JP6878898B2

JP6878898B2 - 屋根架構の施工方法

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Publication number: JP6878898B2
Application number: JP2017005214A
Authority: JP
Inventors: 恒則原田
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-01-16
Also published as: JP2018115427A

Description

本発明は、屋根架構を施工する方法に関する。

屋根を施工する方法として、リフトアップ工法が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のリフトアップ工法では、まず、ドーム形状の屋根架構を地組するとともに、本設の下部構造体の外周部分と内周柱を屋根架構の外周部近傍の地面に立設する。その下部構造体の外周部分及び内周柱の上端に仮設構台を設置するとともに、仮設構台の中央部上にセンターホールジャッキを設置する。その後、センターホールジャッキから吊上げロッドを下部構造体の外周部分と内周柱の間に垂下させて、吊上げロッドの下端を屋根架構の外周部に連結する。そして、センターホールジャッキによって屋根架構を下部構造体の外周部分及び内周柱の上端にまでリフトアップした後、完成させた下部構造体の上端に屋根架構の外周部を固定する。

特開平１０−２８０５４３号公報

ところで、屋根架構が張出屋根の架構である場合、屋根架構の外周部がそれを支持する支柱の外側に張り出すので、屋根架構のうち支柱よりも外側の部分と内側の部分では応力状態が不均衡になる。つまり、屋根架構から支柱に作用する荷重は支柱の内側の部分と外側の部分で相違するので、支柱には偏心曲げ荷重が作用する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、張出屋根架構を支持する支柱に発生する偏心曲げ荷重を抑制することを目的とする。

以上の課題を解決するための発明は、立設した支柱から外側に屋根架構を張り出すように前記屋根架構を地組し、前記支柱の両側の上方に設置されたジャッキの出力を互いに等しくすることによって前記屋根架構の荷重を前記ジャッキに等しく負担させながら、前記支柱の両側において前記ジャッキによって前記屋根架構を引き揚げ、前記屋根架構の引き揚げ後に、前記支柱の両側部に設置した支持架台によって前記屋根架構を支持した状態で前記ジャッキの出力を除荷するとともに荷重受け替え後の前記屋根架構の曲率を引き揚げ時の前記屋根架構の曲率に等しくすることによって、前記屋根架構の荷重を前記ジャッキから前記支持架台に受け替えて前記屋根架構の荷重を前記支持架台に等しく負担させることを特徴とする屋根架構の施工方法である。

好ましくは、前記支持架台の設置位置が前記屋根架構の下側であり、前記屋根架構を前記支持架台によって下から支持する。

以上によれば、屋根架構の引き揚げ中に対のジャッキの出力が互いに等しいので、対のジャッキが屋根架構の荷重を等しく負担する。そして、屋根架構の引き揚げ後に、支柱の両側部に設置した対の支持架台によって屋根架構をその下側から支持した状態で対のジャッキの出力を除荷して、屋根架構の荷重を対のジャッキから対の支持架台に受け替えると、対の支持架台が屋根架構の荷重を等しく負担することになる。それゆえ、屋根架構の荷重が支柱の両側に等しく作用するので、支柱には偏心曲げ荷重が発生しない。よって、支柱が安定して起立する。

好ましくは、前記屋根架構の引き揚げ後であって前記ジャッキの出力の除荷の前に、前記屋根架構と前記支持架台との間に隙間埋め材を設ける。

以上によれば、屋根架構の下に隙間が形成されたり、屋根架構の下面が支持架台の上面に対して斜めになった状態でも、屋根架構の荷重を隙間受け材を介して支持架台に受け替えることができる。

好ましくは、前記屋根架構の引き揚げ後であって前記ジャッキの出力の除荷の前に、前記支持架台と前記屋根架構との間に免震支承を設置する。
以上によれば、支持架台と屋根架構との間に免震支承を設置することによって、地震時には地盤の揺れが屋根架構に伝達し難い。

