特開 2024-141311 構造物および構造物の構築方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024141311

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】構造物および構造物の構築方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/34 20060101AFI20241003BHJP

   E04B 7/14 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

E04B1/34 A

E04B1/34 C

E04B7/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023052890

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 忠宏

(72)【発明者】

【氏名】矢野 一正

(72)【発明者】

【氏名】川崎 文義

(57)【要約】

【課題】内部空間を有する構造物を、内部空間をできるだけ使用せずに構築できる構造物等を提供する。
【解決手段】構造物１は、屋根と壁を有する。構造物１では、柱部１１と、柱部１１から側方に張り出すように設けられた桁部１２とによる橋梁状架構が、複数並列に配置され、隣り合う柱部１１同士、および隣り合う桁部１２同士が横梁で連結される。隣り合う桁部１２の間には屋根パネル１５が設けられ、桁部１２と屋根パネル１５が構造物１の屋根となる。また柱部１１の屋根の反対側には、桁部１２の張出部分１２１が設けられ、張出部分１２１により柱部１１の屋根側への曲げモーメントに抵抗する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

屋根を有する構造物であって、
柱部と、前記柱部から側方に張り出すように設けられた桁部とによる架構が、複数並列に配置され、
隣り合う前記柱部同士、および隣り合う前記桁部同士が横梁で連結され、
隣り合う前記桁部の間に屋根材が設けられ、前記桁部と前記屋根材が前記屋根となり、
前記柱部の前記屋根側への曲げモーメントに抵抗する機構が、前記柱部の前記屋根の反対側で設けられたことを特徴とする構造物。

【請求項2】

前記桁部が前記柱部から斜材により吊り支持されることを特徴とする請求項１記載の構造物。

【請求項3】

前記桁部は、前記柱部から前記屋根の反対側に張り出す張出部分を有し、
前記機構は前記張出部分であることを特徴とする請求項１記載の構造物。

【請求項4】

前記桁部の屋根部分は鋼桁であり、前記桁部の前記張出部分はコンクリート桁であることを特徴とする請求項３記載の構造物。

【請求項5】

前記構造物は壁を有し、
隣り合う前記柱部の間に壁材が設けられ、前記柱部および前記壁材が前記壁となることを特徴とする請求項１記載の構造物。

【請求項6】

屋根を有する構造物の構築方法であって、
柱部の構築後、桁部を、前記柱部側から先端側へと順次延伸するように設けることで、前記柱部と前記桁部による架構を形成する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）により形成される前記架構であって、並列に配置される複数の前記架構の隣り合う前記柱部同士、および隣り合う前記桁部同士を横梁で連結する工程（ｂ）と、
を有し、
隣り合う前記桁部の間に屋根材を設けることで、前記桁部と前記屋根材が前記屋根となり、
前記柱部の前記屋根側への曲げモーメントに抵抗する機構が、前記柱部の前記屋根の反対側で設けられることを特徴とする構造物の構築方法。

【請求項7】

前記工程（ａ）において、前記桁部のユニットを搬送装置により前記桁部の延伸方向に沿って施工済みの前記桁部の先端まで搬送し、当該先端に前記ユニットを取り付けることを特徴とする請求項６記載の構造物の構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物とその構築方法に関する。

【背景技術】

【0002】

限られた敷地内で大容積の内部空間を有する構造物を構築する際、当該内部空間でも様々な作業が行われる。例えば、特許文献１では、当該内部空間で地組したトラス梁等を上方へとリフトアップし、柱の間に架設している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2022-177571号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、敷地内に既存建物が存在し、当該既存建物を覆うように構造物を構築することが求められる場合もあり、このようなケースでは前記のように内部空間が使用できず、別途の方法が求められていた。

【0005】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、内部空間を有する構造物を、内部空間をできるだけ使用せずに構築できる構造物等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記した課題を解決するための第１の発明は、屋根を有する構造物であって、柱部と、前記柱部から側方に張り出すように設けられた桁部とによる架構が、複数並列に配置され、隣り合う前記柱部同士、および隣り合う前記桁部同士が横梁で連結され、隣り合う前記桁部の間に屋根材が設けられ、前記桁部と前記屋根材が前記屋根となり、前記柱部の前記屋根側への曲げモーメントに抵抗する機構が、前記柱部の前記屋根の反対側で設けられたことを特徴とする構造物である。

