(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッシュ状フレームとパネルユニットを組み合わせた構造物の構築方法であって、
パネルユニットは、外面にスタッドを取付けた周辺枠フレームの枠面内に面内補剛部材を配置し、その端部を周辺枠フレームの外に位置する羽根材と連結し、前記周辺枠フレームの枠面内の上下面を形成する金属薄板内に発泡樹脂を高圧充填して金属薄板に一定の膜張力を付与した、軽量で剛性の高い構成とし、
前記パネルユニットを周辺枠フレームの相互間に一定の間隔を開けて複数配置し、向かい合う周辺枠フレームを利用してメッシュ状フレームの型枠を組立てること、
前記型枠の中に鉄筋を配置し、隣接するパネルユニットの羽根材同士をノード鋼板で連結した後に、型枠内へコンクリートを打設して鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレームを築造することを特徴とする、パネルユニットを用いた構造物の構築方法。
【請求項２】
コンクリート打設に際しては、型枠の上面開口を塞ぐ型枠を取り付けることを特徴とする、請求項１に記載したパネルユニットを用いた構造物の構築方法。
【請求項３】
隣接する周辺枠フレームの上面及び下面の隅部同士をノード鋼板で連結し、上面の隅部同士を連結するノード鋼板にはコンクリート打設孔を設けた構成とし、上面及び下面のノード鋼板を捨て型枠として用い、打設したコンクリートと一体化することを特徴とする、請求項１又は２に記載したパネルユニットを用いた構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレームとパネルユニットを合成構造に組み合わせて成る構造物、具体的にはドーム状屋根又はその他の大径間屋根、或いは広い面積を有する建物の壁体等を構築する方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ドーム状屋根又はその他の大径間屋根、或いは広い面積を有する建物の壁体等を構築する方法としては、先ず鉄骨、鋼管、あるいは鉄筋コンクリートなどで主要構造体となるフレームをメッシュ状に構築し、そのフレームへ屋根材あるいは壁材（いわゆる外装材）となるパネルを取り付けるのが一般的である。
【０００３】
しかし、従来一般のパネルには十分な剛性がなく、鋼材等の下地材をフレームへ取り付けるか、又はパネルの裏当てとして取り付けるなどしてパネルの面外、面内の剛性を確保しているのが現状である。下地材の取付けは、事前に精度良く取付け金物をフレームに埋め込んでおくなどの準備作業が必要で、精度管理や埋め込み作業が面倒である。また、下地材の分だけ重量が増し、フレーム断面が大きくなり、コストも嵩む。しかも、パネルの取付けが面倒で多大な手間が掛かり、工期が長期化する問題点があった。
【０００４】
また、鉄筋コンクリート造フレームを構築する場合には、大量の型枠の組立て設置、及び解体撤去作業が必要となり、やはり手間が掛かり、工期が長期化する問題点もあった。
【０００５】
更に、フレームの構築とパネルの取り付けとが前後する別工程で行われるので、合理的な構築方法とはなっていなかった。
【０００６】
この種の技術分野における従来技術として、下記するような発明が公知に属する。例えば、
（Ｉ）特開２０００−２８２７０３公報に開示された「コンクリート製ドーム屋根の構築法」は、先ず向かい合う側壁の上端部から屋根の中心に向かって扇形状をなす一対のコンクリートパネルを相互に接続金具で連結してアーチ状に形成し、当該アーチにＰＣ鋼棒を挿入し、プレストレスを導入する。前記アーチを拡幅するように、上記と同様の要領で向かい合う側壁の上端部から屋根の中心に向かってコンクリートパネルを順次連結して屋根を構築すると説明されている。この構築法は、剛性の高いコンクリートパネルを用いているので下地材を省略できる。また屋根フレームの構築が不要である点を注目できる。
【０００７】
（ＩＩ）特開２０００−１４４９０９公報に開示された「プレストレストコンクリート製単層ラチスドームの組立構法」は、端部にシースが埋設されたプレキャストコンクリート部材を梁部材として用い、このプレキャストコンクリート部材を、接合部（部材）を仲介とし、前記シースにＰＣ鋼棒等を挿入し、ポストテンションを導入して圧着し接合して組み立てることにより、ドーム（屋根）フレームを構築すると説明されている。この組立構法は、梁部材としてプレキャストコンクリート部材を用いるので、フレーム構築時にコンクリートを打設する必要がなく、型枠の組立て設置、及び解体撤去の作業を省略できる。
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】
上記（Ｉ）の従来技術は、プレストレスを導入するために、精度の高いＰＣ部材の製作、プレストレスの導入作業、導入したプレストレスの管理、金物作成などの工程が必要で、手間が掛かり、コストも嵩む。
【０００９】
上記（ＩＩ）の従来技術は、屋根フレームを構築するのみで、そのメッシュ状空間には既往のパネルを使用するから、下地材が必要で、同下地材を取り付けるための準備作業が面倒である。また、下地材の分だけ重量が増し、それに伴いフレーム断面が大きくなりコストが嵩む。しかも、パネルの取付けが面倒で多大な手間が掛かり、工期が長期化する問題点が残されている。
【００１０】
