JP2017214738A - 高層建物の解体システム及び解体方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高層建物の解体作業において、上層階から解体作業の進捗に応じ、外部養生設備、荷降ろし用設備の降下動作を効率よく行う。【解決手段】 既存建物１の外周に配設され、既存建物１を覆う外部養生設備２０を支持し、解体作業の進行に応じて外部養生設備２０を降下させる外周昇降装置１１０と、既存建物１の解体作業階から搬出階までを貫通するように設けられた荷降ろしシャフト５の開口の隅角部に配設され、解体作業階から解体廃材を搬出するために稼働する揚重設備３０を支持し、解体作業の進行に応じて揚重設備３０を降下させる内部昇降装置１２０とを備える。各階での解体作業の完了ごとに、外周昇降装置１１０と内部昇降装置１２０とを独立して１階分のストロークで降下させる。【選択図】 図１

Description

本発明は高層建物の解体システム及び解体方法に係り、高層建物の外部養生設備の降下動作と、解体廃材を搬出する揚重設備の降下動作とを独立して機能させることで、解体作業の進捗に応じた効率のよい建物の解体作業を実現した高層建物の解体システム及び解体方法に関する。

近年、都心部において、建て替えを含めた地域再開発等のために既存の高層建物の解体工事の要請がある。都心部では騒音等が発生する解体工事は、特に周辺環境に配慮して効率的に行う必要がある。そのため、既存建物の全体、たとえば屋上部分を仮設屋根等で、建物の解体作業を行う階の上下数階の外周部分を養生パネル等で覆った閉鎖空間内での解体作業が種々実施されている。このような解体工事では、仮設屋根や建物外周の養生足場や防音パネルの設備全体を建物の解体の進捗に合わせて降下させる昇降装置を備えている場合が多い。

この用途に用いられる昇降装置は各種開発されているが、特許文献１に開示された昇降フレームユニットは、互いに上下方向に相対移動自在な支柱フレーム、内フレーム、外フレームとで構成され、たとえば外フレームに駆動装置により回転可能なネジロッド（スクリューロッド）が設けられ、内フレームにネジロッドに螺合し、ネジロッドの回転により回転不能にフレーム内を昇降するナットが設けられている。ネジロッドの所定方向への回転によって両フレームの所定ストロークの降下動作と、支持体（建物躯体等）への支持動作とを繰り返すことで、昇降装置の配備された建物部位を解体の進捗に従って降下させるようになっている。

また、特許文献１に開示された昇降フレームユニットを、建物の外周に確実に固定するための固定装置も提案されている（特許文献２）。特許文献２に開示された固定装置は、建物の一部に固定される鋼材を組み立ててなる筐体と、筐体から先端側が建物の外部に張り出してピンが配設されたブラケットとを備え、昇降装置側に設けられた嵌合部がピンに着脱自在に嵌合することで、昇降装置を支持固定するようになっている。これにより昇降装置は、確実、迅速に建物側に固定支持される。

特開２０１４−１８５４３５号公報 特開２０１３−４７４５９号公報

ところで、仮設屋根で建物上部が覆われている場合には、躯体を解体した際に発生する廃材を搬出するためのタワークレーン等を設置することができない。このため、解体工事を行っている階から地上階まで解体廃材を下ろすことができる搬出経路を建物内部に設ける必要がある。この場合、一般にはすべての階の同一位置の床スラブの一部を撤去して開口を設け、建物の上下方向に貫通させた荷降ろしシャフト（立坑）とし、その荷降ろしシャフトを利用して解体廃材を上階から地上階（外部への搬出階）まで下ろす等の方策がとられている。この場合、解体作業を行っている階では解体廃材を荷降ろしシャフトまで横引き移動する作業が発生し、引き続き荷降ろしシャフト内を下方に降下させる作業が発生する。これらの作業を一貫して行うために、テルハ（横行クレーン）等の設備が設置されている。このときテルハの横行レールとなる桁（ガーダー）のスパンは、建物全体を覆うように、建物の外周で特許文献１，２に開示された昇降装置、固定装置で支持された仮設屋根のスパンと合わせて架設する必要がある。このため、平面積が大きい建物では、横行レールのスパンが大きくなってしまい、設置できるクレーン（揚重設備）の吊り上げ性能が制限されてしまう等の問題がある。