【0007】

本発明では、内部空間を有する構造物に、橋梁の架構を応用する。この架構は柱部から側方に桁部を張り出したものであり、一般的な橋梁の張出架設方法を適用して内部空間を極力使用せずに施工できる。例えば、上記の桁部は柱部から張出架設を行うことで、内部空間をほぼ使用せずに施工できる。また本発明では複数の架構の柱部同士、桁部同士を横梁により連結して一体の構造物を形成し、柱部の屋根側への曲げモーメントに抵抗する機構を設けることで、構造的安定性が向上する。

【0008】

前記桁部が前記柱部から斜材により吊り支持されることが望ましい。
屋根を構成する桁部が長スパンとなる場合は、斜張橋やエクストラドーズド橋のように、当該桁部を柱部から吊り支持するとよい。

【0009】

前記桁部は、前記柱部から前記屋根の反対側に張り出す張出部分を有し、前記機構は前記張出部分であることが望ましい。例えば、前記桁部の屋根部分は鋼桁であり、前記桁部の前記張出部分はコンクリート桁である。
上記の張出部分は、桁部の屋根部分に対するカウンターウェイトとして機能し、柱部の屋根側への曲げモーメントに抵抗することで構造的安定性が向上する。また桁部の屋根部分を鋼桁とし、張出部分はコンクリート桁とすることで、長尺の屋根部分と、短尺の張出部分との間で重量のバランスを取りやすくなる。

【0010】

前記構造物は壁を有し、隣り合う前記柱部の間に壁材が設けられ、前記柱部および前記壁材が前記壁となることが望ましい。
これにより、壁を有する構造物を構築できる。

【0011】

第２の発明は、屋根を有する構造物の構築方法であって、柱部の構築後、桁部を、前記柱部側から先端側へと順次延伸するように設けることで、前記柱部と前記桁部による架構を形成する工程（ａ）と、前記工程（ａ）により形成される前記架構であって、並列に配置される複数の前記架構の隣り合う前記柱部同士、および隣り合う前記桁部同士を横梁で連結する工程（ｂ）と、を有し、隣り合う前記桁部の間に屋根材を設けることで、前記桁部と前記屋根材が前記屋根となり、前記柱部の前記屋根側への曲げモーメントに抵抗する機構が、前記柱部の前記屋根の反対側で設けられることを特徴とする構造物の構築方法である。
第２の発明は、第１の発明の構造物の構築方法である。

【0012】

前記工程（ａ）において、前記桁部のユニットを搬送装置により前記桁部の延伸方向に沿って施工済みの前記桁部の先端まで搬送し、当該先端に前記ユニットを取り付けることが望ましい。
これにより、構造物の内部空間をほぼ使用せずに、桁部を容易に施工できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明により、内部空間を有する構造物を、内部空間をできるだけ使用せずに構築できる構造物等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】構造物１を示す斜視図。

【図2】構造物１の鉛直断面および平面を示す図。

【図3】構造物１の側面を示す図。

【図4】構造物１の構築方法を示す図。

【図5】ユニットＵの取付方法について説明する図。

【図6】横梁１７と屋根パネル１５の取付方法について説明する図。

【図7】アンカレイジ１３１を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0016】

（１．構造物１）
図１は、本発明の実施形態に係る構造物１を示す斜視図である。この構造物１は、斜張橋やエクストラドーズド橋（ED橋）などの橋梁の架構を、大容積の内部空間を有する構造物１に応用したものである。構造物１は屋根と壁とを備え、図示は省略するが、その内部空間には既存建物等が配置されている。

【0017】

構造物１は、斜張橋等の橋脚と主塔に対応する柱部１１と、斜張橋等の主桁に対応する桁部１２とを有し、桁部１２は、柱部１１から側方に張り出すように設けられる。桁部１２は、柱部１１の上部（桁部１２より上方の部分）から斜材１３により吊り支持される。柱部１１、桁部１２、および斜材１３による架構（橋梁状架構ということがある）は、構造物１の平面の一方向に間隔を空けて複数並列に設けられる。この方向を、構造物１の幅方向という。

