JP4200517B2 - ユニット式金属製地下構造物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨を芯材とし、その外側に鋼板等の金属製外板が固定された壁、天井及び床の各構造体により構成される金属製地下ユニットを工場製作し、この金属製地下ユニットの複数個を建設現場に搬入して全体もしくは一部が地中に埋め込まれる状態に設置し、かつ、相互に接合することにより構築される地下ガレージ、あるいは、金属製地下ユニットの複数個を住宅建物の床下相当箇所や庭あるいはカーポート下等の地中に全体もしくは一部が埋め込まれる状態に設置し、かつ、相互に接合することにより居住空間の拡張や各種物品の収納保管空間を確保するように構築される地下室等のユニット式金属製地下構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のユニット式金属製地下構造物として、本発明者は、複数の芯材鉄骨の外側に金属製外板が固定された壁構造体、天井構造体及び床構造体の組立てにより短辺方向に□型ラーメン構造に構成されるところの金属製地下ユニットをその壁構造体の上下方向中間部の水平面に沿って分断して工場製作の段階では略コ字型ラーメン構造に構成された上下二つの分割ユニットを一組とし、その複数組をユニット分離状態で建設現場に搬入して、各組それぞれにおいて二つの分割ユニット同士を建設現場の掘削穴底部に形成されたコンクリート基礎上で両分割ユニットの水平面に沿う分断面端部の突き合わせ状態で固定接合することにより、短辺方向に□型ラーメン構造の複数個の金属製地下ユニットを列状に組立て、それら組立てられた複数個の金属製地下ユニットの隣接ユニット同士を相互に接合することにより、長辺方向に所定長さの耐震壁構造の地下室（地下構造物の一例）を構築可能とした技術を既に提案している（特願２００２−５０５０５号）。
【０００３】
また、本発明者は、複数の芯材鉄骨の外側に金属製外板が固定された壁構造体、天井構造体及び床構造体の組立てにより短辺方向に□型ラーメン構造に構成されるところの金属製地下ユニットをその壁構造体の上下方向中間部の水平面及びその天井構造体及び床構造体の幅方向中間部の垂直面に沿ってそれぞれ分断して工場製作の段階では略Ｌ字型ラーメン構造に構成された上下及び左右それぞれ二つで計四つの分割ユニットを一組とし、その複数組をユニット分離状態で建設現場に搬入して、各組それぞれにおいて四つの分割ユニット同士を建設現場の掘削穴底部に形成されたコンクリート基礎上で各分割ユニットの水平面及び水平面に沿う分断面端部の突き合わせ状態で固定接合することにより、短辺方向に□型ラーメン構造の複数個の金属製地下ユニットを列状に組立て、それら組立てられた複数個の金属製地下ユニットの隣接ユニット同士を相互に接合することにより、長辺方向に所定長さの耐震壁構造の地下室（地下構造物の一例）を構築可能とした技術も既に提案している（特願２００２−２４２６９４号）。
【０００４】
上記のような構成を持つ本発明者による既提案のユニット式金属製地下構造物はいずれも、地下構造物の完成品となる□型ラーメン構造のボックス型地下ユニットを単体として工場で製作し、このボックス型地下ユニット単体の複数個をそのままの形でトラック等で建設現場に搬入し、クレーン等を使って荷降ろしして地下に据付け施工するという旧来一般的なユニット式地下構造物に比べて、工場製作される分割ユニットの小型化、軽量化が図れるとともに、工場から建設現場までの運搬時の嵩の縮小化も図れて、小型トラックによる安全かつ経済的な運搬及び小型クレーンによる容易、安全かつ経済的な荷降ろし、据付け施工が可能になるといった具合に、工場製作から運搬、建設現場での構築完了までの全工程に亘って一貫してボックス型地下ユニット単体を取り扱う場合に比して、建設現場での接合工数増加に伴う工費の上昇を補って余り有る経済効果及び施工効率の向上効果が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような本発明者による既提案のユニット式金属製地下構造物では、鉄骨や鋼板等の金属製素材の使用に伴って重要不可欠となる防錆、防食対策として、金属製外板の外表面全域に厚膜型の半永久防錆防食塗装を施す手段が採用されていたために、非常に高価な特殊塗材を多量に使用しなければならないだけでなく、各分割ユニットの外面全域にむらなく均一厚さの塗膜を形成するための塗装工事に高度な技術及び多大な時間を費やし、工場での分割ユニット製作費用の上昇原因の一つとなっており、このことが分割ユニット方式の導入に伴う構築費用低減効果の促進に制限を与えているという問題が残されていた。
