JP5877780B2

JP5877780B2 - 建方方法

Info

Publication number: JP5877780B2
Application number: JP2012241412A
Authority: JP
Inventors: 俊久石田; 清志矢島; 匡一梅津
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JP2014091925A

Description

本発明は、建方方法および計測ユニットに関する。

従来より、鉄骨建方工事において、トータルステーションシステムを用いた自動測量・精度管理が行われている（特許文献１参照）。

このトータルステーションシステムは、計測装置であるトータルステーションと、このトータルステーションから射出された光を計測装置に向かって反射する反射プリズムと、を備える。
トータルステーションは、光を射出して反射プリズムまでの距離を測定する距離測定器と、光の射出方向の水平方向および鉛直方向に対する角度を測定する経緯儀と、を備える。この計測装置によれば、光の射出方向と反射プリズムまでの距離に基づいて、トータルステーションに対する反射プリズムの相対位置を高精度で計測する。

具体的には、鉄骨建方工事において、地上の所定の場所にトータルステーションを設置し、この場所から計測対象点である全ての鉄骨柱頂部を見上げて、各鉄骨柱の頂部の位置を計測し、建入れを調整する。

特開平６−１３７８７１号公報

しかしながら、高層建築物の鉄骨建方工事においては、工事が進行して、鉄骨建方エリアが上層に移動するに従って、地上のトータルステーションから全ての鉄骨柱頂部を見通せない場合が出てくる。
この場合、トータルステーションを建物の周囲でかつ鉄骨建方エリア全体を見通せる場所に盛り替える必要があるが、適当な設置場所を見付けるのは困難である。

本発明は、計測対象点である柱部材の頂部を容易かつ確実に計測して、建方工事を円滑に実施できる建方方法および計測ユニットを提供することを目的とする。

請求項１に記載の建方方法は、一組の複数の柱部材（例えば、後述の鉄骨柱３）および梁部材（例えば、後述の鉄骨大梁４）を組み立てる建方方法であって、当該一組の柱部材および梁部材を取り付けた状態で、前記各柱部材の頂部を計測対象点（例えば、後述の計測対象点Ｍ１〜Ｍ８）とし、前記各梁部材の上面のうち当該計測対象点を見通せる位置を計測点（例えば、後述の計測点Ｐ）とするとともに、当該計測点から見通せる２箇所に基準点（例えば、後述の基準点Ｏ１、Ｏ２）を設ける設定手順（例えば、後述のステップＳ１、Ｓ２）と、前記計測点に対する前記基準点の相対位置および前記計測点に対する前記計測対象点の相対位置を測定することで、前記基準点を基準として前記計測対象点の位置を求める計測手順（例えば、後述のステップＳ３〜Ｓ５）と、当該計測対象点の位置に基づいて、前記一組の柱部材および梁部材の建て入れを修正する修正手順（例えば、後述のステップＳ６〜Ｓ８）と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の建方方法は、箱状のフレーム（例えば、後述のフレーム２１）、当該フレームの内部に収容された計測装置（例えば、後述の計測装置２２）、前記フレームの側面を覆うシャッタ（例えば、後述のシャッタ２３）、および当該シャッタを開閉する開閉機構（例えば、後述の開閉機構２４）を備える計測ユニット（例えば、後述の計測ユニット１１）を用いて、前記計測装置は、ターゲット（例えば、後述の反射プリズム１２）に向かって光を照射し、当該ターゲットの反射光に基づいて、当該計測装置に対する前記ターゲットの相対位置を計測するものであり、前記設定手順は、前記一組の柱部材および梁部材を取り付ける前に、前記計測点が設けられる梁部材に前記シャッタが閉じた状態で前記計測ユニットを取り付けるとともに、前記計測対象点が設けられた柱部材および前記基準点に前記ターゲットを設置する手順（例えば、後述のステップＳ１）と、前記一組の柱部材および梁部材を取り付ける手順（例えば、後述のステップＳ２）と、を備え、前記計測手順は、前記計測ユニットの開閉機構を駆動させて、前記計測装置を前記フレームの外部に露出させる手順（例えば、後述のステップＳ３）と、当該計測装置を前記計測点として、前記計測装置により当該計測装置に対する前記基準点の相対位置および当該計測装置に対する前記計測対象点の相対位置を測定して、前記基準点を基準として前記計測対象点の位置を求める手順（例えば、後述のステップＳ４、Ｓ５）と、を備えることを特徴とする。

