特開 2024-168984 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】P2024168984

(43)【公開日】2024-12-05

(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】

   E04H 9/02 20060101AFI20241128BHJP

   E04B 1/342 20060101ALI20241128BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20241128BHJP

   F16F 15/04 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 331E

E04B1/342 A

F16F15/02 L

F16F15/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086135

(22)【出願日】2023-05-25

(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】澤田 祥平

(72)【発明者】

【氏名】栗野 治彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 直幸

(72)【発明者】

【氏名】瀧 正哉

(72)【発明者】

【氏名】領木 紀夫

(72)【発明者】

【氏名】岡田 伸哉

(72)【発明者】

【氏名】小川 喜平

【テーマコード（参考）】

2E139

3J048

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AC19

2E139AC42

2E139BA01

2E139CA23

2E139CB04

2E139CB05

2E139CB15

3J048AA02

3J048AC01

3J048AD05

3J048AD11

3J048BC01

3J048BG04

3J048DA01

3J048EA38

(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は内部空間を有する。構造物１は、一対のトラス材１１１の上端部１１２同士をヒンジ接合したフレーム１１を有し、内部空間を覆うように配置される被覆体１０と、平面の所定方向に沿って延びる一対のガイドレール２１と、を備える。各トラス材１１１の下端部１１３は、一対のガイドレール２１のそれぞれに設けた移動部１１４にヒンジ接合され、移動部１１４をガイドレール２１に沿って上記所定方向にスライド可能とすることで、免震機能が実現される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部空間を有する構造物であって、
一対の被覆部材の上端部同士をヒンジ接合したフレームを有し、前記内部空間を覆うように配置される被覆体と、
平面の所定方向に沿って延びる一対のガイド材と、
を備え、
各被覆部材の下端部を、一対のガイド材のそれぞれに設けた移動部にヒンジ接合し、前記移動部を前記ガイド材に沿って前記所定方向にスライド可能とすることで、免震機能を持つようにしたことを特徴とする構造物。

【請求項2】

前記被覆部材はトラス材であることを特徴とする請求項１記載の構造物。

【請求項3】

前記フレームは、前記所定方向に間隔を空けて複数配置され、隣り合う前記フレーム同士が繋ぎ材により連結されたことを特徴とする請求項１記載の構造物。

【請求項4】

前記被覆部材の下部は、上方に向かうにつれ前記内部空間側に向かうように、鉛直方向に対して傾斜して配置され、
前記ガイド材が設置される下部構造の頂部が、前記被覆部材の下部の傾斜と直交するように傾斜していることを特徴とする請求項１記載の構造物。

【請求項5】

請求項１記載の構造物の構築方法であって、
前記被覆体を内部空間を覆うように配置する際に、
前記フレームを構築する工程と、
前記フレームを前記ガイド材に沿って所定位置までスライドさせる工程と、
を実施することを特徴とする構造物の構築方法。

【請求項6】

前記フレームを構築する際に、
一対の前記被覆部材の上端部同士をヒンジ接合したフレームを、両被覆部材の下部が開いた状態で構築し、その後、前記フレームを立て起こすことを特徴とする請求項５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、内部空間の上部に架設している。

【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】

また、構造物が大架構になると構成部材の構造的負担や温度応力の面での課題も生じ、これらに対応可能な構造物であることも併せて求められる。

【0006】

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】

【0007】

上記した課題を解決するための第１の発明は、内部空間を有する構造物であって、一対の被覆部材の上端部同士をヒンジ接合したフレームを有し、前記内部空間を覆うように配置される被覆体と、平面の所定方向に沿って延びる一対のガイド材と、を備え、各被覆部材の下端部を、一対のガイド材のそれぞれに設けた移動部にヒンジ接合し、前記移動部を前記ガイド材に沿って前記所定方向にスライド可能とすることで、免震機能を持つようにしたことを特徴とする構造物である。

