特開 2023-165334 鋼材の結合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023165334

(43)【公開日】2023-11-15

(54)【発明の名称】鋼材の結合構造

(51)【国際特許分類】

   E04C 5/06 20060101AFI20231108BHJP

   E04C 5/18 20060101ALI20231108BHJP

   E21D 13/00 20060101ALI20231108BHJP

   E21D 9/04 20060101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

E04C5/06

E04C5/18 103

E21D13/00

E21D9/04 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022076237

(22)【出願日】2022-05-02

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000141864

【氏名又は名称】株式会社京都スペーサー

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田 大介

(72)【発明者】

【氏名】大林 優也

(72)【発明者】

【氏名】玉野 慶吾

(72)【発明者】

【氏名】坂口 伸宏

(72)【発明者】

【氏名】星田 義明

【テーマコード（参考）】

2D054

2D155

2E164

【Ｆターム（参考）】

2D054AA03

2D054AA04

2D054AA05

2D054EA09

2D155AA02

2D155BA01

2D155KB08

2E164AA02

2E164BA01

2E164BA34

2E164CA11

2E164CA33

(57)【要約】

【課題】互いに直交する３軸に配置された鋼材を一度に結合することができる結合構造を提供する。
【解決手段】結合構造は、第１方向に延びる棒状の第１鋼材１と、第１方向に直交する第２方向に延びる棒状の第２鋼材２と、第１方向及び第２方向に直交する第３方向に延びる棒状の第３鋼材３と、を結合金具１０によって結合する鋼材の結合構造である。第３鋼材３に固定され、第１鋼材１と第２鋼材２の交差部分Ｃにおいて第１鋼材１又は第２鋼材２に第３方向から接触するプレート３ａを有する。結合金具１０は、第３方向において、第１鋼材１と第２鋼材２の交差部分Ｃ、及び第３鋼材３に固定されたプレート３ａを挟持する第１及び第２挟持部材２０，３０を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に延びる棒状の第１鋼材と、
前記第１方向に直交する第２方向に延びる棒状の第２鋼材と、
前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に延びる棒状の第３鋼材と、を結合金具によって結合する鋼材の結合構造であって、
前記第３鋼材に固定され、前記第１鋼材と前記第２鋼材の交差部分において前記第１鋼材又は前記第２鋼材に前記第３方向から接触する接触部を有し、
前記結合金具は、
前記第３方向において、前記第１鋼材と前記第２鋼材の前記交差部分、及び前記第３鋼材に固定された前記接触部を挟持する第１及び第２挟持部材を有する、鋼材の結合構造。

【請求項2】

第１方向に延びる棒状の第１鋼材と、
前記第１方向に直交する第２方向に延びる棒状の第２鋼材と、
前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に延びる棒状の第３鋼材と、を結合金具によって結合する鋼材の結合構造であって、
前記第３鋼材は、前記第１鋼材と前記第２鋼材の交差部分において前記第１鋼材又は前記第２鋼材に前記第３方向から接触する接触部を有し、
前記結合金具は、
前記第３方向において、前記第１鋼材と前記第２鋼材の前記交差部分、及び前記第３鋼材の前記接触部を挟持する第１及び第２挟持部材を有する、鋼材の結合構造。

【請求項3】

前記接触部は、前記第３鋼材の端部に固定された板状の部材によって構成される請求項１に記載された鋼材の結合構造。

【請求項4】

前記第１挟持部材は、
前記第３方向に延び一端に雄ねじが形成されるロッド部と、
前記ロッド部の他端に形成された第１挟持部と、を有し、
前記第２挟持部材は、前記ロッド部が挿通される第２挟持部を有し、
前記結合金具は、
ナットを前記雄ねじに締め付けることで、前記第１挟持部と前記第２挟持部との間に前記第１鋼材と前記第２鋼材の前記交差部分、及び前記接触部を挟持する、請求項１から３のいずれか１つに記載された鋼材の結合構造。

【請求項5】

前記第１挟持部及び前記ロッド部は、棒状の鋼材を折り曲げることによって一体に形成されている、請求項４に記載された鋼材の結合構造。

【請求項6】

前記第１挟持部材は、
一対の前記ロッド部及び一対の前記第１挟持部と、
前記一対の第１挟持部の端部どうしを連結するループ部と、を有し、
前記第２鋼材は、前記一対のロッド部の間及び前記ループ部を挿通することによって前記第１方向の移動が規制される、請求項５に記載された鋼材の結合構造。

