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TWI678451B - 鋼結構混凝土梁及鋼結構混凝土梁的施工方法 - Google Patents

鋼結構混凝土梁及鋼結構混凝土梁的施工方法 Download PDF

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TWI678451B
TWI678451B TW107106683A TW107106683A TWI678451B TW I678451 B TWI678451 B TW I678451B TW 107106683 A TW107106683 A TW 107106683A TW 107106683 A TW107106683 A TW 107106683A TW I678451 B TWI678451 B TW I678451B
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平山貴之
Takayuki Hirayama
中平和人
Kazuto NAKAHIRA
野澤裕和
Hirokazu NOZAWA
奧野雄一郎
Yuuichirou OKUNO
待永崇宏
Takahiro MACHINAGA
藤田尚大
Naohiro Fujita
高津比呂人
Hiroto TAKATSU
山崎賢二
Kenji Yamazaki
村上行夫
Yukio Murakami
木下智裕
Tomohiro Kinoshita
清水孝憲
Takanori Shimizu
渡邊誠司
Seishi Watanabe
安岡裕織
Hiroori YASUOKA
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Takenaka Corporation
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Jfe Metal Products Corporation
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Abstract

本發明提供一種可減少為了形成貫穿孔而另行安裝補強構件之工時及成本的鋼結構混凝土梁及鋼結構混凝土梁之施工方法。小梁1具備：底板部12、及從底板部12兩端向上延伸之一對側板部13的鋼製模板10；及澆灌於藉由鋼製模板10之底板部12與一對側板部13所構成的溝部之小梁混凝土20。

Description

鋼結構混凝土梁及鋼結構混凝土梁的施工方法
本發明係關於一種鋼結構混凝土梁及鋼結構混凝土梁之施工方法。
過去提出一種對RC(鋼筋混凝土)造之梁形成用於通過導管等之貫穿孔的方法。此種方法的一例，為在梁之外圍安裝補強構件實施貫穿補強，來抑制形成貫穿孔時梁之強度降低，然後，形成貫穿梁與補強構件之貫穿孔的方法(例如參照專利文獻1：日本特開2014-148813號公報)。
但是，因為上述專利文獻1所記載之方法，為了形成貫穿孔，需要在構築RC造之梁後，另行將補強構件安裝於梁的側面，所以作業工時會增加。此外，因為僅可在安裝補強構件之範圍形成貫穿孔，所以貫穿孔之位置及大小的自由度低。因此，迫切期待可減少為了形成貫穿孔而另行安裝補強構件之工時及成本，並可提高貫穿孔之位置及大小的自由度之鋼結構混凝土梁及鋼結構混凝土梁之施工方法。
本發明係鑑於上述情形者，目的為提供一種可減少為了形成貫穿孔而另行安裝補強構件之工時及成本，並可提高貫穿孔之位置及大小的自由度之鋼結構混凝土梁及鋼結構混凝土梁之施工方法。
為了解決上述問題而達成目的，申請專利範圍第1項之鋼結構混凝土梁，具備：鋼製模板，其係具有：底板部；及一對側板部，其係從前述底板部之兩端向上延伸；及混凝土，其係澆灌於藉由前述鋼製模板之前述底板部與一對前述側板部所構成的溝部。
申請專利範圍第2項之鋼結構混凝土梁，如申請專利範圍第1項之鋼結構混凝土梁，其中前述鋼結構混凝土梁之容許彎矩或容許剪力，係藉由下述公式(1)估計，(公式1) Fa=FRC+β‧FS其中，Fa：前述鋼結構混凝土梁之容許彎矩或容許剪力
FRC：前述混凝土之容許彎矩或容許剪力
β：前述鋼製模板之容許彎矩或容許剪力的負擔係數，且為0.5以下之負擔係數
FS：前述鋼製模板之容許彎矩或容許剪力。
申請專利範圍第3項之鋼結構混凝土梁，如申請專利範圍第1項或第2項之鋼結構混凝土梁，其中前述鋼結構混凝土梁係其一部分接合於大梁者，且前述鋼製模板具備在前述鋼製模板長度方向上之前述大梁側的端部，且係經由形成於前述大梁側面之缺口，而收容於前述大梁之前述大梁面層厚度以上長度的端部。
申請專利範圍第4項之鋼結構混凝土梁，如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之鋼結構混凝土梁，其中前述側板部 及前述混凝土具有貫穿孔形成部，其係可形成貫穿前述側板部與前述混凝土之貫穿孔。
申請專利範圍第5項之鋼結構混凝土梁，如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之鋼結構混凝土梁，其中將用於相互固定前述一對側板部之鉸接構件，設於從前述一對側板部之上端位置至比該上端位置在前述一對側板部之高度的1/3下方位置之範圍內。
申請專利範圍第6項之鋼結構混凝土梁，如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之鋼結構混凝土梁，其中前述鋼製模板具備從前述側板部之上端向外延伸的凸緣部。
申請專利範圍第7項之鋼結構混凝土梁，如申請專利範圍第6項之鋼結構混凝土梁，其中前述鋼製模板具備從前述凸緣部之外端向下或向上延伸之補強部。
申請專利範圍第8項的鋼結構混凝土梁之施工方法包含：鋼製模板設置步驟，其係設置具有：底板部、及從前述底板部之兩端向上延伸的一對側板部之鋼製模板；及澆灌步驟，其係在藉由前述鋼製模板設置步驟中所設置的前述鋼製模板之前述底板部與一對前述側板部所構成的溝部中澆灌混凝土。
申請專利範圍第9項的鋼結構混凝土梁之施工方法，如申請專利範圍第8項的鋼結構混凝土梁之施工方法，其中前述鋼結構混凝土梁之容許彎矩或容許剪力，係藉由下述公式(1)估計，(公式1) Fa=FRC+β‧FS其中，Fa：前述鋼結構混凝土梁之容許彎矩或容許剪力
FRC：前述混凝土之容許彎矩或容許剪力
β：前述鋼製模板之容許彎矩或容許剪力的負擔係數，且為0.5以下之負擔係數
FS：前述鋼製模板之容許彎矩或容許剪力。
採用申請專利範圍第1項之鋼結構混凝土梁、及申請專利範圍第8項的鋼結構混凝土梁之施工方法時，因為混凝土之外圍藉由鋼製模板覆蓋，所以可抑制在梁側面形成貫穿孔時之強度降低，可減少為了形成貫穿孔而另行安裝補強構件之工時及成本。
採用申請專利範圍第2項之鋼結構混凝土梁、及申請專利範圍第9項的鋼結構混凝土梁之施工方法時，可計算考慮到鋼製模板與混凝土 之各個負擔比率的複合性容許彎矩及容許剪力，可使鋼結構混凝土梁之設計達到最佳化。
採用申請專利範圍第3項之鋼結構混凝土梁時，藉由將鋼製模板之端部，且為大梁之面層厚度以上長度的端部收容於大梁，可使小梁與大梁之接合強度進一步提高。
採用申請專利範圍第4項之鋼結構混凝土梁時，由於可在貫穿孔形成部形成貫穿孔，因此可使配管及配線在貫穿孔中相通等，可提高鋼結構混凝土梁之便利性。特別是因為鋼結構混凝土梁之混凝土外圍藉由鋼製模板覆蓋，所以可形成貫穿孔之部分，不致如過去技術限定於安裝補強構件的部分，可提高貫穿孔之大小及配置的自由度。
採用申請專利範圍第5項之鋼結構混凝土梁時，由於可在比較靠近一對側板上端之位置固定此等一對側板的相對位置，因此與在比該範圍下方位置設置鉸接構件時比較，可更有效防止一對側板相互向外打開。
