JP2000291147A - ドーム屋根の無支保工構築工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シエル構造がもつリング効果を活かしてドー
ム屋根を無支保工で構築する工法を提供する。 【解決手段】 ドーム屋根外周の支持構造体の上部に、
周方向に複数に分割したテンションリングモジュールを
順次施工しテンションリングを環状に完成する。前記テ
ンションリングの内側に第１節屋根環状体を構成する屋
根モジュールを、その外端はテンションリングと連結
し、内端部はベント構台に支持せしめて順次施工し屋根
環状体を環状に完成する。第２節屋根環状体を構成する
屋根モジュールを、前記第１節の屋根環状体の内周縁と
連結して順次施工し、当節の屋根環状体を環状に完成す
る。第２節の屋根環状体の周方向鉄骨の継手部分へ圧縮
力を導入して変形の矯正を行い、鉄骨継手部の本締めを
行う。以下同様の段階を繰り返してドーム屋根の構築を
完成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シエル構造がも
つリング効果を活かしてドーム屋根を無支保工で構築す
る工法の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】直径が２００ｍ〜３００ｍにも及ぶ無柱
の大空間を形成するドーム屋根の一般的な構築工法は、
地上からたくさんの支保工を立てて屋根材を適切に支持
して構築を進める方法である。しかし、この方法では、
ドーム屋根の規模によっては支保工の仮設費用が、屋根
の施工費用を上回ることさえあるし、支保工が林立する
かぎり屋根下の各種工事を進められず、工期が長引く欠
点がある。

【０００３】そこで最近、ドーム屋根を無支保工で構築
する工法の研究開発が進められている。

【０００４】例えば本出願人の特開平８−１３５０１
９号公報に記載された等高線モジュール集積のシエルド
ーム構造物及びその構築構法は、シエル構造がもつリン
グ効果を活かしてドーム構造物を無支保工で構築する技
術であり、ドーム屋根を等高線モジュールの集積で構築
する点に特徴を有する。

【０００５】また、特開平１１−２２０１１号公報に
記載された大屋根の構築方法は、ドーム屋根を構成する
最外周のテンションリングの内側に経線方向の主桁を介
して１次のコンプレッションリングを構築し、その後同
様にして主桁の継ぎ足しと２次、３次のコンプレッショ
ンリングの構築を内側へ進めて、支保工無しで自立した
大屋根の骨組みを構築する方法である。

【０００６】

【本発明が解決しようとする課題】上述したの構築構
法は、いうなれば本願発明の思想原理をなすものである
が、鉄骨構造ドーム屋根の構築における固有の問題、特
に各節の屋根環状体を環状に完成した際の変形の矯正な
いし抑制の制御に関する技術手段が明かでない。

【０００７】上記の構築方法は、の方法とは異なっ
た手法の無支保工技術と認められるが、大屋根を構成す
る多重のリング材及び各リング材を支持する経線方向の
多数の主桁がそれぞれ個別の材として組み立てられる内
容なので、手数がかかり、工期の短縮にさほどの利益を
認めがたい欠点がある。

【０００８】本発明の目的は、一定幅の鉄骨トラス構造
屋根部分を周方向に施工可能な大きさで複数に分割した
屋根モジュールを各節毎に施工し、屋根環状体を完成し
てシエル構造のもつリング効果を活かすこと、及び各節
の屋根環状体毎に周方向へ圧縮力を導入して鉄骨の継手
部分を強制的に押し拡げることによって変形を矯正し、
次節の屋根モジュールの取付けを容易にし、且つより堅
固なシエル構造のもつリング効果を発揮させて全体変形
量を抑え、無支保工による建築を可能にした、ドーム屋
根の無支保工構築工法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段として、請求項１に記載した発明に係るドーム
屋根の無支保工構築工法は、鉄骨トラス構造ドーム屋根
の構築工法において、ドーム屋根外周の支持構造体を構
築した後、その上部に、周方向に複数に分割したテンシ
ョンリングモジュールを順次施工し、テンションリング
を環状に完成する段階と、ドーム屋根における前記テン
ションリングの内側の第１節屋根環状体を構成する一定
幅の鉄骨トラス構造屋根部分を周方向に複数に分割した
屋根モジュールを、その外端は前記テンションリングと
連結し、内端部はベント構台により所定の高さに支持せ
しめて順次施工し、当節の屋根環状体を環状に完成する
段階と、前記第１節屋根環状体の内側の第２節屋根環状
体を構成する一定幅の鉄骨トラス構造屋根部分を周方向
に複数に分割した屋根モジュールを、その外端を前記第
１節の屋根環状体の内周縁と連結して順次施工し、当節
の屋根環状体を環状に完成する段階と、前記第２節の屋
根環状体の周方向鉄骨の継手部分へ強制的に圧縮力を導
入し継手を押し拡げることにより変形の矯正を行い、そ
の状態で鉄骨継手部の本締めを行う変形制御の段階と、
以下同様にして順次に内側節の屋根環状体を施工して各
節毎にそれぞれ環状に完成し、その節毎に強制的に周方
向への圧縮力を導入して鉄骨の継手部分を押し拡げるこ
とにより変形を矯正し、鉄骨継手部の本締めを行う変形
制御の段階を繰り返してドーム屋根の構築を完成するこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１に記載し
たドーム屋根の無支保工構築工法において、屋根環状体
の周方向鉄骨の継手部分に強制的に圧縮力を導入して継
手を押し拡げることにより変形を矯正し鉄骨継手部の本
締めを行う変形制御の段階は、屋根モジュールを構成す
る周方向の鉄骨継手部のスプライスプレートへ周方向に
加力する配置でジャッキを設置し、前記ジャッキで圧縮
力を導入し鉄骨の継手部を押し拡げて変形の矯正を行
い、その状態で前記スプライスプレートのハイテンショ
ンボルトを本締めすることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施形態及び実施例】請求項１、２に記載した
発明に係るドーム屋根の無支保工構築工法は、鉄骨トラ
ス構造ドーム屋根の構築工法として好適に実施される。

