(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯槽等構築物の側壁上部を覆うコンクリート製ドーム屋根であって、該コンクリート製ドーム屋根のうち、上記側壁の一方の側壁上端部から屋根中心を通って対向する他方の側壁上端部に至る間の屋根部に、下面に内張鋼板を一体に密着形成し溶接結合してなるコンクリート製のセグメントを中心方向に向かって互いに連結して少なくとも一つの剛強度のアーチを形成し、かつ該アーチを除く残余の屋根部は、上記アーチと側壁上端部の間を埋めるコンクリート製の被覆部材にて形成したことを特徴とするコンクリート製ドーム屋根。
【請求項２】
貯槽等構築物の側壁上部を覆うコンクリート製ドーム屋根であって、該コンクリート製ドーム屋根は、下面に内張鋼板を一体に密着形成し溶接結合してなるコンクリート製のセグメントを円周方向に沿って互いに連結して環状のリングを形成し、該リングを側壁上端部から屋根中央に向かって順次連結してなる環状部と、この環状部の最内部のリング中央を埋める天頂部とで屋根全体を形成したことを特徴とするコンクリート製ドーム屋根。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体や低温液化ガス、粉体、粒状物などの各種貯蔵物を貯蔵する貯槽等構造物の上部を覆うコンクリート製ドーム屋根に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般的なコンクリート製ドーム屋根とその構築法は、貯槽等構造物の内部中央にセンター架台を仮設し、また内部全体に総足場を組立てるとともに、木材や合板などによってドーム屋根形状に総型枠を形成し、この型枠を支保工で支持する仮設工事を行った後に、その型枠の上部に、屋根全体にわたって均一に鉄筋コンクリートを打設してコンクリート製ドーム屋根を構築していた。
【０００３】
また、他のコンクリート製ドーム屋根とそのの構築法として、ドーム屋根を複数に分割した形状のコンクリート製のセグメントを、予め工場又は貯槽等構造物の敷地近傍で型枠を使用して製作し、このセグメントを起重機等を用いて吊り上げ、さらに貯槽内下部からセンター架台と足場などで支承しながら、屋根全体にわたって均等に接続してコンクリート製ドーム屋根を構築していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来一般的なコンクリート製ドーム屋根とその構築法、つまりセンター架台、総足場、総型枠、支保工などの仮設部材を使用して、屋根全体にわたって均一に施工する方法は、ドーム屋根形状に合わせた型枠の製作が大変で手間がかかり、また足場や支保工の仮設が繁雑で、工数や仮設費用が膨大となり、また高所での作業が多いため能率や安全性の問題、工期がかかるなどの問題があった。
【０００５】
また、コンクリート製のセグメントを用いたドーム屋根とその構築法は、重量の大きいセグメントを高い位置の広範囲に吊り上げ、さらに広範囲にわたって移動する大きな起重機等を必要とし、さらにセグメントを屋根全体にわたって均等に支承するための大掛かりなセンター架台や足場などを必要とする場合が生じ、依然として組立接続するための仮設作業が大変であった。
【０００６】
この発明は、上述の従来技術が有する課題に鑑みてなされたもので、屋根部を強度に優れた連結構造に形成し、かつ現場での組立て施工が容易で、作業能率良く経済的に構築することができるコンクリート製ドーム屋根を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るコンクリート製ドーム屋根は、貯槽等構築物の側壁上部を覆うコンクリート製ドーム屋根であって、該コンクリート製ドーム屋根のうち、上記側壁の一方の側壁上端部から屋根中心を通って対向する他方の側壁上端部に至る間の屋根部に、下面に内張鋼板を一体に密着形成し溶接結合してなるコンクリート製のセグメントを中心方向に向かって互いに連結して少なくとも一つの剛強度のアーチを形成し、かつ該アーチを除く残余の屋根部は、上記アーチと側壁上端部の間を埋めるコンクリート製の被覆部材にて形成したものである。
【０００９】
