JP5711097B2 - 柱構造及び施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の斜柱を備えた柱構造、及び、該柱構造を含む構造体の施工方法に関する。

大屋根等を支持する柱構造として、複数の斜柱を多叉状に接続した柱構造が提案されている（例えば非特許文献１）。このような柱構造は、周囲の見通しを良好にし、景観にすぐれるという利点がある。非特許文献１に記載の柱構造では、複数の斜柱の柱脚をピン支持とするために、球座に支持された球体から、斜柱毎の連結部が突出した鋳鋼ジョイントが用いられている。

川口 衛 他、「ＪＲ旭川駅の構造設計」、鉄構技術、２０１１年５月号、株式会社鋼構造出版、Ｐ３８−４４

非特許文献１に記載の柱構造で利用されている鋳鋼ジョイントは、斜柱を一本ずつ連結部に溶接して接合することが必要であり、施工に時間を要する。特に、駅舎の改良工事において上記の柱構造を採用するような場合、電車が運行していない時間帯しか工事ができないので、工期的に問題となる。

一方、鋳鋼ジョイントに代わる柱脚のピン支持構造として、ピンと軸孔との組み合わせによる支持構造の採用が挙げられるが、現場で柱脚部にピンを挿入する方法をとると、施工性向上の点で斜柱の施工誤差の許容範囲を大きくする方が有利である。しかし、許容範囲を大きくすると、風荷重や地震荷重等の外力が作用した場合に、ピンと軸孔とのクリアランスが大きいため、構造体がガタついて音鳴りがし易くなる。

本発明の目的は、短期間で精度よく施工できる柱構造、及び、該柱構造を含む構造体の施工方法を提供することにある。

本発明によれば、複数の斜柱と、前記複数の斜柱の各柱脚が接続される接続部と、を備えた柱構造において、前記接続部は、下部を構成する柱部材の上端部に設けられたベース部と、前記複数の斜柱毎に設けられ、前記斜柱の柱脚をピン支持する軸孔を有する板状支承部であって、前記ベース部上に放射状に固着された複数の支承部と、隣接する前記支承部間にそれぞれ配設されると共に隣接する前記支承部にそれぞれ接合され、隣接する前記支承部間の角度を規定する補強部と、を備えたことを特徴とする柱構造が提供される。

また、本発明によれば、複数の斜柱と、前記複数の斜柱の各柱脚が接続される接続部と、を備えた柱構造と、前記柱構造により支持された、梁部材の組立体と、を含む構造物の施工方法であって、前記接続部は、前記複数の斜柱毎に設けられ、前記斜柱の柱脚をピン支持する軸孔を有する板状支承部であって、放射状に配置された複数の支承部と、隣接する前記支承部間にそれぞれ配設されると共に隣接する前記支承部にそれぞれ接合され、隣接する前記支承部間の角度を規定する補強部と、を備え、前記施工方法は、前記組立体を地組みする工程と、地組みした前記組立体を仮置き架台上に載置し、その位置決めを行う工程と、前記複数の斜柱のうちの一部の斜柱と、これらの柱脚が接続された前記接続部とを吊り上げ、前記仮置き架台内に配置する工程と、前記一部の斜柱の柱頭を、前記組立体にピン接続する工程と、前記複数の斜柱のうちの残りの前記斜柱の柱頭を前記組立体にピン接続すると共に柱脚を前記接続部に接続する工程と、前記複数の斜柱、前記接続部及び前記組立体を含むユニットの建て方を行う工程と、を含む施工方法が提供される。

本発明によれば、短期間で精度よく施工できる柱構造、及び、該柱構造を含む構造体の施工方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る柱構造を採用した構造物の概略図及び部分拡大図。 （Ａ）は接続部の平面図、（Ｂ）は接続部の正面図、（Ｃ）は接続部の組立例を示す説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は上記構造物の施工方法の説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は上記構造物の施工方法の説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は上記構造物の施工方法の説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は上記構造物の施工方法の説明図。

