JP3637244B2 - 貯槽屋根の構築工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液化天然ガス等、極低温液体を貯留するための貯槽を構築するときに用いて好適な貯槽屋根の構築工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図１１に示すように、例えば液化天然ガス、液化プロパンガス、液化窒素、液化酸素等をはじめとする各種の極低温液体を貯蔵するための貯槽（タンク）１は、有底円筒状の槽体２を構築した後、この槽体２の上部開口部に円形ドーム状の屋根３を架設し、さらに槽体２の内周面に、保冷材と、膜状のメンブレンとを取り付けることによって構築していた。
【０００３】
上記したような貯槽１は、地下に構築する場合と、地上に構築する場合とがあるが、いずれの場合においても、円形ドーム状の屋根３を構築するに際しては、先行構築した槽体２の底版２ａ上で屋根３を組み立てている。そして、図１２に示すように、組み立てた屋根３は、ジャッキ装置６でジャッキアップするジャッキアップ工法、あるいは組み立てた屋根３の外周面と槽体２との間をシールした状態で屋根３の下面側に空気を送り込んで屋根３を持ち上げるエアレイズ工法等により、所定位置まで持ち上げられて槽体２上に取付固定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の貯槽屋根の構築工法では、屋根３を底版上で組み立てるため、底版２ａ上に、サポート７や仮設足場８、組み立てた屋根３を持ち上げるための各種機材等を持ち込む必要があり、その設置や撤去に手間およびコストが掛かり、これが費用削減および工期短縮化の妨げとなっていた。本発明は以上のような点を考慮してなされたもので、貯槽屋根を構築するにあたり、その費用および工期を節減することのできる貯槽屋根の構築工法を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、底版と、該底版上に構築された略円筒状の側壁と、側壁の上方全体を覆う屋根とを備えて構成される貯槽を構築するにあたり、前記底版および側壁を構築した後、前記側壁の内方において、前記底版の中央部に中央支柱を立設するとともに、該中央支柱上に前記屋根の中央部に位置するセンターリングを載置し、また、前記屋根を周方向に分割した形態として平面視略扇状の屋根ユニットを予め所定形状に組み立て、さらに前記各屋根ユニットの下面にトラス状の補剛材および支柱を取付けるとともにこれら支柱と前記補剛材との間に作業用足場を設けておき、前記各屋根ユニットを、前記側壁の外側から吊り込み、該屋根ユニットの中央側となる一端部を前記中央支柱に支持させるとともに、外周側となる他端部を前記側壁側に支持させた後、前記一端部と他端部とを前記センターリングと前記側壁側とに接合することによって、前記各屋根ユニットを所定の位置に取り付けることを特徴としている。
【０００６】
このようにして屋根をユニット化して構築することにより、施工の効率化が図られる。しかも、各屋根ユニットを中央支柱と側壁とで支持させるようにしたため、屋根ユニットを屋根の径方向に複数に分割せずに一体とした大きなユニットとすることになる。これにより、底版上には中央支柱を立設するのみでよく、仮設足場等を少なくすることができる。
また、例えば中央支柱についても、ユニット化を図ることにより、その設置や解体作業を効率化することが可能である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記屋根ユニットを、所定形状に組み上げた前記屋根のフレームと、該フレームに取り付けられて前記屋根の表面を形成する屋根板とで形成しておくことを特徴としている。
【０００８】
