JP3827431B2 - クリーンルーム建物の施工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば半導体などの電子装置を製造する電子産業の製造工場のほか製薬工場、手術室、生物実験室などに使用される大規模なクリーンルームを設けた多層構造のクリーンルーム建物の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クリーンルームは、高品位の半導体などを製造するために空気中の浮遊粒状物質の含有レベル及び温度、湿度、気圧等の環境条件を厳格に管理された閉鎖空間として多層建物内の一層に用意されるが、その一般的構成要件はおよそ図３に示す３層構造を１単位として構築されている。
【０００３】
このクリーンルームの基本的構成を、概説すると次のようである。
図３中の符号２が半導体の製造空間としてのクリーンルームであり、２層目▲２▼に形成されている。符号１は清浄化処理された循環空気をクリーンルーム１に向けて天井フィルター面３から下向きに均一な層流として吹き出すためクリーンルーム２の上層域（１層目▲１▼）に設けられた空気室（天井プレナム空間）である。符号３は前記クリーンルーム２を下向きに通過した空気流をシステム床面５から流出させ、再度前記空気室１へ循環させる循環空気室であり、３層目▲３▼に設けられている。そして、この循環空気室３はまた、前記クリーンルーム２内に設備される半導体製造装置に付随するダクト、配管類、電気ケーブルその他の各種機器（ユーティリティ）を設備するユーティリティ動線空間（ユーティリティ空間）を兼ねるスペースでもある。
【０００４】
建物の構造形式としては、クリーンルーム２を設けた２層目▲２▼を中心として、その上層域（１層目▲１▼）の空気室１、及び下層域（３層目▲３▼）のユーーティリティスペース３の合計３層構造で構成されている。図３中の符号６は１時間当たり２００〜３００回の換気のための換気用ファン、７は発熱分を冷却するためのクーリングコイルである。
【０００５】
従来のクリーンルーム建物は、上記３層▲１▼〜▲３▼の基本的構成を必要空間として確保した上で、その建築施工が例えば図４と図６に工程表を示した要領と手順で順次に行われる。図４はクリーンルームを含む１層目と２層目の工程表であり、図６は３層目の工程表である。
以下に先ず図４の工程表の要点を符号と共に説明する。
【０００６】
建物の鉄骨建方Ａが完了し、次に２層目と３層目の境界に位置するプレキャストコンクリート（ＰＣ）小梁１３の取付け施工Ａ′を行う。該ＰＣ小梁１３の上に足場板の敷き込みＢを行い、この足場板の上に、１層目の各種工事が可能な高さを確保する３段の足場Ｃを組み立てる。そして、前記３段足場の頂部に足場板の敷き込みＢ′を行い、こうして用意した足場に基づいて空気室２（エアーチャンバー）の屋根、天井などの上部作業Ｄを行う。その後、前記の足場を１段づつ撤去し足場板の敷き直しを行いながら、順次下位のシステム天井の吊り下げ部材の取付けＥ、１層目の鉄骨（トラス）周辺の清掃、塗装、補修Ｆ、システム天井工事（フィルターフレームの取付け）Ｇを行い、足場を全部撤去してから、前記ＰＣ小梁１３の上にシステム床面５（フリーアクセスパネル）根太工事、養生Ｈを行い、全体の清掃Ｉの後、システム床面（フリーアクセスパネル）の敷き込みＨ′を行い、前記システム床面５の上に養生シートの敷き込みＪ、その上にローリングタワーを立ててシステム天井の高性能フィルターの取付けＫを行う。その後、前記養生シートの撤去Ｌを行って全工程が終了する。
【０００７】
一方、３層目▲３▼では、図６の工程表の手順が実行される。
