JP3733511B2

JP3733511B2 - 建物の施工方法

Info

Publication number: JP3733511B2
Application number: JP20394199A
Authority: JP
Inventors: 富博堀; 和憲越田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP2001032524A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建物の施工方法、特に耐震建物等の特殊な形態の建物に適用して好適な施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、建物の耐震性を向上させるための構造としては、剛性を高めて耐力を向上させるという耐力構造、免震装置により建物の固有周期を長周期化して地震入力を低減せしめるという免震構造、建物の要所に各種ダンパー等の制振装置を設置して振動を制御しエネルギーを吸収するというものがあり、それぞれ種々の方式のものが提案され実用化されており、その形態に応じて様々な施工方法が試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来までに提案されている耐震構造は、設計が困難であったり、建物の規模や形態に制約があったり、コスト高となるといった一長一短があり、未だ有効な構造や施工方法が模索されているのが実状である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、建物中心部に設けた高剛性のコアシャフトと、該コアシャフトの頂部を支点として該コアシャフトの周囲において揺動可能に支持された主構造体からなり、該主構造体は、前記コアシャフトの頂部に揺動支持装置を介して支持された高剛性の頂部構造体より多層階の建物本体部を前記コアシャフトの周囲に吊り支持してなる建物を対象とする施工方法であって、前記頂部構造体を地組するとともに、前記コアシャフトを順次立ち上げていきつつ、前記頂部構造体を該コアシャフトに対して仮支持せしめかつ該コアシャフトより反力をとって順次迫り上げていき、前記コアシャフトを頂部まで構築し前記頂部構造体を該コアシャフトの頂部に仮支持した状態で、該頂部構造体の下方において前記建物本体部をその頂部から順次地組しては前記頂部構造体より吊り上げて該頂部構造体より吊り支持し、該建物本体部の全階層を吊り支持した後に、前記頂部構造体を前記コアシャフトの頂部に設けた揺動支持装置に対して揺動可能に支持せしめるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明の施工方法が施工対象とする建物の概要を示すもので、図１は立断面図、図２は基準階平面図である。この建物は、図１に示されるように、建物中心部に設けた高剛性のコアシャフト１と、そのコアシャフト１の頂部を支点としてその周囲において全方向に揺動可能に支持された主構造体２からなる。主構造体２は、コアシャフト１の頂部に球座（揺動支持装置）３を介して支持された高剛性の頂部構造体４と、その頂部構造体４より吊り支持された多層階の建物本体部５からなる。
【０００７】
コアシャフト１は建物全体の全鉛直荷重（自重）および地震時における全水平荷重を支持し得る高軸剛性かつ高曲げ剛性を有する鉄筋コンクリート造の構造体であって、本実施形態では図２に示すように水平断面形状がほぼ正方形とされてその内部がエレベータや階段室等の共用スペースとして、すなわちこの建物全体のセンターコアとして利用されている。そして、コアシャフト１の頂部中心位置には鋳鋼製の球座３が設けられ、この球座３により主構造体２を全方向に揺動可能な状態で支持するものとなっている。
【０００８】
主構造体２を構成している頂部構造体４は、建物本体部５の全重量を吊り支持可能な高剛性のもので、本実施形態では鉄骨からなる大規模なトラス（いわゆるハットトラス）により構成されている。この頂部構造体４はコアシャフト１の外周側に張り出す大きさの平面視正方形状とされて、その中心が上記の球座３を介してコアシャフト１によりただ１点で全方向に揺動可能な状態で支持されている。なお、頂部構造体４の中心部には上方へ突出する支柱６が設けられ、その支柱６から頂部構造体４の周縁部を吊り支持するための引張材７が架設され、これにより頂部構造体４の剛性を確保しつつその構造を簡略化でき、建物本体部５を安定に支持し得るものとなっている。
