JP4137073B2 - 鋼コンクリート合成構造の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、壁、床、屋根（天井）、柱、梁などに使用される鋼コンクリート合成構造の構築方法に関する。

従来、対向して配置された鋼板の間にコンクリートを打設してなる鋼コンクリート合成構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような鋼コンクリート合成構造は、一対の鋼板を対峙させてなる鋼殻ユニットを工場等で製作しておき、現場において複数の鋼殻ユニットを連設したうえで、一対の鋼板の間にコンクリートを打設するという手順により構築される。なお、隣り合う鋼殻ユニットは、その鋼板同士を突き合わせたうえで、この突合せ部分に沿って切れ目なく溶接を行うことによって接合されるが、鋼板の厚さが大きいが故に、複数回に亘って溶接を行う必要がある。つまり、鋼板同士の突合せ部分には、その厚さ方向に複数層の溶接ビードが形成されることとなる。

特開平５−４４２８３号公報（全頁）

ところが、鋼板同士の突合せ部分の溶接をコンクリートの打設前（硬化前）に完了してしまうと、溶接熱によって鋼板の突合せ部分に変形が生じてしまうという問題がある。

なお、このような問題は、鋼殻ユニットを使用しない場合（すなわち、複数の鋼板を現場において建て込む場合）にも共通して当てはまる問題であり、さらには、鋼板がコンクリートの片面のみに配置される所謂オープンサンドイッチタイプの鋼コンクリート合成構造を構築する場合にも共通して当てはまる問題である。

このような観点から、本発明は、鋼材の突合せ部分に溶接熱による変形が生じ難い鋼コンクリート合成構造の構築方法を提供することを課題とする。

本発明は、互いに接合された複数の鋼材の一面側にコンクリートを打設してなり、かつ、隣り合う前記鋼材同士の突合せ部分に沿って複数層の溶接ビードを有する鋼コンクリート合成構造を構築する方法であって、隣り合う鋼材同士の突合せ部分に沿って少なくとも一層の溶接ビードを形成して、隣り合う前記鋼材を接合しつつ前記突合せ部分の隙間を閉塞する第一の溶接工程と、前記鋼材の一面側にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、前記コンクリートが硬化した後に、前記鋼材の他面側から残りの溶接ビードを形成する第二の溶接工程と、を備えることを特徴とする。

本発明は、隣り合う鋼材同士の突合せ部分に沿って形成される複数層の溶接ビードのうちの何層かをコンクリートの打設前に形成し、残りをコンクリートの硬化後に形成するところに特徴がある。コンクリートが硬化して鋼材と一体になると、硬化したコンクリートによって鋼材が拘束されるので、第二の溶接工程において溶接による入熱があっても、鋼材に変形が生じ難い。つまり、本発明によれば、コンクリートによる拘束がない状態で突合せ部分の溶接を完了する従来の鋼コンクリート合成構造の構築方法の場合よりも、ひずみの少ない鋼コンクリート合成構造を構築することが可能となり、その結果、塗装仕上等に適用し得る平滑な表面を実現することができる。

なお、本発明に係る鋼コンクリート合成構造は、複数の板状の鋼材（鋼板）を幅方向や縦（高さ）方向に突き合わせて壁や床などの面状な構造物を構築する場合だけでなく、複数の板状の鋼材（鋼板）を所定の角度（例えば９０度）をなすように突き合せて柱や梁などの棒状の構造物を構築する場合にも適用することができ、さらには、複数の管状の鋼材（鋼管）をその長手方向に突き合わせて連設し、鋼管の内部にコンクリートを打設して杭や柱を構築する場合にも適用することができる。

