JP2014156969A - 空調ユニットおよびその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】施工現場でのユニット化の作業と高所作業に要する負担をなるべく軽減できる空調ユニットおよびその施工方法を提供する。
【解決手段】建物の天井空間に設置される空調ユニット１であって、床材ユニット部２と、床材ユニット部２の下方に合体される架台ユニット部３とを備え、床材ユニット部２は、床材１０と、床材１０の下面に取り付けられた小梁２２を有し、架台ユニット部３は、空調機器３０が載置されるベース部材２０と、ベース部材２０の上面に取り付けられた支柱部材２１を有し、小梁の下端１１と、支柱部材２１の上端とを接合することにより、床材ユニット部２と架台ユニット部３が合体される。架台ユニット部３に空調機器３０を載置した後、床材ユニット部２と架台ユニット部３を合体させて空調ユニット１を形成し、空調ユニット１を揚重して、建物５の大梁４０に取り付ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、建物の天井空間に設置される空調ユニットと、それを用いた施工方法に関する。

従来より、例えば建物の天井空間などに空調設備を設置することが行われている。空調設備の設置については、建物の建築工事において、短工期に対応して、工場であらかじめ配管やダクトなどの設備部材を車両搬入可能な単位で組み付けた空調ユニットを工事現場に搬入し、据え付けるプレハブ工法が行われている。また、建物を構成するデッキプレートなどの床材に空調設備機器を組み付けて揚重する「フロアユニット工法」も知られている。これらによればプレハブ化された部位以外の配管やダクトの敷設と並行して、工場で建築躯体の一部と一体となった部材が製作されるため、工期の短縮に寄与できる他、工事現場で作業空間への制約が少ない、現場で作業する人員の削減により安全対策に寄与する、などといったメリットがある。

このような空調設備の設置について、関連する先行特許として、特許文献１には、敷地の狭い現場で、施工中の階にフロアユニットを保管し、上階の大梁の建方と同時にその大梁にフロアユニットを組み付ける工法が開示されている。また、特許文献２には、大梁に足場ユニットを吊り下げ、架け渡していない小梁を大梁間に取り付ける工法が開示されている。一方、特許文献３には、予め工場で製造した空調設備ユニットを施工現場に輸送して、天井に取り付けることが開示されている。

特開２０１２−１２８３６号公報 特開２００９−８４９２０号公報 特開平６−１４７６２２号公報

建物には執務、作業、居住、生産など空間を利用する本来の用途で広く使用したいニーズがある。そこで、空調機器などの設備機器を天井近傍に組み付けた、いわば天吊の空調機械室を形成することが考えられる。一方、工場や倉庫・物流施設、スポーツ・レジャー施設、宗教施設などでは、その工程や建物内部での活動に応じて天井が高く形成されることが珍しくない。すると、「天吊の空調機械室」の実現には高所作業での作業員の墜落等の危険を極力低減する必要がある。

天吊の空調機械室を実現するために鉄骨梁に逐一空調機器やダクト等を組み付けていては、高所作業に対して作業足場をまず構築しなければならず、またそこまでの作業者の昇降や資材の搬入の手間から作業効率が悪い。また足場があるとはいえ高所作業には慎重な注意が必要となる。

また、特許文献３に示されるように、ユニット化とその一括揚重による高所作業の軽減が考えられるが、そのような施工には次のような難点がある。すなわち、空調機器などの重量物に床材を組み付けたユニットは、車両に積載して現場に搬入することが困難である。また、ユニットを施工現場で形成する場合は、作業者や工程が輻輳し、作業の進捗が懸念される。

