特開 2024-55009 複合スラブ及び複合床構造

(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】P2024055009

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】複合スラブ及び複合床構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 5/18 20060101AFI20240411BHJP

   E04B 5/02 20060101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

E04B5/18

E04B5/02 E

E04B5/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022161564

(22)【出願日】2022-10-06

(71)【出願人】

【識別番号】510065067

【氏名又は名称】▲高▼松建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(72)【発明者】

【氏名】吉井 浩人

(57)【要約】

【課題】スラブの重量低減を実現するとともに、十分な保有水平耐力を有する複合スラブ及び複合床構造を提供する。
【解決手段】 両端から距離Ｌだけ離間した中央領域Ｃが、木質部１２と木質部１２の上に形成された鉄筋コンクリート部１４とで構成され、両端から距離Ｌの範囲の端部領域Ｅが、鉄筋コンクリート部１４のみで構成された複合スラブ１０及び複合床構造を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

両端から距離Ｌだけ離間した中央領域が、木質部と前記木質部の上に形成された鉄筋コンクリート部とで構成され、
両端から前記距離Ｌの範囲の端部領域が、前記鉄筋コンクリート部のみで構成されることを特徴とする複合スラブ。

【請求項2】

前記端部領域の前記鉄筋コンクリート部が、鉄筋コンクリート製の梁と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複合スラブ。

【請求項3】

前記距離Ｌが、スラブ協力幅に対応した長さであることを特徴とする請求項１または２に記載の複合スラブ。

【請求項4】

スラブ長をＳとすると、前記距離Ｌが、０．０７Ｓ以上０．２Ｓ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の複合スラブ。

【請求項5】

前記木質部及び前記鉄筋コンクリート部の水平方向及び／または垂直方向の接触面間に応力伝達機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の複合スラブ。

【請求項6】

両端から距離Ｌだけ離間した中央領域が、木質部と前記木質部の上に形成された鉄筋コンクリート部とで構成され、両端から前記距離Ｌの範囲の端部領域が、前記鉄筋コンクリート部のみで構成される複合スラブと、
前記端部領域の前記鉄筋コンクリート部と一体的に形成された鉄筋コンクリート製の梁と、
で構成される複合床構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、木質部及び鉄筋コンクリート部を有する複合スラブ、及びこの複合スラブを含む複合床構造に関する。

【背景技術】

【0002】

世界的な脱炭素化の流れを背景にして、建築における木造化の機運が高まっている。特に、国産材利用推進等を背景に、中・高層建築物に直交集成板（ＣＬＴ：Ｃｒｏｓｓ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｔｉｍｂｅｒ）や集成材等の木質構造材の利用が進んでいる。その中でも、鉄筋コンクリート（ＲＣ:Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）の建物に組込む場合、建物重量の中でも大きな割合を示すスラブにＣＬＴを用いた構法も提案されている。スラブに木質板を適用することにより、建物重量を低減し、作用する地震力を低減することができる。

【0003】

しかしながら、ＣＬＴのような木質板を用いたスラブの場合、コンクリート単一スラブと比較して強度が低く、比重が小さいため遮音性能も低下し、耐火性能も低下する。その課題解決手法として、木質板の上部にコンクリートを打設した複合スラブが提案されている（例えば、特許文献１、２参照)。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１７３０２０号

【特許文献2】特開２０２０－２６６６０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１、２に記載の複合スラブを、ＲＣ建物に組み込んだ場合、ＲＣ梁と複合スラブとの一体性が損なわれることにより、ＲＣ梁の剛性が低下する。ＲＣ梁の剛性低下に伴い、建物全体の変形量が増大し、建物の保有水平耐力が低下する。また、室内の居住性能が高く求められるマンション建物においては、たわみ量や振動特性が単一ＲＣスラブと比較して低下するため、スパン長を短くするなどの対応が必要になる。つまり、特許文献１、２に記載の複合スラブでは、スラブの重量低減は実現できるが、保有水平耐力が低下する問題を有する。

【0006】

よって、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、スラブの重量低減を実現するとともに、十分な保有水平耐力を有する複合スラブ及び複合床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】

【0007】

本発明の第１の態様に係る複合スラブでは、
両端から距離Ｌだけ離間した中央領域が、木質部と前記木質部の上に形成された鉄筋コンクリート部とで構成され、
両端から前記距離Ｌの範囲の端部領域が、前記鉄筋コンクリート部のみで構成されている。