【0018】

図２（ａ）は、図１の線Ａ－Ａに沿った構造物１の鉛直断面を示す図であり、図２（ｂ）は構造物１を上から見た平面を示す図である。桁部１２は、柱部１１から構造物１の屋根側およびその反対側に張り出すように設けられ、柱部１１の両側の部分が、それぞれ柱部１１から斜材１３によって吊り支持される。桁部１２において、屋根の反対側に張り出す張出部分１２１は、屋根側の部分１２２（以下、屋根部分という）に対するカウンターウェイトとして機能し、柱部１１の屋根側への曲げモーメントに抵抗することで構造的安定性が向上する。

【0019】

柱部１１は例えばRC（鉄筋コンクリート）造とする。また、桁部１２の屋根部分１２２は鋼製部材によって形成された鋼桁であり、屋根の反対側に張り出す張出部分１２１は、RC造などコンクリートによって形成されたコンクリート桁である。ただし、柱部１１や桁部１２がこれに限ることはない。なお、斜材１３にはPC鋼材等の緊張材が用いられる。

【0020】

隣り合う桁部１２の屋根部分１２２の間には、板状の屋根材である屋根パネル１５が設けられ、桁部１２の屋根部分１２２と屋根パネル１５が構造物１の屋根となる。また本実施形態では、屋根パネル１５の下側で、隣り合う桁部１２の屋根部分１２２の間に横梁１７が設けられ、隣り合う桁部１２の屋根部分１２２同士が横梁１７によって連結される。横梁１７の両端はこれらの屋根部分１２２のそれぞれとピン接合するが、剛接合としてもよい。

【0021】

一方、図１に示すように、隣り合う柱部１１の間には、板状の壁材である壁パネル１４と横梁１６が設けられ、隣り合う柱部１１同士が横梁１６によって連結される。横梁１６の両端は隣り合う柱部１１のそれぞれとピン接合するが、剛接合としてもよい。

【0022】

構造物１の柱部１１側の側面と対向する側面には、柱部１８が配置される。図２（ａ）に示すように、桁部１２の屋根部分１２２の先端は、柱部１８の上に載置される。

【0023】

図３（ａ）は構造物１の柱部１１側の側面を示す図であり、図３（ｂ）は柱部１８側の側面を示す図である。柱部１８は、桁部１２の位置に対応するように、構造物１の幅方向に間隔を空けて配置され、隣り合う柱部１８の間にも、前記した壁パネル１４と横梁１６が設けられる。

【0024】

また図１に示すように、構造物１の幅方向の端面（褄面）にも柱部１９が設けられる。柱部１９は、桁部１２の延伸方向に間隔を空けて複数配置され、壁パネル１４と横梁１６は、隣り合う柱部１９の間にも設けられる。

【0025】

前記の柱部１１、および上記の柱部１８、１９と壁パネル１４は、構造物１の壁を構成する。なお、壁パネル１４や屋根パネル１５は例えば鋼製とするが、これに限ることはない。また横梁１６、１７は例えば鋼製の梁状部材であるが、これに限ることもない。

【0026】

（２．構造物１の構築方法）
構造物１の構築方法は特に限定されないが、例えば、前記の橋梁状架構（柱部１１、桁部１２、斜材１３）を片押し式に施工してゆくことで、構造物１を構築できる。この際、図４（ａ）に示すように、既設架構の隣接位置で新たな柱部１１を立ち上げ、桁部１２の高さまで柱部１１を構築したら、図４（ｂ）に示すように、柱部１１の立ち上げと並行して桁部１２の施工を開始する。

【0027】

桁部１２の張出部分１２１と屋根部分１２２は、根元側（柱部１１側）から先端側へと順次延伸するように、張出部分１２１と屋根部分１２２の重量のバランスを取りながら張出架設してゆく。前記したように、桁部１２の張出部分１２１はコンクリート桁となっており、現場打ちのコンクリートまたはプレキャストコンクリート部材により、従来の橋梁と同様の張出架設方法で施工できる。

【0028】

一方、桁部１２の屋根部分１２２は鋼桁となっているが、屋根部分１２２についても、鋼製のユニットを用いて従来の橋梁と同様の張出架設方法で施工できる。より具体的には、例えば、図５（ａ）に示すようにリフト３０を用い、柱部１１に沿って鋼製のユニットＵをリフトアップするか、または柱部１１の外側でクレーン（不図示）によってユニットＵを吊り上げることで、矢印ａに示すように、ユニットＵを桁部１２より若干低い高さまでまず上昇させる。

