(57)【要約】【課題】  鉄筋コンクリート構造に配筋する鉄筋量を低減して、施工費用の低減および施工性の向上を達成する。【解決手段】  原子力発電施設、陽電子放射断層撮影施設や放射線同位元素施設等の放射線利用施設の放射線を遮蔽する区画部分に構築される鉄筋コンクリート構造１であって、構造強度上必要な鉄筋２が配筋された構造躯体部３と、放射線遮蔽上必要なコンクリート厚を確保するために設けられた放射線遮蔽躯体部４とを備えた構成の鉄筋コンクリート構造１とする。【選択図】      図１
2006317152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電施設、陽電子放射断層撮影施設や放射線同位元素施設等の放射線利用施設の放射線を遮蔽する区画部分に構築される鉄筋コンクリート構造であって、
構造強度上必要な鉄筋が配筋された構造躯体部と、放射線遮蔽上必要なコンクリート厚を確保するために設けられた放射線遮蔽躯体部とを備えたことを特徴とする鉄筋コンクリート構造。
【請求項２】
前記構造躯体部はコンクリート厚方向の一側に形成され、前記放射線遮蔽躯体部はコンクリート厚方向の他側に形成され、前記放射線遮蔽躯体部には、当該放射線遮蔽躯体部の割れを防止するための割れ止め筋が配筋されたことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造。
【請求項３】
前記構造躯体部はコンクリート厚方向の両側に形成され、前記放射線遮蔽躯体部はコンクリート厚方向の内側で前記構造躯体部に挟まれて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電施設、ＰＥＴ（陽電子放射断層撮影）施設やＲＩ（放射線同位元素）施設等の放射線利用施設で放射線を遮蔽する区画部分で遮蔽壁や遮蔽スラブ等として用いられる鉄筋コンクリート構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電施設、ＰＥＴ施設やＲＩ施設等の放射線利用施設で放射線を遮蔽する区画部分で遮蔽壁として用いられる鉄筋コンクリート構造は、一般的に放射線の遮蔽要求から決まるコンクリート厚の方が、構造的な要求から決まるコンクリート厚よりも厚い。
【０００３】
ところで、耐震壁として形成される鉄筋コンクリート構造に設けられる鉄筋量は、躯体断面積の０．２５パーセント以上の鉄筋断面積を入れることが定められている（非特許文献参照）。
【０００４】
なお、ここで放射線利用施設の前記放射線を遮蔽する遮蔽壁として用いられる鉄筋コンクリート構造の一例を挙げる。原子力発電施設に設けられる原子炉格納容器の鉄筋コンクリート構造において、配筋される鉄筋量を削減しつつ要求される構造的強度を確保する構造としては、例えば、特許文献１に開示された構成のものがあった。
【０００５】
この原子炉格納容器は、基礎版上に円筒状の周壁部を立設してその頂部に半球状の屋根部を一体に設け、それら周壁部と屋根部とに逆Ｕ状をなす一連のＰＣ鋼線を配し、このＰＣ鋼線を緊張して前記基礎版に定着することでプレストレスを導入してなるプレストレストコンクリート構造の原子炉格納容器であって、前記周壁部の脚部においてＰＣ鋼線を壁厚方向外側に偏位せしめることにより、その周壁部の脚部に対し外側に変形せしめる方向の曲げモーメントをプレストレス力として与えてなることを特徴としている。
【０００６】
前記構成の原子炉格納容器によれば、周壁部の脚部において縦方向のＰＣ鋼線を壁厚方向外側に偏位せしめることで、周壁部の脚部に対してそれを外側に変形せしめる方向の曲げモーメントをプレストレス力として与える構造としたので、周壁部の脚部に荷重として加わる曲げモーメントの一部が相殺されてそこでの曲げ耐力を向上させることができ、したがって所要鉄筋量を削減することが可能であり、配筋作業の軽減とコスト削減を図ることができる。
【非特許文献１】日本建築学会編集著作「鉄筋コンクリート構造計算基準・同解説−許容応力度設計法−」，社団法人日本建築学会，１９９９年，ｐ．２１８−２２０
【特許文献１】特許第３６２２６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述した耐震壁として形成される鉄筋コンクリート構造に設けられる鉄筋量の計算基準は、一般的な厚さの躯体における構造的な不合理を是正するために設定された規定であり、放射線利用施設の放射線を遮蔽する遮蔽壁として用いられる極厚の鉄筋コンクリート構造を想定した基準ではない。そのため、前記極厚の鉄筋コンクリート構造に前記計算基準を適用して、鉄筋コンクリート構造の断面積全体に対して鉄筋量を算出した場合には、構造的に必要な鉄筋量以上の鉄筋を配筋することとなり、構造的および経済的に不合理な鉄筋量となることが多く、施工費用の上昇を招いてしまうといった問題があった。
