(57)【要約】 【課題】仮設支柱を不要としてその組立や解体作業を解消でき、屋根面積が制限されることなく、所望面積の屋根を支持することのできる吊り形式の鉄骨屋根架構と鉄骨屋根を構築する方法を提供すること。【解決手段】２本で１組の鉄骨支柱１Ａ，１Ａを桁行き方向に離して立設し、これを梁間方向に離して別途の２本で１組の鉄骨支柱１Ｂ，１Ｂを立設する第１のステップ、各組ともに２本の鉄骨支柱間に、２以上の縦ケーブル３，…が組み付けられた上弦ケーブル２，２を架け渡す第２のステップ、２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構４を桁行き方向で２以上に分割してなる分割屋根架構４Ａ〜４Ｅを用意し、分割屋根架構を各組の上弦ケーブル２，２から垂下された縦ケーブル３，…に固定し、縦ケーブル３，…で固定された分割屋根架構同士を繋いで鉄骨屋根架構４を構築する第３のステップからなる方法である。【選択図】図７
2013133662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本で１組の鉄骨支柱を桁行き方向に離して立設し、これを梁間方向に離して２組併設する第１のステップ、
各組ともに２本の鉄骨支柱間に、２以上の縦ケーブルが組み付けられた上弦ケーブルを架け渡す第２のステップ、
２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構を桁行き方向で２以上に分割してなる分割屋根架構を用意し、分割屋根架構を各組の上弦ケーブルから垂下された縦ケーブルに固定し、縦ケーブルで固定された分割屋根架構同士を繋いで鉄骨屋根架構を構築する第３のステップからなる、吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法。
【請求項２】
前記第１のステップでは前記２本で１組の鉄骨支柱を梁間方向に３組以上併設し、
前記第３のステップでは隣接する組のそれぞれの上弦ケーブルから垂下された縦ケーブルに分割屋根架構を固定し、少なくとも３組６本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構を構築する、請求項１に記載の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法。
【請求項３】
２本で１組の鉄骨支柱を桁行き方向に離して立設し、２本の鉄骨支柱間に２以上の縦ケーブルが組み付けられた上弦ケーブルを架け渡す第１のステップ、
前記第１のステップで立設された１組の鉄骨支柱に対して梁間方向に離して別途の２本で１組の鉄骨支柱を桁行き方向に離して立設し、２本の鉄骨支柱間に２以上の縦ケーブルが組み付けられた上弦ケーブルを架け渡す第２のステップ、
２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構を桁行き方向で２以上に分割してなる分割屋根架構を用意し、分割屋根架構を各組の上弦ケーブルから垂下された縦ケーブルに固定し、縦ケーブルで固定された分割屋根架構同士を繋いで鉄骨屋根架構を構築するステップからなる、吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法。
【請求項４】
前記第２のステップを繰り返して、前記２本で１組の鉄骨支柱と鉄骨支柱間に架け渡された２以上の縦ケーブルが組み付けられた上弦ケーブルを梁間方向に少なくとも３組以上併設し、
前記第３のステップでは隣接する組のそれぞれの上弦ケーブルから垂下された縦ケーブルに分割屋根架構を固定し、少なくとも３組６本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構を構築する請求項３に記載の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法。
【請求項５】
前記第３のステップでは、前記２本の鉄骨支柱と縦ケーブルに固定される鉄骨支柱側の両端の分割屋根架構をまず固定した後に、これら固定された双方の分割屋根架構に隣接する別途の分割屋根架構を縦ケーブルと既に固定された分割屋根架構に順次固定し、これを鉄骨支柱側の両端から桁行き方向中央近傍まで繰返し、最後に桁行き方向中央位置で分割屋根架構をその両側の既に固定された分割屋根架構と縦ケーブルに固定する、請求項１〜４のいずれかに記載の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法。
【請求項６】
前記第１のステップでは、鉄骨支柱を立設させた後にこの鉄骨支柱を鉄骨屋根架構が構築されない側から鉄骨梁で安定支持する、もしくは、これに加えてさらに鉄骨屋根架構が構築されない側から鉄骨支柱の柱頭に延びる斜めケーブルで安定支持する、請求項１〜５のいずれかに記載の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法。
【請求項７】
分割屋根架構を構成する部材同士の固定、および、隣接する分割屋根架構同士の固定はいずれも、仮固定を経ることなく一度の本設固定にておこなわれる請求項１〜６のいずれかに記載の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法にて吊り形式の鉄骨屋根架構を構築し、
前記２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積を有する屋根材を該２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構に固定して吊り形式の鉄骨屋根を構築する、吊り形式の鉄骨屋根を構築する方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法にて吊り形式の鉄骨屋根架構を構築し、