【0008】

本発明では、内部空間を有する構造物に、被覆体をガイド材に沿ってスライド可能とした免震構造を採用する。これにより、構造物の免震化が可能になり、構造的負担が軽減されるとともに、別の位置で構築したフレーム等をガイド材に沿ってスライドさせ目的の位置に設置することが可能となり、内部空間をほぼ使用せずに構造物を構築できる。また本発明では、上記の被覆体として、被覆部材の上端部同士をヒンジ接合し、且つ各被覆部材の下端部を移動部にヒンジ接合した３ヒンジ構造を採用することで、大架構の課題である各被覆部材の温度応力も小さくなるため、被覆体の構成をコンパクト化しつつ、大容積の内部空間を覆うことが可能となる。なお上記の温度応力に対しては、被覆体のスライドによっても対応できる。

【0009】

前記被覆部材はトラス材であることが望ましい。
これにより、被覆部材を、軽量且つ高強度の合理的な構成とすることができる。

【0010】

前記フレームは、前記所定方向に間隔を空けて複数配置され、隣り合う前記フレーム同士が繋ぎ材により連結されることが望ましい。
これにより、被覆体として、長大な架構を簡易な構成で実現できる。

【0011】

前記被覆部材の下部は、上方に向かうにつれ前記内部空間側に向かうように、鉛直方向に対して傾斜して配置され、前記ガイド材が設置される下部構造の頂部が、前記被覆部材の下部の傾斜と直交するように傾斜していることが望ましい。
これにより、被覆体の形状を、内空を確保できる外側に凸の形状とすることができ、且つガイド材を設置する下部構造の頂部を被覆部材の下部の傾斜と直交するように傾斜させることで、被覆体を安定して支持できる。

【0012】

第２の発明は、第１の発明の構造物の構築方法であって、前記被覆体を内部空間を覆うように配置する際に、前記フレームを構築する工程と、前記フレームを前記ガイド材に沿って所定位置までスライドさせる工程と、を実施す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り、構造物の内部空間をほぼ使用せずに施工を行うことができる。

【0013】

前記フレームを構築する際に、一対の前記被覆部材の上端部同士をヒンジ接合したフレームを、両被覆部材の下部が開いた状態で構築し、その後、前記フレームを立て起こすことが望ましい。
これにより、低姿勢の状態でフレームを構築することができ、クレーン等を用いたフレームの構築が容易になる。

【発明の効果】

【0014】

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】

【0015】

【図1】構造物１を示す斜視図。

【図2】構造物１の断面、側面、および上面を示す図。

【図3】構造物１の構築方法について説明する図。

【図4】構造物１の構築方法について説明する図。

【図5】ユニット１００の構築方法を示す図。

【図6】スライド架台２の代わりにステージ２ａを設けた例。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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。

【0017】

（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。構造物１は、被覆体１０、下部構造２０、および妻壁３０等を備える。構造物１は内部空間を有し、当該内部空間は主に被覆体１０によって覆われる。この内部空間には、既存建物（不図示）が配置される。

【0018】

図２（ａ）は構造物１の断面を示す図であり、図２（ｂ）は構造物１の側面を示す図である。また図２（ｃ）は構造物１の上面を示す図である。

【0019】

図２（ａ）に示すように、被覆体１０は、略への字状の立面を有するトラス材１１１を左右一対に配置し、その上端部１１２同士をヒンジ接合した門型のフレーム１１を有する。

【0020】

トラス材１１１は、上弦材と下弦材を斜材や束材によって連結した立体トラス状の被覆部材である。上弦材と下弦材の間隔は、高さ方向の中間部で最も大きく、上下の端部１１２、１１３に行くにつれ小さくなる。またトラス材１１１の下部は、上方に行くにつれ構造物１の内部空間側に向かうように、鉛直方向に対して斜めに傾斜している。

【0021】

図２（ｂ）に示すように、フレーム１１は、平面の所定方向に間隔を空けて配置され、隣り合うフレーム１１同士が、トラス状の繋ぎ材１２によって連結される。以下、上記の方向を桁行方向と呼び、これと平面において直交する方向をスパン方向と呼ぶものとする。桁行方向は図２（ａ）の紙面法線方向、図２（ｂ）の左右方向、および図２（ｃ）の上下方向に対応し、スパン方向は、図２（ａ）、（ｃ）の左右方向および図２（ｂ）の紙面法線方向に対応する。なお、特に図示しないが、被覆体１０の外面には外装材が設けられる。

