(57)【要約】【課題】鋼構造及び付属構造物に適用でき、現地据付時の施工誤差に対応でき、現地据付の手順や施工計画への活用ができる鋼構造据付システムを提供する。【解決手段】構造物を現地に据え付けるシステムにおいて、構造物を設計する３次元ＣＡＤ部２と、現地地形データ生成部１と、構造物の現地での施工手順のシミュレーションを行なう現地施工計画・出来形シミュレーション部３と、構造物を構成する部材の規定寸法及び／又は公差を変更する規定寸法公差調整部４とを備え、シミュレーション結果に基づき、部材の規定寸法及び／又は公差を変更する。現地施工計画・出来形シミュレーション部３は、３次元ＣＡＤ部から、構造物の設計基準を入力し、シミュレーション結果が、設計基準を満足するか否か判定し、設計基準を満足するときは、部材を現地に据え付け、満足しないときは、部材の設計を変更するか、補助部材で誤差を吸収できるかシミュレーションを行なう。【選択図】図１
2007177541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物を現地に据え付けるシステムにおいて、
前記構造物を設計する３次元ＣＡＤ部と、
前記現地の地形データ生成部と、
前記構造物の現地で完成させる施工手順のシミュレーションを行なう現地施工計画・出来形シミュレーション部と、
前記構造物を構成する部材の規定寸法及び／又は公差を変更する規定寸法公差調整部とを備え、
前記シミュレーション結果に基づいて、前記部材の規定寸法及び／又は公差を変更することを特徴とする構造物現地据付システム。
【請求項２】
請求項１において、
当該現地地形データは、ＧＰＳ利用の電子国土地図データまたは当該構造物地盤面データであることを特徴とする構造物現地据付システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記現地施工計画・出来形シミュレーション部は、前記シミュレーション結果が前記部材の設計値を満足するか否か判定し、
前記設計基準を満足するときは、前記部材を現地に据え付け、
前記設計基準を満足しないときは、前記部材の設計を変更することを特徴とする構造物現地据付システム。
【請求項４】
請求項１において、
前記３次元ＣＡＤ部は、前記構造物の完成状態を表す３次元ＣＡＤデータを保存することを特徴とする構造物現地据付システム。
【請求項５】
請求項１において、
さらに、施工手順決定部を備え、
前記現地施工計画・出来形シミュレーション部は、前記シミュレーション結果が前記設計基準を満足すると判定したときは、
前記施工手順決定部は、前記シミュレーションの手順を実際の施工手順とすることを特徴とする構造物現地据付システム。
【請求項６】
請求項１において、
さらに、重機の種類及び個数、足場の種類及び個数を少なくとも記憶する資材機材データベースを備えることを特徴とする構造物現地据付システム。
【請求項７】
請求項１において、
さらに、作業の種類ごとの施工速度を少なくとも記憶する能力データベースを備えることを特徴とする構造物現地据付システム。
【請求項８】
請求項１において、
さらに、作業の種類ごとの施工速度の実績を少なくとも記憶する実績データベースを備えることを特徴とする構造物現地据付システム。
【請求項９】
請求項１において、
施工工程が２以上の段階からなるときは、
前記段階ごとに前記シミュレーションを行ない、前段階のシミュレーション結果を次段階のシミュレーションにフィードバックすることを特徴とする構造物現地据付システム。
【請求項１０】
請求項９において、
当該各段階における当該構造物の実際の出来形の写真と寸法と、前記構造物の設計基準とを対比することを特徴とする構造物現地据付システム。
【請求項１１】
請求項１０において、
当該構造物の実際の出来形の寸法は、３次元空間座標の座標値で表されることを特徴とする構造物現地据付システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物現地据付システムに関し、特に、鋼構造などの現地据付工程に応じてその出来形をデジタルカメラなどにより高精度で測定し、その寸法を３次元ＣＡＤによる設計データと照合し、現地での実際の据付に反映することで、現地合わせや仕上げ作業を低減する構造物現地据付システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼橋の主桁、横桁、対傾構、添設板、下横溝部材は、予め工場で製作され、仮設現場の搬入に先立って工場ヤードにて各部材を仮組立して各部材の寸法を検査・確認する。しかし、仮組立作業には多くの工数と人員が必要とされている。