構築された前記鉄骨屋根架構の全平面積を有する屋根材を該鉄骨屋根架構に固定して吊り形式の鉄骨屋根を構築する、吊り形式の鉄骨屋根を構築する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル等で吊る吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法と、この方法で構築された鉄骨屋根架構に屋根を固定して鉄骨屋根を構築する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屋外の比較的広い敷地において、多目的ホールや球技施設、イベントホール、大型ショッピングモール、駐車場などの屋外施設を、風雨や降雪等の気象条件に左右されない屋根付き屋外施設として構築することが一般におこなわれており、たとえばドーム状の屋根を有する屋外施設は「ドーム屋根」などと称されている。
【０００３】
このような屋根付き屋外施設の構築方法は多岐に亘るが、たとえば特許文献１においては、大スパン屋根を構成する屋根鉄骨トラスを仮設支柱に沿ってステップロッドで吊り上げ、これを仮設支柱に仮固定した後に本設柱の建方をおこない、本設柱と屋根鉄骨トラスを本締めして大スパン屋根を構築する施工法が開示されている。
【０００４】
この施工法は、屋根鉄骨トラスを吊り上げる際の反力支持と本設柱の建方期間に亘る屋根鉄骨トラスの支持のために仮設支柱を必須とするものであり、この仮設支柱は施工中の地震や台風などに対する安全性を保証するために屋根鉄骨トラスと同程度の鉄骨量となり得ることから、この仮設施設のための鉄骨量によって工費が嵩み、さらにはその組立や解体が全体工期を長期化させる大きな要因となり得る。
【０００５】
また、この施工法では、最終的に本設柱と屋根鉄骨トラスを繋ぐに当たり、本設柱の建方精度誤差や屋根鉄骨トラスの製作精度誤差を勘案して、屋根鉄骨トラスを構成する上弦材や下弦材、ラチス材などの連結部分を仮締めしておき、本設柱と屋根鉄骨トラスを繋いだ後にそれらの本締めをおこなうことにしている。このように構成部材同士を仮締めして屋根鉄骨トラスを仮に組み付け、最後に本締めするという重複した作業も全体工期の長期化を一層助長するものとなる。
【０００６】
ところで、特許文献１で開示される本設柱と屋根鉄骨トラスを繋ぐ施工法のほかに、屋根付き屋外施設を構築する他の方法として特許文献２で開示するように膜屋根をケーブルで吊る方法を挙げることができる。
【０００７】
これは、支柱に沿って中央の懸垂ケーブルを吊り上げ、端部の懸垂ケーブルを牽引して基礎に固定し、これら中央の懸垂ケーブルと端部の懸垂ケーブルで膜材を吊り下げる方法である。
【０００８】
この構築法でできるドーム屋根は、屋根材が鉄骨架構等で支持されていないことから屋根材が重量制限を受け易く、たとえば比較的軽量なマット等の膜材に限定されることや、連続した膜材を長期に亘り安定して張設する必要があることから、屋根面積が往々にして制限されるといった課題を有するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２９２８９４８号明細書
【特許文献２】特許第４１９９１６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、仮設支柱を不要としてその組立や解体作業を解消でき、鉄骨屋根架構を構成する部材同士を仮締めしておいて後に本締めするといった二度手間を解消でき、さらには屋根面積が制限されることなく、所望する面積の屋根を支持することのできる吊り形式の鉄骨屋根架構および鉄骨屋根を構築する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明による吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法は、２本で１組の鉄骨支柱を桁行き方向に離して立設し、これを梁間方向に離して２組併設する第１のステップ、各組ともに２本の鉄骨支柱間に、２以上の縦ケーブルが組み付けられた上弦ケーブルを架け渡す第２のステップ、２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構を桁行き方向で２以上に分割してなる分割屋根架構を用意し、分割屋根架構を各組の上弦ケーブルから垂下された縦ケーブルに固定し、縦ケーブルで固定された分割屋根架構同士を繋いで鉄骨屋根架構を構築する第３のステップからなるものである。
【００１２】
ここで、「桁行き方向」とは、１本の上弦ケーブルが架け渡される２本の鉄骨支柱の一方から他方へ向かう方向を意味しており、「梁間方向」とは、たとえばこの「桁行き方向」に直交する方向を意味している。
【００１３】
第１のステップにおいては、２本の鉄骨支柱の立設に当たり、たとえば鋼管杭やＰＨＣ杭等の杭基礎を施工し、この杭に支持された基礎スラブ（基礎フーチング）上に所定高さの鉄骨支柱を立設させる。なお、この鉄骨支柱としては、断面が円形や正方形、矩形の鋼管や、Ｈ型鋼やＩ型鋼、Ｃ型鋼などの角型鋼、さらにはコンクリート充填鋼管（CFT: Concrete Filled Steel Tube）などを適用できる。
【００１４】
本構築方法では、２本１組の鉄骨支柱を２組併設して構築する。すなわち、鉄骨支柱間に上弦ケーブルを架け渡す前に所望する２本１組の鉄骨支柱を２組（計４本）先行して構築するものである。この４本の鉄骨支柱の施工手順も、４本を順次施工する方法であってもよいし、４本のそれぞれを施工する重機を投入して４本同時に施工してもよい。