ここで、デッキプレート等床材の下に空調機を組み付ければ後続の作業は簡単となる。しかし、組み付け手順に制約がある。先に床材と空調機を固定する枠材を枠組みしておくと空調機等の設備部材に対する雨対策となるが、すると空調機の搬入据付が制約される。また、先に空調機を最小限の支持鋼材に組み付けると、配管やその支持鋼材、床材と床材の下に吊下げる部材の施工が後に続き、揚重までに時間を要する。加えて、床材ユニットには小梁が取り付けられて揚重されることがあるが、鋼材や貫通箇所に耐火被覆等の防火対策を施す必要があり、ユニット化の合間に部材の間の作業空間で行うには作業効率が悪くなる。また、空調機を備えたフロアユニットは重量があり、揚重前後のユニットの損傷が懸念される。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、施工現場でのユニット化の作業と高所作業に要する負担をなるべく軽減できる空調ユニットおよびその施工方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、建物の天井空間に設置される空調ユニットであって、床材ユニット部と、前記床材ユニット部の下方に合体される架台ユニット部とを備え、前記床材ユニット部は、床材と、前記床材の下面に取り付けられた小梁を有し、前記架台ユニット部は、空調機器が載置されるベース部材と、前記ベース部材の上面に取り付けられた支柱部材を有し、前記小梁の下端と、前記支柱部材の上端とを接合することにより、前記床材ユニット部と前記架台ユニット部が合体されることを特徴とする、空調ユニットが提供される。

この空調ユニットは、前記床材ユニット部において、前記床材にはアンカーが取り付けられ、縁部に床材の撓み防止部材が取り付けられていても良い。

また、本発明によれば、この空調ユニットを用いた施工方法であって、架台ユニット部に空調機器を載置した後、前記床材ユニット部と架台ユニット部を合体させて前記空調ユニットを形成し、前記空調ユニットを揚重して、建物の大梁に取り付けることを特徴とする、空調ユニットの施工方法が提供される。

この施工方法において、前記床材ユニット部と架台ユニット部を合体する前、または、前記床材ユニット部と架台ユニット部を合体した後、前記架台ユニット部に載置された空調機器にダクトまたは配管が取り付けられても良い。また、前記床材ユニット部と架台ユニット部を合体した後、前記空調ユニットを揚重する前に、前記空調ユニットの縁部に床材の撓み防止部材が取り付けられても良い。また、前記床材ユニット部の小梁を、建物の大梁に接合することにより、前記空調ユニットを建物の大梁に取り付けることもできる。さらに、空調機器を有しないダクト・配管ユニットを備え、建物の大梁に、前記空調ユニットと前記ダクト・配管ユニットを取り付け、前記空調ユニットと前記ダクト・配管ユニットの間で、ダクトまたは配管を接続するようにしても良い。

本発明によれば、空調ユニットが床材ユニット部と架台ユニット部に分割されているので、例えば床材ユニット部と架台ユニット部を工場などで制作し、車両に積載して施工現場に搬入することも可能である。この場合、施工現場では、架台ユニット部に空調機器を載置させ、床材ユニット部と架台ユニット部を合体させることにより、容易に空調ユニットを組み立てることができる。

また、こうして合体させた空調ユニットを揚重して建物の大梁に取り付けることにより、建物の天井空間などに空調設備を設置できる。このため、施工現場でのユニット化の作業と高所作業に要する負担が軽減できる。

床材ユニット部の側面図である。 架台ユニット部の側面図である。 本実施の形態にかかる空調ユニットの側面図である。 図３と直交する方向から見た、本実施の形態にかかる空調ユニットの側面図である。 支柱部材に設けた棚を利用して配管等を固定する状態の説明図である。 建物の大梁に空調ユニットを取り付ける状態の説明図である。 ダクトや配管などの接続が行われる状態の説明図である。 建物の任意の階における空調ユニットと縦シャフトの設置例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態にかかる空調ユニット１は、床材ユニット部２と架台ユニット部３を合体することにより形成される。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１に示すように、床材ユニット部２は、床材１０と、この床材１０の下面に取り付けられた小梁１１を有している。床材１０として、例えばデッキプレートが用いられる。また、小梁１１には、例えばＨ鋼が用いられる。