本発明によれば、屋根架構の荷重が支柱の両側に等しく作用するので、支柱の偏心曲げ荷重を抑制することができる。

図１は、大スパン構造物の正面図である。図２は、大スパン構造物の平面図である。図３は、図２に示すIII−IIIに沿った断面の拡大図である。図４は、屋根架構の施工における一工程を説明するための正面図である。図５は、図４に示す工程の後の工程を説明するための拡大断面図である。図６は、図５に示す工程の後の工程を説明するための正面図である。図７は、図６に示す工程の後の工程を説明するための正面図である。図８は、図７に示す工程の後の工程を説明するための正面図である。図９は、図８に示す工程の後の工程を説明するための正面図である。図１０は、図９に示す工程の後の工程を説明するための正面図である。図１１は、図１０に示す工程の後の工程を説明するための拡大断面図である。図１２は、変形例における拡大断面図である。図１３は、変形例における屋根架構の地組工程を説明するための正面図である。図１４は、変形例における屋根架構の引き揚げ工程を説明するための正面図である。図１５は、変形例における拡大断面図である。図１６は、変形例における拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

１．大スパン構造物
図１は大スパン構造物の正面図であり、図２は大スパン構造物の平面図であり、図３は図２に示すIII−IIIに沿った面を矢印方向に見て示した概略拡大断面図である。図１及び図２に示すように、大スパン構造物は、基礎上に立設された支柱２，２，３，３と、支柱２，２，３，３によって支持された屋根架構４等を備える。

支柱２，２，３，３は、鉄骨材を組み立ててなるトラス構造により構成されている。なお、支柱２，２，３，３が鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造であってもよい。

支柱２，２が並列され、支柱３，３が支柱２，２の列と平行となるように並列され、これら支柱２，２，３，３が上から見て正方形又は長方形の角の位置に配置されている。以下では、支柱２，２の列方向及び支柱３，３の列方向を桁行方向といい、桁行方向に対して直交する水平方向を梁行方向という。

屋根架構４は、鉄骨材を組み立ててなるトラス構造により構成されている。屋根架構４は、支柱２，２，３，３によって規定される直方体型又は立方体型の内部空間よりも外側に張り出した張出屋根である。図１に示す例では、屋根架構４が平屋根の架構である。なお、屋根架構４は、中央部が上方に膨出したドーム状であるか、又は梁行方向中央部が上方に膨出したアーチ状に設けられてもよい。

図２に示すように、屋根架構４の４つの角部の内側の部位には、鉄骨材の無い中空部４ａ，４ａ，４ｂ，４ｂが設けられている。支柱２，２，３，３が中空部４ａ，４ａ，４ｂ，４ｂ内に配置され、支柱２，２，３，３が屋根架構４の鉄骨材によって囲繞されている。図３に示すように、中空部４ａの内面にはゴム弾性材等からなる複数の緩衝材５，５が設けられ、中空部４ｂの内面にも複数の緩衝材６，６が設けられている。

図３に示すように、支柱２の上部の梁行方向両側には支持架台２１，２２が設置されている。支持架台２１，２２は支柱２から屋根架構４の鉄骨材の下に張り出しており、屋根架構４が支持架台２１，２２によって支持されている。具体的には、支持架台２１，２２上に免震支承２３，２４が設置され、免震支承２３，２４上に屋根架構４が設置されている。ここで、屋根架構４の鉄骨材と免震支承２３，２４の上側のフランジとの間の隙間にグラウト（隙間埋め材）２５，２６が充填されている。同様にして、支持架台３１，３２が支柱３の上部の梁行方向両側に設置され、屋根架構４がグラウト（隙間埋め材）３５，３６及び免震支承３３，３４を介して支持架台３１，３２によって支持されている。

免震支承２３，２４，３３，３４は、上下一対の対向フランジの間にゴム層と鋼板が交互に積層されたものである。免震支承２３，２４，３３，３４が水平方向の振動について屋根架構４と支柱２，２，３，３を絶縁し、免震支承２３，２４，３３，３４によって屋根架構４が水平方向に移動可能に支持されている。

屋根架構４が支柱２から梁行方向に張り出す長さは支柱２と支柱３との間の間隔の２分の１よりも短いにも関わらず、支持架台２１，２２は屋根架構４の荷重をほぼ等しく負担する。支持架台３１，３２も屋根架構４の荷重をほぼ等しく負担する。そのため、支柱２，３を安定して起立させることができる。

