JP4200521B2 - ユニット式ボックス形地下室 - Google Patents

Description

本発明は、主に鋼材を用いて工場製作される金属製の地下ユニットを建設現場に搬入して地下に据付け設置することにより施工されるユニット式ボックス形地下室に関する。詳しくは、鉄骨を芯材とし、その芯材鉄骨を所定のピッチ間隔に配置して構成される軸組に鋼板等の金属板を固定してなる壁構造体、天井構造体及び床構造体を組み立ててラーメン構造の金属製地下ユニットを工場製作し、この地下ユニットの任意複数個を建設現場に搬入して掘削穴底部に形成のコンクリート製基礎上に列状に据付け設置し、かつ、隣接する地下ユニット同士を相互に接合連結することにより短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス形地下躯体を構築して所望容積の地下室を施工するユニット式ボックス形地下室に関するものである。

この種のボックス形地下室は、工場で高品質、高精度に製作（生産）可能な金属製形地下ユニットを建設現場に搬入して地下に埋設するだけでよく、全てを現場施工に依存するコンクリート造りあるいは鉄骨造りの地下室の場合に比べて、建設現場での建て方工事を非常に少なくして工期の大幅な短縮及び工費の節減が図れるだけでなく、トラック等のユニット運搬車が通行可能なところであれば、例えば都市部に多くみられる狭小地でも地下室を能率よく施工することが可能である。また、短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造という複合構造の採用によって地下埋設状態で地下躯体に加わる大きな土圧や水圧に対しても十分な耐応強度を持つなど多くのメリットを有している。

ところで、この種のユニット式ボックス形地下室において、ラーメン構造に構成される金属製地下ユニットにおける壁、天井及び床の各構造体として、従来は、図８に示すように、軸組用芯材鉄骨３１の外側に鋼板などの金属板３２を溶接等によって固定する構成が採用されていた。また、鉄骨や鋼板などのように、錆や腐食を発生しやすい金属素材を使用することを配慮して軸組用芯材鉄骨３１の外側に固定された鋼板などの金属板３２の外表面全域に特殊な塗料を用いて厚膜型の半永久防錆防食塗膜３３を施し、かつ、建設現場での据え付け設置後は、地下ユニット外周域の余掘り部分に掘削土砂あるいはセメント系地盤固化材を突き固めながら埋戻す裏込め工事を行なう手段が採用されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−３１７０８３号公報

しかし、上記のように軸組用芯材鉄骨３１の外側に金属板３２を固定した構成の従来の地下ユニットでは、金属板３２よりも内方へ向けて複数の芯材鉄骨３１が所定のピッチ間隔で突出しているために、それら芯材鉄骨３１の突出幅Ｗに相当する帯状領域Ａ（図８の格子線挿入箇所）は地下室の有効内容積として使用することができず、実質的な有効内容積は芯材鉄骨の内端部間を結ぶ線で囲まれた領域に限定される。また、この種のボックス形地下室では、一般的に地下ユニットの内面側にウレタンの吹付け等によって断熱層３４を形成するが、この場合も芯材鉄骨３１が断片的に内方へ突出しているために、地下室全体の断熱性を良好に確保するためには、金属板３２の内面だけでなく、芯材鉄骨２１の内方への突出部分も取り囲む状態で断熱層３４を吹付け形成する必要があって、断熱作業自体が手数のかかる面倒なものとなるばかりか、断熱処理に多くのウレタン等の断熱材料を使用しなければならない。

