JP2630883B2 - 鉄骨柱大組立方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、ビル等の中高層建築
物の骨材の中心を占める方形の閉じ断面等の鉄骨柱の工
場に於ける組立ての技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、市民生活が豊かになると、
衣，食生活も拡充され、住についても良好な環境のもと
でバランスの採れた生活が追及されるようになってきて
いる。

【０００３】一方、豊かな市民生活をバックアップして
いる産業もまた、著しい発展を遂げ、したがって、市民
社会，産業社会にあってはともにより良い施設が必要と
されてくるのは当然のことである。

【０００４】しかしながら、山岳地帯が多く、海岸線の
入りくんだ地勢の我が国にあっては平野部は著しく狭隘
であり、都市部，地方部を問わず、住宅や企業施設に土
地の有効利用は著しく制限されており、したがって、当
然のことながら、住居にあっては団地やマンション等の
中高層ビルに対する需要と供給が盛んになり、又、企業
施設にとっても高層ビル，地下施設等地上，地下の空間
を可及的に最大限に使用するシステムがフルに利用され
るようになってきている。

【０００５】ところで、地震多発地帯に位置する我が国
にあっては地盤の剛性等の点でも耐震性が不可欠であ
り、低層の木造建築物に代って空間を利用するビル等の
建築物にあっては鉄骨や配筋を介してのコンクリート構
造が従来より基本的設計となっており、したがって、そ
の中心を成す鉄骨柱は梁等を接合連結するうえからも極
めて重要であり、充分な耐震性，強度，剛性、更には近
時のインテリジェントビル等の情報システムを準備する
構造のうえからも、精密機械装置の類い等と同様に高精
度の構造を採る必要がある。

【０００６】したがって、中高層ビル等の大サイズの鉄
骨柱を工場等で大組立し、建築現場まで輸送して組立て
する条件として据付現場までの輸送等の制約から可及的
に大サイズの鉄骨を高精度でボルト締め，溶接等を介し
て接合連結する作業は著しく重要である。

【０００７】そして、特に、構造の中心を成す閉じ断面
の鉄骨柱等がその幹材と仕口の接合体の大組立を充分な
強度，高精度で行う必要があるが、所定サイズの鋼板を
成形して幹材，仕口を所定ユニット形成し、これらを、
例えば、１２メートル等の長さに溶接，ボルト締め等を
介して接合連結することは一種の長大構造物であること
から、組立て工場内のスペース，作業空間等から、又、
コスト面から大型機械設備を設けて稼動させることは種
々の制約があり、旧くから各種の治具，補助器具を介し
人手作業により行われるのが一般的であるが、当然のこ
とながら、作業性が悪く、低能率で、しかも、危険性が
常につきまとうという不具合があった。

【０００８】而して、所謂人手不足，作業環境の悪条
件，高賃金等から労働力不足、所謂人手不足を招来し、
又、法的な厳しい労働条件の規制等から現今では人手作
業が期待出来ないような事情にあり、建設産業のネック
ともなってきている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】而して、図６に示す様
に、基本的な鉄骨柱１としてストレート状の方形閉じ断
面の幹材２，２…の所定数と梁接合用のブラケット３，
３，３を放射方向に有する仕口４，４…のユニットが側
方に対向してベースフレーム上にセットされ、上述の如
く、手作業等により溶接，ボルト締め等で接合，連結さ
れるが、当然のことながら、各ユニットが相当重量物で
あることからクレーン等により一旦該ベースフレームの
所定部位にセットされた後に、前述した如く、設計通り
の高精度の接合がなされなければ建築物にとって極めて
重大な結果を招くことになるため、該幹材２と仕口４と
のセット姿勢状態での芯出しや位置合せは極めて厳しい
精度が要求され、溶接，ボルト締めの作業は勿論、これ
らの芯出し，位置合せ作業がし易いように一般には図
７，図８に示す様に、工場の床にベースフレーム５を鉄
骨柱１の長さにほぼ近似する長さ、例えば、１２メート
ル等の長尺にしてセットし、その上部に設けたガイドレ
ールに沿って移動可能な幹材受台６、仕口受台７を幹材
２、仕口４の数だけ架設し、これらに幹材２と仕口４を
長手方向に同軸になるように水平姿勢に配列セットし、
所定の作業を行うようにしていた。