【0008】

本態様では、中央領域に重量の軽い木質部を有するので、スラブ重量を軽減できる。また、端部領域が鉄筋コンクリート部のみで構成されているので、鉄筋コンクリート製の梁との間の接続部で十分な厚み寸法を有することができ、十分な保有水平耐力を有することができる。これにより、スラブの重量低減を実現するとともに、十分な保有水平耐力を有する複合スラブを提供することができる。

【0009】

本発明の第２の態様に係る複合スラブでは、第１の態様において、
前記端部領域の前記鉄筋コンクリート部が、鉄筋コンクリート製の梁と一体的に形成されている。

【0010】

本態様のように、端部領域の鉄筋コンクリート部が鉄筋コンクリート製の梁と一体的に形成されている場合には、確実に十分な保有水平耐力を有することができる。

【0011】

本発明の第３の態様に係る複合スラブでは、第１または第２の態様において、
前記距離Ｌが、スラブ協力幅に対応した長さである。

【0012】

本態様のように、距離Ｌが、スラブ協力幅に対応した長さであれば、鉄筋コンクリート製の梁と共働して十分な剛性が得られ、十分な保有水平耐力を得ることができる。

【0013】

本発明の第４の態様では、第１から第３の何れかの態様において、
スラブ長をＳとすると、前記距離Ｌが、０．０７Ｓ以上０．２Ｓ以下の範囲にある。

【0014】

本態様のように、距離Ｌが０．０７Ｓ以上０．２Ｓ以下の範囲にある場合には、スラブ協力幅内の鉄筋コンクリート部の十分なスラブ厚を確保することができ、十分な保有水平耐力を得ることができる。

【0015】

本発明の第５の態様では、第１から第４の何れかの態様において、
前記木質部及び前記鉄筋コンクリート部の水平方向及び／または垂直方向の接触面間に応力伝達機構を備える。

【0016】

本態様のように、木質部及び鉄筋コンクリート部の水平方向及び／または垂直方向の接触面間に応力伝達機構を備えることにより、水平方向及び／または垂直方向において、木質部及び鉄筋コンクリート部が一体化して、外力に対して両者が複合して抵抗することができる。

【0017】

本発明の第６の態様に係る複合床構造は、
両端から距離Ｌだけ離間した中央領域が、木質部と前記木質部の上に形成された鉄筋コンクリート部とで構成され、両端から前記距離Ｌの範囲の端部領域が、前記鉄筋コンクリート部のみで構成される複合スラブと、
前記端部領域の前記鉄筋コンクリート部と一体的に形成された鉄筋コンクリート製の梁と、で構成される。

【0018】

本態様では、中央領域に重量の軽い木質部を有するので、スラブ重量を軽減できる。また、端部領域が鉄筋コンクリート部のみで構成されているので、鉄筋コンクリート製の梁との間の接続部で十分な厚み寸法を有することができ、十分な保有水平耐力を有することができる。これにより、スラブの重量低減を実現するとともに、十分な保有水平耐力を有する複合床構造を提供することができる。

【発明の効果】

【0019】

上記の態様では、スラブの重量低減を実現するとともに、十分な保有水平耐力を有する複合スラブ及び複合床構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の１つの実施形態に係る複合スラブを模式的に示す側面断面図である。

【図2】図１に示す複合スラブの端部領域及びＲＣ梁を拡大して示す側面断面図である。

【図3A】木質部及び鉄筋コンクリート部の接続部における応力伝達機構の第１の例を模式的に示す側面断面図である。

【図3B】木質部及び鉄筋コンクリート部の接続部における応力伝達機構の第２の例を模式的に示す側面断面図である。

【図3C】木質部及び鉄筋コンクリート部の接続部における応力伝達機構の第３の例を模式的に示す側面断面図である。

【図3D】木質部及び鉄筋コンクリート部の接続部における応力伝達機構の第４の例を模式的に示す側面断面図である。

【図4A】従来のＲＣスラブを模式的に示す側面断面図である。

【図4B】従来の複合スラブを模式的に示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態、実施例を説明する。以下に説明する実施形態、実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。

【0022】

（本発明の１つの実施形態に係る複合スラブ）
はじめに、図１、図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら、本発明の１つの実施形態に係る複合スラブについて、従来のスラブと比較しながら説明を行う。図１は、本発明の１つの実施形態に係る複合スラブを模式的に示す側面断面図である。図４Ａは、従来のＲＣスラブを模式的に示す側面断面図である。図４Ｂは、従来の複合スラブを模式的に示す側面断面図である。