床材ユニット部２を製作する場合、図１に示すように、例えば、モルタルを打設した土台１２の上に小梁受け１３を水平に設置する。そして、小梁受け１３の上面に適当な間隔で小梁１１を平行に並べ、さらに小梁１１の上に床材１０を載せる。土台１２は、床材１０の両端が同じ高さになるように形成されている。また、床材１０が水平となるように、床材１０の両端を、端部受け１５によって支持している。なお、小梁１１の上に床材１０を載せる場合、ジャッキを２台用いると作業時に高さ調整できるが、この実施の形態では、水平を確実に確保するために、土台１２をモルタルで形成している。

床材１０の下面と小梁１１の上面を溶接して、床材１０の下面に小梁１１を取り付ける。あらかじめ小梁受け１３と直交する方向に複数本の小梁１１を平行に並べて設置し、小梁１１の上に床材１０を載せて、両者の接点を溶接する。

小梁１１の長さ（図１において紙面に対して直交する方向における小梁１１の長さ）は、床材１０の幅（図１において紙面に対して直交する方向における床材１０の幅）よりも長く設定されている。図４から理解されるように、床材１０の下面に取り付けられた小梁１１の両端（図１において紙面に対して直交する方向の両端）は、床材１０の両端からさらに外側に突出している。

床材１０には、アンカー１６を適宜取り付けても良い。この場合、アンカー１６の装着は、床材１０の上から穿孔して、アンカー１６を打設することによって行うことができる。ここで用いるアンカー１６には、例えば、商品名「ロケットサート」として市場で入手できる商品を用いるとよい。「ロケットサート」は、ゴムパッキンの上から金具が差し込まれる構造であり、雨天時の雨水の流下を防止できる。アンカー１６に全ネジをねじ込んでおけば、後述の作業で、ダクト３１や配管３２の吊り下げなどに利用できるので便利である。

また、アンカー１６を打設した後に、ロックウール粒状綿とセメントを主原料とする耐火材を小梁１１の側面や床材１０の裏面に吹き付ける、あるいは、貼りつける等して、耐火被覆を施すと良い。なお、耐火被覆を施す場合、例えば、床材１０をリフトにより防火対象物の高さに応じて昇降させて作業を行うことも自在である。

また、床材ユニット部２の製作と並行して、あるいは、床材ユニット部２の製作と異なる適宜のタイミングで、架台ユニット部３を製作する。図２に示すように、架台ユニット部３は、空調機器３０が載置されるベース部材２０と、このベース部材２０の上面に垂直に取り付けられた複数本の支柱部材２１を有している。支柱部材２１は、架台ユニット部３に載置される空調機器３０を囲むように、ベース部材２０に例えば９本取り付けれられる。この実施の形態では、それら支柱部材２１を水平に線で結ぶと、平面視で長い長方形と正方形に近い長方形（空調機器用スペース）といった二種の四角形が接するような配置にされている。

ベース部材２０は、Ｈ鋼などの鋼材を縦横に渡して枠組みしたものである。また、ベース部材２０の上面に垂直に取り付けられる支柱部材２１にも、Ｈ鋼などの鋼材が用いられる。これらベース部材２０や支柱部材２１に用いられる鋼材は、亜鉛メッキされており、耐食性がある。このように、床材ユニット部２を架台ユニット部３と別に製作することにより、作業の自由度が高いという利点がある。

そして、図３、４に示すように、本発明の実施の形態にかかる空調ユニット１は、架台ユニット部３の上方に床材ユニット部２を配置し、次のような手順に従って、両者を合体させることにより形成される。

先ず、架台ユニット部３の上方に床材ユニット部２を移動させる前に、架台ユニット部３の上から空調機器３０を吊り降ろし、架台ユニット部３のベース部材２０の上であって、支柱部材２１の間に空調機器３０を載置させ、据え付けを行う。ここで載置される空調機器３０は空調空間への調和空気を供給するものであり、例えば、エアハンドリングユニットが主要載置部材である。エアハンドリングユニットは、例えば重量が１００ｋｇを超え、直膨式であれば１トンを超える場合もある。空調機器３０は、クレーンやリフト等の揚重機を用いてベース部材２０の上に載置され、ベース部材２０にあけた穴と空調機器３０のベースプレートのボルト穴を介して、Ｍ１６等のボルト３０’を用いて固定される。なお、必要に応じ、防振架台を介してベース部材２０の上に空調機器３０を固定しても良い。