【００１０】しかしながら、かかる大組立システムにお
いては図８に示す様に、ブラケット３，３を水平面に沿
う方向にセットし、したがって、セットプロセスは勿論
のこと、位置合せ，芯出し、そして、接合作業時にも仕
口４にあって放射方向に張り出すブラケット３，３が治
具や補助器具等の取り扱いに著しく干渉し、稼動性を低
下させる欠点があり、又、危険性を増大する不都合さが
あり、特に、仕口４と幹材２との位置合せ，芯出しの作
業に著しく煩瑣性が伴い能率低下をきたす不利点があ
り、又、ベースフレーム５の床に対する固定，取り合い
が作業高さを一義的に決定し、作業レベルの自由度が低
いという難点があった。

【００１１】そして、ハンマーやスコアーを使う極めて
原始的な作業であり、そのうえ、高い熟練度を必要とす
る人手作業であって他の機械製造産業や薬品化学産業等
の高精度で能率的な先端産業に比し、産業の熟成度が低
く、企業のクレードアップを妨げ、イメージを損ってい
るというネックがあった。

【００１２】又、幹材２や仕口４の仕様によっては所謂
ウマ，基本墨，逃げ墨，アタリ等の治具をコア，シャフ
トに合せて準備しなければならず、それも、特別製作を
したり、又、補助足場等が必要であったりし、これらの
格納，管理，整備等を含めて著しく補助作業や工数が多
くなってコスト高になるデメリットがあった。

【００１３】又、例えば、ボルト締めや溶接等の作業は
通常精度を高く出し安全性を図り、能率促進を図る等の
点から一般に下向き姿勢が良く、そのため、水平姿勢に
セットされる幹材２や仕口４を所定角度づつ回転させる
所謂反転機等の回転装置をベースフレーム５にセットす
る必要があるが、その度に大型クレーン等のセット，リ
セットが必要であり、この点からも作業が著しく煩瑣に
なり、又、危険性を伴い作業環境を悪化するという不都
合さがある。

【００１４】そして、これらの作業を行うに先立って、
予め作業手順等をプログラムしておくことから、作業や
人手管理が複雑となるマイナス点もあった。

【００１５】かかる原始的な手作業のみによる仮組作業
から低能率性を開放し、柱組立てのシステム化を図り、
作業のグレードアップを促進するべく、機械装置技術の
導入が図られるようにはなった。

【００１６】更に、鉄骨柱を大組立後に格納や搬送に備
えて一時ストックする姿勢ではブラケット３，３を床に
ハの字型にセットする姿勢をとるのが一般的であり、安
定状態を現出されるが、ベースフレーム５では十文字式
にセットすることからセットの前後で姿勢状態が変るこ
とから各治具との取り合いに不便をきたす虞がある。

