JP2011231547A - 天井スラブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】天井スラブに設備収納用の凹部を組み込み、階高を変えることなく広い空間を供給できる天井スラブ構造を提供する。
【解決手段】複数の矩形状の一方向版４と少なくとも一つの閉塞板１６とからなる基層２を具備し、それら一方向版は、隣合う２辺のうちの１辺に沿う一方向の両端部を、建築物の構造部分に支承させる固定端部８とし、残る端部を非固定端部として、他辺の方向に配列するとともに、少なくとも２枚の一方向版の非固定端部１０側の対向端面の間に、上記一方向版の他辺の長さより短い間隙を設けており、閉塞板は、非固定端部の上部間に各一方向版の１辺の略全長に亘って架設しており、閉塞板の下面と閉塞板下方の２枚の一方向版の対向端面部分とで各種設備を収納するための下方開口の収納凹溝１８を形成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、天井スラブ構造、特に各種設備をコンパクトに収納できる空間を有する天井スラブ構造に関する。

従来の建築物では、床スラブと天井板との間に、照明、スプリンクラー、空調・換気などの各種設備を収納することが行われている（特許文献１〜３）。給電線や給水線や給気ダクトなど、当該設備の機能に必要なエネルギーや物などを供給するライン（以下「配管・配線手段」という）のルートを人目に晒さずに収納することが可能である。

他方、研究機関やビジネスオフィスの執務室などでは、開放感のある広い空間を確保するために、天井板を除去して上の階の床スラブの下面を天井面とする高天井構造が普及しつつある。

こうした高天井構造の床スラブとして、スラブの下面に平行な複数の貫通孔を対向端面の間に穿設したボイドスラブを採用し、貫通孔内に、天井の適所に付設した照明器具や空調機などの設備の配管・配線手段を配したものが提案されている（特許文献４）。

特開２００３−７４１４２ 特開平８−０８４７８３ 特開２０００−２１３７６６ 特開平６−３１３３４２

特許文献１〜３の構成では、各設備の機能を満足するためにスペースを天井裏に確保しようとすると、天井裏の空間が大きくなり、階高の上昇を招く結果となる。

特許文献４の構成では、階高を変えずにある程度空間を広げることができるが、スラブ内に設けられるのは配管や空気流路だけであり、設備本体は例えばスラブの下面に付設しなければならない。その設備本体が嵩張るときには、空間利用上の自由度が制限され、また建築デザインとしても不利である。

本発明の第１の目的は、天井スラブに設備収納用の凹部を組み込み、階高を増加させることなく高天井の空間を供給できる天井スラブ構造を提供することである。

本発明の第２の目的は、スラブの端面同士の間に設備収納用の凹部を設けかつ簡易に構築できる構成を有する天井スラブ構造を提案することである。

本発明の第３の目的は、スラブの端面同士の間に設備収納用の凹部を設けかつ耐火性能に優れた天井スラブ構造を提案することである。

本発明の第４の目的は、スラブの端面同士の間に設備収納用の凹部を設けかつ十分な強度を有する天井スラブ構造を提案することである。

第１の手段は、複数の矩形状の一方向版と少なくとも一つの閉塞板とからなる基層を具備し、
それら一方向版は、隣合う２辺のうちの１辺に沿う一方向の両端部を、建築物の構造部分に支承させる固定端部とし、残る端部を非固定端部として、他辺の方向に配列するとともに、
少なくとも２枚の一方向版の非固定端部側の対向端面の間に、上記一方向版の他辺の長さより短い間隙を設けており、
閉塞板は、非固定端部の上部間に各一方向版の１辺の略全長に亘って架設しており、
閉塞板の下面と閉塞板下方の２枚の一方向版の対向端面部分とで、照明用、消防用などの各種設備を収納するための下方開口の収納凹溝を形成している。

本手段では、図１の如く天井スラブを構成する複数の一方向版４の端面間の隙間を、図３に示す下面開放の収納凹溝１８に形成している。当該隙間の上面は閉塞板１６で閉塞する。収納凹溝は一方向版の長手方向に亘るから、設備本体及び配管・配線手段を無理なく収納できる。また一方向版の厚さｄ_１の範囲内に収納凹溝が収まるから、天井を高くできる。図示例では、収納凹溝の形成に伴いスラブの強度をトップコンクリートの鉄筋量やＰＣ鋼線のプレストレス量で調整しているが、発明の必須条件ではない。

