JP6093665B2 - 構造物改築方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造物改築方法に関する。詳しくは、既存構造物を改築するとともに、この既存構造物の上に新たな構造体を構築する構造物改築方法に関する。

従来より、高層建築では、設備や躯体の老朽化を理由として、建築物を解体し、新たに建築物を構築する建て替えが行われる場合がある。
建築物を解体する方法として、例えば、最上階にハットトラスからなる仮設屋根を設けて、この仮設屋根に囲まれた空間を解体作業スペースとし、この解体作業スペースで解体作業を行うことにより、粉塵や騒音を防止する手法が提案されている。

特許第３２１８５１９号公報

しかしながら、従来の手法では、既存の建築物の解体が完了した後、新たに建築物を構築するため、工期が長期化し、コストが高くなる、という問題があった。
また、既存の建築物を完全に解体するため、膨大な解体材が発生し、環境に大きな負荷がかかる、という問題があった。

本発明は、環境にかかる負荷を軽減しつつ、改築にかかるコストを低減できる構造物改築方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の構造物改築方法は、既存構造物（例えば、後述の既存建物１）を改築するとともに、当該既存構造物の上に新たな構造体（例えば、後述の新設部２０）を構築する構造物改築方法であって、前記既存構造物の屋上階に、新設部の少なくとも一部の構造体（例えば、後述の新設柱２１、新設梁２２）を構築し、当該構造体に支持されて前記新設部の外周を覆う上側仮設壁（例えば、後述の上側外周足場６０）を、前記屋上階の床レベルの上側にｎ（ｎは自然数）層分（例えば、１層分）の高さで架設して、当該上側仮設壁で囲まれた新築作業スペース（例えば、後述の新築作業スペース６３）を形成する新築初期工程（例えば、後述のステップＳ２Ｂ、Ｓ３Ｂ）と、当該新築作業スペース内で前記新設部の残りを構築するとともに、当該新築作業スペースの上に、前記新設部の少なくとも一部の構造体を構築する新築作業工程（例えば、後述のステップＳ４Ｂ、Ｓ５Ｂ）と、前記上側仮設壁を上方にｎ層分だけ移動することで、前記新築作業スペースを上方に形成して、当該新築作業スペース内で前記新築作業工程を繰り返す新築繰り返し工程（例えば、後述のステップＳ６Ｂ〜Ｓ８Ｂ）と、を順番に行う新築工程（例えば、後述のＳ２Ｂ〜Ｓ８Ｂ）と、前記既存構造物の外周を覆う下側仮設壁（例えば、後述の下側外周足場３０）を、前記既存構造物の屋上階の床レベルの下側にｎ層分の高さで架設して、当該下側仮設壁で囲まれた改築作業スペース（例えば、後述の改築作業スペース３３）を形成する改築初期工程（例えば、後述のステップＳ２Ａ）と、当該改築作業スペース内で、少なくとも一部の構造体を再利用構造体（例えば、後述の再利用構造体４０）とし、当該再利用構造体を除いて当該既存構造物を解体するとともに、前記再利用構造体を補強する改築作業工程（例えば、後述のステップＳ３Ａ〜Ｓ５Ａ）と、前記下側仮設壁をｎ層分だけ下方に移動することで、前記改築作業スペースを下方に形成して、当該改築作業スペース内で前記改築作業工程を繰り返す改築繰り返し工程（例えば、後述のステップＳ６Ａ〜Ｓ８Ａ）と、を順番に行う改築工程（例えば、後述のＳ２Ａ〜Ｓ８Ａ）と、を備え、前記新築工程を実行するとともに、前記改築工程を実行することを特徴とする。

この発明によれば、以下の手順で、既存構造物の屋上階に新設部を構築する。
すなわち、まず、新設部の外周を覆う上側仮設壁を、既存構造物の屋上階の床レベルの上側にｎ層分の高さで架設して、この上側仮設壁で囲まれた新築作業スペースを形成する。次に、新築作業スペース内で、新設部を完成させる。次に、上側仮設壁をｎ層分だけ上方に移動することで、新築作業スペースを上方に形成して、上述の新築作業を繰り返す。