【請求項7】

前記第２挟持部材は、前記ロッド部との間で前記第１鋼材を挟んで前記第１鋼材の前記第２方向への移動を規制する、請求項４に記載された鋼材の結合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼材の結合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、主筋とフープ筋又は補強枠との交差部を、ロッドと座金を用いて結合する結合金具が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－１０２４９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された結合金具は、主筋とフープ筋、あるいは主筋と補強枠の２つの部材を結合することができる。しかしながら、特許文献１に開示された結合金具では、互いに直交する３軸に配置された部材を一度に結合することができない。

【0005】

本発明は、互いに直交する３軸に配置された鋼材を一度に結合することができる結合構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、第１方向に延びる棒状の第１鋼材と、第１方向に直交する第２方向に延びる棒状の第２鋼材と、第１方向及び第２方向に直交する第３方向に延びる棒状の第３鋼材と、を結合金具によって結合する鋼材の結合構造であって、第３鋼材に固定され、第１鋼材と第２鋼材の交差部分において第１鋼材又は第２鋼材に第３方向から接触する接触部を有し、結合金具は、第３方向において、第１鋼材と第２鋼材の交差部分、及び第３鋼材に固定された接触部を挟持する第１及び第２挟持部材を有する、鋼材の結合構造である。

【0007】

また、本発明は、第１方向に延びる棒状の第１鋼材と、第１方向に直交する第２方向に延びる棒状の第２鋼材と、第１方向及び第２方向に直交する第３方向に延びる棒状の第３鋼材と、を結合金具によって結合する鋼材の結合構造であって、第３鋼材は、第１鋼材と第２鋼材の交差部分において第１鋼材又は第２鋼材に第３方向から接触する接触部を有し、結合金具は、第３方向において、第１鋼材と第２鋼材の交差部分、及び第３鋼材の接触部を挟持する第１及び第２挟持部材を有する、鋼材の結合構造である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、互いに直交する３軸に配置された鋼材を一度に結合することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る鉄筋構造体が使用された本線とランプとが分岐・合流する分岐合流部の断面図である。

【図2】本実施形態に係る鉄筋構造体の一部を示す斜視図である。

【図3】本実施形態に係る鉄筋構造体における結合金具近傍の拡大斜視図である。

【図4】本実施形態に係る鉄筋構造体における結合金具近傍の正面図である。

【図5】本実施形態に係る鉄筋構造体における結合金具近傍の側面図である。

【図6】本実施形態に係る鉄筋構造体における結合金具近傍の底面図である。

【図7】本実施形態に係る第１挟持部材の斜視図である。

【図8】本実施形態に係る第２挟持部材の斜視図である。

【図9】変形例に係る第２挟持部材の斜視図である。

【図10】変形例に係る鉄筋構造体の一部を示す斜視図である。

【図11】変形例に係る第３鋼材の正面図である。

【図12】変形例に係る第３鋼材を用いた鉄筋構造体の一部を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る鋼材の結合構造について説明する。

【0011】

本実施形態の鋼材の結合構造は、トンネルを造成する際に、コンクリート内に埋設される鉄筋構造体Ｒを形成する際に、鋼材どうしを結合するために用いられる。まず、本実施形態の結合構造を用いて形成された鉄筋構造体Ｒが使用される例としてトンネルの具体例について簡単に説明する。

【0012】

図１は、高速道路などにおけるトンネルにおいて、本線１０１とランプ（傾斜路）１０２とが分岐・合流する分岐合流部１００の断面図である。

【0013】

図１に示すように、本線１０１及びランプ１０２は、それそれ、シールド工法によって地中に掘削されて形成されたシールドトンネル１０１ａ，１０２ａ内に設けられる。

【0014】

分岐合流部１００では、シールドトンネル１０１ａ及びシールドトンネル１０２ａの外周を覆う外殻体１０３が設けられる。

【0015】

ここで、外殻体１０３の形成工程について簡単に説明する。

【0016】

まず、円周方向に所定の間隔をあけて複数の先行シールドトンネル１０３ａを掘削する。次いで、先行シールドトンネル１０３ａ内において鉄筋構造体Ｒを組み立て、配置する。

【0017】

その後、円周方向において隣り合う先行シールドトンネル１０３ａをつなぐように複数の後行シールドトンネル１０３ｂを掘削する。次いで、後行シールドトンネル１０３ｂ内において鉄筋構造体Ｒを組み立て、先行シールドトンネル１０３ａ内に配置された鉄筋構造体Ｒに接続するようにして配置する。

