JP6294657B2 - 構造物の解体工事あるいは建設工事で使用する柱体昇降支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、様々な構造物（たとえば建築物、橋梁、高速道路等）を解体（あるいは建設）するにあたって、その構造物の柱体（たとえば建築物の柱、橋梁の支柱、高速道路の脚柱等）を支持しかつ昇降する柱体昇降支持装置に関するものである。

本発明は、構造物を解体あるいは建設するための柱体昇降装置に関するものであるが、以下では、その背景技術について構造物の解体工事の例を説明する。
老朽化した建築物、橋梁、高速道路等の構造物を解体するにあたって、油圧クラッシャーを用いる工法（いわゆる圧砕機工法）やダイヤモンドブレードを用いる工法（いわゆるカッター工法）が広く普及している。これらの工法は、いずれも建設とは逆の手順で解体する工法であり、たとえば建築物の解体工事においては、上層階から鉄骨、鉄筋、コンクリート等を切断または破砕して地上に下ろしながら、下層階へ解体していく。

このように建築物を上層階から解体する場合には、
(A)地上に解体用の大型重機を設置して、その大型重機の腕を伸ばして建築物を上層階から解体する、
(B)使用する機材を大型のクレーンで地上から屋上まで吊り上げて、その機材を用いて上層階から解体する、
(C)切断した鉄骨や鉄筋、および破砕したコンクリート等をクレーンで地上に下ろす
等の作業を行なうために、クレーン等の大型重機が必要である。そのため、解体する建築物の周辺に大型重機を設置する場所を確保できないような立地条件では、解体工事に支障をきたす。大型重機の使用が可能な立地条件であっても、周囲の道路を占有することから、近隣の企業の業務や住民の日常生活に多大な影響を及ぼす。

また、上層階から解体する場合には、飛石や粉塵が遠方まで飛散し易くなるという問題もある。建築物全体を保護シートで覆うことによって、飛石や粉塵の飛散を防止することは可能であるが、工期の延長や工費の上昇を招く。また、地上に設置した大型重機を用いて解体する場合には、その大型重機の腕が回動する空間を確保する必要があることから、その空間に加えて建築物全体を保護シートで覆うことは困難である。

そこで建築物の下層部から解体する工法が検討されている。建築物を下層部から解体すれば、大型のクレーンを使用する必要はなく、立地条件の制約を受けずに解体工事を行なうことができる。しかも、建築物全体を保護シートで覆う必要もなく、下層部のみを覆うことによって飛石や粉塵の飛散を防止できる。
たとえば特許文献１には、柱体の下層部を解体した後、柱体とその基礎構造体との間に油圧ジャッキを装着して柱体を支持する工法が開示されている。この技術では、図11に示すように油圧ジャッキ８のロッドを縮めて、柱体４を油圧ジャッキ８のストローク分ずつ下ろし、引き続いて、油圧ジャッキ８上の柱体４を解体し、さらに油圧ジャッキ８のロッドを伸ばして支え直すという手順を繰り返すことによって、建築物を下層部から解体することができる。

しかし特許文献１に開示された技術では、図11に示すように、柱体４の下層部を解体する際に、解体中の柱体4aは基礎構造体7aから分離しており、その柱体4aに作用する荷重が他の柱体４に分散される。その結果、建築物に歪みが生じて解体作業に支障をきたす、あるいは耐震性の一時的な低下を招くことがあり得るので、解体するにも関わらず建築物の補強工事を行なわざるを得なくなり、工期の延長や工費の上昇を招く。しかも解体中の柱体4aが基礎構造体7aから分離するので、強風や地震が発生した場合に、水平方向に作用する力（以下、水平力という）が原因となって、建築物が倒壊する惧れがある。なお、柱体の符号を４とし、その柱体４を支持する基礎構造体の符号を７とするが、図11、12において、下層部を解体中の柱体の符号を4aとし、その柱体4aの基礎構造体の符号を7aとして、通常の柱体４およびその基礎構造体７と区別する。