【0023】

図４Ａには、全て鉄筋コンクリートで構成されたＲＣスラブ５０がＲＣ梁５２と一体的に形成されているところを示す。ＲＣスラブ５０は、全て鉄筋コンクリートで占められるため、重量が嵩む課題を有する。この課題に対処するため、図４Ｂに示すように、下側にＣＬＴからなる木質部６２が配置され、その上に鉄筋コンクリートからなる鉄筋コンクリート部６４が形成された従来の複合スラブ６０が提案されている。この複合スラブ６０は、下側の領域に重量の軽い木質部６２が配置されているので、ＲＣスラブ５０に比べて、重量を軽減することができる。

【0024】

従来の複合スラブ６０では、両端部まで木質部６２が配置されている。複合スラブ６０の鉄筋コンクリート部６４を両側のＲＣ梁７０と一体的に形成することができるが、矢印Ｙで示す鉄筋コンクリート部６４とＲＣ梁７０との間の接続部（一点鎖線参照）の厚み寸法ｂは、木質部６２の存在で単一なＲＣスラブ５０の場合に比べてかなり小さくなっている。このため、実用上十分は保有水平耐力Ｑｕが得られない虞がある。

【0025】

一方、本実施形態に係る複合スラブ１０では、長期曲げモーメントの卓越するスラブのスパン中央部の下面のみを木質部１２にて置換したことを特徴とする。つまり、本実施形態に係る複合スラブ１０では、図１に示すように、両端から距離Ｌだけ離間した中央領域Ｃが、木質部１２と木質部１２の上に形成された鉄筋コンクリート部１４とで構成され、両端から距離Ｌの範囲の端部領域Ｅが、鉄筋コンクリート部１４のみで構成されている。木質部１２として、例えば、直交集成板（ＣＬＴ：Ｃｒｏｓｓ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｔｉｍｂｅｒ）や集成材等の木質構造材を用いることができる。

【0026】

本実施形態に係る複合スラブ１０でも、中央領域Ｅの下側に重量の軽い木質部１２が配置されているので、複合スラブ１０の重量を軽減することができる。中央領域Ｃにおいて、スラブ下部に木質部１２を有し、上部に鉄筋コンクリート部１４を有する複合構造とすることで、複合スラブ１０の積載荷重による応力のうち、スラブ断面上部に作用する圧縮力を鉄筋コンクリート部１４で負担し、断面下部に作用する引張力を木質部１２で負担することができる。

【0027】

平時の長期荷重に対しては、木質部１２と鉄筋コンクリート部１４とが複合して抵抗する。火災時の短期荷重についても、上面側の鉄筋コンクリート部１４の熱劣化による支持能力低下や、木質部１２の炭化による支持能力低下を想定して、質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の単体での短期耐力で支持できるように形成されている。

【0028】

次に、図２を参照しながら、本実施形態に係る混合スラブ１０とその両側のＲＣ梁２０との連結構造について説明する。図２は、図１に示す複合スラブの端部領域及びＲＣ梁を拡大して示す側面断面図である。

【0029】

鉄筋及び木質部１２となるＣＬＴ等が配置された型枠内にコンクリートを流し込まれて、複合スラブ１０の両端部Ｅを構成する鉄筋コンクリート部１４とＲＣ梁２０とが同時に打設される。このとき、乾式構造である木質部（ＣＬＴ等）１２を下面に使用することで、上面に打込まれる湿式の鉄筋コンクリート部形成に必要なコンクリート型枠として使用することが可能となり、必要なコンクリート型枠量を削減できる。

【0030】

鉄筋コンクリート部１４とＲＣ梁２０とを同時に打設することにより、混合スラブ１０とＲＣ梁２０の接合部近傍をコンクリート単一スラブとして形成できるので、混合スラブ１０の剛性も増大し、中央領域Ｃでのたわみ量を低減でき、振動・防音性能が向上する。

【0031】

図１に示すように、矢印Ｘで示す鉄筋コンクリート部１４とＲＣ梁２０との間の接続部（一点鎖線参照）の厚み寸法Ｂは、通常のＲＣ単一スラブ５０（図４Ａ参照）と同等の大きさを有する。よって、ＲＣ梁２０と一体となって地震力に抵抗する鉄筋コンクリート部１４の断面量が増大し、ＲＣ梁２０の剛性が増大する。更に、スラブ協力幅内における鉄筋コンクリート部１４の十分なスラブ厚を確保することができ、十分な保有水平耐力Ｑｕを得ることができる。