【０００９】
また、建物本体部５は、柱８、梁９、スラブ１０からなる通常の多層建物と同様の形態のものであるが、これは頂部構造体４から吊り下げられて地表より浮いた状態でコアシャフト１の周囲に設置されている。そして、この建物本体部５の内周とコアシャフト１との間、および建物本体部５の下端と地表との間にはクリアランス１１，１２が確保され、したがって建物本体部５は頂部構造体４と一体となって全方向に揺動可能とされている。なお、建物本体部５とコアシャフト１の間には各層に通路１３が設けられるが、それら通路１３は建物本体部５の揺動を拘束しないようにエキスパンションジョイントを介して設けられている。
【００１０】
上記構造の建物は、図３にモデル化して示すように、主構造体２がコアシャフト１の頂部の球座３に支持されつつその周囲においてヤジロベーの如く全方向に揺動可能な振り子として応答するものとなる。したがって主構造体２の振り子としての固有周期を、想定される地震動周期よりも十分に長周期に設定することにより、主構造体２の地震入力に対する共振をほぼ完全に防止することができる。シミュレーションによれば、上記の構造からなる２０階建て程度の建物では主構造体２の固有周期は１３秒以上にもなり、長周期型の地震動周期に比較してもはるかに長周期となる。
【００１１】
以上のように、上記構造の建物によれば、居住空間である建物本体部５の長周期化ないし超長周期化を実現でき、したがって地震時においても建物本体部５は殆ど振動することがなく、そのため如何なる地震動に対しても、また如何なる地域や地盤に設置される建物であっても、地震に対する安全性と居住性を十分に確保できるものである。
【００１２】
そして、上記構造の建物によれば、建物本体部５は頂部構造体４から吊り支持されて地表面から浮いた状態で設置されるので、その柱８には圧縮耐力が必要とされず単なる吊り材であれば良い。したがって建物本体部５の構造は図４に別のモデルとして示すように吊り材としての柱８によって各層のスラブ１０を吊り支持するものであれば良く、その柱８としては所望の引張耐力を確保できるだけの最小断面の鋼材を採用可能であり、あるいはパラレルストランドケーブルを柱８として採用することも不可能ではない。また、同様の理由により柱８の所要本数も少なくて済むので建物本体部５の内部空間を無柱とすることも可能であるし、建物本体部５が地表より浮いているので敷地が広く開放されて有効利用を図ることができる利点もある。ただし、建物本体部５が全体として一体化した振り子として揺動することが好ましく、そのため各層にはたとえば図４に示すようにブレース等の補剛手段１４を設けることで各層の層間変位を拘束することが好ましい。
【００１３】
また、コアシャフト１は建物全体の全自重を常時鉛直荷重として受けているので、地震時の応力変動を考慮してもコアシャフト１に生じる引張応力は殆ど無視することが可能であり、したがってコアシャフト１および基礎は構造的に単純かつ明快であってその設計は容易であり、通常の鉄筋コンクリート造の構造体で十分に対応可能である。ただし、コアシャフト１自体の固有周期は自ずと短いものとなるので短周期型の地震時には共振することも想定される。そこで、コアシャフト１の振動が球座３を介して主構造体２へ伝達されることが懸念されるような場合には、支承部に免震装置や制振装置を介装することでコアシャフト１から主構造体２への振動伝達を制御することができる。
【００１４】
なお、上記構造の建物では風荷重により主構造体２に揺動が惹起されることが想定されるので、風荷重による揺動によって居住性が損なわれることが懸念される場合には、それを防止するべく、たとえば図４に示すように建物本体部５とコアシャフト１や地盤との間に、通常時においては主構造体の揺動を拘束し地震時においては開放されて揺動を許容せしめるフューズ機構１５を設けることが好ましい。そのフューズ機構１５としては、地震力を受けて機械的に作動するもの、あるいはセンサにより地震を感知して強制的に作動させるもの等が好適に採用可能である。なお、通常時の揺動を拘束するうえではフューズ機構１５を建物本体部５の最下部に設置することが有効である。
