JP7169765B2 - 構造物の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、大梁およびこの大梁の上に構築される梁上構造体を備える構造物の構築方法に関する。

従来より、吹抜けを覆う大スパンの大梁の上に梁上構造体を構築する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１には、吹き抜けを覆う大スパンの大梁を架設し、大梁上に立設される上部架構の柱と大梁との間にジャッキを設置し、柱をジャッキに支持させた状態で、大梁上に１層以上の架構の全体を構築して柱をジャッキアップする、あるいは架構の一部を構築する毎に柱をジャッキアップする作業を繰り返す、上部架構の構築方法が示されている。

特許文献２には、屋根を地組みした後、壁躯体を複数に分割して、分割した区画毎に壁躯体の上にジャッキを設けて、これらジャッキの上に屋根に取り付ける工程と、１つ置きのジャッキを駆動して屋根を上昇させ、作動させなかったジャッキの下方にさらに壁躯体を構築する工程と、を備える、大スパンの屋根架構を押し上げて構築する方法が示されている。

特許文献３には、下部躯体の上方に主要空間を置いて上向きに湾曲した大スパン大梁を架設し、この大スパン大梁により上部躯体を支持する施工方法が示されている。具体的には、大スパン大梁の柱位置から、下部躯体の上部柱位置にＰＣ鋼線を垂設するとともに、この上部柱位置に油圧ジャッキを設け、この油圧ジャッキによりＰＣ鋼線を緊張して大スパン大梁に下向きの鉛直荷重を与える。上部躯体の施工段階に応じて、油圧ジャッキによりその鉛直荷重の調整を行う。
また、この特許文献３では、大スパン大梁上に鉄骨柱および鉄骨梁からなる複数階の柱梁架構を建て込み、順次、上層階側に向かって柱梁架構を建て込んで、ジャッキアップを繰り返し行うことで、上部躯体を構築する。その際、上部躯体の床スラブを打設すると、床スラブの重量により大スパン大梁に鉛直荷重が作用する。よって、床スラブの床面積が大きくなる程、大きな鉛直荷重が大スパン大梁に作用する、という問題があった。

特開２０００－１４４８９２号公報 特開平３－１９７７３６号公報 特開平４－４４５６９号公報

本発明は、大梁の上に梁上構造体を構築する際、この梁上構造体に捩れや変形が局所的に発生するのを防止できる構造物の構築方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、大梁上に梁上構造体を構築する方法として、大梁単体ではなく、大梁に連続する床スラブを現場で打設して床スラブ付き大梁とし、その床スラブ付き大梁上にジャッキを設置し、このジャッキに支持させて複数階に亘って床スラブが打設された床スラブ付き柱梁架構を構築し、この床スラブ付き柱梁架構のジャッキアップを行うことで、梁上構造体に捩れや局所的な変形を発生させることなく、構造物を構築できることを見出した。
第１の発明の構造物の構築方法は、所定階（例えば、後述の３階）の大梁（例えば、後述の大梁１２）と、当該大梁の上に構築される梁上構造体（例えば、後述の梁上構造体２２）と、を備える構造物（例えば、後述の建物１）の構築方法であって、前記大梁の中央部を上方に湾曲させた状態で構築する工程（例えば、後述のステップＳ１）と、前記大梁の上にジャッキ（例えば、後述のジャッキ５０）を設置し、当該ジャッキに支持させて前記梁上構造体を構築する工程（例えば、後述のステップＳ２）と、前記所定階の床スラブを構築する工程（例えば、後述のステップＳ３）と、前記ジャッキにより前記所定階の大梁および床スラブに反力をとって前記梁上構造体をジャッキアップする工程（例えば、後述のステップＳ４）と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、大梁の中央部を上方に湾曲させた状態で構築し、剛性を高めておく。さらに、この大梁にスラブを接合してスラブ付き大梁とし、さらに剛性を高める。この高剛性のスラブ付き大梁に反力をとって、ジャッキにより梁上構造体をジャッキアップしたので、大梁単体に反力をとってジャッキアップする場合に比べて、ジャッキの反力を大きく確保できる。よって、梁上構造体を構成する床スラブの床面積が大きくても、大梁上の梁上構造体に捩れや局所的な変形を生じさせることなく高精度で構築できる。
また、スラブ付き大梁に反力をとって梁上構造体をジャッキアップしたので、梁上構造体の荷重を大梁単体ではなく、床スラブ付きの大梁断面で負担させることができ、大梁自体の断面サイズを小さくできる。