特許文献２には、図12(a)に示すように、柱体４を締付けて摩擦力で柱体４の滑落を防止する締付け保持部材２と、柱体４の角部に設置される梯子部材６と、を用いる解体工法が開示されている。この技術では、締付け保持部材２とジャッキ式昇降機３とが連結され、ジャッキ式昇降機３が梯子部材６に沿って昇降する構成になっている。そして、全ての柱体４の下層部を解体し、さらにジャッキ式昇降機３を操作して、締付け保持部材２とともに柱体４を基礎構造体７まで下降させる手順を繰り返すことによって、建築物を下層部から解体することができる。

その解体工事において、柱体の下層部4bを除去することによって、柱体4aが基礎構造体7aから分離するものの、その柱体4aに作用する荷重は梯子部材6aで支持されるので、他の柱体４に作用する荷重は変化しない。したがって解体工事中に、建築物の歪みが生じるのを防止することができる。また強風や地震に起因する水平力に対して、図12(b)に示すように、梯子部材６同士を連結する補強部材１を配設することによって、梯子部材６の変形や崩壊（すなわちジャッキ式昇降機３の脱落や損傷）を防止し、その結果、建築物の倒壊を防止することができる。つまり補強部材１を配設して、水平力に対する安定性（以下、耐震性という）を高めることが可能となる。

ところが補強部材１は建築物の外周のみならず、内部の柱体にも配設する必要がある。したがって、建築物の内部の作業空間が縮小し、しかも建築物に出入りするための通路も狭くなるので、解体用重機（たとえばパワーショベル等）を建築物の内部で稼働させることが困難になる。その結果、人力で解体せざるを得なくなり、工期の延長を招く。
つまり特許文献２に記載された発明は、解体工事の工期短縮と解体工事中の耐震性向上とを両立させる観点から改善の余地が残されていた。

特開2009−138377号公報 特開2012−92605号公報

本発明は、柱体を下層部から解体していき、順次、上層部まで解体し、ひいては構造物全体の歪みを防止しながら解体するにあたって、解体工事の工期短縮と解体工事中の耐震性向上とを両立させることが可能な柱体昇降支持装置を提供することを目的とする。

本発明者は、特許文献２に開示された技術を改善するために、その長所と短所について検討した。特許文献２に開示された技術は、柱体の下層部を除去して基礎構造体から分離した状態で、解体中の柱体に作用する荷重を他の柱体に分散させずに、その柱体の基礎構造体上で支持することによって、構造物の歪みを防止できるという利点を有する。その一方で欠点として、梯子部材は側壁に空洞を有する故に、単体で自立させるだけでは耐震性が劣るので、梯子部材を互いに連結して補強する必要があることが分かった。この点については既に説明した通りである。

つまり耐震性を高めるためには、梯子部材に代えて、耐震性に優れた部材を開発しなければならない。締付け保持部材は柱体を支持する上で有効な手段であるから、締付け保持部材が柱体を締付けた状態で垂直方向に移動できるように誘導する機能と、強風や地震に起因する水平力が作用した時に柱体を安定して支持する機能と、を兼ね備えた部材（以下、ガイド柱という）の開発が求められる。

そこで、そのような役割を果たすためのガイド柱について詳細に検討した。そして、締付け保持部材の上方の柱体に梁下ガイドを固定し、締付け保持部材および梁下ガイドがガイド柱の内側を摺動しながら昇降できるように構成すれば、水平力が作用した時に柱体の姿勢を安定して保持できることが分かった。また、梯子部材の代わりに長尺のジャッキを用いて昇降させることによって、構造の自由度が増し、安定性が一層向上することが分かった。しかも、締付け保持部材はガイド柱の内側を摺動するので、ジャッキ式昇降機を使用する必要はなく、柱体の基礎構造体上に垂直に設置した油圧ジャッキのロッドを伸縮させるという簡便な手段で締付け保持部材を昇降させることができる。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、柱体の側面に密着して柱体を締付ける締付け保持部材と、締付け保持部材を昇降可能に保持する吊り梁と、吊り梁を締付け保持部材とともに昇降させる油圧ジャッキと、締付け保持部材の角部外側に配設されてその昇降を垂直方向に誘導するガイド柱と、締付け保持部材の上方の柱体に固定されて角部がガイド柱の内側に当接する梁下ガイドと、を有し、かつ、吊り梁がＵ字形状を呈し、Ｕ字形状の底辺部上面に締付け保持部材を保持する柱体昇降支持装置である。