【０００８】
また、極厚の鉄筋コンクリート構造の断面積に見合う鉄筋量を配筋するためには、例えば、厚さ３ｍの極厚壁であれば、径が２２ｍｍの鉄筋で、片側でタテ筋×２段、ヨコ筋×２段以上の配筋をしなければならず、施工性が悪化してしまうといった問題もあった。
【０００９】
一方、特許文献１に示される原子炉格納容器の鉄筋コンクリート構造では、耐力確保のために壁の縦横にＰＣ鋼線を配してプレストレスを導入することで鉄筋量を削減するものであるため、通常の鉄筋コンクリート構造と比較して、施工費用が膨大になり、また施工および品質確保に多くの時間を費やす必要があるといった問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は前記の問題を解決すべく案出されたものであって、必要最小限の鉄筋量を配筋し、施工費用の低減および施工性の向上を達成できる鉄筋コンクリート構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、原子力発電施設、陽電子放射断層撮影施設や放射線同位元素施設等の放射線利用施設で放射線を遮蔽する区画部分に構築される鉄筋コンクリート構造であって、構造強度上必要な鉄筋が配筋された構造躯体部と、放射線遮蔽上必要なコンクリート厚を確保するために設けられた放射線遮蔽躯体部とを備えたことを特徴とする鉄筋コンクリート構造である。
【００１２】
ここで、構造強度上必要な鉄筋とは、建物規模、固定荷重、積載荷重や地震荷重等の各種条件を考慮して算出された鉄筋量と、構造躯体部の断面積の０．２５パーセントの鉄筋断面積となる鉄筋量との、両方の条件を満たす鉄筋量をいう。
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、鉄筋コンクリート構造は、構造強度上必要な鉄筋が配筋された構造躯体部と、放射線遮蔽上必要なコンクリート厚を確保するために設けられた放射線遮蔽躯体部とを備えているので、建物として必要な強度と、放射線を遮蔽するコンクリート厚とを確保することができる。そして、日本建築学会の鉄筋コンクリート構造計算基準の必要な鉄筋量の算出における躯体断面積を、鉄筋コンクリート構造全体の断面積ではなく構造躯体部の断面積とすることで、前記鉄筋コンクリート構造計算基準による必要鉄筋量を低減させることができる。ここで、放射線利用施設の放射線を遮蔽する遮蔽壁として構築される鉄筋コンクリート構造の場合、鉄筋コンクリート構造の断面積全体に対して算出された鉄筋量の方が、構造的に必要な鉄筋量よりも多い。したがって、日本建築学会の鉄筋コンクリート構造計算基準により算出される鉄筋量を低減できると、実際に配筋される鉄筋量を低減させることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、前記構造躯体部はコンクリート厚方向の一側に形成され、前記放射線遮蔽躯体部はコンクリート厚方向の他側に形成され、前記放射線遮蔽躯体部には、当該放射線遮蔽躯体部のひび割れを防止するための割れ止め筋が配筋されたことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造である。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、コンクリート厚方向の一側に形成された構造躯体部で、建物として必要な強度を確保できるとともに、コンクリート厚方向の他側に放射線遮蔽躯体部を形成することで、鉄筋コンクリート構造全体で必要なコンクリート厚を確保することができる。そして、大気に露出する放射線遮蔽躯体部に構造用鉄筋ではない割れ止め筋を配筋することで、放射線遮蔽躯体部の表面のクラック（ひび割れ）の発生を低減できるとともに、たとえ、クラックが発生したとしてもコンクリートが剥離するのを防止でき、放射線遮蔽上必要なコンクリート厚が欠落するのを防止できる。
【００１６】
