JP3862712B2 - アンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法 - Google Patents

Description

この発明は、アンテナ等の通信機器の通信能力を向上させ又は更新するために実施する前記通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法の技術分野に属し、更に云えば、前記通信機器による通信動作を中断すること無しに、既存の塔状タワーを再利用して高層化する、アンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法に関する。

アンテナ等の通信機器の通信能力を向上させ又は更新するべく、前記通信機器を備えた既存の塔状タワーを高層化する構法は、例えば、特許文献１に開示されている。
この特許文献１に係る技術は、アンテナを備えた既存の塔状タワーを取り囲むように前記塔状タワーより高い新規の塔状構造物を前記塔状タワーと独立して構築すると共に、当該新規の塔状構造物における前記塔状タワーの高さより高い部位に新規のアンテナを取り付けることを特徴としている（請求項１及び図５参照）。

しかし、上記特許文献１に係る技術によれば、新規の塔状構造物を、既存の塔状タワーと独立して構築するが故に、既存の塔状タワーの構成部材を有効利用しておらず不経済に過ぎるという問題があった。

ところで、既存の塔状タワーを再利用して高層化する構法は、例えば、特許文献２に開示されている。
この特許文献２に係る技術は、既存の塔状タワーの外周に、外塔柱を、前記塔状タワーの半分程度の高さまで仮設し、前記塔状タワーを下部構造を残してそれより上方部分を分断し、分断した塔状タワーの上方部分を前記外塔柱を利用してリフトアップし、当該リフトアップした塔状タワーの上方部分と下部構造とを脚部ユニットで接続した後に前記外塔柱を撤去することを特徴としている（請求項１及び第１図〜第８図参照）。

上記特許文献２に係る技術によれば、上記特許文献１と比して、既存の塔状タワーを再利用している点で経済性は認められる。

特開２０００−１７４５２１号公報 特公平４−１８１１０号公報

上記特許文献２に係る技術について、上記外塔柱は、分断した塔状タワーの上方部分をリフトアップするためだけに仮設し、当該リフトアップ完了後は撤去する。よって、撤去作業や廃棄物が増大することを考慮すると不経済に過ぎる。また、この技術は、アンテナ等の通信機器の電波障害を一切考慮していないので、前記通信機器の通信動作を中断すること無しに実施することは事実上不可能である。さらに、この技術は、分断した既存の塔状タワーの上方部分を、下部構造との間に介在させた脚部ユニットのみで支持せしめているので、構造設計上、既存の塔状タワーの高さをせいぜい２割〜３割程度しか嵩上げすることはできず、高層化するには適用高さに明らかに限界がある。

本発明の目的は、アンテナ等の通信機器の通信能力を向上させ又は更新することであり、前記通信機器による通信動作を中断すること無しに既存の塔状タワーを再利用して構築することができ、また、上下に分断した塔状タワーの上方部分をリフトアップするのに供される外郭フレームを、高層化した塔状タワーの本設躯体として使用する形態で構築することができ、施工性と経済性に特に優れたアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法を提供することである。

本発明の次の目的は、既存の塔状タワーを少ない高所作業で安全に安定した構造で超高層化することができ、前記通信機器の通信能力を飛躍的に向上させることができる、アンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法を提供することである。