【0029】

その後、ユニットＵを搬送装置４０に取り付け、搬送装置４０を矢印ｂに示すように桁部１２の延伸方向に沿って移動させ、施工済みの屋根部分１２２の先端までユニットＵを搬送する。その後、ユニットＵを当該先端に取り付け、必要に応じてユニットＵと柱部１１の間に斜材１３を張設する。係る手順によるユニットＵの取り付けを繰り返すことで、桁部１２の屋根部分１２２の張出架設が行われる。

【0030】

図５（ｂ）は搬送装置４０の例であり、搬送装置４０を桁部１２の屋根部分１２２の先端側から見た図である。搬送装置４０は、斜材１３の位置を避けるように、斜材１３の両側で桁部１２上に配置された移動フレーム４１を備え、各移動フレーム４１から鉤型の垂下材４２を桁部１２を避けるように垂下させ、両垂下材４２の下端同士を桁部１２の下方の梁部４３で連結した構成を有する。前記のユニットＵは梁部４３に支持される。

【0031】

各移動フレーム４１は桁部１２の延伸方向のレール４４に沿って移動可能であり、これにより、ユニットＵを桁部１２の延伸方向に沿って搬送できる。レール４４は、施工済みの屋根部分１２２の先端に新たなユニットＵを取り付けるごとに、そのユニットＵの上面に設置される。

【0032】

こうして図４（ｃ）に示すように柱部１１と桁部１２を施工し、新たな橋梁状架構が形成されたら、図４（ｄ）に示すように、桁部１２の屋根部分１２２の先端に柱部１８を設けるともに、屋根パネル１５と横梁１７の施工を行う。

【0033】

屋根パネル１５と横梁１７の施工時は、まず横梁１７を、前記のユニットＵと同様にリフト３０等で上昇させた後、図６（ａ）に平面を示す搬送装置５０に取り付ける。その後、矢印ｃに示すように、搬送装置５０を桁部１２の延伸方向に沿って移動させ、横梁１７の設置箇所まで横梁１７を搬送し、当該設置箇所において桁部１２の屋根部分１２２の間に横梁１７を取り付ける。この手順を繰り返すことで、隣り合う桁部１２の屋根部分１２２の間に全ての横梁１７が設置される。

【0034】

図６（ｂ）は搬送装置５０の例であり、搬送装置５０を桁部１２の屋根部分１２２の先端側から見た図である。搬送装置５０は、隣り合う桁部１２のそれぞれに配置した移動フレーム５１を備え、各移動フレーム５１の上端部同士を梁部５２で連結した構成を有する。

【0035】

各移動フレーム５１は、斜材１３の位置を避けるように、斜材１３に対し、隣り合う桁部１２の間側に配置され、前記の横梁１７は、隣り合う桁部１２の間で、梁部５２から吊材５３により吊り支持される。各移動フレーム５１は桁部１２の延伸方向のレール５４に沿って移動可能であり、これにより、横梁１７を桁部１２の延伸方向に沿って搬送できる。

【0036】

本実施形態では、横梁１７の設置後、屋根パネル１５も横梁１７と同様にリフト３０等や搬送装置５０で搬送し、隣り合う桁部１２の屋根部分１２２の間に設置する。図６（ｂ）に示すように横梁１７は桁部１２の下方で吊り支持するが、屋根パネル１５を搬送装置５０で搬送する際は、図６（ｃ）に示すように、屋根パネル１５を桁部１２の上方で吊り支持する。屋根パネル１５のリフトアップと干渉しないよう、桁部１２の屋根部分１２２の根元側での幅を、それより先端側での幅に比べて小さくすることも可能である。

【0037】

屋根パネル１５と横梁１７の施工後、隣り合う柱部１１の間、および隣り合う柱部１８の間で、壁パネル１４と横梁１６の施工を行う。これらの部材は、構造物１の外側でクレーン（不図示）等により吊り上げ、設置箇所に設置することができる。

【0038】

これにより図４（ｅ）に示すように構造物１が幅方向に延伸し、図４（ａ）～図４（ｅ）の工程を繰り返すことで、構造物１が完成する。なお、構造物１の幅方向の端面では、前記した柱部１９も設置され、柱部１９の間には、上記と同様に壁パネル１４と横梁１６が設けられる。

