(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大梁で結合され等厚に形成される床スラブの四隅に配置される柱、該床スラブの中央下部に埋設されて配置される多角形の梁及び該床スラブに交差する方向に対峙して位置する前記柱と前記梁との間をアーチ状に結合して配置されるアーチ部材から構成され、
前記梁と前記アーチ部材との結合形態は、前記床スラブの中央部を頂点にしたアーチ状態を形成することを特徴とする大スパン床版。
【請求項２】
前記梁が、四隅に配置する柱間を結合する大梁と平行な辺から成る正方形に構成され、角部に前記アーチ部材を結合することを特徴とする請求項１に記載の大スパン床版。
【請求項３】
前記アーチ部材が、前記床スラブの下方に設備、配管の配置空間を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の大スパン床版。
【請求項４】
前記アーチ部材が、前記床スラブの上部周辺に窪み用の所定厚さを形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の大スパン床版。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大スパン床版に関し、特に小梁を廃したアーチ機構を導入することで床の剛性と耐力を増大させて柱間隔を拡大した大スパン床版に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の床荷重は、基本的に柱に支えられた梁によって支持されており、その支持耐力に対応させて柱の間隔を設定している。このために、建築物における有効空間を確保するためには、柱を出来るだけ削減して大スパンの床を構成する工法が検討されており、床スラブにプレストレスを導入したり、床スラブ自体をアーチやドーム形状に構成することによって床荷重に対応させる工法も提案されている。
【０００３】
図８に示す高剛性床は、その１例であり、大梁２１の上に載置されて床５の下面に設けられるデッキプレート２２は、所要の曲率の下に一方向にのみ凸に曲成されている。
【０００４】
上記デッキプレート２２の上面には、デッキプレート２２と同一曲率に形成されたアーチ型鉄筋ユニット２４が固定されており、床２５はアーチ型鉄筋ユニット２４によって鉄筋コンクリート床として構成されている。
【０００５】
これによって、床２５は大スパンであっても、デッキプレート２２やアーチ型鉄筋ユニット２４によって高剛性に構成されているので床の振動を抑制できるが、床荷重は全体をアーチ状に構成した床２５から大梁に伝達されるだけであり、柱間隔は大梁の耐力によって設定されている。（特開平１０−５４１０３号公報参照）
又、図９に示す例のように、上床版２３の下面をアーチ状上床版下層部２３ａの型枠によってアーチ状に構成して、橋脚２６、２６間に直接渡している上床版２３のようなコンクリート構造物も提案されている。（特開平１０−１５９３３５号公報参照）
しかして、本提案は上床版２３の施工において型枠やこれを支持するための支保工の施工を不要にすることを目的にしているものであり、上載荷重の支持形態やこれと橋脚の間隔を考慮しているものでない。
【０００６】
以上の例示等から明らかなように、最近の建築物において指向されている大空間の形成に対しては、床荷重を受ける床版は大梁で支持することを基本にしながらプレストレスの導入や床版自体のアーチ形状化を対応策としており、柱の設置本数を減じた大スパン床版に関する根本的な解決策には至っていないのが実情であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の状況に鑑みてその解決のために提案するものであり、床版自体を等厚にして小梁を廃止すると共に、床荷重を柱に直接伝達できるようにすることで、柱間隔を拡大することができる大スパン床版を提供している。
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる大スパン床版は、大梁で結合され等厚に形成される床スラブの四隅に配置する柱と床スラブの中央下部に埋設されて配置される多角形の梁及び床スラブに交差する方向に対峙して位置する柱と多角形の梁との間をアーチ状に結合して配置されるアーチ部材から構成されており、床スラブの剛性と耐力を増大すると共に床荷重をアーチ部材の圧縮軸力として柱に直接伝達することで柱間隔を拡大している。
【０００９】
また、本発明にかかる大スパン床版は、上記の発明において、多角形の梁を四隅に配置する柱間を結合する大梁と平行な辺から成る正方形に構成して角部にアーチ部材を結合することを特徴としており、上記機能に加えて、基本グリットを構成して床構造を簡潔にしている。
【００１０】
また、本発明にかかる大スパン床版は、上記の発明において、アーチ部材が床スラブの下方に設備、配管の配置空間を形成することを特徴としており、配置空間を活用して床内の設備や配管を自由に配置できる。
【００１１】