上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法は、図１〜図３に示したように、
前記既存の塔状タワー１を取り囲む形態の外郭フレーム２を、大型柱１３と大型梁１４とで組み立てた櫓部２２をベースに、少なくとも前記既存の塔状タワー１が備えたアンテナ等の通信機器１ａ〜１ｆの盛り替えに必要な高さまで、電波障害を生じさせない構造で段階的に立ち上げつつ、当該外郭フレーム２にアンテナ等の通信機器２ａ〜２ｈを下方から上方へ順次盛り替えて新設する段階と、
前記既存の塔状タワー１の下部構造１１と前記新設した外郭フレーム２の前記櫓部２２とを構造的に一体化する段階と、
前記既存の塔状タワー１の下部構造１１と、それより上方部分１０とを分断し、分断した既存の塔状タワー１の前記上方部分１０を、前記新設した外郭フレーム２を利用して同外郭フレーム２の上端部より上方へ突き出る高さまでリフトアップする段階と、
しかる後、前記既存の塔状タワー１の上方部分１０を、地上から立ち上げたコアフレーム３と前記外郭フレーム２とで支持させる段階とから成ることにより、前記通信機器による通信動作を中断すること無しに、既存の塔状タワー１（１１と１０）を再利用して高層化することを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法において、
外郭フレーム２を立ち上げる際に、塔状タワー１に備えたアンテナ等の通信機器１ａ〜１ｆに電波障害を生じさせないように、前記外郭フレーム２を前記塔状タワー１の通信機器１ａの下方位置まで立ち上げて当該通信機器１ａに対応する新規の通信機器２ａを当該外郭フレーム２に取付け、当該新規の通信機器２ａと塔状タワーの旧通信機器１ａとの運転を切り替え、続いて前記外郭フレーム２を次上位の塔状タワー１の通信機器１ｂの下方位置まで立ち上げて当該通信機器１ｂに対応する新規の通信機器２ｂを当該外郭フレーム２に取付け、当該新規の通信機器２ｂと塔状タワーの対応する旧通信機器１ｂの運転を切り替える作業を繰り返して通信機器１ａ〜１ｆの盛り替えを行うことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法において、
塔状タワー１の上方部分１０をリフトアップする以前に、当該塔状タワー１の上方部分１０を風荷重に耐え得る程度に補強することを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法において、
塔状タワー１の上方部分１０をリフトアップする以前に、当該塔状タワー１のアンテナサイト１ｆを新規のアンテナサイト２ｈに交換することを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法において、
塔状タワー１と外郭フレーム２との間に、塔状タワー１の上方部分１０が外郭フレーム２に沿って鉛直姿勢を保持しつつ上昇することを補助するガイド機構を設けることを特徴とする。

請求項６に記載した発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法において、
コアフレーム３は、事後にエレベータシャフトとして利用することを特徴とする。

請求項７に記載した発明は、請求項１〜６のいずれか一に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法において、
塔状タワー１は、その下部構造１１と、それより上方部分１０とを２箇所以上分断することを特徴とする。

本発明に係るアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法は、以下の効果を奏する。
１）通信機器による通信動作を中断すること無く施工でき、また、既存の塔状タワー１を大部分（上方部分）をそのまま再利用でき、しかも塔状タワー１の上方部分１０のリフトアップに使用した外郭フレーム２をそのまま塔状タワー１の本設躯体として使用するので、廃棄物をほとんど生じさせないで、能率良く合理的に施工することができ、施工性と経済性に優れている。
２）既存の塔状タワー１を外郭フレーム２の上方へ突き出るようにリフトアップして高層化するので、前記通信機器の通信能力を飛躍的に向上させることができる。
３）塔状タワー１の上方部分１０をリフトアップして外郭フレーム２の上方へ突き出させるので高所作業を大幅に削減でき、一方、下部構造１１は外郭フレーム２の下部と構造的に一体化して再利用できるなど、同等高さ及び同等強度の塔状タワーを新設することと比して、工期の大幅な短縮が可能で、施工性及び経済性に非常に優れている。
４）高層化した塔状タワー１の頂部と基部はそれぞれ、既存の塔状タワー１の上方部分１０及び下部構造１１を再利用しているので、既存の塔状タワー１のイメージを残すことができ、景観性に優れている。

請求項１〜７に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法は、合理的且つ経済的に前記通信機器の通信能力を飛躍的に向上させるべく、以下のように実施される。

図１〜図３は、請求項１に記載した発明に係るアンテナ等の通信機器１ａ〜１ｆを備えた既存の塔状タワー１の高層化構法の施工手順を段階的に示している。
この既存の塔状タワー１の高層化構法は、前記既存の塔状タワー１を取り囲む形態の外郭フレーム２を、大型柱１３と大型梁１４とで組み立てた櫓部２２をベースに、少なくとも前記既存の塔状タワー１が備えたアンテナ等の通信機器１ａ〜１ｆの盛り替えに必要な高さまで、電波障害を生じさせない構造で段階的に立ち上げつつ、当該外郭フレーム２にアンテナ等の通信機器２ａ〜２ｈを下方から上方へ順次盛り替えて新設する段階と（図１Ａ〜図１Ｃ）、前記既存の塔状タワー１の下部構造１１と前記新設した外郭フレーム２の前記櫓部２２とを構造的に一体化する段階と、前記既存の塔状タワー１の下部構造１１と、それより上方部分１０とを分断し、分断した既存の塔状タワー１の前記上方部分１０を、前記新設した外郭フレーム２を利用して同外郭フレーム２の上端部より上方へ突き出る高さまでリフトアップする段階と、しかる後、前記既存の塔状タワー１の上方部分１０を、地上から立ち上げたコアフレーム３と前記外郭フレーム２とで支持させる段階と（図３Ａ、Ｂ）から成ることにより、前記通信機器による通信動作を中断すること無しに、既存の塔状タワー１（１１と１０）を再利用して高層化することを特徴とする（請求項１記載の発明）。

