JP2019094661A - コンクリート充填鋼管柱解体工法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄骨梁と結合される仕口部位置にダイアフラムが接合されたコンクリート充填鋼管柱を対象として、簡易な部材を用い、容易な手順で、加える力も小さくて済むコンクリート充填鋼管柱解体工法を提供する。【解決手段】柱鋼管２をその全周に亘って、内ダイアフラム５の接合位置を避けて切断して形成した切断部７により、ダイアフラム付き柱鋼管部２ａと、ダイアフラム付き柱鋼管部から分断した分断柱鋼管部２ｂとを形成する切断工程と、分断柱鋼管部に、柱鋼管の高さ方向に沿って、内ダイアフラムから鉄骨梁４へわたる梁側部位であるフランジ４ａに面する加力受け部材８を接合する接合工程と、加力受け部材とフランジとの間にネジ９を設置する設置工程と、フランジと加力受け部材との間で、ネジにより、切断部を広げるように加力して、内ダイアフラム周辺のコンクリート３に引張力を作用させる加力工程とを含む。【選択図】図７

Description

本発明は、鉄骨梁と結合される仕口部位置にダイアフラムが接合されたコンクリート充填鋼管柱を対象として、簡易な部材を用い、容易な手順で、加える力も小さくて済むコンクリート充填鋼管柱解体工法に関する。

コンクリート充填鋼管柱を解体する技術として、特許文献１が知られている。特許文献１の「コンクリート充填鋼管柱の切断・解体工法及び鋼管切断装置」は、ＣＦＴ柱を解体・撤去する鋼管の切断・解体工法と同工法の実施に好適な鋼管切断装置を提供することを課題とし、ＣＦＴ柱の上方部に転倒防止処理を施し、鋼管切断位置の外周部へガイドレールをリング状に取り付け、当該ガイドレールのＣＦＴ柱への位置決め固定の状態を確定処理する。ガイドレールの外周部位へ、鋼管切断機構部を、ガイドレールを伝って柱の円周方向への移動が可能に取り付けて鋼管切断装置を組み立てる。鋼管切断機構部をガイドレールに沿って周回移動させつつ鋼管切断部により鋼管の切断を円周方向へ進める。切断が完了した後に、鋼管切断機構部およびガイドレールを解体し撤去する。その後、ＣＦＴ柱のコンクリートを、鋼管切断位置において切断し、又は横力ないし曲げ力を加えて折断し、若しくは軸線と直角方向の割裂力を加えて分断するようにしている。鋼管の切断位置は、梁の接合位置から離れた柱の一般部分となっている。

他方、コンクリート充填鋼管柱の中には、鉄骨梁の接合位置に内ダイアフラムを設けるようにした技術が、特許文献２で知られている。特許文献２の「コンクリート充填鋼管柱」は、鋼管柱と、鋼管柱に充填された充填コンクリートと、一部が充填コンクリートの柱頭部に埋設された補強部材とを備えている。鋼管柱の上仕口部及び下仕口部には、鉄骨梁がそれぞれ接合されている。これらの上仕口部及び下仕口部には、上階側内ダイアフラム及び下階側内ダイアフラムがそれぞれ設けられている。補強部材は、鋼管柱の内壁面と間隔を空けた状態で充填コンクリートに埋設されており、上階側内ダイアフラムと上下方向に相対変位可能とされている。

特開２０１３−０７９５１５号公報 特開２０１４−０６２３７９号公報

特許文献１は、柱の一般部分で鋼管の切断を行い、柱を切断した位置でコンクリートを分断する技術であり、コンクリート断面が一定であるために、当該コンクリートを分断するには、大掛かりな装置で著大な分断力を加える必要がある。またその際に、大きな騒音や振動が発生するという問題があった。