採用申請專利範圍第6項之鋼結構混凝土梁時，由於具備凸緣部，因此可讓凸緣部承受鋼結構混凝土梁所支撐之平板的荷重，順利地流向鋼結構混凝土梁，使得鋼結構混凝土梁之強度提高。
採用申請專利範圍第7項之鋼結構混凝土梁時，由於在凸緣部外端具備補強部，因此可藉由補強部抑制在鋼製模板之溝部及凸緣部上澆 灌混凝土時凸緣部之壓曲，使得鋼結構混凝土梁之強度提高。
1、50、100、200、300、400、500‧‧‧小梁
2、110‧‧‧大梁
2a‧‧‧木製模板
2b‧‧‧小梁收容部
2c‧‧‧凸緣收容部
2d‧‧‧密封材料
3‧‧‧寬波紋鋼板
4‧‧‧平板混凝土
10、210、310、410、510‧‧‧鋼製模板
11、11'、220、320、420、520‧‧‧Z型鋼
12、221、321‧‧‧底板部
13、213、521‧‧‧側板部
13a‧‧‧配筋孔
14、214、421‧‧‧凸緣部
15、215‧‧‧補強部
16、222、323‧‧‧接合面
17、17'‧‧‧錨筋
18、111‧‧‧缺口
19‧‧‧接合板
20‧‧‧小梁混凝土
30‧‧‧主筋
31‧‧‧肋筋
40‧‧‧貫穿孔
51‧‧‧圓形孔
52‧‧‧圓筒模板
60‧‧‧鋼板
120‧‧‧畚斗構件
216‧‧‧第二補強部
322‧‧‧折回部分
324‧‧‧鉚接配件
422、522‧‧‧鉸接構件
第一圖係顯示本發明實施形態1之鋼結構混凝土梁(小梁)的圖，第一(a)圖係左側視圖，第一(b)圖係第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面圖。
第二圖係顯示在小梁與大梁之接合部附近施工時的暫時性狀態之分解立體圖。
第三圖係顯示小梁之剖面與估計參數的關係圖。
第四圖係顯示平板厚度與長期彎曲剛度比之關係的曲線圖。
第五圖係顯示平板厚度與短期彎曲剛度比之關係的曲線圖。
第六圖係顯示無貫穿孔時，小梁之負載荷重與鋼製模板的剪切剛性比之關係曲線圖。
第七圖係顯示有貫穿孔時，小梁之負載荷重與鋼製模板的剪切剛性比之關係曲線圖。
第八圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面立體圖，第八(a)圖顯示鋼製模板設置步驟完成時，第八(b)圖顯示主筋配筋步驟、寬波紋鋼 板設置步驟、及澆灌步驟完成時，第八(c)圖顯示貫穿步驟完成時的小梁。
第九圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面立體圖，第九(a)圖顯示鋼製模板設置步驟、及圓筒模板設置步驟完成時，第九(b)圖顯示主筋配筋步驟、寬波紋鋼板設置步驟、及澆灌步驟完成時，第九(c)圖顯示貫穿步驟完成時的小梁。
第十圖係顯示Z型鋼之搬運狀態圖，第十(a)圖係顯示實施形態1之Z型鋼搬運狀態的端面圖，第十(b)圖係顯示第一變形例之Z型鋼搬運狀態的端面圖。
第十一圖係顯示第二變形例之鋼製模板圖，第十一(a)圖係彎曲前之鋼製模板的俯視圖，第十一(b)圖係彎曲後之鋼製模板的側視圖。
第十二圖係顯示第三變形例之小梁與大梁的接合部附近之圖，第十二(a)圖係左側視圖，第十二(b)圖係第十二(a)圖之B-B箭頭方向觀看剖面圖。
第十三圖係顯示第四變形例之小梁與大梁的接合部附近之圖，第十三(a)圖係右側視圖，第十三(b)圖係俯視圖。
第十四圖係顯示第五變形例之小梁與大梁的接合部附近之右側視圖。
第十五圖係顯示第六變形例之小梁與大梁的接合部附近之右側視圖。
第十六圖係第十五圖之小梁的鋼製模板之端部的立體圖。
第十七圖係顯示第七變形例之小梁與大梁的接合部附近之右側視圖。
第十八圖係顯示第八變形例之小梁與大梁的接合部附近之側視圖。
第十九圖係第十八圖之俯視圖。
第二十圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面圖，且係第九變形例之小梁的鋼製模板剖面圖。
第二十一圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面圖，且係第十變形例之小梁的鋼製模板剖面圖。
第二十二圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面圖，且第二十二(a)圖係第十一變形例之小梁的鋼製模板，第二十二(b)圖係第十二變形例之小梁的鋼製模板。
第二十三圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面圖，且第二十三(a)圖係第十三變形例之小梁的鋼製模板，第二十三(b)圖係第十四變形例之小梁的鋼製模板。
以下，參照附圖詳細說明本發明之鋼結構混凝土梁的實施形態。首先，說明〔I〕實施形態之基本概念後，說明〔II〕實施形態之具體內容，最後，說明〔III〕對實施形態之變形例。但是，本發明並非藉由實施形態而限定者。
〔I〕實施形態之基本概念
首先，說明實施形態之基本概念。實施形態係關於構成建築物之鋼結構混凝土梁。所謂「鋼結構混凝土梁」，係至少具備鋼結構與混凝土之梁。另外，鋼結構混凝土梁亦可具備此等鋼結構及混凝土以外之結構要素，例如，實施形態係顯示除了鋼結構及混凝土之外，進一步具有鋼筋而構成之框架鋼筋混凝土梁的例子。此種鋼筋例如可具備主筋及箍筋，不過，以下係說明僅具備主筋而不具箍筋的情況。不過，鋼結構混凝土梁例如亦可僅具備箍筋，或是具備主筋與箍筋兩者，或是不具此等之任何一個。
此外，鋼結構只要作為可澆灌混凝土之模板而發揮功能者，其形狀不拘，以下說明軸剖面係帽形狀(將一對Z型鋼彼此接合的狀態)之鋼製模板的情況。
此外，實施形態之鋼結構混凝土梁的設置樓層不拘，以下係說明鋼結構混凝土梁係二樓梁之情況，不過亦可適用於其他樓層之梁。此外，以下係說明鋼結構混凝土梁為小梁之情況，不過即使為大梁亦無妨。
〔II〕實施形態之具體內容
其次，說明實施形態之具體內容。
(實施形態1)
首先，說明實施形態1之鋼結構混凝土梁。
(構成)
第一圖係顯示本實施形態1之鋼結構混凝土梁(以下，簡稱「小梁」1)的圖，第一(a)圖係左側視圖，第一(b)圖係第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面圖。如該第一圖所示，本實施形態1之小梁1具備：鋼製模板10、小梁混凝土20、主筋30、及貫穿孔40。以下，依需要將各圖中之+X-X方向稱為「寬度方向」，特別是將+X方向稱為「右方向」，將-X方向稱為「左方向」。此外，將+Y-Y方向稱為「深度方向」或「前後方向」，特別是將+Y方向稱為「前方向」，將-Y方向稱為「後方向」。此外，將+Z-Z方向稱為「高度方向」或「上下方向」，特別是將+Z方向稱為「上方向」，將-Z方向稱為「下方向」。此外，對於通過鋼結構混凝土梁軸心之鉛直平面(YZ平面)，將沿著寬度方向(+X-X)而接近的方向稱為「內方向」，並將沿著寬度方向(+-X)而遠離的方向稱為「外方向」。
(構成-鋼製模板)
鋼製模板10係具有用於澆灌小梁混凝土20之溝部(後述)的鋼製模板。該鋼製模板10設於構成建築物之各小梁1，並以從下方覆蓋小梁1之方式配置。此處，本實施形態1之鋼製模板10係在施工現場，如圖式以後述之底板部12相互接合而形成一對(亦即2個)Z型鋼11，不過不限於此，以單一構件一體形成鋼製模板10亦無妨，即使組合3個以上構件而形成亦無 妨。如此，組合3個以上構件情況下，例如，亦可將構成Z型鋼11而一體形成之構件(後述之底板部12、側板部13、凸緣部14、及補強部15)相互分離而形成。另外，由於一對Z型鋼11之各個可相互概略同樣地構成，因此，以下僅說明一方之Z型鋼11，不過，需要將此等Z型鋼11相互區別時，則將位於小梁1右方(+X方向)之Z型鋼11稱為「右Z型鋼」，並將位於小梁1左方(-X方向)之Z型鋼11稱為「左Z型鋼」以作區別。此外，鋼製模板10之具體形成方法於後述。