さらに、耐久寿命の向上のための防錆防食対策として、金属板３２の外表面全域に厚膜型の半永久防錆防食塗膜３３を形成しているが、この場合は、高価な特殊塗料の使用が必要である上に、塗膜全域を均一な厚さに仕上げる塗装工事に高度な技術及び多大な手間を要し、加えて、建設現場での土砂やセメント系地盤固化材の埋戻し工事にも多大な手数及び手数を要し、これら防錆防食対策としての塗装および建設現場での埋戻し工事と、上述した断熱処理に要する作業性の悪さ及びウレタン等の使用量の多さと相俟って、地下室全体としてのトータルコストが嵩みやすいという問題があった。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、防錆防食のための塗装の不要化、現場工事の簡略合理化、断熱作業の容易化、断熱材料の節減、さらには金属材使用量の減少によってトータルコストの著しい低減を図ることができ、しかも従来と同等以上の有効内容積を確保しつつ、構造強度及び防水・防湿・防結露性・断熱性の向上を実現できるユニット式ボックス形地下室命を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために案出された本発明に係るユニット式ボックス形地下室は、所定のピッチ間隔に配置された芯材鉄骨を軸組とし、この軸組用芯材鉄骨に金属板が固定されてなる左右一対の壁構造体、天井構造体及び床構造体を工場生産段階で組み立ててラーメン構造に構成された金属製地下ユニットの任意複数個を建設現場に搬入して掘削穴底部に形成のコンクリート製基礎上に列状に据付け設置し、かつ、隣接する地下ユニット同士を相互に接合連結することにより短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス形地下躯体が構築されるユニット式ボックス形地下室であって、前記金属製地下ユニットにおける壁、天井及び床の各構造体は、軸組用芯材鉄骨の内側に金属板が固定されており、かつ、前記ボックス形地下躯体の外側には、その外周全域を取り囲む状態でコンクリート壁体が地下躯体と一体複合構造となるように形成されているととともに、該ボックス形地下躯体の内壁面となる各構造体の金属板内面には、断熱層が形成されていることを特徴としている。

上記のごとき特徴構成を有する本発明によれば、地下ユニットにおける各構造体の軸組用芯材鉄骨の内側に金属板を固定しているので、芯材鉄骨が地下室内方へ向けて突出することがなくなり、軸組用芯材鉄骨の外側に金属板を固定してなる従来の地下室と同等または同等以上の有効内容積を確保しながらも、ウレタン等の断熱材料を全域が平坦な金属板内面に吹付けることで室内全域を均一に断熱処理することが可能であり、従来に比べて断熱作業の容易化及び断熱層の高品質化が図れるとともに、断熱材料の使用量も節減することができる。

そのうえ、建設現場では、コンクリート製基礎上に据付け設置された複数個の地下ユニットの隣接するもの同士を相互に接合連結して組立てられたボックス形地下躯体の外側の余掘り部分に、その地下躯体の外周全域を取り囲むようにコンクリート壁体を形成するだけで、このコンクリート壁体を裏込め工及び金属製地下躯体の全外面に対する防錆・防食塗装に代替させることが可能であり、地下ユニットの工場製作時における高価な塗料の使用、高度な技術及び多大な時間を要する塗装工事を省略することができるとともに、建設現場で掘削土砂やセメント系地盤固化材を突き固めながら順次埋め戻すといった手数及び時間のかかる裏込め工事も簡略合理化することができる。加えて、各地下ユニットにおける各構造体の軸組用芯材鉄骨の大部分が外方へ向けて突出し、その突出鉄骨部分が前記コンクリート壁体内に埋設されて、その鉄骨部分埋設のコンクリート壁体と地下躯体とにより、いわゆるＳＣ造りの一体複合構造を構成することになるので、各地下ユニットにおける金属材（芯材鉄骨及び金属板）の使用量を減少することも可能となり、上述した塗装の省略化、現場工事の簡略合理化、断熱作業の容易化、断熱材料の節減と相俟って、トータルコストの著しい低減を図りつつ、構造強度を向上することができる。さらに、内外二重壁構造であるため、地下室として要求される防水・防湿・防結露性に優れているとともに、地下水位の高い地域における浮力対策性（浮き上がり防止性）にも優れ、地下室全体の耐久寿命の著しく増進を図ることができるという効果を奏する。