特許文献２のような内ダイアフラムを有するコンクリート充填鋼管柱であっても、特許文献１の技術を適用する場合には、柱の一般部分での鋼管の切断、コンクリートの分断となり、大掛かりな装置を用い、著大な分断力を加えて解体しなければならなかった。騒音・振動の問題も同様であった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、鉄骨梁と結合される仕口部位置にダイアフラムが接合されたコンクリート充填鋼管柱を対象として、簡易な部材を用い、容易な手順で、加える力も小さくて済むコンクリート充填鋼管柱解体工法を提供することを目的とする。

本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法は、鉄骨梁と結合される仕口部位置にダイアフラムが接合され、かつコンクリートが内部に充填された柱鋼管の柱解体工法であって、上記柱鋼管をその全周に亘って、上記ダイアフラムの接合位置を避けて切断して形成した切断部により、ダイアフラム付き柱鋼管部と、該ダイアフラム付き柱鋼管部から分断した分断柱鋼管部とを形成する切断工程と、上記分断柱鋼管部に、上記柱鋼管の高さ方向に沿って、上記ダイアフラムから上記鉄骨梁へわたる梁側部位に面する加力受け部材を接合する接合工程と、上記加力受け部材と上記梁側部位との間に加力手段を設置する設置工程と、上記梁側部位と上記加力受け部材との間で、上記加力手段により、上記切断部を広げるように加力して、上記ダイアフラム周辺の上記コンクリートに引張力を作用させる加力工程とを含むことを特徴とする。

前記ダイアフラムは、前記柱鋼管内方に設けられ、該柱鋼管内に前記コンクリートを充填するための貫通孔を有する内ダイアフラムであることを特徴とする。

前記ダイアフラムは、前記鉄骨梁と接合される外縁を有し、前記柱鋼管内方から外方へ突出させて設けられると共に、該柱鋼管内に前記コンクリートを充填するための貫通孔を有する通しダイアフラムであることを特徴とする。

前記ダイアフラムは、前記鉄骨梁と接合される外縁を有し、前記柱鋼管外方に設けられる外ダイアフラムであることを特徴とする。

前記加力受け部材には、前記柱鋼管の高さ方向に沿ってネジ孔が形成され、前記加力手段は、前記梁側部位に当接されるように上記ネジ孔に螺合され、ネジ込みにより該梁側部位から該加力受け部材を押圧するネジであることを特徴とする。

前記加力手段は、前記加力受け部材と前記梁側部位との間に設置され、該梁側部位から該加力受け部材を押圧するために伸長されるジャッキであることを特徴とする。

本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法にあっては、鉄骨梁と結合される仕口部位置にダイアフラムが接合されたコンクリート充填鋼管柱を対象として、簡易な部材を用いて、容易な手順で、かつ小さな加力で騒音や振動を抑制しつつ適切にコンクリート充填鋼管柱を解体することができる。

本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法が適用される、内ダイヤフラム付きのコンクリート充填鋼管柱の一部破断斜視図である。 図１に示したコンクリート充填鋼管柱の側断面図である。 本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の好適な一実施形態の切断工程を説明する説明図である。 本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の好適な一実施形態の接合工程を説明する説明図である。 図４の接合工程の完了状態を示す底面図である。 図４の接合工程に用いられる加力受け部材とネジを示す斜視図である。 本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の好適な一実施形態の設置工程及び加力工程を説明する説明図である。 本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の変形例における設置工程及び加力工程を説明する説明図である。 本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の他の変形例における接合工程を説明する説明図である。 図９の接合工程後の切断工程を説明する説明図である。 本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の第２実施形態として、通しダイヤフラム付きのコンクリート充填鋼管柱に適用した場合の図７に対応する説明図である。 本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の第３実施形態として、外ダイヤフラム付きのコンクリート充填鋼管柱に適用した場合の図７に対応する説明図である。

以下に、本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２には、本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法が適用されるコンクリート充填鋼管柱１の一例が示されている。コンクリート充填鋼管柱１は周知であって、断面多角形や断面円形の中空筒体状の柱鋼管２内部にコンクリート３を充填して、柱部材として用いるものである。

