JP2019070289A

JP2019070289A - 既設構造物の改修方法

Info

Publication number: JP2019070289A
Application number: JP2017197504A
Authority: JP
Inventors: まりな國府田; Marina Koda; 秀俊 ▲高▼山; Hidetoshi Takayama; 雄一郎奥野; Yuichiro Okuno; 山田　政雄; Masao Yamada; 政雄山田; 由典松原; Yoshinori Matsubara; 晃治福本; Koji Fukumoto; 直行 ▲高▼山; Naoyuki Takayama; 将児爰野; Masaru Kokonno; 元希内山; Motoki Uchiyama; 識文足立
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2037-10-11
Also published as: JP7020046B2

Abstract

【課題】既設構造物を構成する構造躯体の補強手間を低減して既設構造物に部屋空間を形成するとともに、新設屋根部を構築する。【解決手段】既設構造物に設けられた既設屋根部を解体するとともに新設屋根部を構築する既設構造物の改修方法において、前記既設屋根部を解体した後に、前記既設屋根部の下方に配置されていた柱部材を撤去して部屋空間を形成する既設構造物の改修方法。【選択図】図１

Description

本発明は、既設構造物に部屋空間を形成する既設構造物の改修方法に関する。

既設構造物を構成する一部の柱部材を撤去して新たな部屋空間を形成する既設構造物の改修方法がある。ここで、この既設構造物の改修方法により、大スパンの新たな部屋空間を既設構造物の最上部に形成する場合、従来は、既設屋根部（既設屋根又は既設屋上スラブ）を残した状態で一部の柱部材を撤去して新たな部屋空間を形成した後に、既設屋根部を解体し、この後に大スパンの新設屋根部を構築する。

大スパンの屋根としては、さまざまなものがある。例えば、特許文献１には、間隔をおいて設けられた支柱間に支持ケーブルが架設され、この支持ケーブルに吊り支持された補剛大梁に膜材が取り付けられた膜屋根が開示されている。

しかし、従来の既設構造物の改修方法においては、既設屋根部の両端部を支持する構造躯体（例えば躯体柱）が負担する荷重が、既設屋根部の中央部分を支持する柱部材の撤去に伴って増加するため、この構造躯体に補強を施さなければならない。

特開平７−１０９８５１号公報

本発明は係る事実を考慮し、既設構造物を構成する構造躯体の補強手間を低減して既設構造物に部屋空間を形成するとともに、新設屋根部を構築することを課題とする。

第１態様に係る既設構造物の改修方法は、既設構造物に設けられた既設屋根部を解体するとともに新設屋根部を構築する既設構造物の改修方法において、前記既設屋根部を解体した後に、前記既設屋根部の下方に配置されていた柱部材を撤去して部屋空間を形成する。

第１態様に係る既設構造物の改修方法では、既設屋根部を解体した後に、既設屋根部の下方に配置されていた柱部材を撤去して部屋空間を形成するので、既設屋根部を支持する構造躯体に補強を施さないで部屋空間を形成することができる。すなわち、既設構造物を構成する構造躯体の補強手間を低減して既設構造物に部屋空間を形成するとともに、新設屋根部を構築することができる。

第２態様に係る既設構造物の改修方法は、第１態様に係る既設構造物の改修方法において、前記新設屋根部は、前記既設構造物から張り出して設けられ、新設支持部に支持された吊り部材により吊り下げられた屋根梁と、前記屋根梁上に設けられた屋根材と、を有する。

第２態様に係る既設構造物の改修方法では、新設屋根部を、既設構造物から張り出して設けられ、新設支持部に支持された吊り部材により吊り下げられた屋根梁と、屋根梁上に設けられた屋根材と、を有して構成することによって、大スパンの屋根を構築することができる。

また、新設屋根部を大スパンの屋根にすることによって、既設屋根部の下方に配置されていた柱部材を撤去して形成される部屋空間を大きなものとすることができる。

第３態様に係る既設構造物の改修方法は、第１態様に係る既設構造物の改修方法において、前記新設屋根部は、新設支持部間に架設された吊りケーブルと、前記吊りケーブルに支持されたアーチ状梁と、複数の三角形状の板部材を山又は谷の折り目となるように繋げて形成され、前記アーチ状梁に取り付けられた折り板部材と、を有する。

