(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の地下躯体を逆打ち工法を用いて構築する構造物の構築方法であって、
工事工程において、構真柱頭部に発生すると予測される予測鉛直変位量を、隣接する構真柱間で相互に比較して、
当該予測鉛直変位量の差が所定値を超える場合には、前記地下躯体を予測鉛直変位量の大きい領域と予測鉛直変位量の小さい領域に区分し、
前記予測鉛直変位量の大きい領域の構真柱については、鉛直変位の発生を許容せずにコンクリートを打設し、前記予測鉛直変位量の小さい領域の構真柱については、鉛直変位の発生を許容し、その後、コンクリートを打設することを特徴とする構造物の構築方法。
【請求項２】
前記予測鉛直変位量の大きい領域の構真柱として、プレキャストコンクリート柱を建て込むことにより、鉛直変位の発生を許容せずにコンクリートを打設することを特徴とする請求項１に記載の構造物の構築方法。
【請求項３】
前記予測鉛直変位量を、前記工事工程における掘削に伴う地盤の浮き上がりを考慮して求めることを特徴とする請求項１に記載の構造物の構築方法。
【請求項４】
前記予測鉛直変位量の差は、隣接する構真柱の柱頭部同士を結ぶ直線の傾きであり、
当該傾きが所定の許容値を超えるスパンを横切る線を境界として、前記予測鉛直変位量の大きい領域と前記予測鉛直変位量の小さい領域に区分することを特徴とする請求項１または２に記載の構造物の構築方法。
【請求項５】
前記構真柱を鉄骨とし、前記構真柱に打設されて一体化するコンクリートを、場所打ち鉄筋コンクリートとすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の構造物の構築方法。
【請求項６】
前記構真柱を鋼管とし、前記構真柱に打設されて一体化するコンクリートを、当該鋼管の内部に充填される高強度コンクリートとすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の構造物の構築方法。
【請求項７】
逆打ち工法を用いて地下躯体を構築中の構造物であって、
先行床と、
当該先行床の上に設けられて一部が高層化された構築中の地上躯体と、
前記先行床の下に設けられた複数本の構真柱と、を備え、
少なくとも地下の１フロアでは、前記構築中の高層階直下に位置する構真柱は、全て、コンクリートが打設されて当該構真柱に一体化されており、
前記構築中の高層階直下に位置していない構真柱は、コンクリートが打設されていないことを特徴とする構築中の構造物。
【請求項８】
逆打ち工法を用いて地下躯体を構築中の構造物であって、
先行床と、
当該先行床の上に設けられて少なくとも一部が高層化された構築中の地上躯体と、
前記先行床の下に設けられた複数本の構真柱と、を備え、
少なくとも地下の１フロアでは、前記構築中の高層階直下に位置しかつ当該高層階を支持する構真柱は、全て、コンクリートが打設されて当該構真柱に一体化されており、
前記構築中の高層階直下に位置するが当該高層階を支持しない構真柱は、コンクリートが打設されていないことを特徴とする構築中の構造物。
【請求項９】
逆打ち工法を用いて地下躯体を構築中の構造物であって、
先行床と、
当該先行床の下に設けられた長さの異なる構真柱と、を備え、
少なくとも地下の１フロアでは、長い方の構真柱は、全て、コンクリートが打設されて当該構真柱に一体化されており、
短い方の構真柱は、コンクリートが打設されていないことを特徴とする構築中の構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の構築方法および構築中の構造物に関する。詳しくは、逆打ち工法により構造物を構築する方法および逆打ち工法による構築中の構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ホテルやオフィスビルなど、地下躯体と、一部が高層化された地上躯体と、を備える建物がある。例えば、地上躯体は、低層部と、この低層部よりも高い高層部と、からなる。低層部は、地下躯体の一部の直上に構築され、高層部は、地下躯体の残る部分の直上に構築される。この建物では、地下躯体の同一階において、高層部の直下に位置する柱とそうでない柱とで作用荷重が異なり、平面内で作用荷重が大きく偏在した状態となっている。
【０００３】
また、地上躯体が全て高層化された建物であっても、１階が大空間となっていたり、高層階のスパンが長くなっていたりするため、地下階と高層階の柱間隔が異なる場合がある。例えば、地上躯体の１階の柱が、地下躯体の柱に対して１本おきに配置される場合がある。この建物では、地下躯体の同一階において、高層基準階からの通し柱と地下躯体のみにある柱とで作用荷重が異なり、平面内で作用荷重が大きく偏在した状態となっている。
【０００４】
ところで、市街地等において地下躯体を有する建物を施工する手法として、工期短縮、山留め架構の安全性、周辺への環境配慮、狭隘現場での作業床の確保等の理由から、順打ち工法に代えて、逆打ち工法を採用する場合がある（特許文献１参照）。
逆打ち工法では、まず、図１６に示すように、地下部分を掘削する前に、掘削外周部の地盤や地下水等の影響を防ぐために山留壁１３０を構築する。