また、以下の手順で、既存構造物を改築する。
すなわち、まず、既存構造物の外周を覆う下側仮設壁を、既存構造物の屋上階の床レベルの下側にｎ層分の高さで架設して、この下側仮設壁で囲まれた改築作業スペースを形成する。次に、改築作業スペース内で、少なくとも既存柱および既存大梁を再利用構造体とし、この再利用構造体を除いて既存構造物を解体するとともに、再利用構造体を補強する。次に、下側仮設壁を下方にｎ層分だけ移動することで、改築作業スペースを下方に形成して、上述の改築作業を繰り返す。

このように、既存構造物の屋上階に新築作業スペースを形成して、この新築作業スペース内で、新設部を構築する。同時に、既存構造物の最上階に改築作業スペースを形成して、この改築スペース内で、既存構造物を改築する。そして、新築作業スペースを上方に移動させながら新設部を構築するとともに、改築作業スペースを下方に移動させながら既存構造物を改築する。

ここで、改築作業スペースでは、同一階において、既存構造物を解体すると同時に、この既存構造物の一部を利用して新たな構造物を構築する。このとき、既存構造物を囲んで仮設壁を設けて、この仮設壁を利用して外壁部分の作業を行う。
よって、仮設壁を設けるだけで新築作業スペースおよび改築作業スペースを構築できるので、少量の仮設材で新築作業スペースおよび改築作業スペースを構築でき、低コストである。

また、既存構造物を解体しつつ、この既存構造物よりも高層の新設構造物を構築するので、従来のように既存構造物の解体が完了した後に新設構造物を構築する場合に比べて、短工期で改築できるうえに、改築にかかるコストを低減できる。
また、新築作業スペースおよび改築作業スペースを仮設壁で囲んだので、既存構造物の解体時に、粉塵が周囲に飛散するのを防止できるうえに、騒音を低減でき、さらには、解体材の落下も防止できる。よって、周辺環境に与える負荷を少なくできる。

また、既存構造物の一部を再利用して新設構造物を構築したので、解体材を減量でき、環境にかかる負荷を軽減できる。
また、高所で工事を行う場合、タワークレーンやジブクレーンを利用すると、風の影響により作業効率が低下するが、仮設壁により風の影響を受けないので、効率よく既存構造物を解体できる。

請求項２に記載の構造物改築方法は、前記新築工程および前記改築工程の前に、前記既存構造物の屋上階から所定階までを解体して、当該既存構造物の建物高さを低くする解体工程をさらに備えることを特徴とする。

この発明によれば、新築工程および改築工程の前に、既存構造物を所定階まで解体するので、新設構造物の建物高さを既存構造物よりも低くしたり、新設構造物のうち改築後の既存構造物が占める部分の割合を低くしたりできる。

請求項３に記載の構造物改築方法は、前記新設部の重量を、前記既存構造物の改築により削減される重量以下とすることを特徴とする。

この発明によれば、新設部の重量を既存構造物の改築により削減される重量以下とした。つまり、改築後の既存構造物の重量と新設部の重量との和を、改築前の既存構造物の重量以下とした。したがって、新設構造物を構築するために基礎を増設する必要がなく、低コストとなる。

本発明の構造物改築方法は、前記改築工程では、前記再利用構造体を補強する手段として、前記既存構造物の既存柱の周囲に補強柱を増設する、および、前記既存構造物の既存柱に免震装置を組み込む、のうち少なくとも一方を用いることが好ましい。

この発明によれば、再利用構造体を補強する手段として、既存構造物の既存柱の周囲に補強柱を増設した場合には、既存柱が補強柱で補強されることで、新設構造物の柱の強度を増大できる。また、既存構造物の既存柱に免震装置を組み込んだ場合には、改築後の既存構造物を含む新設構造物を容易に免震化できる。