また、本発明にかかる大スパン床版は、上記の発明において、アーチ部材が床スラブの上部周辺に窪み用の所定厚さを形成することを特徴としており、住居系の床において水廻りゾーンの床レベルを自由に下げることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による大スパン床版は、基本的に、大梁で結合され等厚に形成される床スラブの四隅に配置する柱と床スラブの中央下部に埋設されて配置される多角形の梁及び床スラブに交差する方向に対峙して位置する柱と多角形の梁との間をアーチ状に結合して配置されるアーチ部材から構成されており、多角形の梁を四隅に配置する柱間を結合する大梁と平行な辺から成る正方形に構成して角部にアーチ部材を結合することを特徴にしている。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１、２は、本発明による大スパン床版を基本的に示す実施の形態図であり、図１は大スパン床版の縦断面図、図２は図１における（２）−（２）矢視の平断面図である。
【００１４】
本実施の形態における大スパン床版１は、等厚に形成される床スラブ２の四隅に各柱３を配置し、各柱３の間に大梁４を配置することで単位グリッド５として形成されている。
【００１５】
床スラブ２は、等厚に形成されて周辺端部は大梁４と結合しており、中央下部には各大梁４と類似状に形成された正方形の梁６が部分的に埋設されて配置されると共に、各柱３と正方形の梁６の角部７との間に大梁に対して４５°の角度でアーチ部材８を配置して両端部をそれぞれに結合している。
【００１６】
正方形の梁６とアーチ部材８との結合形態は、対峙する柱３、３との間に2方向に亘って床スラブ２の中央部を頂点にしたアーチ状態を形成しており、このアーチ効果によって、床スラブ２の剛性と耐力を増大させて床全体のコンクリートクリープによる撓みを低減している。
【００１７】
又、床荷重のほとんどは、アーチ効果によって柱3に直接伝達されており、床スラブ２の大梁４に対する負担を低減させて、小さい床厚でありながら２方向に大スパンの床版を構築して柱3の本数を削減して大空間を構成している。
【００１８】
さらに、アーチ部材８の露出された部分９は、床スラブ2の下部にアーチとしてそのままに残すことで意匠的にも充分に対応できている。
【００１９】
次ぎに、本発明による大スパン床版のアーチ効果について検証する。
図３は、アーチ効果の理論的検証をするための構造模擬図であり、柱のスパンＬ＝１０ｍ、アーチ高さｈ＝２０ｃｍにして、ライズ比（ｈ／Ｌ）０．０２に設定した場合における柱間のスパン中央における撓み（δ0）と応力（σ／ｆt）を算定している。尚、図においてＷは床荷重であり、Ｋは床スラブにおける周辺架構の剛性である。
【００２０】
図４（ａ）は、柱との結合をピン接合にした場合のスパン中央における撓み（δ0）の算定結果であり、ｈ／Ｌ＝０の場合に対するライズ比における撓み値を表示しており、ライズ比（ｈ／Ｌ）０．０２における撓み（δ0）は０．５２になることを現している。
【００２１】
同様に、図４（ｂ）は、柱との結合をピン接合にした場合のスパン中央における応力（σ／ｆt）の算定結果であり、ライズ比（ｈ／Ｌ）０．０２において応力（σ／ｆt）は０．７０を示している。
【００２２】
以上の検証で明らかなように、本発明による大スパン床版は、ライズ比（ｈ／Ｌ）を０．０２に設定した場合に、柱間のスパン中央における撓みを基準値（ｈ／Ｌ）＝０の場合の半分前後に抑制できると共に、その際の応力に関しても大梁の上フランジにおける圧縮応力度が長期許容応力度の７０％に収まるようにしているので、上述の形態によって所期の目的を充分に達成できるものである。
【００２３】
尚、上記実施の形態では、床スラブの中央下部に埋設して配置する梁の形状を、各大梁４と類似状に形成された正方形の形態として説明したが、梁の形態はこれに限定されるものでなく、アーチ部材との結合において床スラブの中央部を頂点にしたアーチ状態を形成できる形状である範囲において、円形も含めた他の多角形についても周辺形状との関連においてこれを選択できるものである。
【００２４】
上述したように、本発明による大スパン床版は、単位グリッドとして形成することが容易であることから、床の形状をこれらの単位グリッドの組み合わせとして形成することが可能である。
【００２５】
即ち、図５に示す床の部分平面図のように、複数の単位グリッド５を適宜に組み合わせることによって、所望の床を随意に形成することが可能であることから、本発明による大スパン床版は、床面の設計や施工工程を単位グリッド５の組み合わせという観点から、容易に設定することが可能になるという優位性も備えている。
【００２６】
又、本発明による大スパン床版は、アーチ部材が床スラブの下方に設備、配管の配置空間を形成することによって、これらの配置空間を活用することで床内の設備や配管を自由に配置できるメリットも発揮できるものである。
【００２７】
本発明による大スパン床版は、図6の縦断面図に示す他の実施形態のように、等厚に形成された床スラブ２は、中央下部に各大梁と類似状に形成された正方形の梁６が部分的に埋設されて配置され、各柱３と正方形の梁６との間にアーチ部材８を配置して、対峙する柱３、３との間に2方向に亘って床スラブ２の中央部を頂点にしたアーチ状態を形成している。
【００２８】
このようなアーチ状態の形成は、床スラブ２の中央下部と天井レベル１０との間に活用に有効な空間１１を形成することから、この空間１１に配管等の設備１２を配置することで、従来のように小梁や床スラブを特別に加工する必要がなく、設備類の配置を効率よく施工できるものである。
【００２９】