前記既存の塔状タワー１は、アンテナ等の通信機器１ａ〜１ｆを備えた塔状タワーであればよく、その形状・大きさ等の形態は特に限定されない。図示例の塔状タワー１は、８０ｍ×８０ｍ程度の敷地面積に地上３３０ｍ程度の高さを有する鉄塔を想定している。

本実施例に係る外郭フレーム２は、先ず、その基礎部を形成する櫓部２２を組み立て、当該櫓部２２をベースに構築して成る。すなわち、前記外郭フレーム２は、当該外郭フレーム２の基礎部を形成する櫓部２２を、図１Ｂと図４に示したように、前記塔状タワー１を上下方向に分断する部位１２（地上３０ｍ程度の高さ）とほぼ同等の高さまで構築し、当該櫓部２２をベースに構築して成る。具体的に、前記櫓部２２（外郭フレーム２）は、柱・梁・ブレース等の部材を組み合わせて成る大型柱１３と大型梁１４とから構成され、前記大型柱１３は、前記塔状タワー１の下部構造１１を取り囲むように所要の間隔をあけて８本、地上３０ｍ程度立ち上げ、前記大型梁１４は、図７に示したように、前記大型柱１３の上端部にリング状及び放射状にバランス良く架設して当該８本の大型柱１３を強固に接合した構造で実施されている。

また、前記櫓部２２（外郭フレーム２）は、その放射状に架設した大型梁１４と、前記塔状タワー１の下部構造１１との当接部（図７中の黒丸部参照）を、溶接又はボルト止め等の接合手段で強固に接合し、予め構造的に一体化して実施している。なお、前記櫓部２２（外郭フレーム２）を構成する大型柱１３及び大型梁１４それぞれの本数・形態等は図示例に限定されない。

前記外郭フレーム２は、最終的には地上４００ｍ程度の超高層に構築することを考慮して、それに見合う耐力を保持する基礎工事を行うことが好ましい。ちなみに本実施例では、図４と図５に示したように、前記大型柱１３を構築する部位に沿って前記塔状タワー１の中心を同心円配置とする連壁杭４を、前記塔状タワー１の基礎５を取り囲む形態で地中連続壁工法により３０ｍ程度の深度まで施工している。前記連壁杭４は更に、前記櫓部２２の大型柱１３と、その内側に沿って構築する外郭フレーム２の大型柱１３とを構築する部位を大径に構築すると共に、塔状タワーの中心を点対称配置とする大径部分同士を前記塔状タワー１の基礎５を跨いで連結した放射状に構築している。

なお、前記連壁杭４は、前記外郭フレーム２を安全に構築できる耐力を保持できることを条件に、その形態及び深度はこれに限定されない。ちなみに、図６は、塔状タワー１の下部構造１１と、それを取り囲む櫓部２２との中間部の平面図を示している。

次に、前記櫓部２２をベースとして、前記外郭フレーム２を、図１Ｃ〜図２Ｃに示したように、少なくとも前記塔状タワー１に備えたアンテナ等の通信機器１ａ〜１ｆの盛り替えに必要な高さまで、電波障害を生じさせないように、下記することに留意して段階的に立ち上げる。

即ち、前記外郭フレーム２を、前記櫓部２２の大型柱１３の内側部位に沿うように、前記塔状タワー１の通信機器１ａの下方位置まで立ち上げて当該通信機器１ａに対応する新規の通信機器２ａを当該外郭フレーム２に取付け、当該新規の通信機器２ａと塔状タワー１の旧通信機器１ａとの運転を切り替え、続いて前記外郭フレーム２を次上位の塔状タワー１の通信機器１ｂの下方位置まで立ち上げて当該通信機器１ｂに対応する新規の通信機器２ｂを当該外郭フレーム２に取付け、当該新規の通信機器２ｂと塔状タワー１の対応する旧通信機器１ｂの運転を切り替える作業を、前記塔状タワー１の最上段の通信機器（アンテナサイト）１ｆまで繰り返して通信機器１ａ〜１ｆの盛り替えを行う（請求項２記載の発明）。なお、前記塔状タワー１の旧通信機器１ａ…は、切り替え後に撤去してもよい。ちなみに、新規の通信機器２ａ〜２ｇのうち、通信機器２ｆ及び２ｇは所謂多面アンテナが使用されている。