此處，Z型鋼11係構成鋼製模板10之框架構件，且如第一(b)圖所示，係軸剖面為概略Z形狀之鋼材。該Z型鋼11具備：底板部12、側板部13、凸緣部14、及補強部15。
底板部12係位於鋼製模板10底面之鋼板。該底板部12具有用於將一對Z型鋼11之各個底板部12相互接合的接合面16，該接合面16上相互接合一對Z型鋼11。例如，本實施形態1係在左Z型鋼之底板部12的一部分上重疊右Z型鋼之底板部12的一部分，此等一對Z型鋼11相互接觸之部分(左型鋼之底板部12的上面、與右Z型鋼之底板部12的下面)分別為接合面16。在該接合面16接合之具體方法不拘，例如本實施形態1係在兩Z型鋼11之接合面16上，沿著梁之長度方向(+Y-Y方向)隔以間隔形成有複數個螺栓孔(省略圖示)，並藉由使用該螺栓孔緊固螺栓來接 合兩Z型鋼11。不過，接合之具體方法不限於此，例如亦可藉由焊接來接合，亦可使螺釘貫穿來接合。
側板部13係從底板部12向上延伸之鋼板。具體而言，該側板部13係從底板部12之外端折回，而延伸至梁上端的部分，並以覆蓋小梁1之左右側方的方式設置。此處，側板部13之高度方向(+Z-Z方向)的長度，係左Z型鋼比右Z型鋼長底板部12之厚度部分。此因，重疊一對Z型鋼11時，係使兩Z型鋼11之側板部13的上端位置(亦即凸緣部14之高度位置)相互一致。
另外，以下依需要將藉由一對鋼製模板10之側板部13及底板部12所形成的軸剖面U字狀部分稱為溝部。如此，藉由鋼製模板10形成溝部，可在該溝部中澆灌混凝土。此外，由於藉由溝部以鋼板覆蓋小梁1之下方及側方，因此，火災時可抑制蒸氣從小梁混凝土20之下方或側方排出，可抑制小梁1下方之室內溫度上升，而使小梁1之耐火性能提高。
凸緣部14係從側板部13之上端向外延伸的鋼板。具體而言，該凸緣部14係從側板部13之上端向外折回，並沿著水平面而延伸的部分，且在該凸緣部14上搭載寬波紋鋼板3並以螺釘固定。此處係說明該寬波紋鋼板3為習知的波形鋼板，不過不限於此，亦可使用平板。另外，實際上係沿著大梁2之長度方向隔以間隔並列設置小梁1，不過省略圖示，寬波紋 鋼板3之一端部如第一(b)圖所示，搭載於一支小梁1的凸緣部14，寬波紋鋼板3之另一方端部同樣地搭載於上述一支小梁1相鄰的小梁1之凸緣部14。如此，由於具備凸緣部14，因此可以讓凸緣部14承受平板混凝土4(後述)之荷重，順利地流向小梁1，使得小梁1之強度提高。
補強部15係從凸緣部14之外端向下延伸的鋼板。如此藉由設置補強部15使凸緣部14之外端保持厚度，可抑制當澆灌平板混凝土4而凸緣部14承受平板的荷重時，凸緣部14之外端局部壓曲。此外，藉由補強部15僅局部補強其強度低的部分，可使鋼製模板10整體變薄。另外，本實施形態1之補強部15係從凸緣部14之外端向下延伸，不過不限於此，例如亦可向上延伸。
(構成-小梁混凝土)
小梁混凝土20係澆灌於藉由鋼製模板10之底板部12與一對側板部13所構成的溝部之混凝土。該小梁混凝土20係在充填於溝部內部狀態下凝固之習知的混凝土，且在該小梁混凝土20中如上述形成有複數個貫穿孔40。此處，係在小梁混凝土20之上方沿著水平面形成有用於形成上層平板的平板混凝土4，並在小梁混凝土20之前端及後端，與小梁1正交地形成有用於形成大梁2之大梁混凝土(省略符號)。另外，此等小梁混凝土20、平板 混凝土4、及大梁混凝土係分別賦予名稱或符號，不過本實施形態1係同時澆灌而形成，此外，此等不需要相互區別時，則僅稱「混凝土」作說明。
(構成-主筋)
主筋30係沿著梁之軸心方向延伸設置的鋼筋。另外，本實施形態1係以2支上端筋與4支下端筋為一例而圖示，不過主筋30之數量及配置不限於此。
(構成-貫穿孔)
貫穿孔40係以貫穿側板部13及小梁混凝土20之方式而形成的孔，例如澆灌於鋼製模板10之小梁混凝土20凝固後，以鑽孔機將側板部13及小梁混凝土20削孔而形成。藉由如此形成貫穿孔40，例如可使空調及電力設備用之導管或配管通過該貫穿孔40(以下，係說明通過貫穿孔40者為空調用之導管的情況)。因此，可將導管從夾著小梁1之一方空間(例如小梁1的右方空間)向另一方空間(例如小梁1的左方空間)延伸設置，導管之配置自由度提高。
此處，貫穿孔40形成於小梁1之貫穿孔形成部。所謂「貫穿孔形成部」，係可形成貫穿側板部13及小梁混凝土20之貫穿孔40的部分，具體而言，係未布置鋼筋(本實施形態1係指主筋30)之部分(以鑽孔機研削貫穿孔40時，鑽孔機不致干擾到鋼筋的部分)。例如，本實施形態1 係在小梁1中比下方主筋30(下端筋)上方的部分。另外，圖示之貫穿孔40數量係沿著梁的軸心方向有6個，不過不限於此。
(構成-與大梁的接合部)
繼續，說明本實施形態1之小梁1與大梁2的接合部。第二圖係顯示在小梁1與大梁2之接合部附近施工時的暫時性狀態之分解立體圖。另外，第二圖之圖示權宜上係省略構成小梁1及大梁2的混凝土及鋼筋。如該第二圖所示，在本實施形態1之大梁2的木製模板2a側面，形成有與小梁1之軸剖面形狀概略一致形狀(帽形狀)的缺口(以下稱小梁收容部2b)。而後，藉由在該小梁收容部2b中嵌入小梁1之鋼製模板10的狀態下，同時在鋼製模板10與大梁2之木製模板2a內澆灌混凝土，可同時形成小梁1與大梁2。另外，在小梁收容部2b之上端左右如圖示形成有與凸緣部14相同寬度之缺口(以下稱凸緣收容部2c)，可在該凸緣收容部2c中收容凸緣部14。不過，如此在凸緣收容部2c中收容凸緣部14時，由於在凸緣部14下方形成有補強部15高度部分之間隙，因此，為了防止混凝土從該間隙洩漏，而配置有掩埋該間隙之密封材料2d(例如圖示之立方體木材)。
此外，在澆灌混凝土之前，亦可以暫設支撐(省略圖示)來支撐小梁1。另外，暫設支撐之位置及數量可依小梁1之長度及重量而適當變更，不過，例如亦可在軸方向兩端部各設1支，並在軸方向中央部設置1 支。另外，由於鋼製模板10之強度比木製模板2a高，因此，鑑於小梁1之長度及重量，認為不需要時，亦可省略暫設支撐。
(鋼製模板之設計方法)
其次，說明本實施形態1之鋼製模板10的設計方法之一例。本實施形態中，藉由下述公式(1)估計小梁1之容許彎矩或容許剪力。
(公式1) Fa=FRC+β‧FS其中，Fa：小梁1之容許彎矩或容許剪力
FRC：小梁混凝土20(以下，依需要為「RC」(鋼筋混凝土(Reinforced Concrete))之容許彎矩或容許剪力
β：鋼製模板10之容許彎矩或容許剪力的負擔係數，且為0.5以下之負擔係數
FS：鋼製模板10之容許彎矩或容許剪力。
(鋼製模板之設計方法-容許彎矩的設計方法)
就該設計方法，分成容許彎矩之設計方法與容許剪力之設計方法，進一步具體說明於下。首先，就容許彎矩之設計方法作說明。該容許彎矩係分成長期容許彎矩與短期容許彎矩而設計者，並藉由下述公式(2)估計長期容許彎矩，並藉由下述公式(3)估計短期容許彎矩。第三圖係顯示小梁1之 剖面與估計參數的關係圖。
(公式2) LMa=LMRC+LβM‧LMS
(公式3) SMa=SMRC+SβM‧SMS其中，LMRC：RC剖面部分之長期容許彎矩
(RC剖面之拉力鋼筋比低於平衡鋼筋比時，可為at‧Lft‧j)
SMRC：RC剖面部分之短期容許彎矩
(RC剖面之拉力鋼筋比低於平衡鋼筋比時，可為at‧Sft‧j)
at：拉力鋼筋剖面積
Lft：拉力鋼筋的長期容許拉應力強度
Sft：拉力鋼筋的短期容許拉應力強度
j：應力中心距離(j=(7/8)‧d)
d：剖面的有效性(從小梁1上面至混凝土配筋的距離)
LβM：長期鋼結構彎曲負擔有效係數，且為0.5以下的係數，此處為0.1
SβM：短期鋼結構彎曲負擔有效係數，且為0.5以下的係數，此處為0.4