以下に、その要点を符号と共に説明するが、この工程表の符号Ａ〜Ｋは上記ず４の符号とは一致していないことを注意されたい。図４の工程表に先行して、１階床工事Ａを行い、その後に鉄骨建方ＢとＰＣ小梁１３の取付けＣを重機類を使用して行い，床コンクリート打設Ａ′の施工が並行して進められる。１階床コンクリートの養生後に、その床上に前記ＰＣ小梁１３に十分届く高さの３段足場の構築Ｄを行い、足場板を敷き込み、ＰＣ小梁１３の補修、清掃、塗装Ｅなどを行い、同小梁１３へ配管等の支持用アンカーの設置と吊り金物の取付けＦを行う。その後、足場の一部バラシＤ′と足場板の敷き直しを行い、配管工事、ダクト工事、電気ケーブル工事等Ｈを２階床下までの立ち上がりとして行う。その後、足場のバラシと足場板の敷き直しを順次に行い、配管、ダクト及び電気ケーブルのの工事を進め、足場を全部撤去Ｄ′した後に、設備機器の設置、配管、ダクト及び電気ケーブルの接続Ｊを行い、最後に３層目の床（１階床）の仕上げＫを行って全工程が終了する。
【０００８】
上述したように、従来のクリーンルーム建物の建築施工の方法は、施工の必要に応じてその都度、仮設の支保工、足場支持材、足場板等を多様に利用し、必要な工事を行った後には前記の仮設材を撤去する工程を含み、格別に短工期の対応は行われていないのである。
【０００９】
【本発明が解決しようとする課題】
クリーンルーム建物の建築施工は、同クリーンルームの使用（半導体装置などの製造）を急ぐ関係上、短工期の施工が強く要望される。その上、半導体などを製造する工場としてのクリーンルーム建物は、間口幅が６０〜１００ｍ、奥行き寸法は１００〜３００ｍ程度に大規模なので、短工期の対応は施工費を節減する面からも強く要望される。
【００１０】
しかるに、従来は上述したように施工の必要に応じて仮設の支保工、足場支持材、足場板等を多様に利用し、必要な工事を行った後には前記の仮設材を撤去する工程を含むなど、格別に短工期の対応は行われておらず、工期が長いという問題点が指摘されている。即ち、鉄骨躯体の建方工事につづく後工程として、床工事、天井工事、屋根工事、そして、配管類や機器類の設備工事、更に製造装置の設置や関連設備との接続工事を、仮設の支保工、足場支持材、足場板等を多様に利用して順次に行っているにすぎない。具体的に言えば、クリーンルーム２のシステム床面５（２階床）より上方の１層目及び２層目の各工程は、先ずＰＣ小梁１３の上に足場板の敷き込みＢを行い、その上に３段足場を組み立てＣ，該足場を基礎として以下の工程を進めるから、この足場が存在する限りは、足場周辺及び下面の工程は一切進められず、足場を解体撤去した後の工程になる（図４）。同様に、前記ＰＣ小梁１３より下方の３層目についても、その床コンクリートの上に３段足場を組み立てるから、やはりこの足場の周辺及び下面の工程は、足場の解体撤去後の工程になってしまう。従って、建築生産の工場加工化、パッケージ化、或いは工程の輻輳化などは皆無に等しい。
【００１１】
その原因は、クリーンルーム建物の構造自体にも問題がある。
図３に示した従来例で明らかなように、クリーンルーム２の下層域（３層目）に１層の循環空気室兼ユーティリティスペース３のみ有する構造では、とうてい短工期の対応は、採用のしようがないと言える。
と言うのも、特に半導体装置などを製造する工場としてのクリーンルームの場合は、前記クリーンルームの機能に必要なダクト、配管、機器類が数１０種類も並設される。その上に、前記クリーンルーム２内に設置した製造装置に必要とされるダクト、配管類、電線、ケーブル類、そして補機類（ユーティリティ）が、１００種類前後も、メインとサブに使い分けて、同じ循環空気室兼ユーティリティスペース４内に所狭しと設備される。こうして大量の設備品が唯一の循環空気室兼ユーティリティスペース３内に雑然と錯綜した状態に設置されるから、工程上、短工期対応のしようがないというのが実情である。勿論、設備品が多いほど循環空気の流れに障害となることも事実である。
【００１２】