以上のように、前記外郭フレーム２は、図２Ｃに示したように、既存の塔状タワー１に備えたアンテナ等の通信機器１ａ〜１ｆに電波障害を生じさせないように、前記塔状タワーを高さを超える地上４００ｍ程度の高さまで構築する。ちなみに、本実施例に係る外郭フレーム２は、図１Ｃ〜図２Ｂまでは、プッシュアップ工法により構築し、前記塔状タワー１を超える高さ部分は、図２Ｃに示したように、リフトアップ工法により構築して実施している。また、前記外郭フレーム２を構成する前記大型梁１４は、４０〜５０ｍ程度の高さ毎にほぼ水平に架設して実施している。

なお、本実施例に係る外郭フレーム２は、前記櫓部２２を組み、当該櫓部２２をベースに地上から立ち上げる構成で実施しているが、当該櫓部２２をベースにその上から立ち上げる構成で実施することもできる。このように、前記外郭フレーム２の形態は、構造設計上、構築する高層化した塔状タワー１の本設躯体として適用できるだけの十分な強度及び高さを有するものであればよく、特に図示例に限定されるものではない。

また、前記外郭フレーム２を段階的に立ち上げるに際し、前記塔状タワー１の上方部分１０を風荷重に耐え得る程度に鋼板等の補強材をボルト止め等して補強しておくことが好ましい（請求項３記載の発明）。この補強作業は、前記外郭フレーム２の、特に大型梁１４を足場にして行うので、高所作業を極力省略して安全に行うことができる。

さらに、本実施例では、前記外郭フレーム２を地上４００ｍ程度の高さまで構築した段階で、既存の塔状タワー１のアンテナサイト１ｆを、より高性能のアンテナサイト２ｈに交換して実施している（請求項４記載の発明）。

かくして、既存の塔状タワー１を分断するのに先行して、前記外郭フレーム２を所要の高さ（４００ｍ程度）まで安定して構築し、当該外郭フレーム２にアンテナ等の通信機器２ａ〜２ｇを通信動作を中断すること無く盛り換え、既存の塔状タワー１の補強作業を完了しておくのである（図１Ａ〜図２Ｃ参照）。

次に、前記塔状タワー１を、その下部構造１１を残して、それより上方部分を分断する作業を行う。なお、当該分断作業を行うにあたり、分断する塔状タワー１の上方部分１０及び下部構造１１を、コアフレーム３により支持すること等を考慮して、適宜の補強手段で補強する。前記コアフレーム３を支持する基礎も必要に応じて補強する。

前記分断した塔状タワー１の上方部分１０（高さ３００ｍ程度）と下部構造１１（高さ３０ｍ程度）に、適宜の押し上げ手段又は吊り上げ手段を設置する。また、既存の塔状タワー１と新設した外郭フレーム２との間に、塔状タワー１の上方部分１０が当該外郭フレーム２に沿って鉛直姿勢を保持しつつ安全に上昇することを補助するガイド機構（図示省略）を設けておくことが好ましい（請求項５記載の発明）。そして、分断した塔状タワー１の上方部分１０を、前記押し上げ手段又は吊り上げ手段にて前記外郭フレーム２に沿って所要の高さまで上昇させ、地上から立ち上げたコアフレーム３を継ぎ足すことにより安全に支持せしめる（図３Ａ、Ｂ）。しかる後、前記塔状タワー１の上方部分１０と前記外郭フレーム２の上部との固定作業を行い、地上６５０ｍ程度の高さを有する高層化した塔状タワーの構築作業を完了する。前記コアフレーム３は、事後にエレベータシャフトとして利用することが好ましい（請求項６記載の発明）。