また、空調機器３０には、空調機器３０で作った空調空気を建物内に給気するためダクト３１や、空調機器３０に冷媒などを供給する配管３２と付属機器類が接続される。架台ユニット部３の上方に床材ユニット部２を移動させる前の段階で、架台ユニット部３への空調機器３０の据え付けが行われるので、架台ユニット部３の上部がまだ開放されている状態で、空調機器３０の取り付け作業を置こうなうことができる。この場合、予めダクト３１や配管３２などを空調機器３０に接続した状態で、空調機器３０と一緒にダクト３１や配管３２などを吊り降ろしてベース部材２０の上に載置させることもできる。ここでは、空調機器３０の固定は、例えばエアハンドリングユニットの底部フレームと、ベース部材２０としてのＨ鋼を、Ｍ１６等のボルト３０’で固定している。

ここで、空調機器３０に接続される配管３２や付属機器類などの設置する場合、図５に示すように、支柱部材２１に棚２２を適宜設けておき、この棚２２を利用して配管３２や付属機器類などを固定することもできる。また、配管３２や付属機器類などを、支柱部材２１に直接固定しても良い。架台ユニット部３において、このように支柱部材２１や棚２２を利用することにより、空調機器３０に接続される配管３２や付属機器類などを整理した状態で設置できるといった利点がある。

なお、空調機器３０に接続したダクト３１や配管３２の先端が開放されたままであると、ダクト３１や配管３２の内部に異物や塵埃の侵入する心配がある。このため、空調機器３０に接続したダクト３１や配管３２の先端には、養生シートやフィルム、エアキャップなどのカバー３３を適宜取り付けて塞いでおくとよい。また、カバー３３によって、ダクト３１や配管３２の先端を保護しておくこともできる。なお、符号３２’はドレン管であり、ベース部材２０に渡した台板から支持部材を介して外部に向けて延び、下向き勾配で支柱部材２１の端部にクリップ止めされている。

次に、床材ユニット部２をクレーン（図示せず）で吊り上げ、架台ユニット部３の上方に床材ユニット部２を移動させ、架台ユニット部３の支柱部材２１の上端に、床材ユニット部２の小梁１１の下端を載せるようにして、架台ユニット部３の上に床材ユニット部２を載置させる。なお、クレーンで吊り上げた状態で床材ユニット部２を水平移動させることによって、支柱部材２１の上端に床材ユニット部２の小梁１１の下端を載せるように位置決めすることができる。こうして、小梁１１の下端と支柱部材２１の上端とを突き合せた状態で両者を溶接して接合する。こうして、床材ユニット部２と架台ユニット部３を合体させることにより、空調ユニット１が形成される。

また、こうして床材ユニット部２と架台ユニット部３を合体させた際に、空調ユニット１の縁部に、床材１０の撓み防止部材３５を取り付けると良い。撓み防止部材３５には、鋼管パイプや形鋼などの鉄骨を利用することができる。撓み防止部材３５は、床材１０とベース部材２０の間に垂直に配置しても良いし、筋交となるように斜めに配置しても良い。空調ユニット１の縁部に撓み防止部材３５を取り付けることにより、空調ユニット１全体の変形を確実に防止できる。