【０００５】
次に、掘削に先立って構真柱１１５および構真柱杭１１１を建物の柱位置と同位置に施工する。構真柱および構真柱杭は、掘削期間中における各種荷重を伝達・支持する目的で用いられるもので、一般に、構真柱は鋼製の支柱で、構真柱杭は場所打ちコンクリート杭であることが多い。
【０００６】
構真柱と構真柱杭との間の荷重伝達は、構真柱１１５を構真柱杭１１１の杭頭から適切な深さまで埋め込むことによる。この際、構真柱杭のコンクリートを打設した後、コンクリートが硬化する前に構真柱を建て込んでもよいし、構真柱を建て込んだ後に、構真柱杭のコンクリートを打設してもよい。
【０００７】
次に、１階床および梁を先行床１１６として構築する。この先行床１１６は、構真柱１１５の上端付近で接続され、構真柱１１５と構真柱杭１１１で支持される。この先行床１１６は、建物の本設１階床および梁であるが、先行床１１６の一部は、工事中、工事のための作業床としての役割と、山留壁１３０を支保する切梁としての役割とを果たす。このため、先行床１１６の配置および強度は、工事計画に従い、作業性および機能性に基づいて決定される。
【０００８】
次に、地下部分を掘削しながら先行床１１６より下の地下躯体を上階から下階に向かって構築するとともに、先行床１１６より上の地上躯体を下階から上階に向かって構築する。具体的には、地下躯体の施工は、図１７に示すように、地下各階毎に床および梁を施工可能なレベルまで掘削し、図１８に示すように、地下各階毎の躯体を構築する。その後、図１９に示すように、床付面まで掘削し、図２０に示すように、耐圧盤や基礎梁を構築する。これにより、最下階の地下躯体を構築する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５６４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、以上のような施工方法では、地下工事と地上工事の進捗状況により、図１８に示すように、高層部１２２の一部の地上躯体のみが構築された状態となっていたり、図１９に示すように、床付け面まで掘削したとき、地上では、既に低層部１２１の構築がほぼ完了しており、高層部１２２も所定階まで構築された状態となっていたりする場合がある。よって、平面内で作用荷重が偏在した状態となる。
【００１１】
この状態では、地上躯体の荷重は構真柱１１５を介して構真柱杭１１１に支持されるため、一部の構真柱１１５には、低層部１２１の荷重Ｆ１が作用し、残りの構真柱１１５には、高層部１２２の荷重Ｆ２が作用する。したがって、高層部１２２直下の構真柱１１５は、低層部１２１直下の構真柱１１５に比べて、大きな荷重を負担することになり、構真柱１１５のコンクリートを打設していない部分において軸方向への縮みが大きくなる。
【００１２】
また、高層部１２２直下の構真柱杭１１１も、低層部１２１直下の構真柱杭１１１に比べて沈下する。その結果、先行床１１６の床面における鉛直変位量の差（以降、不同沈下と呼ぶ）が生じるおそれがあった。
【００１３】
構真柱はコンクリートを打設するまでの仮設支柱であり、鉛直荷重が大きくなると縮み量が問題となる。作用荷重の異なる構真柱が、受ける鉛直荷重に比例した軸剛性を有していれば、縮み量の差は生じないはずであるが、設計では、静的な鉛直荷重だけではなく、水平荷重や接合部の納まりなどを考慮するため、構真柱の軸剛性が静的な鉛直荷重に比例することは少ない。すなわち、異なる構真柱間では、受ける鉛直荷重を正確に取り入れて設計しても、構真柱の縮み量の差が多少なりとも存在している場合が多い。よって、上述のような課題が生じているのである。
【００１４】
例えば、高層部の構真柱にかかる静的な鉛直荷重が低層部の構真柱にかかる鉛直荷重の５倍であるとしても、高層棟の構真柱軸剛性を、低層棟の構真柱軸剛性の５倍程度とする場合は少なく、ほとんどの場合は５倍未満となる。つまり構真柱にかかる鉛直荷重が大きいほど、構真柱の縮み量が大きい傾向にある。
【００１５】
また、設計において、構真柱の性能は、軸剛性よりも破壊や座屈に基づく強度を基準として、求められている。また、構真柱が大きく縮むのは工事中の一時的な現象であるので、構真柱の縮みを抑えるために構真柱をワンサイズ増大させるのは不経済であるから、設計における構真柱の縮み量の優先順位は低くなっている。加えて、高層部の構真柱に高強度鋼材を用いて断面積を抑えた場合は、軸剛性の差がさらに大きくなり、上述の課題がさらに顕著となる。
【００１６】
そこで、従来は先行床の床面において鉛直変位量の差が発生しないように、構真柱等の各部材の最も不利な荷重条件となる工程上の時期を想定して施工計画を変更したり、各部材の耐力を変更した上で、支持能力があることを確認して工事計画を立てたりしていた。具体的には、地下工事と地上工事の進捗状況に大きな較差が生じないように地上工事の進捗をセーブしたり、地下工事の構真柱や構真柱杭をワンサイズ増大させたりすることにより、鉛直変位量の差を防ぐことはできるが、これらの対策は工期が延び、コストが増大するという問題があった。
【００１７】