また、この発明のコンクリート製ドーム屋根は、貯槽等構築物の側壁上部を覆うコンクリート製ドーム屋根であって、該コンクリート製ドーム屋根は、下面に内張鋼板を一体に密着形成し溶接結合してなるコンクリート製のセグメントを円周方向に沿って互いに連結して環状のリングを形成し、該リングを側壁上端部から屋根中央に向かって順次連結してなる環状部と、この環状部の最内部のリング中央を埋める天頂部とで屋根全体を形成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１乃至図６に基づいて、この発明に係るコンクリート製ドーム屋根とその構築法の実施形態例について説明する。
【００１４】
図１及び図２は、有底円筒形状の貯槽など構造物における側壁２の上部を覆う平面円形のドーム屋根１であって、このドーム屋根１はその中央に一つの自立した剛強度のアーチ８を架設形成し、このアーチ８を利用して残余の屋根部を埋めるようにして、ドーム屋根１の全体を構築する実施形態例の平面状況を示す。
【００１５】
図１は、略扇形状のアーチ８Ａを架設形成する状況を示すもので、貯槽中心を隔てて互いに対向する側壁上端部３，３から貯槽中心に向かって、ドーム屋根１の構成部材である湾曲した略台形のコンクリート製のセグメント５Ａ，５Ｂ，・・・を、図の矢印に示すようにドーム形状に沿って、それぞれせり出しながら順次連結し、この強固な連結によって荷重を片持ち支持しながら順次施工していく。そして、湾曲円板状の天頂部４にてセグメント５の双方先端を接続して一体化し、ドーム形状に沿った自立状態で剛強度の略扇形状のアーチ８Ａとなるように架設形成する。
【００１６】
さらに、この連結一体化したアーチ８Ａ内にＰＣ鋼材６を挿通し緊張を与え、対向する側壁上端部３の定着部７，７で締結して強度を向上させたものである。なお、上記ＰＣ鋼材６は、天頂部４の中心で交差するようにして定着部７，７間に連続して設けるか、又は天頂部４の中心近傍で並行するようにして定着部７，７間に連続して設けるか、或いは天頂部４上に開口して締結部を設けて定着部７とこの締結部間の半径分に設けるようにして、何れの場合もドーム形状に沿った強い構造の略扇形状のアーチ８Ａが形成されるようにＰＣ鋼材６を緊張して締結する。
【００１７】
次いで残余の空間の屋根部は、このアーチ８Ａを利用し、図示省略するが、例えばセグメント５の荷重を支えるようにワイヤ等を懸け渡すなどして、アーチ８Ａと直交方向に、又はアーチ８Ａに沿わせて拡幅するように、アーチ８Ａと側壁上端部３の間を被覆部材で埋めるごとく施工する。この被覆部材は、図示省略するが、例えば上記と同様のセグメント５Ａ，５Ｂ，・・・を、上記と同様に側壁上端部３から天頂部４に向かって順次ドーム形状に沿って片持ち支持でせり出しながら施工するか、或いは、幅の狭いコンクリート製の湾曲板よりなる被覆部材をアーチ８Ａと側壁上端部３間にかけ渡すか、又は、幅の広いコンクリート製の湾曲板よりなる被覆部材をアーチ８Ａと側壁上端部３間の全体に覆い被せるかして、残余空間を埋めるように施工することによって一体のドーム屋根１を構築する。
【００１８】
上記のような略扇形状のアーチ８Ａを架設形成して構築する場合は、セグメント５Ａと側壁上端部３の連結部幅が広く、中央の天頂部４に行くに従って幅が狭くなり、かつその荷重も小さくなるので、セグメント５の片持ち支持が容易となるため、アーチ８Ａの架設時の安定性が良くなり作業の安全性も向上する。また、アーチ８Ａと側壁上端部３間を埋める残余空間の屋根部は、厚さが薄く軽量なコンクリート製の被覆部材を使用することができる。
【００１９】
また、図２は、略帯形状のアーチ８Ｂを形成する状況を示すもので、貯槽中心を隔てて互いに対向する側壁上端部３，３から貯槽中心に向かって、ドーム屋根１の構成部材である湾曲した略矩形のコンクリート製のセグメント５Ａ，５Ｂ，・・・を、図の矢印に示すようにドーム形状に沿ってせり出しながら順次連結し、この連結によって荷重を片持ち支持しながら順次施工していく。そして、湾曲略矩形板状の天頂部４にてセグメント５の双方先端を接続して一体化し、ドーム形状に沿った自立状態の略帯形状の剛強度のアーチ８Ｂとなるように架設形成する。
【００２０】
さらに、この連結一体化したアーチ８Ｂ内にＰＣ鋼材６を、図に示すように平行に挿通し、又は屋根中心部を通るように中心部で交差させるように挿通し（図示せず）、ＰＣ鋼材６に緊張を与えて対向する側壁上端部３の定着部７，７で締結して、一層強度の高いアーチ８Ｂとなるように形成したものである。