第２の発明の構造物の構築方法は、前記梁上構造体を構築する工程では、当該梁上構造体を構成する柱および梁を架設するとともに、当該梁上構造体を構成する複数階の床スラブも構築することを特徴とする。

この発明によれば、梁上構造体を構成する柱および梁に加えて床スラブを構築し、この状態で、大梁上に設置したジャッキにより梁上構造体をジャッキアップしたので、梁上構造体の実際の荷重をジャッキに負担させることができる。
また、柱および梁だけでなく床スラブまで構築した梁上構造体をジャッキアップしたので、ジャッキアップ時に梁上構造体に捩れ等がほとんど生じることなく、高精度でジャッキアップを行うことができる。

第３の発明の構造物の構築方法は、前記ジャッキにより前記梁上構造体をジャッキアップする工程の後に、前記梁上構造体の上に新たな梁上構造体（例えば、後述の梁上構造体２２Ａ）を構築し、前記ジャッキにより、前記所定階の大梁および床スラブに反力をとって、当該ジャッキより上側の全ての梁上構造体をジャッキアップすることを繰り返す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、大梁上に構築した梁上構造体をジャッキアップした後、この梁上構造体の上に新たに梁上構造体を構築してジャッキアップすることで、大梁上の梁上構造体を高層化できる。

本発明によれば、大梁の上に梁上構造体を構築する際、この梁上構造体に捩れや局所的な変形が生じるのを防止できる構造物の構築方法を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る構造物の構築方法により構築される建物の縦断面図である。 図１に示す建物のＡ－Ａ平断面図である。 本発明の構造物の構築方法の施工フローチャートである。 図１に示す建物において、破線Ｂで囲まれた大梁と梁上構造体との接合部分の部分拡大図である。 実施例の各ステップにおけるＲ通りの４階梁を対象とする鉛直変位の実測値の推移図である。 本発明の第２実施形態に係る構造物の構築方法の施工フローチャートである。

本発明は、大梁単体ではなく、床スラブ付き大梁上に、順次、上層階側に向って複数階に亘って床スラブ付き柱梁架構を構築し、その床スラブ付き柱梁架構のジャッキアップを繰り返し行うことで、大梁上に構造物を構築する方法である。第１実施形態は、大梁上に５層を有する梁上構造体を構築する場合であり、第２実施形態は、大梁上に６層以上の階数を備えた梁上構造体を構築する場合である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る構造物の構築方法により構築される鉄骨造の構造物としての建物１の縦断面図である。図２は、図１に示す建物１のＡ－Ａ平断面図である。
建物１の構造体は、７階建てであり、下部構造体１０と、下部構造体１０の上に設けられた上部構造体２０と、を備える。下部構造体１０は、基礎３０、柱３１、梁３２、図示しない床スラブを含んで構成される。上部構造体２０は、柱４１、梁４２、図示しない床スラブを含んで構成される。ここで、下部構造体１０および上部構造体２０を構成する各柱３１、４１は、矩形筒状の鋼管の内部にコンクリートが充填されたＣＦＴ柱である。

下部構造体１０は、複数層ここでは２層の下部一般構造体１１と、下部一般構造体１１の上端に支持されたトラス構造の大梁１２と、を備える。具体的には、大梁１２は、３階床レベルに設けられており、この大梁１２の直下は吹き抜けとなっている。
上部構造体２０は、下部一般構造体１１の上に架設された複数層ここでは５層の上部一般構造体２１と、大梁１２の上に構築された複数層ここでは５層の梁上構造体２２と、を備える。ここで、上部構造体２０の柱４１のうち梁上構造体２２に設けられたものを柱４１Ａとすると、梁上構造体２２は、これら柱４１Ａを介して大梁１２に支持されている。

以上の建物１を構築する手順について、図３に示す構造物の構築方法の施工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、下部構造体１０の鉄骨建方を行う。具体的には、下部構造体１０の基礎３０を構築し、柱３１、梁３２、および大梁１２の鉄骨建方を行う。このとき、大梁１２の中央部を上方に湾曲させた状態つまりむくりを付けて構築する。
ステップＳ２では、上部構造体２０の鉄骨建方を行う。具体的には、大梁１２上にジャッキ５０を設置する。その後、上部構造体２０の柱４１および梁４２の鉄骨建方を行う。梁上構造体２２の鉄骨建方を行う際、梁上構造体２２の柱４１Ａをジャッキ５０に支持させる。このとき、ジャッキ５０は、平面視で、建物外周部のＰ通りの３本の柱４１Ａと、このＰ通りの１スパン内側のＱ通りの３本の柱４１Ａと、に一対ずつ設置される（図２参照）。