「一方向版」は、一方向の両端部だけで支持できるように設けた板材である。「収納凹溝」は、配線ルートを兼ねて長く延びている。「閉塞板」は、収納凹溝の上面を閉塞する機能を有する板状部材であり、耐荷重性を有しかつ火災の熱に或る程度耐え得ることが望ましい。少なくとも閉塞板及びその周囲を耐火材料で覆うことが好適である。

第２の手段は、第１の手段を有し、かつ上記一方向版をプレキャストコンクリート板とし、隣接するプレキャストコンクリート板の対向端部の上に閉塞板の両端部を載置している。

本手段では、一方向版をプレキャストコンクリート板とし、図３の如く隣接する２つのプレキャストコンクリート板の対向端部の上に閉塞板１６の端部を載せている。収納凹溝に対応する構造を有する型枠を用いてコンクリートスラブを打設する場合に比べて作業手順が簡単となる。好適な図示例では、プレキャストコンクリート板の対向端部の上面を浅く陥没させて、閉塞板係合用の係止凹部１２としている。

第３の手段は、第２の手段を有し、かつ上記一方向版及び閉塞板の上に付設された表層を含み、
この表層をトップコンクリートで形成するとともに、
その打設作業の際にコンクリートが一方向版の間隙から流れ落ちないように、間隙全部を閉塞板で閉塞している。

本手段では、図２の如く、一方向版及び閉塞板の上に、コンクリート製の表層２２を設けることを提案している。表層の主たる機能は、閉塞板を火災の熱から保護することである。表層は、コンクリートを現場打ちして基層の表面全体を覆うこと望ましい。火災を確実に遮断するためである。現場打ちの作業において閉塞板は型枠の一部を兼ねており、故に型枠の底部分を組立て解体する手数が省略できる。表層を形成するコンクリートを鉄筋入りコンクリートとすると、配筋量を調整することで、一方向版にかかる荷重を規制することができる。

第４の手段は、第２の手段又は第３の手段を有し、かつ上記一方向版を、その一方向の両端面の間を貫通する複数の孔を穿設することで肉抜きした孔空き板としている。

本手段の一方向版は、図２に示すように孔空き板であり、その厚さの割りに軽量である。収納凹溝を深くかつ一方向版を厚く形成する必要がある場合に有利である。

第５の手段は、第２の手段から第４の手段のいずれかを有し、かつ上記一方向版を、一方向へテンションをかけたプレストレストコンクリート版としている。

本手段では、一方向版をプレストレストコンクリート版（ＰＣ版）としている。プレストレス量を調整することで、収納凹溝を設けることによる一方向版の荷重増大に対処するためである。

第６の手段は、第１の手段から第５の手段のいずれかを有し、かつ収納凹溝内に設備を収納させている。

本手段では、実際に収納凹溝に設備２６を収納させた構成に言及している。本手段において「収納凹溝に設備を収納させる」とは、図３の如く収納凹溝の長手方向から見て、鉛直方向の設備のうち大半の部分が収まっていることをいうものとする。これにより天井空間が広がり、空間利用の自由度が広がる。

第１の手段に係る発明によれば、閉塞板の下面と閉塞板下方の２枚の一方向版の対向端面部分とで下方開口の収納凹溝を形成したから、設備全体を収納することができ、階高を増加させることなく高天井の空間を提供することができる。

第２の手段に係る発明によれば、一方向版をプレキャストコンクリート板としたから、その板同士の間隙に閉塞板を設置するだけで、容易に収納凹溝を形成できる。

第３の手段に係る発明によれば、表層としてコンクリートを打設するから閉塞板を上層階の火炎から保護できる。

第４の手段に係る発明によれば、一方向版として孔空き板を採用したから、収納凹溝の深さを確保しながら、スラブの重量増加を抑制できる。

第５の手段に係る発明によれば、一方向版をＰＣ版としたから、耐力性が高まる。

第６の手段に係る発明によれば、収納凹溝内に設備を収納したから、空間利用の自由度が広がる。

本発明の第１の実施形態に係る天井スラブ構造を下から見上げた図（天井伏せ図）である。 図１の天井スラブ構造の縦断面図である。 図１の天井スラブ構造の収納凹溝を長手方向から見た縦断面図である。 図３の収納凹溝の端部分をＩＶ−ＩＶ方向から見た縦断面図である。 図１の天井スラブ構造の一部をＶ−Ｖ方向から見た縦断面図である。 図１の天井スラブ構造の構築手順の説明図である。 図５の一部の変形例を示す図である。 図５の一部の他の変形例を示す図である。

図１から図８は、本発明の実施形態に係る天井スラブ構造１を示している。

天井スラブは建築物の床面積全体に亘って構成されているが、本明細書では、説明の簡単のため、その構成のうち対向する２辺を建築物の構造部分で支承された部分を天井スラブ構造１と称するものとする。