加えて近年、オフィスのレンタブル比の向上や平面レイアウトの自由化を目的として、柱の少ない建物が増えてきており、建物の高層化と相まって、１本あたりの柱に作用する荷重が極端に大きい柱と荷重がそれほど大きくない柱が共存する建物が増えている。このため、従来の方法を用いるだけでは解決が非常に困難となるケースが増えてきた。
【００１８】
本発明は、地下躯体の同一階において、平面内で作用荷重が大きく偏在した状態となっている構造物を逆打ち工法を採用して構築する場合に、工期延長とコスト増大を最小限に抑えつつ、先行床の鉛直変位量の差を低減できる構造物の構築方法および構築中の構造物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】
【００１９】
請求項１に記載の構造物の構築方法は、構造物の地下躯体を逆打ち工法を用いて構築する構造物の構築方法であって、工事工程において、構真柱頭部に発生すると予測される予測鉛直変位量を、隣接する構真柱間で相互に比較して、当該予測鉛直変位量の差が所定値を超える場合には、前記地下躯体を予測鉛直変位量の大きい領域と予測鉛直変位量の小さい領域に区分し、前記予測鉛直変位量の大きい領域の構真柱については、鉛直変位の発生を許容せずにコンクリートを打設し、前記予測鉛直変位量の小さい領域の構真柱については、鉛直変位の発生を許容し、その後、コンクリートを打設することを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、鉛直変位量が小さいと予測される領域の構真柱にコンクリートを打設して一体化するタイミングを、鉛直変位量が大きいと予測される領域の構真柱にコンクリートを打設するタイミングと同時ではなく、できるだけ遅らせた。
従来の工事工程の一部の時期をずらす方法は、構真柱に加わる作用荷重の大きさと偏在を抑えるために、地上躯体工事の進捗をセーブして均等化することであった。本発明は、地上躯体工事工程の変更を伴わずに、地下躯体工事の一部である構真柱に関する工事工程を変更するものである。
すなわち、地下同一階にある構真柱のコンクリート打設を、同時期に行ったり、打設可能な箇所から開始したりするのではなく、鉛直変位量の大きい領域の構真柱にはコンクリートを打設して剛性を高めることで鉛直変位を抑制する一方、鉛直変位量の小さい領域の構真柱にはコンクリートを打設することなく鉛直変位を許容する。これにより、各構真柱の縮み量を制御できるので、構真柱頭部に発生すると予測される鉛直変位量の差を抑えることができ、工期延長とコスト増大を最小限に抑えつつ、先行床の鉛直変位量の差を低減できる。
【００２１】
請求項２に記載の構造物の構築方法は、前記予測鉛直変位量の大きい領域の構真柱として、プレキャストコンクリート柱を建て込むことにより、鉛直変位の発生を許容せずにコンクリートを打設することを特徴とする。
【００２２】
請求項３に記載の構造物の構築方法は、前記予測鉛直変位量を、前記工事工程における掘削に伴う地盤の浮き上がりを考慮して求めることを特徴とする。
【００２３】
一般に、逆打ち工法による地下掘削工事において、掘削に伴って減少する土重量分の荷重に応じて地盤が浮き上がることがある。この浮き上がりは、床付けレベルが深い程大きく、浅い程小さい。また、この浮き上がりは、掘削中央付近で大きく、山留壁付近では小さいことが知られている。よって、掘削深さと構真柱杭の深さによっては、構真柱杭が浮き上がり、構真柱が縮むこともある。
鉛直変位量を予測する際に、これらの地盤の浮き上がりも考慮することにより、鉛直変位量の正確な予測が可能となる。
【００２４】
請求項４に記載の構造物の構築方法は、前記予測鉛直変位量の差は、前記隣接する構真柱の柱頭部同士を結ぶ直線の傾きであり、当該傾きが所定の許容値を超えるスパンを横切る線を境界として、前記予測鉛直変位量の大きい領域と前記予測鉛直変位量の小さい領域に区分することを特徴とする。
【００２５】
請求項５に記載の構造物の構築方法は、前記構真柱を鉄骨とし、前記構真柱に打設されて一体化するコンクリートを、場所打ち鉄筋コンクリートとすることを特微とする。
【００２６】
請求項６に記載の構造物の構築方法は、前記構真柱を鋼管とし、前記構真柱に打設されて一体化するコンクリートを、当該鋼管の内部に充填される高強度コンクリートとすることを特徴とする。
【００２７】
請求項７に記載の構築中の構造物は、逆打ち工法を用いて地下躯体を構築中の構造物であって、先行床と、当該先行床の上に設けられて一部が高層化された構築中の地上躯体と、前記先行床の下に設けられた複数本の構真柱と、を備え、少なくとも地下の１フロアでは、前記構築中の高層階直下に位置する構真柱は、全て、コンクリートが打設されて当該構真柱に一体化されており、前記構築中の高層階直下に位置していない構真柱は、コンクリートが打設されていないことを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、請求項１と同様の効果がある。
【００２９】
