JP4843709B2 - 大空間建物の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、飛行機の格納庫、スポーツ用の屋根付き競技場、倉庫などのような中間部に柱や壁を設けることができない、大空間建物の構築方法に関するものである。

従来、特許文献１，２に開示されているように、四隅に立設した柱の上にトラスによって構成される屋根架構を架け渡すことで、大空間建物を構築する方法が知られている。

この屋根架構を柱間に架け渡す方法には、様々な方法が提案され、実施されている。
例えば、屋根架構を設置する高さまで仮設支保工を組んでおき、その仮設支保工の上にジャッキを設置し、伸長したジャッキの上で屋根架構を組み立てた後に、ジャッキを降ろしておこなうジャッキダウン工法がある。
また、地上で屋根架構を組み立てておいて、柱の上端にジャッキを設置し、そのジャッキを通したＰＣ鋼線の下端を屋根架構に連結し、ジャッキのストロークによって屋根架構を所定の位置まで吊り上げた後に、柱の上端と屋根架構を接合するリフトアップ工法がある。
特許第２９４５９１７号 特許第２９７９０３９号

しかしながら、従来のジャッキダウン工法では、屋根架構の面積及び設置する高さに比例して仮設支保工が大掛かりになるため、大空間建物を構築する場合は、仮設支保工の設置及び撤去に手間がかかり、工期が長くなったり、工費が高くなったりする原因になる。
一方、飛行機の格納庫のように前面に柱を設けることができない大スパンを必要とする架構を、リフトアップ工法で構築しようとすると、屋根架構を吊り上げる際に、自重によって面状の屋根架構にたわみやねじりが生じることになる。
そして、このような屋根架構の吊り上げ時の変形を修正することなく柱との接合をおこなうと、その応力状態が構築後も続くことになり、長期的な作用荷重として屋根架構の補強をおこなわなければならず、製作コストが増加する。
また、架設時の屋根架構の変形が大きくなると、接合する柱との相対位置のずれが生じ、接合のための位置合わせに手間がかかり、作業効率が低下する。

そこで、本発明は、リフトアップ時の変形によって架設後も残留する応力を低減することが可能な大空間建物の構築方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の大空間建物の構築方法は、前方側に門形トラスの柱となるトラス柱を横方向に間隔を置いて立設するとともに、後方側に後方支持部を構築し、前記門形トラスの梁となるトラス梁と、そのトラス梁から前記後方側に延設される屋根架構を一体として地上付近で組み立て、前記トラス梁と前記屋根架構の後方端部を所定の高さまで吊り上げ、前記トラス梁よりも前記後方端部の方が高くなる位置まで吊り上げた状態で前記トラス梁と前記トラス柱とを接合し、前記後方端部を下げて前記後方支持部と接合する。

このように構成された本発明の大空間建物の構築方法は、地上付近で組み立てられる屋根架構の前方には門形トラスを構成するトラス梁が設けられており、このトラス梁よりも屋根架構の後方端部の方が高くなるようにして吊り上げる。
このように後方端部を高く吊り上げることで、トラス梁の傾きが減少又は消滅し、容易にトラス柱との位置合わせをおこなうことできる。
また、トラス梁の傾きを修正してトラス柱と接合した後に、屋根架構の後方端部を下げて後方支持部に接合するようにすると、吊り上げ時に発生する応力よりも架設後の応力が小さくなって、屋根架構に残留する応力を低減することができる。

本発明の最良の実施の形態の大空間建物の構築方法を説明するもので、図１（ａ）はトラス梁と屋根架構の後方端部が同じ高さであるときの曲げモーメント図、図１（ｂ）はトラス梁より屋根架構の後方端部を高くしたときの曲げモーメント図、図１（ｃ）は図１（ｂ）の状態でトラス梁とトラス柱を接合して後方端部を下げたときの曲げモーメント図を示したものである。 屋根架構を支持する後面部と側面部の構成を説明する斜視図である。 トラス梁の後方側に屋根架構を延設した構成を説明する平面図である。 図４（ａ）はトラス柱の間にトラス梁を組み上げる工程を示した正面図、図４（ｂ）は同じ工程の屋根架構を側面側から見た側面図である。 図５（ａ）はトラス柱の間のトラス梁の吊り上げる工程を示した正面図、図５（ｂ）は同じ工程の屋根架構を側面側から見た側面図である。 図６（ａ）はトラス梁の傾きを修正する工程を示した正面図、図６（ｂ）は同じ工程の屋根架構を側面側から見た側面図である。 図７（ａ）はトラス梁とトラス柱とを接合する工程を示した正面図、図７（ｂ）は同じ工程の屋根架構を側面側から見た側面図である。 図８（ａ）は屋根架構の後方端部を後面部の上端に接合する工程を示した正面図、図８（ｂ）は同じ工程の屋根架構を側面側から見た側面図である。 トラス梁と屋根架構をトラス柱、後面部及び側面部に接合した大空間架構の構成を説明する平面図である。