コンクリート充填鋼管柱１は、建物架構を構成するために、仕口部位置に、Ｈ形鋼などの鉄骨梁４が結合される。鉄骨梁４は、コンクリート充填鋼管柱１が建物架構内部の柱であれば前後左右の四方から、側柱であれば三方から、隅柱であれば二方から接合される。

このようなコンクリート充填鋼管柱１の中には、柱鋼管２内方の仕口部位置に、鉄骨梁４のフランジ４ａと連続する配置で、鋼製板状部材である内ダイアフラム５が設けられるものがある。図示例では、内ダイアフラム５は上下に２枚設けられている。内ダイアフラム５には、これを上下方向に貫通して、柱鋼管２内部に充填されるコンクリート３をその上下に亘って流通させるための貫通孔６が形成されている。

貫通孔６の内径ｄはもちろん、これが内設される柱鋼管２の内径Ｄよりも小さく狭められた寸法であり、充填コンクリート３の貫通孔６位置での平断面積は、それ以外の位置での平断面積よりも小さい。

本実施形態にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法は、このような内ダイアフラム５を有するコンクリート充填鋼管柱１を対象として適用される。図３〜図７には、本実施形態にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の手順が順次示されている。

まず、図３に示すように、コンクリート充填鋼管柱１の柱鋼管２をその周方向全周に亘って切断する切断工程を行う。切断工程により、柱鋼管２には、その周方向全周に亘り、切り口となる切断部７が形成される。柱鋼管２の切断は、機械的切断や溶断など、どのような切断方法によってもよい。

切断部７の形成位置、すなわち切断を行う位置は、内ダイアフラム５及び鉄骨梁４の接合位置を避けて、かつ当該接合位置の近傍に設定される。詳細には、切断作業を行える限り、できるだけ内ダイアフラム５に近接した位置に切断部７を形成することが望ましい。図示例では、柱高さ方向で、下側の内ダイアフラム５及び鉄骨梁４の下側のフランジ４ａの直下に切断部７が形成されている。

切断工程によって、コンクリート充填鋼管柱１自体には、鉄骨梁４及び内ダイヤフラム５が接合されたままの状態の上方となるダイアフラム付き柱鋼管部２ａと、ダイアフラム付き柱鋼管部２ａから分断された下方となる分断柱鋼管部２ｂとが、切断部７で分けられて形成される。

次に、図４及び図５に示すように、分断柱鋼管部２ｂに加力受け部材８を接合する接合工程を行う。加力受け部材８は、柱鋼管２の柱高さ方向に沿って、内ダイアフラム５から鉄骨梁４へわたる梁側部位に、図示例では鉄骨梁４の下側のフランジ４ａに下方から面するように、分断柱鋼管部２ｂの外周面から外方へ迫り出すように設けられる。

本実施形態にあっては、加力受け部材８は、分断柱鋼管部２ｂの外周方向に沿って形成され、分断柱鋼管部２ｂ（コンクリート充填鋼管柱１）の柱幅寸法及び鉄骨梁４の梁幅寸法よりも僅かに狭い長さ寸法を有する断面Ｌ字状の鋼材から構成されている。

加力受け部材８のＬ字状をなす一方の立て板部８ａは、加力受け部材８の長さ方向全長に亘って、分断柱鋼管部２ｂの外周面に、溶接接合等各種接合方法で接合される。加力受け部材８のＬ字状をなす他方の横板部８ｂは、その全面が下側のフランジ４ａを下方から臨むように、当該フランジ４ａ下面から下方へ間隔を隔てて位置される。