請求項８に記載の構築中の構造物は、逆打ち工法を用いて地下躯体を構築中の構造物であって、先行床と、当該先行床の上に設けられて少なくとも一部が高層化された構築中の地上躯体と、前記先行床の下に設けられた複数本の構真柱と、を備え、少なくとも地下の１フロアでは、前記構築中の高層階直下に位置しかつ当該高層階を支持する構真柱は、全て、コンクリートが打設されて当該構真柱に一体化されており、前記構築中の高層階直下に位置するが当該高層階を支持しない構真柱は、コンクリートが打設されていないことを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、請求項１と同様の効果がある。
【００３１】
請求項９に記載の構築中の構造物は、逆打ち工法を用いて地下躯体を構築中の構造物であって、先行床と、当該先行床の下に設けられた長さの異なる構真柱と、を備え、少なくとも地下の１フロアでは、長い方の構真柱は、全て、コンクリートが打設されて当該構真柱に一体化されており、短い方の構真柱は、コンクリートが打設されていないことを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、請求項１と同様の効果がある。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、地下同一階にある構真柱のコンクリート打設を、同時期に行ったり、打設可能な箇所から開始したりするのではなく、鉛直変位量の大きい領域の構真柱にはコンクリートを打設して剛性を高めることで鉛直変位を抑制する一方、鉛直変位量の小さい領域の構真柱にはコンクリートを打設することなく鉛直変位を許容する。これにより、各構真柱の縮み量を制御できるので、構真柱頭部に発生すると予測される鉛直変位量の差を抑えることができ、工期延長とコスト増大を最小限に抑えつつ、先行床の鉛直変位量の差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る構造物の構築方法が適用された建物の断面図である。
【図２】前記実施形態に係る建物を構築する手順を説明するための断面図（その１）である。
【図３】前記実施形態に係る建物を構築する手順を説明するための断面図（その２）である。
【図４】前記実施形態に係る建物を構築する手順を説明するための断面図（その３）である。
【図５】前記実施形態に係る建物を構築する手順を説明するための断面図（その４）である。
【図６】前記実施形態に係る建物を構築する際の構真柱間の柱頭部の傾きを示す模式図である。
【図７】前記実施形態に係る建物を構築する際の第１の判定時期における予測鉛直変位量の変化を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る構造物の構築方法が適用された建物の断面図である。
【図９】前記実施形態に係る建物を構築する手順を説明するための断面図である。
【図１０】前記実施形態に係る建物を構築する際の構真柱間の柱頭部の傾きを示す模式図である。
【図１１】前記実施形態に係る建物を構築する際の第１の判定時期における予測鉛直変位量の変化を示す模式図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る構造物の構築方法が適用された建物の断面図である。
【図１３】前記実施形態に係る建物を構築する手順を説明するための断面図である。
【図１４】前記実施形態に係る建物を構築する際の構真柱間の柱頭部の傾きを示す模式図である。
【図１５】前記実施形態に係る建物を構築する際の第１の判定時期における予測鉛直変位量の変化を示す模式図である。
【図１６】従来例に係る建物を構築する手順を説明するための断面図（その１）である。
【図１７】従来例に係る建物を構築する手順を説明するための断面図（その２）である。
【図１８】従来例に係る建物を構築する手順を説明するための断面図（その３）である。
【図１９】従来例に係る建物を構築する手順を説明するための断面図（その４）である。
【図２０】従来例に係る建物を構築する手順を説明するための断面図（その５）である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る構造物の構築方法が適用された構造物としての建物１の立面図である。
建物１は、構真柱杭１１Ａ、１１Ｂに支持された地下躯体１０と、一部が高層化された地上躯体２０と、を備える。地下躯体１０の周囲には、山留壁３０が構築されている。
【００３６】
地上躯体２０は、低層部２１と、この低層部２１よりも高い高層部２２と、からなる。これらは、地下躯体１０の直上に構築される。
【００３７】
地下躯体１０は、基礎梁１２、地下２階部１３、および、地下１階部１４からなる。
地下躯体１０の柱には、構真柱杭１１Ａ、１１Ｂから延びる鉄骨である構真柱１５Ａ、１５Ｂが埋め込まれており、これら地下躯体１０の柱の直上には、地上躯体２０の柱が位置している。
【００３８】
ここで、低層部２１を支持する構真柱杭を１１Ａとし、この構真柱杭１１Ａから延びる構真柱を１５Ａとする。また、高層部２２を支持する構真柱杭を１１Ｂとし、この構真柱杭１１Ｂから延びる構真柱を１５Ｂとする。ここで、発明の理解を容易にするため、構真柱１５Ａ、１５Ｂの軸剛性は略同一であるとし、低層部２１と高層部２２との柱間スパンも略同一であるとする。また、構真柱杭１１Ａ、１１Ｂおよび地盤条件も略同一であるとする。
【００３９】
以上のような建物１を逆打ち工法により施工する手順について、説明する。