このように屋根ユニットをフレームと屋根板とで形成しておくことにより、この屋根ユニットを順次設置していけば、屋根板の設置作業が不要となり、屋根を効率良く設置することができ、また高所作業を削減することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記センターリング側には、前記各屋根ユニットの一端部を略鉛直面内でスイング可能にジョイントするジョイント金具を設けておき、前記各屋根ユニットを取り付けるに際しては、まず前記他端部を前記側壁の上方に持ち上げた状態で、前記一端部を前記ジョイント金具に略鉛直面内でスイング可能となるようジョイントし、しかる後、前記ジョイント金具にジョイントされた前記一端部を中心として前記屋根ユニットをスイングさせて前記他端部を前記側壁上に降ろした後、前記側壁側に接合することを特徴としている。
【００１０】
このように、屋根ユニットの他端部を持ち上げた状態で、この屋根ユニットの一端部を、例えばピン等を用いてジョイント金具にスイング可能となるようジョイントし、この後、ジョイント金具の部分を中心として屋根ユニットをスイングさせて他端部を側壁上に降ろすことにより、屋根ユニットの設置を円滑に行うことができる。
なお、この場合、屋根ユニットに、自重による径方向への変形を防止するための補剛材を設けておく等すれば、屋根ユニットの他端部を側壁上に降ろしたときの寸法変化を抑えることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る貯槽屋根の構築工法の実施の形態の一例を、図１ないし図１０を参照して説明する。ここでは、構築すべき貯槽として、例えば地下式貯槽を例に挙げる。
【００１２】
図１において、符号１０は構築すべき地下式貯槽（貯槽）、１１は地盤中に構築されたコンクリート製で有底円筒状の槽体、１２は槽体１１の底版、１３は槽体１１を構成する円筒状の側壁、１４は側壁１３の上部開口部を塞ぐ円形ドーム状の屋根、１５は槽体１１の内壁面に沿って配設された保冷材、１６は内部に充填する液化天然ガス等の液密・気密性を保持するためのメンブレンである。
【００１３】
この他にも、地下式貯槽１０には貯留液体を出し入れするための配管や各種機器類等が必要に応じて設けられている。また、屋根１４の下方には、複数の吊りロッド１７ａを介して吊りデッキ１７が設けられている。なお、屋根１４は、この吊りデッキ１７を備えずに構成する場合もある。
【００１４】
屋根１４は、その外周部がリング状の厚板１８を介して側壁１３の上部に固定されている。このリング状の厚板１８は、鋼製で、下端部１８ａが側壁１３に埋設固定され、上部１８ｂは円形ドーム状の屋根１４の湾曲形状に合わせて内方に湾曲形成されている。
【００１５】
そして、屋根１４は、鉄骨造のフレーム２０と、そのフレーム２０の上面に設けられた屋根板２１とから構成されている。
図２および図３に示すように、フレーム２０は、屋根１４の頂部に位置するリング状の棟リング（センターリング）２２と、この棟リング２２の外周側に放射状に配置された複数本のラフター材２３と、屋根１４の周方向に延在する複数本のリング材２４（図２のみに図示）とで構成されている。
【００１６】
図４に示すように、このような屋根１４は、略扇状の屋根ユニットＲを複数組み合わせることによって構成されるようになっている。例えばここでは屋根１４全体を合計２１個の屋根ユニットＲで構成するようにしている。
図５に示すように、各屋根ユニットＲは、この屋根１４を周方向に複数に分割した形態の平面視略扇状であり、フレーム２０を構成する所定本数のラフター材２３，リング材２４，およびその上面に取り付けられた屋根板２１が一体にユニット化されたものである。
【００１７】
ここで、図６（ａ）に示すように、各屋根ユニットＲの両側端部のラフター材２３は、断面視Ｃ字状のジョイント用ラフター材２７で構成されている。このジョイント用ラフター材２７は、ウェブに相当する部分を屋根ユニットＲの外側に向け、これを他の屋根ユニットＲとの接合面２７ａとするようになっている。