本発明の計測ユニットは、箱状のフレームと、当該フレームの内部に収容された計測装置と、前記フレームの側面を覆うシャッタと、当該シャッタを開閉する開閉機構と、を備え、前記計測装置は、ターゲットに向かって光を照射し、当該ターゲットの反射光に基づいて、当該計測装置に対する前記ターゲットの相対位置を計測することが好ましい。

この発明によれば、１つの梁部材の上面を計測点として、この計測点から計測対象点である各柱部材の頂部を計測したので、計測対象点を容易かつ確実に計測して、建方工事を円滑に実施できる。
また、地上にて、１つの梁部材の上面に計測ユニットを取り付けたので、柱部材および梁部材を取り付けると、計測装置も一体的に高所に据え付けられる。よって、計測装置を全ての計測対象点を見通せる位置に容易に設置できる。また、計測作業員が計測装置の取付けのために高所に上る必要がなく、計測作業員の安全性を確保できる。
また、このとき、計測装置をフレームに収納した状態で部材を高所に取り付けたので、部材の組立て作業中、計測装置はフレームに保護されるから、計測装置に他の部材が衝突して計測装置が故障するのを防止できる。

また、柱部材および梁部材を取り付けた後は、計測作業時のみ開閉機構を駆動して、計測装置をフレームから露出させることにより、計測装置に他の部材や風雨が当たって計測装置が故障するのをより確実に防止できる。
また、開閉機構を遠隔操作すれば、計測作業員が計測装置を動作させるために高所に移動する必要がなく、計測作業員の安全性を確保できる。

本発明によれば、１つの梁部材の上面を計測点として、この計測点から計測対象点である各柱部材の頂部を計測したので、計測対象点を容易かつ確実に計測して、建方工事を円滑に実施できる。

本発明の一実施形態に係る建方方法が適用された鉄骨構造の斜視図である。前記実施形態に係る建方方法の計測ユニットの側面図、縦断面図、および横断面図である。前記実施形態に係る計測ユニットのシャッタの拡大横断面図である。前記実施形態に係る計測ユニットの開閉機構の拡大断面図である。前記実施形態に係る計測ユニットの動作を示す図である。前記実施形態に係る計測ユニットの制御装置の概略構成を示すブロック図である前記実施形態に係る建方方法の手順のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る建方方法が適用された鉄骨構造１の斜視図である。
鉄骨構造１は、鉄骨建方作業により、最下層（第１節）の１ブロック分の鉄骨部材２を組み立てて構築される。鉄骨部材２としては、略鉛直方向に延びる柱部材としての鉄骨柱３と、略水平方向に延びる梁部材としての鉄骨大梁４と、がある。

鉄骨部材２を取り付けた状態において、各鉄骨柱３の頂部を計測対象点Ｍ１〜Ｍ８とする。また、鉄骨柱３の頂部のうちこれら計測対象点Ｍ１〜Ｍ８を見通せるもの位置を計測点Ｐとする。具体的には、この計測点Ｐは、図１中左上の鉄骨大梁４Ａの略中央部の直上に設けられる。
また、計測点Ｐから見通せる地上の２箇所に、基準点Ｏ１、Ｏ２を設ける。

本発明の建方方法は、計測システム１０を用いて、鉄骨構造１の鉄骨部材２の建方を行う。
計測システム１０は、鉄骨大梁４Ａに取り付けられてかつ計測装置２２を有する計測ユニット１１と、ターゲットとしての反射プリズム１２と、現場内の管理事務所に設置された制御装置１３と、を備える。