本発明によれば、仮設壁を設けるだけで新築作業スペースおよび改築作業スペースを構築できるので、少量の仮設材で新築作業スペースおよび改築作業スペースを構築でき、低コストである。また、既存構造物を解体しつつ、この既存構造物よりも高層の新設構造物を構築するので、従来のように既存構造物の解体が完了した後に新設構造物を構築する場合に比べて、短工期で改築できるうえに、改築にかかるコストを低減できる。また、新築作業スペースおよび改築作業スペースを仮設壁で囲んだので、既存構造物の解体時に、粉塵が周囲に飛散するのを防止できるうえに、騒音を低減でき、さらには、解体材の落下も防止できる。よって、周辺環境に与える負荷を少なくできる。また、既存構造物の一部を再利用して新設構造物を構築したので、解体材を減量でき、環境にかかる負荷を軽減できる。また、高所で工事を行う場合、タワークレーンやジブクレーンを利用すると、風の影響により作業効率が低下するが、仮設壁により風の影響を受けないので、効率よく既存構造物を解体できる。

本発明の一実施形態に係る構造物改築方法が適用される既存構造物の断面図である。 前記実施形態に係る構造物改築方法により既存構造物を改築する手順のフローチャートである。 前記実施形態に係る構造物改築方法により既存構造物を改築する手順を説明するための図（その１）である。 前記実施形態に係る構造物改築方法により既存構造物を改築する手順を説明するための図（その２）である。 前記実施形態に係る構造物改築方法により既存構造物を改築する手順を説明するための図（その３）である。 前記実施形態に係る構造物改築方法により既存構造物を改築する手順を説明するための図（その４）である。 前記実施形態に係る構造物改築方法により既存構造物を改築する手順を説明するための図（その５）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構造物改築方法が適用される既存構造物としての既存建物１の断面図である。
既存建物１は、ｍ（ｍは自然数）階建ての高層建物である。この既存建物１は、骨組みつまり構造体として、複数本の既存柱１１と、これら既存柱１１同士を連結する複数の既存大梁１２と、を備える。また、この既存建物１は、非構造体として、既存床スラブ１３、既存外壁１４、既存間仕切壁１５などを備える。つまり、本実施形態では、構造体を、建物の骨組みを構成する柱および大梁とした。

本発明の構造物改築方法は、この既存建物１を改築するものである。具体的には、既存建物１を改築するとともに、この既存建物１の上に新たな構造体としての新設部２０を構築することで、新設建物２を構築するものである。

この新設部２０は、既存建物１の既存柱１１の直上に位置する新設柱２１と、この新設柱２１の柱頭部同士を連結する新設梁２２と、新設梁２２に支持される新設床スラブ２４とを備える。これら新設柱２１は、既存建物１の既存柱１１の直上に位置しており、新設柱２１の鉛直荷重は、既存柱１１に支持される（図３〜図７参照）。
また、新設部２０の重量は、既存建物１の改築により削減される重量以下となっている。

なお、新設部２０を構築することにより、既存建物１の屋上階の床レベルは、新設建物２の（ｍ＋１）階の床レベルとなるため、図３〜図７では、既存建物１の屋上階を（ｍ＋１）階として表示する。

以下、新設建物２を構築する手順について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１では、図３に示すように、新設部２０の新設柱２１を支持するための既存柱１１を補強する。具体的には、増打ち柱、鋼管巻立て、炭素シート巻立てなどで補強する。ここでは、既存柱１１に炭素シート５０を巻き付けるものとする。
また、既存建物１の基礎に補強が必要な場合には、杭基礎と直接基礎を併用したパイルド・ラフト基礎とする。

以下、既存建物１の屋上階の床レベルを工事境界として、この工事境界より下方では、以下のステップＳ２Ａ〜Ｓ８Ａを実行し、工事境界より上方では、以下のステップＳ２Ｂ〜Ｓ８Ｂを実行する。