符号の説明

Ｆ 前方
Ｒ 後方
Ｓ 側方
１ 大空間架構（大空間建物）
２ 門形トラス
２１ トラス柱
２２ トラス梁
３ 屋根架構
３２ 屋根梁（後方端部）
４ 後面部（後方支持部）
５ 側面部（側方支持部）
７ 吊点

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態の大空間建物の構築方法では、飛行機の格納庫として使用する大空間架構１を大空間建物として説明する。

まず、図２，３，８を参照しながら大空間架構１の全体構成について説明する。
この大空間架構１は、図８（ａ）に示すような前方Ｆ側を構成する門形トラス２と、図２に示すような後方支持部としての後面部４と、その後面部４の両側に接続される側方支持部としての側面部５，５と、後面部４と側面部５，５とに架け渡される図３に示すような屋根架構３とから主に構成される。

この門形トラス２は、図８（ａ）に示すように、軸力部材となるＨ形鋼や山形鋼などの鋼材を三角形状に組み合わせて構築される平面トラスであって、横方向に間隔を置いて立設される両脇のトラス柱２１，２１と、その上端間に架け渡されるトラス梁２２とによって構成される。

このトラス柱２１は、図２に示すように、Ｈ形鋼や山形鋼などの鋼材を三角形状に組み合わせて、上下方向に均一な平面視長方形の断面の塔状に製作される。
また、このトラス柱２１，２１間に架け渡されるトラス梁２２は、図８（ａ）に示すように、Ｈ形鋼や山形鋼などの鋼材を三角形状に組み合わせて、中央部が盛り上がったアーチ状に製作される。
さらに、このトラス梁２２の両端は、トラス柱２１，２１と接合する部分がハンチ状になるように、側方Ｓに向けて断面が漸増するように製作されている。

一方、屋根架構３は、図３に示すように、門形トラス２のトラス梁２２の後方Ｒ側に平面視略長方形状に延設される。
この屋根架構３は、トラス梁２２の長尺方向に略直交する方向に延設される複数の屋根トラス３１，・・・と、屋根架構３の後方端部で屋根トラス３１，・・・間を連結する屋根梁３２と、屋根トラス３１，・・・間を平面視斜めに連結する斜材３３，・・・と、屋根トラス３１，・・・間を平面視横方向に連結する横材３４，・・・とによって構成される。

この屋根トラス３１は、図８（ｂ）に示すように、Ｈ形鋼や山形鋼などの鋼材を三角形状に組み合わせて、いわゆるプラットトラスの形状に製作され、前方Ｆ側がトラス梁２２に接合される。

また、このような屋根架構３の後方端部の屋根梁３２を接合する後面部４は、図２に示すように、横方向に間隔をおいて立設される複数の後面柱４１，・・・と、その後面柱４１，・・・間を横方向に連結する横材４３，・・・と、後面柱４１，４１間を所定の個所で補強する補強トラス４４，・・・と、後面柱４１，・・・を設置する架台４２，・・・とによって主に構成される。

さらに、屋根架構３の側縁を接合する側面部５は、図２に示すように、横方向に間隔をおいて立設される複数の側面柱５１，・・・と、その側面柱５１，・・・間を横方向に連結する横材５２，・・・と、側面柱５１，５１間を補強する補強トラス５３，・・・とによって主に構成される。
そして、この側面部５，５は、前方Ｆ側の端部が、門形トラス２のトラス柱２１，２１にそれぞれ接合される。

以上に説明したように、この大空間架構１は、図２に示すような後面部４と側面部５，５とトラス柱２１，２１とによって平面視略Ｃ形に形成された架構の上端に、図３に示すような屋根架構３とトラス梁２２とを一体にした打上げ部材を接合することで構成される。

次に、図４−図８を参照しながら、本実施の形態の大空間架構１の構築方法について説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、横方向に間隔を置いて門形トラス２の柱となるトラス柱２１，２１を立設する。このトラス柱２１，２１の間隔は、例えば構築する大空間架構１が飛行機の格納庫に使用される場合には、150 m以上になる。
また、そのトラス柱２１，２１に接合する側面部５，５、及び側面部５，５間を後方Ｒ側で連結する後面部４を構築する（図２参照）。