また、屋根フレームの構築とパネルの取り付けとが前後する別工程で行われることに変わりがなく、合理的な構築方法に改善されていない。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、軽量で剛性の高いパネルユニットと鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレームとを合成構造に組み合わせて成る構造物（屋根）を構築する方法、即ち屋根フレームの構築とパネルの取り付けとを同一の工程で合一に行う構築方法であって、パネルユニットの周辺枠フレームを屋根フレーム構築用の型枠の一部に利用して屋根フレームを構築し、同屋根フレームと周辺枠フレームとを剛強に一体化することで、パネルユニットの取付け（組み込み）も完了する、施工が合理的で、剛性の高い構造物を構築する方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るパネルユニットを用いた構造物の構築方法は、
メッシュ状フレームとパネルユニットを組み合わせた構造物の構築方法であって、
パネルユニットは、外面にスタッドを取付けた周辺枠フレームの枠面内に面内補剛部材を配置し、その端部を周辺枠フレームの外に位置する羽根材と連結し、前記周辺枠フレームの枠面内の上下面を形成する金属薄板内に発泡樹脂を高圧充填して金属薄板に一定の膜張力を付与した、軽量で剛性の高い構成とし、
前記パネルユニットを周辺枠フレームの相互間に一定の間隔を開けて複数配置し、向かい合う周辺枠フレームを利用してメッシュ状フレームの型枠を組立てること、
前記型枠の中に鉄筋を配置し、隣接するパネルユニットの羽根材同士をノード鋼板で連結した後に、型枠内へコンクリートを打設して鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレームを築造することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載したパネルユニットを用いた構造物の構築方法において、
コンクリート打設に際しては、型枠の上面開口を塞ぐ型枠を取り付けることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載したパネルユニットを用いた構造物の構築方法において、
隣接する周辺枠フレームの上面及び下面の隅部同士をノード鋼板で連結し、上面の隅部同士を連結するノード鋼板にはコンクリート打設孔を設けた構成とし、上面及び下面のノード鋼板を捨て型枠として用い、打設したコンクリートと一体化することを特徴とする。
【００１５】
【本発明の実施形態、及び実施例】
以下に、請求項１〜３に記載した発明に係るパネルユニットを用いた構造物の構築方法の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の構築方法により構築された、鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレーム２とパネルユニット３とを合成構造に組み合わせて成るドーム状構造物（屋根）１の実施形態を示している。
【００１７】
図２は、本発明の構築方法を実現すべく発明したパネルユニット３の一実施形態を示す。図示のパネルユニット３は、外面に複数のスタッド４…を取付けてあり、ユニット形態の保持に必要な強度及び剛性を有する鋼製の周辺枠フレーム５を、一例として一辺が６ｍ〜１０ｍの大きさの正方形に組立て、この周辺枠フレーム５の枠面内に、面内補剛部材としての鋼棒６を対角線方向にブレース状に２本配置し、それぞれの端部を周辺枠フレーム５の四隅の外に位置する羽根材７と一体的（応力の伝達が可能）に連結している。前記周辺枠フレーム５の枠面内の上下面を形成する２枚の金属薄板８、８を、周辺枠フレーム５とともに密閉空間を形成するように、同周辺枠フレーム５の上端と中間部位に内向きに設けた上下２段のフランジ５ａ、５ｂへ溶接等の手段で取付けている（図４を参照）。そして、前記の密閉空間へポンプ等によって発泡樹脂９を密実に高圧充填して金属薄板８、８を両外方へ膨らませて、同金属薄板８、８に凸レンズ状のむくりを発生させ、一定大きさの膜張力をプレストレスとして付与している。金属薄板８、８を凸レンズ状のむくり形状とすることで発揮される所謂シェル効果と、同金属薄板８、８に付与した膜張力とによって、パネルユニット３は面外剛性が極めて高い構成になる。
【００１８】
なお、前記発泡樹脂９は硬化性であることが望ましく、通常は熱硬化性樹脂を使用する。しかし、常温に近い温度で発泡するウレタン系発泡樹脂などを使用すると、発泡を促す予熱を必要としないからこのパネルユニット３を建築する現場サイトで製作して使用することができる。
【００１９】
かくして前記プレストレスを保持した金属薄板８と硬化した発泡樹脂９とを一体化して、軽量（実荷重は１００ｋｇ前後）で剛性の高いパネルユニット３が構成されている。そのためパネルユニット３を補剛する下地材が不要で、その分も既往のパネルを用いる場合に比べて屋根構造を軽量化することができる。
【００２０】
このパネルユニット３は、上記したように一辺が６ｍ〜１０ｍの大版であるため、メッシュ状フレーム２との合成構造として構築する際の施工性にも優れている。
【００２１】
上記構成のパネルユニット３を用い、メッシュ状フレーム２と合成構造の構造物（屋根）１を構築する方法としては、先ず複数のパネルユニット３…を屋根１の形状に沿って環状に、且つ外周縁から中央へ向かって複数配置し、それを支保工１１で下方から支保する（図５を参照）。隣接する周辺枠フレーム５、５相互間の間隔Ｌがフレーム２の幅寸と略等しくなるように調整し（図３を参照）、向かい合う周辺枠フレーム５、５を利用してメッシュ状フレームの型枠１２を組み立てる（図４）。