従って、本発明の目的は、クリーンルーム建物の短工期対応の建築施工を可能にすること、換言すれば、鉄骨建方の完成後は、仮設材をほとんど使用することなく、上下４層に分かれて輻輳する工事（工程）を進めることが可能で、工程が輻輳する分だけ短工期対応の施工が可能に改良したクリーンルーム建物及びその施工方法を提供することである。
【００１３】
本発明の次の目的は、上下方向にクリーンルームを中心として機能分化した少なくとも４層構造に構成したクリーンルーム建物及びその施工方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係るクリーンルーム建物の施工方法は、
クリーンルーム２の上層域（１層目）に、高性能フィルターで形成したシステム天井面８から下向きに循環空気を均一な層流としてクリーンルーム２へ吹き出すための空気室１を設け、クリーンルーム２が２層目を形成し、その下層域（３層目）に、クリーンルーム２を下向きに通過した空気流をシステム床面５から流出させる循環空気室を兼ねてダクト、配管類等を設備するユーティリティスペース３を設け、更に前記ユーティリティスペース３の下層域（４層目）に、メインダクト、主配管類やユーティリ用の１次又は２次の機器、或いは製造装置の補機類を設備する主設備スペース４を設け少なくとも４層構造の建物を構成すること、
前記４層構造のうち、１層目の屋根工事や天井工事、及び清掃工事などは、建物躯体の鉄骨建方の後、１層目と２層目の間の鉄骨梁上にシステム天井８の吊り用横架材１５を設置し、前記横架材１５の上に足場板１６を敷き、同足場板１６の上に仮設の台１７を用意して施工を行い、合わせて前記吊り用横架材１５にシステム天井８の吊り用下地材も取り付けること、
同時期に、２層目と３層目の境界部位に小梁１３の取付けを行い、該小梁１３上にクリーンルーム２のシステム床面５の下地施工を行い、全体の清掃を行った後にシステム床面５の設置施工を行い、完成したシステム床面５の上に養生シートを敷き込み、その上にローリングタワー１８を立ててクリーンルーム２のシステム天井８の施工を行い、前記の養生シートを撤去して１層目と２層目の工事を完成する各工事、作業を上下輻輳して行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明に係るクリーンルーム建物の施工方法は、
クリーンルーム２の上層域（１層目）に、高性能フィルターで形成したシステム天井面８から下向きに循環空気を均一な層流としてクリーンルーム２へ吹き出すための空気室１を設け、クリーンルーム２が２層目を形成し、その下層域（３層目）に、クリーンルーム２を下向きに通過した空気流をシステム床面５から流出させる循環空気室を兼ねてダクト、配管類等を設備するユーティリティスペース３を設け、更に前記ユーティリティスペース３の下層域（４層目）に、メインダクト、主配管類やユーティリ用の１次又は２次の機器、或いは製造装置の補機類を設備する主設備スペース４を設け少なくとも４層構造の建物を構成すること、
前記４層構造の建物は、４層目の１階床工事の後に建物躯体の鉄骨建方を進め、２層目と３層目の境界部位に小梁１３の取付けを行うと共に３層目の中二階にサブ構造体９（ブドウ棚）を設置し、このサブ構造体９の上に足場板を敷き、脚立などの台を使用して小梁１３の補修、塗装や清掃を行い、サブ構造体９上ではクリーンルーム２に必要とされる配管工事、ダクト工事、電気工事や機器類の設備工事を行い、つづいて清掃を行うこと、
同時期に、一階床上では主要な設備機器の設置工事、主配管、ダクト類、電気ケーブルの接続等の作業を行い、その後１階床の仕上げを行う各工事、作業を上下輻輳して行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載したクリーンルーム建物の施工方法において、