また、コンクリートは、粗骨材を含んでいるものだけでなく、粗骨材を含んでいないもの（モルタル）であってもよい。また、コンクリートには、鉄筋等を埋設してもよい。

本発明のような手順で鋼コンクリート構造を構築すると、鋼材の突合せ部分において溶接熱による変形が小さい鋼コンクリート合成構造を得ることが可能となる。

以下、本発明に係る鋼コンクリート合成構造（以下、単に「合成構造」という。）を実施するための最良の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下では、合成構造を「壁」に適用した場合を例示するが、床、屋根（天井）、柱、梁などの建築構造物の躯体のほか、道路床版、橋脚、沈埋トンネルの函体、シールドトンネルのセグメントなどの土木構造物の躯体に適用可能であることは言うまでもない。

本実施形態に係る合成構造は、図１の（ａ）に示すように、互いに接合された複数の板状の鋼材（以下、「鋼板」という。）１，１，…の一面側（内面１ａ側）にコンクリート２を打設してなり、かつ、図１の（ｂ）に示すように、隣り合う鋼板１，１同士の突合せ部分に沿って複数層（本実施形態では、三層）の溶接ビード３１，３２，３３を有している。

なお、本実施形態に係る合成構造は、コンクリート２の両面に鋼板１が付着された所謂フルサンドイッチタイプの合成構造である。

鋼板１は、鉄を主成分とする板材やアルミニウム合金製の板材からなり、その内面１ａ（コンクリート２との付着面）には、複数のシアコネクタ１１，１１，…が固着されている。シアコネクタ１１は、軸部の一端に頭部が形成された鋼製の頭付きスタッドからなり、スタッド溶接等により鋼板１の内面１ａに固着されている。なお、鋼板１の小口（開先）の形状は、特に限定されることはないが、例えば、他の鋼板１の縁端と突き合わせたときの形状が、Ｉ形、Ｖ形、Ｕ形等になるように成形することができる。

コンクリート２は、セメントと骨材（細骨材、粗骨材）と水とを主成分とするものであるが、高炉スラグ、フライアッシュ、鋼繊維などの混和材料、減水剤や流動化剤などの混和剤を混練してもよいことは言うまでもない。なお、コンクリート２は、粗骨材が含まれていないモルタルであってもよい。

溶接ビード３１，３２，３３は、鋼板１の厚さ方向に積層されている。三層の溶接ビード３１，３２，３３のうち、鋼板１の内面１ａ側（コンクリート２との付着面側）に形成された溶接ビード３１は、コンクリート２を打設する前に形成されたものであり、溶接ビード３１上に形成された残りの溶接ビード３２，３３は、コンクリート２を打設した後に形成されたものである。

次に、合成構造の構築方法を詳細に説明する。なお、本実施形態では、図２に示すように、一対の鋼板１，１を対峙させてなる鋼殻ユニットＵを工場等で製作しておく場合を例示する。なお、鋼板１には、シアコネクタ１１，１１，…が固着されている。

＜建込み工程＞
まず、現場において複数の鋼殻ユニットＵ，Ｕ，…を連設し、幅方向あるいは高さ（縦）方向に隣り合う鋼板１，１を突き合わせる。

＜第一の溶接工程＞
次に、図３の（ａ）に示すように、隣り合う鋼板１，１の突合せ部分に沿って一層目となる溶接ビード３１（図３の（ｂ）参照）を形成して、隣り合う鋼板１，１を接合しつつ突合せ部分の隙間を閉塞する。より詳細には、図３の（ｂ）に示すように、鋼板１，１の突合せ部分に、その一面側（内面１ａ側）から裏当材１２をあてがったうえで、鋼板１の他面側（外面１ｂ側）から鋼板１の板厚の３分の１程度の厚さとなるように溶接を行って、溶接ビード３１を形成する。

＜コンクリート打設工程＞
続いて、図４に示すように、鋼板１の内面１ａ側にコンクリート２を打設する。本実施形態では、対向する一対の鋼板１，１間にフレッシュなコンクリート２を打設して、鋼板１，１間にある空間を密実にする。