なお、支柱２，２，３，３は桁行方向に２列、梁行方向に２列で配列されているが、更に多くの支柱が桁行方向に３列以上、梁行方向に２列で配列されていて、屋根架構４がそれら支柱に支持されていてもよい。

２．屋根架構の施工方法及び大スパン構造物の構築方法
図４に示すように、まず、本設の支柱２，２，３，３を構築する。この際、支柱２と支柱２を桁行方向に並列させ、支柱３と支柱３も桁行方向に並列させ、支柱２と支柱３を梁行方向に並列させるので、これら支柱２，２，３，３を上から見て正方形又は長方形の角の位置に構築する。

また、これら支柱２，２，３，３によって囲まれた領域の内側やその外側に、複数の架台５０を間隔を隔てて立設する。ここで、これら架台５０の頭部が支柱２，２と支柱３，３との間の中央部において盛り上がったアーチ形状にほぼ揃うような高さに架台５０を構築する。このアーチ形状は、支柱２，２，３，３上に設置後の屋根架構４の自重により屋根架構４の撓みを考慮したものである。

次に、屋根架構４を架台５０上に支持させるように、アーチ状の屋根架構４を地組する。この際、屋根架構４のうち支柱２，２，３，３に対応する部位には、鉄骨材の無い中空部４ａ，４ａ，４ｂ，４ｂを設け、中空部４ａ，４ａ，４ｂ，４ｂ内の支柱２，２，３，３を屋根架構４の鉄骨材によって囲繞する。

次に、図５に示すように、屋根架構４の下側且つ支柱２の梁行方向両側に支持架台２１，２２及び免震支承２３，２４を準備して、支持架台２１，２２及び免震支承２３，２４を屋根架構４に仮組みする。例えば支持架台２１，２２及び免震支承２３，２４を吊り材によって屋根架構４から吊り下げるように仮組みする。ここで、中空部４ａの下に支持架台２１，２２及び免震支承２３，２４をはみ出さないように、支持架台２１，２２及び免震支承２３，２４を屋根架構４の下に仮組みする。同様に、屋根架構４の下側且つ支柱３の梁行方向両側の位置に支持架台３１，３２及び免震支承３３，３４を屋根架構４の下に仮組みする。

また、中空部４ａの内面に複数の緩衝材５，５…を取り付け、中空部４ｂの内面にも複数の緩衝材６，６…を取り付ける。

次に、図６に示すように、支柱２の上端に仮設構台６０を設置し、センターホールジャッキ等のジャッキ６１，６２を仮設構台６０に設置する。ジャッキ６１，６２の設置位置は、支柱２の梁行方向両側の上方である。より具体的には、ジャッキ６１，６２の設置位置は、完成後の支持架台２１，２２の位置（図１参照）の直上である。同様に、支柱３の上に仮設構台７０及びジャッキ７１，７２を設置する。

次に、ロッド（吊り材）６３，６４をジャッキ６１，６２にセッティングするとともに、ロッド６３，６４をジャッキ６１，６２から支柱２の梁行方向両側に垂下させる。そして、ロッド６３，６４を支柱２の梁行方向両側において屋根架構４に連結する。具体的には、ロッド６３，６４の下端を屋根架構４の上端に連結する。同様に、ロッド（吊り材）７３，７４によってジャッキ７１，７２と屋根架構４を連結する。
なお、ロッド６３，６４，７３，７４を屋根架構４の鉄骨材の間に通して、ロッド６３，６４，７３，７４の下端を屋根架構４の下端に連結してもよいし、ロッド６３，６４，７３，７４の下端を屋根架構４の上端と下端の間の位置の鉄骨材に連結してもよい。また、ロッド６３，６４，７３，７４を屋根架構４の鉄骨材の間に通して、ロッド６３，６４，７３，７４の下端に台座を設け、屋根架構４の下から台座によって屋根架構４を支持してもよい。