反射プリズム１２は、基準点Ｏ１、Ｏ２および鉄骨柱３の頂部の計測対象点Ｍ１〜Ｍ８に配置される。

計測ユニット１１に設けられた計測装置２２は、トータルステーションであり、水平方向に３６０°、上下方向に所定角度の範囲内で、視準可能である。この計測装置２２は、反射プリズム１２に向かって光を照射し、この反射プリズム１２の反射光に基づいて、計測装置２２に対する反射プリズム１２の相対位置を計測する。

図２は、計測ユニット１１の側面図、縦断面図、および横断面図である。
鉄骨大梁４Ａの略中央部には、嵩上げ台５が上下２段に取り付けられており、計測ユニット１１は、上段の嵩上げ台５の上に設けられる。
計測ユニット１１は、箱状のフレーム２１と、このフレーム２１の内部に収容された自動視準式のトータルステーションである計測装置２２と、フレーム２１の側面を覆うシャッタ２３と、このシャッタ２３を開閉する開閉機構２４と、を備える。

フレーム２１は、円盤状の基部２１１と、この基部２１１を上から覆う円盤状の天蓋部２１２と、基部２１１の外側から上方に延びて天蓋部２１２を支持する支柱２１３と、支柱２１３から延びてシャッタ２３の一端側を支持する支持アーム２１４と、で構成される。

基部２１１の上には、自動的に水平を確保する自動整準台２２１が載置され、計測装置２２は、この自動整準台２２１の上に設けられて、天蓋部２１２に上から覆われる。

図３は、シャッタ２３の拡大横断面図である。
円盤状の基部２１１および天蓋部２１２には、外周に沿って延びて互いに対向する一対の円環状の凹状のレール２１５が設けられている（図２参照）。
シャッタ２３は、折畳み可能な蛇腹状であり、このシャッタ２３は、一対のレール２１５に沿って折り畳み可能に設けられている。
具体的には、シャッタ２３は、複数枚の平板状のスラット２３１を互いに回転可能に水平方向に連結して構成される。スラット２３１同士の連結部の上下端には、１つおきに、一対のレール２１５内を走行可能なローラ２３２が設けられている。

支持アーム２１４の先端は、レール２１５上まで延びており、シャッタ２３の水平方向の一端側は、この支持アーム２１４の先端に連結されている。

図４は、開閉機構２４の拡大断面図である。
開閉機構２４は、フレーム２１の天蓋部２１２の頂部の内側に回転可能に設けられた回転アーム３０と、フレーム２１の支柱２１３に支持されてピストン３２を進退させるシリンダ機構３１と、このシリンダ機構３１のピストン３２の進退運動を回転アーム３０の回転運動に変換する伝達機構３３と、を備える。
回転アーム３０の先端側には、シャッタ２３の水平方向の他端側が連結されている。

伝達機構３３は、支柱２１３に回転可能に設けられた第１スプロケット３３１と、回転アーム３０に連結されて天蓋部２１２の外側に回転可能に設けられた第２スプロケット３３２と、これら第１スプロケット３３１と第２スプロケット３３２との間に巻き回されたチェーン３３３と、ピストン３２の先端に設けられてチェーン３３３に連結されたジョイントリンク３３４と、を備える。
シリンダ機構３１は、チェーン３３３の長さ方向に沿ってピストン３２を進退可能となっている。

以上の計測ユニット１１は、以下のようにして計測装置２２をフレーム２１から露出させる。
すなわち、シリンダ機構３１を駆動して、ピストン３２を進退させる。すると、ピストン３２とチェーン３３３とはジョイントリンク３３４で連結されているので、チェーン３３３も進退し、スプロケット３３１、３３２が回転する。スプロケット３３２は回転アーム３０に連結されているので、回転アーム３０が回転する。
これにより、図５に示すように、回転アーム３０が図５中時計回りに回転して、シャッタ２３が折り畳まれて、計測装置２２がフレーム２１から露出する。