本発明の柱体昇降支持装置においては、ガイド柱の側壁端部を内側に屈曲させて昇降誘導部材を設け、かつ梁下ガイドの角部に昇降誘導部材の内側に当接するガイド用突起を設けることが好ましい。

本発明によれば、柱体を下層部から解体していき、順次、上層部まで解体し、ひいては構造物全体の歪みを防止しながら解体するにあたって、解体工事の工期短縮と解体工事中の耐震性向上とを両立させることができ、しかも建設工事も行なうことができるので、産業上格段の効果を奏する。

本発明に係る柱体昇降支持装置を柱体に取り付けた例を模式的に示す斜視図である。 参考のために柱体昇降支持装置を柱体に取り付けた他の例を模式的に示す斜視図である。 図１に示す柱体昇降支持装置の吊り梁を模式的に示す斜視図である。 図１に示す柱体昇降支持装置の締付け保持部材を模式的に示す斜視図である。 図１に示す柱体昇降支持装置の梁下ガイドを模式的に示す斜視図である。 図３中のガイド柱の他の例を模式的に示す斜視図である。 図４中のガイド柱の他の例を模式的に示す斜視図である。 図５中のガイド柱の他の例を模式的に示す斜視図である。 図１に示す壁体を解体する前の状態を模式的に示す斜視図である。 本発明に係る柱体昇降支持装置を下降させた例を模式的に示す斜視図である。 従来の解体工法の例を模式的に示す側面図である。 従来の解体工法の他の例を模式的に示す図であり、(a)は水平断面図、(b)は側面図である。

まず、本発明の柱体昇降支持装置について説明する。
図１は、本発明に係る柱体昇降支持装置を柱体に取り付けて側方から見た例を模式的に示す斜視図であり、吊り梁と締付け保持部材を明示するために一部を断面図として示す。図３〜図５は、図１に示す柱体昇降支持装置の各部材を上方から見た例を模式的に示す斜視図である。なお図３〜図５では、柱体の図示を省略する。

図１中の吊り梁５は、後述する締付け保持部材２を昇降可能に保持するものであり、図３に示すように、２個の吊り梁５を対向させて柱体４の両側に配設する。図１に示す例では、Ｕ字形状を呈する吊り梁５を使用し、Ｕ字形状の底辺部上面に締付け保持部材２を保持する。吊り梁５の両端部（すなわちＵ字形状の側辺部上端）に、それぞれ油圧ジャッキ８を取り付ける。その２個の油圧ジャッキ８は、柱体昇降支持装置の基盤部14（以下、支持装置基部という）上に垂直に設置され、ロッドを伸縮することによって、吊り梁５を昇降させる。なお、支持装置基部14は柱体４の基礎構造体７に固定されるが、支持装置基部14を固定する手段は、特に限定しない。

図２は、参考のために、吊り梁５をＩ字形状として、その吊り梁５を水平に配設した例を模式的に示す斜視図である。この場合は、２個の吊り梁５を対向させて柱体４の両側に配設して、水平なＩ字形状の中央部上面に締付け保持部材２を保持し、吊り梁５の両端部（すなわち水平なＩ字形状の両側端）に、それぞれ油圧ジャッキ８を取り付ける。
以下では、図１に示すＵ字形状の吊り梁５を使用する例について説明する。

図１中の締付け保持部材２は、吊り梁５で保持され、かつ柱体４を締付けて、摩擦力で支持するものであり、図４に示すように、フラットジャッキ2a等を組み合わせて柱体４に密着させる。図１には、柱体４として４角柱を示すが、本発明を適用する柱体４の形状は、特に限定しない。たとえば柱体４が円柱の場合は、柱体４に当接するフラットジャッキ2a側部に円弧状の窪みを設けることによって、フラットジャッキ2aを柱体４に密着させることができ、ひいては締付け保持部材２で柱体４を締め付けることが可能となる。また柱体４が円柱や４角柱以外の多角柱であっても、その柱体４の形状に合わせて窪みを設ければ良い。