【０００６】
本発明は上記のような知見に基づいてなされたもので、厚膜型の半永久防錆防食塗装を不要にするとともに、現場での工事も極く簡単なものにして総合構築費用の著しい低減を図りつつ、優れた防錆、防食性能を確保して耐久性の大幅な向上を達成することができるユニット式金属製地下構造物を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るユニット式金属製地下構造物は、複数の芯材鉄骨の外側に金属製外板が固定された壁構造体、天井構造体及び床構造体の組立てにより短辺方向に□型ラーメン構造に構成されるところの金属製地下ユニットをその壁構造体の高さ寸法の２分の１に相当する上下方向中間部の水平面もしくは天井構造体及び床構造体の幅方向中間部の垂直面に沿って分断して工場製作の段階では略コ字型ラーメン構造に構成された上下二つの分割ユニット、または、前記水平面と天井構造体及び床構造体の幅寸法の２分の１よりも幅方向の一方側に偏した位置の垂直面に沿って分断して工場製作の段 階では略Ｌ字型ラーメン構造に構成された上下及び左右それぞれ二つで計四つの分割ユニットを一組とし、その複数組をユニット分離状態で建設現場に搬入して各組それぞれにおける複数の分割ユニット同士を掘削穴底部に形成されたコンクリート基礎上で各分割ユニットの水平面もしくは水平・垂直両面に沿う分断面端部の突き合わせ状態で固定接合することにより、短辺方向に□型ラーメン構造の複数個の金属製地下ユニットの単体が列状に組立てられ、これら組立てられた複数個の金属製地下ユニットの隣接ユニット同士を相互に接合することにより、長辺方向に所定長さの耐震壁構造に構築されているユニット式金属製地下構造物であって、各分割ユニットにおける壁構造体の外側には、建設現場でのコンクリート打設により該壁構造体の外面に防錆防食用のコンクリート被覆部を形成可能なコンクリート打設用金属板が工場製作段階で予め固定支持されていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成の本発明によれば、構築完成状態で短辺方向には□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向には所定長さの耐震壁構造に構築される地下ユニットをその壁構造体の高さ寸法の２分の１に相当する上下方向中間部の水平面もしくはその天井構造体及び床構造体の幅方向中間部の垂直面に沿って分断して工場製作の段階では略コの字型ラーメン構造の上下二つの分割ユニットに、または、前記水平面と天井構造体及び床構造体の幅寸法の２分の１よりも幅方向の一方側に偏した位置の垂直面に沿って分断して工場製作の段階では略Ｌ字型ラーメン構造の上下及び左右それぞれ二つで計四つの分割ユニットに構成するものであるから、ユニット単体の小型、軽量化が図れるとともに、工場から建設現場までの運搬時の嵩の縮小化も図れて、小型トラックによる安全かつ経済的な運搬及び小型クレーンによる容易、安全かつ経済的な荷降ろし、据付け施工が可能であり、工場製作から運搬、建設現場での構築完了までの全工程に亘って一貫して□型ラーメン構造のボックス型ユニット単体をそのまま取り扱う場合に比して、総合的な経済効果及び施工効率の向上効果が得られる。
【０００９】
加えて、構築後は、各分割ユニットにおける壁構造体の外側に工場製作の段階で予め固定支持されているコンクリート打設用金属板と壁構造体の外面との間にコンクリートを打設するという極く簡単な現場工事を行なうだけで、壁構造体の外面に防錆防食性能に優れたコンクリート被覆部を形成させることが可能であり、そのため、分割ユニットを工場製作する際に各分割ユニットにおける壁構造体の金属製外板の外表面全域に、高価な材料の使用を要し、かつ、高度な技術及び多大な時間を費やす厚膜型半永久防錆防食のための塗装工事を省略することが可能で、ユニット製作費の著しい低減が図れる。