そこで、特許文献１に開示された「鋼部材制作方法」では、仮組立作業をコンピュータシミュレーションで実行する。具体的には、適正組立形状をを得るために必要な各部の位置、形状修正加工のための調整量を求める。コンピュータシミュレーション後、工場では、算出された加工情報に従って各部に穴あけを施すことなどが行われる。
【特許文献１】特開平１０−７７６０９号公報（図３、段落０００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１では、適用範囲は橋梁本体のみであり、付属構造物には適用できない。また、現地据付時の施工誤差に対応できない。また、現地据付の手順や施工計画への活用が出来ない。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、鋼構造及び付属構造物に適用でき、現地据付時の施工誤差に対応でき、現地据付の手順や施工計画への活用を行うことができる構造物現地据付システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するための第１の手段は、構造物を現地に据え付けるシステムにおいて、構造物を設計する３次元ＣＡＤ部と、現地の地形データ生成部と、構造物の現地で完成させる施工手順のシミュレーションを行なう現地施工計画・出来形シミュレーション部と、構造物を構成する部材の規定寸法及び／又は公差を変更する規定寸法公差調整部とを備え、シミュレーション結果に基づいて、部材の規定寸法及び／又は公差を変更する。
【０００６】
第２手段では、第１手段において、当該現地地形データは、ＧＰＳ利用の電子国土地図データまたは当該構造物の地盤面データである。
【０００７】
第３手段では、第１手段において、現地施工計画・出来形シミュレーション部は、シミュレーション結果が部材の設計値を満足するか否か判定し、設計基準を満足するときは、部材を現地に据え付け、設計基準を満足しないときは、部材の設計を変更する。
【０００８】
第４手段では、第１手段において、３次元ＣＡＤ部は、構造物の完成状態を表す３次元ＣＡＤデータを保存する。
【０００９】
第５手段では、第１手段において、さらに、施工手順決定部を備え、現地施工計画・出来形シミュレーション部は、シミュレーション結果が設計基準を満足すると判定したときは、施工手順決定部は、シミュレーションの手順を実際の施工手順とする。
【００１０】
第６手段では、第１手段において、さらに、重機の種類及び個数、足場の種類及び個数を少なくとも記憶する資材機材データベースを備える。
【００１１】
第７手段では、第１手段において、さらに、作業の種類ごとの施工速度を少なくとも記憶する能力データベースを備える。
【００１２】
第８手段では、第１手段において、さらに、作業の種類ごとの施工速度の実績を少なくとも記憶する実績データベースを備える。
【００１３】
第９手段では、第１手段において、施工工程が２以上の段階からなるときは、段階ごとにシミュレーションを行ない、前段階のシミュレーション結果を次段階のシミュレーションにフィードバックする。
【００１４】
第１０手段では、各段階における構造物の実際の出来形の写真と寸法と、前記構造物の設計基準とを対比する。
【００１５】
第１１手段では、第１手段において、構造物の実際の出来形の寸法は、３次元空間座標の座標値で表される。
【００１６】
第１手段によれば、現地の地形に基づいて施工シミュレーションが行なわれ、必要な部材の設計変更が行なわれるため、現地での現物合わせ工数が低減される。
【００１７】
第２手段によれば、大面積の土地であっても正確な地形が得られる。
【００１８】
第３手段によれば、シミュレーションだけで、部材の設計変更の要否が決定できる。
【００１９】
第４手段によれば、シミュレーション結果と設計結果が３次元表示で対比でき、拡大縮小も適宜利用して、合否判定が出来る。
【００２０】
第５手段によれば、シミュレーション結果、合格となれば、その手順で構造物を組み立てていくことができる。
【００２１】
第６手段によれば、資材や機材と当該構造物の３次元ＣＡＤデータを用いて、バーチャルコンストラクション（シミュレーション）がすばやく行なえる。
【００２２】
第７手段によれば、能力ＤＢを使用して、施工計画を立てることが出来る。
【００２３】
第８手段によれば、実績ＤＢを使用して施工管理が行なえる。
【００２４】
第９手段によれば、複数の段階を経て施工が完了するときは、段階ごとにシミュレーションと設計の対比を繰り返し、慎重に構造物を組み立てることが出来る。
【００２５】
第１０手段によれば、写真解析により、構造物の形態が用意に確認できる。
【００２６】