第３態様に係る既設構造物の改修方法では、新設屋根部を、新設支持部間に架設された吊りケーブルと、吊りケーブルに支持されたアーチ状梁と、アーチ状梁に取り付けられた折り板部材とを有して構成することにより、大スパンの屋根を構築することができる。

また、折り板部材は、複数の三角形状の板部材を山又は谷の折り目となるように繋げて形成されているので、面外曲げ強度を大きくすることができ、これによって、折り板部材が取り付けられるアーチ状梁の配置スパンを大きくすることができる。

さらに、新設屋根部を大スパンの屋根にすることによって、既設屋根部の下方に配置されていた柱部材を撤去して形成される部屋空間を大きなものとすることができる。

第４態様に係る既設構造物の改修方法は、第１態様に係る既設構造物の改修方法において、前記新設屋根部は、下弦材、上弦材、及び前記下弦材と前記上弦材とを繋ぐラチス材を有して構成されたトラス梁部材を、曲面を形成するように複数連ねた三角形の各辺に配置して構成した屋根構造体と、前記屋根構造体の上に設けられた屋根材と、を有し、前記下弦材は、鋼板と、前記鋼板を両側から挟むようにして前記鋼板と一体に設けられた木質板部材と、を備える。

第４態様に係る既設構造物の改修方法では、木質の下弦材を有するトラス梁部材により構成された屋根構造体によって、軽量で大スパンの屋根を構築することができる。

また、下弦材を構成する鋼板は、木質板材により両側から挟まれて座屈補剛されることによって、圧縮耐力を降伏強度レベルまで高めることができる。

本発明は上記構成としたので、既設構造物を構成する構造躯体の補強手間を低減して既設構造物に部屋空間を形成するとともに、新設屋根部を構築することができる。

図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）及び図１（ｄ）は、本発明の実施形態に係る既設構造物の改修方法を示す正面図である。本発明の実施形態に係る屋根を示す正面図である。本発明の実施形態に係る屋根のバリエーションを示す正面図である。本発明の実施形態に係る屋根のバリエーションを示す斜視図である。本発明の実施形態に係る屋根のバリエーションの屋根材を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る屋根のバリエーションを示す正面図である。本発明の実施形態に係る屋根のバリエーションを示す斜視図である。本発明の実施形態に係る屋根のバリエーションの屋根構造体を示す平面図である。本発明の実施形態に係る屋根のバリエーションのトラス梁部材を示す正面図である。図９のＡ−Ａ断面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る既設構造物の改修方法について説明する。ここでは、図１（ａ）の正面図に示す、地盤２４上に建てられた既設構造物としての構造物１０に部屋空間を形成するとともに、この部屋空間の上方へ新設屋根部を構築する既設構造物の改修方法の一例を示す。

構造物１０は、柱部材１２、梁部材１４、床スラブ１６、及び既設屋根部としての屋根部１８を有して構成されている。屋根部１８は、梁部材２６と、この梁部材２６に支持された屋上スラブ２８とを有して構成されている。

構造物１０は、鉄筋コンクリート造の建物であり、柱部材１２、梁部材１４、床スラブ１６、梁部材２６、及び屋上スラブ２８は、鉄筋コンクリートによって形成されている。

本実施形態の既設構造物の改修方法では、まず、図１（ｂ）の正面図に示すように、新設屋根構築工程において、構造物１０の上に、新設屋根部としての屋根２０を構築する。屋根２０は、後に形成される部屋空間２２（図１（ｄ）を参照のこと）の上方を覆うように構築する。

次に、図１（ｃ）の正面図に示すように、既設屋根部解体工程において、屋根２０の下方に位置し、後に形成される部屋空間２２（図１（ｄ）を参照のこと）の上方に位置する、構造物１０に設けられた屋根部１８（以下、「屋根部１８Ａ（図１（ｂ）を参照のこと）」とする）を解体する。

次に、屋根部１８Ａを解体した後に、図１（ｄ）の正面図に示すように、部屋空間形成工程において、屋根部１８Ａの下方に配置されていた、柱部材１２、梁部材１４、及び床スラブ１６を撤去して部屋空間２２を形成する。図１（ｄ）では、１〜４階の柱部材１２、梁部材１４、及び床スラブ１６を撤去して部屋空間２２が形成されている。

