JP6677510B2 - 建築方法 - Google Patents

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Description

本発明は、CFT造(コンクリート充填鋼管構造)の柱やSRC造(鉄骨鉄筋コンクリート造)の柱等の鉄柱部分とコンクリート柱部分とを重複させた複合柱を採用した複合構造建物部を備えた建物の建築方法に関する。
複合構造建物部の複合柱を構築する場合には、複数の鉄柱部分を建て込む第1ステップと、第1ステップで建て込んだ鉄柱部分に重複させる状態で複数のコンクリート柱部分を構築する第2ステップとを実施する。
具体的には、複合柱がCFT造の柱である場合、第1ステップにて鉄柱部分としての鋼管製の鋼管柱部分を建て込み、第2ステップにて鋼管柱部分内にコンクリートを充填してコンクリート柱部分を構築する。
また、複合柱がSRC造の柱である場合は、第1ステップにて鉄柱部分としての型鋼製の鉄骨柱部分を建て込み、第2ステップにて鉄骨柱部分の周囲に鉄筋と型枠を設置し、当該型枠内にコンクリートを充填してコンクリート柱部分を構築する。
ところで、複合柱を採用した複合構造建物部を備えた建物として、建物の上層側と下層部の各々の用途や必要強度等に応じ、下層側を複合構造建物部とし、上層側をRC造(鉄筋コンクリート造)やS造(鉄骨造)とした建物が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
特開2008−255605号公報 特開2009−005006号公報
このような建物において、複合構造建物部の一部の上面領域にのみ上層側建物部が存在する場合、上層側建物部の荷重の有無による荷重条件の相違に起因して、複合構造建物部の各複合柱への軸方向の荷重条件に大きな差が生じ、その結果、各複合柱の軸方向での圧縮変形量に大きな差が生じることになる。そのため、複合柱どうしに亘らせた梁が適切な水平姿勢から傾斜して偏荷重がかかる等、所期の構造バランスで建物を建築できない虞がある。また、このような荷重条件の相違に原因して、各複合柱の設計軸力が的確に実現されない等で建物の構造バランスが悪くなることも考えられる。
そして、このような弊害を招く、各複合柱への軸方向の荷重条件の相違は、上層側の建物部の有無に限らず、各複合柱に軸方向の荷重を伝達する伝達構造等の種々の要因が考えられる。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、複合構造建物部の各複合柱への軸方向の荷重条件の相違にかかわらず、所期の構造バランスの建物を構築できる建築方法を提供する点にある。
本発明の第1特徴構成は、鉄柱部分とコンクリート柱部分とを重複させた複合柱を採用した複合構造建物部を備えた建物の建築方法であって、
複数の前記鉄柱部分を建て込む第1ステップと、前記第1ステップで建て込んだ鉄柱部分に重複させて複数の前記コンクリート柱部分を構築する第2ステップとを備え、
前記第2ステップでは、個々の前記複合柱にかかる軸方向の荷重条件に応じて複数の前記コンクリート柱部分の構築順序調整し、
前記第2ステップでは、前記複合構造建物部よりも上層側の上層側建物部の直下に位置する複数の前記複合柱を、建築後に前記上層側建物部から荷重がかかり難い側の第3部分と、建築後に前記上層側建物部から荷重がかかり易い側の第4部分とに分け、
前記第3部分の複合柱のコンクリート柱部分を先行して構築し、当該第3部分の複合柱に前記上層側建物部からの荷重がかかった後の段階で、前記第4部分の複合柱のコンクリート柱部分を構築して前記第3部分の複合柱にかかっていた前記上層側建物部からの荷重を前記第4部分の複合柱に分配する点にある。
上記構成によれば、第2ステップにて、前工程の第1ステップで建て込んだ複数の鉄柱部分の各々に重複させる状態で複数のコンクリート柱部分を構築するに際し、個々の複合柱にかかる軸方向の荷重条件に応じて複数のコンクリート柱部分の構築順序を調整する。
