(57)【要約】【課題】計測時間および施工時間を短縮するとともに、施工済構造体の出来型形状把握の精度を高めて、構造物の施工精度を高める。【解決手段】構造体を所定の節毎に順次建て入れて構造物を構築する工事に適用される構造体の建入精度管理方法において、建入れが完了している施工済構造体１０の、次節構造体２０との接続部分１１を、三次元レーザスキャナ３０を用いて立体的に計測し、構造体を製造あるいは加工する際に、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状に基づいて、次節構造体２０を補正加工し、その次節構造体２０を建て入れる。【選択図】図５
2009046946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体を所定の節毎に順次建て入れて構造物を構築する構造体の構築方法において、
建入が完了している施工済構造体の、次節構造体との接続部分を、三次元レーザスキャナを用いて立体的に計測し、
前記構造体を製造あるいは加工する際に、前記施工済構造体の接続部分の出来型形状に基づいて前記次節構造体を補正加工し、
補正加工された前記次節構造体を建て入れる
ことを特徴とする構造体の構築方法。
【請求項２】
構造体を所定の節毎に順次建て入れて構造物を構築する構造体の構築方法において、
建入が完了している施工済構造体の、次節構造体との接続部分を、三次元レーザスキャナを用いて立体的に計測し、
前記構造体を製造あるいは加工する際に、前記施工済構造体の接続部分の出来型形状に基づいて前記次節構造体を補正加工し、
補正加工された前記次節構造体の建方予測シミュレーションを行い、その建方予測シミュレーションに基づいて次々節構造物を製造または補正加工し、
前記次々節構造体を前記次節構造体の後に建て入れる
ことを特徴とする構造体の構築方法。
【請求項３】
構造体を所定の節毎に順次建て入れて構造物を構築する工事に適用される構造体の建入精度管理方法において、
三次元レーザスキャナを用いて、建入が完了している施工済構造体の、次節構造体との接続部分の出来型形状の三次元データを点群データとして計測する点群データ計測工程と、
前記点群データに基づいて前記出来型形状をＣＡＤ図面化するＣＡＤ図面化工程と、
前記ＣＡＤ図面化工程でＣＡＤ図面化されたＣＡＤ図面に、設計図や施工図などの設計図書データを合成する情報データ合成工程と、
前記出来型形状に基づいて、前記次節構造体の補正加工計画を決定する補正加工計画決定工程と、
前記補正加工計画に応じて、前記次節構造体の補正加工を行う補正加工工程と、を備えた
ことを特徴とする構造体の建入精度管理方法。
【請求項４】
構造体を所定の節毎に順次建て入れて構造物を構築する工事に適用される構造体の建入精度管理方法において、
三次元レーザスキャナを用いて、建入が完了している施工済構造体の、次節構造体との接続部分の出来型形状の三次元データを点群データとして計測する点群データ計測工程と、
前記点群データに基づいて前記出来型形状をＣＡＤ図面化するＣＡＤ図面化工程と、
前記ＣＡＤ図面化工程でＣＡＤ図面化されたＣＡＤ図面に、設計図や施工図などの設計図書データを合成する情報データ合成工程と、
前記出来型形状に基づいて、前記次節構造体の補正加工計画を決定する補正加工計画決定工程と、
前記出来型形状および前記補正加工計画に基づいて、前記次節構造体の建方予測シミュレーションを行う建方予測工程と、
前記建方予測シミュレーションに基づいて、次々節構造体の製造または補正加工計画を決定する製造・補正加工計画決定工程と、
前記補正加工計画に応じて、前記次節構造体の補正加工を前記工場にて行う補正加工工程と、
前記製造・補正加工計画に応じて、前記次々節構造体の製造または補正加工を行う製造・補正加工工程と、を備えた
ことを特徴とする構造体の建入精度管理方法。
【請求項５】
前記ＣＡＤ図面化工程では、前記点群データと、前記設計図書データから得られた前記施工済構造体の接合部の形状とを照合して、前記点群データに応じて前記設計図書データを補正し、前記出来型形状をＣＡＤ図面化する
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の構造体の建入精度管理方法。
【請求項６】
前記三次元レーザスキャナを設置する測定足場にその振動による変位量に相関する物理量を計測する計測手段を設け、
前記三次元レーザスキャナと前記計測手段の各計測データの計測時刻を照合することで、前記測定足場の振動による前記点群データの誤差を補正する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の構造体の建入精度管理方法。
【請求項７】
前記三次元レーザスキャナを設置する測定足場にその振動による変位量に相関する物理量を計測する計測手段を設けるとともに、前記施工済構造体にその振動による変位量に相関する物理量を計測する計測手段を設け、
前記三次元レーザスキャナと前記各計測手段の各計測データの計測時刻を照合することで、前記測定足場の振動による前記点群データの誤差を補正する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の構造体の建入精度管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体を所定の節毎に順次建て入れて構造物を構築する構造体の構築方法および建入精度管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄骨製の高層タワーを構築する場合は、鉄骨からなる構造体を、高さ方向に区画された所定の節毎に順次建て入れて構築するようになっている。構造体の建入を行うに際しては、通常、建入が完了している施工済構造体の上部に建て入れられる次節構造体を、構築現場の地上にて一旦仮組みを行って、各鉄骨同士が接合できるとともに施工済構造体の上部に接続できるように各鉄骨を調整した後に、その建入を行うようになっている。ここで仮組みした次節構造体が、施工済構造体に接合できるように調整を行うために、施工済構造体の先端部の位置ずれを計測するようになっていた。