次に、油圧装置によってジャッキ６１，６２，７１，７２に油圧を供給して、ジャッキ６１，６２，７１，７２の出力（ロッド６３，６４，７３，７４を引き揚げる力）を漸増させると、ロッド６３，６４，７３，７４の張力が漸増する。この際、ジャッキ６１，６２，７１，７２の出力を何れのジャッキ６１，６２，７１，７２でも互いに等しく制御する。

ジャッキ６１，６２，７１，７２の出力が或る値にまで上昇すると、図７に示すように屋根架構４が梁行方向両側部から浮き始める。つまり、屋根架構４の上への変形量は、梁行方向中央部から両側部に向かって漸増することになる。これは、ジャッキ６１，６２，７１，７２は出力が何れも等しく、ジャッキ６１，６２，７１，７２が屋根架構４の荷重を等しく負担するためである。

その後のジャッキ６１，６２，７１，７２の出力の上昇に伴って、屋根架構４のアーチ形状の曲率が漸減する。そして、ジャッキ６１，６２，７１，７２の出力が或る値にまで上昇すると、図８に示すように屋根架構４の梁行方向中央部も浮き上がる。

その後、何れのジャッキ６１，６２，７１，７２にも等しい油圧を供給し続けることによって、何れのジャッキ６１，６２，７１，７２も出力が等しい状態が維持される。そのため、屋根架構４の曲率をほぼ一定に保った状態で屋根架構４をジャッキ６１，６２，７１，７２によってリフトアップすることができる。なお、リフトアップ中の屋根架構４の曲率は完成後の屋根架構４の曲率にほぼ等しい。
支持架台２１，２２，３１，３２及び免震支承２３，２４，３３，３４も屋根架構４に追従して上昇される。

そして、図９に示すように、屋根架構４を支柱２，２，３，３の上部にまで引き揚げたら、屋根架構４の上昇を停止させる。この際も、何れのジャッキ６１，６２，７１，７２も出力を等しく制御して、屋根架構４の荷重をジャッキ６１，６２，７１，７２に等しく負担させる。

次に、支持架台２１，２２と屋根架構４の仮止めを解除して、図１０に示すように支持架台２１，２２を支柱２の上部の梁行方向両側部に固定する。この際、屋根架構４の下面の形状に合わせて支持架台２１，２２の設置高さを調整することによって、免震支承２３，２４の高さ程度の間隔を支持架台２１，２２と屋根架構４の間に形成する。また、支持架台２１の上面と支持架台２２の上面は高さが揃っていてもよいし、上下にずれていてもよい。また、支持架台２１の上下長と支持架台２２の上下長が互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。
同様に、支持架台３１，３２を支柱３の上部の梁行方向両側部に固定する。

次に、免震支承２３，２４と屋根架構４の仮止めを解除して、図１１に示すように免震支承２３，２４を支持架台２１，２２上に設置して、免震支承２３，２４を支持架台２１，２２に固定する。同様に、支持架台３１，３２上に免震支承３３，３４を設置する。

次に、免震支承２３，２４，３３，３４と屋根架構４との間の隙間にグラウト２５，２６，３５，３６を充填して、硬化させる。なお、免震支承２３，２４，３３，３４と屋根架構４との間に隙間がなく、免震支承２３，２４，３３，３４の上側のフランジが屋根架構４に当接しているのであれば、グラウトの充填を行わなくてもよい。また、免震支承２３，２４，３３，３４の上側のフランジをボルト等によって屋根架構４に締結してもよいし、締結しなくてもよい。

以上のように屋根架構４の上昇停止後に支持架台２１，２２，３１，３２、免震支承２３，２４，３３，３４及びグラウト２５，２６，３５，３６を設置している間中も、何れのジャッキ６１，６２，７１，７２も出力を等しく制御して、屋根架構４の荷重をジャッキ６１，６２，７１，７２に等しく負担させる。そして、支持架台２１，２２，３１，３２、免震支承２３，２４，３３，３４及びグラウト２５，２６，３５，３６の設置後、ジャッキ６１，６２，７１，７２への油圧供給を停止して、ジャッキ６１，６２，７１，７２の出力を除荷する。これにより、屋根架構４の荷重をジャッキ６１，６２，７１，７２から支持架台２１，２２，３１，３２に受け替える。そのため、屋根架構４の荷重を支持架台２１，２２，３１，３２にほぼ等しく負担させることができる。
次に、ジャッキ６１，６２，７１，７２及び仮設構台６０，７０を撤去する。