次に、図４〜図７に示すように、加力受け部材８と鉄骨梁４の下側のフランジ４ａとの間に加力手段を設置する設置工程を行う。本実施形態では、加力手段としてネジ９が示されている。加力受け部材８には、その長さ方向に等間隔を隔てて、複数のネジ９をそれぞれ螺合するための複数のネジ孔８ｃが柱鋼管２の柱高さ方向に沿って貫通形成される。加力受け部材８のネジ孔８ｃに螺合されたネジ９は、鉄骨梁４の下側のフランジ４ａ下面に当接され、これにより、加力手段の設置が完了する。

次に、図７に示すように、ネジ９で分断柱鋼管部２ｂに設けた加力受け部材８から鉄骨梁４に加力する加力工程を行う。加力工程を実施する前のいずれかの時点で、切断部７の形成位置に露出されるコンクリート箇所に対して、予め切り欠きを入れるなど、劈開を助ける処置を行っておいても良い。鉄骨梁４の下側のフランジ４ａに当接させたネジ９をネジ込むと、分断柱鋼管部２ｂの外周面を支持面として、鉄骨梁４は、柱高さ方向上方へ向けて押圧される。

加力受け部材８は分断柱鋼管部２ｂに接合されており、鉄骨梁４はダイアフラム付き柱鋼管部２ａと一体であり、これらダイアフラム付き柱鋼管部２ａと分断柱鋼管部２ｂとの間には、内ダイアフラム５近傍の切断部７で柱鋼管２が切断されているため、下側のフランジ４ａと加力受け部材８との間でネジ９により、この切断部７を広げるように当該ネジ９をネジ込み、このネジ込みによる加力で鉄骨梁４を押圧すると、内ダイアフラム５周辺のコンクリート３には引張力が作用し、この引張力でコンクリート３を劈開、すなわちコンクリート３に割りを生じさせて、コンクリート充填鋼管柱１をコンクリート３ごと分断して、解体することができる。

本実施形態にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法でコンクリート３に劈開を生じさせる切断部７は、貫通孔６で上下方向に貫通する内ダイアフラム５近傍であり、この切断部７の位置は、コンクリート３の平断面積が他の部分よりも狭いので、特許文献１に比し、小さな加力で、低騒音・低振動で、コンクリート充填鋼管柱１を解体することができる。

また、切断手法としてワイヤソーの使用が考えられるが、ワイヤーソーでは、粉塵発生や切断部での発熱があり、これを抑えるために水処理を要するという煩雑さがあるが、本実施形態では、そのような手間を省いて施工することができる。

また、本実施形態では、内ダイアフラム５付近の切断部７近傍において、分断柱鋼管部２ｂに接合した加力受け部材８と鉄骨梁４の下側のフランジ４ａとの間で、分断柱鋼管部２ｂの外周面を支持面として加力するようにしたので、大掛かりな装置を用いることなく、ネジ９などの小型の加力手段で的確にコンクリート３を劈開することができる。

また、本実施形態では、ネジ９と加力受け部材８という簡易な部材により、そしてまた、加力受け部材８の分断柱鋼管部２ｂへの接合及びネジ９のネジ込みという容易な手順でスムーズにコンクリート充填鋼管柱１を解体することができる。ネジ９のネジ込みにより加力するので、ゆっくりと加力することができ、コンクリート３の劈開を徐々に進行させることができて、作業安全性を高く確保することができる。

さらに、柱鋼管２の内部に、柱高さ方向にコンクリート３が充填されるコンクリート充填鋼管柱１では、内ダイアフラム５の下方側におけるコンクリート充填度合いが、上方側ほど高くなく、内ダイヤフラム５の下面に対するコンクリート３の付着は弱い。本実施形態では、引張力を加えて劈開する切断部７を、下側の内ダイアフラム５の下側に形成するようにしているので、コンクリート充填鋼管柱１をさらに円滑に分断して、解体することができる。

図８には、上記実施形態の変形例が示されている。この変形例では、加力手段について、ネジ９に代えて、加力受け部材８と鉄骨梁４の下側のフランジ４ａとの間に、加力受け部材８から鉄骨梁４を押圧するために伸長されるジャッキ１０が示されている。