図１は本発明の一実施形態に係る柱構造２を採用した構造物Ａの概略図及び柱構造２の部分拡大図である。構造物Ａは２階建ての建築物であって、２階部分の床スラブ３上に柱構造２が立設されている。柱構造２は大屋根１を構成する梁部材の組立体１１に連結されて、大屋根１を支持する柱の一部を構成している。

＜柱構造＞
柱構造２は、その下部を構成する垂直な柱部材２３と、その上部を構成する複数の鉄骨の斜柱２１と、これらを接続する接続部２２と、を備える。本実施形態の場合、斜柱２１は４本設けられており、柱部材２３から四叉状にこれらが立ち上がっている。しかし、斜柱２１の数はこれに限られず、二叉状、三叉状或いは五叉状にしてもよい。接続部２２は柱部材２３の上部に固定されると共に、複数の斜柱２１の各柱脚が接続されている。なお、本実施形態では、柱部材２３上に接続部２２を固定する構成としたが、柱部材２３を省略し、床スラブ３に接続部２２を直接固定する構成も採用可能である。

図２（Ａ）は接続部２２の平面図、（Ｂ）は接続部２２の正面図である。接続部２２は、斜柱毎に設けられた合計４つの支承部２２１と、ベース部２２２と、隣接する支承部２２１間にそれぞれ配置された合計４つの補強部２２３と、を備える。

各支承部２２１は一枚の板状をなしており、その厚み方向に貫通した軸孔２２１ａを有している。各支承部２２１は、図２（Ａ)に示すように、平面視で放射状で、かつ、等角度ピッチ（９０度ピッチ）で配置されている。本実施形態の場合、各支承部２２１がその中心部で接合されて十字状をなしているが、その中心部で分離していてもよい。また、各支承部２２１を等角度ピッチで配置したが、不等角度ピッチとすることも可能である。

図２（Ａ）に示すように斜柱２１の柱脚側端部には一対の板状の連結部２２１が設けられており、各連結部２２１にはその厚み方向に貫通した軸孔２１１ａが形成されている。斜柱２１は、その連結部２２１間に支承部２２１を挿入し、軸孔２２１ａ及び軸孔２１１ａにピン２４を挿通することで接続部２２に接続され、かつ、ピン支持される。

本実施形態の場合、斜柱２１側を一対の板状の連結部２２１とし、接続部２２側を一枚の板状の支承部２２１としたが、斜柱２１側を一枚の板状の連結部とし、接続部２２側を一対の板状の支承部としてもよい。

なお、図２（Ｂ)に示すように斜柱２１の柱頭側端部にも、一対の板状の連結部２２１及び軸孔２１１ａが形成されており、梁部材の組立体１１に設けた連結部１１２にピン支持される。

ベース部２２２は、本実施形態の場合、円板状をなし、各支承部２２１の下面が溶接等によって固着されている。ベース部２２２には、その厚み方向に貫通した取付孔２２２ａが設けられている。図２（Ｂ)に示すように、取付孔２２２ａには柱部材２３の上端部に設けたベースプレート２３１（図１参照）に植設したボルト２３１ａが挿通し、ボルト２３１ａにはナット２３１ｂが螺着される。

取付孔２２２ａはボルト２３１ａの直径よりも十分大きな直径を有しており、ベースプレート２３１に対する接続部２２の水平方向の位置を調整可能としている。更に、ベース部２２２とベースプレート２３１との間に、高さ調整プレートを挟み込むことにより、接続部２２の鉛直方向の位置調整も可能としている。接続部２２はこれらの位置調整ののち、ナット２３１ｂを締結して仮固定し、ベース部２２２とベースプレート２３１とを溶接することで、最終的に固定することができる。

各補強部２２３は、隣接する支承部２２１にそれぞれ接合され、隣接する支承部２２１間の角度を規定している。本実施形態の場合、各補強部２２３は扇型をなしており、その端面間の角度が、支承部２２１の配設ピッチに合わせて９０度となっている。本実施形態では、補強部２２３の形状を扇型としているが、例えば三角形等、他の形状であってもよい。