４層構造建物の鉄骨その他の部材は工場加工材として予め工場で加工しておいて、４層構造の鉄骨躯体は現場で一括して建方施工することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施形態及び実施例】
請求項１及び３、４記載の発明に係るクリーンルーム建物及びその施工方法は、例えば半導体装置などの製造域として空気中の浮遊粒状物質の含有レベル及び温度、湿度、気圧等の環境条件を厳格に管理されたクリーンルーム層を設けた多層構造のクリーンルーム建物について好適に実施される。
【００１９】
構造の具体的な実施例は、図１及び図２に例示した。
要するに４層構造（▲１▼層〜▲４▼層）の建物である。柱２０、梁２１等による主要躯体は鉄骨造の構成とし、クリーンルーム２は２層目▲２▼に形成され、その上層域（１層目▲１▼）に、高性能フィルターで構成したシステム天井面８から下向きに循環空気を均一な層流としてクリーンルーム２へ吹き出すための空気室１が設けられている。
【００２０】
前記クリーンルーム２の下層域（３層目▲３▼）には、クリーンルーム２を下向きに通過した空気流をシステム床面５から流出させる循環空気室を兼ねてダクト、配管類等を設備するユーティリティスペース３が設けられている。
更に前記ユーティリティスペース３の下層域（４層目）には、メインダクト、主配管類やユーティリ用の１次又は２次の機器、或いは製造装置の補機類を設備する主設備スペース４が追加の層▲４▼として設けられ４層構造に構成されている。
【００２１】
３層目と４層目の境界は、発塵が少なく、配管類を貫通させ易いデッキ床１４により空気を気密的に仕切った構成できっちり区画されている。
前記柱２０、梁２１による鉄骨躯体の建方に際しては、鉄骨その他の部材が工場加工材として予め工場で加工されており、４層構造の鉄骨躯体が現場で一括して（同時に）建方施工される（請求項３記載の発明）。そして、後工程の附属品は可能な限りパッケージ化し、或いは機能複合化しておく。
【００２２】
例えば前記循環空気室兼ユーティリティスペース３に関しては、その上部に、クリーンルーム２内に設置した製造装置と接続するユーティリティダクト、補機類（所謂ユーティリティ）１０を設備する中二階のサブ構造体９（通称、ブドウ棚）が設けられている。このサブ構造体９の上には、前記クリーンルーム１内の製造装置と最短に接続するユーティリティダクト（配管類、ダクト類、電気ケーブル）や１次、２次の補機類（所謂ユーティリティ）１０を設備する。その結果、循環空気室兼ユーティリティスペース３内の空間はすっきりと整理、整頓されて風通しの良い構成となることは勿論、同循環空気室兼ユーティリティスペース３内に設備する他のメイン、サブの機器類、配管類の設備スペースを楽に確保出来る。
【００２３】
上記のようにクリーンルーム建物を少なくとも４層構造に構成する結果、各層に必要な床工事、天井工事、屋根工事、及び配管類や機器類の設備工事は上下輻輳して行うことが可能となる。
具体的には、従来の工程表と対比して示した図５と図７に示した工程表の要領と手順が実施される。図５はクリーンルーム２を含む１層目▲１▼と２層目▲２▼の工程表であり、図７は３層目▲３▼と４層目▲４▼の工程表である。
【００２４】
先ず、図５の工程表の要点を説明する。
図５は、図４に示した従来の１本線状の工程が、どのように上下輻輳した工程で実施されるかを一見して明らかなように、時系列を共通化させて示している。各工程の内容を示す符号Ａ〜Ｋは図４と共通に示している。
建物の鉄骨建方Ａが完了すると直ちに、２層目▲２▼と３層目▲３▼の境界位置ではプレキャストコンクリート（ＰＣ）小梁１３の取付け施工Ａ′が、そして、上方の１層目▲１▼と２層目▲２▼の境界位置では鉄骨梁２１の上にシステム天井の吊り下げ部材を取り付ける横架材１５（図１）を一定間隔で架設する作業Ｅ′とが、それぞれ並行して行われる。
【００２５】