３．効果
（１）屋根架構４の引き揚げ中にジャッキ６１，６２，７１，７２は出力が互いに等しく制御されているので、屋根架構４の荷重がジャッキ６１，６２，７１，７２に等しく作用する。そして、支持架台２１，２２，３１，３２及び免震支承２３，２４，３３，３４の設置後に、屋根架構４の荷重がジャッキ６１，６２，７１，７２から支持架台２１，２２，３１，３２に受け替えられるので、屋根架構４の荷重が支持架台２１，２２，３１，３２に等しく負担される。それゆえ、支柱２，３が安定して起立した状態を保持できる。つまり、屋根架構４の荷重が支柱２の梁行方向両側に等しく作用するので、支柱２が梁行方向中央側に倒れるような偏心曲げ荷重を抑制することができる。そのため、大スパン構造物の設計にあたっては支柱２の鉛直軸力を考慮するだけで済む上、偏心曲げ荷重に対する補強を支柱２に施さなくても済む。支柱３についても同様である。

（２）誤差等によって免震支承２３，２４，３３，３４と屋根架構４との間に隙間が生じた場合でも、隙間にグラウト２５，２６，３５，３６を充填することによって、ジャッキ６１，６２，７１，７２の出力の除荷時に屋根架構４の荷重が支持架台２１，２２，３１，３２に等しく負担される。

（３）屋根架構４の引き揚げ後に屋根架構４の下面が免震支承２３，２４，３３，３４の上側のフランジに対して斜めとなることがある。そのような場合でも、免震支承２３，２４，３３，３４と屋根架構４との間に隙間にグラウト２５，２６，３５，３６を充填することによって、屋根架構４の荷重をジャッキ６１，６２，７１，７２から免震支承２３，２４，３３，３４に受け替えることができる。

（４）支持架台２１，２２，３１，３２と屋根架構４との間に免震支承２３，２４，３３，３４が設けられているので、地震時には地盤の揺れが屋根架構４に伝達し難い。よって、地震が発生しても、屋根架構４が損傷しない。

（５）屋根架構４の引き揚げ中に風等によって屋根架構４が揺動した場合、支柱２，３への屋根架構４の衝撃力が緩衝材５，６によって緩衝される。よって、支柱２，３や屋根架構４の損傷を防止できる。

（６）仮設構台６０，７０を本設の支柱２，３の上端に設置したので、ジャッキ６１，６２，７１，７２を設置するための仮設用タワーを別途構築しなくても済む。よって、工期の短縮及び施工コストの抑制を図れる。

４．変形例
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以下に、以上の実施形態からの変更点について説明する。以下に説明する変更点は、可能な限り組み合わせて適用してもよい。

（１）グラウト２５，２６，３５，３６の代わりに、隙間埋め材としてのシムプレート（薄鋼板）を屋根架構４と免震支承２３，２４，３３，３４の上側のフランジとの間の隙間に挿入してもよい。この場合に、免震支承２３，２４，３３，３４の上側のフランジと屋根架構４を締結しなければ、シムプレートが免震支承２３，２４，３３，３４や屋根架構４に対して摺動可能となる。そうすると、屋根架構４が温度変化によって伸長・収縮し得るので、温度変化による屋根架構４の応力の発生を抑えることができる。

（２）二枚のシムプレートを屋根架構４と免震支承２３，２４，３３，３４の上側のフランジとの間の隙間に挿入した上で、二枚のシムプレートの間にグラウト２５，２６，３５，３６を充填してもよい。この場合に、免震支承２３，２４，３３，３４の上側のフランジと屋根架構４を締結しなければ、下側のシムプレートが免震支承２３，２４，３３，３４に対して摺動可能となる。そうすると、屋根架構４が温度変化によって梁行方向に伸長・収縮し得るので、温度変化による屋根架構４の応力の発生を抑えることができる。