【0032】

以上のように、本実施形態に係る複合スラブ１０は、両端から距離Ｌだけ離間した中央領域Ｃが、木質部１２と木質部１２の上に形成された鉄筋コンクリート部１４とで構成され、両端から距離Ｌの範囲の端部領域Ｅが、鉄筋コンクリート部１４のみで構成されている。

【0033】

本実施形態では、中央領域Ｅに重量の軽い木質部１２を有するので、スラブ重量を軽減できる。端部領域Ｅが鉄筋コンクリート部１４のみで構成されているので、ＲＣ梁２０との間の接続部で十分な厚み寸法を有することができ、十分な保有水平耐力Ｑｕを有することができる。これにより、スラブの重量低減を実現するとともに、十分な保有水平耐力Ｑｕを有する複合スラブ１０を提供することができる。

【0034】

特に、端部領域Ｅの鉄筋コンクリート部１４が、鉄筋コンクリート製の梁（ＲＣ梁）２０と一体的に形成されている場合には、確実に十分な保有水平耐力Ｑｕを有することができる。

【0035】

＜距離Ｌ＞
端部領域Ｅに対応する両端からの距離Ｌは、スラブ協力幅に対応した長さであることが好ましい。これにより、複合スラブ１０は、ＲＣ梁２０と共働して十分な剛性が得られ、十分な保有水平耐力Ｑｕを得ることができる。

【0036】

更に具体的に述べれば、混合スラブ１０のスラブ長をＳとすると、距離Ｌが、０．０７Ｓ以上０．２Ｓ以下の範囲にあることが好ましい。これにより、スラブ協力幅内の鉄筋コンクリート部１４の十分なスラブ厚を確保することができ、十分な保有水平耐力Ｑｕを得ることができる。

【0037】

このような混合スラブ１０を含む複合床構造は、両端から距離Ｌだけ離間した中央領域Ｃが、木質部１２と木質部１２の上に形成された鉄筋コンクリート部１４とで構成され、両端から距離Ｌの範囲の端部領域Ｅが、鉄筋コンクリート部１４のみで構成される複合スラブ１０と、端部領域Ｅの鉄筋コンクリート部１４と一体的に形成された鉄筋コンクリート製の梁２０と、で構成される。これにより、スラブの重量低減を実現するとともに、十分な保有水平耐力Ｑｕを有する複合床構造を提供することができる。

【0038】

（応力伝達機構）
上記のように、中央領域Ｃにおいて、木質部１２と鉄筋コンクリート部１４とが一体化することにより、外力に対して両者が複合して抵抗することができる。例えば、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の間に接着剤層を設けて一体化を図ることも考えられるが、十分な接合力が得られない虞もある。

【0039】

本実施形態に係る複合スラブ１０では、木質部１２と鉄筋コンクリート部１４とをより効果的に一体化させるため、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の水平方向及び／または垂直方向の接触面間に応力伝達機構を備える。次に、図３Ａから図３Ｄを参照しながら、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の接触面間における応力伝達機構の説明を行う。

【0040】

＜第１の例＞
はじめに、図３Ａを参照しながら、応力伝達機構の第１の例を説明する。図３Ａは、木質部及び鉄筋コンクリート部の接続部における応力伝達機構の第１の例を模式的に示す側面断面図である。

【0041】

第１の例では、木質部１２の水平面の一部が切り欠かれて勘合部（水平）３２Ａが形成され、垂直面の一部が切り欠かれて勘合部（垂直）３２Ｂが形成されている。これらの勘合部３２Ａ、３２Ｂにより、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４が嵌合接合されている。よって、図面の矢印に示すように、接触面に沿った水平方向及び垂直方向の応力を伝達することができる。これにより、木質部１２と鉄筋コンクリート部１４とを確実に一体化させることができる。

【0042】

なお、第１の例では、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の水平方向及び垂直方向両方の接触面に嵌合接合を有するが、どちらか一方の方向の接触面にのみ嵌合接合を有する場合もあり得る。