また、テルハの横行レールを荷降ろしシャフト上に独立して架設した場合、各階での解体作業が完了するごとに横行レールを支持する支持部材を既存柱等に取り付けて、各階毎に横行レールの設置、解体を繰り返して行う付加的な作業が発生し、解体作業の効率化が図れない。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、建物の解体工事を行う際、建物を覆う仮設屋根の昇降装置の降下動作と、解体廃材を建物外に搬出する搬出装置の降下動作とを独立して連続稼動できるようにした高層建物の解体システムと解体方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の高層建物の解体システムは、既存建物の外周に配設され、前記既存建物を覆う外部養生設備を支持し、解体作業の進行に応じて前記外部養生設備を降下させる外周昇降装置と、前記既存建物の解体作業階から搬出階までを貫通するように設けられた荷降ろしシャフトの開口の隅角部に配設され、前記解体作業階から解体廃材を搬出するために稼働する揚重設備を支持し、解体作業の進行に応じて前記揚重設備を降下させる内部昇降装置とを備え、各階での解体作業の完了ごとに、前記外周昇降装置と前記内部昇降装置とが独立して１階分のストロークで降下されることを特徴とする。

前記外周昇降装置と前記内部昇降装置とは、前記既存建物の柱に盛替え可能に取り付けられた支持部材に支持された、ネジロッドを用いた昇降装置であることが好ましい。

前記外周昇降装置は、前記既存建物の外周柱に取り付けられた支持部材に支持され、前記既存建物の上方を覆う仮設屋根と、解体作業を行う階の上下所定範囲の前記既存建物の外周を囲む外部養生足場とを支持することが好ましい。

前記内部昇降装置は、前記荷降ろしシャフトの開口の隅角部に位置する内部柱に取り付けられた支持部材に支持されたことが好ましい。

前記支持部材は、前記内部柱から前記開口に向かってほぼ４５°をなして延在するフレームを有することが好ましい。

高層建物の解体方法の発明として、既存建物の外周及び上方を覆う外部養生設備を外周昇降装置で支持して設置し、前記既存建物内に、解体作業階から搬出階までを貫通する荷降ろしシャフトを設け、前記解体作業階に、前記荷降ろしシャフトを通じて解体廃材を荷降ろし可能な揚重設備を内部昇降装置で支持して設置し、前記解体作業階での解体作業が完了した段階で、前記内部昇降装置を動作させて前記揚重設備を１階分降下させ、次いで前記内部昇降装置の動作と独立して前記外周昇降装置を動作させて前記外部養生設備を降下させ、順次解体作業階を下階に移して解体作業を進行させることを特徴とする。

本発明の高層建物の解体システムの一実施形態を高層ビル解体に適用した状態を側面視して部分的に示した説明図。 本発明の高層建物の解体システムの一実施形態を高層ビル解体に適用した状態を平面視して部分的に示した説明図。 本発明の高層建物の解体システムの一実施形態で用いられた昇降装置の支持部材を示した平面図、側面図。 本発明の高層建物の解体システムの一実施形態による高層ビル解体作業手順を模式的に示した説明図。

以下、本発明の高層建物の解体システム１０の一実施形態の構成及び解体作業の一連の手順について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の高層建物の解体システムを用いて既存の高層建物１（以下、建物１）を上階から順次解体していく解体作業の状態を模式的に示した説明図である。同図には、すでに屋上から数階が解体された状態が示されている。解体対象の建物１では、Ｎ階に配備された解体用重機２による（Ｎ＋１）階の解体作業が進行している。

本発明の高層建物の解体システム１０の昇降装置１００は、建物の外周養生設備２０を解体作業の進捗に従って降下させる外周昇降装置１１０と、解体廃材を搬出するための揚重設備３０を解体作業の進捗に従って降下させる内部昇降装置１２０とで構成されている。以下、上述した各設備の構成、動作について説明する。なお、本発明の実施形態において、外周昇降装置１１０と内部昇降装置１２０は設置位置、用途により名称を区別しているが、それらの構成、昇降動作は同一である。

［外周養生設備と外周昇降装置］
建物の外周は、建物の複数本の既存柱に設置された外周支持ユニットに支持された複数基の外周昇降装置１１０と、外周養生設備２０として複数基の外周昇降装置１１０の外周面に壁つなぎアンカー２１を介して立設された外部養生足場２２と、外部養生足場２２の外面に取り付けられた防音パネル２３と、一列に並んで配置された外周昇降装置１１０の上端を繋ぐように架設された支持梁２４で支持され、建物の上部を覆うトラス構造フレーム２５からなる仮設屋根２６とが配置されている。