ここで、屋根２０について説明する。

図２の正面図に示すように、屋根２０は、新設支持部としての支柱３０、３２と、屋根梁３４、３６、３８と、吊り部材４０、４２、４４、４６と、屋根材４８と、を有して構成されている。支柱３０、３２は、角形鋼管により構成され、屋根梁３４、３６、３８は、Ｈ形鋼により構成され、吊り部材４０、４２、４４、４６は、円形鋼管により構成されている。

支柱３０、３２は、構造物１０の桁行方向（梁間方向５０と直交する水平方向）に対して複数配置され、構造物１０に形成された部屋空間２２の外周部に位置する柱部材１２上に立設されている。

梁部材３４、３６、３８は、構造物１０の桁行方向（梁間方向５０と直交する水平方向）に対して複数配置されている。梁部材３４、３６は、構造物１０から内側へ張り出して設けられるとともに、支柱３０、３２の上端部に支持された吊り部材４０、４２に先端部付近が支持されて吊り下げられ、支柱３０、３２の上端部に支持された吊り部材４４、４６に末端部が支持されて吊り下げられている。

屋根梁３４の先端部は、屋根梁３８の一端部とピン部材５２によりピン接合され、屋根梁３６の先端部は、屋根梁３８の他端部とピン部材５４によりピン接合されている。

屋根梁３４、３６、３８の上には、部屋空間２２を覆うようにして膜材からなる屋根材４８が設けられている。なお、屋根材４８は、屋根板等の膜材以外の部材により構成してもよい。

また、図２に示すように、屋根梁３４の支柱３０に支持されている部位５６に生じる曲げ応力Ｍ₁、屋根梁３４の吊り部材４０に支持されている部位５８に生じる曲げ応力Ｍ₂、屋根梁３６の支柱３２に支持されている部位６０に生じる曲げ応力Ｍ₃、屋根梁３６の吊り部材４２に支持されている部位６２に生じる曲げ応力Ｍ₄、及び屋根梁３８の長さ方向中央部の部位６４に生じる曲げ応力Ｍ₅が略等しくなるように、吊り部材４０、４２、４４、４６により支持される屋根梁３４、３６の部位、及び支柱３０、３２に支持される屋根梁３４、３６の部位が設定されている。これにより、屋根梁３４、３６、３８の各部（部位５６、５８、６０、６２、６４）に生じる曲げ応力の均一化を図ることができ、屋根梁３４、３６、３８を、全長に渡って同一断面となる単純な形状の部材とすることができる。

次に、本発明の実施形態に係る既設構造物の改修方法の作用と効果について説明する。

本実施形態の既設構造物の改修方法では、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すように、既設屋根部としての屋根部１８Ａを解体した後に、屋根部１８Ａの下方に配置されていた柱部材１２、梁部材１４、及び床スラブ１６を撤去して部屋空間２２を形成するので、屋根部１８Ａを支持する構造躯体に補強を施さないで部屋空間２２を形成することができる。すなわち、構造物１０を構成する構造躯体（柱部材１２）の補強手間を低減して構造物１０に部屋空間２２を形成するとともに、新設屋根部としての屋根２０を構築することができる。

また、本実施形態の既設構造物の改修方法では、図２に示すように、屋根２０を、構造物１０から張り出して設けられ、支柱３０、３２に支持された吊り部材４０、４２、４４、４６により吊り下げられた屋根梁３４、３６と、屋根梁３４、３６上に設けられた屋根材としての屋根材４８と、を有して構成することによって、大スパンの屋根を構築することができる。また、吊り部材４０、４２、４４、４６の長さを変えて屋根梁３４、３６の傾斜角度を変えることにより、屋根材４８の水勾配を変更することができる。

さらに、本実施形態の既設構造物の改修方法では、図２に示すように、屋根２０を大スパンの屋根にすることによって、既設屋根部としての屋根部１８Ａの下方に配置されていた、柱部材１２、梁部材１４、及び床スラブ１６を撤去して形成される部屋空間２２を大きなものとすることができる。

また、本実施形態の既設構造物の改修方法では、図１（ｂ）に示すように、既設屋根部としての屋根部１８上で、屋根２０を構築するので、効率よく安全に屋根２０を構築することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態の既設構造物の改修方法では、図１（ｂ）、図１（ｃ）、及び図１（ｄ）に示すように、まず、構造物１０の上に、新設屋根部としての屋根２０を構築し、屋根２０の構築が完了した後に既設屋根部としての屋根部１８Ａを解体し、屋根部１８Ａの解体が完了した後に部屋空間２２を形成した例を示したが、既設屋根部を解体した後に部屋空間が形成されれば、どのような手順であってもよい。すなわち、部屋空間の形成に先行して既設屋根部が解体されていればよい。