請求項３に係る発明は、前記構造躯体部はコンクリート厚方向の両側に形成され、前記放射線遮蔽躯体部はコンクリート厚方向の内側で前記構造躯体部に挟まれて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造である。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、一対の構造躯体部の内側に挟まれるように放射線遮蔽躯体部を形成したことで、建物として必要な強度と、放射線を遮蔽するコンクリート厚とを確保することができるとともに、コンクリート厚方向の外側に、鉄筋が配筋されている構造躯体部が位置するので、割れ止め筋を別途に設ける必要はなく、また、放射線遮蔽躯体部は大気に露出しないコンクリート厚方向の内側に形成されているので、割れ止め筋を設けなくても、クラックが発生した場合にコンクリートが剥離するのを防止でき、放射線遮蔽上必要なコンクリート厚が欠落するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、必要最小限の鉄筋量を配筋することができ、施工費用の低減および施工性の向上を達成できるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明に係る鉄筋コンクリート構造を実施するための第一の最良の形態を示した平面断面図、図２は本発明に係る鉄筋コンクリート構造を実施するための第一の最良の形態を示した部分拡大平面断面図である。
【００２１】
まず、本実施の形態に係る鉄筋コンクリート構造の構成を説明する。
【００２２】
本実施の形態においては、かかる鉄筋コンクリート構造を、原子力発電施設、ＰＥＴ（陽電子放射断層撮影）施設やＲＩ（放射線同位元素）施設等の放射線利用施設で放射線を遮蔽する遮蔽壁として用いた場合を例に挙げて説明する。この遮蔽壁は、放射線の遮蔽性能を確保するために、例えば、数メートルのコンクリート厚が要求される極厚コンクリート壁となる場合がある。
【００２３】
図１および図２に示すように、かかる鉄筋コンクリート構造１は、構造強度上必要な鉄筋（以下「構造用鉄筋」という場合がある）２が配筋された構造躯体部３と、放射線遮蔽上必要なコンクリート厚ｔ（図２参照）を確保するために設けられた放射線遮蔽躯体部４とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
構造強度上必要な鉄筋２とは、建物規模、固定荷重や積載荷重等の各種条件を考慮した建物構造計算で算出される鉄筋であって、特に放射線利用施設では、通常の建物以上の耐震性能が求められるので、それに応じた地震荷重も考慮される。また、放射線遮蔽性能上要求されるコンクリート厚を考慮して（放射線遮蔽躯体部４のコンクリート厚増加分を考慮して）、固定荷重（自重）が設定されて構造計算が行われる。
【００２５】
本実施の形態では、構造躯体部３はコンクリート厚方向の一側に形成され、一方、放射線遮蔽躯体部４はコンクリート厚方向の他側に形成されている。構造躯体部３は、構造強度上必要な厚さｔ１（図２参照）を有しており、その内部に、構造用鉄筋２が配筋されている。構造用鉄筋２は、構造躯体部３の厚さ方向両側にそれぞれ格子状に配筋されている。構造用鉄筋２は、構造躯体部３の厚さ方向両端面から所定のコンクリートかぶり厚さを確保した位置に配筋されている。
【００２６】
放射線利用室内側から見て、構造躯体部３をコンクリート厚方向の室内側と室外側のどちらに設けるかは、設計条件によって適宜決定される。室内側に構造躯体部を形成してその外側に放射線遮蔽躯体部を形成する場合と、室外側に構造躯体部を形成してその内側に放射線遮蔽躯体部を形成する場合と、壁面によって室内側への配置と室外側への配置とを混合させて構造躯体部を形成する場合とがある。
【００２７】
放射線遮蔽躯体部４は、放射線遮蔽上必要なコンクリート厚ｔから構造躯体部３の厚さｔ１を引いた厚さｔ２（図２参照）を有している。すなわち、放射線遮蔽躯体部４は、構造躯体部３では、放射線遮蔽上不足するコンクリート厚を補うように構成されている。本実施の形態では、構造躯体部３と放射線遮蔽躯体部４とは、同時にコンクリート打設されて一体的に形成されている。
【００２８】
なお、構造躯体部と放射線遮蔽躯体部とで、別々にコンクリートを打設してもよい。この場合には、構造躯体部と放射線遮蔽躯体部との境界部分にアンカーボルトを配置するとよい。構造躯体部と放射線遮蔽躯体部とはどちらを先に構築してもよい。さらに、構造躯体部と放射線遮蔽躯体部とを分離して形成し、構造躯体部と放射線遮蔽躯体部との間に土や鉛板を介設するようにしてもよい。
【００２９】