このとき、各屋根ユニットＲの端部において、ジョイント用ラフター材２７とその上面の屋根板２１とは、所定寸法オフセットして取り付けられており、屋根ユニットＲ，Ｒどうしの接合部において、屋根板２１，２１の継ぎ目と、ジョイント用ラフター材２７，２７の継ぎ目とが重ならないようになっている。
【００１８】
そして、図６（ｂ）に示すように、互いに隣接する屋根ユニットＲ，Ｒどうしを接合するときには、双方のジョイント用ラフター材２７，２７の接合面２７ａ，２７ａどうしを当接させ、この状態で双方をボルト・ナット２８等の接合手段で接合するようになっている。このように、断面Ｃ字状のジョイント用ラフター材２７，２７を背中合わせに接合することにより、Ｈ型の合成断面を有したラフター材２３として機能するようになっている。
【００１９】
図７に示すように、このような各屋根ユニットＲは、その中心部側の端部が、ジョイントブラケット３０を介して棟リング２２に接合されている。
ジョイントブラケット３０は、棟リング２２に、各屋根ユニットＲの少なくとも１つのラフター材２３に対応した位置に一体に設けられている。このジョイントブラケット３０は、棟リング２２の下面側に設けられたラフター材受け３０Ａと、棟リング２２の上面側に設けられたジョイント金具３０Ｂとから構成されている。
【００２０】
ラフター材受け３０Ａは、棟リング２２の下面側から外周側に突出するよう設けられており、突出した部分の上面側には、円形ドーム状の屋根１４の傾斜に合わせた傾斜面３１が形成されている。そして、この傾斜面３１上にラフター材２３を載置することにより、ラフター材２３が所定角度で傾斜して支持されるようになっている。
【００２１】
ジョイント金具３０Ｂは、棟リング２２上に設けられた屋根板２１に溶接されて設けられており、このジョイント金具３０Ｂには、ラフター材２３をジョイントするためのジョイント孔３２が所定の位置に形成されている。一方、ラフター材２３の端部２３ａには、このラフター材２３に一体に設けられた屋根板２１上に、ジョイント金具３０Ｂ側に延出する連結プレート３３が二枚一対で設けられている。これらの連結プレート３３にはピン孔３４が形成されている。これら二枚一対の連結プレート３３の間にジョイント金具３０Ｂを挟み込んだ状態で、ピン孔３４及びジョイント孔３２にピンやボルト等を挿入することにより、ラフター材２３、つまり屋根ユニットＲが、ピン孔３４を中心として略鉛直面内でスイング可能に棟リング２２に連結されるようになっている。
【００２２】
そして、ラフター材２３の端部と棟リング２２との間には所定寸法の隙間が形成されるようになっており、この隙間に継手板３５を溶接することにより、ラフター材２３の端部と棟リング２２とが一体に接合されている。
【００２３】
また、図８に示すように、各屋根ユニットＲの外周側においては、リング状の厚板１８に設けられた外周ジョイントブラケット３７に各ラフター材２３が接合されるようになっている。
各外周ジョイントブラケット３７は、リング状の厚板１８の内周面に溶接されて設けられており、水平方向内方に突出するラフター材受け部３７ａが形成されている。そして、屋根ユニットＲを構成するラフター材２３の端部には、その下面に脚部２３ｂが一体に設けられており、この脚部２３ｂがラフター材受け部３７ａ上に立脚するようになっている。
また外周ジョイントブラケット３７には、このラフター材２３のウェブ２３ｗと下側フランジ２３ｆとに連続するジョイント部３７ｂおよびスチフナ３７ｃが一体に形成されている。
【００２４】
そして、このような外周ジョイントブラケット３７のラフター材受け部３７ａ上に、屋根ユニットＲのラフター材２３が載置され、さらにラフター材２３の端部とジョイント部３７ｃとの隙間に、継手板３９が溶接されるようになっている。これによって、ラフター材２３、つまり屋根ユニットＲが、外周ジョイントブラケット３７を介してリング状の厚板１８に接合される。
【００２５】
