工廠製作。製作工程如下所示。
將數支中空管3外嵌於側板21，配設於固定的位置後，焊接21，以固定位置。又，設於最上部及最下部之中空管3U、3L之支撐材6U、6L，***側板21之上端部及下端部所形成之凹部(省略圖示)。
將底板23及天井板22安裝於側板21之上端部及下端部，焊接於側板21及支撐材6U及6L，以固定位置。
又，在本發明實施型態中，於中空管3U、3L外側設置天井板22、底板23，但亦可於天井板22、底板23之外側設置中空管3U、3L。另外，亦可省略底板23。
於箱體2和中空管3設置開口8，如第2圖所示，將門5焊接於開口8以固定。又，亦可預先形成開口8。
於中空管3形成：用來注入灰泥3b的注入孔(省略圖示)、將填充於內部空間3a之空氣抽出、同時用來確認灰泥3b之填充狀況之確認孔(省略圖示)。確認孔為距離固定間隔設置數個。由注入孔注入灰泥3b，由確認孔排出灰泥3b，以確認灰泥3b之填充。又，灰泥3b之填充亦可在施工現場進行。
現場施工過程如下所示。
以人力挖掘或使用小型挖土機挖掘至指定的深度，形成洞
H(參照第4圖)。一邊確認斜面是否穩定，一邊慎重地進行挖掘作業。挖掘完畢後，進行底部壓實，整平底面不平，以求平坦化。又，當確認有水湧出等情況發生時，可與底部鋪設碎石，追加壓實作業。
透過於底部灌注‧養護混凝土，建造基礎10。為考慮後續工程容易進行，最好盡量確保基礎10上面呈水平狀態。
將在工廠製作之本體100運入安裝現場，以小型起重機吊下，暫時固定於基礎10來安裝。
使用分離器(省略圖示)，於確保與側板21距離指定間隔之狀態下，僅於側板21周圍建造模板T。側板21及天井板22之功能，是用來當作灌注混凝土時之內側模板，因此不需於模板T內側設置新的模板。另外，天井板22受支撐材6U補強，因此即使直接承受混凝土重量，亦可抑制變形，可確保指定的強度。也就是說，於灌注混凝土時，支撐發揮模板功能之天井板22，因此不需要於本體100內部設置模板。如此即不需要內側模板，以及設於本體100內部、用來補強天井板22所設模板支架，可降低成本及縮短現場工期。
將混凝土灌注至模板T和本體100之間所形成的空間。又，將混凝土自天井板22灌注至指定高度。灌注混凝土後，以養護步驟蓋住天井板22上之混凝土灌注面，加以養護。
撤除模板T，用土或混凝土將混凝土層4和洞H之間所形成的空間填滿。填回時所使用的土，亦可使用施工現場所產生的土。
本發明可適用於避難所等避難設施，產業利用價格相當高。
Claims (1)
- 一種半地下式避難所之建造工法，其特徵為具備以下步驟：組合本體的步驟；將填充材填充至中空管內部空間之步驟；形成洞之步驟；於前述洞的底部建造基礎之步驟；將前述本體安裝於前述基礎之步驟；於前述本體側板周圍建造模板之步驟；將混凝土灌注至前述模板與前述本體間隙所形成空之養護步驟；以及撤除前述模板，以土或混凝土填滿混凝土層和前述洞之間所形成空間之步驟。
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