LMS：S剖面部分的長期容許彎矩(LMS=Lσt‧ZS)
SMS：S剖面部分的短期容許彎矩(SMS=Sσt‧ZS)
Lσt：鋼製模板10之長期容許拉應力強度
Sσt：鋼製模板10之短期容許拉應力強度
ZS：鋼製模板10之剖面係數
此外，極限彎曲強度Mu藉由下列公式(4)估計。
(公式4) Mu=MuRC+MuS其中，MuRC：RC剖面部分之極限彎曲強度(MuRC=0.9‧at‧1.1‧Sft‧d)
at：拉力鋼筋剖面積
Sft：拉力鋼筋之短期容許拉應力強度
d：剖面之有效性
MuS：S剖面部分之極限彎曲強度(MuS=1.1‧Sσt‧Zp)
Sσt：鋼製模板10之短期容許拉應力強度
Zp：鋼製模板10之塑性剖面係數
所謂長期容許彎矩，係經過比較長期(例如數年~數十年)之容許彎矩，所謂短期容許彎矩，係經過比較短期(例如數小時~數日)之容許彎矩。如此分成2個期間計算容許彎矩的理由，是由於對小梁1之負載狀況可依期間長度而不同，考慮小梁1中之RC與鋼製模板10的荷重負擔比率亦可不同，而設計適合各荷重負擔比率的容許彎矩。亦即，在比較長期，由於假設對小梁1的負載比較小，因此假設小梁1之RC不致破裂而 維持(參照後述之第四圖左下方剖面)，RC之荷重負擔比率提高。另外，在比較短期，由於假設對小梁1之負載比較大(例如因裝載重物之堆高機通過小梁1而負載比較大)，因此假設在小梁1之RC下端發生龜裂(參照後述第五圖左下方之剖面。該剖面中如斜線所示，假設RC之平板部分中，僅上部2/3程度無龜裂而保留來負擔荷重)，RC之荷重負擔比率變小。因此，本實施形態係在公式2、3中，將小梁1中之RC與鋼製模板10的荷重負擔比率作為鋼結構彎曲負擔有效係數βM來表示後，藉由在長期時與短期時將該鋼結構彎曲負擔有效係數βM設為不同值，來設計適合各荷重負擔比率的容許彎矩。藉由採用此種設計方法，可計算考慮到長期與短期各個負載狀況之複合性容許彎矩，而將小梁1之設計最佳化。
該鋼結構彎曲負擔有效係數βM可從鋼製模板10之彎曲剛性EsIs與RC之彎曲剛性比ζM(=EsIs/EcIc)來估計。由於該彎曲剛性比ζM，亦可依鋼製模板10之板厚及安裝於小梁1之平板混凝土4(以下，依需要稱「平板」)的厚度而變化，因此在此等鋼製模板10之板厚與平板的厚度分別設定適用限制範圍，將該適用限制範圍作為前提來估計彎曲剛性比ζM，再從該估計之彎曲剛性比ζM決定鋼結構彎曲負擔有效係數βM。具體而言，鋼製模板10之板厚的適用限制範圍為3.2mm以上。由於該鋼製模板10之板厚愈厚，鋼製模板10之荷重負擔比率愈大，因此將「3.2mm」作為下限 值，藉由將該下限值「以上」設定成適用限制範圍，只要在適用限制範圍內決定鋼製模板10之板厚，鋼結構彎曲負擔有效係數βM就不致低於該值。另外，平板之厚度的適用限制範圍為200mm以下。因為該平板之厚度愈厚，平板之荷重負擔比率愈大，由於鋼製模板10之荷重負擔比率變小，因此將「200mm」作為上限值，藉由將該上限值「以下」設定成適用限制範圍，只要在該適用限制範圍內決定平板的厚度，鋼結構彎曲負擔有效係數βM就不致低於該值。
第四圖係顯示平板之厚度與長期彎曲剛性比LζM的關係曲線圖，第五圖係顯示平板之厚度與短期彎曲剛性比SζM的關係曲線圖。各圖皆以橫軸表平板之厚度，以縱軸表彎曲剛性比ζM(長期彎曲剛性比LζM或短期彎曲剛性比SζM)，實線表示荷重=3.2ton，虛線表示荷重=4.5ton，小梁1之剖面形狀假設為標準剖面(全長6.5m，全寬300mm，全高550mm)。如第四圖所示，長期平板厚度之適用限制範圍的上限值之200mm中，由於長期彎曲剛性比LζM=約0.12，因此，考慮安全度而設定成長期彎曲剛性比LζM=0.1。此外，如第五圖所示，短期平板厚度之適用限制範圍的上限值之200mm中，由於短期彎曲剛性比SζM=約0.49，因此，考慮安全度而設定成短期彎曲剛性比SζM=0.4。而後，依據此等長期彎曲剛性比LζM=0.1與短期彎曲剛性比SζM=0.4，可從強度公式Ma=(1+LζM)MRC、從鋼結構彎曲負擔有效係數 βM=ζM(MRC/MS)來估計。此處，MRC/MS係RC剖面與鋼製模板10之容許強度比，在第四、五圖之剖面中，將RC剖面之配筋設為4-HD13(4支屈服點為345N/mm2以上之變形鋼筋(steel deformed bar))，鋼製模板10之板厚為3.2mm時，MRC/MS=1.35。此處，以MRC/MS=1.0作為安全側之值來估計鋼結構彎曲負擔有效係數βM。另外，本實施形態如上述係使用對鋼製模板10之板厚及平板的厚度設定稱為適用限制範圍的限制之簡略法(β法)，不過亦可採用依各個剖面形狀(鋼製模板10之板厚、平板之厚度、配筋)設定彎曲剛性比ζM，從強度公式Ma=(1+LζM)MRC估計鋼結構彎曲負擔有效係數βM的詳細法(ζ法)。此處為了避免設計公式繁雜，而在安全側決定設計公式(在設計上降低設定鋼之負擔率)。另外，經發明人實驗亦確認，由於鋼製模板10之剖面部分受到RC剖面部分的拘束，鋼製模板10為薄板而無橫壓曲，因此鋼製模板10之鋼材的容許應力強度fb採用拉應力強度ft。
(鋼製模板之設計方法-容許剪力之設計方法)
其次，說明容許剪力之設計方法。該容許剪力與關於容許彎矩之上述考慮方式同樣，區分成長期容許剪力與短期容許剪力來設計，並分別以下述公式(5)估計長期容許剪力，以下述公式(6)估計短期容許剪力。小梁1之剖面與估計參數的關係如第三圖所示。
(公式5) LQa=α‧AC‧LfS+βQ‧SAW‧LσS
(公式6) SQa=α‧AC‧SfS+βQ‧SAW‧Sσs其中，α：剪切跨度比(M/Qd)之增大係數
AC：RC部之剪切有效剖面積(AC=B‧j+2‧B2‧t)
Lfs：混凝土之長期容許剪應力度
SfS：混凝土之短期容許剪應力度
βQ：鋼結構剪切負擔有效係數，且為0.5以下的係數，此處為0.2
SAW：鋼製模板10之剪切剖面積(SAW=2．tS．(H-2．r))
tS：鋼板厚度
r：Z型鋼11之角部的曲率半徑
LσS：Z型鋼11之鋼材的長期容許剪應力度(LσS=Lσt/3的平方根)
SσS：Z型鋼11之鋼材的短期容許剪應力度(SσS=Sσt/3的平方根)
估計該剪力時使用之RC部的剪切有效剖面積AC，為與如第三圖用於實驗之小梁1相同剖面，亦可包含鋼製模板10之凸緣部上部的平板剖面積。剪力估計公式中之鋼結構剪切負擔有效係數βQ，可從發明人實驗結果顯示之鋼製模板10的剪切剛性比ζQ求出。第六圖係顯示無貫穿孔(開口)40時，小梁1之負載荷重與鋼製模板10的剪切剛性比ζQ之關係曲線圖，第七圖係顯示有貫穿孔(開口)40時，小梁1之負載荷重與鋼製模板 10的剪切剛性比ζQ之關係曲線圖。各圖皆以橫軸表示負載荷重，以縱軸表示剪切剛性比ζQ。從此等第六、七圖瞭解，鋼製模板10之剪切剛性比ζQ與有無貫穿孔40或負載荷重之大小無關，且大致一定而約為0.2。因而，本實施形態係設定成剪切剛性比ζQ=0.2，來求出鋼結構剪切負擔有效係數βQ。該鋼結構剪切負擔有效係數βQ之估計，係從詳細法(ζ法)之強度公式QL=(1+LζQ)LQRC，從βQ=ζQ(QRC/QS)估計。其中，QRC/QS係RC剖面與鋼製模板10的剪切強度之比，小梁1之剖面形狀為標準剖面(全長6.5m，全寬300mm，全高550mm)，將鋼製模板10之厚度設為3.2mm時，QRC/QS=1.04。此處，作為安全側之值，而設為QRC/QS=1.0，來估計鋼結構剪切負擔有效係數βQ=0.2。該剪切的設計公式中，詳細法(ζ法)為ζQ=0.2(一定)，亦可從RC剖面之容許強度求出的公式Qa=(1+ζQ)QRC求出，不過，與彎曲的設計公式同樣，此為鋼結構負擔有效係數明確的設計公式。