【００１７】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく中高層ビル等の構造の基本的中心となる鉄骨柱の
ユニット幹材と仕口の大組立における種々の問題点を解
決すべき技術的課題とし、ユニット素材として形成され
る幹材と仕口の相対向する接合連結を前提としながら
も、それらの作業の原始的手作業を可及的に少くし、シ
ステム技術により施工能率，高精度、且つ、高い安全性
で短期間に設計通りの鉄骨柱が仮組されるようにして建
築産業における組立て技術利用分野に益する優れた鉄骨
柱大組立方法及び該方法に直接使用する装置を提供せん
とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、中高層ビル等の基礎構
造物の中心を成す方形の閉じ断面等所定断面形状の鉄骨
柱を大組立するに際し、鋼板により所定に形成されたユ
ニット素材の幹材と仕口を所定ユニット数軸方向に対向
してセットするに、組立て工場の床にクロスリフター等
の昇降装置を介し水平にセットさせたベースフレームの
ガイドレール上に幹材受台と仕口受台を隣位して所定ユ
ニット架設し、幹材については幹材受台の架台に所定角
度横向きで傾斜姿勢にセットし、仕口受台については該
仕口のブラケットを水平面に対し所定角度傾斜させて架
台に架設し安定状態にし、又、必要に応じ、該ベースフ
レームのガイドレール上に反転装置をセットし、各仕口
受台、及び、幹材受台についてはガイドレールに沿って
所定に進退動させ、更に、該受台に設けた回転装置、及
び、昇降装置により側方、及び、上下に調整し、更に、
ベースフレームについてはクロスリフター等の昇降装置
によりその全体の作業レベルを調整し、位置合せ，芯出
しを正確に行い、これらの作業は装備する進退動装置，
昇降装置をコンピュータによるプログラム制御等により
設計通りに行い、又、反転装置により所定角度回転させ
て最適姿勢で溶接，ボルト締め等の接合連結を行い、安
全で高能率で短時間に高精度の大組立が行えるようにし
た技術的手段を講じたものである。

【００１９】

【実施例】次に、この出願の発明の１実施例を図１、乃
至、図５に基づいて説明すれば以下の通りである。

【００２０】尚、図６以下と同一態様部分は同一符号を
用いて説明するものとする。

【００２１】図１に示す態様において８はこの出願の発
明の要旨の１つの中心を成す鉄骨柱大組立装置であり、
当該実施例は図６に示す方形閉じ断面の鉄骨柱１の組立
てを行うに供せられる態様であり、所定の組立て工場の
コンクリート製の床に設けられた、例えば、長手方向１
２メートル（鉄骨柱１の長さにほぼ等しい）、幅５メー
トル等の所定サイズのピット９に長手方向に沿ってベー
スフレーム５' がセットされ、その上面には幅方向一対
のガイドレール１０，１０が固設され、該ピット９に長
手方向一対に設けられた小ピット９' ，９' に設けられ
た油圧式のクロスリフター１０，１０により所定ストロ
ーク昇降することが出来るようにされている。

【００２２】そして、該クロスリフター１１，１１はコ
ンピュータ１２によって制御される油圧駆動機構１３に
より同期的に作動され、したがって、ベースフレーム
５' は全体的に常に同一レベルを保って平行姿勢で昇降
自在にされる。

【００２３】勿論、設計変更的にはクロスリフターの他
に油圧ジャッキや電磁式ジャッキ等が用いられることが
出来ることは勿論のことである。

【００２４】又、設計によってはピット９の前後に横方
向の油圧作動式のボールスクリュウを横方向に平行移動
的にベースフレーム５' を所望に移動することが出来る
ようにすることが出来、又、鉄道の操車場の転車台の如
くピット９を円形にし、ベースフレーム５' を所定角度
同一平面上に於いて回転させるようにすることも出来
る。

【００２５】而して、この出願の発明においてはベース
フレーム５' のガイドレール１０にはその長手方向に沿
って３台の台車１４，１４，１４がクランプ、或いは、
ブレーキ作動自在にされて架設され、該ガイドレール１
０に沿って設定距離進退動可能にされている。

【００２６】又、ベースフレーム５' の一端寄りには反
転機としてのの回転装置１５が同じくガイドレール１０
に沿って進退動自在に架設されている。

【００２７】当該実施例において、３台の台車１４をガ
イドレール１０に架設したのは図６に示す様に、当該実
施例における鉄骨柱１が３ユニットの仕口４，４，４を
有していることに対応することものであるが、この出願
の発明は３ユニットに限定されないことは勿論のことで
ある。