【００１２】本発明の実施形態は、図１〜図６に概念図
を示したように、最外周のテンションリング１から施工
を開始し、順次内側の屋根環状体を、現場で地組した鉄
骨トラス構造の屋根モジュールを単位とする施工により
各節毎のリング状（環状）に完成することを繰り返し、
シエル構造のもつリング効果を活かした無支保工でドー
ム屋根全体を構築する方法である。

【００１３】一方、支保工が無いことによる屋根環状体
の鉛直方向たわみの変形は、次節の屋根モジュールの取
付け、特に円周方向の取付け（接合）に支障をきたす
し、また、発生した鉛直たわみ変形量の修正が困難とな
って、形状精度確保の上でも問題を残すおそれがあるた
め、各節の屋根環状体毎に変形を矯正し、または抑制す
る変形制御を実施する。

【００１４】以下に、詳しい実施例を説明する。

【００１５】先ずはドーム屋根を支持する外周部の支持
構造体２を図７のように構築する。図示した支持構造体
２は鉄骨構造である場合を示している。

【００１６】次に、前記支持構造体２の上部に、周方向
に複数に分割した構造で地組したテンションリングモジ
ュール１’を大型クレーン３を使用して順次施工し、テ
ンションリング１を環状に完成する。テンションリング
モジュール１’の地組は、現場サイトにおいて荷受け用
の小型クレーン４などを使用して行う。前記工程と並行
して、屋根直下の地面レベルの中央工区５では基礎工事
も行う。従って、工程の重複による工期の短縮が図れ
る。

【００１７】次に、図８に示したようにドーム屋根にお
ける前記テンションリング１の内側の第１節分の屋根環
状体７を構築する。一定幅の鉄骨トラス構造屋根部分を
周方向に複数に分割した屋根モジュール７’をやはり現
場サイトで地組し、これを大型クレーン３を使用して吊
り上げ、同屋根モジュール７’の外端を前記テンション
リング１と連結する。内端部は前記支持構造体２の内縁
側の上部に予め構築したベント構台６へ載せ掛け所定の
高さ（角度）に支持せしめて施工してゆき、当節の屋根
環状体７を環状に完成する。

【００１８】図９はテンションリング１と、その内側に
施工した第１節分の屋根環状体７とから成る鉄骨構造の
一例を示している。テンションリング１は免震装置１０
を介して直下の支持構造体２の鉄骨２’と連結されてい
る。

【００１９】前記第１節の屋根環状体７の内側の第２節
屋根環状体８を構築する場合にも、一定幅の鉄骨トラス
構造屋根部分を周方向に複数に分割した屋根モジュール
８’を予め地上で地組し、それを図１０のように前記の
大型クレーン３で吊り上げ、同屋根モジュール８’の外
端を前記第１節の屋根環状体７の内周縁（通例コンプレ
ッションリングとなる。）と連結して施工し、当節の屋
根環状体８を環状に完成する。図１１は第２節の屋根環
状体８を完成した段階の平面図を示している。

【００２０】図１７〜図１９は、更に第３節の屋根環状
体９の施工に関して、その屋根モジュール９’を次々施
工してゆき、最後に各屋根モジュール９’間の内周リン
グを繋いで屋根環状体９を完成する進捗状況を例示して
いる。