ここで、先行してコンクリート柱部分を構築した複合柱は、コンクリート柱部分が存在する分だけ剛性が高くなるので、圧縮変形し難く、且つ、荷重のかかり易いものとなる。他方、その時点でコンクリート柱部分を構築していない複合柱は、剛性が低い状態のままであるので、圧縮変形し易く、且つ、荷重のかかり難いものとなる。
そのため、この第2ステップにてコンクリート柱部分の構築順序を適切に調整することで、各複合柱の圧縮変形量を均等化したり、各複合柱にかかる荷重を調整して各複合柱の設計軸力を的確に実現したりすることが可能となり、所期の構造バランスの建物を構築することができる。
また、上層側建物部の直下に位置する複数の複合柱のうち、上層側建物部から荷重がかかり難い側の第3部分の複合柱と、上層側建物部から荷重がかかり易い側の第4部分の複合柱について、コンクリート部分を同じタイミングで構築して同等の条件とし、その状態で、第3部分と第4部分の複合柱に上層側建物部から荷重がかかると、荷重がかかり易い第4部分の複合柱に過剰に荷重がかかり、その結果、第3部分と第4部分の各複合柱が設計軸力を発揮できない場合がある。
これに対し、上記構成によれば、上層側建物部の直下に位置する複数の複合柱のコンクリート柱部分のうち、上層側建物部からの荷重がかかり難い第3部分の複合柱を先行して構築することで、当該第3部分の複合柱について、一時的に上層側建物部からの荷重をかかり易くする。そして、この第3部分に上層側建物部からの荷重をかけることで、第3部分の複合柱に十分に軸方向の荷重をかけることができる。その後、第4部分を構築することで、第3部分に作用していた軸方向の荷重の一部を第4部分の複合柱に適切に分配することができる。このようにして、上層側建物部の直下に位置する各複合柱の設計軸力を的確に実現することができる。
本発明の第2特徴構成は、前記第3部分の複合柱を、前記上層側建物部の柱の直下位置からの水平方向の離れ寸法が遠い側とし、
前記第4部分の複合柱を、前記上層側建物部の柱の直下位置からの水平方向の離れ寸法が近い側とする点にある。
本発明の第3特徴構成は、前記上層側建物部には、多数のトラス材で構成されるトラス構造部と、前記トラス構造部を介して前記複合構造建物部の上に備えられる上層部とが備えられ、前記トラス構造部を介して前記第3部分及び前記第4部分の複合柱に前記上層側建物部の柱としての前記上層部の柱の荷重が伝達される点にある。
また、前記荷重条件は、建築中における個々の前記複合柱にかかる軸方向の荷重の大きさに関する条件、又は、建築後における個々の前記複合柱への軸方向の荷重のかかり易さに関する条件であってもよい
上記構成によれば、荷重条件が、建築中における個々の複合柱にかかる軸方向の荷重の大きさに関する条件である場合には、まず、建築中にかかる軸方向の荷重が大きい側の複合柱のコンクリート柱部分を先行して構築することで、建築中にかかる軸方向の荷重が大きくて圧縮変形量が大きくなることが予想される複合柱の圧縮変形を抑制し、建築中の圧縮変形量を小さくすることができる。
他方、建築中にかかる軸方向の荷重が小さい側の複合柱のコンクリート柱部分は後から構築することで、完成前の圧縮変形し易い時間を長く確保し、建築中にかかる軸方向の荷重が小さくて圧縮変形量が小さくなることが予想される複合柱の圧縮変形を抑制せずに許容し、建築中の圧縮変形量を大きくすることができる。
このように、建築中における個々の複合柱にかかる軸方向の荷重の大きさに関する条件に応じて各複合柱の構築順序を調整し、各複合柱の圧縮変形量を適切に調整することで、各複合柱の圧縮変形量の均等化を適切に行うことができる。