ステップＳ２Ａでは、図４に示すように、既存建物１の外周を覆う仮設壁としての下側外周足場３０を、既存建物１の屋上階の床レベルの下側に１層分の高さで架設する。具体的には、既存建物１のｍ階の床レベルの外周に既存外壁１４から外側に突出する仮設床３１を設けて、この仮設床３１上に枠組足場からなる仮設足場３２を設ける。これにより、最上階つまりｍ階に下側外周足場３０を架設し、この下側外周足場３０で囲まれた空間を改築作業スペース３３として形成する。

ステップＳ３Ａでは、図５に示すように、改築作業スペース３３内で、既存建物１を一部の構造体を除いて解体する。
具体的には、まず、少なくとも既存建物１を再利用するために必要な構造体、ここでは既存柱１１および既存大梁１２を、再利用構造体４０とする。
そして、この再利用構造体４０を除く部分、つまり、既存外壁１４、既存間仕切壁１５、既存の設備機器などを解体する。ここで、既存建物１のｍ階の既存床スラブ１３を撤去してもよい。

なお、解体作業では、既存建物１の内部または外周部に図示しない搬出口を設け、走行クレーン等を利用して、この搬出口に解体材を移動し、図示しないホイストで下階に搬出する。下階に搬出した解体材は、リサイクル可能な材料と産業廃棄物との仕分けを行って、場外に搬出する。

ステップＳ４Ａでは、図５に示すように、改築作業スペース３３内で、再利用構造体４０を補強する。具体的には、所定の既存柱１１の周囲に補強柱５１を増設する。
また、所定の既存柱１１の柱脚部あるいは柱頭部に免震装置を介装して、地震時に建物上部に作用する水平荷重を低減させてもよい。また、図示しないが、補強フレームや補強梁を設けてもよい。

ステップＳ５Ａでは、図５に示すように、改築作業スペース３３内で、新設建物２の構造体あるいは非構造体を構築する。
具体的には、改築作業スペース３３内で、新設外壁５２、新設床スラブ５３、および新設間仕切壁５４を構築したり、図示しない新たな設備機器を設置したりする。

ステップＳ６Ａでは、既存建物１の内部に設けた図示しないクレーンを用いて、図６に示すように、下側外周足場３０を１層分だけ下方に移動することで、改築作業スペース３３も１層だけ下方に移動する。すなわち、（ｍ―１）階に新たな仮設床３１を設けて、その後、仮設足場３２を下方に移動してこの新たな仮設床３１上に載置する。

ステップＳ７Ａでは、図７に示すように、上述のステップＳ３Ａ〜Ｓ５Ａを行う。すなわち、改築作業スペース３３内で、既存建物１の一部の構造体つまり再利用構造体４０を除いて解体する。その後、再利用構造体４０を補強するとともに、新設建物２の構造体あるいは非構造体を新設する。

ステップＳ８Ａでは、以上のステップＳ６Ａ、Ｓ７Ａを１セットとして繰り返して、下階に向かって改築作業を行う。

ステップＳ２Ｂでは、図３に示すように、既存建物１の屋上階（Ｒ階）つまり（ｍ＋１）階に、新設部２０の１層分の構造体を構築する。
具体的には、既存建物１の（ｍ＋１）階の床に新設柱２１を建て込んで、これら新設柱２１の柱頭部同士を連結する新設梁２２を架設し、新設の柱梁フレームを構築する。
これにより、この新設梁２２の上端は、新設部２０の（ｍ＋２）階の床レベルとなる。

ステップＳ３Ｂでは、新設部２０の躯体または外部に設けた図示しないクレーンを用いて、図４に示すように、新設部２０の外周を覆う仮設壁としての上側外周足場６０を、屋上階つまり（ｍ＋１）階の床レベルの上側に１層分の高さで架設する。具体的には、新設梁２２の上端の外周に新設部２０から外側に突出する仮設床６１を設けて、この仮設床６１から、枠組足場からなる仮設足場６２を吊下げ支持する。これにより、屋上階つまり（ｍ＋１）階に上側外周足場６０を架設し、この上側外周足場６０で囲まれた空間を新築作業スペース６３として形成する。