放射線遮蔽躯体部４には、当該放射線遮蔽躯体部４の表面のひび割れを防止するための割れ止め筋５が配筋されている。割れ止め筋５は、放射線遮蔽躯体部４の大気側の表面から所定のコンクリートかぶり厚さを確保した位置に、例えば格子状に配筋されている。なお、割れ止め筋５の配筋状態は、格子状に限られるものではなく、他の形状であってもよい。
【００３０】
次に、前記構成による鉄筋コンクリート構造１の作用を説明する。
【００３１】
かかる鉄筋コンクリート構造１によれば、鉄筋コンクリート構造１は、構造躯体部３と放射線遮蔽躯体部４とを備えているので、建物として必要な強度と、放射線を遮蔽するためのコンクリート厚とを同時に確保することができる。そして、鉄筋コンクリート構造１を、構造躯体部３と放射線遮蔽躯体部４とに区別したことによって、日本建築学会の鉄筋コンクリート構造計算基準の必要な鉄筋量の算出における躯体断面積を、鉄筋コンクリート構造１全体の断面積ではなく、構造躯体部３の断面積とすることができる。よって、鉄筋コンクリート構造計算基準による必要鉄筋量を大幅に低減させることができる。
【００３２】
ここで、放射線利用施設の放射線を遮蔽する遮蔽壁として構築される鉄筋コンクリート構造１の場合、鉄筋コンクリート構造１は例えば数メートルの極厚となるので、その断面積は非常に大きくなり、鉄筋コンクリート構造１の断面積全体に対して算出された鉄筋量の方が、構造的に必要な鉄筋量よりも大幅に多くなる。したがって、本実施の形態では、構造躯体部３の断面積を基準とすることで日本建築学会の鉄筋コンクリート構造計算基準により算出される鉄筋量を低減できるので、実際に配筋される鉄筋量を低減させることができる。すなわち、従来、配筋されていた鉄筋コンクリート構造１の断面積全体の０．２５パーセントの鉄筋量を、構造躯体部３の断面積の０．２５パーセントの鉄筋量、或いは構造計算により算出される鉄筋量にまで低減できる。
【００３３】
以上のように、本発明によれば、鉄筋コンクリート構造１に配筋される鉄筋量を必要最小限に抑えることができるので、合理的な配筋が行えるとともに、従来と比較して鉄筋量が大幅に削減され（本実施の形態での試算によると６５パーセントの鉄筋量が削減される）、その結果、施工費用の大幅な低減および施工時間が短縮され、施工性の向上を達成できる。特に、ＰＣ鋼線を配してプレストレスを導入する構造と比較すると、施工費用が極めて大幅に低減されることとなる。さらに、施工および品質確保に費やしていた多くの時間を省略することができる。
【００３４】
また、配筋する鉄筋量を低減できたので、従来使用していた太径鉄筋を使用する必要がなく、太径鉄筋用の架台を設ける必要がなくなり、その分の施工手間が削減され、施工性が大幅に向上する。
【００３５】
さらに、本実施の形態では、放射線遮蔽躯体部４の大気に露出する側の表面近傍に構造用鉄筋ではない割れ止め筋５を配筋することで、放射線遮蔽躯体部４の表面のクラック（ひび割れ）の発生を防止できる。
【００３６】
万一、地震時等の非常に大きな水平力が鉄筋コンクリート構造１にかかって放射線遮蔽躯体部４にクラックが発生した場合であっても、構造躯体部３が健全であれば、構造上問題はない。このように、本発明では、構造躯体部３と放射線遮蔽躯体部４とを分けて構成しているので、地震時等の応力は、構造躯体部３だけにかからず、放射線遮蔽躯体部４にも分散できるので、耐震性も向上できる。
【００３７】
図３は本発明に係る鉄筋コンクリート構造を実施するための第二の最良の形態を示した平面断面図、図４は本発明に係る鉄筋コンクリート構造を実施するための第二の最良の形態を示した部分拡大平面断面図である。
【００３８】
図３および図４に示すように、図３中、上下方向に延びる鉄筋コンクリート構造１１は、構造強度上必要な鉄筋（以下「構造用鉄筋」という場合がある）１２が配筋された構造躯体部１３と、放射線遮蔽上必要なコンクリート厚ｔ（図４参照）を確保するために設けられた放射線遮蔽躯体部１４とを備えている。なお、図３中、左右方向に延びる鉄筋コンクリート構造１は、第一の実施の形態の鉄筋コンクリート構造１（図１および図２参照）と同様の構成であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３９】
本実施の形態の鉄筋コンクリート構造１１は、構造躯体部１３がコンクリート厚方向の両側に分割されて形成され、放射線遮蔽躯体部１４がコンクリート厚方向の内側に一対の構造躯体部１３，１３に挟まれるように形成されている。
【００４０】
