JP2005112518A

JP2005112518A - タワクレーン

Info

Publication number: JP2005112518A
Application number: JP2003346947A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kaneko; 隆金子; Masayoshi Nojima; 昌芳野島
Original assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd; PS Mitsubishi Construction Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd; PS Mitsubishi Construction Co Ltd
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】免震構造ビルの構築時に、タワクレーン１０をビルの構造体１００にステー５０を介して連結すると、地震があったときに、タワクレーン１０はステー５０を介して大きな地震の影響を受け、ステー５０に大きな軸力が生じ、ステー５０、タワクレーンのマスト及びビルの構造体１００のステー５０取付け部分が破損する恐れがあった。
【解決手段】ステー５０はロック機構７０を備え、ステー５０のストローク調整用及びクレーンマストの正規位置決め用の油圧装置８０を備え、ロック機構は、設定された荷重を保持し、ビルの構造物の水平変位による水平力が設定値を越えた場合、ロックが解除される機構とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、タワクレーンに関し、さらに詳しくは免震構造の高層ビルの建築に用いるタワクレーンのマストのステーの構造に係るものである。

高層ビルを建築する場合に、高層ビルの側方にタワクレーンを配設し、高層ビルの高さの上昇に伴ってこのタワクレーンを上方に伸張して建築資材を揚荷し、建築工事を円滑に遂行する技術がある。

このようなタワクレーンは、ステーを介してマストを建築中のビルの構造体に連結し、ビルの建築工事が上層階へ移行するに伴ってタワクレーンのマストを上方に延長し、ビルの構造物の上方から機材等を吊下げて、ビルの建築を行うものである。このとき、タワクレーンのマストの剛性を高めるため、ビルの構造体とマストとの間にステーを取付けて、タワクレーンのマストとビルの構造体を連結するのが通常であった。このステーは従来、長さ調整用のターンバックルを備えた、剛構造のステーであった。

高層ビルの建築工事中に地震があった場合、高層ビルが免震ビルでない場合には、地震によるビルの横変位置は僅かであり問題はないが、高層ビルが免震ビルである場合には、地震によるビルの構造体の水平変位が大きく、タワクレーンはステーを介して大きな地震の影響を受け、ビルの構造体とステーを介して連結している連結部より上方のフリー空間部が大きく振動する。

つまり、免震ビルの構造体の施工時には、免震ビルの構造体に生ずる大きな水平変位がタワクレーンに付加されるので、タワクレーンのマストには大きな水平力が生ずる。

そしてステーが高さの低い位置に取付けられていると、タワクレーンの頂部の揺れストロークが大きくなるので、ステーの取付位置をできるだけ高い位置にする必要がある。また、多段にステーを設けるときはステー相互間の間隔を大きくして変形吸収能を大きくする必要がある。

従来、タワクレーンのマストとビルの構造体とは、固定式ステーで結合されていた。このような固定式のステーでは、免震構造の高層ビルを建築する場合地震時、免震ビルの構造体の挙動と地面に固定されたタワクレーンのマストとの挙動が違うため、ステーに大きな軸力が生じ、ステー、クレーンマスト及びビルの構造体のステー取付け部分が破損する恐れがあった。

ステーの破損を回避するためには、耐力の大きなステーを使用する必要があり、また、クレーンマストの破損を回避するためには、ステーの相互間隔及び取付ける階を調整する必要がある。一般的にステーに作用する力を小さくするため、ステーの取付け階は高く、且つ取付け間隔は広くする。

また、一方、免震構造のビルの構造体のステー取付け部分の破損を防ぐために、構造体自体を補強する必要があった。

本発明はこのような問題点を解決したタワクレーンを提供することを目的とする。

また、ステーの長さ調整には、従来ターンバックル構造で伸縮可能にして対応しているのが一般的であるが、長さ調整に大きなトルクを必要とし、狭い現場等では、ターンバックルを伸縮させるスペースを確保することも容易でない。

本発明は、上記問題点を解決した新技術を提供するものでその技術手段は、構築中の免震構造ビルの構造体の側方に位置し、マストをビルの構造体に結合するステーを備え、構造体の組み上げ高さに伴ってマストを上方に延長する免震構造ビル施工用のタワクレーンにおいて、前記ステーの中間部に、設定荷重を保持し、構造体の水平変位による水平力が設定値を越えたとき、荷重を解除し、ストロークが変化するロック機構を備えたことを特徴とするタワクレーンである。本発明ではステーの中間部にロック機構を設けたので荷重の制御が可能で且つ取付け長さの調整が可能である。