そして油圧ジャッキ８を操作して吊り梁５を昇降させることによって、締付け保持部材２も吊り梁５とともに昇降する。
図１中のガイド柱９は、主として梁下ガイド10を垂直方向に昇降させるために誘導する機能に加えて、強度を高めるために設けられるものであり、締付け保持部材２の角部外側にそれぞれ配設（合計４個）される。図３〜図５には、ガイド柱９の側壁端部を内側に屈曲させて、昇降誘導部材9aを設ける例を示す。この場合は、図４に示すように、締付け保持部材２の角部が昇降誘導部材9aに当接し、締付け保持部材２の昇降の際に昇降誘導部材9aに沿って摺動する。なお、締付け保持部材２とガイド柱９は必ずしも接触するものではなく、隙間を有する構造とする場合もある。

あるいはガイド柱９に昇降誘導部材9aを設けない場合（図６〜図８参照）は、図７に示すように、締付け保持部材２の角部がガイド柱９の内側面に当接し、締付け保持部材２の昇降の際にガイド柱９の内側面に沿って摺動する。
図１中の梁下ガイド10は、締付け保持部材２の上方の柱体４に固定されて、梁下ガイド10の角部がガイド柱９の内側に当接する。図５に示すように、ガイド柱９に昇降誘導部材9aを設ける場合には、梁下ガイド10の角部に設けたガイド用突起10aを昇降誘導部材9aに当接させる。そして、後述するように、締付け保持部材２が柱体４を摩擦力で支持しながら下降する際に、ガイド用突起10aが昇降誘導部材9aに沿って摺動する。

あるいはガイド柱９に昇降誘導部材9aを設けない場合（図６〜図８参照）は、図８に示すように、梁下ガイド10の角部のガイド用突起10aをガイド柱９の内側面に当接させる。そして、締付け保持部材２が柱体４を摩擦力で支持しながら下降する際に、ガイド用突起10aがガイド柱９の内側面に沿って摺動する。
または、図８中のガイド用突起10aを設けず、梁下ガイド10の角部がガイド柱９の内側面に沿って摺動するように構成しても良い。ただし、その構成の例については図示を省略する。

なお梁下ガイド10は、耐震性向上の観点から、図１に示すように柱体４に付随する梁体11の下部に固定することが好ましい。
ガイド柱９は、側壁に空洞を必ずしも設ける必要はなく、下方の寸法を広げることができるので、図12(b)に示す梯子部材６よりも、強度を大幅に高めることができる。ガイド柱９の軽量化を図るために、側壁に空洞を設ける場合は、ガイド柱９の寸法や強度に応じて、空洞の位置、大きさ、個数を設定する。その結果、柱体４の周囲に配設される４個のガイド柱９に十分な強度を持たせて、その柱体４を支持することができる。したがって、ガイド柱９同士を連結する補強部材１（図12(b)参照）を配設する必要はない。

ここで、強風や地震に起因する水平力に対する安定性（すなわち耐震性）について説明する。以下では構造物を構成する柱体の解体工事の例を説明するが、建設工事においても同様の作用を発揮して、水平力に対する安定性を保つことができる。
図５にて水平力Ａが作用すると、ガイド柱９の内側面と梁下ガイド10のガイド用突起10aとが当接する部位Ｍ（２ケ所）、および、ガイド柱９の昇降誘導部材9aと梁下ガイド10のガイド用突起10aとが当接する部位Ｎ（２ケ所）、の合計４ケ所に水平力Ａを分散させて支持する。

なお図３〜５には、ガイド柱９の側壁端部を屈曲させた矩形の昇降誘導部材9aを設ける例を示したが、昇降誘導部材9aは他の形状であっても良い。たとえば、昇降誘導部材9aの先端を両側に広げたＴ字状の形状とすれば、水平力に対する安定性をさらに高めることができる。
図８にて水平力Ａが作用すると、ガイド柱９の内側面と梁下ガイド10のガイド用突起10aとが当接する部位Ｍ（２ケ所）に水平力Ａを分散させて支持する。

つまり図５に示すように、昇降誘導部材9aとガイド用突起10aとを設けて水平力を支持する方が、耐震性は優れている。一方で図８に示すように、昇降誘導部材9aを設けない場合は、容易に組み立てることが可能であり、柱体の解体工事の効率向上に寄与する。したがって、解体する柱体の立地条件（たとえば強風や地震の発生頻度等）、あるいは柱体とそれに付随する壁や床の重さ（すなわち水平力の大きさ）等に応じて、昇降誘導部材9aとガイド用突起10aの有無を選択して解体工事を施工すれば良い。