【００２１】
次いで残余の空間の屋根部は、この略帯形状のアーチ８Ｂを利用し、図示省略するが、例えば荷重を支えるようにワイヤ等を懸け渡すなどして、アーチ８Ｂと直交方向に、又はアーチ８Ｂに沿わせるように、アーチ８Ｂと側壁上端部３の間を被覆部材で埋めるように施工する。この被覆部材は、図示省略するが、例えば上記と同様のセグメント５Ａ，５Ｂ，・・・を、上記と同様に側壁上端部３から天頂部４に向かって順次ドーム形状に沿って片持ち支持でせり出しながら施工するか、或いは、幅狭のコンクリート製被覆部材をアーチ８Ｂと側壁上端部３間にかけ渡すか、又は、幅広のコンクリート製被覆部材をアーチ８Ｂと側壁上端部３間の全体に覆い被せるかして、残余空間を埋めるように施工して一体のドーム屋根１を構築する。
【００２２】
上記のような略帯形状のアーチ８Ｂを架設形成して構築する場合は、アーチ８Ｂは全体にわたって幅広で強い構造となるので、このアーチ８Ｂを利用してドーム屋根１の残余の部分を構築する際に、被覆部材の荷重支持がやり易く安全性が一層向上するとともに、アーチ８Ｂと側壁上端部３間を埋める残余空間の屋根部１は、厚さが薄く軽量なコンクリート製の被覆部材を使用することができる。
【００２３】
なお、上記図１及び図２では、ドーム屋根１の中心を通る一本のアーチ８を架設形成した場合を示したが、さらに、９０度方向、４５度方向などにも複数本のアーチ８を架設形成するようにしてもよい。このように、アーチ８を複数本架設形成した場合には、ドーム屋根１の強度を増加させることができるとともに、屋根構築時の荷重を分散させ、構築作業も平均に行うことができる。
【００２４】
図３は、この発明に係るコンクリート製ドーム屋根の実施形態例であって、環状のリング１０を連結形成し、このような環状のリング１０を屋根中央に向かって順次連結しながら環状部を形成し、この環状部の最内部のリング１０の中央を埋める天頂部１１を設けて、一体のドーム屋根１を構築する場合を示す。図３に示すように、このドーム屋根１は、屋根外周の側壁上端部３から、図の矢印のように左右円周方向に沿って、湾曲した略台形で同一形状のコンクリート製のセグメント９Ａ，９Ａ，・・・をドーム形状に沿ってせり出し、セグメント９Ａの荷重を片持ち支持しながら順次連結し、屋根外周にわたって環状に一体化し、所定幅の環状で片持ち支持されるリング１０Ａを形成する。次いでこの内側に、上記と同様にしてセグメント９Ｂ，９Ｂ，・・・をせり出し円周方向に順次連結し、環状のリング１０Ｂを形成する。このように、環状のリング１０Ａ，１０Ｂ，・・・を側壁上端部３内周から屋根中央に向かって順次、荷重バランスを保ちながら外周から平均に連結しながら環状部を組立て形成し、最後に最内部のリング１０の中央に湾曲円板状の天頂部１１を施工し埋めることによって一体のドーム屋根１を構築する。
【００２５】
このように環状に一体化した各リング１０は、曲げ荷重に強くなるので、必ずしもセグメント９内にＰＣ鋼材を配設しなくとも容易に自立させることが可能となる。また、リング１０を内側に向かって連結した環状部と、その中央に設けた天頂部よりなるドーム屋根１は、剛強度に優れた一体構造となる。
【００２６】
図４に基づいて、上記コンクリート製ドーム屋根１を構成する部材となるセグメント５の実施形態例について詳述する。このセグメント５は、予め工場又は構築する貯槽の敷地近傍において、ドーム屋根１の曲率に合わせた所定形状の型枠を使用して、湾曲した略台形の鉄筋コンクリート構造体に製作する。このセグメント５には、セグメント５同士を連結するために、経方向には接続金具１２Ａ、周方向には接続金具１２Ｂを設ける。この図４に示すセグメント５の実施形態例は、図１及び図２に示すようなＰＣ鋼材６を設けてプレストレストコンクリート構造のアーチ８を架設形成してコンクリート製のドーム屋根を構築するためのもので、経方向にＰＣ鋼材６を挿通するためのＰＣシース１３、及びその接続具１４を設けた場合を示している。なお、図３に示す環状のリング１０を形成して構築するドーム屋根１にはＰＣ鋼材６を設けていないが、径方向、或いは周方向にＰＣ鋼材６を配設するとさらに剛強度が増加する。この図３に示す環状のリング１０を形成するセグメント９は、ドーム屋根形状に合わせ、かつ円周方向に同一形状の湾曲した略矩形の鉄筋コンクリート構造体に製作する。