図４は、図１に示す建物１の破線Ｂで囲まれた大梁１２と梁上構造体２２との接合部分の部分拡大図である。
柱４１の下端部の互いに背中合わせの側面には、外側に向かって延びる一対のブラケット４３が形成されている。また、大梁１２の上面には、柱４１Ａの下端面に対向する位置に柱継手部３３が形成されるとともに、一対のブラケット４３に対向する位置に、一対の束柱３４が形成されている。一対のジャッキ５０は、束柱３４とブラケット４３との間に設置されている。
以上のように、一対のジャッキ５０は、柱４１Ａに偏心荷重が作用しないように、平面視で柱４１Ａの中心を挟んだ両側に設置されている。

ステップＳ３では、上部構造体２０の下層および下部構造体１０の最上層の床スラブを構築する。
具体的には、上部構造体２０の４階床スラブおよび５階床スラブを構築し、その後、下部構造体１０の３階床スラブを構築する。これにより、大梁１２に連続する床スラブ（３階床スラブ）が構築される。つまり、本実施形態では、上部構造体の下層を、上部構造体を構成する最下層とその直上階の２層とし、具体的には４階および５階と定義した。
ステップＳ４では、ジャッキ５０により、大梁１２および３階床スラブに反力をとって、上部構造体２０の梁上構造体２２をジャッキアップして、上方に移動させる（図４中白抜き矢印で示す）。このとき、ジャッキアップ作業は、Ｐ通りおよびＱ通りについて通り毎に行う。

ステップＳ５では、大梁１２と梁上構造体２２とを接合する。具体的には、梁上構造体２２をジャッキアップした後、柱継手部３３と柱４１Ａの下端面との間に、図示しない角形鋼管を挿入し、この角形鋼管の下端を柱継手部３３に溶接するとともに、角形鋼管の上端を柱４１Ａの下端に溶接する。その後、ジャッキ５０をジャッキダウンして、導入した荷重を解除する。
ステップＳ６では、上部構造体２０の残りの床スラブを構築する。具体的には、上部構造体２０の６階床スラブおよび７階床スラブを構築するとともに、屋上階の屋根を構築し、外壁を取り付ける。

〔実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例では、トラス梁のむくりを１０ｍｍとした。また、図１に示す上部構造体２０は、１節分の高さである。つまり、上部構造体２０は、鉄骨製作工場において、上部構造体２０の５層分の高さの鉄骨柱を製作し、建設現場にてその鉄骨柱を建て込んで、鉄骨梁を接合した鉄骨柱梁架構である。
また、Ｐ通りの柱については、１２００ｋＮまで導入できるロックナット付き油圧ジャッキを、１本の柱につき２台ずつ配置した。また、Ｑ通りの柱については、８００ｋＮまで導入できるロックナット付き油圧ジャッキを、１本の柱につき２台ずつ配置した。

実施例では、梁上構造体（４階梁）の鉛直変位が制御目標値に達するまで荷重を導入した。図５は、各ステップにおけるＲ通りの４階梁を対象とする鉛直変位の実測値の推移図である。
図５に示すように、最終的な梁上構造体の鉛直変位が、ジャッキにより荷重を導入しなかった場合の鉛直変位の約２５％～５０％に収まるように、鉛直変位を制御した。つまり、最終的な梁上構造体の鉛直変位が、ジャッキにより荷重を導入しなかった場合の鉛直変位よりも約１０ｍｍ～１５ｍｍ低減するように、鉛直変位を制御した。具体的には、Ｐ通りのＲ通りでは、建物使用時における鉛直変位が１５．５ｍｍ低減し、Ｑ通りのＲ通りでは、建物使用時における鉛直変位が１０．０ｍｍ低減した。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）大梁１２の中央部を上方に湾曲させた状態で構築し、剛性を高めておく。さらに、この大梁１２に３階床スラブを接合してスラブ付き大梁とし、さらに剛性を高める。この高剛性のスラブ付き大梁１２に反力をとって、ジャッキ５０により梁上構造体２２をジャッキアップしたので、大梁単体に反力をとってジャッキアップする場合に比べて、ジャッキ５０の反力を大きく確保できるから、大梁１２上の梁上構造体２２に捩れや局所的な変形を生じさせることなく高精度で構築できる。
また、スラブ付き大梁１２に反力をとって梁上構造体２２をジャッキアップしたので、梁上構造体２２の荷重を大梁１２だけでなく３階床スラブにも負担させることができ、大梁１２の断面サイズを小さくできる。