まず、図２に示すように、地下部分を掘削する前に、掘削外周部の地盤や地下水等の影響を防ぐために、山留壁３０を構築し、その後、構真柱杭１１Ａ、１１Ｂを構築し、構真柱１５Ａ、１５Ｂを杭頭から適切な深さまで埋め込む。これにより、構真柱１５Ａ、１５Ｂから構真柱杭１１Ａ、１１Ｂへの荷重伝達を可能とする。
次に、１階床および梁を先行床１６として構築する。この先行床１６は、構真柱１５Ａ、１５Ｂの上端付近で接続される。この先行床１６は、建物１の本設１階床および梁であるが、先行床１６の一部は、工事中、工事のための作業床としての役割と、山留壁３０を支保する切梁としての役割とを果たす。このため、先行床１６の配置および強度は、工事計画に従い、作業性および機能性に基づいて決定される。
【００４０】
次に、地下部分を掘削しながら先行床１６より下の地下躯体１０を上階から下階に向かって構築するとともに、先行床１６より上の地上躯体２０を下階から上階に向かって構築する。
地下躯体１０の施工では、まず、図３に示すように、地下１階床および梁を施工可能なレベルまで掘削する。
【００４１】
その後、さらなる工事とりわけ掘削作業において必要な作業開口などを残して、地下１階の梁および床を構築する。この地下１階の梁および床は、建物１の本設地下１階梁および床となるが、工事中においても、山留壁３０を支保して掘削作業を可能とするための切梁の役割を果たす。これにより、構真柱の座屈拘束効果も生じる。
次に、構真柱１５Ｂの周囲にのみコンクリートを打設して一体化させ、鉄筋コンクリート製の柱躯体１７を構築するのであるが、各構真柱の周囲にコンクリートを打設して一体化するタイミングは、工事工程毎に後述の判定作業を繰り返して判断する。
【００４２】
次に、図４に示すように、床付け面まで掘削する。その後、図５に示すように、最下階の梁、床、耐圧盤、および基礎梁を構築し、構真柱１５Ｂの周囲にのみ鉄筋コンクリート製の柱躯体１７を構築する。
【００４３】
最後に、高層部２２を完成させるとともに、残りの地下躯体１０を構築する。
【００４４】
これにより、受ける荷重の小さい構真柱１５Ａの柱躯体１７と受ける荷重の大きい構真柱１５Ｂの柱躯体１７とを比べて、遅れて構築したことになる。
【００４５】
本実施形態のように、地下躯体１０の構築時に、高層部２２の構築の進捗が速くて、構真柱１５Ｂに作用する荷重Ｆ２が構真柱１５Ａに作用する荷重Ｆ１より大きくなった場合には、構真柱１５Ａにコンクリートを打設するタイミングは、低層部２１を構築した後になる（図５参照）。
一方、高層部２２の構築と低層部２１の構築とがほぼ同時に進行し、構真柱１５Ｂに作用する荷重Ｆ２と構真柱１５Ａに作用する荷重Ｆ１とがほぼ同等となった場合には、構真柱１５Ａにコンクリートを打設するタイミングは、構真柱１５Ｂにコンクリートを打設するのとほぼ同等でよい。
【００４６】
次に、構真柱の周囲にコンクリートを打設するタイミングについて説明する。構真柱の周囲にコンクリートを打設するタイミングは、工事工程の地上躯体２０の施工においては、例えば、地上鉄骨組立工事の一節分を取り付けた後や、コンクリート打設工事で一層分コンクリートを打設した後など、地上部の荷重や剛性などの性状の大きな変化の節目である。一方、地下躯体の施工においては、地下階毎の床および梁のコンクリート打設時や、柱および壁コンクリート打設時などである。また、上記固定荷重の他に、重機や車両などの作業荷重も考慮しなければならない。
【００４７】
本実施形態における逆打ち工法の地下躯体工事においては、掘削に伴い、地下階毎の床および梁コンクリート打設工事を、柱および壁コンクリート打設工事よりも先行させるので、後追いする柱および壁コンクリート打設工事を問題にしているのである。
一般に、地上躯体の工事が進行するに従って、固定荷重が増え、柱躯体が受ける荷重も増加する。構真柱が縮み、構真柱杭が沈下することで、各構真柱の柱頭部の高さは徐々に下がる。一方、地下躯体の工事が進行するに従って、柱躯体が受ける荷重は増加するが、構真柱の拘束が大きくなり変形しにくくなるとともに、構真柱が分担する荷重も変化してゆき、トータルでは、各構真柱の柱頭部の低下が抑えられる。
【００４８】
次に、判定作業について説明する。判定作業では、当該構真柱頭部に発生すると予測される鉛直変位量を、隣接する構真柱間で相互に比較する。具体的には、隣接する構真柱の柱頭部同士を結ぶ線の傾きを求めて、この傾きが所定の許容値を超えるかどうかを判定する。
【００４９】
構真柱頭部に発生すると予測される鉛直変位量は、工事工程上、構真柱が受ける荷重および構真柱の軸剛性に応じて、計算により推定するものである。鉛直変位量の計算は、工事工程終了までの工期において、各躯体にかかる荷重の変化を別途計算した後、有限要素法などにより求められる。
【００５０】
所定の許容値は、隣接する構真柱の柱頭部同士を結ぶ線の傾きの閾値から求められる許容値であり、この所定の差を超える構真柱の組み合わせがあるかどうかで判定する。
【００５１】
本実施形態では、傾きに基づいて判定しているので、構真柱間の鉛直変位量の差が同じでも、隣接する構真柱の距離が短い程、許容される鉛直変位量の差は小さくなる。
【００５２】