上記のような本発明に係るユニット式ボックス形地下室において、特に、請求項２に記載のように、金属製地下ユニットにおける壁構造体、床構造体及び天井構造体の軸組用芯材鉄骨に、それら各構造体への負荷荷重の分布に対応させて等分布またはほぼ等分布荷重の状態になるように金属製の補強材を横架固定することにより、各構造体の芯材鉄骨のピッチ間隔を各構造体毎の負荷荷重の最大値に対応させて狭小な等ピッチ間隔に設定する必要が無く地下ユニットの製作コストの一層の低減を図りつつ、各構造体それぞれに必要な構造強度を確保させるとともに、同一大きさの地下ユニット単体の重量も減少して運搬費用及び建て方工事費用の低減も図れ、所定の地下室の施工コストを一層低減することができる。

また、本発明に係るユニット式ボックス形地下室において、請求項３に記載のように、前記軸組用芯材鉄骨の外側に、地下躯体の外周を取り囲む状態に形成されるコンクリート壁体を補強する金属製メッシュを固定することにより、コンクリート壁体、ひいてはＳＣ複合構造の強度を一層向上することができる。

さらに、本発明に係るユニット式ボックス形地下室において、請求項４に記載のように、コンクリート壁体の外側位置に、該コンクリート壁体を建設現場で形成するための土留め用矢板を埋殺し状態で地中に打ち込む手段を採用する場合は、仮枠工事を不要にして施工の簡略化及び隣接地への影響を少なくすることができるとともに、地下ユニット、地下躯体の対地盤支持強度を大きくして、不同沈下の防止効果を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係るユニット式ボックス形地下室の施工状態の概要を示す概略斜視図、図２は同地下室の施工完了状態を示す概略縦断正面図、図３は図２のＸ−Ｘ線に沿った縦断側面図、図４は図２のＹ−Ｙ線に沿った横断平面図、図５は図２のＺ−Ｚ線に沿った横断平面図である。

このユニット式ボックス形地下室は、寸法や形状などを標準化して同一仕様、同一構造に工場製作された金属製地下ユニット１の任意複数個をトラック等によって建設現場に搬入した上、地下室施工予定箇所の周囲の地中にＨ形鋼１１を介して埋殺し状態に打ち込まれた土留め用矢板１２で囲まれた掘削穴底部に予め形成の鉄筋コンクリート製基礎２上に各地下ユニット１が長辺方向に連続するように直列状に据付け設置するとともに、隣接する地下ユニット１，１同士を相互に接合連結し、かつ、直列状に設置された複数個の地下ユニット１の長辺方向両端にはそれぞれ妻壁３，３（図３〜図５参照）を固定することによってボックス形地下躯体１０が構築され、その内部が所望の容積を持つ地下室ＢＲに構成（完工）されている。

上記各金属製地下ユニット１は、図２〜図５及び図６に示すように、所定ピッチ間隔に配置されたＴ型鋼、Ｈ型鋼やチャンネル鋼等の芯材鉄骨４…を軸組として、図７に明示するように、その内側に鋼板等の金属板５が固定されてなる左右一対の壁構造体６，６と一つの天井構造体７と一つの床構造体８とを備え、これら左右一対の壁構造体６，６、天井構造体７及び床構造体８を工場製作段階で一体的に組立てて、図２に最も明瞭に示されているように、短辺方向に□型ラーメン構造に構成されており、これら地下ユニット１の接合連結によって短辺方向には□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向には耐震壁構造のボックス形地下躯体１０が構築されるように構成されている。なお、前記妻壁３，３は前記地下ユニット１における壁構造体６，６と同様に、所定ピッチ間隔に配置された芯材鉄骨４’…を軸組とし、その内側に鋼板等の金属板５’が固定されてなる。