本発明で使用される昇降装置１００（外周昇降装置１１０、内部昇降装置１２０に共通する内容についての説明では、以下、単に昇降装置１００と記す。）は、特許文献１に開示された装置と同等機能を有する公知の装置である。すなわち、駆動伝達機構であるネジロッドが外フレームに、ネジロッドと螺合するナットが内フレームに回転不能に昇降可能に保持されている。外フレームに組み込まれたネジロッドを電動モータで回転させることでネジロッドを保持する外フレームとナットを保持する内フレームの相対移動を制御し、昇降装置の外フレームが支持する架台等（本発明では外周養生設備、揚重設備）を所定のストロークで昇降する。昇降装置１００に含まれる昇降機構としては、ネジロッドとナットとの組み合わせの他、所定ストロークでステップロッドに支持をとりながら昇降可能なセンターホールタイプの油圧ジャッキ等を利用することもできる。

昇降装置１００は、昇降時に反力を支持体（本発明では建物躯体）に負担させることで装置自体を昇降させるため、本発明のような場合には、昇降装置１００の昇降時（解体作業では降下動作が基本となる。）の反力を支持体としての建物の既存柱等に確実に支持させる支持ユニット１３０，１４０で装置本体を支持することが重要である。

たとえば、本発明に用いられる外周昇降装置１１０の場合では、図１に示したように、Ｎ＋１階の解体を行う際、装置の内フレームと外フレームは、下階（Ｎ階、（Ｎ−１）階）の２箇所の外周支持ユニット１３０で独立して支持される。さらに解体された（Ｎ＋１）階から１階分を降下する時には新たな支持ユニット（図示せず）が、階下（（Ｎ−２）階）に設けられ、（Ｎ−２）階を含めた３階分の支持ユニット間において、内フレームと外フレームの支持位置を盛り替えるようにして、装置の内フレーム、外フレームの降下動作、支持動作とが繰り返され１階分が降下する。Ｎ階の支持ユニットは撤去され、昇降装置は、その下階（（Ｎ−１）階、（Ｎ−２）階）の２箇所の外周支持ユニット１３０で支持される。

図２は、図１に示した解体システムの一部の平面レイアウトを模式的に示した平面図である。図１、２に示したように、外部養生足場２２と仮設屋根２６とは既存の外周柱３の配列に倣って所定間隔に配設された複数基の外周昇降装置１１０によって支持されている。各外周昇降装置１１０の降下量は、外部養生足場２２と仮設屋根２６とが捩れたりせずに安定した状態で水平を保持して降下するように、図示しない制御手段によってネジロッドの回転速度（回転量）が同期制御されている。なお、外部養生足場２２と仮設屋根２６の総重量や重量バランスに応じて、外周昇降装置１１０は外周柱３の配置を考慮して複数スパン間隔で配置したり、適正な支点位置を設定することが好ましい。

外部養生足場２２と仮設屋根２６とを支持する外周昇降装置１１０は各階の平面同位置に配置されている外周柱３に２箇所の外周支持ユニット１３０を介して固定保持されている。外周支持ユニットは、図２に示したように、外周柱３の外周面を囲むように取り付けられた、平面視して略ロ字形をなす形鋼組立材からなる。外周昇降装置１１０を外周柱３に固定保持する各外周支持ユニットはパーツ化され、外周昇降装置１１０の降下作業に合わせて、対象の外周柱３の所定位置に迅速に取り付けられるようになっている。一方、外周柱３には外周支持ユニットの取付位置に対応した位置にブラケット（図示せず）が取り付けられている。これにより、パーツ化された外周支持ユニット１３０をブラケットに載置し、部材同士をボルト接合することにより簡単、迅速に所定位置に組み付けることができる。

［揚重設備と内部昇降手段］
本発明では、上述したように、解体時に発生する鉄骨、コンクリートガラ、鉄筋等の解体廃材を建物外に搬出するために、建物の内部に荷降ろしシャフト５が設けられている。荷降ろしシャフト５は、たとえば本実施形態では図１，２に示したように、４本の隣接した内部柱６で囲まれた範囲のスラブを切り取って開口７とし、建物１内の最上階から廃材の搬出を行う階（以下、搬出階と記す。）までの各階の同一箇所に開口７を設けることで上下に貫通させたものである。

さらに荷降ろしシャフト５の各階の開口７から廃材を降下させるための揚重設備３０として本実施形態ではテルハ（横行クレーン）が設置されている。このテルハ３０は開口７の四隅に位置する内部柱６に取り付けられた内部支持ユニット１４０に支持された、内部昇降装置１２０の上端に架設された支持ビーム３２に支持されたＩ形鋼等からなる横行レール３３と、横行レール３３に沿って走行可能なホイスト３４とから構成されている。横行レール３３は開口７の上方で開口７の両端から所定長さが張り出すように設置されているため、解体廃材を吊ったホイスト３４を横行レール３３に沿って走行させることで、図１に白矢印で示したように、解体作業を行っている階（解体作業階）で発生した解体廃材を荷降ろしシャフト５まで横引き移動し、さらに荷降ろしシャフト５を通じて搬出階まで降下させることができる。