【0018】

そして、先行シールドトンネル１０３ａ及び後行シールドトンネル１０３ｂ内に、コンクリートを打設する。

【0019】

このようにして、複数の先行シールドトンネル１０３ａと複数の後行シールドトンネル１０３ｂとにより環状の外殻体１０３が形成される。その後、外殻体１０３の内側を上側から下側に向かって本線１０１及びランプ１０２の路面まで掘削することで、分岐合流部１００が完成する。

【0020】

次に、図２から図６を参照して、鉄筋構造体Ｒについて説明する。

【0021】

図２は、鉄筋構造体Ｒの一部を示す斜視図である。図３は、鉄筋構造体Ｒにおける結合部分（結合金具近傍）の拡大斜視図である。図４は、鉄筋構造体Ｒにおける結合部分（結合金具近傍）の正面図である。図５は、鉄筋構造体Ｒにおける結合部分（結合金具近傍）の側正面図である。図６は、鉄筋構造体Ｒにおける結合部分（結合金具近傍）の底面図である。

【0022】

図２などに示すように、鉄筋構造体Ｒは、Ｘ軸方向（第１方向）に延びる複数の棒状の第１鋼材１と、Ｙ軸方向（第１方向に直交する第２方向）に延びる複数の棒状の第２鋼材２と、Ｚ軸方向（第１方向及び第２方向に直交する第３方向）に延びる複数の棒状の第３鋼材３と、を有する。鉄筋構造体Ｒは、第１鋼材１、第２鋼材２、及び第３鋼材３を結合することで構成される。

【0023】

本実施形態では、第１鋼材１は平鋼であり、第２鋼材２及び第３鋼材３は、鉄筋である場合を示している。鉄筋構造体Ｒが上記分岐合流部１００に用いられる場合には、第１鋼材１は、トンネルの周方向に円環状に配置される。この場合には、第１鋼材１は、主鉄筋として機能し、トンネルの曲げ方向の剛性を確保する。また、第２鋼材２は、トンネルの軸方向に配置され、トンネルの捻じれ方向の剛性を確保する。第３鋼材３は、トンネルの径方向に配置され、トンネルのせん断方向の剛性を確保する。

【0024】

次に、第１鋼材１、第２鋼材２、及び第３鋼材３の結合構造について説明する。

【0025】

図２から図６に示すように、第１鋼材１、第２鋼材２、及び第３鋼材３は結合金具１０によって結合される。

【0026】

第３鋼材３の端部付近には、結合金具１０に挟持されるプレート３ａ（接触部）が設けられる。プレート３ａは、例えば、平板状の鋼板によって形成され、第３鋼材３の端部付近に、溶接や機械的嵌合などにより固定される。プレート３ａは、第３鋼材３の軸方向（Ｚ軸方向）に直交する面において、第３鋼材３の断面方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に対して拡張され、第３鋼材３の断面積と比較して大きな面積の面を備える。つまり、プレート３ａは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所定の幅を有する板状の部材であり、鉄筋である第３鋼材３の断面積と比較して大きな面積の板状部材によって形成される。

【0027】

結合金具１０は、Ｚ軸方向から、第１鋼材１の側面、第２鋼材２、及び第３鋼材３に固定されたプレート３ａを一体的に挟持することで、第１鋼材１、第２鋼材２、及び第３鋼材３を結合した状態に保持する。このとき、プレート３ａは、上述のように、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所定の幅を有し、それぞれ第３鋼材３のＸ軸方向、Ｙ軸方向の幅より大きい面を有するので、第１鋼材１及び第２鋼材２の所定の範囲に締結力を作用させることができる。また、プレート３ａが第３鋼材３に端部に固定されることでし、第３鋼材３は、結合金具１０によって、第１鋼材１及び第２鋼材２と一体的に挟持される。

【0028】

図３から図６などに示すように、結合金具１０は、棒状の鋼材を折り曲げることによって形成された第１挟持部材２０と、平板状に形成された第２挟持部材３０と、ナット（締結部材）４と、を有する。

【0029】

図７などに示すように、第１挟持部材２０は、Ｚ軸方向に延び一端に雄ねじ２１ａが形成される一対のロッド部２１と、ロッド部２１の他端に形成された第１挟持部２２と、一対の第１挟持部２２の端部どうしを連結するＵ字状のループ部２３と、を有する。一対のロッド部２１は、Ｚ軸方向に平行に延びるように設けられる。また、一対のロッド部２１、一対の第１挟持部２２、及びループ部２３は、一本の棒状の鋼材を折り曲げることで、一体的に形成される。