【００２１】ところで、前記第２節の屋根環状体８を環
状に完成した段階からは、その周方向鉄骨の継手部分へ
強制的に圧縮力を導入し、同継手を押し拡げることによ
り当該屋根環状体８の変形を矯正する変形制御の処理を
行う。

【００２２】図１０で明らかなように、ベント構台６の
内方へ突き出て片持ち支持された屋根環状体８には、大
なり小なりの鉛直撓み変形が発生することを避けられな
い。変形が発生したままでは次節の屋根モジュールの取
付け、特に周方向の繋ぎが困難であるし、最終的な形状
精度確保の上でも問題を残すからである。

【００２３】前記変形制御は、一例として図１２〜図１
４に示した手段により行う。

【００２４】即ち、屋根環状体８の周方向鉄骨１１Ａ、
１１Ｂの継手部分１１に強制的に圧縮力を導入し継手を
押し拡げることにより変形を矯正する。その前提とし
て、屋根モジュール８’を構成する周方向鉄骨の継手部
分は、具体的には図１５に例示した屋根モジュール８’
における継手１１を指すものとする。この継手１１を適
用する鉄骨であるＨ形鋼１１Ａと１１Ｂのフランジに当
てがわれるスプライスプレートは、前記Ｈ形鋼のフラン
ジの幅方向に二分した構成のスプライスプレート１１Ｃ
と１１Ｃ’とし、それぞれハイテンションボルト１１Ｄ
により仮止めしておく。前記二分されたスプライスプレ
ート１１Ｃと１１Ｃ’の中間部に、周方向に加力する配
置でジャッキ１１Ｆを設置する。前記ジャッキ１１Ｆの
出力軸を結合した伝達部材１１Ｇ、及び同ジャッキの本
体を結合した伝達部材１１Ｈとを、夫々のスプライスプ
レート１１Ｃと１１Ｃ’と共にＨ形鋼１１Ａ、１１Ｂへ
ハイテンションボルト１１Ｅにより強固に本締めして結
合する。

【００２５】前記の構成において、ジャッキ１１Ｆを駆
動して一連に配置された二つのＨ形鋼１１Ａと１１Ｂへ
圧縮力を導入し、両鉄骨の継手部の隙間Ｓを押し拡げる
ように制御する。こうした変形制御は、上記第２節の屋
根環状体８の内周縁を構成する鉄骨の全ての継手、また
は選択された一部の継手に用意した各ジャッキ１１Ｆを
一斉に同期的に制御して行う。

【００２６】図１６は前記の変形制御の有り様を概念的
に示している。前記ジャッキ１１Ｆは、第２節の屋根環
状体８の内周縁のいわゆるコンプレッションリング１３
を拡径する形に圧縮力を導入することになる。即ち、こ
こに云う「圧縮力」とは、拘束されたリング状部材（屋
根環状体８）の各継手部１１において、その周長を延ば
す方向の力であり、結果としてコンプレッションリング
１３に内部応力としての圧縮力を発生したものを指す。
その結果、同コンプレッションリング１３は放射方向の
外向きに突っ張ることになり、図１６中に実線と点線で
描き分けたように、第２節の屋根環状体８は最外周のテ
ンションリング１を中心として上向きに起きて鉛直撓み
変形を矯正する変形制御の目的が達成される。こうした
矯正状態を維持して前記スプライスプレート１１Ｃ、１
１Ｃ’の各ハイテンションボルト１１Ｄを本締めして強
固な屋根構造に仕上げる（以上、請求項２記載の発
明）。

【００２７】なお、変形制御を終えた後には、前記のジ
ャッキ１１Ｆ及び二つの伝達部材１１Ｇ、１１Ｈは撤去
して次節に転用する。図１１及び図１７〜図１９中に印
した黒丸はジャッキ等の設置箇所を大略示している。

【００２８】以下同様にして、順次内側節の屋根環状体
を施工し各節毎にそれぞれ環状に完成する。そして、各
節毎に強制的に周方向への圧縮力を導入し鉄骨の継手部
分を押し拡げることにより変形を矯正し、鉄骨継手部の
本締めを行うことにより、図１〜図６に例示したように
ドーム屋根の構築を支保工無しで構築することができ
る。

【００２９】

【本発明が奏する効果】請求項１、２に記載した発明に
係るドーム屋根の無支保工構築工法によれば、無支保工
の工法であるが故に仮設費用を大幅に削減できるほか、
支保工が存在しない屋根下では他の関連工事を並行して
進められるから、工期の大幅な短縮も図れる。