水平力が作用することによって、建築物には傾斜あるいは転倒を誘発するような引張力が発生することがあるが、その引張力に対する安定性も確保することが可能である。その理由は、締付け保持部材２で保持している場合は、油圧ジャッキ８と支持装置基部14を介して基礎構造体７によって支持され、締付け保持部材２で保持していない場合は、基礎構造体７上に載っており、相方にアンカーボルトを設け、鉄板でつなぐ等によって、引き抜き防止を容易に図ることができるからである。

さらに、耐震性向上の観点から、吊り梁５の形状は、図１に示すようなＵ字形状が好ましい。その理由について、図９を参照して説明する。
建築物の壁体12が耐震壁である場合には、壁体12を可能な限り残置して解体工事を行なうことによって、耐震性の向上を図ることができる。また、壁体12が耐震壁ではない場合も、壁体12を残す方が耐震性向上に有利である。吊り梁５がＵ字形状であれば、図５に示すように、締付け保持部材２と梁下ガイド10との間に、柱体４に付随する壁体12を残した状態で下降させることができる。

これに対して図２に示すように、吊り梁５が水平なＩ字形状である場合は、締付け保持部材２と梁下ガイド10との間に壁体12を残した状態で、柱体４を下降させることは困難である。しかし壁体12を持たず、柱体４が単独で自立する構造物（たとえば高速道路の脚柱等）を解体する際には、水平なＩ字形状の吊り梁５を支障なく使用できる。
ここで、本発明の柱体昇降支持装置を用いた解体工法について、図１を参照して、Ｕ字形状の吊り梁５を使用する例を説明する。

本発明に係る柱体昇降支持装置を用いて建築物を解体するにあたって、必ずしも全ての柱体４に柱体昇降支持装置を取り付ける必要はなく、建築物の安定を保つために必要な柱体に取り付ければ良いが、耐震性を高めるためには、全ての柱体４に柱体昇降支持装置を取り付けることが好ましい。図１は、多数の柱体４のうちの１本を示す図であり、吊り梁５で保持した締付け保持部材２は、その内面を柱体４の外面に密着させるように締付けることによって、締付け保持部材２と柱体４の外面との摩擦力によって柱体４を支持する。

締付け保持部材２を柱体４に密着させる手段は、図４に示すように、フラットジャッキ2aが好ましく、楔、ＰＣ鋼線、ボルトナットを併用しても良い。
吊り梁５は、油圧ジャッキ８によって所定の高さに保たれており、締付け保持部材２が柱体４を締付ける位置も一定の高さを維持する。
次に、吊り梁５より下方の壁体12を解体する。さらに、必要に応じて梁体11と床体13を解体する。その際、壁体12が耐震壁である場合には、図９に示すように、吊り梁５より上方の壁体12を残置することが好ましい。その理由は、耐震壁が耐震性向上に寄与するからである。

その後、吊り梁５より下方の柱体４を解体する。柱体４の解体が終了すると、柱体４の上層部は基礎構造体７から分離するが、その柱体４に作用する荷重は、締付け保持部材２から吊り梁５を介して油圧ジャッキ８によって支持される。つまり、下層部を解体した柱体４に作用する荷重は、他の柱体に分散することなく、基礎構造体７に設置された油圧ジャッキ８によって支持されるので、建築物に歪みを生じることなく解体できる。

油圧ジャッキ８のストロークが長すぎると、荷重によって油圧ジャッキ８のロッドが変形（たとえば曲がり、座屈等）し易くなる。一方で、ストロークが短すぎると、後述するような締付け保持部材２を昇降させる回数が増えるので、解体工事の効率の低下を招く。したがって油圧ジャッキ８のストロークは、建築物の階高の１／２を超える程度が好ましい。

ストロークをこのように設定すれば、締付け保持部材２の昇降を２回行なうことによって建築物の１階分を解体することができ、解体工事の効率向上に寄与する。その場合は、締付け保持部材２を昇降する毎に柱体４を解体するが、梁体11や床体13は必ずしも昇降毎に解体せず、必要に応じて梁体11と床体13を解体すれば良い。
このようにして、順次、柱体４の下層部を解体していき、全ての柱体４の下層部を解体した後、締付け保持部材２で柱体４を締付けたままで油圧ジャッキ８のロッドを縮めて、吊り梁５とともに締付け保持部材２を下降させ、柱体４を基礎構造体７まで下降させる。