【００２７】
図５は、側壁上端部３の近傍を示し、その上部を覆うドーム屋根１の構築に使用する仮設の吊上げ装置１５の設置状況を示す。図５に示すように側壁上端部３は、水平方向内側及び外側の少なくともいずれかの側に壁の厚さを増加したリングビームに形成し、ドーム屋根１の最外周部に位置するセグメント５Ａの周縁部を嵌込んで支承するように、その内周側をドーム屋根の傾斜角度に合わせて斜めに開口形成した場合を示す。また、図１及び図２に示すようなアーチ８Ａ，８Ｂを架設形成する場合などでは、ＰＣ鋼材６を挿通して緊張締結するように、リングビームの内部にＰＣシース１３を埋設し、その外周側端部を開口して定着部７を設ける。
【００２８】
図５に基づいて、上記ドーム屋根１の構築に使用する仮設の吊上げ装置１５の実施形態例について詳述する。この吊上げ装置１５は、セグメント５の荷重を支持してその連結接続作業をするために配設するもので、側壁上端部３に設けたアンカーボルトなどに取付け取外しが自在となる仮設構造に形成する。この仮設の吊上げ装置１５は、垂直に立設した支柱１６と、その上端部に設けた滑車１７と、この滑車１７に懸架するワイヤ１８と、このワイヤ１８の一方端をセグメント５に係合する吊り具２０と、そのワイヤ１８の他方端を巻上げる巻揚機１９とから形成する。また、セグメント５には複数の接続金具１２を設け、セグメント５同士の接続に使用し、さらに吊り具２０の係合にも利用する。なお、セグメント５を接続金具１２で接続固定し、その荷重を充分支持できるように自立した状態では、上記吊り具２０を接続金具１２から外し、次のセグメント５の接続金具１２に懸け替えて、その吊上げ支持と連結作業を行うことができる。
【００２９】
また、図３に示すように、円周方向に沿ってセグメント９を構築する場合にも、図５に示すような仮設の吊上げ装置１５を使用し、図６に示すように、円周方向に沿って所定間隔をおいて複数個の吊上げ装置１５を配設し、セグメント９が自立によって荷重支持可能な状態に連結された後に、吊上げ装置１５を順次円周方向に沿って移設しながら構築を継続する。
【００３０】
図６に基づいて、コンクリート製ドーム屋根を構築するセグメント２１の下面に内張鋼板２２を一体に密着形成する場合の実施形態例について説明する。内張鋼板２２は、ドーム屋根の曲率に合わせて湾曲させた所定寸法の略台形板に形成し、その下面には板のたわみを抑制する補強材（図示省略）を設け、上面の所定位置には所定間隔をおいて複数の連結ボルト２４を立設しておく。この湾曲略台形の内張鋼板２２は、吊上げ装置１５の吊り具２０を係合し荷重を支持しながらドーム形状に沿って配置し、側壁上端部３の上に乗って、或いはせり出し架設したセグメント２１の上に乗って、隣接する内張鋼板２２の位置を合わせ、その端縁を溶着部２３で溶接によって気密に連結する。この内張鋼板２２の上に施工するセグメント２１には、内張鋼板２２と一体に密着させるために、上記連結ボルト２４と対応する位置に連結開口２６を設けておく。上記内張鋼板２２を連結した後に、吊上げ装置１５を用いて、セグメント２１を吊り支持しながら内張鋼板２２上に、連結ボルト２４と連結開口２６を合致させるようにして載置し、その上部に乗って連結ボルト２４に連結ナット２５を締め付けて、セグメント２１と内張鋼板２２とを密着固定する。
【００３１】
なお、セグメント２１の連結開口２６に設ける連結ボルト挿通穴は、セグメント２１同士を連結する際の締付けの移動代として調整可能な長穴に形成し、セグメント２１，２１の接続金具１２同士を接続し締付けた後に、前記連結ボルト挿通穴に挿通した連結ボルト２４に連結ナット２５を取付ける。また、直径方向などにＰＣ鋼材６を挿通して緊張締結する場合には、ＰＣ鋼材６の緊張締結完了後に、接続金具１２同士を接続し、最後に上記連結ボルト２４に連結ナット２５を取付ける。
【００３２】
また、図示省略するが、予めセグメントの下面に周縁を額縁状に張出した内張鋼板を密着形成しておいて、このセグメントから張出した内張鋼板の周縁同士を溶接して連結するようにしてもよい。この場合には、セグメント同士間はセグメントから張出した鉄筋同士を接続し、その空間には上部からコンクリートモルタルなどの充填連結部材を充填施工する。