更に、前記横架材１５の上に足場板１６の敷き込みＢ′を行い、その上に脚立１７を立てて空気室１（エアーチャンバー）の上部作業Ｄ（屋根工事、天井工事など）を行う。同時に、前記横架材１５に吊り部材１２を取付ける作業Ｅ、及びシステム天井のフィルターフレーム取付け作業Ｇをそれぞれ前記横架材１５と足場板１６とを足掛かりに行う。
【００２６】
同時期に前記ＰＣ小梁１３の取付けＡ′に続いて、クリーンルーム２のシステム床５（フリーアクセスフロア）の根太工事と養生Ｈを行う。
そして、上部構造（トラスなど）周辺の清掃、塗装、補修などＦと、全体の清掃Ｉを行って、システム床面５の設置（パネル敷き込みなど）と養生Ｈ′を行い、システム床５が出来次第に、その上に養生シートの敷き込みＪを行い、同シートの上にローリングタワー１８を立て、システム天井８の高性能フィルターの取付けＫを行い，その後前記養生シートを撤去する工程Ｌは従来の図４に示した工程と同じである。
【００２７】
一方、３層目▲３▼と４層目に関しては、図７の工程表の手順が実行される。図７は図６の従来例と共通な時系列で、工程が上下に輻輳す態様を、図６と共通な意味、内容の符号Ａ〜Ｋを用いて表している。但し、符号Ａ〜Ｋの意味、内容は、図４、図５の符号とは異なっていることに注意されたい。
図７の要点は、４層目▲４▼における１階床工事Ａと、同床コンクリートの打設工事Ａ′の後に、上記の鉄骨建方Ｂが行われること。そして、上記したＰＣ小梁の取付けＣと並行して、その下方では３層目▲３▼の中２階にサブ構造体（ブドウ棚）９の設置施工Ａ”を行い、このサブ構造体９の上に足場板の設置Ｄ”を行う。前記足場の上で、ＰＣ小梁１３の清掃、補修、塗装等Ｅ、Ｇを行う。また、サブ構造体９の上にクリーンルーム２の製造装置に必要な配管、ダクト、電気ケーブル等の立ち上げ配設、及び１次、２次の補機類等の設置工事Ｈを行う。
【００２８】
同時期に、１階床上では、サブ又はメインの設備機器類の据え付けやダクト、配管、電気ケーブルの接続工事Ｊが行われる。
そして、各部所及び全体の清掃Ｇを行った後に、１階の床仕上げＫを行い、全ての工程を終了する。
以上、要するに、本発明の施工方法では、建物の上下の層に分かれて輻輳した工程が順次に実施され、その分の工期が短縮される。と同時に、仮設材は殆ど使用せず、よって仮設材の出し入れ、組み立てや解体撤去の手間が殆どなく、また、仮設材が存在するが故の工程消化の障害が皆無とされる。こうして４層の設備工事は、上下の関係で混乱を生ずることなく、輻輳して粛々と進めることができる。その結果、各層毎に順次行う従前の工法に比して数分の一の短工期で施工を進めることが出来、施主の要請に良く応ずることが出来るのである。
【００２９】
なお、本発明の実施形態は、上記の４層構造を基本とするものであって、クリーンルームが複数階の建物とする場合には、前記の４層構造を１ユニットとして複数ユニット積み重ねた構成とされる。また、主設備スペース４は１層（Ｄ層）の限りではなくスペースの要求に応じて更にＥ層、Ｆ層を追加した構成で実施することは当然に実施形態に包含される。
【００３０】
【本発明の奏する効果】
本発明に係るクリーンルーム建物の施工方法によれば、建物の構造上、特に３層目の他に更に４層目を用意して、循環空気の通路（循環空気室兼ユティリティスペース３）と、製造装置の補機類を設備する主設備スペース４を設けたので、空気の循環に抵抗が小さく、また、各種の設備スペースを必要十分に確保することができる。
【００３１】
その一方で、上下の輻輳工事が可能に構成されているので、同時施工によって短工期化を達成してクリーンルームの早期使用に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクリーンルーム建物の象徴的な構造部分を示した垂直断面図である。
【図２】同上建物の付属設備関連の構造部分を示した垂直断面図である。
【図３】従来一般のクリーンルーム建物を概念的に示した断面図である。