【0039】

以上説明したように、本実施形態では、内部空間を有する構造物１に斜張橋等の橋梁の架構を応用する。この架構（橋梁状架構）は柱部１１から側方に桁部１２を張り出したものであり、一般的な橋梁の張出架設方法を適用して内部空間を極力使用せずに施工できる。例えば、上記の桁部１２は柱部１１から張出架設を行うことで、内部空間をほぼ使用せずに施工できる。

【0040】

また本実施形態では複数の橋梁状架構の柱部１１同士、桁部１２同士を横梁１６、１７により連結して一体の構造物１を形成し、柱部１１の屋根側への曲げモーメントに抵抗する張出部分１２１を設けることで、構造的安定性が向上する。

【0041】

また本実施形態では、斜張橋やエクストラドーズド橋のように、柱部１１から桁部１２の屋根部分１２２を吊り支持することで、屋根部分１２２の長スパン化（内部空間の大容積化）に対応できる。本実施形態では、桁部１２の張出部分１２１がコンクリートによって形成される一方、桁部１２の屋根部分１２２は鋼構造により軽量化されるので、長尺の屋根部分１２２と、これより短尺の張出部分１２１との間で重量のバランスは取りやすい。

【0042】

また本実施形態では隣り合う柱部１１、１８、１９の間に壁パネル１４が設けられ、柱部１１、１８、１９および壁パネル１４が壁となることで、壁を有する構造物１を構築できる。

【0043】

また本実施形態では、桁部１２の屋根部分１２２を構築する際、そのユニットＵを搬送装置４０により施工済みの屋根部分１２２の先端まで搬送し、当該先端にユニットＵを取り付けることで、施工が容易になる。

【0044】

しかしながら、本発明は前記の実施形態に限定されない。例えば前記の実施形態では桁部１２の張出部分１２１をカウンターウェイトとして機能させ、柱部１１の屋根側への曲げモーメントに抵抗させているが、その代わりに、敷地に余裕があれば、図７に示すように、柱部１１から屋根の反対側に延びる斜材１３をアンカーとして用い、その下端を、地上に設けたアンカレイジ１３１または地表面下に固定してもよい。係る機構によっても、柱部１１の屋根側への曲げモーメントに抵抗することができ、この場合では張出部分１２１を省略できる。

【0045】

また、搬送装置４０、５０の構成も前記したものに限らず、桁部１２の延伸方向に沿って移動できる構成であればよい。さらに、構造物１の内部空間に位置する既存建物の解体時などでは、桁部１２の屋根部分１２２に解体後の部材の搬出装置を取り付け、これにより、桁部１２の延伸方向に沿って解体後の部材を構造物１の外に搬出できるようにしても良い。

【0046】

また、前記の搬送装置４０、５０や上記の搬出装置を、桁部１２の屋根部分１２２だけでなく、張出部分１２１を含めた桁部１２の全長に亘って移動できるようにしてもよい。この場合、例えば前記のユニットＵを、構造物１の外側で搬送装置４０に取り付け、搬送装置４０を桁部１２の張出部分１２１から施工済みの屋根部分１２２の先端まで桁部１２に沿って移動させることも可能である。

【0047】

また柱部１１や桁部１２等の橋梁状架構の形状、構成も前記に限ることはない。例えば桁部１２の屋根部分１２２のスパンが短ければ、PC桁橋のように斜材１３による吊り支持を省略した構成とすることも可能である。また斜材１３による吊り支持を行う場合でも、例えば、一対の斜材１３により桁部１２の幅方向の両側のそれぞれを吊り支持する二面吊りの構成を適用してよい。この場合も、搬送装置４０、５０は斜材１３と干渉しないように設けられる。

【0048】

また、桁部１２の張出部分１２１の先端に、屋根部分１２２の先端と同様に柱部１８を設け、張出部分１２１の先端を柱部１８上に載置してもよい。また構造物１の使用目的にもよるが、構造物１の壁を省略することも可能であり、この場合は、壁パネル１４が不要となる。

【0049】

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0050】

１：構造物
１１、１８、１９：柱部
１２：桁部
１３：斜材
１４：壁パネル
１５：屋根パネル
１６、１７：横梁
３０：リフト
４０、５０：搬送装置
１２１：張出部分
１２２：屋根部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】