【００１５】
第１のステップで２本１組の鉄骨柱を２組併設して構築したら、第２のステップとして、各組ともに２本の鉄骨支柱間に、２以上の縦ケーブルが組み付けられた上弦ケーブルを架け渡す。
【００１６】
ここで、上弦ケーブルへの２以上の縦ケーブル（吊りケーブル）の組み付けは、予め工場や現場ヤードで組み付けておいてもよいし、鉄骨支柱間の立設後に現地で地組みしてもよい。
【００１７】
次に、第３のステップとして、２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構を桁行き方向で２以上に分割してなる分割屋根架構を用意する。
【００１８】
この鉄骨屋根架構は、アーチ形状やフラット形状の平面フレーム構造のものや３次元トラス構造のものなどがあり、たとえば平面フレーム構造の場合には、これが桁行き方向に延びる桁材や梁間方向に延びる桁材、さらには全体フレームの面内剛性を高めるための斜材などから構成されており、桁材は角型鋼や鋼管などの鉄骨から形成され、斜材は角型鋼や丸棒や異形棒鋼などから形成される。
【００１９】
本発明の構築方法では、２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積を有する鉄骨屋根架構を桁行き方向で２以上に分割してなる２以上の分割屋根架構を製作しておく。
【００２０】
ここで、「２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積」とは、２組４本の鉄骨支柱で画成された領域を伏せ図的に見た際の平面積のほか、鉄骨屋根架構がアーチ状の場合にはアーチに沿う湾曲面の面積を含む意味である。
【００２１】
鉄骨屋根架構を桁行き方向で２以上に分割する分割形態は多様に存在し、各分割屋根架構が同じ平面積となるように分割してもよいし、中央領域と端部領域で平面積が異なるように分割してもよく、分割屋根架構を揚上して縦ケーブルに固定する際に使用される重機や施工空間等の施工条件などによって適宜の分割形態が設定される。
【００２２】
たとえば、桁行き方向の２本の桁材（鉄骨屋根架構がアーチ形状の場合は、アーチの一部をなす曲線状の桁材）と、この２本の桁材を結ぶ２以上の梁間方向に延びる桁材と、たとえばクロス状に各桁材同士を繋ぐ斜材とから構成された所望基数の分割屋根架構が工場や現場ヤードで予め製作され、現地にて用意される。
【００２３】
用意された分割屋根架構をたとえば重機を使用して揚上し、２本の上弦ケーブルから垂下される縦ケーブルに固定することにより、分割屋根架構が２本の上弦ケーブル間に跨って吊持される。
【００２４】
第３のステップでは、この分割屋根架構の重機による揚上と２本の上弦ケーブルから垂下される縦ケーブルへの固定が順次おこなわれ、縦ケーブルで固定された隣接する分割屋根架構同士は相互に繋がれて、「２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構」が２本の上弦ケーブルで吊持される。
【００２５】
ここで、分割屋根架構を構成する構成部材同士の接続に際して仮締め（仮固定）と本締め（本設固定）という二度の接続工程を経る必要は一切ない。さらに、隣接する分割屋根架構同士の繋ぎも同様に、仮固定を経ることなく一度の本設固定にておこなうことが可能である。なお、ここでいう「本設固定」とは、構造設計上要求される部材同士の固定強度が得られる固定方法のことであり、仮固定のように緩みのある態様でなく、ボルトによって所定の緊結態様で固定することや溶接によって固定することなどを意味している。
【００２６】
既述する従来の施工方法では、たとえば４本の鉄骨支柱に鉄骨トラス架構等を繋ぐ構築方法ゆえに、トラス架構を構成する構成部材同士に緩みをもたせて仮固定しておくことで、トラス架構と鉄骨支柱を本設固定する際に障害となる部材製作誤差や建方時の誤差を吸収させようとするものである。これに対して、本発明の構築方法は吊り形式を採用したことで、各種の誤差は吊り構造の全体で容易に吸収することが可能となるのである。より具体的には、縦ケーブルに固定された分割屋根架構が隣接する分割屋根架構に繋がれる際に、仮に各種誤差が存在して設計通りの繋ぎ位置で分割屋根架構同士を繋ぐのが難しい状況であっても、吊られた状態の分割屋根架構の姿勢を若干修正することで双方の繋ぎ箇所を容易に位置合わせすることが可能となる。
【００２７】
なお、鉄骨支柱と隣接する分割屋根架構に関しては、たとえば、その一端が鉄骨支柱に対して不動姿勢で剛結合され、その他端側が縦ケーブルに固定されるのが望ましい。精緻に建方された鉄骨支柱に対してこれに隣接する分割屋根架構の端部が固定されることで、縦ケーブルに吊持された鉄骨屋根架構の姿勢維持や揺れ防止等を保証できるからである。
【００２８】
以上で説明する本発明の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法を適用することで、仮設支柱等を使用することなく、したがって効率的に、所望する規模（面積）の鉄骨屋根架構を構築することが可能となる。
【００２９】
また、上記構築方法の他の実施の形態として、前記第１のステップでは前記２本で１組の鉄骨支柱を梁間方向に３組以上併設し、前記第３のステップでは隣接する組のそれぞれの上弦ケーブルから垂下された縦ケーブルに分割屋根架構を固定し、少なくとも３組６本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構を構築するものであってもよい。