【0022】

下部構造２０は、被覆体１０を地上で支持するための部材であり、構造物１の桁行方向に沿って延びるように地表面上に設けられる。下部構造２０は、構造物１のスパン方向の両側に一対配置される。下部構造２０の下方では、杭などの基礎が別途構築される。

【0023】

下部構造２０は鋼材等によって形成され、各下部構造２０の頂部には、桁行方向に沿って延びるガイドレール２１が設けられる。ガイドレール２１は、被覆体１０を桁行方向に沿ってスライド可能とするガイド材である。

【0024】

図２（ａ）に示すように、ガイドレール２１には、トラス材１１１の移動部１１４が設けられる。移動部１１４はガイドレール２１に沿ってスライド移動可能であり、各トラス材１１１の下端部１１３が当該移動部１１４にヒンジ接合される。各下部構造２０の頂部は、前記したトラス材１１１の下部の傾斜と直交する傾斜を有している。

【0025】

本実施形態では、上記の移動部１１４がガイドレール２１に沿って桁行方向にスライド移動することで、被覆体１０の桁行方向の免震機能が実現される。特に図示しないが、移動部１１４には、被覆体１０を原位置に復帰させるためのバネ等の復元機構や、振動エネルギーを吸収するための各種ダンパなども設けられ、ガイドレール２１には、移動部１１４の移動を制限するためのストッパなどを設けることもできる。

【0026】

図１に示すように、妻壁３０は、トラス状の支柱３１の側面に壁パネル３２を取り付けたものであり、被覆体１０からは自立した架構となっている。妻壁３０は被覆体１０の桁行方向の両端部に設けられ、壁パネル３２が当該両端部の開口を覆うように配置される。なお本実施形態では、構造物１の内部空間で既存建物の解体等の各種の作業が実施され、妻壁３０の一部には、作業用の資機材の搬入のための開口３３が設けられる。

【0027】

図２（ａ）に示すように、被覆体１０の内側には、構造物１の内部空間での作業に用いる運搬装置４０が設けられる。運搬装置４０は、ランウェイガーダ４１、レール４２、および作業用の天井クレーン４３を有する。運搬装置４０は、桁行方向に間隔を空けて複数設けることも可能である。

【0028】

ランウェイガーダ４１は、左右のトラス材１１１の高さ方向の中間部の間に架け渡される梁状の部材であり、トラス構造を有する。図２（ｃ）に示すように、ランウェイガーダ４１は桁行方向に間隔を空けて一対配置される。

【0029】

レール４２は、これら一対のランウェイガーダ４１の間に架け渡される。レール４２はスパン方向に間隔を空けて一対配置され、各レール４２の両端部が、一対のランウェイガーダ４１のそれぞれに取り付けられる。

【0030】

天井クレーン４３は、吊下げ部からフックを吊り下げるものである。吊下げ部は、上記一対のレール４２を連結するように、一対のレール４２の間に架け渡される。

【0031】

これらのレール４２はランウェイガーダ４１に沿ってスパン方向に移動可能であり、また天井クレーン４３の吊下げ部は、両レール４２に沿って桁行方向に移動可能である。これにより、天井クレーン４３で吊り下げた部材等を、構造物１の内部空間でスパン方向や桁行方向に移動させることができる。

【0032】

被覆体１０の内側には、制振装置５０を設けることもできる。制振装置５０は被覆体１０の頂部に配置され、スパン方向の揺れや上下の揺れに対して制振効果を発揮する。制振装置５０としては、オイルダンパ等を用いることができる。なお制振装置５０は省略することも可能である。

【0033】

（２．構造物１の構築方法）
次に、図３、４等を参照して構造物１の構築方法について説明する。本実施形態では、構造物１を構築する際、前記の被覆体１０を片押し式に施工する。