【００１０】
また、壁構造体の外面に防錆防食用のコンクリート被覆部を形成するにあたって、構築予定箇所の周囲に予め土留め用金属板を含む土留め工を施工し、その土留め用金属板と構築後の地下ユニットにおける壁構造の外面との間にコンクリートを打設して所定のコンクリート被覆部を形成することも考えられるが、この場合は、例えば関東地域に多くみられるローム層などのように掘削に伴う土砂崩落等の心配がない地質を持つ地域や敷地面積に十分な余裕のある箇所に地下構造物を構築する際、オープンカットで十分に対応できるにもかかわらず、コンクリート被覆部を形成するためにわざわざ現場工事費の上昇を招く土留め工を施工しなければならない。これに対して、本発明では、各分割ユニットにおける壁構造体の外側に予めコンクリート打設用金属板を固定支持させているので、例えば関東地域のローム層のような地質を持つ地域や敷地面積に十分な余裕があって、単なるオープンカット方式で対応できる状況にある箇所への構築にあたっては、土留め工の施工を省略して現場工事費の削減を図りつつ、防錆防食用のコンクリート被覆を確実かつ簡単に形成することができ、上述したユニット製作費の低減と相俟って総合構築費用の低減を一層促進することが可能である。
【００１１】
本発明が対象とする地下構造物としては、請求項２に記載のように、全体もしくは一部が地中に埋め込まれる状態で構築される地下ガレージ、あるいは、請求項３の記載のように、全体もしくは一部が地中に埋め込まれる状態で構築される地下室のいずれであってもよい。ここで、地下室を対象とする場合は、居住性や収納物品の長期保存性を高める意味から、各金属製地下ユニットを構成する複数の分割ユニットにおける壁構造体及び天井構造体の金属製外板と芯材鉄骨の内側に取り付けられる内板との間の空間にそれぞれ断熱層を形成することが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るユニット式金属製地下構造物の一例となる金属製地下ガレージの構築完成状態を示す概略側面図、図２はその平面図、図３は図１のＸ−Ｘ線に沿った縦断正面図であり、工場において寸法や形状などを標準化して同一仕様、同一構造に製作され、かつ、建設現場において短辺方向に□型ラーメン構造に組立構成される任意複数個の金属製（鋼製）地下ユニット１…をそれらの短辺方向が連続するように地下掘削穴底部に形成されたコンクリートベタ基礎１３上で一列状に設置固定するとともに、隣接する鋼製地下ユニット１，１…同士を水密状態で相互に接合し、また、列方向一端部の鋼製型地下ユニット１の開口端には妻壁１１を固定接合し、かつ、列方向他端部の鋼製型地下ユニット１の開口端は開口させたままにして傾斜路面ＳＲに連なる車出入口Ｅを構成することにより、所定の奥行寸法Ｄを持ちその奥行方向（長手方向）に耐震壁構造の鋼製地下ガレージＵＧが構築されている。
【００１３】
このような鋼製地下ガレージＵＧを構成するところの複数個の鋼製地下ユニット１…はそれぞれ、図１及び図３に示すように、壁構造体２Ｗの高さ寸法Ｈの２分の１に相当する中間部高さｈ（＝Ｈ／２）の水平面に沿ったラインＬ１で上下二等分に分断されて工場製作の段階で略コ字型ラーメン構造の上下二つの分割ユニット１Ｕ，１Ｄに構成されている。そのうち、上部の分割ユニット１Ｕは、図３に示されているように、対向する二つの分断壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｕとこれらを結ぶ一つの天井構造体２Ｃとからなり、下部の分割ユニット１Ｄは、対向する二つの分断壁構造体２Ｗｄ，２Ｗｄとこれらを結ぶ一つの床構造体２Ｆとからなり、このような構成の上下二つの分割ユニット１Ｕ，１Ｄ同士を建設現場において水平面に沿う分断面端部の突き合わせ状態で固定接合することにより、短辺方向に□型ラーメン構造の鋼製地下ユニット１…の単体が組立構成されている。
【００１４】