天井見上げ図である図１において、建築物の構造部分として、天井スラブ構造の２辺を支える２本の平行な梁などのビーム材Ｂが図面の左右方向に描かれている。各ビーム材は柱Ｃの柱頭に固定されている。図中、Ｖ_ｄは換気ダクトである。

本実施形態の天井スラブ構造１は、図２に示す如く基層２と表層２２と設備２６とで構成されている。もっとも設備を除いた構成を天井スラブ構造としてもよい。

基層２は、複数の一方向版４と閉塞板１６とで構成している。

上記一方向版４は、図１に示す如く、一方向（図示のビーム材Ｂと直交する方向）に長い矩形状のコンクリート板であり、当該一方向に鉄筋を配向したり、或いは緊張させる（プレストレスをかける）ことで曲げ荷重に耐えるように形成している。

上記一方向版４の長手方向の両端部は、固定端部８として、図５に示すように上記ビーム材Ｂの上端部に支承されている。同図では、一つのビーム材Ｂの上に２つの天井スラブ構造１の各一方向版の長手方向の端部が相互に対峙して、ビーム材Ｂの上に載置されているが、このような構成でなくても構わない。また一方向版４の短手方向の端部のうち、隣接する一方向版の対応端部と向かい合うものは、非固定端部１０としている。

上記一方向版４の非固定端部１０の上面は浅く陥没して、一方向版の短手方向及び上方に開放した係止凹部１２に形成している。この係止凹部は、一方向版の長手方向全長に亘って形成する。係止凹部１２の深さは閉塞板１６の厚さと同じとするとよい。１４は、非固定端部の端面の間に形成された溝部である。

上記一方向版４は、完全な平板である必要はないが、例えば断面Ｔ字形の小梁の如き構造を含まない。天井空間の利用の自由度を阻害するからである。図示例において、各一方向版４の巾ｗ_１は一定である。

この一方向版４は、プレキャストコンクリート板とすることが好適である。仮に本発明の天井スラブ構造の全部を現場打ちのコンクリートで形成するとすれば、底面側に収納凹溝を有する型枠を組み立てて、コンクリートを流し込み、養生期間を経て型枠を解体しなければならない。それよりも天井スラブ構造の基層２の部分にプレキャストコンクリートを用いた方が作業を早くかつ簡単に行うことができる。

図示例の一方向版４は、図３に示すように上記一方向に延びる貫通孔６を有する孔空きのコンクリート板としている。

一方向版４を孔空きとする理由は、自重を抑えながら剛性を得るためである。仮に図示例の孔空きコンクリート板を、同様の収納凹溝の深さ、及び収容容積を確保した孔無しのコンクリート版に置き換えるとすると建物重量が増え、架構計画に影響を与えるからである。すなわち、主架構の断面が増となる不都合を生ずることになる。

上記貫通孔６は、一方向版４の巾（ｗ_１）方向の全長厚さに亘って一定の間隔ａ_１を存して均等に設ける。また各貫通孔６は、一方向版４の上面及び下面との間に所定の間隙ａ_２を存して厚さ方向に長く形成している。上記間隔ａ_１、ａ_２は一方向版４の強度確保に必要な長さとする。

一方向版４をビーム材Ｂに架設するときには、図６（Ａ）に示すように、一定数（図示例では２枚）の一方向版４に一つの割合で、隣り合う一方向版４の非固定端部１０の間には間隙Ｇを設ける。

上記閉塞板１６は、上記間隙の上方を覆うように両端部を係止凹部１２に係合させて、２つの一方向版４の間に架設している。この閉塞板は一方向版の長手方向全長に亘って設けられ、後述のフレッシュコンクリートが流れ落ちない程度に一方向版の非固定端部上面を閉塞している。

上記閉塞板１６は、一定の荷重を支えることが可能な剛性板であり、燃えにくい材料（例えば鋼板）で形成している。また閉塞板１６の形状は、上方から見て帯板状であり、一方向版４に比べて薄い平板である。

上記一方向版４の非固定端部と閉塞板１６とで下方開放の収納凹溝１８を形成する。すなわち、収納凹溝１８は、一方向版の厚さｄ_１の範囲内で設けられている。従って設備が収納凹溝内に収まるときには、天井スラブ全体の下面から設備が下方へ突き出すことがなく好適である。上記収納凹溝１８の巾は、一方向版４にかかる荷重が一方向版４の支持力を超えないように設計する。これについては後述する。