【図４】従来のクリーンルーム建物の１層目及び２層目に関する施工方法の工程表である。
【図５】本発明に係るクリーンルーム建物の施工方法のうち１層目及び２層目に関する工程表である。
【図６】従来のクリーンルーム建物の３層目に関する施工方法の工程表である。
【図７】本発明に係るクリーンルーム建物の施工方法のうち３層目及び４層目に関する工程表である。
【符号の説明】
１ 空気室
８ システム天井面
２ クリーンルーム
５ システム床面
３ 循環空気室兼ユーティリティスペース
４ 主設備スペース
９ サブ構造体

Claims (3)

1. クリーンルームの上層域（１層目）に、高性能フィルターで形成したシステム天井面から下向きに循環空気を均一な層流としてクリーンルームへ吹き出すための空気室を設け、クリーンルームが２層目を形成し、その下層域（３層目）に、クリーンルームを下向きに通過した空気流をシステム床面から流出させる循環空気室を兼ねてダクト、配管類等を設備するユーティリティスペースを設け、更に前記ユーティリティスペースの下層域（４層目）に、メインダクト、主配管類やユーティリ用の１次又は２次の機器、或いは製造装置の補機類を設備する主設備スペースを設け少なくとも４層構造の建物を構成すること、
   前記４層構造のうち、１層目の屋根工事や天井工事、及び清掃工事などは、建物躯体の鉄骨建方の後、１層目と２層目の間の鉄骨梁上にシステム天井の吊り用横架材を設置し、前記横架材の上に足場板を敷き、同足場板の上に仮設の台を用意して施工を行い、合わせて前記吊り用横架材にシステム天井の吊り用下地材も取り付けること、
   同時期に、２層目と３層目の境界部位に小梁の取付けを行い、該小梁上にクリーンルームのシステム床面の下地施工を行い、
   全体の清掃を行った後にシステム床面の設置施工を行い、完成したシステム床面の上に養生シートを敷き込み、その上にローリングタワーを立ててクリーンルームのシステム天井の施工を行い、
   前記の養生シートを撤去して１層目と２層目の工事を完成する各工事、作業を上下輻輳して行うことを特徴とする、クリーンルーム建物の施工方法。
2. クリーンルームの上層域（１層目）に、高性能フィルターで形成したシステム天井面から下向きに循環空気を均一な層流としてクリーンルームへ吹き出すための空気室を設け、クリーンルームが２層目を形成し、その下層域（３層目）に、クリーンルームを下向きに通過した空気流をシステム床面から流出させる循環空気室を兼ねてダクト、配管類等を設備するユーティリティスペースを設け、更に前記ユーティリティスペースの下層域（４層目）に、メインダクト、主配管類やユーティリ用の１次又は２次の機器、或いは製造装置の補機類を設備する主設備スペースを設けて少なくとも４層構造の建物を構成すること、
   前記４層構造の建物は、４層目の１階床工事の後に建物躯体の鉄骨建方を進め、２層目と３層目の境界部位に小梁の取付けを行うと共に３層目の中二階にサブ構造体（ブドウ棚）を設置し、このサブ構造体の上に足場板を敷き、脚立などの台を使用して小梁の補修、塗装や清掃を行い、サブ構造体上ではクリーンルームに必要とされる配管工事、ダクト工事、電気工事や機器類の設備工事を行い、つづいて清掃を行うこと、
   同時期に、一階床上では主要な設備機器の設置工事、主配管、ダクト類、電気ケーブルの接続等の作業を行い、その後１階床の仕上げを行う各工事、作業を上下輻輳して行うことを特徴とする、クリーンルーム建物の施工方法。
3. ４層構造建物の鉄骨その他の部材は工場加工材として予め工場で加工しておいて、４層構造の鉄骨躯体は現場で一括して建方施工することを特徴とする、請求項１又は２に記載したクリーンルーム建物の施工方法。

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