如上述，在容許彎矩之設計中，長期鋼結構彎曲負擔有效係數LβM=0.1，短期鋼結構彎曲負擔有效係數SβM=0.4，在容許剪力設計中，鋼結構剪切負擔有效係數βQ=0.2。此種鋼製模板10的負擔係數β亦可係此等以外之值，不過為了提高安全度，係採用鋼製模板10之荷重負擔比率的上限之五成，而為鋼製模板10之負擔係數β=0.5以下。另外，鋼製模板10之荷重負擔比率的下限考慮第六、七圖之曲線圖時，至少可為1成，可為鋼製 模板10之負擔係數β=0.1以上。不過，亦可將鋼製模板10僅用作小梁混凝土20之模板，而不使鋼製模板10負擔荷重，此種情況下，亦可鋼製模板10之負擔係數β=0。藉由採用此種設計方法，可計算考慮到鋼製模板10與小梁混凝土20之各個負擔比率的複合性容許彎矩及容許剪力，可將小梁1之設計達到最佳化。
(鋼製模板之形成方法)
繼續，說明本實施形態1之鋼製模板10的形成方法之一例。首先，在工廠製造Z型鋼11。製造此種Z型鋼11之具體方法不拘，例如，可將一片平板之薄型鋼板彎曲而形成。而後，將製造之Z型鋼11搬運至施工現場。此時，因為可將複數個Z型鋼11彼此重疊搬運，所以可比將一對Z型鋼11彼此接合後再搬運，可搬運更多Z型鋼11，而可提高搬運效率。
此外，在該搬運時，亦可在凸緣部14之下方，以預先黏著等之任意方法貼上關於第二圖說明之密封材料(包覆材料)2d。此種情況下，可藉由密封材料2d提高凸緣部14及補強部15之強度，可防止凸緣部14及補強部15因搬運時之荷重或撞擊而變形。此外，為了相同目的，亦可將與密封材料2d同樣形狀之補強材料(省略圖示)以指定間隔設於凸緣部14的下方，或是將密封材料2d在第二圖之Y方向延長的長條形狀之補強材料(省略圖示)設於凸緣部14的下方。此種補強材料亦可在搬運後拆除，亦 可不拆除而永久性固定。可藉由設置此種補強材料而提高凸緣部14及補強部15之強度情況下，因為可減低凸緣部14及補強部15與其相當的強度，所以亦可減少此等凸緣部14及補強部15之厚度，或是縮短補強部15從凸緣部14之延長尺寸。
其次，將搬運至施工現場之一對Z型鋼11彼此接合而形成鋼製模板10。具體而言，如第一(b)圖所示，亦可在重疊右Z型鋼與左Z型鋼之底板部12的狀態下，在以適當間隔形成於兩底板部12之重疊部分的螺栓孔(省略圖示)中插通螺栓加以固定。另外，如此接合兩Z型鋼時，宜安裝用於將各Z型鋼11之側板部13的間隔保持一定的構件，例如，位於溝部內部，暫時設置支撐各側板部13而固定間隔之模板支撐方木、或適合溝部之外緣形狀的
Figure TWI678451B_D0001
字狀膠合板等，於兩Z型鋼11相互接合後拆除。
(小梁之施工方法)
繼續，說明本實施形態1之小梁1的施工方法。第八圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面立體圖，第八(a)圖顯示鋼製模板設置步驟完成時，第八(b)圖顯示主筋配筋步驟、寬波紋鋼板設置步驟、及澆灌步驟完成時，第八(c)圖顯示貫穿步驟完成時的小梁1。
首先，如第八(a)圖所示，進行鋼製模板設置步驟。鋼製模板設置步驟係以重型機械等抬起以上述形成方法所形成的鋼製模板10，設置於 梁之施工位置的步驟。另外，本實施形態1係以鋼製模板10之端部如第二圖所示地連接於大梁2之木製模板2a的方式設置。此處，第二圖之圖示在權宜上係圖示小梁1之鋼製模板10恰好放入大梁2之木製模板2a的缺口(小梁收容部2b)，不過不限於此，為了使鋼製模板10容易插入小梁收容部2b，即使將小梁收容部2b在寬度方向擴大，插入鋼製模板10後以木材等填入鋼製模板10與小梁收容部2b之間亦無妨。如此設置鋼製模板10後，以暫設支架支撐鋼製模板10，以便爾後可承受混凝土之澆灌。
繼續，如第八(b)圖所示，進行主筋配筋步驟、寬波紋鋼板設置步驟、及澆灌步驟。
主筋配筋步驟係在鋼製模板10內部布置主筋30之步驟。具體而言，組合主筋30並使用重型機械等抬起，再落下配置於溝部。同樣地，大梁2之主筋30(省略圖示)亦落下配置於大梁2之木製模板2a。而後，將小梁1之主筋30例如在端部彎曲而固定於大梁2的主筋30。
寬波紋鋼板設置步驟係在鋼製模板10之凸緣部14上設置寬波紋鋼板3的步驟。該寬波紋鋼板設置步驟，係將複數片寬波紋鋼板3從一支小梁1向鄰接的其他小梁1架設之方式而搭載於凸緣部14上，並對凸緣部14例如以螺栓緊固加以固定。
澆灌步驟係在藉由於鋼製模板設置步驟中所設置之鋼製模板10的底板部12與一對側板部13所構成之溝部澆灌小梁混凝土20的步驟。具體而言，該澆灌步驟係使用振動器避免氣泡混入，同時在鋼製模板10之溝部流入混凝土。另外，本實施形態1如上述，係在大梁2之木製模板2a內部及寬波紋鋼板3的上方同時澆灌混凝土，而將小梁1、大梁2、及平板一體形成。
繼續，如第八(c)圖所示，進行貫穿步驟。貫穿步驟係形成貫穿在鋼製模板設置步驟中所設置之鋼製模板10、與在澆灌步驟中所澆灌的小梁混凝土20之貫穿孔40的步驟。該貫穿步驟具體而言係在澆灌步驟中所澆灌的混凝土達到指定的強度後，使用挖掘機(例如習知之鑽孔機)依序貫穿一方Z型鋼11之側板部13、小梁混凝土20、及另一方Z型鋼11的側板部13而形成貫穿孔40，藉由在梁之複數處進行同樣的作業而形成複數個貫穿孔40。另外，貫穿孔40數量為對應於配置之導管數的數量即可。
關於該貫穿孔40之大小及配置位置，可與一般RC同樣地決定。例如，貫穿孔40之最大直徑對小梁1之高度(第三圖之尺寸D)為1/3以下的直徑，配置位置為避開小梁1之端部(從小梁1之端部起，小梁1全長之1/10的長度範圍且為貫穿孔40之直徑的2倍範圍)之位置，複數個貫穿孔40之相互間隔宜隔開各貫穿孔40之直徑的合計值之3/2以上程度。不 過，貫穿孔40之大小及配置位置並非限定於此一例者，只要可確保小梁1之所需強度亦可任意決定。
最後，將導管通過經貫穿步驟所形成的貫穿孔40，不過圖示省略。如此，因為通過導管之方法為習知者，所以省略詳細之說明。至此，結束本實施形態1之小梁的施工方法之說明。
(實施形態1之效果)
如此，採用本實施形態1之小梁1時，因為小梁混凝土20之外圍藉由鋼製模板10覆蓋，所以可抑制在小梁1之側面形成貫穿孔40時的強度降低，可減少為了形成貫穿孔40而另行安裝補強構件之工時及成本。
此外，可計算考慮到鋼製模板10與小梁混凝土20之各個負擔比率的複合性容許彎矩及容許剪力，可使小梁1之設計達到最佳化。
此外，因為小梁混凝土20之外圍藉由鋼製模板10覆蓋，所以可形成貫穿孔40之部分不像過去技術係限定於安裝補強構件的部分，可提高貫穿孔40之大小及配置的自由度。
此外，由於具備凸緣部14，因此可將小梁1支撐之平板的荷重由凸緣部14承受並順利地流向小梁1，使得小梁1之強度提高。
此外，由於在凸緣部14之外端具備補強部15，因此可藉由補強部15抑制在鋼製模板10之溝部及凸緣部14上澆灌小梁混凝土20時凸緣部14的壓曲，使得小梁1之強度提高。
(實施形態2)
其次，說明實施形態2之小梁。本實施形態2大致上係關於在貫穿孔形成部預先設置圓筒模板，澆灌混凝土後拆除圓筒模板，而在圓筒模板之設置部位形成貫穿孔的施工方法之形態。另外，完成後之本實施形態2的小梁之構成，與實施形態1之小梁的構成概略相同，就與實施形態1之構成概略相同的構成，依需要註記與該實施形態1所使用者相同符號及/或名稱，並省略其說明。此外，以下係就本實施形態2之小梁的鋼製模板形成方法及小梁的施工方法作說明，就與實施形態1同樣之步驟適切省略說明。
(鋼製模板之形成方法)
首先，說明本實施形態2之鋼製模板10的形成方法之一例。首先，在工廠製造Z型鋼11。此時，係在對應於Z型鋼11中之貫穿孔形成部的位置預先形成圓形孔51。亦即，本實施形態2係在Z型鋼11之側板部13中對應於第一(a)圖所示之貫穿孔40的位置(圖上合計6處)，例如使用切斷機等任意工具開設圓形孔51。繼續，將如此開設了圓形孔51之Z型鋼11搬運至施工現場，其次，將搬運至施工現場之一對Z型鋼11彼此以螺栓接合而 形成鋼製模板10。另外，此種接合之具體方法與實施形態1相同，所以省略詳細之說明。