図示例では、上記収納凹溝１８の断面形状は、横長の長方形状である。しかしながら、この形状は設備の構造に合わせて適宜変更することができる。また収納凹溝１８の下端部は狭窄部２０とすることができる。

上記収納凹溝１８の長手方向の両端部は、本実施形態では、図４に示すように閉塞端部１９となっている。図示例では、ビーム材Ｂの上にコンクリート止めプレート２４Ａを固定して、収納凹溝１８の内部を周囲から区画させている。この構成は適宜変更できる。この閉塞端部側においては、収納凹溝１８の内から外へ配管・配線手段が延びる。これについては後述する。

表層２２は、耐火層として一方向版４及び閉塞板１６の上面全体を覆っている。閉塞板１６は構造的に薄いので、表層２２によって火災から保護するようにしている。表層２２は、コンクリートで形成することが好適である。

表層２２を形成するトップコンクリートは、重量過剰とならない範囲で適当な耐火性能を得られる程度に厚く設ける。好適な一例として７０ｍｍ〜８５ｍｍの厚さとすることができる。またトップコンクリートの機能を損なう部位に有害な亀裂が発生することを防止するために、図３に示すように、トップコンクリートの適所（例えば閉塞板の端部直上）に亀裂誘発目地２３を設けることができる。

上記トップコンクリートは、後述のように工事現場で打設するとよい。例えば図５に示すように、ビーム材Ｂの両側にそれぞれ一方向版４を配置するときには、トップコンクリートは両一方向版の固定端部８の間に入る。そしてビーム材Ｂから突出したピンＰにより、ビーム材Ｂに対して定着させている。

さらに上記表層２２は、鉄筋入りのトップコンクリートとすることが好適である。鉄筋の配筋量を調整することで、各一方向版４にかかる荷重が設計許容量の範囲に収まるようにするためである。

表層２２の鉄筋量及び一方向版のプレストレス量は、トップコンクリート及び一方向版の自重と天井スラブにかかる荷重の想定値などとから定める。隙間なく並べた一方向版の上にトップコンクリートを設ける場合に比べて、間隙Ｇをとることによる一方向版一枚当りの荷重の増大を、緊張材や鉄筋の量での増加で相殺するようにしなければならない。図示例の構成は、収納凹溝１８同士の端間距離が２０００ｍｍ、収納凹溝の巾を３００ｍｍであるものとして描いているが、この場合には一方向版及びトップコンクリートの支持荷重を約１５％程度大きくする必要がある。

上記表層２２の上には、必要により支承材を介して床材Ｆを載置するとよい。

設備２６は、設備本体２８と配管・配線手段３４ａ、３４ｂ…とからなる。図３に示す設備本体２８は、照明装置３０及びスプリンクラー３２とを兼備する。さらに蛍光灯３０ａ、非常用照明灯３０ｂ、ダウンライト３０ｃの如く複数の照明装置を付設することができる。このように複数種類の設備をまとめて一つの収納凹溝１８に組み込むことで作業性が高まる。

上記配管・配線手段３４ａ…は、収納凹溝１８に沿って延びている。図３において符号３４ａで示す配管・配線手段は、スプリンクラー用の給水管である。配管・配線手段としては、給水管の他に給電線や通信線も設けるが、図３では省略している。収納凹溝を通って閉塞端部１９に至った配管・配線手段は、その種類に応じて適当な経路を経由して、水源・電源などに至る。給水管である配管・配線手段３４ａは、天井面に取り付けた目隠しカバー（図示せず）を通すようにしてもよい。給電線である配管・配線手段３４ｂは、例えば閉塞板を貫通してトップコンクリート内部に埋め込むようにすることができる。

上記設備２６は、図示しない固定手段により収納凹溝１８内に固定されており、収納凹溝内に収まっている。これにより天井の体裁が良くなり、デザイン設計の邪魔となることがない。また研究室などにおいて大型の実験装置などを搬入しようとした場合に天井側でひっかかるなどの不都合もなくなる。

図示例では、設備本体２８及び配管・配線手段３４ａ…は、鉛直方向の全部分が収納凹溝に収まっている。しかしながら、“収納凹部に収納させる”とは例えば照明設備のうちの非常灯、消防設備のうちの感知器やスプリンクラーヘッドなど、比較的小型の器具が天井面から突出している構造を除外する意味ではない。

本実施形態の構造を構築するときには、次の手順で行う。まず図６（Ａ）に示すように対向するビーム材Ｂの間に、間欠的に間隙Ｇを存して複数の一方向版４を架設する。なお、上記ビーム材Ｂのフランジは、柱ＣのダイアフラムＣ_１に接合されている。