【０００３】
ところで、施工済構造体の先端部の位置を計測するには、従来、測距測角計測器を用いるのが一般的であり、計測位置にターゲットを設置して、このターゲットに光を反射させてその反射光の位相差を利用して距離を計測し、この距離と光の照射角度から計測位置の三次元座標を得るようになっていた。
【０００４】
そして、次節構造体が、施工済構造体に接合できるように調整を行うためには、以下のような工程が行われていた。
【０００５】
例えば、特許文献１には、前記のような測定装置を用いて、建て込まれた柱上の２点の座標を計測して、その柱の柱芯の座標を求め、その柱芯座標と、柱と大梁との継手にかかわる部材の寸法誤差情報とに基づいて、継手部分に必要な修正（調整）作業を予測して作業を行う技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、電磁波を照射する照射手段と、照射手段からの電磁波を反射する反射手段と、この反射手段による反射波を受信・解析して反射手段の位置を検出する位置測定装置が開示されている。そしてさらに、この装置によって、反射手段を施工中の建築部材に取り付けて、その建築部材の位置を測定し、その測定位置と設計データとを比較して施工位置を修正（調整）する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１４５４６４号公報
【特許文献２】特開２００２−２１３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、測距測角計測器等の従来の計測装置を用いて、施工済構造体の先端部の計測を行う場合、計測位置を１点ごとに測量しているので、施工済構造体の先端部の位置は、点座標として表される。したがって、構造体の接合部の座標は把握できるものの、構造体の傾斜やねじれ等の接合面のずれを把握するのは困難であった。したがって、建入前に、構造体の接続部分の調整を行っても、実際の建入時に再度の調整が必要となる場合があり、施工に多くの手間と時間を要するといった問題があった。
【０００８】
また、施工現場における調整では、作業内容が限定されてしまい、修正内容によっては、非常に多くの手間と時間を要してしまうとともに、高い精度の構造物を構築するのが困難となってしまう問題が生じてしまう。
【０００９】
そこで、本発明は前記の問題を解決すべく案出されたものであって、少ない手間および時間で計測および施工することができ、施工済構造体の出来型形状把握の精度を高めて、構造物の施工精度を高めることができる構造体の構築方法および建入精度管理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、構造体を所定の節毎に順次建て入れて構造物を構築する構造体の構築方法において、建入が完了している施工済構造体の、次節構造体との接続部分を、三次元レーザスキャナを用いて立体的に計測し、前記構造体を製造あるいは加工する際に、前記施工済構造体の接続部分の出来型形状に基づいて前記次節構造体を補正加工し、補正加工された前記次節構造体を建て入れることを特徴とする構造体の構築方法である。
【００１１】
このような方法によれば、三次元レーザスキャナを用いて施工済構造体の接続部分を計測したことによって、短時間で、その座標だけでなく傾斜やねじれ等の接合面のずれも把握することができ、施工済構造体の出来型形状把握の精度を高めることができるので、出来型形状に応じた補正加工を建入前に行うことができる。つまり本発明によれば、建入時に行う構造体の調整が軽微なものになるので、施工手間および施工時間を縮小することができる。さらに、構造体を製造あるいは加工する際に次節構造体の補正加工を行うので、施工現場における補正調整よりも大掛かりな加工を行うことができ、出来型形状に応じた補正加工を短時間で正確かつ容易に行うことができ、構造体の施工精度を高めることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、構造体を所定の節毎に順次建て入れて構造物を構築する構造体の構築方法において、建入が完了している施工済構造体の、次節構造体との接続部分を、三次元レーザスキャナを用いて立体的に計測し、前記構造体を製造あるいは加工する際に、前記施工済構造体の接続部分の出来型形状に基づいて前記次節構造体を補正加工し、補正加工された前記次節構造体の建方予測シミュレーションを行い、その建方予測シミュレーションに基づいて次々節構造物を製造または補正加工し、前記次々節構造体を前記次節構造体の後に建て入れることを特徴とする構造体の構築方法である。
【００１３】
このような方法によれば、三次元レーザスキャナを用いて施工済構造体の接続部分を計測したことによって、短時間で、その座標だけでなく傾斜やねじれ等の接合面のずれも把握することができ、施工済構造体の出来型形状把握の精度を高めることができる。さらに、施工済構造体の接続部分の出来型形状に基づいて次節構造体を補正加工し、補正加工された前記次節構造体の建方予測シミュレーションを行い、その建方予測シミュレーションに基づいて次々節構造物を製造または補正加工することによって、次々節構造体の製造・加工段階で、施工済構造体の接続部分の出来型形状を反映させることができ、建入前の補正加工を軽微なものに低減することができる。また、建入・建方の施工時間を大幅に低減できるとともに、構造体の施工精度を高めることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、構造体を所定の節毎に順次建て入れて構造物を構築する工事に適用される構造体の建入精度管理方法において、三次元レーザスキャナを用いて、建入が完了している施工済構造体の、次節構造体との接続部分の出来型形状の三次元データを点群データとして計測する点群データ計測工程と、前記点群データに基づいて前記出来型形状をＣＡＤ図面化するＣＡＤ図面化工程と、前記ＣＡＤ図面化工程でＣＡＤ図面化されたＣＡＤ図面に、設計図や施工図などの設計図書データを合成する情報データ合成工程と、前記出来型形状に基づいて、前記次節構造体の補正加工計画を決定する補正加工計画決定工程と、前記補正加工計画に応じて、前記次節構造体の補正加工を行う補正加工工程と、を備えたことを特徴とする構造体の建入精度管理方法である。