【００３０】
ここで、「少なくとも３組６本の鉄骨支柱」とは、所望する鉄骨屋根架構の面積に応じて、４組８本の鉄骨支柱、１０組２０本の鉄骨支柱などを包含する意味である。
【００３１】
また、本発明による吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法の他の実施の形態は、２本で１組の鉄骨支柱を桁行き方向に離して立設し、２本の鉄骨支柱間に２以上の縦ケーブルが組み付けられた上弦ケーブルを架け渡す第１のステップ、前記第１のステップで立設された１組の鉄骨支柱に対して梁間方向に離して別途の２本で１組の鉄骨支柱を桁行き方向に離して立設し、２本の鉄骨支柱間に２以上の縦ケーブルが組み付けられた上弦ケーブルを架け渡す第２のステップ、２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構を桁行き方向で２以上に分割してなる分割屋根架構を用意し、分割屋根架構を各組の上弦ケーブルから垂下された縦ケーブルに固定し、縦ケーブルで固定された分割屋根架構同士を繋いで鉄骨屋根架構を構築するステップからなるものである。
【００３２】
本実施の形態は、２本で１組の鉄骨支柱を桁行き方向に離して立設し、これに続いてこれら２本の鉄骨支柱間に２以上の縦ケーブルが組み付けられた上弦ケーブルを架け渡し、次いで、この一連の施工方法を梁間方向に離れた位置にておこなうことで２組４本の鉄骨支柱の各組に上弦ケーブルが架け渡された構造を構築するものであり、第２のステップまでの施工手順が既述する構築方法と相違するものである。
【００３３】
この構築方法によっても同様に、仮設支柱等を使用することなく、所望する規模の鉄骨屋根架構を構築することが可能となる。
【００３４】
また、本発明による吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法の好ましい実施の形態において、前記第３のステップでは、前記２本の鉄骨支柱と縦ケーブルに固定される鉄骨支柱側の両端の分割屋根架構をまず固定した後に、これら固定された双方の分割屋根架構に隣接する別途の分割屋根架構を縦ケーブルと既に固定された分割屋根架構に順次固定し、これを鉄骨支柱側の両端から桁行き方向中央近傍まで繰返し、最後に桁行き方向中央位置で分割屋根架構をその両側の既に固定された分割屋根架構と縦ケーブルに固定するものである。
【００３５】
たとえば桁行き方向にアーチ状の鉄骨屋根架構を上弦ケーブルに吊持させて構築する形態において、施工精度上最も好ましい分割屋根架構の施工手順を実証するべく、本発明者等は現場実験とコンピュータを用いた２次元フレーム解析をおこなっている。
【００３６】
想定されるケースとして、その一つはアーチ状の中央位置から左右の鉄骨支柱に向かって順に分割屋根架構を吊持させる施工手順であり（ケース１）、他の一つは左右いずれか一方の鉄骨支柱に隣接する位置から他方の鉄骨支柱側へ順に一方向で分割屋根架構を吊持させる施工手順であり（ケース２）、さらに他の一つは左右の鉄骨支柱に隣接する位置から交互にアーチ状の中央位置に向かって順に分割屋根架構を吊持させる施工手順である（ケース３）。
【００３７】
そして、現場実験と２次元フレーム解析の結果より、左右の鉄骨支柱に隣接する位置から交互にアーチ状の中央位置に向かって順に分割屋根架構を吊持させる施工手順（ケース３）を採用するのが、最後の分割屋根架構を隣接する分割屋根架構等と組み付ける際に生じ得る施工誤差（双方の分割屋根架構同士の組み付けボルト孔位置の位置ずれなど）が最も生じ難く、かつ、生じた施工誤差を吸収し易いことが実証されている。
【００３８】
上記ケース１の場合には、基準となる中央位置の分割屋根架構が縦ケーブルに吊られるのみでその姿勢や位置決めが比較的不安定であることから、分割屋根架構の吊持当初から多分に施工誤差を有し得るものとなる。
【００３９】
一方、上記ケース２の場合は、順次繋がれていく分割屋根架構を一方の鉄骨支柱のみがいわゆる片持ち式で支持するためにこの鉄骨支柱に偏心荷重が作用し易く、その立設が仮に精緻におこなわれていたとしてもその精緻姿勢が維持しきれずに他方の鉄骨支柱側へ傾き、結果としてこれが建方誤差となってしまう可能性を有している。さらに、一方の鉄骨支柱に片持ち姿勢で支持された略アーチ形状の複数の分割屋根架構がその自重で変位し易く、これが施工誤差となってしまう可能性を有している。そして、最後の分割屋根架構を略アーチ形状の端部位置の分割屋根架構と他方の鉄骨支柱の双方に固定しようとした際に、これら複数の誤差が累積してなる全体誤差が大きくなり過ぎて、最後の分割屋根架構の繋ぎが困難を極める可能性が高い。
【００４０】
上記２つのケースに対して、ケース３を適用する場合は、左右の鉄骨支柱で隣接する分割屋根架構が固定され、双方の鉄骨支柱はともに、せいぜいアーチ形状の中央位置近傍まで繋がる分割屋根架構を支持すればよいことから鉄骨支柱の姿勢維持も保証され易く、建方誤差は格段に低減する。その結果、最後のアーチ形状の中央位置での分割屋根架構の固定の際の取り付け位置合わせの際に生じ得る誤差を格段に少なくでき、中央位置の分割屋根架構とその左右位置の分割屋根架構の繋ぎを容易におこなうことができるのである。
【００４１】
また、本発明による吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法の好ましい実施の形態において、前記第１のステップでは、鉄骨支柱を立設させた後にこの鉄骨支柱を鉄骨屋根架構が構築されない側から鉄骨梁で安定支持する、もしくは、これに加えてさらに鉄骨屋根架構が構築されない側から鉄骨支柱の柱頭に延びる斜めケーブルで安定支持するものである。