【0034】

この際、図３（ａ）に示すように、構造物１の下部構造２０を設けた後、下部構造２０の桁行方向の外側で、スライド架台２を設置する。スライド架台２は、桁行方向に延びるレール３によって、初期位置と、下部構造２０の桁行方向の端部との間を往復移動することが可能である。またスライド架台２の上面には、桁行方向のガイドレール４が設けられる。

【0035】

そして、下部構造２０の桁行方向の外側のヤードで、図３（ｂ）に示すように、桁行方向の一対のフレーム１１と、これらのフレーム１１を連結する繋ぎ材１２からなるユニット１００を構築する。

【0036】

ユニット１００の構築時は、図５（ａ）に示すように、上記ヤードで足場５を組み、フレーム１１とその間の繋ぎ材１２を最終的な姿勢の状態で構築することができる。ただし、高さの大きなクレーン（不図示）がユニット１００の構築に必要となり、クレーンの高さが足りない場合には、クレーン設置用の構台を別途設ける等の必要が生じる。

【0037】

そのため、図５（ｂ）に示すように、フレーム１１の左右のトラス材１１１の下部を開き、左右のトラス材１１１をやや内側に寝かせた低姿勢の状態でユニット１００を構築した後、これらのトラス材１１１の上部を、リフトアップ用の塔体等（不図示）から矢印ａに示すように吊り上げ、両トラス材１１１の下部を閉じて立て起こし、破線で図示するように、フレーム１１等を最終的な姿勢の状態としてもよい。トラス材１１１の上部を吊り上げる代わりに、両トラス材１１１の下部同士の間隔を狭めることで、フレーム１１等を立て起こすことも可能である。

【0038】

構築されたユニット１００は、図３（ｃ）に示すようにスライド架台２上に設置され、各フレーム１１の移動部１１４がガイドレール４に取り付けられる。スライド架台２上へのユニット１００の設置は、ユニット１００を上記したクレーンや塔体から吊り上げることで行われる。この際、左右のトラス材１１１の下部が開くのを防止するため、両トラス材１１１の下部同士を連結する仮設の連結材（不図示）を設けることも望ましい。

【0039】

この後、図３（ｄ）に示すようにスライド架台２を下部構造２０の桁行方向の端部まで移動させ、図３（ｅ）に示すように、ユニット１００を、スライド架台２から下部構造２０の桁行方向の所定位置Ａまで、ガイドレール４、２１上でスライドさせる。

【0040】

その後、スライド架台２は初期位置に戻し、前記と同様に新たなユニット１００を構築した後、当該ユニット１００を図４（ａ）に示すようにスライド架台２上に設置する。

【0041】

そして、図４（ｂ）に示すようにスライド架台２を下部構造２０の桁行方向の端部まで移動させ、図４（ｃ）に示すように、スライド架台２上のユニット１００と、下部構造２０上の所定位置Ａのユニット１００との間で隣り合うフレーム１１同士を、繋ぎ材１２によって連結する。

【0042】

この連結作業を行う箇所は、既存建物（構造物１の内部空間）から外れた位置にあるので、既存建物の直上での作業を無くすことができ、部材落下等のリスクを回避できる。なお前記した運搬装置４０の構成部材や制振装置５０、および外装材等は、この時点でユニット１００に設けられる。また被覆体１０の桁行方向の端部のユニット１００に関しては、壁パネル３２もこの時点で取付けられる。ただし、後の工程で支柱３１等の施工を行うタイミングで壁パネル３２を取付けることも可能である。

【0043】

そして、図４（ｄ）に示すように、ユニット１００同士を繋ぎ材１２で連結したものを、後に構築したユニット１００（図４（ｄ）の左側のユニット１００）が下部構造２０の桁行方向の所定位置Ａまで来るように、ガイドレール４、２１上でスライドさせる。