補強部２２３を設けたことで、支承部２２１を補強でき、座屈防止を図れる。特に図２（Ｂ)に示すように、各斜柱２１の軸線Ｌの交点Ｐと同じ高さに補強部２２３の位置を設定することにより、支承部２２１の補強効果を高めることができる。

補強部２２３は、また、支承部２２１の配置精度を向上することができる。図２（Ｃ）は接続部２２の組立例を示す説明図である。同図の例では、４つの支承部２２１を、１つの部材２２１Ａに２つの部材２２１Ｂを溶接すること構成する場合を例示している。部材２２１Ａは２つの支承部２２１を形成し、各部材２２１Ｂは１つの支承部２２１を形成することになる。

部材２２１Ａには部材２２１Ｂが溶接されるが、その際、これらの一方に補強部２２３を溶接しておく。そうすると、補強部２２３を定規（分度器）として利用して、部材間の溶接作業を行える。この結果、支承部２２１の配置精度を向上できる。

本実施形態では、このように、接続部２２３を鉄鋼の板材の組合せで構成できるので、その製造コストを抑制できる。また、斜柱２１との接続作業に溶接は不要であり、ピン２４の挿入によるので、施工期間の短縮化を図れる。

＜施工方法＞
次に、組立体１と柱構造２との施工方法の例について図３乃至図６を参照して説明する。構造物Ａが駅舎等の建築物である場合には、建て方時間が夜間等に限られる。そこで、本実施形態では、下記に述べるように、組立体１と柱構造２の一部をユニット化しておき、建て方時間を短縮する。また、構造体Ａがガタついて音鳴りすることを抑制するため、施工誤差をより小さくする。上述した補強部２２３の定規（分度器）としての利用による支承部２２１の配置精度と、これから説明する施工方法による施工精度とにより、例えば、軸孔２１１ａ、２２１ａの直径が７０ｍｍの場合に、ピン２４との許容誤差を０．５ｍｍ程度に抑えることができる。

図３（Ａ）を参照して、まず、組立体１をバックヤードで地組みする。組立体１は鉄骨の梁部材１１１を正方形の格子状に組み付けて構成されており、四隅部分には斜柱２１が接続される支承部１１２が設けられる。この段階では組立体１は仮締めされる。

次に図３（Ｂ）に示すように、組立体１を不図示のクレーンのクレーンフックＦで吊って、仮置き架台４上にセットする。仮置き架台４はバックヤードで事前に組み立てられる。仮置き架台４はＨ型鋼材や仮設材等から構築され、その上部には組立体１がセットされるジャッキ４１が設けられる。なお、仮置き架台４には転倒防止ワイヤ等が組み付けられると共に枠組足場等が配設されるが、図示を省略している。

組立体１がジャッキ４１上に載置されると、組立体１の測量とジャッキ４１の昇降によって、組立体１が構造部Ａに設置されたときの姿勢となるように、その位置決めを行う。位置決めが完了すると、組立体１を本締めする。

組立体１のこれらの作業に並行して、或いは前後して、柱構造２の準備を行う。まず、図４（Ａ)に示すように、複数の斜柱２１のうちの一部の斜柱２１と、接続部２２とを地組みする。同図の例では、同一直線状に位置することになる２本の斜柱２１の柱脚を接続部２２に接続している。次に、図４（Ｂ)に示すように、地組みした２本の斜柱２１と接続部２２とを不図示のクレーンで吊り上げ、仮置き架台４内に配置する。このとき、組立体１の梁部材１１１と斜柱２１とが干渉しないように、地組みした２本の斜柱２１と接続部２２とをＶ字型に吊って降下させる。接続部２２の着地地点には事前にジャッキ５を配置しておく。その後、２本の斜柱２１の一方の柱頭の連結部２１１を組立体１１側の支承部１１２にピン接続する。次に、２本の斜柱２１の他方の柱頭の連結部２１１を組立体１１側の支承部１１２にピン接続する。その際、接続部２２をジャッキ５上に着座させ、ジャッキ５の昇降により連結部２１１と支承部１１２との高さ合わせを行うことができる。