【００４２】
左右の鉄骨支柱に隣接する位置から交互にアーチ状の中央位置に向かって順に分割屋根架構を吊持させる場合においては、左右の鉄骨支柱の精緻な建方とその姿勢維持が重要である。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、立設された鉄骨支柱を鉄骨屋根架構が構築されない側から鉄骨梁で安定支持すること、もしくは、このことに加えてさらに鉄骨屋根架構が構築されない側から鉄骨支柱の柱頭に延びる斜めケーブルで安定支持することにより、立設後の鉄骨支柱の姿勢を精緻かつ安定的に保持することができ、上記するアーチ状の中央位置に向かって左右交互に順に分割屋根架構を施工する際の高い施工精度を保証することができる。
【００４４】
また、本発明は吊り形式の鉄骨屋根を構築する方法にも及ぶものであり、この方法は、前記吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法にて吊り形式の鉄骨屋根架構を構築し、前記２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積を有する屋根材を該２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積の鉄骨屋根架構に固定して吊り形式の鉄骨屋根を構築するものである。
【００４５】
２組４本の鉄骨支柱で画成された平面積を有する連続した屋根材を一度に施工することで、効率的に鉄骨屋根を構築することができる。このことは、たとえば分割屋根架構ごとに鉄骨屋根が取り付けられたものを相互に繋ぐ場合に、屋根材同士の繋ぎ箇所が増えて施工効率が極めて低いものになるといった課題を解消する構築方法である。
【００４６】
本発明の構築方法を適用することにより、鉄骨屋根架構は複数の分割屋根架構を順次繋いで構築する一方で、２組４本の鉄骨支柱で画成された領域に対応する鉄骨屋根架構に対しては、当該領域の全面積を有する屋根材を固定することで、たとえば２本で１組の鉄骨支柱を梁間方向に３組併設された構造形式においては、屋根材同士の繋ぎ箇所を桁行き方向の２列のみ（２箇所のみ）とすることができ、施工効率は格段に高いものとなる。なお、屋根材同士の繋ぎ方法としては、双方の屋根材の端部同士をかしめる方法や溶接する方法などを適用できる。また、適用される屋根材は特に限定されるものでなく、波形鉄板、折板鉄板、シートやマット等の膜材などを揚げることができる。
【００４７】
さらに本発明による吊り形式の鉄骨屋根を構築する方法の他の実施の形態は、前記吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法にて吊り形式の鉄骨屋根架構を構築し、構築された前記鉄骨屋根架構の全平面積を有する屋根材を該鉄骨屋根架構に固定して吊り形式の鉄骨屋根を構築するものである。
【００４８】
本実施の形態の構築方法は、鉄骨支柱の本数に関わりなく、その全面積をカバーする１枚の屋根材を鉄骨屋根架構に固定するものである。たとえば、３組６本や４組８本の鉄骨支柱からなる構造形式など、比較的全体面積の小さな鉄骨屋根を構築する際に好適である。なお、連続一枚ものの屋根材の敷設に当たり、途中位置にある上弦ケーブル等が屋根材と干渉することが想定されるが、この場合は屋根材において上弦ケーブル等と干渉する箇所を切欠いておき、この切欠き箇所を介して上弦ケーブル等を挿通させながら屋根材を鉄骨屋根架構上に敷設すればよい。
【発明の効果】
【００４９】
以上の説明から理解できるように、本発明の吊り形式の鉄骨屋根架構と鉄骨屋根を構築する方法によれば、仮設支柱等を使用する必要がなく、したがって仮設支柱等を使用する場合に比して工期を大幅に短縮しながら、所望する規模（面積）の鉄骨屋根架構と鉄骨屋根を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の構築方法で構築された吊り形式の鉄骨屋根架構の一実施の形態を示した斜視図である。
【図２】図１のII方向から見た矢視図であって鉄骨屋根架構の平面図である。
【図３】本発明の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法および鉄骨屋根を構築する方法の一実施の形態を示すフロー図である。
【図４】図３のフロー図における第１のステップを説明した図である。
【図５】図３のフロー図における第２のステップを説明した図である。
【図６】図３のフロー図における第３のステップを説明した図である。
【図７】図６に続いて、第３のステップを説明した図である。
【図８】図３のフロー図における鉄骨屋根を構築する方法（ステップ）を説明した図であって、構築された吊り形式の鉄骨屋根の一実施の形態を示す斜視図である。
【図９】本発明の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法および鉄骨屋根を構築する方法の他の実施の形態を示すフロー図である。
【図１０】図９のフロー図における第１のステップを説明した図である。
【図１１】図９のフロー図における第２のステップを説明した図である。
【図１２】本発明の構築方法で構築された鉄骨屋根架構の他の実施の形態を示した斜視図である。
【図１３】吊り形式の鉄骨屋根の他の実施の形態を示した斜視図である。
【図１４】吊り形式の鉄骨屋根のさらに他の実施の形態を示した斜視図である。