【００３３】
【発明の効果】
叙述の説明で明らかなように、この発明に係るコンクリート製ドーム屋根は、一方の側壁上端部から屋根中心を通って対向する他方の側壁上端部に至る間の屋根部に、下面に内張鋼板を一体に密着形成し溶接結合してなるコンクリート製のセグメントを中心方向に向かって互いに連結して少なくとも一つの剛強度のアーチを形成し、かつ該アーチを除く残余の屋根部は、上記アーチと側壁上端部の間を埋めるコンクリート製の被覆部材にて形成したので、セグメント及び被覆部材の位置決めがやり易く作業能率が向上する。また内張鋼板の溶接と鋼板のシール性によってコンクリート構造体の気密性が得られるため、低温液化ガスなどを安全に貯蔵する貯槽の屋根に適用することができる。
また、上記セグメント下面に設ける内張鋼板も上記仮設の吊上げ装置を使用して、中心方向に向かってせり出しながら順次連結施工するので、足場や架台などを使用することなく、側壁上端部或いはせり出し架設したセグメントの上に乗って、次の内張鋼板の組立てや溶接作業ができるため、安全で作業能率良く施工することができる。また、セグメントと内張鋼板との密着固定も、簡単容易に作業能率良く施工することができる。
【００３５】
また、下面に内張鋼板を一体に密着形成し溶接結合してなるコンクリート製のセグメントを円周方向に沿って互いに連結して環状のリングを形成し、このリングを屋根中央に向かって順次連結してなる環状部と、この環状部の最内部のリング中央を埋める天頂部とで屋根全体を形成したこの発明に係るコンクリート製ドーム屋根は、セグメント及び被覆部材の位置決めがやり易く作業能率が向上する。また内張鋼板の溶接と鋼板のシール性によってコンクリート構造体の気密性が得られるため、低温液化ガスなどを安全に貯蔵する貯槽の屋根に適用することができる。
また、上記セグメント下面に設ける内張鋼板も上記仮設の吊上げ装置を使用して、円周方向に沿って順次連結して環状部を施工するので、足場や架台などを使用することなく、側壁上端部或いは環状に架設したセグメントの上に乗って、次の内張鋼板の組立てや溶接作業ができるため、安全で作業能率良く施工することができる。また、セグメントと内張鋼板との密着固定も、簡単容易に作業能率良く施工することができる。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係るコンクリート製ドーム屋根であって、自立したアーチを架設形成して、ドーム屋根全体を構築する実施形態例を示す平面説明図である。
【図２】  この発明に係るコンクリート製ドーム屋根であって、自立したアーチを架設形成して、ドーム屋根全体を構築する他の実施形態例を示す平面説明図である。
【図３】  この発明に係るコンクリート製ドーム屋根であって、環状のリングを連結形成して、ドーム屋根全体を構築する実施形態例を示す平面説明図である。
【図４】  この発明に係るコンクリート製ドーム屋根の構築に使用する部材となるセグメントの実施形態例を示す斜視説明図である。
【図５】  この発明に係るコンクリート製ドーム屋根の側壁上端部近傍を示すとともに、このドーム屋根の構築に使用する仮設の吊上げ装置の設置状況を示す一部を欠除した斜視説明図である。
【図６】  この発明に係るコンクリート製ドーム屋根の実施形態例で、セグメントの下面に内張鋼板を密着形成する状況を示す一部を欠除した斜視説明図である。
【符号の説明】
１  ドーム屋根
２  側壁
３  側壁上端部
４  天頂部
５，５Ａ，５Ｂ，・・・  セグメント
６  ＰＣ鋼材
７  定着部
８，８Ａ，８Ｂ  アーチ
９，９Ａ，９Ｂ，・・・  セグメント
１０，１０Ａ，１０Ｂ，・・・  リング
１１  天頂部
１２，１２Ａ，１２Ｂ  接続金具
１３  ＰＣシース
１４  接続具
１５  吊上げ装置
１６  支柱
１７  滑車
１８  ワイヤ
１９  巻揚機
２０  吊り具
２１  セグメント
２２  内張鋼板
２３  溶着部
２４  連結ボルト
２５  連結ナット
２６  連結開口
【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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