【００１５】
また、同じく建物本体部５とコアシャフト１や地盤との間に、地震時に主構造体２が揺動した際に作動してその振動エネルギーを吸収する各種のダンパー１６を設けることにより、主構造体２の揺動を抑制しかつ速やかに減衰させることが可能である。そのダンパー１６は図４に示すようにフューズ機構１５に組み込んだり、フューズ機構１５自体にダンパー１６としての機能を備えることも考えられる。また、このようなダンパー１６をコアシャフト１と建物本体部５との間に多数設けることで、先に述べた地震時におけるコアシャフト１の振動をこれらのダンパー１６で抑制し減衰させることもできる。
【００１６】
以上、本発明の施工方法の施工対象である建物の構造について説明したが、次にその施工方法の実施形態について図５〜図１２を参照して説明する。
【００１７】
まず、図５に示すように頂部構造体４を地組し、支柱２０により地表面上に浮かせた状態で支持しつつ、その下方においてコアシャフト１の最下層の部分を施工し、そのコアシャフト１より頂部構造体４をクライミングマスト２１により支持せしめる。
【００１８】
図６および図７に示すように、コアシャフト１を順次立ち上げていきつつ、クライミングマスト２１を上方へ盛替えていき、そのクライミングマスト２１によりコアシャフト１から反力をとって頂部構造体４を順次迫り上げていく。
【００１９】
図８に示すように、コアシャフト１を頂部まで施工して頂部構造体４をその上方に仮支持した状態で、図９に示すようにコアシャフト１の頂部に球座３を施工する。
【００２０】
そして、図１０および図１１に示すように、コアシャフト１の周囲つまり頂部構造体４の下方において建物本体部５をその頂部の部分からたとえば３層ずつ順次地組してはそれを吊り上げて、頂部構造体４より吊り支持せしめる。この際、建物本体部５の柱８自体を吊り材とすることができる。
【００２１】
図１２に示すように建物本体部５の全階層を頂部構造体４から吊り支持し、上述したブレース等の補剛手段１４、フューズ機構１５、ダンパー１６等を施工したら、頂部構造体４を球座３に対して揺動可能に支持せしめ、最後にクライミングマスト２１を撤去する。
【００２２】
以上の施工手順によれば、コアシャフト１に対して頂部構造体４を球座３により支承するというきわめて特殊な構造の建物を支障なく効率的に施工し得ることはもとより、特に、頂部構造体４を地組して順次迫り上げていき、かつ建物本体部５も地組して吊り上げていくので、主要な作業の大半を地上において実施でき、したがって高所作業を軽減できるとともに高所への資材搬送も軽減できるのできわめて施工性に優れる。また、頂部構造体４を先行施工してそれ以降の作業の大半を頂部構造体４の下方において行うので、頂部構造体４が施工中の屋根として機能して全天候型の施工を実現できる。
【００２３】
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明の施工方法は上記のように頂部構造体４を球座３により全方向に揺動自在に支持するという形態の極めて特殊な建物に限らず、コアシャフト１の頂部を支点としてコアシャフト１の周囲に主構造体２を揺動支持装置を介して揺動可能に吊りする形態の建物であれば同様に適用することができる。
【００２４】
また、本発明の施工方法は、上記の球座３に代えて図１３に示すように複数の免震装置３０の集合体を採用した建物を施工する際にも同様に適用可能である。この建物は、図１３（ａ）に示すようにそれぞれが仮想の中心Ｏを向くように傾斜状態で設置されて主構造体２をその中心Ｏの回りに揺動可能に支持する複数の免震装置３０の集合体を揺動支持装置として採用し、各免震装置３０を仮想の半径Ｒを有する仮想の曲面Ｓの接線方向に沿って作動させるように構成されたものである。それら免震装置３０としては図示例のような積層ゴムのみならず、ベアリング支承や滑り支承等も採用可能である。