また、荷重条件が、建築後における個々の複合柱への軸方向の荷重のかかり易さに関する条件である場合には、まず、建築後に軸方向の荷重がかかり難い側の複合柱のコンクリート柱部分を先行して構築し、建築後に軸方向の荷重がかかり易い側の複合柱のコンクリート柱部分は後から構築することで、先行でコンクリート柱部分を構築した複合柱について、軸方向の荷重をかかり易くし、先行の複合柱(建築後に軸方向の荷重がかかり難い側の複合柱)への初期の導入荷重を過剰側に誘導することができる。
このように、建築後における個々の複合柱への軸方向の荷重のかかり易さに関する条件に応じて各複合柱の構築順序を調整し、各複合柱への初期の導入荷重を適切に誘導することで、各複合柱の設計軸力を的確に実現することができる。
本発明の第特徴構成は、前記第2ステップにおいて、複数の前記コンクリート柱部分の構築順序を、少なくとも施工階における柱単位で調整する点にある。
上記構成によれば、施工階において、各複合柱の圧縮変形量を均等化したり、各複合柱の設計軸力を的確に実現したりすることが可能となり、特に、施工階での各複合柱の圧縮変形量の均等化により、施工階の上部梁に偏荷重がかかるのを確実に抑制することができる。
また、前記第2ステップでは、複数の前記複合柱を、建築中に前記複合構造建物部よりも上層側の上層側建物部からかかる荷重が大きい側の第1部分と、建築中に前記上層側建物部からかかる荷重が小さい側の第2部分とに分け、
前記第1部分の複合柱のコンクリート柱部分を先行して構築し、当該第1部分の複合柱に前記上層側建物部からの荷重がかかった後の段階で、前記第2部分の複合柱のコンクリート柱部分を構築してもよい
上記構成によれば、建築中に上層側建物部からかかる荷重が大きい側の第1部分を先行して構築することで、第1部分を早期に圧縮変形し難いものとし、建築中の荷重増加に伴う圧縮変形の進行を抑制することができる。他方、建築中に上層側建物部からかかる荷重が小さい側の第2部分は後から構築することで、第2部分の圧縮変形を抑制せずに進行させることができる。したがって、各複合柱の圧縮変形量の均等化を一層適切に行うことができる。
建物の軸組図 第2ステップにおける第1部分と第2部分の施工手順を示す図 第2ステップにおける第3部分と第4部分の施工手順を示す図
本発明に係る建築方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図1を参照して当該建築方法で建築される建物Bについて説明する。
この建物Bには、複合柱の一例であるCFT造(コンクリート充填鋼管構造)の柱11(以下、単にCFT造柱11と称する。)を採用した複合構造建物部10が備えられる。CFT造柱11は、鉄柱部分の一例である鋼管柱部分11Aと、当該鋼管柱部分11Aにコンクリートを充填して構成されたコンクリート柱部分11Bとから構成され、鋼管柱部分11Aとコンクリート柱部分11Bを重複させた柱構造となる。
図1の例では、建物Bの下層部として前記複合構造建物部10が備えられ、その上に、多数のトラス材21Aで構成されるトラス構造部21を介して、RC造(鉄筋コンクリート造)の上層部22が備えられる。トラス構造部21と上層部22は、複合構造建物部10よりも上層側の上層側建物部20を構成する。
また、図1の例では、上層側建物部20は、下層側の複合構造建物部10の水平投影面積よりも小さい水平投影面積で構成される。そのため、上層側建物部20は、下層側の複合構造建物部10の一部の上面領域(図1中の左側領域)に備えられる。
複合構造建物部10は、CFT造柱11どうしの間に鉄骨製等の梁12を亘らせた架構形式で構成される。また、上層側建物部20の上層部22は、例えば、鉄筋コンクリート製の柱23どうしの間に鉄筋コンクリート製の梁24を亘らせた架構形式で構成される。
本例では、上層側建物部20の上層部22と複合構造建物部10とで柱スパンが異なり、上層部22の柱23の真下に複合構造建物部10のCFT造柱11が存在しない部分がある。このような構造に対応するためにトラス構造部21が備えられており、このトラス構造部21を介して上層部22の柱23から複合構造建物部10のCFT造柱11に柱軸力が伝達される。