例えば、新設屋根部を構築し、この新設屋根部の構築が完了した後に既設屋根部を解体しながら、解体された部分の下方から部屋空間を順次形成していくようにしてもよい。また、例えば、新設屋根部を構築し、この新設屋根部の構築が完了した後に既設屋根部を解体し、この既設屋根部の解体が完了した後に部屋空間を形成していくようにしてもよい。さらに、例えば、既設屋根部を解体しながら、解体された部分の下方から部屋空間を順次形成していき、この部屋空間の形成が完了した後に新設屋根部を構築するようにしてもよい。また、例えば、既設屋根部を解体し、この既設屋根部の解体が完了した後に部屋空間を形成し、この部屋空間の形成が完了した後に新設屋根部を構築するようにしてもよい。さらに、例えば、既設屋根部を解体し、この既設屋根の解体が完了した後に新設屋根部を構築しながら部屋空間を形成するようにしてもよい。また、例えば、既設屋根部を解体し、この既設屋根部の解体が完了した後に新設屋根部を構築し、この新設屋根部の構築が完了した後に部屋空間を形成するようにしてもよい。

また、本実施形態の既設構造物の改修方法では、図２に示すように、新設屋根部を屋根２０とした例を示したが、他の構造の屋根であってもよい。例えば、屋根２０の左右片側半分の構成の屋根であってもよい。すなわち、支柱３０と、屋根梁３４と、吊り部材４０、４４と、屋根材４８とを有して構成した屋根であってもよいし、支柱３２と、屋根梁３６と、吊り部材４２、４６と、屋根材４８とを有して構成した屋根であってもよい。また、例えば、新設屋根部は、図３の正面図に示す屋根６６や、図６の正面図に示す屋根８０であってもよい。

図３、及び図４の斜視図に示すように、屋根６６は、新設支持部としての支持構造体６８、７０、吊りケーブル７２、アーチ状梁７４、及び折り板部材７６を有して構成されている。

支持構造体６８、７０は、アーチ状の鋼製部材により構成され、構造物１０に形成された部屋空間２２の外周部に位置する柱部材１２上に立設されている。

吊りケーブル７２は、支持構造体６８と支持構造体７０との間に架設され、構造物１０の桁行方向（梁間方向５０と直交する水平方向）に対して複数配置されている。

アーチ状梁７４は、アーチ状に形成された鋼製の梁部材であり、複数の吊りケーブル７２に支持されるようにして構造物１０の梁間方向５０に対して複数配置されている。

折り板部材７６は、図５の斜視図に示すように、複数の三角形状の薄鉄板からなる板部材７８を山又は谷の折り目となるように繋げて形成され、図３及び図４に示すように、鞍型曲面の屋根面を形成するようにアーチ状梁７４の上に取り付けられている。

屋根６６では、図３及び図４に示すように、支持構造体６８と支持構造体７０との間に架設された複数の吊りケーブル７２と、複数の吊りケーブル７２に支持された複数のアーチ状梁７４と、複数のアーチ状梁７４の上に取り付けられた折り板部材７６とを有して構成することにより、大スパンの屋根を構築することができる。

また、屋根６６を大スパンの屋根にすることによって、既設屋根部としての屋根部１８Ａの下方に配置されていた、柱部材１２、梁部材１４、及び床スラブ１６を撤去して形成される部屋空間２２（図１（ｂ）、図１（ｃ）及び図１（ｄ）を参照のこと）を大きなものとすることができる。

さらに、図５に示すように、折り板部材７６は、複数の三角形状の薄鉄板からなる板部材７８を山又は谷の折り目となるように繋げて形成されているので、面外曲げ強度を大きくすることができ、これによって、折り板部材７６が取り付けられるアーチ状梁７４の配置スパンを大きくすることができる。

図６、及び図７の斜視図に示すように、屋根８０は、屋根構造体８２と、屋根材８４とを有して構成され、部屋空間２２の外周部に位置する柱部材１２上に支持されている。すなわち、部屋空間２２の左右に配置された構造物１０（以下、「構造物１０Ａ、１０Ｂ」とする）間に架設されている。