【0030】

第１挟持部２２は、ロッド部２１の他端側を略９０°折り曲げることで、Ｙ軸方向に延びるように形成される。一対の第１挟持部２２は、Ｙ軸方向に略平行に延びるように設けられる。一対の第１挟持部２２は、Ｘ軸方向に所定の間隔で配置された一対の棒材からなる。一対の第１挟持部２２は、Ｘ軸方向に所定の間隔をあけて２箇所で、プレート３ａをＺ軸方向から挟持する。

【0031】

ループ部２３は、第１挟持部２２の端部から折り返すように折り曲げられることで略Ｕ字状に形成される。本実施形態では、ループ部２３は、Ｙ軸とＺ軸の略中間の方向に向かって延びるように形成される。

【0032】

図８などに示すように、第２挟持部材３０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所定の幅を有する略平板状の鋼板により形成される。第２挟持部材３０は、Ｚ軸方向において第１挟持部材２０の第１挟持部２２と対向するように配置される。

【0033】

第２挟持部材３０は、平板状の第２挟持部３１と、第２挟持部３１のＹ軸方向における一端側に設けられ、第１挟持部材２０の一対のロッド部２１が挿通される一対の貫通孔３２と、第２挟持部３１のＹ軸方向における他端側に第２挟持部３１から垂直に立ち上がるように形成された係止部３３と、を有する。

【0034】

係止部３３は、第１挟持部材２０の一対のロッド部２１が貫通孔３２に挿通されたときに、一対のロッド部２１との間で第１鋼材１をＹ軸方向から挟んで第１鋼材１のＹ軸方向への移動を規制する（図５など参照）。

【0035】

次に、結合金具１０による第１鋼材１、第２鋼材２、及び第３鋼材３の結合方法について説明する。

【0036】

まず、プレート３ａを第３鋼材３の端部に溶接や機械的嵌合などにより固定する。

【0037】

次に、第１鋼材１及び第２鋼材２を交差させ、Ｚ軸方向から第１鋼材１と第２鋼材２との交差部分Ｃに第３鋼材３の端部に固定されたプレート３ａが接触するように第３鋼材３を配置する。言い換えると、第１鋼材１と第２鋼材２とを交差させ、さらにその上に、第３鋼材３の端部に固定されたプレート３ａが位置するように、これらを順番に積層する。

【0038】

この状態で、結合金具１０のループ部２３のＵ字部分の底部２３ａ（図７参照）に第２鋼材２を引っかけた後、第２鋼材２が一対のロッド部２１の間に位置するようにしつつ、第１挟持部２２がプレート３ａに接触するようにして、第１挟持部材２０をプレート３ａ上に配置する。

【0039】

そして、第２挟持部材３０の一対の貫通孔３２のそれぞれに、ロッド部２１を挿通し、ナット４を締め付ける。これにより、第１鋼材１と第２鋼材２との交差部分Ｃ、及び第３鋼材３に固定されたプレート３ａが、第１挟持部材２０の第１挟持部２２と第２挟持部材３０の第２挟持部３１との間で挟持される。

【0040】

このように、本実施形態の結合構造では、結合金具１０を用いること、より具体的には、第１挟持部材２０及び第２挟持部材３０によって、互いに直交する第１鋼材１、第２鋼材２、及び第３鋼材３を一度に結合することができる。

【0041】

上述のような先行シールドトンネル１０３ａ及び後行シールドトンネル１０３ｂ内において、例えば、溶接によって鉄筋構造体Ｒを組み立てる場合には、第１鋼材１、第２鋼材２、及び第３鋼材３を結合するためには、少なくとも溶接作業を二回行う必要がある。これに対して、本実施形態の結合構造では、結合金具１０を用いることによって、第１鋼材１、第２鋼材２、及び第３鋼材３を一度に結合することができるので、結合作業にかかる作業時間を大幅に短縮することができる。

【0042】

さらに、本実施形態の結合構造では、第１挟持部材２０に形成された雄ねじ２１ａにナット４を締結することで結合することができるので、結合作業に係る作業スペ―スを必要としない。このため、結合作業にかかる作業時間を大幅に短縮することができるとともに、作業の効率化を図ることができる。