＜第二の溶接工程＞
そして、図５の（ａ）に示すように、コンクリート２が硬化した後に、鋼板１の外面１ｂ側から残りの溶接ビード３２，３３を形成する。より詳細には、図５の（ｂ）に示すように、鋼板１，１の突合せ部分において、一層目の溶接ビード３１の外面に鋼板１の板厚の３分の１程度の厚さとなるように鋼板１の外面１ｂ側から溶接を行って二層目の溶接ビード３２を形成し、さらに、二層目の溶接ビード３２の外面に鋼板１の板厚の３分の１程度の厚さとなるように鋼板１の外面１ｂ側から溶接を行って三層目の溶接ビード３３を形成する。

以上説明したように、隣り合う鋼板１，１の突合せ部分に沿って形成される複数層の溶接ビード３１，３２，３３のうちの何層か（本実施形態では１層）をコンクリートの打設前に形成し、残りをコンクリート２の硬化後に形成すると、コンクリートによる拘束がない状態で突合せ部分の溶接を完了する従来の鋼コンクリート合成構造の構築方法の場合よりも、ひずみの少ない合成構造を構築することが可能となり、その結果、塗装仕上等に適用し得る平滑な表面を実現することができる。つまり、コンクリート２が硬化して鋼板１と一体になると、硬化したコンクリート２によって鋼板１が拘束されるので、第二の溶接工程において溶接による入熱があっても、鋼板１に変形が生じ難い。

なお、本実施形態では、鋼板１，１の突合せ部分に三層の溶接ビード３１，３２，３３を形成したが、これに限定されることはなく、図示は省略するが、二層の溶接ビードを形成してもよいし、四層以上の溶接ビードを形成してもよい。

また、本実施形態では、コンクリート２の打設前に一層の溶接ビード３１を形成し、コンクリート２の硬化後に残り二層の溶接ビード３２，３３を形成したが、これに限定されることはなく、コンクリート２の打設前に二層の溶接ビード３１，３２を形成し、コンクリート２の硬化後に残り一層の溶接ビード３３を形成してもよい。なお、図示は省略するが、四層以上の溶接ビードを形成する場合には、コンクリート２の打設前に少なくとも一層の溶接ビードを形成し、コンクリート２の硬化後に残りの溶接ビードを形成すればよい。コンクリート２の打設前に何層の溶接ビードを形成するかは、鋼板１の板厚やコンクリート２の側圧の大きさなどを考慮して決定すればよい。

なお、本実施形態では、コンクリート２の両面のそれぞれに複数の鋼板１，１，…が連設されてなるフルサンドイッチタイプの合成構造を例示したが、これに限定されることはなく、図示は省略するが、コンクリート２の片面のみに複数の鋼板が連設されてなるオープンサンドイッチタイプの合成構造を構築する場合にも、前記した構築方法を適用することができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係る鋼コンクリート合成構造の断面図、（ｂ）は鋼板同士の突合せ部分の拡大図である。 本発明の実施形態に係る鋼コンクリート合成構造の構築方法を説明するための斜視図である。 （ａ）は第一の溶接工程を説明するための斜視図、（ｂ）は同じく断面図である。 コンクリート打設工程を説明するための斜視図である。 （ａ）は第二の溶接工程を説明するための斜視図、（ｂ）は同じく断面図である。

符号の説明

１ 鋼板
２ コンクリート
３１，３２，３３ 溶接ビード

Claims (1)

1. 互いに接合された複数の鋼材の一面側にコンクリートを打設してなり、かつ、隣り合う前記鋼材同士の突合せ部分に沿って複数層の溶接ビードを有する鋼コンクリート合成構造を構築する方法であって、
   隣り合う鋼材同士の突合せ部分に沿って少なくとも一層の溶接ビードを形成して、隣り合う前記鋼材を接合しつつ前記突合せ部分の隙間を閉塞する第一の溶接工程と、
   前記鋼材の一面側にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
   前記コンクリートが硬化した後に、前記鋼材の他面側から残りの溶接ビードを形成する第二の溶接工程と、を備えることを特徴とする鋼コンクリート合成構造の構築方法。

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