次に、残り２本の斜柱２１の接続作業に移る。図５（Ａ)に示すように、残り２本の斜柱２１は一本ずつ不図示のクレーンで吊り上げ、組立体１の梁部材１１１と斜柱２１とが干渉しないように仮置き架台４内に配置する。そして、柱頭の連結部２１１を組立体１１側の支承部１１２にピン接続する。必要に応じてジャッキ５の昇降により連結部２１１と支承部１１２との高さ合わせを行う。残り２本の斜柱２１の接続作業が完了すると、図５（Ｂ)に示すように、４本全部の斜柱２１、接続部２２及び組立体１とが互いに組み付けられ、かつ、構造物Ａに設置されたときの姿勢とされたユニットＵが完成する。ユニットＵには必要に応じて更に小梁等を組み付ける。

次に、図６に示すように、ユニットＵの建て方を行う。まず、図６（Ａ)に示すように仮置き架台４から、不図示のクレーンによってユニットＵを吊り上げる。次に、図６（Ｂ)に示すように、ユニットＵを床スラブ３に設置した仮置き架台６上にセットする。仮置き架台６の上部にはユニットＵがセットされるジャッキ６１が設けられる。ジャッキ６１の昇降によりユニットＵの高さ方向の位置が調整される。

床スラブ３上には柱部材２３が事前に施工されており、柱部材２３のベースプレート２３１上にユニットＵの接続部２２が着座される。ベースプレート２３１と接続部２２との位置決めを行った後、両者が固定される。また、組立体１は、隣接する不図示の組立体１と接続され、溶接にて固定される。こうした施工作業が完了した後、仮置き架台６が撤去される。

本実施形態では、このようにバックヤードにてユニットＵの組立てを行い、かつ、その位置決めも行っているので、柱構造２やユニットＵを短期間で精度よく施工できる。

２ 柱構造
２１ 斜柱
２２ 接続部
２２１ 支承部
２２３ 補強部

Claims (2)

1. 複数の斜柱と、前記複数の斜柱の各柱脚が接続される接続部と、を備えた柱構造において、
   前記接続部は、
   下部を構成する柱部材の上端部に設けられたベース部と、
   前記複数の斜柱毎に設けられ、前記斜柱の柱脚をピン支持する軸孔を有する板状支承部であって、前記ベース部上に放射状に固着された複数の支承部と、
   隣接する前記支承部間にそれぞれ配設されると共に隣接する前記支承部にそれぞれ接合され、隣接する前記支承部間の角度を規定する補強部と、
   を備えたことを特徴とする柱構造。
2. 複数の斜柱と、前記複数の斜柱の各柱脚が接続される接続部と、を備えた柱構造と、前記柱構造により支持された、梁部材の組立体と、を含む構造物の施工方法であって、
   前記接続部は、
   前記複数の斜柱毎に設けられ、前記斜柱の柱脚をピン支持する軸孔を有する板状支承部であって、放射状に配置された複数の支承部と、
   隣接する前記支承部間にそれぞれ配設されると共に隣接する前記支承部にそれぞれ接合され、隣接する前記支承部間の角度を規定する補強部と、を備え、
   前記施工方法は、
   前記組立体を地組みする工程と、
   地組みした前記組立体を仮置き架台上に載置し、その位置決めを行う工程と、
   前記複数の斜柱のうちの一部の斜柱と、これらの柱脚が接続された前記接続部とを吊り上げ、前記仮置き架台内に配置する工程と、
   前記一部の斜柱の柱頭を、前記組立体にピン接続する工程と、
   前記複数の斜柱のうちの残りの前記斜柱の柱頭を前記組立体にピン接続すると共に柱脚を前記接続部に接続する工程と、
   前記複数の斜柱、前記接続部及び前記組立体を含むユニットの建て方を行う工程と、を含む施工方法。

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