【0043】

また、本実施形態の結合構造では、第２挟持部材３０が、第２挟持部３１の一端側に第２挟持部３１から垂直に立ち上がるように設けられた係止部３３を有しているので、ロッド部２１が貫通孔３２に挿通されたときに、係止部３３とロッド部２１との間で第１鋼材１をＹ軸方向から挟んで第１鋼材１のＹ軸方向への移動を規制することができる。これにより、第１鋼材１や結合金具１０がＹ軸方向におけるガタつきやずれを防止できる。

【0044】

さらに、本実施形態では、第１挟持部材２０のループ部２３によって第２鋼材２のＸ軸方向の移動を規制することができる。これにより、第２鋼材２や結合金具１０がＸ軸方向におけるガタつきやずれを防止できる。

【0045】

本実施形態の結合構造では、第１挟持部材２０が、一本の棒状の鋼材を折り曲げることで、一体的に形成されるので、第１挟持部材２０を簡単に形成することができるとともに、部品点数の増加を抑制できる。

【0046】

また、本実施形態の結合構造では、第３鋼材３の一端に取り付けられたプレート３ａによって、Ｚ軸方向から第１鋼材１と第２鋼材２との交差部分Ｃを押圧することができるので、第１鋼材１と第２鋼材２との交差部分ＣにＺ軸方向から確実に挟持力を作用させることができる。

【0047】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0048】

上記実施形態では、トンネルの造成に用いられる鉄筋構造体Ｒを例に説明したが、これに限らず、上記実施形態の結合構造は、互いに直交する３軸に配置された鋼材であれば、どのような用途のものにも適用できる。また、第１鋼材１、第２鋼材２、及び第３鋼材３は、平鋼、丸鋼、鉄筋のいずれであってもよい。

【0049】

また、上記実施形態では、第２挟持部材３０は、第２挟持部３１から垂直に立ち上がるように形成された係止部３３を有しているが、これに加え、図９に示すように、第２挟持部３１のＸ軸方向における両端に第２挟持部３１から垂直に立ち上がるように形成された立ち上がり部３４を設けてもよい。この場合には、係止部３３と立ち上がり部３４との間で第１鋼材１をＹ軸方向から挟んで第１鋼材１のＹ軸方向への移動を規制することができる。これにより、第１鋼材１や結合金具１０がＹ軸方向におけるガタつきやずれをより確実に防止できる。さらに、この構成では、ナット４をロッド部２１に締結する際に、第２挟持部材３０が傾くことを抑制できる。

【0050】

さらに、上記実施形態では、第３鋼材３の端部にプレート３ａを固定した場合を例に説明したが、これに限らず、例えば、図１０に示すように、第３鋼材３の端部以外の個所（中間部分）に固定するようにしてもよい。この場合には、Ｚ軸方向におけるプレート３ａの固定位置を適宜調節することが可能になるので、例えば、プレート３ａの位置を合わせるための寸法の管理や加工などを不要にすることができる。

【0051】

また、第３鋼材３の端部にプレート３ａを固定した構成に換えて、図１１に示すように、第３鋼材３の一端をフック状に折り曲げた構成としてもよい。この場合には、このフック状の折り曲げ部３ｂ（接触部）を、第１鋼材１及び第２鋼材２の交差部分Ｃに引っかけるように交差させた後（図１２参照）、第１挟持部２２と第２挟持部３１の間でこれらを挟持すればよい。この場合には、プレート３ａが不要となるので、部品点数を削減できるとともに、プレート３ａの取り付け作業を無くすことができる。

【0052】

上記実施形態では、第１挟持部材２０を一本の鋼材を折り曲げて構成した場合を例に説明したが、これに限らず、例えば、第１挟持部２２やループ部２３を板状の部材で構成してもよい。この場合には、ループ部２３に相当する板状の部材に第２鋼材２が挿通される貫通孔を設ければよい。

【符号の説明】

【0053】

Ｒ・・・鉄筋構造体、１・・・第１鋼材、２・・・第２鋼材、３・・・第３鋼材、３ａ・・・プレート（接触部）、３ｂ・・・折り曲げ部（接触部）、４・・・ナット、１０・・・結合金具、２０・・・第１挟持部材、２１・・・ロッド部、２１ａ・・・雄ねじ、２２・・・第１挟持部、２３・・・ループ部、３０・・・第２挟持部材、３１・・・第２挟持部、３２・・・貫通孔、３３・・・係止部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】