【００２２】
具体的には、パネルユニット３の周辺枠フレーム５を側型枠の一部として利用し、両側の向かい合う周辺枠フレーム５、５の下端部をつないで塞ぐ下面型枠１３（底型枠）を取付けて、メッシュ状フレーム構築用の箱形状の型枠１２を組み立てる。
【００２３】
こうしてパネルユニット３…の配置と共にメッシュ状フレームの型枠の組立て、設置も完成してゆくから、工程の複合化が達成され、施工が合理化され、工期の短縮、施工の簡便化が実現する。
【００２４】
上記型枠１２内にメッシュ状フレームの鉄筋を配置する。鉄筋のうち主筋１４はフレーム２の各交点で応力を相互に伝達する形態、構造とし、これにフープ状のせん断補強筋１５を巻いて鉄筋籠を構成する（図４、図６を参照）。
【００２５】
隣接するパネルユニット３…相互間でも応力の伝達を可能とするために、同パネルユニット３…の上述した羽根材７…相互を、ブレース形状のノード鋼板１６と連結する。図３及び図６は羽根材７…相互をノード鋼板１６で連結し、型枠１２内にコンクリート１０を打設する直前の状態を平面図として示している。図４は同状態の断面図を示している。図６は羽根材７…相互をノード鋼板１６で連結した状態を詳細に示している。
【００２６】
なお、フレーム２の仰角が大きい場合は、打設したコンクリート１０があふれ出ないように、上記型枠１２の上面開口を塞ぐ上面型枠１７を取り付ける（図４の点線１７及び図５を参照）。
【００２７】
上記型枠１２内にコンクリート１０を打設し、養生してコンクリート１０が硬化し十分な強度が発現した後に、型枠１３、１７の撤去、解体、及び不要になった（次の工程に進む際に必要となる支保工１１を除く。）支保工１１を撤去すると、鉄筋コンクリート造のメッシュ状フレーム２の構築が完了する。と同時に側型枠として用いたパネルユニット３の周辺枠フレーム５は、スタッド４により強固にフレーム２と一体化され、メッシュ状フレーム２とパネルユニット３の合成構造による屋根１の一部（下部）が完成する。
【００２８】
以下、上記の工程を順次屋根１の中央上部へ向かって進めてゆき、図１に示すような屋根全体の構築が完成する。
【００２９】
なお、図５及び図７に示すように、フレーム２の交点部の強度をより剛強なものとする手段として、隣接する周辺枠フレーム５…の上面及び下面の隅部同士をダイヤフラムタイプのノード鋼板１８、１９で連結することも好ましい。即ち、フレーム２の交点部の上面及び下面の捨て型枠としてノード鋼板１８、１９を取付け、上面のノード鋼板１８に設けたコンクリート打設孔１８ａ…からコンクリート１０を打設し、ノード鋼板１８、１９と打設コンクリート１０とを一体化することにより、補剛効果が発揮される（請求項３記載の発明）。
【００３０】
【本発明の奏する効果】
請求項１〜３に記載した発明に係るパネルユニットを用いた構造物の構築方法は、軽量で剛性の高いパネルユニットを用いるから、パネルを補剛する下地材が不要で、既往のパネルを用いる場合に比べ、その分だけコストの削減と屋根の軽量化に寄与する。
【００３１】
また、大版のパネルユニットの組み込みと、フレームの構築とを同一の工程で合成構造に構築するから、施工が合理的である。即ち、鉄筋コンクリート造フレームの構築に必要な型枠の組立て設置、及び解体撤去の作業もかなり省略することができる。そのため大幅に手間を省け、工期の短縮と施工の簡便化に寄与し、コストの削減に大きく寄与する。
【００３２】
更に、パネルユニットの周辺枠フレームがメッシュ状フレームの一部（合成材）としても機能するので、メッシュ状フレームの曲げ、せん断剛性が高くなり、ひいては屋根の剛性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパネルユニットを用いた構造物の構築方法により構築されたドーム状の構造物を示した正面図である。
【図２】本発明で用いるパネルユニットを示した構造図である。
【図３】コンクリートを打設する直前の段階を示した平面図である。
【図４】図３の縦断面図である。
【図５】パネルユニットを配置する途中段階を示した概略立面図である。
【図６】コンクリートを打設する直前のフレーム交点部を示した平面拡大図である。
【図７】ダイヤフラムタイプのノード鋼板を取り付けて補剛されたフレーム交点部を示した平面拡大図である。
【符号の説明】
１                  構造物
２                  フレーム
３                  パネルユニット
４                  スタッド
５                  周辺枠フレーム
６                  鋼棒
７                  羽根材
８                  金属薄板
９                  発泡樹脂
１０                コンクリート
１２                型枠
１４                主筋
１５                せん断補剛筋
１６、１８、１９    ノード鋼板
１７                上側型枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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