なお、説明の都合上、建物Bが、複合構造建物部10よりも水平投影面積が小さく、且つ、複合構造建物部10とは柱スパンの異なる上層側建物部20が複合構造建物部10の上に備える場合を例に挙げるが、本発明に係る建築方法は、複合構造建物部10を備える各種の建物の建築に好適に適用できる。
次に、上述の如く構成された建物Bの建築方法について説明する。
この建築方法は、図示は省略するが、複数のCFT造柱11の鋼管柱部分11Aを建て込む第1ステップを有する。この第1ステップは、鉄骨建方工事であり、鋼管柱部分11Aを建て込んで当該鋼管柱部分11Aの間に梁12を亘らせる作業を行う。
また、この建築方法は、第1ステップの実施後、図2、図3に示すように、複数のCFT造柱11のコンクリート柱部分11Bを構築する第2ステップを有する。この第2ステップは、コンクリート工事であり、第1ステップで建て込んだ鋼管柱部分11Aの内部にコンクリートを充填する作業を行う。
そして、当該建築方法では、第2ステップにおいて、個々のCFT造柱11にかかる軸方向の荷重条件に応じて複数のコンクリート柱部分11Bの構築順序を調整することで、建物Bを所期の適切な構造バランスで構築する。
個々のCFT造柱11にかかる軸方向の荷重条件は、例えば、建築中における個々のCFT造柱11にかかる軸方向の荷重の大きさに関する条件(荷重条件A)や、建築後における個々のCFT造柱11への軸方向の荷重のかかり易さに関する条件(荷重条件B)とすることができる。以下、例示した荷重条件A、Bに応じたコンクリート柱部分11Bの構築順序の調整について説明を加える。
なお、以下の説明では、複合構造建物部10の最上階(同一階の一例)を施工階とし、当該施工階におけるCFT造柱11のコンクリート柱部分11Bを構築する場合を例に挙げるが、異なる階のCFT造柱11のコンクリート柱部分11Bを構築する場合等にも適用することができる。
(ア)荷重条件A(建築中にかかる荷重の大きさに関する条件)に応じたコンクリート柱部分11Bの構築順序の調整について
荷重条件Aが異なる場合としては、種々の場合が考えられるが、例えば、図1に示すように、上層側建物部20が、下層側の複合構造建物部10の上面の一部の領域に備えられる場合等がある。
この場合、上層側建物部20の直下に位置するCFT造柱11(第1部分C1)と、上層側建物部20の直下に位置しないCFT造柱11(第2部分C2)とで、建築中に上層側からかかる軸方向の荷重の大きさが異なることになる。つまり、第1部分C1のCFT造柱11は、上層側建物部20の荷重が追加的にかかるので、上層側からかかる軸方向の荷重が第2部分C2のCFT造柱11よりも大きくなる。
このような場合には、以下の順序でCFT造柱11のコンクリート柱部分11Bを構築する。
まず、図2(a)に示すように、上層側からかかる軸方向の荷重が大きくなる第1部分C1のCFT造柱11を対象とし、当該第1部分C1のCFT造柱11のコンクリート柱部分11Bを先行して構築する。
この時点で、第1部分C1のCFT造柱11は、コンクリート柱部分11Bが構築されて完成するので、コンクリート柱部分11Bが構築されていない未完成の第2部分C2のCFT造柱11に比べて、頑強で軸方向で圧縮変形し難いものとなる。
次に、図2(b)に示すように、上層側建物部20を構築する。
この時点で、完成された第1部分C1のCFT造柱11に対して上層側建物部20からの軸方向の荷重がかかる。なお、上層側建物部20は、少なくとも一部を構築すればよい。
ここで、第1部分C1のCFT造柱11には、上層側建物部20から荷重が追加されるため、これは、第1部分C1のCFT造柱11の軸方向の圧縮変形量α1を増大させる要因となる。これに対して、この第1部分C1のCFT造柱11は先行で完成させて、軸方向で圧縮変形し難くすることで、上層側建物部20からの荷重が追加される第1部分C1のCFT造柱11については、軸方向の圧縮変形量α1が増大するのを抑制する。