上記したような屋根ユニットＲを用いて屋根１４を構築するには、まず、図５に示したような各屋根ユニットＲを、工場、あるいは構築現場付近に設けた組立ヤードで所定形状に組み立てる。このとき、各屋根ユニットＲは、ラフター材２３とリング材２４とを予め所定形状に組み、その上面に屋根板２１を取り付けておく。また、屋根１４の下面には図１に示す吊りロッド１７ａによって吊りデッキ１７を屋根ユニットＲとほぼ同等の大きさで取り付けておく。
【００２６】
さらに、各屋根ユニットＲの両側端部には、例えばトラス状の補剛材４０を取り付ける。この補剛材４０は、ジョイント用ラフター材２７と略平行に配置された例えば断面Ｃ字状のチャンネル材４１と、ジョイント用ラフター材２７とチャンネル材４１との間に組まれたラチス材４２とから構成されている。このとき、屋根ユニットＲを構成するジョイント用ラフター材２７を、トラス状の補剛材４０の上弦材として機能させる。
【００２７】
加えて、補剛材４０の内側には、ラフター材２３の下面に所定間隔毎に支柱４５を取り付け、この支柱４５とチャンネル材４１との間に足場板４６を敷設することにより、ここに作業用足場４７を設けておく。
【００２８】
このようにして各屋根ユニットＲを組み立てる一方、図９に示すように、地盤中に構築した槽体１１の内部には、底版１２の中央部に中央支柱５０を組み上げる。この中央支柱５０は、その施工効率上、予めユニット化しておき、これを順次積み上げることによって構築するのが好ましい。
【００２９】
このとき、中央支柱５０の上部には、前記屋根の棟リング２２を設置する。
一方、槽体１１の上部には、リング状の厚板１８および外周ジョイントブラケット３７までを取り付けた状態としておく。
【００３０】
そして、この状態で、予め所定形状に組み立てられた屋根ユニットＲをクレーン等で吊り込む。
続いて、図７に示したように、屋根ユニットＲの外周側端部を持ち上げ（図７（ｂ）中、二点鎖線で示した状態）、屋根ユニットＲの中央側において、連結プレート３３を、棟リング２２に設けられたジョイントブラケット３０のジョイント金具３０Ｂにピンやボルト等でジョイントする。これにより屋根ユニットＲは、中央側の端部が棟リング２２にスイング可能に連結され、図９に示した中央支柱５０側に支持された状態となる。
【００３１】
次いで、屋根ユニットＲをスイングさせて、図８に示したように、その外周側の端部を外周ジョイントブラケット３７上に降ろす。続いて、外周ジョイントブラケット３７とラフター材２３とを、その隙間に継手板３９を溶接することによって接合するのである。これにより、屋根ユニットＲの外周側は、側壁１３側に接合されたこととなる。
このとき、図５に示したように、各屋根ユニットＲにはトラス状の補剛材４０が設けられているため、外周側の端部におけるラフター材２３の（屋根１４の径方向に沿った）変形量は、例えば補剛材４０がない場合には１００ｍｍ以上となるものが、数ｍｍ程度に抑えられる。その結果、図８に示したような継手板３９による隙間の寸法調整および接合が容易に行えるのである。
【００３２】
これとともに、図７に示したように、屋根ユニットＲの中央側においては、ラフター材２３の端部と棟リング２２との隙間に継手板３５を溶接し、ラフター材２３と棟リング２２とを一体に接合する。
【００３３】
これにより、屋根ユニットＲは、中央側の端部が中央支柱５０上の棟リング２２に接合され、外周側の端部が外周ジョイントブラケット３７およびリング状の厚板１８を介して側壁１３に接合される。
【００３４】
このような屋根ユニットＲの設置を、例えば図４中、丸数字で示したような順番で行っていく。このとき、図６に示したように、各屋根ユニットＲの端部のジョイント用ラフター材２７が断面Ｃ字状とされているので、接合面２７ａ，２７ａどうしを付き合わせてボルト・ナット２８で締結することにより、互いに隣接する屋根ユニットＲ，Ｒどうしを直接接合できるようになっている。
なお、屋根ユニットＲ，Ｒのジョイント作業は、補剛材４０の内側に設けた仮設の作業用足場４７で行うことができるようになっている。