【００２８】そして、各台車１４に於いては中央部に幹
材２に対する仕口受台６' が、又、その前後には一対の
幹材受台７，７' が架設されている。

【００２９】そして、仕口受台６' に於いては図２，図
３に示す様に、台車１４の下側に一体的に設けられたブ
ラケット１６に設けられたモータ１７によって該台車１
４をガイドレール１０に沿って進退動させる車輪１８を
駆動するようにされており、又、台車１４の上面には一
対のモータ１７' ，１７' によって作動されるボールス
クリュウ、及び、図示しないベベルギヤ機構によって作
動される昇降装置１９，１９がサブフレーム２０をして
所定に昇降自在にさせており、該サブフレーム２０には
ガイドレール１０，１０と直角方向に於けるサブガイド
レール２１，２１を固設しており、該サブベースフレー
ム２１には所定のモータ２２により駆動される車輪２３
を介して山形の仕口架台２４を架設して図３に示す様
に、図６の仕口４の放射方向に一体的に予め接合されて
いるブラケット３，３を水平面に対し４５°の角度で傾
斜姿勢に、即ち、ブラケット３，３をして９０°交叉の
ハの字型の姿勢状態で架設することが出来るようにされ
ている。

【００３０】したがって、当該実施例では仕口４はモー
タ１７' ，１７' により所定量昇降自在にされ、又、モ
ータ２２により横方向に、即ち、側方に所定量移動自在
にされていることになる。

【００３１】又、台車１４上に於いて仕口受台６' の前
後に架設される幹材受台７' ，７'は台車１４上にガイ
ドレール１０に直交する方向に設けられたサブガイドレ
ール２１' ，２１' に車輪２３' ，２３' を介してサブ
フレーム２０' が横移動自在に架設され、該サブフレー
ム２０' には図２，図４に示す様に、油圧モータ１７''
によるジャッキ式の昇降装置１９' を介しブラケット２
４' が所定量昇降自在にされ、該ブラケット２４' には
水平面に対し４５°の角度で立ち上がって傾斜され、相
互に９０°の上方に開いた幹材架台２５，２５が固設さ
れており、各々幹材２をその対角線が上下方向に向くよ
うに、即ち、傾斜姿勢で載置し、且つ、各々長手方向に
移動自在なローラ２６を枢支している。

【００３２】したがって、幹材２については所定角度回
転可能であり、又、軸方向の進退動についてはローラ２
６，２６を介してスムースに行われることが出来る。

【００３３】尚、図２に於いて２７は肉盗み孔であり、
仕口架台２４の軽量化を図っているものである。

【００３４】したがって、当該実施例に於いては幹材架
台２５はモータ２２' 、及び、１７''により側方、及
び、上下に所定量移動することが出来るようにされてい
る。

【００３５】又、前述した如く、ピット９内に於いてベ
ースフレーム５' が油圧式のクロスリフター１１，１１
により同一レベルを保ちながら、平行姿勢で所定量昇降
出来ることにより全ての仕口受台６' 、及び、幹材受台
７' も全体として一体的に昇降自在であるようにされて
おり、又、先述した如く、ベースフレーム５' の全体的
な側方移動によっての仕口受台６' 、及び、幹材受台
７' もまた、全体的に同一レベルを保ちながら、昇降、
及び、側方移動が可能であるようにされ、したがって、
台車１４に於ける各仕口架台２４、及び、幹材架台２５
は微動調節の昇降、及び、側方変移を出来るものであ
る。

【００３６】そして、図５に示す回転装置１５はそその
フレーム２８を図示しないクレーン等によりベースフレ
ーム５' のガイドレール１０，１０に車輪１８' で架設
されるようにされ、下側には優弧状のギヤ２９が回転自
在に設けられ、又、該優弧状のギヤ２９にピン３０を介
して開閉自在に設けられた劣弧状のギヤ２９' がこれに
固定した彎曲したアーム３１により油圧シリンダ３１を
介して開閉自在にされ、優弧状のギヤ２９と劣弧状のギ
ヤ２９' により形成される断面方形状の幹材２の挿入孔
２' に対しては優弧状のギヤ２９に一対の油圧式のホル
ダ３３，３３が設けられて幹材２を挟持するようにさ
れ、フック３０' を介して固締され、リング状に形成さ
れて一体化される優弧状のギヤ２９と劣弧状のギヤ２
９' はモータ３４によりミッション３５を介して所定に
回動し、幹材２、即ち、鉄骨柱１を所定角度回転して溶
接やボルト締め等の所定の作業を下向き姿勢で最適に行
うようにされている。