他方、第2部分C2のCFT造柱11は、上層側建物部20からの荷重が追加されないことに対して、第2部分C2のCFT造柱11は未完成で圧縮変形し易い状態のままとすることで、軸方向の圧縮変形量α2を増大させるようにする。
このように、上層側建物部20からの荷重の追加により軸方向の圧縮変形量α1が大きいことが予測される第1部分C1のCFT造柱11は軸方向の圧縮変形を抑制し、他方、上層側建物部20からの荷重が追加されず軸方向の圧縮変形量α2が小さいことが予測される第2部分C2のCFT造柱11は軸方向の圧縮変形を抑制せずに許容することで、第1部分C1のCFT造柱11の圧縮変形量α1と、第2部分C2のCFT造柱11の圧縮変形量α2とを近づける。
その後、第1部分C1のCFT造柱11の圧縮変形量α1と、第2部分C2のCFT造柱11の圧縮変形量α2が均等になるのを見計らい、図2(c)に示すように、第2部分C2にあるCFT造柱11のコンクリート柱部分11Bを構築する。
このようにすれば、第1部分C1のCFT造柱11と第2部分C2のCFT造柱11の圧縮変形量α1、α2を均等化することができる。したがって、両者に亘らせた梁12が圧縮変形量α1、α2の相違によって設定姿勢(例えば水平姿勢)からズレて偏荷重がかかるのを回避し、適切な構造バランスで建物Bを建築することができる。
(イ)荷重条件B(建築後の荷重のかかり易さに関する条件)に応じたコンクリート柱部分11Bの構築順序の調整について
荷重条件Bが異なる場合も、種々の場合が考えられるが、例えば、上層側建物部20との接続形態に基づく場合等がある。
図1の例では、上層側建物部20側の上層部22の柱23と複合構造建物部10のCFT造柱11とが図中の奥行き方向で異なる位置にある。そのため、上層部22の柱23の真下に複合構造建物部10のCFT造柱11が位置せず、トラス構造部21を介して上層部22の柱23から複合構造建物部10のCFT造柱11に荷重が伝達される。
この場合において、複合構造建物部10のCFT造柱11のうち、上層部22の柱23の直下位置から遠い側(柱23からの水平方向の離れ寸法が遠い側)の第3部分C3のCFT造柱11と、上層部22の柱23の直下位置に近い側(柱23からの水平方向の離れ寸法が近い側)の第4部分C4のCFT造柱11とでは、建築後における荷重のかかり易さに関する条件が異なる。
つまり、第3部分C3のCFT造柱11は、上層部22の柱23の直下位置から遠い分、建築後に上層側建物部20の荷重がかかり難く、第4部分C4のCFT造柱11は、上層部22の柱23の直下位置に近い分、建築後に上層側建物部20から荷重がかかり易い。
このような場合には、以下の順序でCFT造柱11のコンクリート柱部分11Bを構築する。なお、図3(a)〜(c)において、上側には、軸組の要部を模式的に示し、下側には、CFT造柱11と上層部22の柱23の平面の配置関係を模式的に示している。
まず、図3(a)に示すように、建築後に上層側建物部20の荷重がかかり難い上層部22の柱23から遠い側の第3部分C3のCFT造柱11を対象とし、当該第3部分C3のCFT造柱11のコンクリート柱部分11Bを先行して構築する。
この時点で、第1部分C1のCFT造柱11は、コンクリート柱部分11Bが構築されて完成するので、コンクリート柱部分11Bが構築されていない未完成の第4部分C4のCFT造柱11に比べて、頑強で軸方向で荷重がかかり易いものとなる。
次に、図3(b)に示すように、上層側建物部20を構築する。
この時点で、完成された第3部分C3のCFT造柱11に上層側建物部20からの荷重がかかる。なお、上層側建物部20は、少なくとも一部を構築すればよい。