【００３５】
そして、図４に示したように、全ての屋根ユニットＲの設置が完了した後、屋根１４の２カ所において、調整代（しろ）５１となる部分を、バラ材のリング材２４’で接続し、さらにその上面に図示しない屋根板を設置することによって、寸法調整を行いつつ、この部分の屋根施工を行う。
【００３６】
これにより、図１０に示すように、屋根１４の全周が設置された状態となるので、この後、各屋根ユニットＲの下面側に設けられた補剛材４０、足場板４６および支柱４５（図５参照）、さらに中央支柱５０を撤去することにより、地下式貯槽１０の屋根１４が構築されたことになる。
したがって、しかる後には、図１に示したように、槽体１１の内部に保冷材１５やメンブレン１６等を設置することにより地下式貯槽１０が完成する。
【００３７】
上述したように、地下式貯槽１０の屋根１４をユニット化し、しかも各屋根ユニットＲを、屋根１４の径方向に複数に分割せずに一体のユニットとする構成としたので、施工を効率良く行うことができる。その結果、屋根１４の構築にかかる費用および工期を節減することが可能となる。
【００３８】
更には、各屋根ユニットＲを、フレーム２０と屋根板２１とを一体化することによって構成したので、これによっても施工の効率化が図られる。また屋根板２１の設置作業が不要となり、高所作業を削減することができる。
【００３９】
加えて、各屋根ユニットＲを設置するに際しては、棟リング２２に設けたジョイントブラケット３０のジョイント金具３０Ｂに各屋根ユニットＲをスイング可能にジョイントし、この後、屋根ユニットＲの外周部端部を外周ジョイントブラケット３７上に降ろして接合するようにしたので、各屋根ユニットＲの設置を円滑に行うことが可能となる。
【００４０】
しかも各屋根ユニットＲには、その両側端部のジョイント用ラフター材２７の下面にトラス状の補剛材４０を設けるようにしたので、各屋根ユニットＲの自重による径方向の変形が抑えられ、したがって、その設置作業を容易かつ確実に行うことが可能となる。
【００４１】
上記のようにして、屋根１４のユニット化工法を適用することにより、現場における継手作業を削減することができ、作業効率の大幅な向上を図るとともに、高所作業の削減による安全性向上を図ることができるのである。
【００４２】
なお、上記の実施の形態において、地下式貯槽１０を例に挙げたが、地上式貯槽においても同様の屋根１４の構築工法を適用することが可能であり、それにより上記と同様の効果が得られる。
【００４３】
また、屋根１４の下面にトラス状の補剛材４０を設ける構成としたが、そのトラス形式等は限定するものではないし、また、例えばこれを立体トラス状等とすることも可能である。
さらにこの補剛材４０は、十分な剛性が確保できるのであれば、各屋根ユニットＲの両側端部のみに限らずその他の部分に設けるようにしても良く、例えば屋根ユニットＲの中央部等に設けるようにしてもよい。
【００４４】
加えてこの補剛材４０は、屋根１４の設置後に撤去する構成としたが、必要であればこれをそのまま本設の補剛材４０として残すことも可能である。
【００４５】
なお、上記の実施の形態では、屋根板２１とフレーム２０とをユニット化する構成としたが、屋根板２１についてはユニット化せず、フレーム２０のみをユニット化し、これを設置した後にその上面に屋根板２１を取り付けるようにすることも可能である。
【００４６】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る貯槽屋根の構築工法によれば、屋根をユニット化して構築することにより、施工の効率化が図られる。しかも、各屋根ユニットを中央支柱と側壁とで支持させるようにしたため、屋根ユニットを屋根の径方向に複数に分割せず一体の大きなユニットとすることになる。これにより、底版上には中央支柱を立設するのみでよく、仮設足場等を少なくすることができる。したがって、屋根の構築に際する費用および工期を節減することが可能となるのである。