(小梁之施工方法)
繼續，說明本實施形態2之小梁50的施工方法。第九圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面立體圖，第九(a)圖顯示鋼製模板設置步驟、及圓筒模板設置步驟完成時，第九(b)圖顯示主筋配筋步驟、寬波紋鋼板設置步驟、及澆灌步驟完成時，第九(c)圖顯示貫穿步驟完成時的小梁50。
首先，如第九(a)圖所示，進行鋼製模板設置步驟、及圓筒模板設置步驟。另外，因為鋼製模板設置步驟與實施形態1相同，所以省略詳細之說明。
圓筒模板設置步驟係在形成於鋼製模板10之圓形孔51中插入圓筒模板52的步驟。另外，因為圓筒模板52之軸方向長度(+X-X方向長度)比鋼製模板10之溝部的寬度(+X-X方向長度)大，所以如圖示，圓筒模板52之兩端部從圓形孔51突出於外側。此外，圓筒模板52不論為空心或實心皆無妨，只要材料可承受混凝土之荷重，不拘限為哪一種，不過，以下係說明實心之木製模板的情況。而後，如此設置圓筒模板52後，以油灰等密封材料(省略圖示)填入圓筒模板52之外周與圓形孔51的內周間之間隙，來抑制混凝土洩漏。
繼續，如第九(b)圖所示，進行主筋配筋步驟、寬波紋鋼板設置步驟、及澆灌步驟。另外，因為此等主筋配筋步驟、寬波紋鋼板設置步驟、及澆灌步驟皆可與實施形態1之各步驟同樣地實施，所以省略詳細之說明。
繼續，如第九(c)圖所示，進行貫穿步驟。貫穿步驟係形成貫穿在鋼製模板設置步驟中所設置的鋼製模板10、與在澆灌步驟中所澆灌之混凝土的貫穿孔40之步驟。具體而言，該貫穿步驟係在澆灌步驟中所澆灌之混凝土達到指定之強度後，藉由將在上述圓筒模板設置步驟中所設置的圓筒模板52從小梁50拆除，而在圓筒模板52所在位置(貫穿孔形成部)形成貫穿孔40。另外，因為圓筒模板52為空心形狀情況下，可在該鋼製模板10之空心部分插通導管，所以不拆除圓筒模板52亦無妨。此外，亦可利用導管之一部分作為圓筒模板52。
最後，將導管通過在貫穿步驟所形成之貫穿孔40，不過省略圖示。如此，因為通過導管之方法係習知者，所以省略詳細之說明。至此，結束本實施形態2之小梁50的施工方法之說明。
(實施形態2之效果)
如此，採用本實施形態2之小梁50時，僅須拆除圓筒模板52即可形成貫穿孔40，可簡化在施工現場形成貫穿孔40之作業。
〔III〕對實施形態之變形例
以上，係說明本發明之實施形態，不過本發明之具體構成及手段可在申請專利範圍所記載之各發明的技術性思想範圍內任意改變及改良。以下，說明此種變形例。
(關於發明所欲解決之問題及發明效果)
首先，發明所欲解決之問題及發明效果並非限定於上述內容者，可依發明之實施環境及構成的細節而異，亦可能僅解決上述問題之一部分，或是僅達到上述效果之一部分。
(各實施形態之相互關係)
各實施形態所示之特徵、及後述各變形例之特徵，亦可相互替換，或是將一方特徵追加於另一方。例如，以實施形態2之方法(將圓筒模板52預先配置於貫穿孔形成部之方法)形成小梁50後，亦可在該小梁50中並未形成貫穿孔40之位置，以實施形態1之方法(鑽頭等)形成貫穿孔40。
(關於尺寸及材料)
發明之詳細說明及以圖式說明之小梁1、50的各部尺寸、形狀、材料、比率等僅係例示，亦可為其他任意之尺寸、形狀、材料、比率等。例如第一(b)圖所示，各實施形態從正面觀看之側板部13與底板部12的構成角度、側 板部13與凸緣部14之構成角度、凸緣部14與補強部15之構成角度分別係直角，不過，即使此等為鈍角或銳角亦無妨。
第十圖係顯示Z型鋼11之搬運狀態圖，第十(a)圖係顯示實施形態1之Z型鋼11搬運狀態的端面圖，第十(b)圖係顯示第一變形例之Z型鋼11'搬運狀態的端面圖。如第十(a)圖所示，在使實施形態1之Z型鋼11複數個重疊狀態下，將連結Z型鋼11之一側方的複數個最外部之一條直線，以及與該直線平行之直線，且為通過Z型鋼11之另一側方的最外部之直線的相互間隔(以下稱第一重疊尺寸)設為H。另外，如第十(b)圖所示，第一變形例之Z型鋼11'係假設側板部13與底板部12之構成角度、以及側板部13與凸緣部14之構成角度分別為鈍角的Z型鋼11'，在使該Z型鋼11'複數個重疊狀態下，將對應於第一重疊尺寸H之間隔(以下稱第二重疊尺寸)設為H'。因為該第二重疊尺寸H'比第一重疊尺寸H小，所以如第十(b)圖所示，藉由形成Z型鋼11'可使搬運效率提高。
第十一圖係顯示第二變形例之鋼製模板10的圖，第十一(a)圖係彎曲前之鋼製模板10的俯視圖，第十一(b)圖係彎曲後之鋼製模板10的側視圖。如第十一(a)圖所示，亦可將彎曲前之鋼製模板10形成1片平坦的鋼板60。該鋼板60中，分別在側板部13與底板部12之邊界線L1、側板部13與凸緣部14之邊界線L2、凸緣部14與補強部15之邊界線L3形成縫隙， 藉由使用習知之裝置等在該縫隙彎曲鋼板60之各部，可形成第十一(b)圖所示之鋼製模板10。此時，因為只須將鋼製模板10作為第十一(a)圖之平坦的鋼板60來搬運等即可，因此在搬運狀態下鋼製模板10之重疊尺寸變小，可使搬運效率提高。
或是，亦可在長度方向之1處以上分割鋼製模板10，並在設置現場接合。鋼製模板10之分割數及位置可任意決定。例如，亦可將鋼製模板10以可裝載於搬運車輛之長度分割成複數個。分割位置宜為施加於接合後之鋼製模板10的力矩小之處。分割後之鋼製模板10的接合方法不拘，不過，例如亦可將分割狀態下相互對接之一對鋼製模板10，分別經由設於此等一對鋼製模板10之側板部13外側面的連接板(省略圖示)而連接。連接板對側板部13之固定，例如可使用自鑽螺釘或螺栓。此外，在接合後之鋼製模板10中澆灌小梁混凝土20時，宜在鋼製模板10之接合點以暫設支架支撐鋼製模板10。如此分割構造可使鋼製模板10之製造作業性及搬運效率提高，以及即使係大跨距之小梁1，仍可接合複數個標準跨距之小梁1進行構築。
(與大梁之接合部)
各實施形態係說明大梁2係鋼筋混凝土梁的情況，不過不限於此，例如係鋼結構梁亦無妨。第十二圖係顯示第三變形例之小梁100與大梁110的接 合部附近之圖，第十二(a)圖係左側視圖，第十二(b)圖係第十二(a)圖之B-B箭頭方向觀看剖面圖。如該第十二圖所示，本第三變形例係小梁100之軸心方向(+Y-Y方向)的端部接合於鋼結構梁之大梁110。此處，在大梁110之側面例如藉由焊接而接合有XZ剖面為概略U字狀的畚斗構件120，藉由在該畚斗構件120中收容小梁100之鋼製模板10，可將小梁100與大梁110相互接合。
或是，亦可進一步擴大大梁110中之小梁1的暗嵌接寬。第十三圖係顯示第四變形例之小梁1與大梁110的接合部附近之圖，第十三(a)圖係右側視圖，第十三(b)圖係俯視圖。如該第十三圖所示，大梁110由鋼筋混凝土構成，在大梁110之內部配置：沿著大梁110之長度方向而配置之複數個主筋30；及配置於與其長度方向正交之方向的肋筋31，且為複數個包圍主筋30之肋筋31(第十三(b)圖之圖示，權宜上，在主筋30中僅圖示Y方向之最外方的主筋30)。在該大梁110側部對應於小梁1之部位形成有用於使小梁1之前端暗嵌接於大梁110之缺口111。另外，小梁1配置成與大梁110正交，且其一部分經由缺口111而接合於大梁110。具體而言，小梁1之底板部12、凸緣部14、及補強部15，其大梁110側之端面位於與大梁之小梁1側的側面大致形成同一平面之位置，而小梁1之一對側板部13超過大梁之小梁1側的側面，並以超過大梁110之面層厚度的長度L10 程度而收容於小梁1內部。此處所謂「面層厚度」，係從大梁110之側面至肋筋31的混凝土厚度部分，且係第十三圖之尺寸L11的厚度。如此，藉由以大梁110之面層厚度L11以上長度L10程度將小梁1收容於大梁110中，可使小梁1與大梁110之接合強度進一步提高。