（３）図１２に示すように、支持架台２１，２２，３１，３２上に免震支承を設置することなく、支持架台２１，２２，３１，３２と屋根架構４との隙間にグラウト２５，２６，３５，３６を充填してもよい。グラウト２５，２６，３５．３６の代わりにシムプレートを支持架台２１，２２，３１，３２と屋根架構４との隙間に挿入してもよい。また、二枚のシムプレートを屋根架構４と支持架台２１，２２，３１，３２との間の隙間に挿入した上で、二枚のシムプレートの間にグラウト２５，２６，３５，３６を充填してもよい。

（４）上記実施形態では、アーチ状の屋根架構４を地組し、屋根架構４のリフトアップの際に屋根架構４を曲率が小さくなるように変形させた。それに対して、図１３に示すように平らな屋根架構４を地組し、図１４に示すように屋根架構４のリフトアップの際に屋根架構４を逆アーチ状に変形させてもよい。この場合、図１５又は図１６に示すように、屋根架構４の下面の形状に合わせて支持架台２１，２２，３１，３２の設置高さを調整することによって、梁行方向外側の支持架台２１，３１の設置高さを内側の支持架台２２，３２の設置高さよりも高くする。また、屋根架構４の引き揚げ後に屋根架構４の下面が免震支承２３，２４，３３，３４の上側のフランジ及び支持架台２１，２２，３１，３２の上面に対して斜めとなるので、図１５に示すように、グラウト２５，２６，３５，３６を免震支承２３，２４，３３，３４と屋根架構４との間に隙間に充填するか、楔形の隙間埋め材を免震支承２３，２４，３３，３４と屋根架構４との間に隙間に挿入する。図１６に示すように、免震支承を設置しない場合には、グラウト２５，２６，３５，３６を支持架台２１，２２，３１，３２と屋根架構４との間に隙間に充填するか、楔形の隙間埋め材を支持架台２１，２２，３１，３２と屋根架構４との間に隙間に挿入する。

（５）上記実施形態では、支持架台２１，２２，３１，３２を屋根架構４の下面よりも下の位置に設置した。それに対して、支持架台２１，２２，３１，３２を屋根架構４の上端と下端の間の位置に設置してもよい。この場合、支持架台２１，２２を支柱２から屋根架構４の鉄骨材の間に横方向に通して、支持架台２１，２２によって屋根架構４の下面以外の鉄骨材の下から屋根架構４を支持する。支持架台３１，３２についても同様である。

２，３…支柱，４…屋根架構，２１，２２，３１，３２…支持架台，
２３，２４，３３，３４…免震支承，
２５，２６，３５，３６…グラウト（隙間埋め材），６０，７０…仮設構台，
６１，６２，７１，７２…ジャッキ，６３，６４，７３，７４…ロッド

Claims

立設した支柱から外側に屋根架構を張り出すように前記屋根架構を地組し、
前記支柱の両側の上方に設置されたジャッキの出力を互いに等しくすることによって前記屋根架構の荷重を前記ジャッキに等しく負担させながら、前記支柱の両側において前記ジャッキによって前記屋根架構を引き揚げ、
前記屋根架構の引き揚げ後に、前記支柱の両側部に設置した支持架台によって前記屋根架構を支持した状態で前記ジャッキの出力を除荷するとともに荷重受け替え後の前記屋根架構の曲率を引き揚げ時の前記屋根架構の曲率に等しくすることによって、前記屋根架構の荷重を前記ジャッキから前記支持架台に受け替えて前記屋根架構の荷重を前記支持架台に等しく負担させることを特徴とする屋根架構の施工方法。
前記支持架台の設置位置が前記屋根架構の下側であり、前記屋根架構を前記支持架台によって下から支持することを特徴とする請求項１に記載の屋根架構の施工方法。
前記屋根架構の引き揚げ後であって前記ジャッキの出力の除荷の前に、前記屋根架構と前記支持架台との間に隙間埋め材を設けることを特徴とする請求項２に記載の屋根架構の施工方法。
前記屋根架構の引き揚げ後であって前記ジャッキの出力の除荷の前に、前記支持架台と前記屋根架構との間に免震支承を設置することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の屋根架構の施工方法。