【図１５】分割屋根架構の施工手順ごとの二次元フレーム解析結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下、図面を参照して本発明の吊り形式の鉄骨屋根架構および鉄骨屋根を構築する方法の実施の形態を説明する。なお、鉄骨支柱の吊り込みの際に、あるいは上弦ケーブルや分割屋根架構の揚上等の際に使用されるクレーンや高所作業者等の重機の図示は省略する。
【００５２】
(実施の形態１)
図１は本発明の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法の実施の形態１で構築された吊り形式の鉄骨屋根架構を示した斜視図であり、図２はその平面図である。
【００５３】
図示する吊り形式の鉄骨屋根架構１０は、桁行き方向に離れた２本１組の鉄骨支柱１Ａ，１Ａと、これら２本１組の鉄骨支柱１Ａ，１Ａに対して梁間方向に離れた別途の２本１組の鉄骨支柱１Ｂ，１Ｂと、各組ともに２本の鉄骨支柱間に架け渡された上弦ケーブル２，２と、それぞれの上弦ケーブル２から垂下する複数の縦ケーブル３，…と、縦ケーブル３，…に固定されて吊持される鉄骨屋根架構４と、から大略構成されている。
【００５４】
鉄骨支柱１Ａ、１Ｂはともに、地盤内に設けられた鋼管杭やＰＨＣ杭等の杭１ｂの杭頭にある基礎フーチング１ａから立設され、その途中位置から外側へ延びる控え用鉄骨梁１ｃやその柱頭から外側へ延びる控え用ケーブル１ｄにて鉛直方向に建方された立設姿勢が維持されている。ここで、この鉄骨支柱１Ａ，１Ｂは、断面が円形や正方形、矩形の鋼管や、Ｈ型鋼やＩ型鋼、Ｃ型鋼などの角型鋼、さらにはコンクリート充填鋼管（CFT: Concrete Filled Steel Tube）などを適用できる。なお、鉄骨支柱を支持するに当たり、杭が不要な場合はその施工を省略することができる。
【００５５】
鉄骨屋根架構４は、２つの上弦ケーブル２，２から垂下する縦ケーブル３，…に固定されるアーチ状の桁行き鉄骨梁４ａ，４ａと、桁行き鉄骨梁４ａ，４ａを繋ぐ梁間鉄骨梁４ｂ、…と、これらの鉄骨梁にて画成されるフレーム面内でクロス状に配設される斜材鋼棒４ｃから構成されている。
【００５６】
さらに、この鉄骨屋根架構４は、分割領域Ａ〜Ｅのエリアをカバーする分割屋根架構４Ａ〜４Ｅから構成されており、分割屋根架構４Ａ〜４Ｅはそれぞれ、アーチ状の桁行き鉄骨梁４ａが分割された桁行き鉄骨梁４ａ’, ４ａ’と、２以上の梁間鉄骨梁４ｂ、…と、クロス状に配設される斜材鋼棒４ｃとから構成されている。
【００５７】
各分割屋根架構は、構成部材である桁行き鉄骨梁４ａ’が縦ケーブル３に固定されるととともに、隣接する分割屋根架構同士は、双方の鉄骨梁４ａ’が当接する当接箇所に跨る不図示の添接板を介してボルトで固定されたり、溶接されたり、クランプ留めされることによって繋がれている。
【００５８】
そして、特に左右端の分割屋根架構４Ａ，４Ｅはともに、それらの一端が鉄骨支柱１Ａ，１Ｂに対してボルト等で剛に結合されている。
【００５９】
次に、図３および図４〜図７を参照して図１，２で示す吊り形式の鉄骨屋根架構１０の構築方法を概説する。
【００６０】
図３は本発明の吊り形式の鉄骨屋根架構と鉄骨屋根を構築する方法の一実施の形態を示したフロー図である。また、図４は図３のフロー図における第１のステップを説明した図であり、図５は同第２のステップを説明した図であり、図６，７は順に同第３のステップを説明した図である。
【００６１】
まず、地盤内に桁行き方向に所定スパン離して２本の杭１ｂ、１ｂを施工し、さらに、この２本の杭１ｂ、１ｂに対して梁間方向に所定スパン離して同様に２本の杭１ｂ、１ｂを施工し、それぞれ杭頭に基礎フーチング１ａを施工後、各基礎フーチング１ａ上に鉄骨支柱１Ａ，１Ｂを立設する（第１のステップＳ１）。
【００６２】
このステップでは、建方されたそれぞれの鉄骨支柱の安定的な姿勢維持を保証するべく、鉄骨支柱１Ａ，１Ｂの途中位置から外側に延びる控え用鉄骨梁１ｃが設けられ、さらに鉄骨支柱１Ａ，１Ｂの柱頭から外側に延びる控え用ケーブル１ｄが張設されている（図４参照）。
【００６３】
ステップＳ１で２本１組の鉄骨支柱を２組併設して構築したら、各組ともに２本の鉄骨支柱間に、２以上の縦ケーブル３，…が組み付けられた上弦ケーブル２を架け渡す（第２のステップＳ２、図５参照）。ここで、上弦ケーブル２と２以上の縦ケーブル３，…の組み付けは、予め工場や現場ヤードで組み付けておいてもよいし、鉄骨支柱間の立設後に現地で地組みしてもよい。
【００６４】
鉄骨支柱間に上弦ケーブル２が架け渡されたら、次に、鉄骨屋根架構を縦ケーブル３，…に固定していく。
【００６５】
この鉄骨屋根架構の固定に際し、２組４本の鉄骨支柱１Ａ，１Ｂで画成された平面積の鉄骨屋根架構４を、予め工場や現場ヤードにて桁行き方向で２以上に分割してなる分割屋根架構４Ａ〜４Ｅを製作しておく。
【００６６】
そして、各分割屋根架構４Ａ〜４Ｅの固定順序は、左右端に位置する分割屋根架構４Ａ、４Ｅを先行して交互に、もしくは双方同時に固定する。
【００６７】
この分割屋根架構４Ａ、４Ｅの固定においては、それらの一端が鉄骨支柱１Ａ，１Ｂに固定され、桁行き鉄骨梁４ａ’の一部が縦ケーブル３に固定される（図６参照）。
【００６８】
左右端の分割屋根架構４Ａ、４Ｅが固定されたら、次いでこれらに隣接するアーチ中央側の分割屋根架構４Ｂ、４Ｄの各桁行き鉄骨梁４ａ’の一部を縦ケーブル３に固定するとともに、分割屋根架構４Ａ、４Ｅとの接続箇所を繋いでいく（図７参照、以上ステップＳ３ａ）。
【００６９】
最後に、残ったアーチ中央区画（分割領域Ｃ）に分割屋根架構４Ｃを揚上し、縦ケーブル３に固定するとともに、左右の分割屋根架構４Ｂ、４Ｄと繋いで図１，２で示す吊り形式の鉄骨屋根架構１０が構築される（ステップＳ３ｂ（ステップＳ３ａと合わせて第３のステップ））。