【００３０】しかも無支保工による工事に懸念される鉄
骨トラス構造屋根の鉛直撓み変形は、節毎に変形制御を
行うので、次節の屋根モジュールの取付けを正確に作業
性良く行うことができるし、ひいては最終的なドーム屋
根の形状精度の確保にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドーム屋根を第１節まで施工した段階を示す斜
視図である。

【図２】ドーム屋根の施工が進んだ段階を示す斜視図で
ある。

【図３】ドーム屋根の施工が進んだ段階を示す斜視図で
ある。

【図４】ドーム屋根の施工が更に進んだ段階を示す斜視
図である。

【図５】ドーム屋根の施工が最終段階まで進んだ斜視図
である。

【図６】ドーム屋根の完成状態を示す斜視図である。

【図７】ドーム屋根の最外周のテンションリングの施工
状況を示す立面図である。

【図８】ドーム屋根の第１節の施工状況を示す立面図で
ある。

【図９】ドーム屋根の鉄骨骨組みを示す断面図である。

【図１０】ドーム屋根の第２節の施工状況を示す立面図
である。

【図１１】ドーム屋根を第２節まで施工した段階の平面
図である。

【図１２】変形制御が可能な鉄骨継手を示す正面図であ
る。

【図１３】前記鉄骨継手の側面の半分を示す図である。

【図１４】前記鉄骨継手の平面の半分を示す図である。

【図１５】ドーム屋根の鉄骨構造を示す正面図である。

【図１６】変形制御の概念説明図である。

【図１７】ドーム屋根の第３節の屋根モジュールの取付
け状況を示す平面図である。

【図１８】ドーム屋根の第３節の屋根モジュールの取付
けが更に進んだ平面図である。

【図１９】ドーム屋根の第３節の屋根環状体が完成した
平面図である。

【符号の説明】

２ 支持構造体 １ テンションリング １’ テンションリングモジュール ７ 第１節の屋根環状体 ７’ 第１節の屋根環状体の屋根モジュール ６ ベント構台 ８ 第２節の屋根環状体 ８’ 第２節の屋根環状体の屋根モジュール １１ 鉄骨の継手 １１Ｃ スプライスプレート １１Ｆ ジャッキ １１Ｄ ハイテンションボルト

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年４月７日（１９９９．４．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄骨トラス構造ドーム屋根の構築工法にお
   いて、 ドーム屋根外周の支持構造体を構築した後、その上部
   に、周方向に複数に分割したテンションリングモジュー
   ルを順次施工し、テンションリングを環状に完成する段
   階と、 ドーム屋根における前記テンションリングの内側の第１
   節屋根環状体を構成する一定幅の鉄骨トラス構造屋根部
   分を周方向に複数に分割した屋根モジュールを、その外
   端は前記テンションリングと連結し、内端部はベント構
   台により所定の高さに支持せしめて順次施工し、当節の
   屋根環状体を環状に完成する段階と、 前記第１節屋根環状体の内側の第２節屋根環状体を構成
   する一定幅の鉄骨トラス構造屋根部分を周方向に複数に
   分割した屋根モジュールを、その外端を前記第１節の屋
   根環状体の内周縁と連結して順次施工し、当節の屋根環
   状体を環状に完成する段階と、 前記第２節の屋根環状体の周方向鉄骨の継手部分へ強制
   的に圧縮力を導入し継手を押し拡げることにより変形の
   矯正を行い、その状態で鉄骨継手部の本締めを行う変形
   制御の段階と、 以下同様にして順次に内側節の屋根環状体を施工して各
   節毎にそれぞれ環状に完成し、その節毎に強制的に周方
   向への圧縮力を導入して鉄骨の継手部分を押し拡げるこ
   とにより変形を矯正し鉄骨継手部の本締めを行う変形制
   御の段階を繰り返してドーム屋根の構築を完成すること
   を特徴とする、ドーム屋根の無支保工構築工法。
2. 【請求項２】屋根環状体の周方向鉄骨の継手部分に強制
   的に圧縮力を導入して継手を押し拡げることにより変形
   を矯正し鉄骨継手部の本締めを行う変形制御の段階は、
   屋根モジュールを構成する周方向の鉄骨継手部のスプラ
   イスプレートへ周方向に加力する配置でジャッキを設置
   し、前記ジャッキで圧縮力を導入し鉄骨の継手部を押し
   拡げて変形の矯正を行い、その状態で前記スプライスプ
   レートのハイテンションボルトを本締めすることを特徴
   とする、請求項１に記載したドーム屋根の無支保工構築
   工法。