ジャッキ１０は、加力受け部材８の横板部８ｂに、下側のフランジ４ａ下に臨ませて設置される。加力受け部材８にネジ孔８ｃを形成する必要はない。ジャッキ１０を伸長させることで、ネジ９をネジ込むことと同様に、内ダイアフラム５周辺のコンクリート３に引張力を生じさせて、コンクリート３を劈開することができる。

この変形例では、ジャッキ１０と加力受け部材８という簡易な部材により、そしてまた、加力受け部材８の分断柱鋼管部２ｂへの接合及びジャッキアップという容易な手順でスムーズにコンクリート充填鋼管柱１を解体することができ、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

図９及び図１０には、上記実施形態の他の変形例が示されている。上記実施形態では、切断工程の後に、接合工程を行う場合を例示したが、柱鋼管２に切断部７を形成する切断作業に支障がなければ、予め、鉄骨梁４から間隔を隔てた位置に加力受け部材８を接合する接合工程を行い、その後、加力受け部材８と鉄骨梁４との間で柱鋼管２を切断して切断部７を形成する切断工程を行うようにしてもよい。

また、この変形例では、切断部７が、柱高さ方向で、上側の内ダイアフラム５及び鉄骨梁４の上側のフランジ４ａの直上に形成されていて、当該切断部７によって、ダイアフラム付き柱鋼管部２ａが下方に、分断柱鋼管部２ｂが上方となるように分けられ、加力受け部材８は、梁側部位となる鉄骨梁４の上側のフランジ４ａに上方から面するように、分断柱鋼管部２ｂの外周面から外方へ迫り出すように設けられ、そして、鉄骨梁４の上側のフランジ４ａに当接させたネジ９をネジ込むと、当該上側のフランジ４ａを支持面として、分断柱鋼管部２ｂが柱高さ方向上方へ向けて押圧されるようになっている。

このような変形例であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

図１１には、本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の第２実施形態として、通しダイヤフラム５付きのコンクリート充填鋼管柱１に適用した場合が示されている。

通しダイヤフラム５も従来周知であって、鉄骨梁４と接合される外縁５ａを有し、柱鋼管２内方から外方へ突出させて設けられると共に、柱鋼管２内にコンクリート３を充填するための貫通孔６を有するものである。通しダイヤフラム５は、例えばＨ形鋼製の鉄骨梁４の上下のフランジ４ａの位置に合わせて、柱鋼管２を分断するように配設され、当該柱鋼管２に溶接接合等されて設けられる。

通しダイヤフラム５の場合、外周側が柱鋼管２外方に突出され、この外周側の外縁５ａに鉄骨梁４のフランジ４ａが接合されることから、分断柱鋼管部２ｂに設けられる加力受け部材８は、通しダイアフラム５から鉄骨梁４のフランジ４ａにわたる梁側部位のいずれかの箇所に対し、柱高さ方向から面するようになっている。

図示例にあっては、加力受け部材８は、梁側部位として、下側の通しダイアフラム５の下面に面して設けられている。フランジ４ａの下面に面して設けても良いことはもちろんである。

第２実施形態にあっても、ネジ９をネジ込むことによって、ダイアフラム付き鋼管部２ａを押し上げ、これにより、コンクリート充填鋼管柱１が分断され、解体されるようになっている。第２実施形態にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

図１２には、本発明にかかるコンクリート充填鋼管柱解体工法の第３実施形態として、外ダイヤフラム５付きのコンクリート充填鋼管柱１に適用した場合が示されている。

第３実施形態は、上記実施形態がダイアフラム５の位置とそれ以外の位置とにおける平断面積の広狭を利用していると異なり、コンクリート３の引張強度が低いことのみを利用したものである。

外ダイヤフラム５も従来周知であって、鉄骨梁４と接合される外縁５ａを有し、柱鋼管２外方に設けられるものである。外ダイヤフラム５は、上記内ダイアフラム５や通しダイアフラム５と同様に鉄骨梁４の上下のフランジ４ａの位置に合わせて、柱鋼管２の外周面に溶接接合等されて設けられる。