特別是第十三圖之例，係將錨筋17暗嵌接於大梁110。該錨筋17係沿著X方向並列設置之複數支棒狀配筋，且將暗嵌接於大梁110之一對側板部13相互連結的方式，在形成於此等一對側板部13之配筋孔(參照後述之第十六圖的符號13a)中相通，並藉由焊接等固定於此等一對側板部13。此外，特別是藉由將錨筋17配置於比肋筋31靠近大梁110之Y方向中央位置附近的位置(-Y方向側之位置)，而以錨筋17與一對側板部13圍繞肋筋31之至少一部分。該構造中，由於錨筋17向+Y方向之移動受到肋筋31管制，因此可藉由錨筋17之支承壓力(局部壓縮力)使小梁1與大梁110之接合強度進一步提高。另外，第十三圖之例，係一對側板部13中，為了配置需要數量(第十三圖係3支)之錨筋17，而僅將最低限度之必要高度部分收容於大梁110，因而，在不需要之高度部分形成缺口18而開設缺口。另外，此種小梁1對大梁110之收容方法不拘，不過，例如亦可在經由形成於大梁110之模板的缺口部111，將鋼製模板10之端部收容於大梁110的模板，並以圍繞肋筋31之至少一部分的方式配置錨筋17， 而固定於側板部13狀態下，在大梁110之模板與鋼製模板10中澆灌混凝土。
不過，亦可不設缺口18，而僅將一對側板部13照樣以該高度收容於大梁110。第十四圖係顯示第五變形例之小梁1與大梁110的接合部附近之右側視圖(另外，關於第五~第八變形例，未說明處與第四變形例相同)。如該第十四圖所示，小梁1之一對側板部13照樣以該高度向大梁110延伸，該一對側板部13是以大梁110之面層厚度以上的長度程度收容於大梁110。
或是，亦可將一對側板部13之一部分與支承壓力有效部分暗嵌接於大梁110。第十五圖係顯示第六變形例之小梁1與大梁110的接合部附近之右側視圖，第十六圖係第十五圖之小梁1的鋼製模板10之端部立體圖。如此等第十五、十六圖所示，小梁1係以其一對側板部13照樣以該高度朝向大梁110延伸(或是，鋼製模板10之凸緣部14及補強部15的一部分、與底板部12之一部分開設缺口)，一對側板部13以大梁110之面層厚度以上的長度L10程度收容於大梁110。該構造中，需要在收容於大梁110之小梁1的一部分中設置承受錨筋17之支承壓力的部分(支承壓力有效部分)。該支承壓力有效部分可依希望之支承壓力而異，例如設定成寬度100mm(=不切除而保留之凸緣部14的一部分在X方向之寬度L12=50mm； 與不切除而保留之底板部12的一部分在X方向之寬度L13=50mm之和)程度。若為該程度寬度之支承壓力有效部分，因為與肋筋31干擾之可能性低，所以可順利地暗嵌接於大梁110。
或是，亦可後接大梁110之暗嵌接部分。第十七圖係第七變形例之小梁1與大梁110的接合部附近之右側視圖。如該第十七圖所示，除了小梁1的底板部12、凸緣部14、及補強部15之外，一對側板部13停在其大梁110側之端面與大梁110之小梁1側的側面大致成為同一平面的位置。此處，接合板19係以包含鑽螺釘及螺栓之任意方法固定於一對側板部13的外側面，僅該接合板19超過大梁110之小梁1側的側面，並以大梁110之層面厚度以上的長度L11程度收容於大梁110之內部。此種構造不需要對複雜形狀之鋼製模板10實施開設缺口等之加工，只須將接合板19後接於側板部13即可，因此施工容易。
此外，亦可將配置於大梁110兩側之小梁1相互連結。第十八圖係顯示第八變形例之小梁1與大梁110的接合部附近之側視圖，第十九圖係第十八圖之俯視圖。如此等第十八圖、第十九圖所示，在大梁110之兩側設有沿著與大梁110之長度方向正交的方向而配置之一對小梁1，此等一對小梁1配置於相互對應之同一直線上的位置，並與大梁110對接。而後，此等一對小梁1經由從上方固定於其凸緣部14之錨筋17'而相互連接。 採用該構造時，即使對小梁1施加從大梁110離開方向之拉力，仍可藉由錨筋17'抵抗該拉力。
此外，各實施形態係同時澆灌小梁混凝土20與大梁混凝土，不過不限於此，即使逐一澆灌亦無妨。例如先澆灌大梁混凝土時，亦可將凝固之大梁混凝土的側面削成與小梁1、50之軸剖面形狀大致一致的形狀(帽形狀)，並在該切削之部分設置小梁1、50之鋼製模板10的端部，其次澆灌小梁混凝土20。
(關於凸緣部)
各實施形態設有凸緣部14，不過，即使省略該凸緣部14，將軸剖面形狀形成概略U字狀構件來構成鋼製模板10亦無妨。此外，凸緣部14係設於側板部13之上端，不過不限於此，即使設於上端以外之位置(例如，比上端在指定距離(例如數公分)下方的位置)亦無妨。
(關於補強部)
各實施形態係在凸緣部14之外端設有補強部15，不過，凸緣部14可承受混凝土之荷重時，亦可省略該補強部15。此外，除了該補強部15，或是取而代之，即使進一步設置用於補強凸緣部14之補強手段亦無妨。例如，即使在凸緣部14之上面或下面貼合補強用之鋼板來補強亦無妨。此種鋼板亦 可通過凸緣部14之前後方向貼合，或是，即使僅在特別需要強度之部分(例如在凸緣部14之前後方向的中央附近)重點地貼合亦無妨。
或是，亦可變更補強部15之形狀。第二十圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面圖，且係第九變形例之小梁200的鋼製模板210之剖面圖。如該第二十圖所示，在鋼製模板210上設有第二補強部216。該第二補強部216係從補強部215之下端向側板部213延伸的鋼板。如此藉由設置第二補強部216，可更有效抑制澆灌平板混凝土4而凸緣部214承受平板之荷重時，凸緣部14之外端局部壓曲。此外，藉由第二補強部216僅局部補強強度低之部分，可使整個鋼製模板210減少厚度。
此外，該第二補強部216亦可以其他樣態設置。第二十一圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面圖，且係第十變形例之小梁200的鋼製模板210之剖面圖。該第二十一圖之例中，第二補強部216係藉由將凸緣部214之外端朝向側板部213折回而形成，並省略補強部215。
(關於Z型鋼)
各實施形態係將一對Z型鋼11相互重疊並藉由螺栓接合，不過接合之具體方法不限於此。第二十二圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面圖，且第二十二(a)圖係第十一變形例之小梁200的鋼製模板210之剖 面圖，第二十二(b)圖係第十二變形例之小梁300的鋼製模板310之剖面圖。亦即，如第二十二(a)圖所示，亦可將一對Z型鋼220之底板部221彼此對接之面作為接合面222，而焊接接合各個該面。此外，如第二十二(b)圖所示，亦可將一對Z型鋼320之底板部321的端部向上方折回，將該折回部分322之內側側面作為接合面323而接合狀態下，使用鉚接配件324接合折回部分。或是，亦可藉由在一對Z型鋼320之底板部321的各端部從下方或上方打入鑽螺釘或螺絲，來接合此等各端部。此時，亦可藉由使鑽螺釘或螺絲在一對Z型鋼320之內部空間例如突出數cm程度，來進一步提高澆灌於該內部空間之小梁混凝土20與Z型鋼320的接合強度。
(關於鉸接構件)
各實施形態係說明在鋼製模板10形成時(相互接合一對Z型鋼11時)，為了固定一對Z型鋼11之相對位置，而設置模板支撐方木或
Figure TWI678451B_D0002