前記ステーはステーのストローク調整用及びクレーンマストの正規位置決め用の油圧装置を備えると、荷重制御やステーの取付長さを容易に調整可能となり狭い現場でも容易に作業ができ、省力的であるので好適である。

本発明によれば、あらかじめステーのロック力を、クレーンマストの強さ及びビルの構造体のステー取付け部分の強さに合わせて設定すれば、地震が起きた場合、ステー部分に大きな水平力が生じた場合でも、ロック力を超える水平力が生じることはない。

また、免震ビルの構造体に対するステーであることを意識せずに、現場の事情（鉄骨の節割等）に合わせた階にステーを取付ける事が可能であり、上方に延長するクライミング計画が容易である。

また、不必要に大きいサイズのステーを使う必要がなく、ビルの構造体側のステー取付け部分の補強が不要である。

本発明によれば、不必要に大きいサイズのステーを使う必要がなく、ビルの構造体側のステー取付け部分の補強が不要である。ロック機構と組合せた油圧装置を使用することにより、ステーが伸縮し、取付け時のステーの長さ調整が容易で、狭い現場等での作業も容易に行うことができる。また、クレーンマストの強さ及びビルの構造体のステー取付け部分の強さに応じてステーのロック力を設定することができるので、ステー部分に、ロック力を超える水平力が生じないと言う優れた効果を奏する。

また、鉄骨の節割等に合わせた階にステーを取付けることが可能であり、クライミング計画が容易となる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

本発明は免震構造ビルの構造体にタワクレーンのフレームを結合するステーの構造に係るものである。

まず、従来技術について説明する。図１８は従来の固定ステー１５０を示すもので、図１８（ａ）は平面図、図１８（ｂ）はその側面図である。固定ステー１５０は一端のフォークエンド１５１をピン１５２を介してタワクレーンのフレーム１１に結合し、他端はヨーク１５４をターンバックル１５６を介してステーの延長部１５３に結合し、ヨーク１５４をピン１５５でビルの構造体に設けた耳１０５に連結する。固定ステー１５０の長さの調整はターンバックル１５６で行うようになっていた。

次に、図１２〜図１５を参照して従来技術について説明する。図１２は免震構造でないビルの構造体１６０にタワクレーン１０のマストの途中を固定ステー１５０で結合したとき、地震発生によってタワクレーン１０の頂部１２が矢印１３で示すように振動することを示している。固定ステー１５０は伸縮しない。構造体１６０は大きな横振動を起すことなく、タワクレーン１０はステー１５０より上方の部分がステー１５０の位置を基点としてクレーン自重による横振動で振動する。

図１３はビルが免震装置１６３を備えた免震構造のビルの構造体１６０である場合を示しており、ビルの構造体１６０自身が矢印１６２方向に横移動し、この移動量（たわみ）１６１が固定ステー１５０に付加されるので、タワクレーン１０の頂部１２は、１２、１２ａ、１２ｂで示すように、タワクレーンの下端の取付基部を基点として矢印１３で示すように大きなストロークで振動する。

図１４は図１３より高さが高くなった構造体１６０を示し、固定ステー１５０の取付位置の高さ１５が高い位置にある場合を示している。このとき、ビルの構造体１６０の矢印１６２方向の移動量１６１が固定ステー１５０に付加されるが、タワクレーン１０の頂部１２は、１２、１２ａ、１２ｂに示すように、振動するがその振幅は図１３の場合より軽減される。すなわち、固定ステー１５０の取付位置が高い方がタワクレーン１０の振動の振幅がが小さくなる。

図１５は免震構造のビルの構造体１６０の高さがさらに高くなった場合に、固定ステー１５０が２個所に設けられている場合を示したものである。このとき、２個の固定ステー１５０の相互間隔１６が大きい程、タワクレーン１０の横振動の移動量はビルの構造体１６０の横移動と合致し、上側の固定ステー１５０から上方の頂部１２は、矢印１３で示すように横振動するが、その振幅は却って小さく、頂部１２、１２ａ、１２ｂに示すように水平移動量が小さくなる。