図６は、制御装置１３の概略構成を示すブロック図である。
制御装置１３は、計測装置２２、開閉機構２４を制御するものである。この制御装置１３は、キーボードやマウスで構成される入力手段４１、モニタなどの表示手段４２、ハードディスク等の情報を記憶する記憶手段４３、および管理用端末４４を備える。

記憶手段４３は、計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の正しい三次元位置座標を予め記憶するとともに、後述のフローチャートに示す処理を実行するプログラムを記憶する。

管理用端末４４は、無線ＬＡＮや有線ＬＡＮなどにより、他のコンピュータや携帯端末４５からアクセス可能となっている。
この管理用端末４４は、種々のプログラムを実行するものであり、動作制御を行うＯＳ（Operating System）上に展開されるプログラムとしての、機構制御手段５０、座標系設定手段５１、計測手段５２、誤差算定手段５３、および誤差集計手段５４を備える。

機構制御手段５０は、開閉機構２４を駆動してシャッタ２３を開閉して、計測装置２２をフレーム２１の外部に露出させる。
座標系設定手段５１は、計測装置２２により、基準点Ｏ１、Ｏ２上の反射プリズム１２を視準して、この計測装置２２に対する基準点Ｏ１、Ｏ２の相対位置を求めて、計測のための三次元座標系を設定する。

計測手段５２は、計測装置２２により、計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の反射プリズム１２を視準して、計測装置２２に対する計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の相対位置を求めて、設定した三次元座標系における計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の三次元位置座標を求める。

誤差算定手段５３は、記憶手段４３から計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の正しい三次元位置座標を読み出して、算定した計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の三次元位置座標と比較し、この差分を施工誤差として求める。

誤差集計手段５４は、施工誤差を集計して整理し、精度管理記録として記憶手段４３に記憶する。

携帯端末４５は、専用のアプリケーションをインストールすることで、無線ＬＡＮ回線を介して、管理用端末４４にアクセス可能である。

次に、鉄骨建方の手順について、図７のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１では、計測対象点Ｍ１〜Ｍ８、計測点Ｐ、および基準点Ｏ１、Ｏ２を設定する。そして、地上にて、計測点Ｐが設けられた鉄骨大梁４Ａの略中央部に、シャッタ２３を閉じた状態で、計測ユニット１１を取り付ける。
また、鉄骨柱３の頂部の計測対象点Ｍ１〜Ｍ８に反射プリズム１２を取り付けるとともに、地上の２箇所の基準点Ｏ１、Ｏ２に反射プリズム１２を設置する。

ステップＳ２では、１ブロック分の鉄骨柱３を建て込んで、その後、これら鉄骨柱３同士を連結する鉄骨大梁４を取り付ける。この状態では、ボルトを仮締めして、鉄骨柱３および鉄骨大梁４を仮固定しておく。
ステップＳ３では、開閉機構２４を駆動してシャッタ２３を開いて、計測装置２２をフレーム２１の外部に露出させる。すると、この高所の計測装置２２は、計測点Ｐであり、基準点Ｏ１、Ｏ２および計測対象点Ｍ１〜Ｍ８を見通すことができる。

ステップＳ４では、座標系設定手段５１により、計測装置２２を駆動して基準点Ｏ１、Ｏ２の反射プリズム１２を視準し、計測のための三次元座標系を設定する。
具体的には、計測装置２２が自動的に基準点Ｏ１、Ｏ２の反射プリズム１２を視準し、計測装置２２に対する基準点Ｏ１、Ｏ２の相対位置を求める。そして、計測装置２２は、この求めた相対位置に基づいて、三次元座標系を設定し、無線ＬＡＮで管理用端末４４に送信する。

ステップＳ５では、計測手段５２により、計測装置２２を駆動して計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の反射プリズム１２を視準し、計測対象点Ｍ１〜Ｍ６の三次元位置座標を求める。