【００３７】上述構成の大組立装置８において所定ユニ
ットの幹材２と仕口４をその長手方向で溶接，ボルト締
めして鉄骨柱１を大組立するに際しては、予め鋼板を所
定にプレス成形等して形成された各ユニットの幹材２、
及び、ブラケット３，３を連結接合して一体化した仕口
４を予めピット９内のベースフレーム５' のガイドレー
ル１０上に架設してセットした台車１４の仕口受台６'
の山形の仕口架台２４に対し、図３に示す様に、各ブラ
ケット３，３をハの字型に傾斜姿勢で架設セットし、そ
の前後の幹材受台７' ，７' の幹材架台２５，２５の交
叉する谷部分に図４に示す様に、幹材２を架設セットす
る。

【００３８】このようにして、各ユニットの幹材２と仕
口４とは断面視に於いて傾斜姿勢にされて軸方向長手方
向に沿って対向して配設し、そこで、ベースフレーム
５' の各クロスリフター１１，１１を所定に昇降し、最
適作業姿勢が得られるレベルに調整し、更に、各幹材架
台２５、及び、仕口架台２４をモータ１７' ，２２，１
７''により側方移動、及び、上下移動を介して微動調節
し、位置合せ芯出しを図り、設計通り正確な位置合せを
行って溶接，ボルト締め等により仮組する。

【００３９】この間、幹材２については回転装置１５に
より回転して仕口４に対する相対位置合せ、及び、芯出
しを行うようにすることが出来る。

【００４０】そして、作業員は常に最適の下向き姿勢で
溶接，ボルト締めの作業を行って所定の鉄骨柱１の大組
立を行う。

【００４１】この間、仕口４、及び、幹材２は図３，図
４に示す様に、その側面が仕口架台２４、幹材架台２
５，２５に当接していることから極めて安定した姿勢で
作業が行われ、能率が良く、又、安全性が保持出来る。

【００４２】このようにして、鉄骨柱１の大組立におい
ては全体的な昇降動作は勿論、各ユニットごとの昇降動
作、側方移動が確実に、しかも、微動調整自在に行われ
ることから設計通りの接合，連結が現出される。

【００４３】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
例に限るものでないことは勿論であり、例えば、各移動
装置については油圧式の他に、モータ式，機械式等種々
の機構を用いることが出来る等種々の態様が採用可能で
ある。

【００４４】又、適用対象の鉄骨柱は閉じ断面のものば
かりでなく、開放断面等種々のもの等適用可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に中高層ビル等の建築物の構造の中心となる鉄骨柱の工
場内での大組立を行うに際し、仕口についてそのブラケ
ットを上下，水平方向の所謂水平面に対する十文字型に
せず、ハの字型に傾斜させてベースフレームに架設セッ
ト出来ることから、対応的に幹材もまた、その断面視形
状を設定した傾斜姿勢に架設セットして溶接，ボルト締
め等の接合，連結作業は勿論のこと、位置合せ，芯出し
等も行うことが出来るために、極めて作業能率が良く、
又、安全性も高められ、従来のさまざまな治具や補助器
具等を用いずに済み、該治具の保守，点検，管理作業も
不要であり、作業プログラムも簡単になり、結果的に大
幅なコストダウンを図れ、しかも、建築される建造物に
対する信頼度が著しく高まるという優れた効果が奏され
る。