屋根構造体８２は、屋根８０（屋根構造体８２）を下方から見た図８の平面図に示すように、トラス梁部材８６を、曲面を形成するように複数連ねた三角形の各辺に配置するようにして構成されている。

トラス梁部材８６は、図９の正面図に示すように、下弦材８８、上弦材９０、及びラチス材９２を有して構成されている。上弦材９０は、Ｌ形鋼からなる。ラチス材９２は、丸形鋼管からなり、トラスを構成するように下弦材８８と上弦材９０とを繋いでいる。

下弦材８８は、図９のＡ−Ａ断面図である図１０に示すように、鋼板９４と、鋼板９４を両側から挟むようにして鋼板９４と一体に設けられた木質板部材９６、９８とを備えており、下弦材８８に作用する軸力を鋼板９４が主に負担する。

なお、上弦材９０及びラチス材９２は、丸形鋼管、角形鋼管、Ｌ形鋼、Ｈ形鋼等の部材によって構成するようにしてもよい。また、上弦材９０は、下弦材８８と同じ構成の部材にしてもよい。

屋根材８４は、膜材からなり、部屋空間２２を覆うようにして屋根構造体８２の上に設けられている。なお、屋根材８４は、屋根板等の膜材以外の部材により構成してもよい。

屋根８０では、図８及び図９に示すように、木質の下弦材８８を有するトラス梁部材８６により構成された屋根構造体８２によって、軽量で大スパンの屋根を構築することができる。

また、屋根８０を大スパンの屋根にすることによって、既設屋根部としての屋根部１８Ａの下方に配置されていた、柱部材１２、梁部材１４、及び床スラブ１６を撤去して形成される部屋空間２２（図１（ｂ）、図１（ｃ）及び図１（ｄ）を参照のこと）を大きなものとすることができる。

さらに、図１０に示すように、下弦材８８を構成する鋼板９４は、木質板部材９６、９８により両側から挟まれて座屈補剛されることによって、圧縮耐力を降伏強度レベルまで高めることができる。

また、既設構造物の改修方法では、図１（ｂ）、図１（ｃ）、及び図１（ｄ）に示すように、既設構造物としての鉄筋コンクリート造の構造物１０に部屋空間２２を形成するとともに、部屋空間２２の上方へ新設屋根部としての屋根２０を構築する例を示したが、構造物１０は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模のものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０構造物（既設構造物）
１２柱部材
１８屋根部（既設屋根部）
２０、６６、８０屋根（新設屋根部）
２２部屋空間
３０、３２支柱（新設支持部）
３４、３６屋根梁
４０、４２吊り部材
４８、８４屋根材
６８、７０支持構造体（新設支持部）
７２吊りケーブル
７４アーチ状梁
７６折り板部材
７８板部材
８２屋根構造体
８６トラス梁部材
８８下弦材
９０上弦材
９２ラチス材
９４鋼板
９６、９８木質板部材

Claims

既設構造物に設けられた既設屋根部を解体するとともに新設屋根部を構築する既設構造物の改修方法において、
前記既設屋根部を解体した後に、前記既設屋根部の下方に配置されていた柱部材を撤去して部屋空間を形成する既設構造物の改修方法。
前記新設屋根部は、
前記既設構造物から張り出して設けられ、新設支持部に支持された吊り部材により吊り下げられた屋根梁と、
前記屋根梁上に設けられた屋根材と、
を有する請求項１に記載の既設構造物の改修方法。
前記新設屋根部は、
新設支持部間に架設された吊りケーブルと、
前記吊りケーブルに支持されたアーチ状梁と、
複数の三角形状の板部材を山又は谷の折り目となるように繋げて形成され、前記アーチ状梁に取り付けられた折り板部材と、
を有する請求項１に記載の既設構造物の改修方法。
前記新設屋根部は、
下弦材、上弦材、及び前記下弦材と前記上弦材とを繋ぐラチス材を有して構成されたトラス梁部材を、曲面を形成するように複数連ねた三角形の各辺に配置して構成した屋根構造体と、
前記屋根構造体の上に設けられた屋根材と、
を有し、
前記下弦材は、鋼板と、前記鋼板を両側から挟むようにして前記鋼板と一体に設けられた木質板部材と、を備える請求項１に記載の既設構造物の改修方法。