ある判定時期において、所定の許容値を超える構真柱の組み合わせが存在しない場合には、当該時期には問題が無いと判定する。
更に判定時期を進めてゆき、工事工程終了までの工期において、所定の許容値を超える組み合わせが存在しないことを確認できれば、当該工事工程に問題が無いと判定する。
【００５３】
一方、判定時期を進めていき、所定の許容値を超える組み合わせが存在する場合には、当該工事工程に問題があると判定し、柱躯体の構築という工事工程の一部の時期をずらすことにより対応する。この場合、工事工程の一部が変更になったので、構真柱頭部に発生する鉛直変位量の予測を再度行い、判定作業を行う。
【００５４】
柱躯体の構築という工事工程の一部の時期をずらす方法は、地下躯体を鉛直変位量の大きい領域と鉛直変位量の小さい領域に区分し、鉛直変位量の大きい領域の構真柱にはコンクリートを打設して鉛直変位を抑制する一方、前記鉛直変位量の小さい領域の構真柱にはコンクリートを打設することなく鉛直変位を許容する。
【００５５】
鉛直変位量の大きい領域と鉛直変位量の小さい領域の区分は以下の方法による。
まず、当初の工事工程において構真柱等の部材が最も不利な荷重・剛性条件となる工事工程上の時期を想定する。一般的には、図４に示す地下掘削完了前後で柱躯体の構築前であり、構真柱にかかる荷重が最大になるときである。この時期に、当該構真柱頭部に発生すると予測される鉛直変位量が、隣接する構真柱間で相互に比較して所定の許容値を超えるかどうかを判定する。
【００５６】
鉛直変位量の差が許容値を超える組み合わせの構真柱の中間点を、鉛直変位量の大きい領域と鉛直変位量の小さい領域の境界点とする。所定の許容値を超える組み合わせの構真柱が同一直線上に連続して存在する場合は、これらの組み合わせのうち絶対値が最大となるものを抽出し、この絶対値が最大となる組み合わせの構真柱の中間点を境界点とする。
【００５７】
そして、これらの境界点を平面的に結ぶ線を境界として、鉛直変位量の大きい領域と鉛直変位量の小さい領域に区分する。
【００５８】
本実施形態では、高層部２２および低層部２１を有しているので、高層部２２の構築が進捗して、構真柱１５Ｂにかかる荷重が大きくなってゆくが、低層部２１の構築がまだ完成していない場合は、高層部２２と低層部２１との境界における、構真柱間の柱頭部に発生すると予測される傾きが最も問題となる。
【００５９】
すると、鉛直変位量が小さいと予測される領域は、低層部直下であり、鉛直変位量が大きいと予測される領域は、高層部直下である。高層部２２の構築の進捗により、この構真柱間の柱頭部の傾きが許容値を超えることのないようなタイミングで、地下躯体１０の構真柱にコンクリートを打設して一体化する。
ただし、低層部の構築が完了して低層部直下の構真柱１５Ａにかかる荷重が安定してくると、当該構真柱１５Ａの縮みを阻害しないことによる効果が少なくなってくる。
【００６０】
具体的には、高層部直下の構真柱１５Ｂについては、可能な限り早期にコンクリートを打設した方がよいが、低層部直下の構真柱１５Ａについては、可能な限り遅れてコンクリートを打設した方がよい。
つまり、低層部直下の構真柱１５Ａにコンクリートを打設して一体化する工事工程上のタイミングを、高層部直下の構真柱１５Ｂと同時に行なわずに、工事工程上できるだけ遅らせた方がよい。
【００６１】
このようにすれば、鉛直変位量の大きい高層部直下の領域の構真柱にはコンクリートを打設して剛性を高めることで鉛直変位を抑制する一方、鉛直変位量の小さい低層部直下の領域の構真柱にはコンクリートを打設することなく鉛直変位を許容する。これにより、各構真柱の縮み量を制御できるので、当該構真柱頭部に発生すると予測される鉛直変位量を抑えることができ、先行床に発生する鉛直変位量の差を防止できる。
【００６２】
以上の判定作業により、本実施形態では、地下１階の躯体が完成する時期を第１の判定時期（ステップ１）とする。すると、図６に示すように、構真柱にコンクリートを打設しない場合には、高層部直下と低層部直下との境界で、構真柱間の柱頭部の傾きが所定の許容値を超える。よって、図７（ａ）に示すように、高層部直下の構真柱にのみコンクリートを打設する。これにより、鉛直変位量の増大が抑制される。
次に、判定時期を進めて、地下２階の躯体が完成する時期を第２の判定時期（ステップ２）とする。この場合も、ステップ１と同様に、高層部直下の構真柱にのみコンクリートを打設する。これにより、図７（ｂ）に示すように、鉛直変位量の増大が抑制される。
【００６３】
以上は基本設計の場合について説明したが、実施設計や実施施工の場合においては、地盤の支持条件に不確定要素が多いため、鉛直変位量は実際の計測値をフィードバックさせて補正しながら行う。
【００６４】
なお、構真柱１５Ａの周囲にコンクリートを打設するタイミングは、同様の判定を繰り返し、許容値を超えることのないようなタイミングで、各階の構真柱１５Ａにコンクリートを打設して一体化する。
【００６５】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）受ける荷重の大きい構真柱１５Ｂでは、受ける荷重の小さい構真柱１５Ａに比べて、軸剛性が略同一であるため、縮み量が大きくなる。また、受ける荷重の大きい構真柱杭１１Ｂでは、受ける荷重の小さい構真柱杭１１Ａに比べて、条件が同一であれば、沈下量が大きくなる。