上記間隙Ｇは等間隔でとることが望ましい。間隙の配置に偏りがあると、各一方向版４にかかる荷重も不均等となる可能性があるからである。

次に図６（Ｂ）に示すように、かつその間隙を覆うように隣り合う一方向版４の非固定端部１０の上面の間に閉塞板１６を架設する。具体的には、一方向版の係止凹部１２に閉塞板１６の両端部を嵌め込む。

この状態で、閉塞板１６は係止凹部１２間の隙間に落ち込み、とくに図示例では、係止凹部を除く一方向版上面部分と閉塞板１６の上面とが面一になる。閉塞板１６が係止凹部１２に正しく嵌合していないときには、面一などの状態にならないから、目視により間隙Ｇが閉塞されているか否かを確認できる。

さらに図６（Ｃ）に示すように床の周囲を囲むようにコンクリート止めプレート２４Ｂを設置し、鉄筋（図示せず）を配筋した後に型枠内にフレッシュコンクリートを流し込み、トップコンクリートを打設する。コンクリートが硬化すると、閉塞板１６が固定される。

一方向版４の両端部は、ビーム材Ｂなどの構造部分に係合させたから、上記収納凹溝１８も自動的に床スラブの外周部に連絡することになり、配線ルートの確保が容易である。

しかして図６（Ｄ）に示すように設備２６を収納凹溝１８内に下方から嵌め込む。

上記構成によれば、床スラブを構成する一方向版４の端面の間に設備を収めるための収納凹溝１８を設けているから、階高を変えずに高く広い天井空間を構成できる。特に設備２６のほぼ全部を収納凹溝１８内に収めたときには、天井面が実質的にフラットになる。天井から設備の一部が突き出ている場合と比較すると、室内デザインの設計や空調計画などへの差し障りが少なくなり、空間利用の自由度が広まる。

図７及び図８は、本発明の実施例を示している。これらの例では、ビーム材Ｂの上端部を表層２２内に埋め込み、かつビーム材に付設した支持部材Ｓで一方向版４の固定端部８を支持している。

１…天井スラブ構造
２…基層 ４…一方向版 ６…貫通孔 ８…固定端部 １０…非固定端部
１２…係止凹部 １４…溝部 １６…閉塞板 １８…収納凹溝
１９…閉塞端部 ２０…狭窄部 ２２…表層 ２３…目地
２４Ａ、２４Ｂ…コンクリート止めプレート
２６…設備 ２８…設備本体
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…照明器具
３２…スプリンクラー ３４ａ、３４ｂ…配管・配線手段
Ｂ…ビーム材 Ｃ…柱 Ｃ_１…ダイアフラム
Ｆ…床材 Ｇ…間隙 Ｐ…ピン
Ｖ_ｄ…換気ダクト Ｓ…支持部材
ａ_１、ａ_２…隙間 ｗ_１…一方向版の巾 ｄ_１…一方向版の厚さ

Claims (6)

1. 複数の矩形状の一方向版と少なくとも一つの閉塞板とからなる基層を具備し、
   それら一方向版は、隣合う２辺のうちの１辺に沿う一方向の両端部を、建築物の構造部分に支承させる固定端部とし、残る端部を非固定端部として、他辺の方向に配列するとともに、
   少なくとも２枚の一方向版の非固定端部側の対向端面の間に、上記一方向版の他辺の長さより短い間隙を設けており、
   閉塞板は、非固定端部の上部間に各一方向版の１辺の略全長に亘って架設しており、
   閉塞板の下面と閉塞板下方の２枚の一方向版の対向端面部分とで、照明用、消防用などの各種設備を収納するための下方開口の収納凹溝を形成したことを特徴とする、天井スラブ構造。
2. 上記一方向版をプレキャストコンクリート板とし、隣接するプレキャストコンクリート板の対向端部の上に閉塞板の両端部を載置したことを特徴とする、請求項１に記載の天井スラブ構造。
3. 上記一方向版及び閉塞板の上に付設された表層を含み、
   この表層をトップコンクリートで形成するとともに、
   その打設作業の際にコンクリートが一方向版の間隙から流れ落ちないように、間隙全部を閉塞板で閉塞したことを特徴とする、請求項２に記載の天井スラブ構造。
4. 上記一方向版を、その一方向の両端面の間を貫通する複数の孔を穿設することで肉抜きした孔空き板としたことを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の天井スラブ構造。
5. 上記一方向版を、一方向へテンションをかけたプレストレストコンクリート版としたことを特徴とする、請求項２から請求項４のいずれかに記載した天井スラブ構造。
6. 上記収納凹溝内に設備を収納させたことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載した天井スラブ構造。