外ダイヤフラム５の場合、その外縁５ａに鉄骨梁４のフランジ４ａが接合されることから、分断柱鋼管部２ｂに設けられる加力受け部材８は、第２実施形態と同様に、外ダイアフラム５から鉄骨梁４のフランジ４ａにわたる梁側部位のいずれかの箇所に対し、柱高さ方向から面するようになっている。

図示例にあっては、加力受け部材８は、梁側部位として、下側の外ダイアフラム５の下面に面して設けられている。フランジ４ａの下面に面して設けても良いことはもちろんである。

第３実施形態にあっても、ネジ９をネジ込むことによって、ダイアフラム付き鋼管部２ａを押し上げ、これにより、コンクリート充填鋼管柱１が分断され、解体されるようになっている。

第３実施形態の場合、加力工程を実施する前のいずれかの時点で、切断部７の形成位置に露出されるコンクリート箇所に対して、予め切り欠きを入れるなど、劈開を助ける処置を行っておくことが望ましい。第３実施形態にあっても、加力の大きさは大きくする必要があるが、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

１ コンクリート充填鋼管柱
２ 柱鋼管
２ａ ダイアフラム付き鋼管部
２ｂ 分断柱鋼管部
３ コンクリート
４ 鉄骨梁
４ａ フランジ
５ 内ダイアフラム、通しダイヤフラム、外ダイアフラム
５ａ 外縁
６ 貫通孔
７ 切断部
８ 加力受け部材
８ｃ ネジ孔
９ ネジ
１０ ジャッキ

Claims (6)

1. 鉄骨梁と結合される仕口部位置にダイアフラムが接合され、かつコンクリートが内部に充填された柱鋼管の柱解体工法であって、
   上記柱鋼管をその全周に亘って、上記ダイアフラムの接合位置を避けて切断して形成した切断部により、ダイアフラム付き柱鋼管部と、該ダイアフラム付き柱鋼管部から分断した分断柱鋼管部とを形成する切断工程と、
   上記分断柱鋼管部に、上記柱鋼管の高さ方向に沿って、上記ダイアフラムから上記鉄骨梁へわたる梁側部位に面する加力受け部材を接合する接合工程と、
   上記加力受け部材と上記梁側部位との間に加力手段を設置する設置工程と、
   上記梁側部位と上記加力受け部材との間で、上記加力手段により、上記切断部を広げるように加力して、上記ダイアフラム周辺の上記コンクリートに引張力を作用させる加力工程とを含むことを特徴とするコンクリート充填鋼管柱解体工法。
2. 前記ダイアフラムは、前記柱鋼管内方に設けられ、該柱鋼管内に前記コンクリートを充填するための貫通孔を有する内ダイアフラムであることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱解体工法。
3. 前記ダイアフラムは、前記鉄骨梁と接合される外縁を有し、前記柱鋼管内方から外方へ突出させて設けられると共に、該柱鋼管内に前記コンクリートを充填するための貫通孔を有する通しダイアフラムであることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱解体工法。
4. 前記ダイアフラムは、前記鉄骨梁と接合される外縁を有し、前記柱鋼管外方に設けられる外ダイアフラムであることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱解体工法。
5. 前記加力受け部材には、前記柱鋼管の高さ方向に沿ってネジ孔が形成され、前記加力手段は、前記梁側部位に当接されるように上記ネジ孔に螺合され、ネジ込みにより該梁側部位から該加力受け部材を押圧するネジであることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載のコンクリート充填鋼管柱解体工法。
6. 前記加力手段は、前記加力受け部材と前記梁側部位との間に設置され、該梁側部位から該加力受け部材を押圧するために伸長されるジャッキであることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載のコンクリート充填鋼管柱解体工法。

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