前記外郭フレーム２の上端部には、必要に応じて、展望台や新規デジタル送信室などの施設を構築することもできる。

以上に実施例を図１〜図７に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。

例えば、本実施例では、既存の塔状タワー１を上下方向に１箇所分断した構成で実施しているが、２箇所以上分断した構成で実施することもできる（請求項７記載の発明）。また、本実施例に係る外郭フレーム２は、塔状タワー１より高く構築して実施しているが、少なくとも前記塔状タワー１に備えたアンテナ等の通信機器１ａ…の盛り替えに必要な高さまで構築すれば足り、当該塔状タワー１より低く構築して実施することも勿論できる。さらに、本実施例では、３３０ｍ程度の塔状タワーを６５０ｍ程度に超高層化して実施しているが、適用高さはこれに限定されないことは勿論である。

Ａ〜Ｃは、請求項１に記載した発明に係るアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法の施工手順を段階的に示した概略図である。 Ａ〜Ｃは、請求項１に記載した発明に係るアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法の施工手順を、図１に続いて段階的に示した概略図である。 Ａ、Ｂは、請求項１に記載した発明に係るアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法の施工手順を、図２に続いて段階的に示した概略図である。 既存の塔状タワーの基部を取り囲むように櫓部（外郭フレーム）を構築した段階を示した正面図である。 塔状タワーの基礎、及び櫓部（外郭フレーム）の基礎を示した平面図である。 既存の塔状タワーの下部構造を取り囲むように構築した櫓部の中間部を示した平面図である。 既存の塔状タワーの下部構造を取り囲むように構築した櫓部の上端部を示した平面図である。

符号の説明

１ 既存の塔状タワー
２ 外郭フレーム
３ コアフレーム
４ 外郭フレームの基礎
５ 既存の塔状タワーの基礎
１ａ〜１ｆ アンテナ等の通信機器
２ａ〜２ｈ アンテナ等の通信機器
１０ 既存の塔状タワーの上方部分
１１ 既存の塔状タワーの下部構造
１２ 塔状タワーを上下方向に分断する部位
１３ 大型柱
１４ 大型梁
２２ 櫓部

Claims (7)

1. アンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法において、
   前記既存の塔状タワーを取り囲む形態の外郭フレームを、大型柱と大型梁とで組み立てた櫓部をベースに、少なくとも前記既存の塔状タワーが備えたアンテナ等の通信機器の盛り替えに必要な高さまで、電波障害を生じさせない構造で段階的に立ち上げつつ、当該外郭フレームにアンテナ等の通信機器を下方から上方へ順次盛り替えて新設する段階と、
   前記既存の塔状タワーの下部構造と前記新設した外郭フレームの前記櫓部とを構造的に一体化する段階と、
   前記既存の塔状タワーの下部構造と、それより上方部分とを分断し、分断した既存の塔状タワーの前記上方部分を、前記新設した外郭フレームを利用して同外郭フレームの上端部より上方へ突き出る高さまでリフトアップする段階と、
   しかる後、前記既存の塔状タワーの上方部分を、地上から立ち上げたコアフレームと前記外郭フレームとで支持させる段階とから成ることにより、前記通信機器による通信動作を中断すること無しに、既存の塔状タワーを再利用して高層化することを特徴とする、アンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法。
2. 外郭フレームを立ち上げる際に、塔状タワーに備えたアンテナ等の通信機器に電波障害を生じさせないように、前記外郭フレームを前記塔状タワーの通信機器の下方位置まで立ち上げて当該通信機器に対応する新規の通信機器を当該外郭フレームに取付け、当該新規の通信機器と塔状タワーの旧通信機器との運転を切り替え、続いて前記外郭フレームを次上位の塔状タワーの通信機器の下方位置まで立ち上げて当該通信機器に対応する新規の通信機器を当該外郭フレームに取付け、当該新規の通信機器と塔状タワーの対応する旧通信機器の運転を切り替える作業を繰り返して通信機器の盛り替えを行うことを特徴とする、請求項１に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法。
3. 塔状タワーの上方部分をリフトアップする以前に、当該塔状タワーの上方部分を風荷重に耐え得る程度に補強することを特徴とする、請求項１又は２に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法。
4. 塔状タワーの上方部分をリフトアップする以前に、当該塔状タワーのアンテナサイトを新規のアンテナサイトに交換することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法。
5. 塔状タワーと外郭フレームとの間に、塔状タワーの上方部分が外郭フレームに沿って鉛直姿勢を保持しつつ上昇することを補助するガイド機構を設けることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法。
6. コアフレームは、事後にエレベータシャフトとして利用することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法。
7. 塔状タワーは、その下部構造と、それより上方部分とを２箇所以上分断することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載したアンテナ等の通信機器を備えた既存の塔状タワーの高層化構法。

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