【００６６】
そこで、鉛直変位量が小さいと予測される領域の構真柱１５Ａにコンクリートを打設して一体化するタイミングを、鉛直変位量が大きいと予測される領域の構真柱１５Ｂにコンクリートを打設するタイミングと同時ではなく、できるだけ遅らせた。構真柱１５Ａ、１５Ｂにコンクリートを打設して一体化し、軸剛性の大きい柱躯体１７とすることにより、構真柱部分の軸剛性を調整して、構真柱１５Ａ、１５Ｂの縮み量を制御することができる。構真柱杭１１Ａ、１１Ｂの沈下量を制御することはできないが、構真柱１５Ａ、１５Ｂの縮み量および構真柱杭１１Ａ、１１Ｂの沈下量という、二つの要素が大きく関係している構真柱に発生する鉛直変位量を制御することができるので、これにより、先行床１６の床面における鉛直変位量の差を低減できる。
【００６７】
なお、本実施形態では、理解の容易のために、受ける荷重の異なる構真柱１５Ａ、１５Ｂの軸剛性を略同一とした。
しかしながら、実際には、構真柱の断面を設計する際に、構真柱の受ける荷重を考慮するので、構真柱の受ける荷重が異なる場合には、軸剛性も異なることが多い。ただし、鉛直荷重だけではなく、水平荷重や接合部の納まりなども考慮するため、構真柱の軸剛性が受ける荷重に比例することは少ない。すなわち、異なる構真柱間では、受ける荷重を正確に取り入れて設計しても、構真柱の縮み量の差が多少なりとも存在している場合が多い。よって、上述のような課題が生じているのである。
【００６８】
例えば、高層部の構真柱１５Ｂにかかる鉛直荷重が低層部の構真柱１５Ａにかかる鉛直荷重の５倍であるとしても、構真柱１５Ｂの軸剛性を構真柱１５Ａの軸剛性の５倍とする場合は少なく、ほとんど５倍未満である。
【００６９】
また、構真柱の設計においては、軸剛性よりも強度を基準としているので、高層部の構真柱に高強度鋼材を用いて断面積を抑えた場合は、軸剛性の差がさらに大きくなり、上述の課題が顕著となる。
【００７０】
また、本実施形態では、理解の容易のために、構真柱杭１１Ａ、１１Ｂおよび地盤条件を略同一とした。
しかしながら、実際には、構真柱杭を設計する際には、受ける荷重を考慮するので、杭の受ける荷重が異なる場合には、杭の構造も異なる。すなわち、受ける荷重の大きい構真柱杭については、杭を長くしたり、杭径を大きくしたり、底部を拡げたり、あるいは、これらを併用したりする。
よって、実際には、受ける荷重が異なっても、構真柱杭の沈下量の差は、構真柱の縮み量の差に比べて小さくなり、構真柱の縮み量を制御することは構真柱に発生する鉛直変位量を制御することに対して効果が大きい、といえる。
【００７１】
〔第２実施形態〕
図８は、本発明の第２実施形態に係る構造物の構築方法が適用された構造物としての建物１Ａの立面図である。
本実施形態では、建物１Ａの構造および施工手順が第１実施形態と異なる。
すなわち、建物１Ａの地上躯体２０Ａは、略直方体形状である。このように、地上躯体２０Ａが高層部のみで構成される構造物であっても、以下の理由で、地下躯体１０Ａの同一階の柱相互において、平面内で作用荷重が大きく偏在した状態となっている。すなわち、１階部分が大空間となっていたり、高層基準階のスパンが長くなっていたりするため、地下階と高層基準階の柱間隔が異なっていて、地上躯体の１階の柱は、地下躯体の柱に対して１本おきに配置されている。そのため、この建物１では、高層基準階からの通し柱と地下階のみにある柱では作用荷重が大きく異なり、地下躯体１０Ａの同一階の柱相互において、平面内で作用荷重が大きく偏在した状態となっている。
【００７２】
ここで、地上躯体２０Ａの柱を支持する構真柱杭を１１Ｃとし、この構真柱杭１１Ｃから延びる構真柱を１５Ｃとする。また、地上躯体２０Ａの柱を支持しない構真柱杭を１１Ｄとし、この構真柱杭１１Ｄから延びる構真柱を１５Ｄとする。
【００７３】
以上のような建物１Ａを逆打ち工法により施工する場合、図９に示すように、受ける荷重の小さい構真柱１５Ｄの柱躯体１７を、受ける荷重の大きい構真柱１５Ｃの柱躯体１７に比べて、遅れて構築する。このとき、構真柱１５Ｃには地上躯体２０の荷重Ｆ３が直接作用するが、構真柱１５Ｄには先行床１６や地下躯体１０Ａを介して地上躯体２０の荷重Ｆ４が間接的に作用している。
【００７４】
本実施形態では、判定作業により、地下１階の躯体が完成する時期を第１の判定時期（ステップ１）とする。すると、図１０に示すように、構真柱にコンクリートを打設しない場合には、地下躯体の構真柱の１本おきに、構真柱間の柱頭部の傾きが所定の許容値を超える。よって、図１１に示すように、この許容値を超える構真柱にのみコンクリートを打設する。これにより、鉛直変位量の増大が抑制される。
【００７５】
本実施形態によれば、上述の（１）の効果と同様の効果がある。
【００７６】
〔第３実施形態〕
図１２は、本発明の第３実施形態に係る構造物の構築方法が適用された構造物としての建物１Ｂの断面図である。
本実施形態では、建物１Ｂの構造が第１実施形態と異なり、建物１Ｂの地上躯体２０Ｂは、略直方体であり、地上躯体２０Ｂが高層部のみで構成される。また、第２実施例と異なり、地下階と高層基準階の柱間隔が異なっていない。