続いて、側面部５，５及び後面部４に囲まれた範囲、及びトラス柱２１，２１間の地上に、図４（ａ），（ｂ）に示すように組立架台６，・・・を設置する。
そして、この組立架台６，・・・上に、図４（ａ）に示すようにトラス梁２２を組み立て、そのトラス梁２２の後方に、図４（ｂ）に示すように屋根架構３を延設する。
この屋根架構３は、吊り上げによって中央が撓む分を見越して、中央が盛り上がったアーチ状に組み立てる。

このようにして地上付近の組立架台６，・・・の上でトラス梁２２と屋根架構３を組み立てた後に、所定の高さまで吊り上げる。
この吊り上げは、図５（ａ），（ｂ）に示した吊点７，・・・の位置においておこなう。例えば図示は省略してあるが、トラス柱２１，２１の上端からトラス梁２２側に張り出した架台にジャッキを設置し、そのジャッキから吊り下げたＰＣ鋼線の下端をトラス梁２２の両端の吊点７，７に連結する（図５（ａ））。
また、後面柱４１の上端にも同様にジャッキを設置し、そこから吊り下げたＰＣ鋼線の下端を屋根架構３の屋根梁３２の吊点７に連結する（図５（ｂ））。さらに、トラス梁２２の中間など、ジャッキを設置する架台がない個所に吊点７，・・・を設ける場合は、仮設の支柱（図示せず）を立設して、その仮設支柱の上端に設置したジャッキと吊点７，・・・とを連結する（図５（ａ））。

そして、ジャッキのシリンダを伸長して、図５（ａ），（ｂ）に示すようにトラス梁２２と屋根架構３とを一体に吊り上げる。この吊り上げの開始直後は、図５（ｂ）に示すように、トラス梁２２と屋根梁３２の高さが略同じ位置になるように吊り上げをおこなう。
このジャッキによる吊り上げは、ジャッキの伸長、盛り替え、収縮を繰り返すことでおこなう。

この図５（ｂ）に示すように、屋根架構３の前方Ｆ側と後方Ｒ側が同じ高さにある場合は、屋根架構３の中央部が窪んで円弧状に撓み、トラス梁２２が時計回りに回転ＲＡして傾き、トラス柱２１との間で位置ずれが生じることになる。

そこで、図６（ｂ）に示すように、トラス梁２２よりも屋根架構３の後方Ｒ側の端部の位置が高くなるように、屋根梁３２側の吊り上げを先行させる。このようにしてトラス梁２２の反対側を高く吊り上げると、トラス梁２２が今度は反時計回りに回転ＲＢして傾きが修正される。

このように前方Ｆ側が下がった状態のまま、図７（ａ），（ｂ）に示すように、前方Ｆのトラス梁２２がトラス柱２１，２１の上端の高さにくるまで屋根架構３とともに吊り上げ、トラス柱２１，２１とトラス梁２２をボルトなどによって接合する。この際、トラス梁２２の傾きは修正されているので、トラス柱２１，２１との側面視での相対的な位置合わせが容易で、効率よく両者を接合することができる。この位置合わせは、例えばミリ単位の精度でおこなわれる。

そして、図８（ａ）に示すように、トラス柱２１，２１の上端とトラス梁２２の両端とを接合して門形トラス２を閉合させることになるが、トラス梁２２の両端付近の吊点７，７以外の吊点７，・・・による支持はそのまま維持しておく。

この門形トラス２の閉合後に、図８（ｂ）に示すように、屋根架構３の後方Ｒ側の屋根梁３２を後面柱４１の上端位置まで下げて、後面部４と屋根梁３２とを接合する。

また、この時点では、屋根架構３の側縁は自重によって中央部が撓み、予めアーチ状に上げ越して製作された分が消滅し、図８（ｂ）に示すように直線状になる。このように直線状になった屋根架構３の側縁と側面部５，５の上端とは、位置合わせがし易く容易に両者を接合することができる。

そして、トラス梁２２の中間部の吊点７，・・・による支持を解除することで仮設状態が解除された大空間架構１の平面図を、図９に示す。この平面図に示すように、屋根架構３は後面部４と側面部５，５の内側縁に沿って配置される。