第１１手段によれば、建屋の階が違ったり、壁が邪魔しているときでも、配管などの接続シミュレーションが簡単容易に行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図1は、構造物現地据付システムのブロック図である。本システムは、現地地形データ生成部１と、3次元ＣＡＤ部２と、現地施工計画・出来形シミュレーション部３と、規定寸法公差調整部４と、施工手順決定部５と、資材機材データベース（ＤＢ）６と、能力ＤＢ７と、実績ＤＢ８とを含む。
【００２８】
構造物とは、鋼橋などの鋼構造、建屋、機器、配管、などの３次元構造物であり、特に、大型の鋼構造の現地据付では、必ず施工誤差が発生する。一方、各部材は、製作許容誤差（公差）を含む図面寸法（規定寸法）で製作されるため、据付誤差吸収のため、現地での合わせ作業や仕上げ作業が発生し、これが、工事の円滑な遂行を阻害する要因の一つとなっている。この現地作業を省略するためには、手順に応じて逐次据付されている鋼構造などの施工段階の中で、その据付精度を逐次確認し、後から据付けられる部材寸法に据付誤差を反映できるようにする必要がある。本システムは、据付工程に応じて、その出来形を高精度で計測し、その寸法を後据付の構造に反映するシステムである。
【００２９】
現地地形データ生成部１は、ＧＰＳを利用する国土地理院の電子国土地図など、当該構造物地盤面データ、トランシットなどによる測量結果、デジタルカメラによる画像による、地形測定結果等を用いる。
【００３０】
3次元ＣＡＤ部２は、建屋、鋼構造、機器、配管ン、付属物などの各部材について、寸法（規定寸法及び公差）、重量、重心、吊点などを計算し、構造計算（主要点座標、材料、強度、荷重条件、境界条件）を行ない、完成形状を３次元データ化する。
【００３１】
現地施工計画・出来形シミュレーション部３は、現地地形データ生成部１から地形データを受け取り、且つ、３次元ＣＡＤ部２から設計データを受け取り、据付工程に応じた現地出来形のシミュレーションを行なう。
【００３２】
規定寸法公差調整部４は、現地施工計画・出来形シミュレーション部３が生成した現地出来形に基づいて、各部材の寸法（規定寸法及び公差）を補正する。
【００３３】
施工手順決定部５は、シミュレーション結果が合格すれば、その手順を実際の施工手順と決定する。
【００３４】
資材機材データベース（ＤＢ）６には、重機、仮設備、足場などのデータを格納する。これを使用し、バーチャルサイト（コンピュータプログラムにより稼動する仮想現場）での、バーチャルコンストラクションン（シミュレーション）が行なわれる。
【００３５】
能力ＤＢ７には、作業の種類、施工速度等の能力データを格納する。これにより、施工計画（施工手順、使用する資材・機材、仮設備計画）、施工工程表、要員山積表、段階検査計画書（チェックシート、検査スケジュール）などの施工計画が実行される。
【００３６】
実績ＤＢ８には、作業の種類、施工速度、出来形データの実績データが格納される。これにより、作業指示（施工手順、施工場所、使用機材）、工程管理（小日程展開、進捗管理、マイルストン管理）、要員管理（計画要員管理、実績管理、施工体制管理）、納期管理（部材納品管理、仮置場所管理）の施工管理が行なわれる。
【００３７】
本システムによれば、構造物の完成まで一気にシミュレーションして初期の規定寸法や公差を調整することが出来る。
【００３８】
或いは、本システムの現地出来形（シミュレーションン）により、ある施工段階の現地出来形〔実物〕が完成すれば、その出来形を反映して、それ以降の段階での現地出来形のシミュレーションを繰り返えしてもよい。具体的には、ある施工段階の現地出来形をその都度実際に製作してみて、写真を取り、寸法を測定し、合否判定を下す。或いは、施工完了まで一気にシミュレーションを行ない、実際の施工手順を決定してもよい。
【００３９】
このように、後納入品へのフィードバックが行なわれるので、現場合わせをゼロにすることが出来る。各施工段階での現地出来形（実物）は、計測され（デジタルカメラ、光波計測器、アナロ計測器などによる）、検査成績書により計測値と規定寸法が比較され、合否判定が行なわれる。
【００４０】
図２は、本システムの動作を示すフローチャートである。まず、S２０において、構造物の各部材が、３次元CAD部２により、設計され、各部材の規定寸法と公差が決定される。
【００４１】
次に、Ｓ２１において、完成形状を３次元データ化する。これは、設計形状、シミュレーション形状、実際に組み立てた形状を視覚的に容易に対比するためである。
【００４２】
次に、Ｓ２２において、設計データと現地地理データに基づいて、現地出来形のシミュレーションを行なう。このシミュレーションは、構造物完成までを一気にシミュレーションするものであってもよいし、設計過程を慎重に確認して行くために、各施工段階をシミュレーションで追って、各施工段階で、施工が合格となるよう実際の施工を繰り返すものであってもよい。
【００４３】