さらに、本発明による大スパン床版は、アーチ部材が床スラブの上部周辺に窪み用の所定厚さを形成することによって、住居系の床において水廻りゾーンの床レベルを自由に下げることができるメリットも発揮している。
【００３０】
これらの実施の形態は、図7の縦断面図が示すように床スラブ１５の上部周辺に、厚い床スラブ１６を形成している。
【００３１】
本実施の形態における床スラブ１５は、その中央下部に各大梁と類似状に形成された正方形の梁６を部分的に埋設させて配置され、各柱３と正方形の梁６との間にアーチ部材８を配置することで、対峙する柱３、３との間に2方向に亘って床スラブ１５の中央部を頂点にしたアーチ状態を形成している。
【００３２】
形成されるアーチ状態に在っては、床スラブ１５の周辺下部にアーチ部材８が配置されることから、アーチ部材８の上面に床スラブ１５の中央部に構築されている所定厚の基準スラブ部１７よりも深い空隙が確保されることから、厚い床スラブ１６を構築することができる。
【００３３】
これによって、この厚い床スラブ１６が形成されている床スラブ１５の周辺には、住居系の床に求められる水廻りゾーンのような窪み１８を自由に形成することができる。
【００３４】
従って、上記実施の形態で説明した床スラブの中央下部と天井レベルとの間に形成される空間１１に配管等の設備１２を配置することと、床スラブ１５の周辺に形成する窪み１８を同時に施工することによって、建築物の構築を効率良く簡潔に纏めることができる。
【００３５】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による大スパン床版は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において出願前に公知のものと変換することによって種々の変更が可能であることは当然である。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明である大スパン床版は、大梁で結合され等厚に形成される床スラブの四隅に配置する柱と床スラブの中央下部に埋設されて配置される多角形の梁及び床スラブに交差する方向に対峙して位置する柱と多角形の梁との間をアーチ状に結合して配置されるアーチ部材から構成されているので、以下の効果を発揮している。
【００３７】
▲１▼  床スラブの剛性と耐力を増大できるので柱間隔を拡大できる。
▲２▼  床全体のコンクリートクリープによる撓みを低減できる。
【００３８】
▲３▼  床荷重をアーチ部材の圧縮軸力として柱に直接伝達できる。
▲４▼  床荷重に対する大梁の負担を低減できる。
【００３９】
▲５▼  アーチ部材を残すことで意匠効果を発揮する。
請求項２に記載の発明である大スパン床版は、請求項１に記載の大スパン床版において、多角形の梁を四隅に配置する柱間を結合する大梁と平行な辺から成る正方形に構成して角部にアーチ部材を結合することを特徴としており、上記効果に加えて、基本グリットを構成して床構造を簡潔にする効果を発揮している。
【００４０】
請求項３に記載の発明である大スパン床版は、請求項１又は２に記載の大スパン床版において、アーチ部材が床スラブの下方に設備、配管の配置空間を形成することを特徴としているので、上記効果に加えて、配置空間を活用して床内の設備や配管を自由に配置できる効果を発揮している。
【００４１】
請求項４に記載の発明である大スパン床版は、請求項１乃至３のいずれかに記載の大スパン床版において、アーチ部材が床スラブの上部周辺に窪み用の所定厚さを形成することを特徴としているので、上記効果に加えて、住居系の床において水廻りゾーンの床レベルを自由に下げることができる効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【  図１】本発明による大スパン床版の縦断面図
【  図２】図１における（２）−（２）矢視の平断面図
【  図３】アーチ効果を理論的に検証する構造模擬図
【  図４】アーチ効果を理論的に検証した算定結果
【  図５】本発明による大スパン床版を用いた部分平面図
【  図６】本発明による大スパン床版における他の実施の形態図
【  図７】本発明による大スパン床版における他の実施の形態図
【  図８】従来の高剛性床の縦断面図
【  図９】従来のアーチ型橋脚の縦断面図
【符号の説明】
１  大スパン床版、  ２  床スラブ、  ３  柱、  ４  大梁、
５  単位グリッド、  ６  梁、  ７  角部、  ８  アーチ部材、
９  露出部分、  １０  天井レベル、  １１  空間、  １２  設備、
１５  床スラブ、  １６  厚い床スラブ、  １７  基準スラブ、
１８  窪み、  ２１  大梁、  ２２  デッキプレート、  ２３  上床版、
２３ａ  アーチ状上床版下層部、  ２４  アーチ型鉄筋ユニット、
２５  床、  ２６  橋脚、
【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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【図８】
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【図９】
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