具体的には、計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の正しい三次元位置座標を記憶手段４３から読み出して、これら読み出した計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の正しい三次元位置座標に向けて、計測装置２２を自動的に視準する。
そして、計測装置２２に対する計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の相対位置を求める。計測装置２２は、この求めた相対位置に基づいて、基準点Ｏ１、Ｏ２を基準とする計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の位置つまり計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の三次元位置座標を算定し、無線ＬＡＮで管理用端末４４に送信する。

ステップＳ６では、誤差算定手段５３により、記憶手段４３から計測対象点Ｍ１〜Ｍ６の正しい三次元位置座標を読み出して、算定した計測対象点Ｍ１〜Ｍ６の三次元位置座標と比較し、この差分を施工誤差として求めて、表示手段４２に表示する。

ステップＳ７では、建入れ調整が完了したか否かを判定する。この判定がＮｏである場合には、ステップＳ８に移り、Ｙｅｓである場合には、ステップＳ９に移る。
ステップＳ８では、建方作業員は、携帯端末４５から管理用端末４４にアクセスして施工誤差を確認して、建入れ直しワイヤを用いて、取り付けた鉄骨柱３および鉄骨大梁４の建入れを修正する。その後、ステップＳ５に戻る。

ステップＳ９では、鉄骨建方作業が完了したので、機構制御手段５０により、計測ユニット１１の開閉機構２４を駆動してシャッタ２３を閉じて、計測装置２２をシャッタ２３で覆う。
また、誤差集計手段５４により、施工誤差を集計して整理し、精度管理記録として記憶手段４３に記憶する。
なお、図示しないが、その後、高力ボルトによる本締めや溶接作業を行い、これらの作業が完了した後、ステップＳ５に戻って、再度、最終的な計測を行う。これらの作業を１ブロック毎に行う。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）鉄骨大梁４Ａの上面を計測点Ｐとして、この計測点Ｐから計測対象点Ｍ１〜Ｍ８である各鉄骨柱３の頂部を計測したので、計測対象点Ｍ１〜Ｍ８を容易かつ確実に計測して、建方工事を円滑に実施できる。

また、地上にて、鉄骨大梁４Ａに計測ユニット１１を取り付けたので、これら鉄骨部材２を取り付けると、計測装置２２も一体的に高所に据え付けられる。よって、計測装置２２を全ての計測対象点Ｍ１〜Ｍ８を見通せる計測点Ｐに容易に設置できる。また、計測作業員が計測装置２２の取付けのために高所に上る必要がなく、計測作業員の安全性を確保できる。
また、このとき、計測装置２２をフレーム２１に収納した状態で、鉄骨大梁４Ａを高所に取り付けたので、鉄骨建方の作業中、計測装置２２はフレーム２１に保護されるから、計測装置２２に他の部材が衝突して計測装置２２が故障するのを防止できる。

また、鉄骨建方の完了後は、計測作業時のみ開閉機構２４を駆動してシャッタ２３を開いて計測装置２２をフレーム２１から露出させることにより、計測装置２２に他の部材や風雨が当たって計測装置２２が故障するのをより確実に防止できる。
また、開閉機構２４を制御装置１３で遠隔操作したので、計測作業員が計測装置２２を動作させるために高所に移動する必要がなく、計測作業員の安全性を確保できる。

（２）計測作業では、計測装置により計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の三次元位置座票を求めて、この求めた計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の三次元位置座票と計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の正しい三次元位置座標と比較し、建入れを修正する作業を繰り返す。
ここで、計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の計測順序をプログラム化し、記憶手段４３に予め記憶させたので、自動で計測作業を完了できる。よって、計測に要する時間を大幅に短縮することができるとともに、１つの計測対象点を繰り返し計測することで、より正確な精度管理が可能となる。

（３）計測装置２２の計測結果は、制御装置１３に自動的かつ瞬時に転送され、計測対象点Ｍ１〜Ｍ８の施工誤差がリアルタイムに表示されるので、建入れ作業を円滑に行うことができる。