【００７０】
ここで、上記フローで説明するように左右の鉄骨支柱１Ａ，１Ｂに隣接する位置から交互にアーチ状の中央位置に向かって順に分割屋根架構を吊持させる施工手順を採用することにより、最後の分割屋根架構４Ｃを隣接する分割屋根架構４Ｂ，４Ｄと組み付ける際に生じ得る施工誤差（双方の分割屋根架構同士の組み付けボルト孔位置の位置ずれなど）が最も生じ難く、かつ、生じた施工誤差を吸収し易い。
【００７１】
このことは、本発明者等による現場試験と後述する２次元フレーム解析からも実証されている。ここで、この現場試験では、他の施工手順として、アーチ状の中央位置から左右の鉄骨支柱に向かって順に分割屋根架構を吊持させる施工手順（ケース１）や、左右いずれか一方の鉄骨支柱に隣接する位置から他方の鉄骨支柱側へ順に一方向で分割屋根架構を吊持させる施工手順（ケース２）の場合における施工誤差の検証をおこなっており、いずれも図示する施工手順の場合に比して相対的に誤差が大きくなることが特定されている。ケース１の施工手順の場合は、基準となる中央位置の分割屋根架構が縦ケーブルに吊られるのみでその位置決めが比較的不安定であることから、分割屋根架構の吊持当初から多分に施工誤差を有しており、最後の分割屋根架構を固定するまでの間に誤差が累積して結果として大きな誤差になってしまうものと考えられる。一方、ケース２の施工手順の場合は、順次繋がれていく分割屋根架構を一方の鉄骨支柱のみがいわゆる片持ち式で支持するためにこの鉄骨支柱に偏心荷重が作用し易く、その立設が仮に精緻におこなわれていたとしてもその精緻姿勢が維持しきれずに他方の鉄骨支柱側へ傾いた際に結果としてこれが建方誤差となってしまう。さらに、一方の鉄骨支柱に片持ち姿勢で支持された略アーチ形状の複数の分割屋根架構が自重で変位し易く、これが施工誤差となってしまう。そして、最後の分割屋根架構を略アーチ形状の端部位置の分割屋根架構と他方の鉄骨支柱の双方に固定しようとした際に、これら複数の誤差が累積してなる全体誤差が大きくなってしまうと考えられる。
【００７２】
これらの施工手順に対して、図３，６，７で示す施工手順の場合は、左右の鉄骨支柱で隣接する分割屋根架構が固定され、双方の鉄骨支柱はともに、せいぜいアーチ形状の中央位置近傍まで繋がる分割屋根架構を支持すればよいことから鉄骨支柱の姿勢維持も保証され易く、建方誤差は格段に低減する。その結果、アーチ形状の中央位置での分割屋根架構の固定に当たってその取り付け位置合わせの際に生じ得る誤差を格段に少なくでき、中央位置の分割屋根架構とその左右位置の分割屋根架構の繋ぎを容易におこなうことができるのである。
【００７３】
さらに、図３〜７を参照して説明した上記構築方法では、分割屋根架構を構成する桁行き鉄骨梁４ａ’や梁間鉄骨梁４ｂ、斜材鋼棒４ｃが相互にボルト等で固定されて構成され、さらに隣接する分割屋根架構同士もボルト等で繋がれる場合において、それらが仮固定（仮締め）される必要は一切なく、一度の本設固定（本締め）で固定することができる。
【００７４】
仮固定は、部材製作や建方の際の各種誤差によって部材同士の繋ぎ箇所でボルト孔が位置合わせできない等の自体を想定し、緩んだ部材で誤差を吸収しようとするものであるが、そのために仮固定と本設固定という二度手間を強いられることになる。これに対して、本発明の構築方法は吊り形式を採用したことで、各種の誤差は吊り構造の全体で容易に吸収することが可能となり、部材同士の繋ぎに仮固定を必要としないものとなる。たとえば、縦ケーブルに固定された分割屋根架構が隣接する分割屋根架構に繋がれる際に、仮に各種誤差が存在して設計通りの繋ぎ位置で分割屋根架構同士を繋ぐのが難しい状況であっても、吊られた状態の分割屋根架構の姿勢を若干修正することで双方の繋ぎを容易におこなうことが可能となり、部材の仮固定によって誤差吸収を図る必要がないのである。
【００７５】
図１，２で示す吊り形式の鉄骨屋根架構１０が構築されたら、図８で示すように、鉄骨屋根架構１０の全面積を有する屋根材５を揚上し、鉄骨屋根架構１０に固定することによって吊り形式の鉄骨屋根２０が構築される（図３のフロー図のステップＳ４）。
【００７６】
ここで、屋根材５の素材として、波形鉄板、折板鉄板、シートやマット等の膜材などを適用することができる。
【００７７】
図示する吊り形式の鉄骨屋根２０においては、屋根材５が吊り形式の鉄骨屋根架構１０で支持されているために屋根材５の重量が制限されることはなく、したがってその素材のバリエーションは豊富であり、かつ、その規模（面積）も所望の大きさを設定することができる。また、この構築方法では、仮設支柱は一切不要であり、仮設支柱を使用する際にその組立や解体によって工期が長期化するといった問題は生じ得ない。
【００７８】
(実施の形態２)
図９は本発明の吊り形式の鉄骨屋根架構を構築する方法および鉄骨屋根を構築する方法の他の実施の形態を示すフロー図であり、図１０はその第１のステップを説明した図であり、図１１はその第２のステップを説明した図である。
【００７９】
この構築方法では、図１０で示すように、第１のステップとして、２本で１組の鉄骨支柱１Ａ，１Ａを立設し、これに続いて２本の鉄骨支柱１Ａ，１Ａ間に２以上の縦ケーブル３，…が組み付けられた上弦ケーブル２を架け渡す（第１のステップＳ１）。
【００８０】
次に、図１１で示すように、立設された１組の鉄骨支柱１Ａ，１Ａに対して梁間方向に離して別途の２本で１組の鉄骨支柱１Ｂ，１Ｂを桁行き方向に離して立設し、２本の鉄骨支柱１Ｂ，１Ｂ間に２以上の縦ケーブル３，…が組み付けられた上弦ケーブル２を架け渡す（第２のステップＳ２）。
【００８１】