字狀膠合板之暫設構件(在澆灌混凝土前拆除之構件)，不過，即使取代該暫設構件，或是除了該暫設構件之外，還設置用於固定一對Z型鋼11之相對位置的常設構件(澆灌混凝土前不拆除的構件。以下稱鉸接構件)亦無妨。第二十三圖係對應於第一(a)圖之A-A箭頭方向觀看剖面的剖面圖，且第二十三(a)圖係第十三變形例之小梁400的鋼製模板410，第二十三(b)圖係第十四變形例之小梁500的鋼製模板510。亦即，如第二十三(a)圖所示，亦可設置可 連接一對Z型鋼420之各凸緣部421的鉸接構件422，如第二十三(b)圖所示，亦可設置可連接一對Z型鋼520之各側板部521的鉸接構件522。藉由設置此等鉸接構件422、522來固定一對Z型鋼420、520之相對位置，可防止在澆灌小梁混凝土20時，因小梁混凝土20重疊導致一對Z型鋼420、520相互向外打開。
特別是第二十三(b)圖所示之鉸接構件522宜設置於從一對側板部之上端位置至比該上端位置在一對側板部之高度的1/3程度下方位置之範圍內(第二十三(b)圖之尺寸L12的範圍內)。一對Z型鋼420、520欲相互向外打開時，因為側板部13將底板部12與側板部13之邊界作為支點欲向外側轉動，所以愈接近側板部13上端，一對側板部13相互間的距離愈大。但是，藉由在上述範圍內設置鉸接構件522，由於可在比較接近一對側板部13上端之位置固定此等一對側板部13的相對位置，因此，與在比該範圍下方位置設置鉸接構件522時比較，可更有效防止一對側板部13相互向外打開。
(關於主筋配筋步驟)
各實施形態係在鋼製模板設置步驟之後進行主筋配筋步驟，不過不限於此，亦可在主筋配筋步驟之後進行鋼製模板設置步驟。此時，亦可首先在主筋配筋步驟中配置主筋30，並以從下方覆蓋該主筋30之方式配置一對Z型鋼 11，在將一對Z型鋼11之各底板部12重疊狀態下，藉由從底板部12之下方插通螺栓，而相互接合一對Z型鋼11。
(附記)
附記1之鋼結構混凝土梁具備：鋼製模板，其係具有：底板部；及一對側板部，其係從前述底板部之兩端向上延伸；及混凝土，其係澆灌於藉由前述鋼製模板之前述底板部與一對前述側板部所構成的溝部。
附記2之鋼結構混凝土梁，如附記1之鋼結構混凝土梁，其中前述鋼結構混凝土梁之容許彎矩或容許剪力，係藉由下述公式(1)估計，(公式1) Fa=FRC+β‧FS其中，Fa：前述鋼結構混凝土梁之容許彎矩或容許剪力
FRC：前述混凝土之容許彎矩或容許剪力
β：前述鋼製模板之容許彎矩或容許剪力的負擔係數，且為0.5以下之負擔係數
FS：前述鋼製模板之容許彎矩或容許剪力。
附記3之鋼結構混凝土梁，如附記1或2之鋼結構混凝土梁，其中前述鋼結構混凝土梁係其一部分接合於大梁者，且前述鋼製模板具備 在前述鋼製模板長度方向上之前述大梁側的端部，且係經由形成於前述大梁側面之缺口，而收容於前述大梁之前述大梁面層厚度以上長度的端部。
附記4之鋼結構混凝土梁，如附記1至3中任一項之鋼結構混凝土梁，其中前述側板部及前述混凝土具有貫穿孔形成部，其係可形成貫穿前述側板部與前述混凝土之貫穿孔。
附記5之鋼結構混凝土梁，如附記1至4中任一項之鋼結構混凝土梁，其中將用於相互固定前述一對側板部之鉸接構件，設於從前述一對側板部之上端位置至比該上端位置在前述一對側板部之高度的1/3下方位置之範圍內。
附記6之鋼結構混凝土梁，如附記1至5中任一項之鋼結構混凝土梁，其中前述鋼製模板具備從前述側板部之上端向外延伸的凸緣部。
附記7之鋼結構混凝土梁，如附記6之鋼結構混凝土梁，其中前述鋼製模板具備從前述凸緣部之外端向下或向上延伸之補強部。
附記8的鋼結構混凝土梁之施工方法包含：鋼製模板設置步驟，其係設置具有：底板部、及從前述底板部之兩端向上延伸的一對側板部之鋼製模板；及澆灌步驟，其係在藉由前述鋼製模板設置步驟中所設置的前述鋼製模板之前述底板部與一對前述側板部所構成的溝部中澆灌混凝土。
附記9的鋼結構混凝土梁之施工方法，如附記8的鋼結構混凝土梁之施工方法，其中前述鋼結構混凝土梁之容許彎矩或容許剪力，係藉由下述公式(1)估計，(公式1) Fa=FRC+β‧FS其中，Fa：前述鋼結構混凝土梁之容許彎矩或容許剪力
FRC：前述混凝土之容許彎矩或容許剪力
β：前述鋼製模板之容許彎矩或容許剪力的負擔係數，且為0.5以下之負擔係數
FS：前述鋼製模板之容許彎矩或容許剪力。
(附記之效果)
採用附記1之鋼結構混凝土梁、及附記8的鋼結構混凝土梁之施工方法時，因為混凝土之外圍藉由鋼製模板覆蓋，所以可抑制在梁側面形成貫穿孔時之強度降低，可減少為了形成貫穿孔而另行安裝補強構件之工時及成本。
採用附記2之鋼結構混凝土梁、及附記9的鋼結構混凝土梁之施工方法時，可計算考慮到鋼製模板與混凝土之各個負擔比率的複合性容許彎矩及容許剪力，可使鋼結構混凝土梁之設計達到最佳化。
採用附記3之鋼結構混凝土梁時，藉由將鋼製模板之端部，且為大梁之面層厚度以上長度的端部收容於大梁，可使小梁與大梁之接合強度進一步提高。
採用附記4之鋼結構混凝土梁時，由於可在貫穿孔形成部形成貫穿孔，因此可使配管及配線在貫穿孔中相通等，可提高鋼結構混凝土梁之便利性。特別是因為鋼結構混凝土梁之混凝土外圍藉由鋼製模板覆蓋，所以可形成貫穿孔之部分，不致如過去技術限定於安裝補強構件的部分，可提高貫穿孔之大小及配置的自由度。
採用附記5之鋼結構混凝土梁時，由於可在比較靠近一對側板上端之位置固定此等一對側板的相對位置，因此與在比該範圍下方位置設置鉸接構件時比較，可更有效防止一對側板相互向外打開。
採用附記6之鋼結構混凝土梁時，由於具備凸緣部，因此可以讓凸緣部承受鋼結構混凝土梁所支撐之平板的荷重，順利地流向鋼結構混凝土梁，使得鋼結構混凝土梁之強度提高。
採用附記7之鋼結構混凝土梁時，由於在凸緣部外端具備補強部，因此可藉由補強部抑制在鋼製模板之溝部及凸緣部上澆灌混凝土時凸緣部之壓曲，使得鋼結構混凝土梁之強度提高。

Claims (5)

  1. 一種鋼結構混凝土梁，包括：一鋼製模板，包括：一底板部；及一對側板部，其係從前述底板部之兩端向上延伸；及一混凝土，其係澆灌於藉由前述鋼製模板之前述底板部與一對前述側板部所構成的一溝部；其中前述鋼結構混凝土梁之一容許彎矩或一容許剪力，係藉由下述公式(1)估計，(公式1) Fa=FRC+β‧FS其中，Fa：前述鋼結構混凝土梁之前述容許彎矩或前述容許剪力FRC：前述混凝土之一容許彎矩或一容許剪力β：前述鋼製模板之一容許彎矩或一容許剪力的負擔係數，且為0.5以下之負擔係數FS：前述鋼製模板之前述容許彎矩或前述容許剪力。
  2. 一種鋼結構混凝土梁，包括：一鋼製模板，包括：一底板部；及一對側板部，其係從前述底板部之兩端向上延伸；及一混凝土，其係澆灌於藉由前述鋼製模板之前述底板部與一對前述側板部所構成的一溝部；其中將用於相互固定前述一對側板部之一鉸接構件，設於從前述一對側板部之上端位置至比該上端位置在前述一對側板部之高度的1/3下方位置之範圍內。
  3. 一種鋼結構混凝土梁，包括：一鋼製模板，包括：一底板部；及一對側板部，其係從前述底板部之兩端向上延伸；及一混凝土，其係澆灌於藉由前述鋼製模板之前述底板部與一對前述側板部所構成的一溝部；其中前述鋼製模板包括從前述側板部之上端向外延伸的一凸緣部。
  4. 如申請專利範圍第3項之鋼結構混凝土梁，其中前述鋼製模板包括從前述凸緣部之外端向下或向上延伸之一補強部。
  5. 一種鋼結構混凝土梁之施工方法，包括：一鋼製模板設置步驟，其係設置具有：一底板部、及從前述底板部之兩端向上延伸的一對側板部之一鋼製模板；及一澆灌步驟，其係在藉由前述鋼製模板設置步驟中所設置的前述鋼製模板之前述底板部與一對前述側板部所構成的一溝部中澆灌一混凝土；其中前述鋼結構混凝土梁之一容許彎矩或一容許剪力，係藉由下述公式(1)估計，(公式1) Fa=FRC+β‧FS其中，Fa：前述鋼結構混凝土梁之該容許彎矩或該容許剪力FRC：前述混凝土之一容許彎矩或一容許剪力β：前述鋼製模板之一容許彎矩或一容許剪力的負擔係數，且為0.5以下之負擔係數FS：前述鋼製模板之該容許彎矩或該容許剪力。
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