（２）梁上構造体２２を構成する柱４１Ａおよび梁４２に加えて４階床スラブおよび５階床スラブを構築し、この状態で、大梁１２上に設置したジャッキ５０により梁上構造体２２をジャッキアップしたので、梁上構造体２２の実際の荷重をジャッキ５０に負担させることができる。
また、柱４１Ａおよび梁４２だけでなく床スラブまで構築した梁上構造体２２をジャッキアップしたので、ジャッキアップ時に梁上構造体２２に捩れ等がほとんど生じることなく、高精度でジャッキアップを行うことができる。

〔第２実施形態〕
本実施形態では、図１中破線で示すように、梁上構造体２２の上にさらに梁上構造体２２Ａが構築されている点が、第１実施形態と異なる。
よって、本実施形態では、梁上構造体２２をジャッキアップした後に、梁上構造体２２の上に新たな梁上構造体２２Ａを構築し、再度、梁上構造体２２、２２Ａをジャッキアップする。

以下、本実施形態に係る建物１を構築する手順について、図６に示す構造物の構築方法の施工フローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１Ａは、第１実施形態のステップＳ１と同様である。
ステップＳ２Ａでは、上部構造体２０の所定階分の鉄骨建方を行う。例えば、上部構造体２０を５層分、つまり、上部一般構造体２１および梁上構造体２２の鉄骨建方を行う。
ステップＳ３Ａ、Ｓ４Ａは、第１実施形態のステップＳ３、Ｓ４と同様である。
ステップＳ５Ａでは、上部構造体２０が完成したか否かを判定する。この判定がＹｅｓである場合、ステップＳ６Ａに移る。一方、この判定がＮｏである場合、ステップＳ２Ａに戻る。ステップＳ２Ａでは、さらに上部構造体２０の所定階分の鉄骨建方を行う。具体的には、残る梁上構造体２２Ａの鉄骨建方を行う。
ステップＳ６Ａ、Ｓ７Ａは、第１実施形態のステップＳ５、Ｓ６と同様である。

このようにすれば、上述の（１）、（２）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（３）大梁１２上に構築した梁上構造体２２をジャッキアップした後、この梁上構造体２２の上に新たに梁上構造体２２Ａを構築してジャッキアップすることで、大梁１２上の梁上構造体を高層化できる。

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、上述の第１、第２実施形態では、ステップＳ３、Ｓ３Ａにおいて、上部構造体の下層として２層分の床スラブを構築したが、これに限らず、１層分の床スラブを構築してもよい。

１…建物（構造物） １０…下部構造体 １１…下部一般構造体 １２…大梁
２０…上部構造体 ２１…上部一般構造体 ２２、２２Ａ…梁上構造体
３０…基礎 ３１…下部構造体の柱 ３２…下部構造体の梁
３３…柱継手部 ３４…束柱
４１…上部構造体の柱 ４１Ａ…梁上構造体の柱 ４２…上部構造体の梁
４３…ブラケット ５０…ジャッキ

Claims (2)

1. 所定階の大梁と、当該大梁の上に構築される梁上構造体と、を備える構造物の構築方法であって、
   前記大梁を中央部が上方に湾曲した状態で構築する工程と、
   前記大梁上の柱継手部の近傍の束柱上にジャッキを設置し、前記柱継手部に対向して前記梁上構造体の柱を配置するとともに、当該ジャッキで前記梁上構造体の柱の側面から外側に向かって延びるブラケットを支持することで、前記ジャッキに支持させて前記梁上構造体の柱および梁を構築する工程と、
   前記大梁上の床スラブおよび前記梁上構造体の下から２層分の床スラブを構築する工程と、
   前記ジャッキにより前記大梁および前記大梁上の床スラブに反力をとって前記２層分の床スラブが構築された梁上構造体をジャッキアップする工程と、
   前記大梁上の柱継手部と前記梁上構造体の柱の下端面との間に鋼管を挿入し、前記鋼管の下端を前記柱継手部に溶接するとともに、前記鋼管の上端を前記柱の下端面に溶接し、その後、前記ジャッキをジャッキダウンする工程と、
   前記梁上構造体の残りの階層分の床スラブを構築する工程と、を含むことを特徴とする構造物の構築方法。
2. 前記ジャッキにより前記２層分の床スラブが構築された梁上構造体をジャッキアップする工程の後で前記大梁の柱継手部と前記梁上構造体の柱の下端面との間に鋼管を挿入して溶接する工程の前に、前記梁上構造体の上に新たな梁上構造体を構築し、前記ジャッキにより、前記所定階の大梁および床スラブに反力をとって、当該ジャッキより上側の全ての梁上構造体をジャッキアップすることを繰り返す工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物の構築方法。

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