【００４８】
請求項２に係る貯槽屋根の構築工法によれば、屋根ユニットをフレームと屋根板とで形成しておくことにより、屋根板の設置作業が不要となるので、屋根を効率良く設置することができ、また高所作業を削減することができる。
【００４９】
請求項３に係る貯槽屋根の構築工法によれば、屋根ユニットの他端部を持ち上げた状態で、この屋根ユニットの一端部をジョイント金具にスイング可能となるようジョイントし、この後、屋根ユニットをスイングさせて他端部を側壁上に降ろすようにしたので、屋根ユニットの設置を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る貯槽屋根の構築工法を適用して構築する地下式貯槽の一例を示す斜視断面図である。
【図２】 前記地下式貯槽の屋根を示す平面図である。
【図３】 同屋根の立断面図である。
【図４】 同屋根をユニット化したときの施工順序を示す図である。
【図５】 同屋根を構成する屋根ユニットを示す斜視図である。
【図６】 前記屋根ユニットどうしの継ぎ目の構造を示す斜視図である。
【図７】 同屋根ユニットの棟リングへのジョイント構造を示す平面図および側断面図である。
【図８】 同屋根ユニットのリング状の厚板側へのジョイント構造を示す側断面図である。
【図９】 同屋根ユニットを用いて前記屋根を施工している状態を示す立断面図である。
【図１０】 前記屋根の全体が構築された状態を示す立断面図である。
【図１１】 従来の貯槽屋根の構築工法の一例を示す図であって、底版上で屋根を組み立てている状態を示す立断面図である。
【図１２】 同、組み立てた屋根をジャッキアップしている状態を示す立断面図である。
【符号の説明】
１０ 地下式貯槽（貯槽）
１２ 底版
１３ 側壁
１４ 屋根
２０ フレーム
２１ 屋根板
２２ 棟リング（センターリング）
３０Ｂ ジョイント金具
５０ 中央支柱
Ｒ 屋根ユニット

Claims (3)

1. 底版と、該底版上に構築された略円筒状の側壁と、側壁の上方全体を覆う屋根とを備えて構成される貯槽を構築するにあたり、前記底版および側壁を構築した後、前記側壁の内方において、前記底版の中央部に中央支柱を立設するとともに、該中央支柱上に前記屋根の中央部に位置するセンターリングを載置し、
   また、前記屋根を周方向に分割した形態として平面視略扇状の屋根ユニットを予め所定形状に組み立て、さらに前記各屋根ユニットの下面にトラス状の補剛材および支柱を取付けるとともにこれら支柱と前記補剛材との間に作業用足場を設けておき、
   前記各屋根ユニットを、前記側壁の外側から吊り込み、該屋根ユニットの中央側となる一端部を前記中央支柱に支持させるとともに、外周側となる他端部を前記側壁側に支持させた後、前記一端部と他端部とを前記センターリングと前記側壁側とに接合することによって、前記各屋根ユニットを所定の位置に取り付けることを特徴とする貯槽屋根の構築工法。
2. 前記屋根ユニットを、所定形状に組み上げた前記屋根のフレームと、該フレームに取り付けられて前記屋根の表面を形成する屋根板とで形成しておくことを特徴とする請求項１記載の貯槽屋根の構築工法。
3. 前記センターリング側には、前記各屋根ユニットの一端部を略鉛直面内でスイング可能にジョイントするジョイント金具を設けておき、前記各屋根ユニットを取り付けるに際しては、まず前記他端部を前記側壁の上方に持ち上げた状態で、前記一端部を前記ジョイント金具に略鉛直面内でスイング可能となるようジョイントし、しかる後、前記ジョイント金具にジョイントされた前記一端部を中心として前記屋根ユニットをスイングさせて前記他端部を前記側壁上に降ろした後、前記側壁側に接合することを特徴とする請求項１または２記載の貯槽屋根の構築工法。

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