図１０〜図１１は、従来の固定ステー１５０を用いて免震ビルの構造体にタワクレーン１０のフレームを結合したときの地震時の挙動を示すものである。免震装置１１０を備えたビルの構造体１００は、全体的に水平移動１０２すると共に、構造体自身が曲げ振動を起し、構造体１００の頂部ではたわみ１０１を生ずる。タワクレーン１０は、各位置に設けられた固定ステー１５０に、ビルの構造体１００の各位置におけるたわみが付加されて横移動する。その結果、図１１に示すように、各ステー１５０の中間部やビルの構造体１００との取付部等で破損が生じ、タワクレーン１０が倒壊する。

図６は本発明の実施例に係るステー５０を示すもので、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は側面図である。

実施例のステー５０はロック機構として油圧シリンダ６０を用いたもので、一端のフォークエンド５１をピン５２を介してタワクレーンのフレーム１１に結合し、他端はヨーク５４を油圧シリンダ６０を介してステーの延長部５３に結合し、ヨーク５４をピン５５でビルの構造体に設けた耳１０５に連結する。油圧シリンダ６０はピストン６１を内蔵している。油圧シリンダ６０の部分拡大図を図７に、油圧系統を図８に示した。図６に示す本発明に係るステー５０が図１８に示す従来の固定ステー１５０と異なる点は、図７及び図８に詳細に示すように、ステー５０に油圧シリンダ６０、ピストン６１、ロック機構７０、及び油圧装置８０を設けた点にある。

油圧装置８０はロック力解放用の油圧ポンプ８５とピストン移動用の油圧ポンプ８１から構成されている。

本発明で使用される油圧シリンダ６０とピストン６１の関係は通常使用される油圧ジャッキの関係とは異なり、ピストン６１の外径が油圧シリンダ６０の内径より大きくなっている。そのため、通常の状態ではピストン６１と油圧シリンダ６０の関係はシマリバメの状態となり、ピストン６１は油圧シリンダ６０によりロックされている。

またロック力のしきい値はピストン６１の外径と油圧シリンダ６０の内径の寸法差を決めることにより設定が可能である。

ロック力の解放はロック解除弁８８を締めることにより、ロック力解放用の油圧ポンプ８５で発生した圧油を油圧供給ロ７１から通路７３を経てピストン６１の外周の摺動面７４に供給する。ピストン６１の外周とシリンダ６０の内周面とは２条のシーリングによって密閉空間を形成し、この密閉空間に高圧の圧油を供給することによって、ピストン６１の油圧シリンダ６０によるロック力を解放する。

ピストン６１のロック力が解放された状態でバイパス弁６７を閉め、ピストン移動用の油圧ポンプ８１の圧油を油圧供給口６２から配管６３、６４を経て油圧シリンダ６０内の空間６５ａ、６５ｂに供給する。空間６５ａまたは空間６５ｂのどちらかに圧油を供給することによりピストン６１の位置の調整が容易になされる。ピストン６１はヨーク５４に固定され、ステー５０は適正長さに調整することができる。

ステー５０の長さが調整されたらロック解除弁８８を解放し、ピストン６１の外周の摺動面７４への圧油の供給を停止することによりピストン６１は油圧シリンダ６０によりロックされる。

ロック力解放用の油圧ポンプ８５およびピストン移動用の油圧ポンプ８１を停止し、バイパス弁６７を解放した状態でステー５０を使用する。この状態でステー５０にロック力のしきい値を越える力が掛かるとピストン６１は力の逃げる方向に移動しステー５０は大きく伸縮する。従って、ステー５０に大きな軸力が掛かったとき、ステー５０自身やその取付部に破損を生じることはない。

また油圧シリンダ６０内の空間６５ａと空間６５ｂはバイパス弁６７により連結されているため、ピストン６１の移動による内部の作動油は油圧シリンダ６０内の空間６５ａと空間６５ｂとの間のみを移動し、油圧シリンタ６０から外部へ出ることはない。またバイバス弁６７の絞り効果によりピストン６１の移動に対する制動効果も働く。

図９は図８に示す油圧装置８０を装着した実施例のステー５０を示している。ステー５０は油圧シリンダ６０を備え、油圧装置８０を装着し、ビルの構造体１００とタワークレーン１０のフレームとを連結している。

図１は実施例の平面図、図２はビルの構造体及びタワークレーン１０、ステー５０を示す立面図、図３はその通常の状態における立面図、図４は地震時の挙動を示す立面図、図５は地震時のステー５０の挙動を示す立面図である。