コンクリート厚方向の両側に分割配置された構造躯体部１３，１３は、二つを合わせて必要な構造強度を有するように構成されている。本実施の形態においても、放射線遮蔽性能上要求されるコンクリート厚ｔを考慮して（放射線遮蔽躯体部１４のコンクリート厚増加分を考慮して）、固定荷重（自重）が設定されて構造計算が行われる。
【００４１】
構造躯体部１３は、構造強度上必要な厚さを二等分した厚さｔ３（図４参照）を有しており、その内部に、構造用鉄筋１２が配筋されている。構造用鉄筋１２は、各構造躯体部１３，１３の厚さ方向両側にそれぞれ格子状に配筋されている。構造用鉄筋１２は、構造躯体部３の厚さ方向両端面から所定のコンクリートかぶり厚さを確保した位置に配筋されている。
【００４２】
放射線遮蔽躯体部１４の厚さｔ４（図４参照）は、放射線遮蔽上必要なコンクリート厚ｔから、各構造躯体部３の厚さｔ３を合わせた厚さ２×ｔ３を差し引いた値となっている。放射線遮蔽躯体部１４は、構造用鉄筋１２が配筋されておらず、無筋となっている。本実施の形態では、構造躯体部１３，１３と放射線遮蔽躯体部１４とは、同時にコンクリート打設されて一体的に形成されている。
【００４３】
なお、構造躯体部と放射線遮蔽躯体部とで、別々にコンクリートを打設してもよい。この場合には、構造躯体部と放射線遮蔽躯体部との境界部分にアンカーボルトを配置するとよい。構造躯体部と放射線遮蔽躯体部とはどちらを先に構築してもよい。この場合、放射線遮蔽躯体部に打設するコンクリートは、貧配合のコンクリートを打設してもよい。貧配合のコンクリートを打設することで、マスコンクリートで懸念されるコンクリート硬化熱の低減を図れる。さらに、構造躯体部と放射線遮蔽躯体部とを分離して形成し、構造躯体部と放射線遮蔽躯体部との間に土や鉛板を介設するようにしてもよい。土を入れる場合には、建設時の掘削土砂を利用することができるので、コストメリットが生じる。また、鉛板等の比重の大きいものや、中性子の遮蔽効果があるホウ素や水素を含む物質を利用することで、遮蔽厚さ（躯体厚さ）を所望の厚さに調整することが可能となる。
【００４４】
次に、本実施の形態に係る鉄筋コンクリート構造１１の作用を説明する。
【００４５】
かかる鉄筋コンクリート構造１１によれば、第一の実施の形態の鉄筋コンクリート構造１と同様に、配筋する鉄筋量を大幅に削減でき、施工費用の低減および施工性の向上を達成できる。さらに、かかる鉄筋コンクリート構造１１によれば、放射線遮蔽躯体部１４を、構造躯体部３で挟むように構成されているので、放射線遮蔽躯体部１４は、大気に露出されることがなく、割れ止め筋を設ける必要がない。したがって、その分の鉄筋および施工手間を低減することができる。
【００４６】
本実施の形態では、図３中、上下方向に延びる壁面を、コンクリート厚方向の両側に構造躯体部１３を形成する構造の鉄筋コンクリート構造１１とし、左右方向に延びる壁面をコンクリート厚方向の一側に構造躯体部３を形成する構成の鉄筋コンクリート構造１としているが、これに限られるものではなく、全ての壁面を鉄筋コンクリート構造１１で構成してもよいのは勿論である。
【００４７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、コンクリート厚方向の中心に構造躯体部を形成して、その両側に放射線遮蔽躯体部を形成するようにしてもよい。
【００４８】
さらに、前記実施の形態では、本発明の構造を壁に適用した例を挙げて説明したが、本発明の構造は、壁に限られることなく、スラブ、柱や梁等の鉄筋コンクリートで構築される全ての躯体に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る鉄筋コンクリート構造を実施するための第一の最良の形態を示した平面断面図である。
【図２】本発明に係る鉄筋コンクリート構造を実施するための第一の最良の形態を示した部分拡大平面断面図である。
【図３】本発明に係る鉄筋コンクリート構造を実施するための第二の最良の形態を示した平面断面図である。
【図４】本発明に係る鉄筋コンクリート構造を実施するための第二の最良の形態を示した部分拡大平面断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１１  鉄筋コンクリート構造
２，１２  （構造用）鉄筋
３，１３  構造躯体部
４，１４  放射線遮蔽躯体部
５        割れ止め筋
【図１】
2006317152.tif 000003
【図２】
2006317152.tif 000004
【図３】
2006317152.tif 000005
【図４】
2006317152.tif 000006