また、このように床材ユニット部２と架台ユニット部３を合体させて空調ユニット１を形成した後に、空調機器３０にダクト３１や配管３２などを接続しても良い。このように空調ユニット１を形成した後にダクト３１や配管３２の接続作業を行えば、床材ユニット部２の床材１０が屋根となるので、雨天などでも作業がしやすくなる。また、ダクト３１や配管３２などを接続する際に、床材１０に設けたアンカー１６を利用して、ダクト３１や配管３２を吊り下げて固定することもできる。これらの作業や、前述のアンカー１６の貫通部の耐火処理作業なども、架台ユニット部３の上部の開放されたスペースで行うことができ、自由度が高いといえる。また、ダクト３１や配管３２は、Ｕバンド等を用いて支柱部材２１などに適宜固定しても良い。なお、このように空調ユニット１の合体後に、ダクト３１や配管３２などを接続する場合、それらの接続作業が終了した後で、撓み防止部材３５を取り付けると良い。

次に、形成された空調ユニット１を揚重して建物５の上方に吊り上げ、図６に示すように、建物５の大梁４０に空調ユニット１を取り付ける。空調ユニット１の重量は、設備部材で約５トン、鉄骨などで約１０トン、治具などが約１５トンで、合計約３０トンである。これをクローラクレーンで揚重する。また、空調ユニット１の大きさは、例えば１２ｍ×９ｍ（高さ３．２ｍ）の寸法であり、四隅から吊り元をとり通常の玉掛けにて吊り上げて、建物５の大梁４０の上から吊り降ろす。

そして、図７に示すように、空調ユニット１において床材１０の両端から外側に突出している小梁１１の両端を建物５の大梁４０の内側に移動させ、小梁１１を大梁４０の上端よりも若干下の位置まで下降させて、両者に設けたガセットプレートとプレート穴（図示せず）を用いて、空調ユニット１を建物５にボルトで接合する。これにより、建物５に対する空調ユニット１の取り付けと、床材１０の敷設を同時に行うことが可能となる。

空調ユニット１の設置後、空調ユニット１同士の間や、建物５に設けられた縦シャフト４１と空調ユニット１との間で、ダクト３１や配管３２などの接続が行われる。例えば図８に示すように、建物５の任意の階（フロア）において、建物５の規模に応じて、相当数の空調ユニット１が設置される。また、図８において、符号１’は空調機器３０を有しないダクト・配管ユニットであり、建物５内には、空調機器３０を備える空調ユニット１の他に、空調機器３０を有せずに、ダクトや配管を備えるダクト・配管ユニット１’が適宜配置される。建物５の各階において、前述の方法によって空調ユニット１やダクト・配管ユニットドレン管１’が大梁４０に取り付けられて適当な配置に設置され、それら空調ユニット１やダクト・配管ユニットドレン管１’と縦シャフト４１の間でダクト３１や配管３２の接続、さらに電気系統の配線工事などが行われる。なお、このようにダクト３１や配管３２などを接続する場合は、カバー３３を取り外す。例えば、空調機器３０からの給気は、建物５内において分散して給気できるように、適当な間隔をおいて配置された吹出口までダクト３１で搬送される。そのための経路が、空調ユニット１が設置された建物５内の天井空間に構築される。また同様に、建物５内の天井空間に、チラーや冷水の配管や冷媒配管などが敷設され、縦シャフト４１に収められる竪管等に適宜接続される。それらのダクト３１や配管３２は、建物５内の天井空間において、空調ユニット１に設けたアンカー１６や支柱部材２１、棚２２、ベース部材２０などを利用して適宜設置され、固定される。ダクト３１（配管３２）ユニットについても同様である。なお、空調ユニット１とダクト３１（配管３２）ユニットとの間、空調ユニット１同士の間や空調ユニット１と縦シャフト４１との間で、例えば１ｍ程度の隙間が空くように各空調ユニット１を配置すれば、その隙間を利用してダクト３１や配管３２などの接続作業を行うことができ、また、隙間によって、空調ユニット１同士の間や空調ユニット１と縦シャフト４１との間における互いのダクト３１や配管３２などの位置調整（誤差吸収）を容易に行うことができる。なお、建物５を天井ボードを貼らないデッキプレート直天の構造とすれば、ダクト３１をアンカー１６や支柱部材２１などに固定し、先端に取り付けたノズルを介して空調空気を吹き出すことができる。