また、専用のアプリケーションがインストールされた携帯端末４５を組立て作業員に持たせることで、計測作業員だけでなく組立て作業員が携帯端末４５上で計測結果を確認して、直ちに建入れを修正できる。このため、従来のように、計測作業員が施工誤差を計測し、組み立て作業員に修正する位置寸法を伝えて、組立て作業員が建入れを修正した後に再度計測を行う、といった従来の建入れ作業のプロセスを大幅に簡略化できる。
なお、現場担当者にも携帯端末４５を持たせることで、現場担当者が携帯端末４５上で計測結果を確認でき、建入れ作業の進捗状況を容易に把握できる。

（４）鉄骨建方作業が完了すると、誤差集計手段５４により、施工誤差を集計して整理し、精度管理記録として記憶手段４３に記憶する。これにより、報告書作成に係る工事担当者の手間を軽減し、作業の効率化を図ることができる。

（５）自動整準台２２１の上に計測装置２２を設置したので、計測装置２２を自動的に水平面上に配置できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、本発明を鉄骨構造１の精度管理に適用したが、これに限らず、プレキャストコンクリート構造の精度管理や、杭工事の杭芯位置の精度管理にも適用できる。

Ｍ１〜Ｍ８…計測対象点
Ｐ…計測点
Ｏ１、Ｏ２…基準点
１…鉄骨構造
２…鉄骨部材
３…鉄骨柱（柱部材）
４、４Ａ…鉄骨大梁（梁部材）
５…嵩上げ台
１０…計測システム
１１…計測ユニット
１２…反射プリズム
１３…制御装置
２１…フレーム
２２…計測装置
２３…シャッタ
２４…開閉機構
３０…回転アーム
３１…シリンダ機構
３２…ピストン
３３…伝達機構
４１…入力手段
４２…表示手段
４３…記憶手段
４４…管理用端末
４５…携帯端末
５０…機構制御手段
５１…座標系設定手段
５２…計測手段
５３…誤差算定手段
５４…誤差集計手段
２１１…基部
２１２…天蓋部
２１３…支柱
２１４…支持アーム
２１５…レール
２２１…自動整準台
２３１…スラット
２３２…ローラ
３３１…第１スプロケット
３３２…第２スプロケット
３３３…チェーン
３３４…ジョイントリンク

Claims

一組の複数の柱部材および梁部材を組み立てる建方方法であって、
当該一組の柱部材および梁部材を取り付けた状態で、前記各柱部材の頂部を計測対象点とし、前記各梁部材の上面のうち当該計測対象点を見通せる位置を計測点とするとともに、当該計測点から見通せる２箇所に基準点を設ける設定手順と、
前記計測点に対する前記基準点の相対位置および前記計測点に対する前記計測対象点の相対位置を測定することで、前記基準点を基準として前記計測対象点の位置を求める計測手順と、
当該計測対象点の位置に基づいて、前記一組の柱部材および梁部材の建て入れを修正する修正手順と、を備えることを特徴とする建方方法。
箱状のフレーム、当該フレームの内部に収容された計測装置、前記フレームの側面を覆うシャッタ、および当該シャッタを開閉する開閉機構を備える計測ユニットを用いて、
前記計測装置は、ターゲットに向かって光を照射し、当該ターゲットの反射光に基づいて、当該計測装置に対する前記ターゲットの相対位置を計測するものであり、
前記設定手順は、前記一組の柱部材および梁部材を取り付ける前に、前記計測点が設けられる梁部材に前記シャッタが閉じた状態で前記計測ユニットを取り付けるとともに、前記計測対象点が設けられた柱部材および前記基準点に前記ターゲットを設置する手順と、前記一組の柱部材および梁部材を取り付ける手順と、を備え、
前記計測手順は、前記計測ユニットの開閉機構を駆動させて、前記計測装置を前記フレームの外部に露出させる手順と、
当該計測装置を前記計測点として、前記計測装置により当該計測装置に対する前記基準点の相対位置および当該計測装置に対する前記計測対象点の相対位置を測定して、前記基準点を基準として前記計測対象点の位置を求める手順と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の建方方法。