上記の仮想の曲面Ｓとしては、建物の形態等に応じて球面あるいは円筒面を設定することが考えられ、球面の場合は全方向の揺動が可能であり、円筒面の場合はその円筒面の周方向への揺動が可能である。また、この場合、各免震装置３０が中心Ｏを共通としてその回りの回転運動が可能であれば良いのであり、その限りにおいて（ａ）に示すように単一の仮想曲面Ｓを設定することに限らず、（ｂ）あるいは（ｃ）に模式的に示すように、個々の免震装置３０に対して、あるいは免震装置３０を任意のグループに区分して各グループ毎に、所望回転半径Ｒ（Ｒ１，Ｒ２）の仮想曲面Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）を設定すれば良い。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、コアシャフトの頂部に頂部構造体を揺動支持装置を介して揺動自在に設け、頂部構造体から建物本体部を吊り支持した形態の建物を施工するに際し、頂部構造体を地組するとともに、コアシャフトを順次立ち上げていきつつ、頂部構造体をコアシャフトに対して仮支持せしめかつ該コアシャフトより反力をとって順次迫り上げていき、コアシャフトを頂部まで構築して頂部構造体をコアシャフトの頂部に仮支持した状態で、頂部構造体の下方において建物本体部をその頂部から順次地組しては頂部構造体より吊り上げて頂部構造体より吊り支持し、建物本体部の全階層を吊り支持した後に、頂部構造体をコアシャフトの頂部に設けた揺動支持装置に対して揺動可能に支持せしめるので、主要な作業の大半を地上において実施でき、したがって高所作業を軽減できるとともに高所への資材搬送も軽減できるので、きわめて施工性に優れる。また、頂部構造体を先行施工してそれ以降の作業の大半を頂部構造体の下方において行うので、頂部構造体が施工中の屋根として機能して全天候型の施工を実現でき、コアシャフトに対して主構造体を揺動支持装置により支持するというきわめて特殊な構造の建物を支障なく効率的に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の施工対象である建物の概要を示す立断面図である。
【図２】同、基準階平面図である。
【図３】同建物をモデル化した図である。
【図４】同建物を別のモデルとして示した図である。
【図５】本発明の施工方法の実施形態を示す図であって、頂部構造体を地組した状態を示す図である。
【図６】同、コアシャフトを立ち上げ、頂部構造体を迫り上げていく状態を示す図である。
【図７】同、同じくコアシャフトを立ち上げ、頂部構造体を迫り上げていく状態を示す図である。
【図８】同、コアシャフトを頂部まで立ち上げ、頂部構造体を仮支持した状態を示す図である。
【図９】同、コアシャフトの頂部に球座を設けた状態を示す図である。
【図１０】同、建物本体部を地組した状態を示す図である。
【図１１】同、建物本体部を吊り上げている状態を示す図である。
【図１２】同、建物本体部の全階層を吊り上げた状態を示す図である。
【図１３】本発明の施工対象である他の建物の概要を示す図である。
【符号の説明】
１コアシャフト
３球座（揺動支持装置）
４頂部構造体
５建物本体部
３０免震装置（揺動支持装置）

Claims

建物中心部に設けた高剛性のコアシャフトと、該コアシャフトの頂部を支点として該コアシャフトの周囲において揺動可能に支持された主構造体からなり、該主構造体は、前記コアシャフトの頂部に揺動支持装置を介して支持された高剛性の頂部構造体より多層階の建物本体部を前記コアシャフトの周囲に吊り支持してなる建物を対象とする施工方法であって、
前記頂部構造体を地組するとともに、前記コアシャフトを順次立ち上げていきつつ、前記頂部構造体を該コアシャフトに対して仮支持せしめかつ該コアシャフトより反力をとって順次迫り上げていき、
前記コアシャフトを頂部まで構築し前記頂部構造体を該コアシャフトの頂部に仮支持した状態で、該頂部構造体の下方において前記建物本体部をその頂部から順次地組しては前記頂部構造体より吊り上げて該頂部構造体より吊り支持し、該建物本体部の全階層を吊り支持した後に、前記頂部構造体を前記コアシャフトの頂部に設けた揺動支持装置に対して揺動可能に支持せしめることを特徴とする建物の施工方法。