上下二つの分割ユニット１Ｕ，１Ｄにおける分断壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄ、天井構造体２Ｃ及び床構造体２Ｆはそれぞれ、図４に明示するように、チャンネル鋼あるいはＨ型鋼などの適当ピッチに配置された芯材鉄骨３…の外側アランジ部３ａ…に鋼板等の金属製外板４を固定してなり、かつ、上下二つの分割ユニット１Ｕ，１Ｄにおける分断壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄの芯材鉄骨３，３のユニット開口側端部には、それぞれ金属製の接合用板部材８ｕ，８ｄが溶接等により固定されており、図５に示すように、これら板部材８ｕ，８ｄを両者間に防水シール材９を挟んでボルト・ナット１０で締付けることで、上下二つの分割ユニット１Ｕ，１Ｄをそれらの分断壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄの端部突き合わせ状態で固定接合可能に構成されている。
【００１５】
また、上記の上下二つの分割ユニット１Ｕ，１Ｄにおける分断壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄの外側には、図６に示すように、鉄筋あるいはアングル鋼材等の繋ぎ部材５，５を介してそれら分断壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄと同一大きさの鉄板等のコンクリート打設用金属板６，６が工場製作の段階で分断壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄと平行姿勢に予め固定支持されており、図１〜図３のように、短辺方向に□型ラーメン構造で長手方向に耐震壁構造の地下ガレージＵＧを構築した後に、各地下ユニット１…の上下分割ユニット１Ｕ，１Ｄにおける分断壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄとこれに対向するコンクリート打設用金属板６，６との間にコンクリートを打設することにより、各分断壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄの外面に防錆防食用のコンクリート被覆部７，７が形成されている。
【００１６】
なお、妻壁１１も、チャンネル鋼等の芯材鉄骨の外側に鋼板等の金属製外板を固定して構成されている。この妻壁１１の外側にも分割ユニット１Ｕ，１Ｄと同様にコンクリート打設用金属板６ａが繋ぎ部材５ａを介して予め固定支持されており、地下ガレージＵＧの構築後におけるコンクリート打設により、その外面に防錆防食用のコンクリート被覆部７ａが形成されている。
【００１７】
上記したように工場製作段階では、各分割ユニット１Ｕ，１Ｄが略コ字型ラーメン構造であって、分割ユニット単体の小型、軽量化が可能であるとともに、建設現場への運搬時には、例えば図７に示すように、各分割ユニット同士をそれらの壁構造体及び天井構造体、床構造体の厚み分だけずらして重ね合わせることにより、単一のボックス型ユニットの場合に比して全体の嵩（高さ及び横幅）を小さくして、小型トラックでの運搬を可能とするとともに、道路運搬上の限界高さや狭小幅道路運搬時の困難性及び安全性の問題も克服することも可能である。また、建設現場でトラックから荷降ろしする時も建て方工事する時も小型のクレーンを使用することが可能であり、クレーンによって吊り上げられたユニットが電線等の現場周辺に存在する障害物に干渉したり、あるいは、風等の影響を受けて振れたりことがなくなり、荷降ろし乃至建て方工事を容易かつ安全に行うことが可能である。
【００１８】