この下降の際に、上階の床体13がガイド柱９と干渉する場合は、図10に示すように、床体13に貫通孔を設けることによって、ガイド柱９との干渉を回避できる。床体13は解体工事の進行に伴って解体するものであるから、貫通孔を設けても何ら問題はない。
次いで、締付け保持部材２を柱体４から解放し、さらに油圧ジャッキ８のロッドを伸ばして、吊り梁５とともに締付け部材２を所定の高さまで上昇させる。そして、締付け保持部材２で柱体４を締付けて支持しながら、吊り梁５より下方の壁体12を解体する。

この手順を繰り返すことによって、建築物を下層部から、かつ歪みを生じさせることなく、解体することができる。解体工事中に強風や地震が発生して、水平力が作用した場合には、締付け保持部材２あるいは梁下ガイド10を介してガイド柱９によって支持されるので、優れた耐震性を維持できる。
しかも、図12(b)に示すような下層部を解体した柱体4aを吊り下げた状態が解体工事中に発生せず、補強部材１を使用する必要はないので、建築物の内部の空間が広がり、しかも建築物に出入りするための通路を十分に確保できる。その結果、解体用重機（たとえばパワーショベル等）を建築物の内部で稼働させることが可能となり、短期間で解体できる。

以上は、柱体昇降支持装置を用いて、構造物の解体工事を行なう手順の説明であるが、柱体昇降支持装置は建設工事にも使用できる。つまり、構造物の上層部の柱体を基礎構造体上で組み立てた後、その柱体を柱体昇降支持装置で持ち上げて、順次、下層部を継ぎ足していき、構造物全体の歪み防止、建設工事の工期短縮、建設工事中の耐震性向上を図りながら、構造物を建設することができる。

図１に示す柱体昇降支持装置を用いて柱体を支持しつつ昇降させる実験を行なった。その手順を説明する。
断面寸法75cm×50cmの柱体４に締付け保持部材２を取り付け、その締付け保持部材２を吊り梁５上に保持し、油圧ジャッキ８によって基礎構造体７上で一定の高さに支持した。締付け保持部材２の上下方向の幅は19cmとした。したがって、締付け保持部材２と柱体４の密着面積は4750cm²（＝250cm×19cm）である。

柱体４の上部に８階建ての建築物に相当する荷重200tonを作用させた状態で油圧ジャッキ８を操作して吊り梁５とともに締付け保持部材２を昇降させた。その間、締付け保持部材２から柱体４が脱落することなく、柱体４を支持しつつ昇降させることができた。

１ 補強部材
２ 締付け保持部材
2a フラットジャッキ
３ ジャッキ式昇降機
４ 柱体
4a 下層部を解体した柱体
4b 解体して除去した柱体の部位
５ 吊り梁
６ 梯子部材
７ 基礎構造体
7a 下層部を解体した柱体の基礎構造体
８ 油圧ジャッキ
９ ガイド柱
9a 昇降誘導部材
10 梁下ガイド
10a ガイド用突起
11 梁体
12 壁体
13 床体
14 支持装置基部

Claims (2)

1. 柱体の側面に密着して該柱体を締付ける締付け保持部材と、該締付け保持部材を昇降可能に保持する吊り梁と、該吊り梁を前記締付け保持部材とともに昇降させる油圧ジャッキと、前記締付け保持部材の角部外側に配設されてその昇降を垂直方向に誘導するガイド柱と、前記締付け保持部材の上方の前記柱体に固定されて角部が前記ガイド柱の内側に当接する梁下ガイドと、を有し、かつ、前記吊り梁がＵ字形状を呈し、該Ｕ字形状の底辺部上面に前記締付け保持部材を保持することを特徴とする柱体昇降支持装置。
2. 前記ガイド柱の側壁端部を内側に屈曲させて昇降誘導部材を設け、かつ前記梁下ガイドの角部に前記昇降誘導部材の内側に当接するガイド用突起を設けることを特徴とする請求項１に記載の柱体昇降支持装置。

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