上記のような所望容積の地下室ＢＲを構成する□型ラーメン構造で、かつ、耐震壁構造のボックス形地下躯体１０の外側、具体的には、各地下ユニット１における左右一対の壁構造体６，６及び両端妻壁３，３の外面と上述した土留め用矢板１２との間及び各地下ユニット１における床構造体８の外面と鉄筋コンクリート製基礎２との間にコンクリートを打設し、さらに、各地下ユニット１における天井構造体７の上部にも地表面ＧＬと同一レベルになるようにコンクリートを打設することにより、前記地下躯体１０の外周全域を取り囲む状態のコンクリート壁体１７が形成されている。このコンクリート壁体１７内には各構造体６，７，８の芯材鉄骨４…及び妻壁３の芯材鉄骨４’…が埋設されており、これによって、ボックス形地下躯体１０とコンクリート壁体１７とは、いわゆるＳＣ造りの一体複合構造に構成される。

なお、前記各構造体６，７，８の軸組用芯材鉄骨４…の外端部には、図６に明示するように、金属製メッシュ１３が固定されており、この金属製メッシュ１３が前記コンクリート壁体１７内に埋設されることにより、このコンクリート壁体１７が補強されている。ただし、この金属製メッシュ１３はなくてもよい。

また、直列状に設置される複数個の金属製地下ユニット１のうち、長辺方向一端部の地下ユニット１を構成する天井構造体７には、上部建物（図示省略）との間で昇降するための階段設置用の開口７Ａ（図１、図４参照）が形成されている。

また、隣接する地下ユニット１，１同士は、図６に明示するように、両ユニット１，１における端部の軸組用芯材鉄骨（チャンネルを使用）４，４のウェブ部分にそれぞれ溶接したアングル１４，１４のフランジ間には、フラットバー等の締付け規制板１５，１６間にゴム弾性材料製のシール材１８を挟み込み保持させた上、両芯材鉄骨４，４同士をボルト・ナット１９で緊結することにより、シール材１８をへたりのない適正な力で弾性圧縮させて外部から地下室ＢＲ内への地下水や雨水等の侵入を長期間に亘って防止するような水密状態で接合連結されている。

さらに、上記ボックス型地下躯体１０を構成する各地下ユニット１における壁構造体６、天井構造体７及び床構造体８の軸組用芯材鉄骨４…には、図２〜図５に示すように、各壁構造体６，７，８への負荷荷重の分布に対応させて全域に亘って等分布またはほぼ等分布の荷重が負荷されるような密度で金属製の補強材、詳しくは、鋼製フラットバー２０…が互いに平行に横架固定されており、さらにまた、各構造体６，７，８の金属板５の内面には、建設現場でのウレタン等の吹付けによって図６に明示するように、全域に亘り平坦な断熱層２１が形成されている。

上記したように地下ユニット１における各構造体６，７，８の軸組用芯材鉄骨４…の内側に金属板５を固定することで、地下室ＢＲの内方へ向けて芯材鉄骨４…が突出することがないため、軸組用芯材鉄骨の外側に金属板を固定してなる従来の地下室と同等または同等以上の有効内容積を確保しながらも、ウレタン等の断熱材料を全域が平坦な金属板５内面に吹付けることで室内全域を均一に断熱処理することが可能であり、従来に比べて断熱作業の容易化及び断熱層２１の高品質化が図れるとともに、ウレタン等の断熱材料の使用量も節減することができる。