以上に説明したように、空調ユニット１を床材ユニット部２と架台ユニット部３の２つに分割できるので、例えば床材ユニット部２と架台ユニット部３を工場などで制作し、車両に積載して施工現場に搬入することも可能である。また、施工現場では、架台ユニット部１に空調機器３０を載置させて、床材ユニット部２と架台ユニット部３を合体させることにより、容易に空調ユニット１を組み立てることができる。また、クローラクレーンなどで空調ユニット１を揚重して建物５の大梁４０に取り付けることにより、建物５の天井空間などに空調設備を設置できる。このため、施工現場でのユニット化の作業と高所作業に要する負担が軽減できる。なお、施工現場では、床材ユニット部２と架台ユニット部３は、分割した状態で重ねてストックしておくこともできる。

以上、本発明の好適な実施の形態の一例を説明したが、本発明はここに示した形態に限定されない。例えば、空調ユニット１には、空調機器３０などの他に、消火配管、衛生配管、手すり、メンテナンス通路、電気配線等、空調機能以外の部材や設備も設けることができる。また、ダクト３１や配管３２などの保温処理、計装工事、耐火被覆処理を行うこともできる。

本発明は、建物の空調設備の構築に有用である。

１ 空調ユニット
２ 床材ユニット部
３ 架台ユニット部
５ 建物
１０ 床材１０
１１ 小梁
１２ 土台
１３ 小梁受け
１５ 端部受け
１６ アンカー
２０ ベース部材
２１ 支柱部材
２２ 棚
３０ 空調機器
３１ ダクト
３２ 配管
３３ カバー
３５ 撓み防止部材
４０ 大梁
４１ 縦シャフト

Claims (7)

1. 建物の天井空間に設置される空調ユニットであって、
   床材ユニット部と、前記床材ユニット部の下方に合体される架台ユニット部とを備え、
   前記床材ユニット部は、床材と、前記床材の下面に取り付けられた小梁を有し、
   前記架台ユニット部は、空調機器が載置されるベース部材と、前記ベース部材の上面に取り付けられた支柱部材を有し、
   前記小梁の下端と、前記支柱部材の上端とを接合することにより、前記床材ユニット部と前記架台ユニット部が合体されることを特徴とする、空調ユニット。
2. 前記床材ユニット部において、前記床材にはアンカーが取り付けられ、縁部に床材の撓み防止部材が取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の空調ユニット。
3. 請求項１または２に記載の空調ユニットを用いた施工方法であって、
   架台ユニット部に空調機器を載置した後、前記床材ユニット部と架台ユニット部を合体させて前記空調ユニットを形成し、
   前記空調ユニットを揚重して、建物の大梁に取り付けることを特徴とする、空調ユニットの施工方法。
4. 前記床材ユニット部と架台ユニット部を合体する前、または、前記床材ユニット部と架台ユニット部を合体した後、前記架台ユニット部に載置された空調機器にダクトまたは配管が取り付けられることを特徴とする、請求項３に記載の空調ユニットの施工方法。
5. 前記床材ユニット部と架台ユニット部を合体した後、前記空調ユニットを揚重する前に、前記空調ユニットの縁部に床材の撓み防止部材が取り付けられることを特徴とする、請求項３または４に記載の空調ユニットの施工方法。
6. 前記床材ユニット部の小梁を、建物の大梁に接合することにより、前記空調ユニットを建物の大梁に取り付けることを特徴とする、請求項３〜５のいずれかに記載の空調ユニットの施工方法。
7. 空調機器を有しないダクト・配管ユニットを備え、
   建物の大梁に、前記空調ユニットと前記ダクト・配管ユニットを取り付け、
   前記空調ユニットと前記ダクト・配管ユニットの間で、ダクトまたは配管を接続することを特徴とする、請求項３〜６のいずれかに記載の空調ユニットの施工方法。
   

Images