【0044】

以下、図４（ａ）～図４（ｄ）の手順を繰り返すことで、図４（ｅ）に示すように、全てのフレーム１１とその間の繋ぎ材１２が、下部構造２０上に設置される。上記の手順では全てのユニット１００が所定のヤードで構築されるので、整備された足場５などの良好な作業環境が実現可能であり、既存建物から離れた位置で大部分の作業を完了させることが出来る。本実施形態では、この後、スライド架台２等を撤去し、支柱３１等の施工を行うことで、構造物１が構築される。

【0045】

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、被覆体１０をガイドレール２１に沿ってスライド可能とした免震構造を採用する。これにより、構造物１の免震化が可能になり構成部材の構造的負担が軽減されるとともに、別の位置で構築したフレーム１１等のユニット１００をガイドレール２１に沿ってスライドさせ目的の位置に設置することが可能となり、内部空間をほぼ使用せずに構造物１を施工できる。

【0046】

また本実施形態では、上記の被覆体１０として、トラス材１１１の上端部１１２同士をヒンジ接合し、且つ各トラス材１１１の下端部１１３を移動部１１４にヒンジ接合した３ヒンジ構造を採用することで、大架構の課題である各トラス材１１１の温度応力も小さくなるため、被覆体１０の構成をコンパクト化しつつ、大容積の内部空間を覆うことが可能となる。なお上記の温度応力に対しては、被覆体１０のスライドによっても対応できる。

【0047】

また本実施形態ではトラス材１１１を内部空間の被覆部材として用いることで、軽量且つ高強度の合理的な構成となる。またフレーム１１は桁行方向に間隔を空けて複数配置され、隣り合うフレーム１１同士が繋ぎ材１２により連結されることで、被覆体１０として、長大な架構を簡易な構成で実現できる。

【0048】

また本実施形態では、トラス材１１１の下部が、上方に向かうにつれ内部空間側に向かうように、鉛直方向に対して傾斜して配置されるので、被覆体１０の形状を、内空を確保できる外側に凸の形状とすることができる。且つ、ガイドレール２１の設置される下部構造２０の頂部をトラス材１１１の下部の傾斜と直交するように傾斜させることで、被覆体１０を安定して支持できる。

【0049】

また本実施形態では、被覆体１０に天井クレーン４３を設けることで、内部空間での作業のために被覆体１０の内部にクローラクレーン等を搬入する必要が無くなり、被覆体１０の高さを低減でき、被覆体１０を軽量化できる。

【0050】

また本実施形態では、被覆体１０に前記の制振装置５０を設けることで、被覆体１０の免震機能が作用しない方向（被覆体１０のスライド方向と直交する方向）や上下方向の振動を低減できる。

【0051】

また前記の図５（ｂ）で説明した例では、フレーム１１を寝かせた状態で構築し、その後、トラス材１１１の上部を吊り上げてフレーム１１を立て起こす。これにより、低姿勢の状態でフレーム１１を構築することができ、フレーム１１の構築に必要なクレーンの高さを低減できるなど、フレーム１１の構築が容易になる。

【0052】

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、図５（ａ）、（ｂ）の方法で構築したフレーム１１等のユニット１００をスライド架台２に載せ、スライド架台２によって下部構造２０の桁行方向の端部まで移動させたが、その代わりに、図６に示すように、下部構造２０と同じ高さで下部構造２０の桁行方向の端部まで連続するステージ２ａを設け、ステージ２ａのガイドレール４に沿ってフレーム１１等のユニット１００を移動させるようにしてもよい。この場合、スライド架台２を初期位置に戻す作業が不要になる。

【0053】

その他、構造物１の構成も前記したものに限らない。例えば前記のトラス材１１１の代わりに別の被覆部材を用いても良いし、妻壁３０等の構成も特に限定されない。また場合によっては前記の運搬装置４０を省略することもできる。

【0054】

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】

【0055】

１：構造物
２：スライド架台
４、２１：ガイドレール
１０：被覆体
１１：フレーム
１２：繋ぎ材
２０：下部構造
３０：妻壁
４０：運搬装置
４１：ランウェイガーダ
４２：レール
４３：天井クレーン
５０：制振装置
１００：ユニット
１１１：トラス材
１１４：移動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】