内部昇降装置１２０は、支持するテルハ３０全体を所定のストロークで昇降することができる。４基の内部昇降装置１２０の降下量は、支持ビーム３２，横行レール３３が捩れたりせずに安定した状態で水平を保持して降下するように、図示しない制御手段によって各ネジロッドの回転速度（回転量）が同期制御されている。本発明では、内部昇降装置１２０と外周昇降装置１１０とは、ともに単一の制御装置により独立してネジロッドの回転制御を行うことができる。

ここで、内部支持ユニット１４０の構成について、図３各図を参照して説明する。内部支持ユニット１４０は、開口７の四隅に位置する内部柱６に取り付けられるため、内部昇降装置１２０の設置位置と内部柱６の断面形状との関係を考慮した平面形状からなる。すなわち図３（ａ）に示したように、主部材である固定フレーム１４１は、中程が４５°をなして屈曲した平面視して略ヘ字形をなす。２本の固定フレーム１４１は、内部柱６の対角線に関して対称に、短辺１４１ａ側の端部１４１ｂが内部柱６の隅角部で連結されるため、固定フレーム１４１は長辺１４１ｃが平行をなす。この平行な固定フレーム１４１の長辺１４１ｃ間を繋ぐように補剛材１４２、内部昇降装置１２０との接続部材１４３がボルト固定されている。また既存梁８の直上の各固定フレーム１４１の対応位置には、固定フレーム１４１を支持する束柱１４４が既存梁８上に立設されている。束柱１４４の上端は固定フレーム１４１に固定され、下端には高さ調整ボルト１４４ａが取り付けられている。この高さ調整ボルト１４４ａを用いることで固定フレーム１４１組付け時の長辺１４１ｃのレベル調整が容易に行える（図３（ｂ））。一方、内部柱６の側面の所定高さには固定フレーム１４１の短辺１４１ａを支持するブラケット１４５が取り付けられている。これにより、パーツ化された内部支持ユニット１４０をブラケット１４５に載置し、部材同士をボルト接合することにより簡単、迅速に所定位置に組み付けることができる。これら束柱１４４とブラケット１４５とにより、内部支持ユニット１４０は、作用する鉛直方向荷重（テルハ３０の総重量、内部昇降装置１２０の昇降時反力等）を確実に負担する。

図３を参照して上述したように、内部支持ユニット１４０の各部材の形状は、内部柱６の断面形状に応じて決定される。たとえば、固定フレームの短辺１４１ａの長さは、内部柱６の一辺の長さにほぼ等しくなるため、内部柱６の断面形状が正方形であれば、２本の固定フレーム１４１は、平面視して対称形状（同一形状を天地反転させて対応できる）に製作される。このため、内部柱６に取り付けられた固定フレーム１４１は、内部柱６から開口７に向けて４５°をなして突出した形状となる。さらに２本の固定フレーム１４１の先端間を繋いだ接続部材１４３に内部昇降装置１２０の内フレーム、外フレームがそれぞれボルト連結され、各内部昇降装置１２０は開口７の隅角部において、各縁辺と４５°をなして配置される。言い換えると、固定フレーム１４１の屈曲角度は内部柱６の断面形状によって適宜設定されるため、内部柱６の断面形が正方形でない場合には、連結される２本の固定フレーム１４１は対称形状とならないが、固定フレーム１４１が開口７側に突出する角度は４５°となるように、各固定フレーム１４１の形状（辺長）を決定することが好ましい。

［解体システムによる解体作業］
以下、本発明の高層建物の解体システムにおける昇降手段による解体作業と各設備の降下動作について、図１，図４各図を参照して説明する。
図１は、Ｎ＋１階での解体作業状態を示している。このとき外周昇降装置１１０、内部昇降装置１２０は独立してともに、下階（Ｎ階、（Ｎ−１）階）の２箇所の外周支持ユニット１３０、内部支持ユニット１４０で支持されている。この階には、複数台の解体用重機２が搬入され、梁、スラブ、壁、柱等の解体作業が、構造体の安定、作業の安全を考慮した手順で進められている。解体作業で発生した鉄骨、コンクリートガラ、鉄筋等の解体廃材は、テルハ３０を用いて荷降ろしシャフト５の開口７の位置まで横引きされ、さらに外部搬出経路が設けられた搬出階まで連続的に荷降ろしされる。