【0043】

＜第２の例＞
次に、図３Ｂを参照しながら、応力伝達機構の第２の例を説明する。図３Ｂは、木質部及び鉄筋コンクリート部の接続部における応力伝達機構の第２の例を模式的に示す側面断面図である。

【0044】

第２の例では、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の水平方向の接触面に凹凸部（水平）３０Ａを備え、垂直方向の接触面に凹凸部（垂直）３０Ｂを備える。これらの凹凸部３０Ａ、３０Ｂにより、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４が互いに勘合した状態で接続されている。よって、図面の矢印に示すように、接触面に沿った水平方向及び垂直方向の応力を伝達することができる。これにより、木質部１２と鉄筋コンクリート部１４とを確実に一体化させることができる。

【0045】

図面では、尖った先端を有する直線的な凹凸形状を示しているが、これに限られるものではない。例えば、湾曲した波形をはじめとするその他の任意の凹凸形状を採用することができる。第２の例では、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の水平方向の接触面及び垂直方向の両方の接触面に凹凸形状を有するが、どちらか一方の方向の接触面にのみ凹凸形状を有する場合もあり得る。

【0046】

＜第３の例＞
次に、図３Ｃを参照しながら、応力伝達機構の第３の例を説明する。図３Ｃは、木質部及び鉄筋コンクリート部の接続部における応力伝達機構の第３の例を模式的に示す側面断面図である。

【0047】

第３の例では、金属製（例えば、鉄鋼製）のプレストレス棒３４が、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４を貫通するようにして取り付けられている。プレストレス棒３４の両端に螺合されたナットによる締め付けで、プレストレス棒３４には引張力がかかり、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４には圧縮力がかかっている。これにより、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４は、垂直方向において、プレストレス棒３４の締付力で一体化される。

【0048】

一方、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の接触面間に大きな摩擦力が生じる。このような摩擦力による摩擦接合により、接触面に沿った水平方向の応力を伝達することができる（図面の矢印参照）。これにより、木質部１２と鉄筋コンクリート部１４とを確実に一体化させることができる。

【0049】

＜第４の例＞
次に、図３Ｄを参照しながら、応力伝達機構の第４の例を説明する。図３Ｄは、木質部及び鉄筋コンクリート部の接続部における応力伝達機構の第４の例を模式的に示す側面断面図である。

【0050】

第４の例では、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の垂直方向の接触面において、十字形の側面形状の金物３６が取り付けられている。複合スラブ１０に力が加わったとき、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の金物３６との接触領域で支圧力（局所的な圧縮力）が発生し応力が伝達される。このような金物３６による支圧接合により、接触面に沿った水平方向及び垂直方向の応力を伝達することができる。図面の矢印に示すように、金物３６により、曲げモーメントに対しても耐力を有することができる。これにより、木質部１２と鉄筋コンクリート部１４とを確実に一体化させることができる。

【0051】

第４の例では、金物３６が木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の垂直方向の接触面にのみ配置されているが、水平方向の接触面にも配置することができる。なお、金物３６より簡易な方法として、木質部１２の上面にラグスクリューボルトを植え込んで一体化を図ることも考えられる。

【0052】

以上のように、本実施形態に係る複合スラブ１０は、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４の水平方向及び／または垂直方向の接触面間に応力伝達機構３０Ａ，Ｂ、３２Ａ，Ｂ、３４、３６を備える。

【0053】

このように、木質部１２及び鉄筋コンクリート部の水平方向及び／または垂直方向の接触面間の応力伝達機構３０Ａ，Ｂ、３２Ａ，Ｂ、３４、３６により、水平方向及び／または垂直方向において、木質部１２及び鉄筋コンクリート部１４が一体化して、外力に対して両者が複合して抵抗することができる。

【0054】

以上、本発明の実施形態及び実施例を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施形態及び実施例における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。

【符号の説明】

【0055】

１０ 複合スラブ
１２ 木質部
１４ 鉄筋コンクリート部
２０ ＲＣ梁
２２ 鉄筋
３０Ａ 凹凸部（水平）
３０Ｂ 凹凸部（垂直）
３２Ａ 嵌合部（水平）
３２Ｂ 嵌合部（垂直）
３４ プレストレス棒
３６ 金型
５０ 従来のＲＣスラブ
５２ ＲＣ梁
６０ 従来の複合スラブ
６２ 木質部
６４ 鉄筋コンクリート部
７０ ＲＣ梁
Ｃ 中央領域
Ｅ 端部領域

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】