また、施工現場では、コンクリート製基礎２上に据付け設置された地下ユニット１の接合連結により構築されたボックス形地下躯体１０外側の余掘り部分にコンクリート壁体１７を形成することにより、このコンクリート壁１７を裏込め工及び金属製地下ユニット１に対する防錆・防食塗装に代替させているため、地下ユニット１の工場製作時に高価な塗料を使用し、それの塗布に高度な技術及び多大な時間を要する塗装工事を省略するとともに、掘削土砂やセメント系地盤固化材を突き固めながら順次埋め戻すといった手数及び時間のかかる裏込め工事を簡略合理化することができる。加えて、各地下ユニット１における各構造体６，７，８の軸組用芯材鉄骨４…の大部分がコンクリート壁体１７内に埋設されて、その鉄骨部分埋設のコンクリート壁体１７と地下躯体１０とで、いわゆるＳＲＣ造りの一体複合構造を構成することになるので、各地下ユニット１における金属材（芯材鉄骨及び金属板）の使用量も減少することも可能となり、上述した塗装の省略化、現場工事の簡略合理化、断熱作業の容易化、断熱材料の節減と相俟って、トータルコストの著しい低減を図りつつ、構造強度の向上及び耐久寿命の増進を図ることができる。

さらに、ＳＣ造りの内外二重壁の複合構造となり、地下躯体１０に作用する土圧や水圧の大部分を外側のＣ（芯材鉄骨埋設のコンクリート壁１７）で負担させることができるため、地下ユニット１における金属材料（芯材鉄骨４…、金属板５）の使用量を減少して該地下ユニット１の製作コスト、さらにはトータルコストの一層の低減を図ることができる。

本発明に係るユニット式ボックス形地下室の施工状態の概要を示す概略斜視図である。 同地下室の施工完了状態を示す概略縦断正面図である。 図２のＸ−Ｘ線に沿った縦断側面図である。 図２のＹ−Ｙ線に沿った横断平面図である。 図２のＺ−Ｚ線に沿った横断平面図である。 金属製地下ユニットの要部の拡大断面図である。 図２の一点鎖線で囲んだＢ部の拡大詳細図である。 従来のユニット式ボックス形地下室の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１ 金属製地下ユニット
２ コンクリート製基礎
４ 芯材鉄骨
５ 金属板
６ 壁構造体
７ 天井構造体
８ 床構造体
１０ ボックス形地下躯体
１２ 土留め用矢板
１３ 金属製メッシュ
１７ コンクリート壁体
２０ 鋼製フラットバー（補強材）
２１ 断熱層
ＢＲ 地下室

Claims (4)

1. 所定のピッチ間隔に配置された芯材鉄骨を軸組とし、この軸組用芯材鉄骨に金属板が固定されてなる左右一対の壁構造体、天井構造体及び床構造体を工場生産段階で組み立ててラーメン構造に構成された金属製地下ユニットの任意複数個を建設現場に搬入して掘削穴底部に形成のコンクリート製基礎上に列状に据付け設置し、かつ、隣接する地下ユニット同士を相互に接合連結することにより短辺方向に□型ラーメン構造で、かつ、長辺方向に耐震壁構造のボックス形地下躯体が構築されるユニット式ボックス形地下室であって、
   前記金属製地下ユニットにおける壁、天井及び床の各構造体は、軸組用芯材鉄骨の内側に金属板が固定されており、かつ、前記ボックス形地下躯体の外側には、その外周全域を取り囲む状態でコンクリート壁体が地下躯体と一体複合構造となるように形成されているととともに、該ボックス形地下躯体の内壁面となる各構造体の金属板内面には、断熱層が形成されていることを特徴とするユニット式ボックス形地下室。
2. 前記金属製地下ユニットにおける壁構造体、床構造体及び天井構造体の軸組用芯材鉄骨には、それら各構造体への負荷荷重の分布に対応させて等分布またはほぼ等分布荷重の状態になるように金属製の補強材が横架固定されている請求項１に記載のユニット式ボックス形地下室。
3. 前記軸組用芯材鉄骨の外側には、地下躯体の外周を取り囲む状態に形成されるコンクリート壁体を補強する金属製メッシュが固定されている請求項１または２に記載のユニット式ボックス形地下室。
4. 前記コンクリート壁体の外側位置には、該コンクリート壁体を建設現場で形成するための土留め用矢板が埋殺し状態で地中に打ち込まれている請求項１〜３のいずれかに記載のユニット式ボックス形地下室。

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