図４（ａ）は（Ｎ＋１）階の解体作業が完了した状態を示している。この状態から図４（ｂ）に示したように、内部昇降装置１２０を１階分降下させる。このために、新たな支持ユニットを階下（（Ｎ−２）階）に設け、３階分（Ｎ階、（Ｎ−１）階、（Ｎ−２）階）の内部支持ユニット１４０間において、内フレームと外フレームの支持位置を盛り替えて内フレーム、外フレームの降下動作、支持動作とを繰り返し、揚重設備（テルハ３０）を１階分降下させる。その後、Ｎ階の支持ユニットは撤去され、テルハ３０を支持する内部昇降装置１２０は、（Ｎ−１）階、（Ｎ−２）階の２箇所の内部支持ユニット１４０で支持される。同様に、図４（ｃ）に示したように、外周昇降装置１１０の外周支持ユニットを階下（（Ｎ−２）階）に設け、３階分（Ｎ階、（Ｎ−１）階、（Ｎ−２）階）の外周支持ユニット間において、外周昇降装置１１０の内フレームと外フレームの支持位置を盛り替えて内フレーム、外フレームの降下動作、支持動作とを繰り返し、外周養生設備２０（外部養生足場２２、仮設屋根２６）を１階分降下させる。その後、Ｎ階の外周支持ユニットは撤去され、外周養生設備２０を支持する外周昇降装置１１０は、（Ｎ−１）階、（Ｎ−２）階の２箇所の外周支持ユニット１３０で支持される（図４（ｃ））。この状態からＮ階の解体作業を行う（図４（ｄ）参照）。その後、同様の手順で順次、内部昇降装置１２０の降下作業（図４（ｅ））、外周昇降装置１１０の降下作業、解体作業（たとえば（Ｎ−１）階、図４（ｆ））を行って、すべての階の解体を連続して行うことで建物の解体を効率よく、安全に行うことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 高層建物
２ 解体用重機
３ 外周柱
５ 荷降ろしシャフト
６ 内部柱
７ 開口
１０ 解体システム
２０ 外周養生設備
２２ 外部養生足場
２６ 仮設屋根
３０ 揚重設備（テルハ）
１００ 昇降装置
１１０ 外周昇降装置
１２０ 内部昇降装置
１３０ 外周支持ユニット
１４０ 内部支持ユニット
１４１ 固定フレーム

Claims (6)

1. 既存建物の外周に配設され、前記既存建物を覆う外部養生設備を支持し、解体作業の進行に応じて前記外部養生設備を降下させる外周昇降装置と、
   前記既存建物の解体作業階から搬出階までを貫通するように設けられた荷降ろしシャフトの開口の隅角部に配設され、前記解体作業階から解体廃材を搬出するために稼働する揚重設備を支持し、解体作業の進行に応じて前記揚重設備を降下させる内部昇降装置とを備え、
   各階での解体作業の完了ごとに、前記外周昇降装置と前記内部昇降装置とが独立して１階分のストロークで降下されることを特徴とする高層建物の解体システム。
2. 前記外周昇降装置と前記内部昇降装置とは、前記既存建物の柱に盛替え可能に取り付けられた支持部材に支持された、ネジロッドを用いた昇降装置であることを特徴とする請求項１に記載の高層建物の解体システム。
3. 前記外周昇降装置は、前記既存建物の外周柱に取り付けられた支持部材に支持され、前記既存建物の上方を覆う仮設屋根と、解体作業を行う階の上下所定範囲の前記既存建物の外周を囲む外部養生足場とを支持することを特徴とする請求項１に記載の高層建物の解体システム。
4. 前記内部昇降装置は、前記荷降ろしシャフトの開口の隅角部に位置する内部柱に取り付けられた支持部材に支持されたことを特徴とする請求項２に記載の高層建物の解体システム。
5. 前記支持部材は、前記内部柱から前記開口に向かってほぼ４５°をなして延在するフレームを有することを特徴とする請求項４に記載の高層建物の解体システム。
6. 既存建物の外周及び上方を覆う外部養生設備を外周昇降装置で支持して設置し、前記既存建物内に、解体作業階から搬出階までを貫通する荷降ろしシャフトを設け、前記解体作業階に、前記荷降ろしシャフトを通じて解体廃材を荷降ろし可能な揚重設備を内部昇降装置で支持して設置し、
   前記解体作業階での解体作業が完了した段階で、前記内部昇降装置を動作させて前記揚重設備を１階分降下させ、次いで前記内部昇降装置の動作と独立して前記外周昇降装置を動作させて前記外部養生設備を降下させ、順次解体作業階を下階に移して解体作業を進行させることを特徴とする高層建物の解体方法。

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