この構築方法では、１組の鉄骨支柱間への上弦ケーブル２の架け渡しまでを連続的におこない、これを梁間方向に離れた位置で繰り返すものであり、以後の第３のステップは実施の形態１と同様の方法でおこなわれる。
【００８２】
（実施の形態３）
実施の形態１もしくは実施の形態２の施工ステップを繰り返すことにより、図１２で示すように梁間方向にさらに別途の鉄骨支柱１Ｃ，１Ｃを立設し、上弦ケーブル２を架け渡して、鉄骨支柱１Ｂ，１Ｂ間に架け渡された上弦ケーブル２とともに別途の鉄骨屋根架構４を吊持させることにより、図１，２で示す鉄骨屋根架構１０の２倍の平面積の吊り形式の鉄骨屋根架構１０Ａを構築することができる。
【００８３】
ここで、中央に位置する鉄骨支柱１Ｂ，１Ｂ間に架け渡された上弦ケーブル２には、同一箇所に左右の鉄骨屋根架構４，４に対応した２本の縦ケーブル３，３を垂下させておくのがよい。
【００８４】
図１２で示す２つの鉄骨屋根架構４，４を具備する吊り形式の鉄骨屋根架構１０Ａに対し、図１３で示すように、鉄骨屋根架構４ごとにその全面積を備えたたとえば波形鉄板からなる屋根材５を固定し、双方の屋根材５，５のつなぎ箇所をかしめることで吊り形式の鉄骨屋根２０Ａを構築することができる。
【００８５】
また、吊り形式の鉄骨屋根架構１０Ａに対して、図１４で示すように、各鉄骨屋根架構４，４の全面積を備えた連続する波形鉄板からなる屋根材５を固定することで吊り形式の鉄骨屋根２０Ｂを構築することができる。なお、鉄骨屋根架構４，４の全面への屋根材５の敷設に当たり、鉄骨支柱１Ｂ，１Ｂ間に架け渡された上弦ケーブル２が障害となる。そこで、屋根材５におけるこの上弦ケーブル２と干渉する位置に予め切欠き等を設けておき、この切欠きに上弦ケーブル２を挿通させながら鉄骨屋根架構４，４への屋根材５の敷設をおこない、敷設後に切欠きをステッチングやかしめ等で閉じるのがよい。
【００８６】
また、図示を省略するが、２本１組の鉄骨支柱を梁間方向に４組以上併設してより一層大規模な吊り形式の鉄骨屋根架構を構築し、その全面積を有する屋根材を鉄骨屋根架構に固定してより一層大規模な吊り形式の鉄骨屋根を構築することもできる。
【００８７】
[分割屋根架構の施工手順ごとの二次元フレーム解析とその結果]
本発明者等は、本発明の構築方法における分割屋根架構の施工手順を決定するに当たり、施工手順ごとに固定された分割屋根架構の位置と設計位置との誤差を割り出し、最終的にこの誤差が解消されることをコンピュータ解析にて実証した。
【００８８】
この解析では、コンピュータ内において桁行き方向の吊り形式の鉄骨屋根架構に関する２次元骨組みモデルを作成し、各骨組みに対して材料特性値や剛性を割り当て、左右端の分割屋根架構モデルＡ，Ｅから交互に中央へ向かって分割屋根架構モデルＢ，Ｄ，Ｃの順でそれらを固定していき、各分割屋根架構の固定の際に生じる偏心によって吊り構造が変位し、この変位によって生じる分割屋根架構の位置と設計位置とのずれ量を２次元フレーム解析で検証した。
【００８９】
図１５には、その上から順に（１）左端の分割屋根架構モデルＡを固定するステップ、（２）次いで右端の分割屋根架構モデルＥを固定するステップ、（３）次いでモデルＡに隣接する分割屋根架構モデルＢを固定するステップ、（４）次いでモデルＥに隣接する分割屋根架構Ｄを固定するステップ、（５）最後にモデルＢ，Ｄに隣接する中央位置の分割屋根架構Ｃを固定するステップ、の各ステップの際に固定された分割屋根架構位置の二次元誤差結果を示している。
【００９０】
同図より、（１）のステップで最も大きかった誤差が施工手順を経るにつれて低減していき、最終的に鉄骨屋根架構が構築された（５）のステップでは誤差がゼロに収斂している。
【００９１】
この分割屋根架構の施工手順を経ることで、精緻かつ安定的にその建方姿勢が保持された鉄骨支柱に左右の分割屋根架構が固定され、これらに順次別途の分割屋根架構が繋がれていくことにより、吊り形式を採用した際にデメリットとなり得る分割屋根架構の位置の不安定化が解消され、施工誤差が少なく、しかも誤差吸収性に優れた分割屋根架構の繋ぎ施工を実現することができる。
【００９２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９３】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…鉄骨支柱、１ａ…基礎フーチング、１ｂ…杭、１ｃ…控え用鉄骨梁、１ｄ…控え用ケーブル、２…上弦ケーブル、３…縦ケーブル、４…鉄骨屋根架構、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ…分割屋根架構、４ａ，４ａ’…桁行き鉄骨梁、４ｂ…梁間鉄骨梁、４ｃ…斜材鋼棒、５，５Ａ…屋根材、１０，１０Ａ…吊り形式の鉄骨屋根架構、２０，２０Ａ，２０Ｂ…吊り形式の鉄骨屋根、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…分割領域
【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】
2013133662.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013133662.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2013133662.tif 000014
【図１３】
2013133662.tif 000015
【図１４】
2013133662.tif 000016
【図１５】
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