【００７７】
この建物１Ｂでは、掘削作業において床付けレベルが場所によって大きく違うため、床付けレベルの深い領域の構真柱と床付けレベルの浅い領域の構真柱では、構真柱の長さが異なり、縮み量が異なるため、先行床１６に発生する鉛直変位量の差が大きくなる。
また、地盤の浮き上がりも鉛直変位量の予測に加味することにより、より正確な予測が可能となる。
【００７８】
以上のような建物１Ｂを逆打ち工法により施工する場合、地下４階までの部分の床付けレベルは、地下２階までの部分の床付けレベルよりも深いため、構真柱の長さの違いにより先行床１６の鉛直変位量の差が発生する。
よって、図１３に示すように、地下２階まで延びる構真柱１５Ｆのコンクリート打設を、地下４階まで延びる構真柱１５Ｅコンクリート打設に比べて、遅れて行った。このとき、構真柱１５Ｅ、１５Ｆには荷重Ｆ５が作用している。
【００７９】
本実施形態では、判定作業により、地下１階の躯体が完成する時期を第１の判定時期（ステップ１）とする。すると、図１４に示すように、構真柱にコンクリートを打設しない場合には、床付けレベルの深い部分と床付けレベルの浅い部分との境界で、構真柱間の柱頭部の傾きが所定の許容値を超える。よって、図１５（ａ）に示すように、床付けレベルの深い部分の構真柱にのみコンクリートを打設する。これにより、鉛直変位量の増大が抑制される。
次に、判定時期を進めて、地下２階の躯体が完成する時期を第２の判定時期（ステップ２）とする。この場合も、ステップ１と同様に、床付けレベルの深い部分の構真柱にのみコンクリートを打設する。これにより、図１５（ｂ）に示すように、鉛直変位量の増大が抑制される。
【００８０】
本実施形態によれば、上述の（１）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（５）床付けレベルの浅いつまり長さが短い方の構真柱１５Ｆのコンクリート打設を、床付けレベルの深いつまり長さが長い方の構真柱１５Ｅのコンクリート打設に比べて、遅れて行なった。よって、床付けレベルの深い構真柱杭１１Ｅの構真柱１５Ｅでは、床付けレベルの浅い構真柱杭１１Ｆの構真柱１５Ｆに比べて、沈下量が大きくなるが、構真柱の縮み量が小さくなるので、先行床に発生する鉛直変位量の差を抑制できる。
ただし、一般には山留壁は構真柱に比べて、支持能力が高く面積も大きいので、浮き上がり量または沈下量が極めて小さい。躯体荷重の一部を山留壁に支持させる場合には、構真柱相互より、山留壁と構真柱の間に発生する鉛直変位量の差が問題となり別の解決手段が必要となる。
【００８１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、各実施形態では、構真柱１５Ａ〜１５Ｆを鉄骨とし、柱躯体１７を場所打ちの鉄筋コンクリート造としたが、これに限らない。例えば、構真柱１５Ａ〜１５Ｆを鉄骨とし、柱躯体１７を場所打ちのプレキャストコンクリートとしてもよい。また、構真柱と柱躯体とをプレキャスト鉄筋コンクリートとしてもよい。また、構真柱を、鋼管と、この鋼管の内部に充填された高強度コンクリートと、で構成してもよい。
【００８２】
また、各実施形態では、地下躯体１０を地下２階や地下４階までの構造としたが、これに限らず、その他の階までの構造としてもよい。
【００８３】
また、前記第２実施形態では、建物１Ａの１階部分を大空間とし、地上躯体２０Ａの１階の柱を地下躯体１０の柱に対して１本おきに配置したが、これに限らない。すなわち、２階部分や３階部分などの１階以外の部分を大空間とし、この大空間の柱を大空間の下階の柱に対して１本おきに配置してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１、１Ａ、１Ｂ…建物（構造物）
１０、１０Ａ…地下躯体
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ…構真柱杭
１２、４１…基礎梁
１３、４４…地下２階部
１４、４５…地下１階部
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ…構真柱
１６…先行床
１７…柱躯体
２０、２０Ａ、２０Ｂ…地上躯体
２１…低層部
２２…高層部
３０…山留壁
４２…地下４階部
４３…地下３階部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005171902.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005171902.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0005171902.tif 000015
【図１５】
0005171902.tif 000016
【図１６】
0005171902.tif 000017
【図１７】
0005171902.tif 000018
【図１８】
0005171902.tif 000019
【図１９】
0005171902.tif 000020
【図２０】
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