次に、本実施の形態の大空間架構１の構築方法の作用について、図１を参照しながら説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、吊り上げたときにトラス梁２２と屋根梁３２の高さが同じ位置にあるときは、屋根架構３は撓んで曲げモーメントＭ１が発生するとともに、トラス梁２２は上端が屋根架構３側に傾くように回転ＲＡする。
この回転したトラス梁２２は、一点鎖線で示したトラス柱２１の位置とは側面視でずれており、このままの位置関係では両者を接合することができない。

そこで、図１（ｂ）に示すように、屋根架構３の後方Ｒ側の屋根梁３２を、トラス梁２２よりも高い位置になるまで吊り上げることで、トラス梁２２の傾きを修正してトラス柱２１に接合できる姿勢に制御する。

このように後方端部の屋根梁３２を高く吊が上げることで、曲げモーメントＭ２が発生した状態ではあるが、トラス梁２２の傾きが減少又は消滅し、容易にトラス柱２１との側面視での位置合わせをおこなうことできる。
また、トラス梁２２が鉛直方向で傾いていなければ、平面視での位置合わせも容易におこなうことができる。

そして、屋根梁３２を高い位置に吊り上げたままの状態でトラス梁２２とトラス柱２１，２１とを接合し、門形トラス２の構造体を閉合させる。その後、図１（ｃ）に示すように、屋根梁３２を後面部４の上端位置まで下げて両者を接合する。

このように門形トラス２が閉合し、屋根架構３の前方Ｆ側が門形トラス２という構造体によって支持された状態になった後に、後方端部の屋根梁３２を下げると、屋根架構３に残留する曲げモーメントＭは、図１（ａ）に示した吊り上げ時の曲げモーメントＭ１よりも小さくなる。

すなわち、図１（ａ）に示すように屋根架構３の前方Ｆ側と後方Ｒ側とが同じ高さで円弧状に撓んだ状態のままリフトアップし、トラス柱２１，２１及び後面部４に接合すると、図１（ｃ）の二点鎖線で示すような曲げモーメントＭ１が吊り上げ時のまま残留することになる。

これに対して、トラス梁２２よりも屋根架構３の後方端部の屋根梁３２の方が高くなるように吊り上げることでトラス梁２２の傾きを修正し（図１（ｂ））、トラス梁２２とトラス柱２１，２１とを接合した後に屋根架構３の後方端部を下げると、図１（ｃ）に示すように屋根架構３の曲げモーメントＭの最大値が小さくなる。

このように発生する曲げモーメントＭが低減されると、残留する応力も低減できるので、吊り上げ時に大幅に増加する応力に合わせた設計をおこなう必要がなく、屋根架構３や大空間架構１を経済的に構築することができる。

また、地上付近で組立てられる屋根架構３の前方には、門形トラス２を構成するトラス梁２２が設けられて剛性が増加しているので、吊り上げ時の自重による変形に対しても抵抗することができる。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、後方支持部及び側方支持部をトラス架構にした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、後方支持部や側方支持部を、鋼板や鉄筋コンクリートなどで壁状に構築したり、前面と同様に門形トラスにしたりすることもできる。
また、前記実施の形態では、側方支持部として側面部を構築したが、これに限定されるものではなく、側方支持部を設けずに側方Ｓから見た場合も門形になるような大空間建物であってもよい。

Claims (4)

1. 前方側に門形トラスの柱となるトラス柱を横方向に間隔を置いて立設するとともに、後方側に後方支持部を構築し、
   前記門形トラスの梁となるトラス梁と、そのトラス梁から前記後方側に延設される屋根架構を地上付近で組み立て、
   前記トラス梁と前記屋根架構の後方端部を所定の高さまで吊り上げ、
   前記トラス梁よりも前記後方端部の方が高くなる位置まで吊り上げた状態で前記トラス梁と前記トラス柱とを接合し、
   前記後方端部を下げて前記後方支持部と接合することを特徴とする大空間建物の構築方法。
2. 前記後方支持部を構築する際に、前記屋根架構の両側縁を支持する側方支持部も構築し、
   前記トラス梁と前記トラス柱とを接合した後に、前記屋根架構を前記後方支持部及び前記側方支持部に接合することを特徴とする請求項１に記載の大空間建物の構築方法。
3. 前記後方端部は、前記トラス梁と前記トラス柱とが側面視で合致する状態になるまで前記トラス梁より高く吊り上げることを特徴とする請求項１又は２に記載の大空間建物の構築方法。
4. 前記トラス梁には、両端付近と中間部とに吊点を設けるとともに、中間部の吊点を両端の吊点より高く吊り上げた状態で前記トラス梁と前記トラス柱とを接合することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の大空間建物の構築方法。

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