ビルの構造体１００とタワークレーン１０とを結合するステー５０は、一端に油圧シリンダ６０及びロック機構７０を備えている。免震ビルの構造体１００は基礎上に免震装置１１０を備えており、タワークレーン１０の基底部２０は地盤に固定されている。また、頂部にはクレーン３０を備えている。ステー５０は、図３に示すように通常の場合は所定長さのＬ₀に保たれており、図４に示すように地震による矢印１２０で示す変位により、ビルの構造体１００のたわみ（水平変位）１０１に応じて発生する軸力にそれぞれ対応して長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃に伸縮する。従ってタワークレーン１０に無理な力がかからず、またステー５０が破損することはない。

図５は地震時のステー５０の挙動を示す立面図で、ビルの構造体１００が地震により１００ａに移動し、たわみ（水平変位）１０１を生じたとき、ステー５０は５０ａの状態に伸縮する。図５では縮少している状態を示している。

図５に併せて示した力のベクトル図はこれを示すものである。ビルの構造体１００の地震時のたわみ１０１による水平力１３０によってステー５０に大きな軸力１３１を生ずるが、ステー５０に設けられた油圧シリンダ６０、ロック機構７０が作動して、ステー５０が伸縮し、軸力１３１は軸力１３２のように抑制される。軸力１３１と１３２のベクトル差が吸収された軸力１３３である。

図１６は、免震ビルの構造体１６０に地震による矢印１６２方向の水平変位１６１が生じたときに、従来の剛性のステー１５０で連結した部分では、タワークレーン１０も水平変位１６１と同等のたわみ１７を生ずる。

これに対して図１７に示すように、本発明に係るステー５０を装着した場合に免震ビルの構造体１００に地震による矢印１０２方向のたわみ（水平変位）１０１が生じたときに、ステー５０の連結部のタワークレーン１０のたわみ１８は構造体１００のたわみ１０１に比べて小さい値となる。

実施例の平面図である。ビルの構造体とタワークレーンの結合を示す立面図である。図２の通常の状態における立面図である。図２の地震時の挙動を示す立面図である。地震時のステーの挙動を示す平面図である。本発明の実施例に係るステーを示すもので、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は側面図である。図６（ｂ）の部分拡大図である。油圧系統図である。油圧装置を装着した実施例のステーを示している。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。従来例の振幅の説明図である。実施例の効果を示す説明図である。従来の固定ステーを示すもので、図１８（ａ）は平面図、図１８（ｂ）はその側面図である。

符号の説明

１０タワクレーン
１１フレーム
１２頂部
１３矢印
１５取付位置の高さ
１６相互間隔
１７たわみ
１８たわみ
２０基底部
３０クレーン
５０ステー
５１フォークエンド
５２ピン
５３延長部
５５ピン
５４ヨーク
６０油圧シリンダ
６１ピストン
６２油圧供給口
６３、６４供給管
６５ａ、６５ｂ空間
６７バイパス弁
７０ロック機構
７１圧油供給口
７３通路
７４摺動面
８０油圧装置
８１加圧装置
８２油圧ポンプ
８３吐出管
８４スプール弁
８５ロック装置
８６油圧ポンプ
８７逆止弁
８８ロック解除弁
８９供給管
１００ビルの構造体
１０１たわみ
１０２水平移動
１０５耳
１２０矢印
１３０水平力
１３１軸力
１３２軸力
１３３吸収された軸力
１１０免震装置
１５０固定ステー
１５１フォークエンド
１５２ピン
１５３延長部
１５４ヨーク
１５５ピン
１５６ターンバックル
１６０ビルの構造体
１６１移動量（たわみ）
１６２矢印
１６３免震装置

Claims

構築中の免震構造ビルの構造体の側方に位置し、マストをビルの構造体に結合するステーを備え、構造体の組み上げ高さに伴ってマストを上方に延長する免震構造ビル施工用のタワクレーンにおいて、前記ステーの中間部に、設定荷重を保持し、構造体の水平変位による水平力が設定値を越えたとき、荷重を解除し、ストロークが変化するロック機構を備えたことを特徴とするタワクレーン。
前記ステーはステーのストローク調整用及びクレーンマストの正規位置決め用の油圧装置を備えたことを特徴とする請求項１記載のタワクレーン。