ステップＳ４Ｂでは、図５に示すように、新築作業スペース６３内で、新設部２０の非構造体を構築する。
具体的には、新築作業スペース６３内で、新設床スラブ２４、新設外壁２３、および新設間仕切壁２５を構築したり、図示しない新たな設備機器を設置したりする。

ステップＳ５Ｂでは、図５に示すように、新築作業スペース６３の上に、新設建物２の１層分の構造体を構築する。
具体的には、新設床スラブ２４に新設柱２１を建て込んで、新設梁２２を架設し、新設の柱梁フレームを構築する。
これにより、この新設梁２２の上端は、新設部２０の（ｍ＋３）階の床レベルとなる。

ステップＳ６Ｂでは、新設部２０の内部に設けた図示しないクレーンを用いて、図６に示すように、上側外周足場６０を１層分だけ上方に移動することで、新築作業スペース６３も１層だけ上方に移動する。すなわち、（ｍ＋３）階に新たな仮設床６１を設けて、その後、仮設足場６２を上方に移動してこの新たな仮設床６１から吊下げ支持する。
ステップＳ７Ｂでは、図７に示すように、上述のステップＳ４Ｂ、Ｓ５Ｂを行う。すなわち、新築作業スペース６３内で、新設外壁５２を構築したり、図示しない新たな設備機器を設置したりする。

ステップＳ８Ｂでは、以上のステップＳ６Ｂ〜Ｓ７Ｂを１セットとして繰り返して、上階に向かって新築作業を行う。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）同一階において、既存建物１を解体すると同時に、この既存建物１の一部を利用して新設建物２を構築する。このとき、既存建物１を囲んで外周足場３０、６０を設けて、これら外周足場３０、６０を利用して外壁部分の作業を行う。
したがって、外周足場３０、６０を設けるだけで新築作業スペース６３および改築作業スペース３３を構築できるので、少量の仮設材で新築作業スペース６３および改築作業スペース３３を構築でき、低コストである。

また、既存建物１を解体しつつ、この既存建物１よりも高層の新設建物２を構築するので、従来のように既存建物の解体が完了した後に新設建物を構築する場合に比べて、短工期で改築できるうえに、改築にかかるコストを低減できる。
また、新築作業スペース６３を上側外周足場６０で囲むとともに、改築作業スペース３３を下側外周足場３０で囲んだので、既存建物１の解体時に、粉塵が周囲に飛散するのを防止できるうえに、騒音を低減でき、さらには、解体材の落下も防止できる。よって、周辺環境に与える負荷を少なくできる。

また、既存建物１の一部を再利用して新設建物２を構築したので、解体材を減量でき、環境にかかる負荷を軽減できる。
また、高所で工事を行う場合、タワークレーンやジブクレーンを利用すると、風の影響により作業効率が低下するが、外周足場６０、３０により風の影響を受けないので、効率よく既存建物１を解体できる。

（３）新設部２０の重量を既存建物１の改築により削減される重量以下とした。つまり、改築後の既存建物１の重量と新設部２０の重量との和を、改築前の既存建物１の重量以下とする。したがって、新設建物２を構築するために基礎を増設する必要がなく、低コストとなる。

（３）再利用構造体４０を補強する手段として、既存建物１の既存床スラブ１３を撤去したので、既存建物１の建物上部の重量を軽減して、地震時に新設建物２に加わる水平荷重（建物上部の重量に対する慣性力）を小さくできる。
また、既存建物１の既存柱１１の周囲に補強柱５１を増設したので、既存柱１１が補強柱５１で補強されることで、新設建物２の柱の強度を増大できる。
また、既存柱１１に免震装置を組み込んだ場合には、改築後の既存建物１を含む新設建物２を容易に免震化できる。