一方、地下ユニット１…の構築後は、各分割ユニット１Ｕ，１Ｄにおける壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄの外側に工場製作の段階で予め固定支持されているコンクリート打設用金属板６，６と壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄの外面との間にコンクリートを打設するという極く簡単な現場工事を行なうだけで、壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄの外面に防錆防食性能に優れたコンクリート被覆部７，７を形成させることが可能であり、そのため、上下の分割ユニット１Ｕ，１Ｄを工場製作する際に各分割ユニットにおける壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄの金属製外板４，４の外表面全域に、高価な材料の使用を要し、かつ、高度な技術及び多大な時間を費やす厚膜型半永久防錆防食のための塗装工事を省略することが可能で、ユニット製作費の著しい低減が図れる。
【００１９】
また、例えば関東地域に多くみられるローム層のように掘削に伴う土砂崩落等の心配がない地質を持つ地域や敷地面積に十分な余裕のある箇所では、構築予定箇所の周囲に土留め用金属板を建て込むなどの土留め工事を省略し、単にオープンカットして地下ガレージＵＧを構築するという手段が採用されるが、このようなオープンカットによる構築手段の場合でも、上下分割ユニット１Ｕ，１Ｄにおける壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄの外側に予め固定支持させているコンクリート打設用金属板６，６と壁構造体２Ｗｕ，２Ｗｄの外面との間にコンクリートを打設するだけで、所定の防錆防食用コンクリート被覆部７，７を確実かつ簡単に形成でき、土留め工事の省略による現場工事費の削減と上述したユニット製作費の低減と相俟って、総合構築費用の著しい低減を達成することが可能である。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、壁構造体２Ｗの高さ寸法Ｈの２分の１に相当する中間部高さｈの水平面に沿ったラインＬ１で分断して工場製作された上下二つの略コ字型ラーメン構造の分割ユニット１Ｕ，１Ｄを接合することにより地下ユニット１の単体が組立構成されるものについて説明したが、これに代えて、例えば図８に示すように、上記水平面に沿ったラインＬ１及び天井構造体２Ｃ及び床構造体２Ｆの幅寸法Ｗの２分の１よりも幅方向の一方側に偏した位置の垂直面に沿ったラインＬ２で分断して上下及び左右二つづつ計四つの略Ｌ字型ラーメン構造の分割ユニット１ＵＬ，１ＵＲ，１ＤＬ，１ＤＲを工場製作し、これら四つの分割ユニット１ＵＬ，１ＵＲ，１ＤＬ，１ＤＲを接合することにより地下ユニット１の単体が組立構成されるものに適用してもよく、また、図示省略するが、天井構造体２Ｃ及び床構造体２Ｆの幅方向中間部の垂直面に沿ったラインＬ２のみで分断して工場製作された左右二つの略コ字型ラーメン構造の分割ユニットを接合することにより地下ユニット１の単体が組立構成されるものに適用してもよい。
【００２１】
また、上記実施の形態では、地下ガレージを構築対象としたが、居住空間の拡張や各種物品の収納保管空間の確保、拡張を目的とする地下室を構築対象としてもよい。この場合は、壁構造体２Ｗ（２Ｗｕ，２Ｗｄ）及び天井構造体２Ｃの金属製外板４と芯材鉄骨３の内側に取り付けられる内板（図示省略）との間の空間に居住性や収納物品の長期保存性を高めるべく、それぞれ断熱層を形成することが望ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、工場製作の段階では略コの字型又は略Ｌ字型ラーメン構造の複数の分割ユニットに構成することにより、ユニット単体の小型、軽量化が図れるとともに、運搬時の嵩の縮小化も図れて、小型トラックによる安全かつ経済的な運搬及び小型クレーンによる容易、安全かつ経済的な荷降ろし、据付けが可能であり、工場製作から運搬、建設現場での構築完了までの全工程に亘って一貫してボックス型ユニット単体をそのまま取り扱う場合に比して、総合的な経済効果及び施工効率の向上効果が得られる。
【００２３】