ここで、第3部分C3のCFT造柱11は、完成されて頑強であり、未完成の第4部分C4のCFT造柱11に比べて、一時的に軸方向で荷重がかかり易いものとなっているので、上層側建物部20からの荷重が過剰に導入されて柱軸力N3が大きく現れ、更に、時間経過と共にこの状態に馴染ませることができる。
その後、図3(c)に示すように、第4部分C4のCFT造柱11のコンクリート柱部分11Bを構築する。
この時点で、第4部分のCFT造柱11も頑強で軸方向で荷重がかかり易いものとなり、第3部分3CのCFT造柱11に導入されていた上層側建物部20の荷重の過剰分が、第4部分C4のCFT造柱11の側に適切に分配されることになる。
このようにすれば、第3部分C3のCFT造柱11の柱軸力N3、及び、第4部分C4のCFT造柱11の柱軸力N4を、設計通りに的確に実現することができ、適切な構造バランスにて建物Bを建築することができる。
[別実施形態]
(1)前述の実施形態では、個々の複合柱11にかかる軸方向の荷重条件として、建築中における個々の複合柱11にかかる軸方向の荷重の大きさに関する条件(荷重条件A)と、建築後における個々の複合柱11への軸方向の荷重のかかり易さに関する条件(荷重条件B)を例に示したが、複合柱の重量に影響する断面形状や長さに関する条件や、各複合柱11が支持する階層の用途や積載重量等に関する条件など、各種の条件とすることができる。
(2)前述の実施形態では、平面配置の異なる複合柱11のコンクリート柱部分11Bの構築順序を調整する場合を例に示したが、上下方向で配置の異なる複数の複合柱11のコンクリート柱部分11Bの構築順序を調整してもよい。
(3)前述の実施形態では、複合構造建物部10で採用する複合柱として、CFT造の柱を例に示したが、勿論、SRC造の柱であってもよい。
10 複合構造建物部
11 複合柱
11A 鋼管柱部分(鉄柱部分)
11B コンクリート柱部分
20 上層側建物部
C1 第1部分
C2 第2部分
C3 第3部分
C4 第4部分

Claims (4)

  1. 鉄柱部分とコンクリート柱部分とを重複させた複合柱を採用した複合構造建物部を備えた建物の建築方法であって、
    複数の前記鉄柱部分を建て込む第1ステップと、前記第1ステップで建て込んだ鉄柱部分に重複させて複数の前記コンクリート柱部分を構築する第2ステップとを備え、
    前記第2ステップでは、個々の前記複合柱にかかる軸方向の荷重条件に応じて複数の前記コンクリート柱部分の構築順序を調整し、
    前記第2ステップでは、前記複合構造建物部よりも上層側の上層側建物部の直下に位置する複数の前記複合柱を、建築後に前記上層側建物部から荷重がかかり難い側の第3部分と、建築後に前記上層側建物部から荷重がかかり易い側の第4部分とに分け、
    前記第3部分の複合柱のコンクリート柱部分を先行して構築し、当該第3部分の複合柱に前記上層側建物部からの荷重がかかった後の段階で、前記第4部分の複合柱のコンクリート柱部分を構築して前記第3部分の複合柱にかかっていた前記上層側建物部からの荷重を前記第4部分の複合柱に分配する建築方法。
  2. 前記第3部分の複合柱を、前記上層側建物部の柱の直下位置からの水平方向の離れ寸法が遠い側とし、
    前記第4部分の複合柱を、前記上層側建物部の柱の直下位置からの水平方向の離れ寸法が近い側とする請求項1記載の建築方法。
  3. 前記上層側建物部には、多数のトラス材で構成されるトラス構造部と、前記トラス構造部を介して前記複合構造建物部の上に備えられる上層部とが備えられ、前記トラス構造部を介して前記第3部分及び前記第4部分の複合柱に前記上層側建物部の柱としての前記上層部の柱の荷重が伝達される請求項2記載の建築方法。
  4. 前記第2ステップにおいて、複数の前記コンクリート柱部分の構築順序を、少なくとも施工階における柱単位で調整する請求項1〜3のいずれか1項に記載の建築方法。
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