（４）仮設床６１、３１と仮設足場６２、３２とを含んで外周足場６０、３０を構成したので、現在の仮設床６１、３１の上下に新たに仮設床６１、３１を構築して、この新たな仮設床６１、３１に仮設足場６２、３２を盛り替えるだけで、外周足場６０、３０を容易に上下に移動できる。

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、外周足場６０、３０をそれぞれ１層分の高さで架設したが、これに限らず、仮設足場をユニット化して、外周足場をそれぞれ複数層の高さで架設してもよい。
また、ステップＳ２Ａ、Ｓ２Ｂの前に、既存建物１の屋上階から所定階までを完全に解体して、この既存建物１の建物高さを低くするステップを設けてもよい。このようにすれば、ステップＳ２の前に既存建物１を所定階まで解体するので、新設建物の建物高さを既存建物１よりも低くしたり、新設建物のうち改築後の既存建物１が占める部分の割合を低くしたりできる。

また、既存床スラブ１３を撤去して階高を変更する場合、既存床スラブ１３の直下階にこの既存床スラブ１３を支持するサポート、ジャッキ、受材などの支持手段を設け、その後、既存大梁１２と既存床スラブ１３との接合部分を切断して、既存床スラブ１３を解体してもよい。さらに、既存大梁１２も撤去可能な場合、既存大梁１２と既存床スラブ１３とを同時に解体してもよい。

１…既存建物（既存構造物）
２…新設建物
１１…既存柱
１２…既存大梁
１３…既存床スラブ
１４…既存外壁
１５…既存間仕切壁
２０…新設部（新たな構造体）
２１…新設柱
２２…新設梁
２３…新設外壁
２４…新設床スラブ
２５…新設間仕切壁
３０…下側外周足場（下側仮設壁）
３１…仮設床
３２…仮設足場
３３…改築作業スペース
４０…再利用構造体
５０…炭素シート
５１…補強柱
５２…新設外壁
５３…新設床スラブ
５４…新設間仕切壁
６０…上側外周足場（上側仮設壁）
６１…仮設床
６２…仮設足場
６３…新築作業スペース

Claims (3)

1. 既存構造物を改築するとともに、当該既存構造物の上に新設部を構築する構造物改築方法であって、
   前記既存構造物の屋上階に、新設部の少なくとも一部の構造体を構築し、当該構造体に支持されて前記新設部の外周を覆う上側仮設壁を、前記屋上階の床レベルの上側にｎ（ｎは自然数）層分の高さで架設して、当該上側仮設壁で囲まれた新築作業スペースを形成する新築初期工程と、
   当該新築作業スペース内で前記新設部の残りを構築するとともに、当該新築作業スペースの上に、前記新設部の少なくとも一部の構造体を構築する新築作業工程と、
   前記上側仮設壁をｎ層分だけ上方に移動して当該構造体に支持させることで、前記新築作業スペースを上方に形成して、当該新築作業スペース内で前記新築作業工程を繰り返す新築繰り返し工程と、を順番に行う新築工程と、
   前記既存構造物の外周を覆う下側仮設壁を、前記既存構造物の屋上階の床レベルの下側にｎ層分の高さで架設して、当該下側仮設壁で囲まれた改築作業スペースを形成する改築初期工程と、
   当該改築作業スペース内で、少なくとも一部の構造体を再利用構造体とし、当該再利用構造体を除いて当該既存構造物を解体するとともに、前記再利用構造体を補強する改築作業工程と、
   前記下側仮設壁をｎ層分だけ下方に移動することで、前記改築作業スペースを下方に形成して、当該改築作業スペース内で前記改築作業工程を繰り返す改築繰り返し工程と、を順番に行う改築工程と、を備え、
   前記新築工程を実行するとともに、前記改築工程を実行することを特徴とする構造物改築方法。
2. 前記新築工程および前記改築工程の前に、前記既存構造物の屋上階から所定階までを解体して、当該既存構造物の建物高さを低くする解体工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物改築方法。
3. 前記新設部の重量を、前記既存構造物の改築により削減される重量以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載の構造物改築方法。

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