【００４６】又、仕口の上下左右方向が一度でセット可
能となるばかりでなく、同じく幹材の上下左右のセット
も一度で行えるという工程への簡素化が現出出来るとい
う優れた効果が奏され、又、反転機等の回転装置のベー
スフレームに対するセットも容易で、大型クレーン等も
用いる必要がないという効果がある。

【００４７】しかも、作業に最も適した下向き姿勢を採
ることが出来ることから、種々の作業精度が上がり、施
工の能率化による工期の短縮も図れるという利点があ
る。

【００４８】そして、単にハードとしての建築物の高精
度化が図れるのみならず、近時のインテリジェントビル
等の情報システムを高精度で導入する際の各機構部の取
り合いが精密に出せることから、情報処理に対しても、
良好な耐震性同様に高い信頼感を付与することが出来る
という効果がある。

【００４９】又、安全性が高められることから、労働条
件等が向上し、この点からも作業性がアップするという
メリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の鉄骨柱大組立装置の全体概略
部分断面図である。

【図２】台車と仕口受台、及び、幹材受台の取り合い側
面図である。

【図３】仕口受台の概略正面図である。

【図４】幹材受台の概略正面図である。

【図５】回転装置の概略正面図である。

【図６】鉄骨柱の１態様の分解斜視図である。

【図７】従来技術に基づく鉄骨柱の大組立の模式側面図
である。

【図８】同、模式部分断面正面図である。

【符号の説明】

２ 幹材 ４ 仕口 １ 鉄骨柱 ３ ブラケット ５' ベースフレーム ６' 仕口受台 ７' 幹材受台 ８ 鉄骨柱大組立装置 １０ ガイドレール ２５ 幹材架台 ２４ 仕口架台 ２１，２１' サブガイドレール ２２，２２' 側方進退装置 １９，１９' 昇降装置

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースフレームに対し所定長の幹材をその
   長手方向に沿って架台に縦セットすると共に該幹材に対
   向して仕口を架台に縦セットして両者を連結するように
   する鉄骨柱大組立において、上記仕口の梁接合用のブラ
   ケットをして水平方向に対して所定角度傾斜姿勢にして
   架台に架設し、仕口と幹材とを相互独立に側方向及び上
   下方向に変移し位置合せ調整して連結するようにするこ
   とを特徴とする鉄骨柱大組立方法。
2. 【請求項２】上記仕口と幹材の縦セットレベルを両者の
   相対位置を保持させて一体的に昇降させるようにするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鉄骨柱大組
   立方法。
3. 【請求項３】ベースフレームに対し所定長の幹材をその
   長手方向に沿って架台に縦セットすると共に該幹材に対
   向して仕口を架台に縦セットして両者を連結するように
   する鉄骨柱大組立において、上記仕口の梁接合用のブラ
   ケットをして水平方向に対して所定角度傾斜姿勢にして
   架台に架設し、仕口と幹材とを相互独立に側方向及び上
   下方向に変移し、併せて回転させ、位置合せ調整して連
   結するようにすることを特徴とする鉄骨柱大組立方法。
4. 【請求項４】所定長のベースフレーム上に仕口受台と幹
   材受台とが隣位して架設されている鉄骨柱大組立装置に
   おいて、該ベースフレーム上に設けた長さ方向に沿うガ
   イドレールに上記仕口受台と幹材受台が移動自在に架設
   され、該仕口受台に梁接合用のブラケットを傾斜して架
   設する架台が該ガイドレールに直交するサブガイドレー
   ルに側方進退装置と昇降装置を有して配設され、幹材受
   台には架台が該ガイドレールに直交するサブガイドレー
   ルに側方進退装置と昇降装置を有して配設されているこ
   とを特徴とする鉄骨柱大組立装置。
5. 【請求項５】上記ベースフレームに昇降装置が付設され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の鉄
   骨柱大組立装置。
6. 【請求項６】上記ベースフレームに幹材に対する回転装
   置が着脱自在に配設されるようにされていることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の鉄骨柱大組立装置。