次に、Ｓ２３において、シミュレーション結果が、設計仕様を満足するか否かが判定される。設計仕様が満足されなければ、規定寸法や公差を補正してＳ２０に戻る。一方、設計仕様が満足されれば、Ｓ２４に進む。
【００４４】
次に、Ｓ２４では、施工シミュレーションの逆順に各部材が解体される。各部材の解体順の逆順となるよう、実際の施工手順が決定される。このような施工手順が、設計仕様を満足したからである。
【００４５】
なお、施工段階が複数段階に及ぶ場合は、各段階について、Ｓ２０からＳ２５を繰り返してもよい。これは、設計が正しいことの確認に役立つ。
【００４６】
以上により、シミュレーション（バーチャルコンストラクション）に基づいて、実際の施工手順の決定が行なわれる。
【００４７】
図３は、本システムを機器への配管に応用する処理のフローチャートである。図４は、配管の一例であり、図４を参照して、図３のフローチャートを説明する。
【００４８】
まず、Ｓ３０において、配管を必要とする機器を、配管を除いて、現地に据え付ける。
【００４９】
次に、Ｓ３１において、配管取合部を計測する。この場合、フランジの取合孔の位置を中心に計測する。例えば、図４の下部フランジＦ１の４つの孔の位置を計測する。
【００５０】
次に、Ｓ３２において、管中心位置座標を算出する。これは例えば、フランジＦ１下面の中心座標を求めることである。
【００５１】
次に、Ｓ３３において、配管中心位置間距離（下部フランジＦ１の下表面と、上部フランジＦ２の上表面との距離）を算出する。下部フランジＦ１の下表面は、上部フランジＦ２の上平面から垂直に５０５８ｍｍ下方に離れ、上部フランジＦ２の中心から２５７３．９ｍｍ水平左方に離れている。
【００５２】
次に、Ｓ３４において、配管の長さ調整の要否が判定される。これは、ライナー、伸縮継手の有無により設定される。調整が必要であるときは、Ｓ３５において、据え付け済みの機器のデータと、配管中心位置間距離を照合して、長さ調整量を算出する。
【００５３】
Ｓ３５における長さ調整の確認の後、Ｓ４０において、フランジの傾きが照査され、同時に、Ｓ４１において、フランジ孔位置が照査される。続いて、Ｓ４２において、継手等の補助部材で接続出来るか否かのシミュレーションが行なわれる。続いて、Ｓ４３において、フランジ角度・孔位置調整の要否が判定される。調整が必要なければ、配管の長さ調整、フランジ角度・孔位置調整いずれも不要であるため、配管をそのまま現地に納入し、Ｓ３８において配管現地据付が行なわれる。
【００５４】
一方、Ｓ４３において、調整が必要であるときは、Ｓ４４において、据え付け済みの機器のデータと、配管中心位置間距離を照合して、調整量を算出する。続いて、Ｓ３６に進んで、配管部材調整量が工場に指示される。続いて、Ｓ３７において、配管部材調整が行なわれ、現地に納入される。最後に、Ｓ３７において、配管が現地に取り付けられる。
【００５５】
このように、本システムによれば、機器と配管を現地合わせしなくても、迅速に対応することが出来る。そのため、建屋の２階と３階など、機器の内部など、直接計測が困難な接続点が高精度で計測される。また、計測結果は、３次元座標に展開され、設計上の規定寸法と容易に比較される。これにより、規定寸法との比較結果から配管製品の仕上げ寸法が、決定される。これにより、配管製品を、現地納入前に、仕上寸法にて調整することで、現地合せ作業を削減し、施工工程が短縮される。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、鋼構造などの現地据付工程に応じて、現地の地理的状況の下で、その出来形のシミュレーションを行ない、その寸法を３次元ＣＡＤによる設計データと照合し、現地合わせや仕上げ作業を低減する鋼構造据付システムに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の構造物現地据付システムのブロック図である。
【図２】本発明の構造物現地据付システムの動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明を機器の配管への応用について説明するフローチャートである。
【図４】配管の一例である。
【符号の説明】
【００５８】
１  現地地形データ生成部
２  ３時元ＣＡＤ部
３  現地施工計画・出来形シミュレーション部
４  規定寸法公差調整部
５  施工手順決定部
６  資材機材ＤＢ
７  能力ＤＢ
８  実績ＤＢ
【図１】
2007177541.tif 000003
【図２】
2007177541.tif 000004
【図３】
2007177541.tif 000005
【図４】
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