その上、地下ユニットの構築後は、各分割ユニットにおける壁構造体の外側に工場製作の段階で予め固定支持されているコンクリート打設用金属板と壁構造体の外面との間にコンクリートを打設するという極く簡単な現場工事を行なうだけで、壁構造体の外面に防錆防食性能に優れたコンクリート被覆部を形成させることができるため、各分割ユニットの製作時にその壁構造体の金属製外板の外表面全域に対する厚膜型半永久防錆防食のための塗装工事を省略して、ユニット製作費の著しい低減を図ることができる。特に、関東地域のローム層のような地質を持つ地域や敷地面積に十分な余裕があって、単なるオープンカット方式で対応できる状況にある箇所への構築に際しては、土留め工の施工を省略して現場工事費の削減を図りつつ、防錆防食用のコンクリート被覆を確実かつ簡単に形成することができ、上述したユニット製作費の低減と相俟って総合構築費用の著しい低減を達成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るユニット式金属製地下構造物の一例となる金属製地下ガレージの構築完成状態を示す概略側面図である。
【図２】 図１の平面図である。
【図３】 図１のＸ−Ｘ線に沿った縦断正面図である。
【図４】 分割ユニットにおける壁、天井及び床構造体の構成を示す要部の拡大縦断面図である。
【図５】 上下二つの分割ユニットの接合部構造を示す要部の拡大縦断面図である。
【図６】 工場製作された段階の分割ユニットの構成を示す正面図である。
【図７】 上下二つの分割ユニットの運搬時における重ね合わせ状態を説明する概略正面図である。
【図８】 地下ユニットを四つに分割した別の実施形態の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 地下ユニット
１Ｕ，１ＵＬ，１ＵＲ 上部の分割ユニット
１Ｄ，１ＤＬ，１ＤＲ 下部の分割ユニット
２Ｗ 壁構造体
２Ｗｕ，２Ｗｄ 分割壁構造体
２Ｃ 天井構造体
２Ｆ 床構造体
３ 芯材鉄骨
４ 金属製外板
６ コンクリート打設用金属板
７ コンクリート被覆部
１３ コンクリートベタ基礎
ＵＧ 地下ガレージ（地下構造物の一例）

Claims (3)

1. 複数の芯材鉄骨の外側に金属製外板が固定された壁構造体、天井構造体及び床構造体の組立てにより短辺方向に□型ラーメン構造に構成されるところの金属製地下ユニットをその壁構造体の高さ寸法の２分の１に相当する上下方向中間部の水平面もしくは天井構造体及び床構造体の幅方向中間部の垂直面に沿って分断して工場製作の段階では略コ字型ラーメン構造に構成された上下二つの分割ユニット、または、前記水平面と天井構造体及び床構造体の幅寸法の２分の１よりも幅方向の一方側に偏した位置の垂直面に沿って分断して工場製作の段階では略Ｌ字型ラーメン構造に構成された上下及び左右それぞれ二つで計四つの分割ユニットを一組とし、その複数組をユニット分離状態で建設現場に搬入して各組それぞれにおける複数の分割ユニット同士を掘削穴底部に形成されたコンクリート基礎上で各分割ユニットの水平面もしくは水平・垂直両面に沿う分断面端部の突き合わせ状態で固定接合することにより、短辺方向に□型ラーメン構造の複数個の金属製地下ユニットの単体が列状に組立てられ、これら組立てられた複数個の金属製地下ユニットの隣接ユニット同士を相互に接合することにより、長辺方向に所定長さの耐震壁構造に構築されているユニット式金属製地下構造物であって、
   各分割ユニットにおける壁構造体の外側には、建設現場でのコンクリート打設により該壁構造体の外面に防錆防食用のコンクリート被覆部を形成可能なコンクリート打設用金属板が工場製作段階で予め固定支持されていることを特徴とするユニット式金属製地下構造物。
2. 対象とする地下構造物は、全体もしくは一部が地中に埋め込まれる状態で構築される地下ガレージである請求項１に記載のユニット式金属製地下構造物。
3. 対象とする地下構造物は、全体もしくは一部が地中に埋め込まれる状態で構築される地下室であり、各金属製地下ユニットを構成する複数の分割ユニットにおける壁構造体及び天井構造体の金属製外板と芯材鉄骨の内側に取り付けられる内板との間の空間にはそれぞれ断熱層が形成されている請求項１に記載のユニット式金属製地下構造物。

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