【００１５】
このような方法によれば、少ない手間および時間で計測および施工することができ、施工済構造体の出来型形状把握の精度を高めて、構造物の施工精度を高めることができるといった作用効果のほかに、施工済構造体の接続部分の出来型形状と、設計図書データとを照合することで、出来型形状に応じた的確な補正加工計画を決定することができ、構造物の施工精度をより一層高めることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、構造体を所定の節毎に順次建て入れて構造物を構築する工事に適用される構造体の建入精度管理方法において、三次元レーザスキャナを用いて、建入が完了している施工済構造体の、次節構造体との接続部分の出来型形状の三次元データを点群データとして計測する点群データ計測工程と、前記点群データに基づいて前記出来型形状をＣＡＤ図面化するＣＡＤ図面化工程と、前記ＣＡＤ図面化工程でＣＡＤ図面化されたＣＡＤ図面に、設計図や施工図などの設計図書データを合成する情報データ合成工程と、前記出来型形状に基づいて、前記次節構造体の補正加工計画を決定する補正加工計画決定工程と、前記出来型形状および前記補正加工計画に基づいて、前記次節構造体の建方予測シミュレーションを行う建方予測工程と、前記建方予測シミュレーションに基づいて、次々節構造体の製造または補正加工計画を決定する製造・補正加工計画決定工程と、前記補正加工計画に応じて、前記次節構造体の補正加工を前記工場にて行う補正加工工程と、前記製造・補正加工計画に応じて、前記次々節構造体の製造または補正加工を行う製造・補正加工工程と、を備えたことを特徴とする構造体の建入精度管理方法である。
【００１７】
このような方法によれば、請求項４に係る発明によって得られる作用効果のほかに、施工済構造体の接続部分の出来型形状に基づいて前記次節構造体の建方予測シミュレーションを行い、次々節構造体の製造または補正加工計画を決定し、それに応じて製造または補正加工を行うことで、次々節構造体の製造・加工段階で、施工済構造体の接続部分の出来型形状を反映させることができ、建入前の補正加工を軽微なものに低減することができる。したがって、構造体の加工時間を大幅に低減できるとともに、構造体の施工精度を高めることができる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、前記ＣＡＤ図面化工程では、前記点群データと、前記設計図書データから得られた前記施工済構造体の接合部の形状とを照合して、前記点群データに応じて前記設計図書データを補正し、前記出来型形状をＣＡＤ図面化することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の構造体の建入精度管理方法である。
【００１９】
このような方法によれば、点群データと設計図書データから得られた前記施工済構造体の接合部の形状とを照合して、前記点群データに応じて前記設計図書データを補正することによって、構造体の寸法を正確に図面化できる。
【００２０】
請求項６に係る発明は、前記三次元レーザスキャナを設置する測定足場にその振動による変位量に相関する物理量を計測する計測手段を設け、前記三次元レーザスキャナと前記計測手段の各計測データの計測時刻を照合することで、前記測定足場の振動による前記点群データの誤差を補正することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の構造体の建入精度管理方法である。
【００２１】
このような方法によれば、測定足場の振動を補正することができるので、施工済構造体の出来型形状把握の精度を高めることができる。
【００２２】
請求項７に係る発明は、前記三次元レーザスキャナを設置する測定足場にその振動による変位量に相関する物理量を計測する計測手段を設けるとともに、前記施工済構造体にその振動による変位量に相関する物理量を計測する計測手段を設け、前記三次元レーザスキャナと前記各計測手段の各計測データの計測時刻を照合することで、前記測定足場の振動による前記点群データの誤差を補正することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の構造体の建入精度管理方法である。
【００２３】
このような方法によれば、測定足場および施工済構造体の振動を補正することができるので、施工済構造体の出来型形状把握の精度をより一層高めることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、少ない手間および時間で施工済構造体の計測および次節構造体の施工することができ、施工済構造体の出来型形状把握の精度を高めて、構造物の施工精度を高めることができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明を実施するための最良の第一の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、鉄骨製の構造体を所定の節毎に順次建て入れて高層タワーを構築する場合を例に挙げて説明する。
【００２６】
図１は本発明に係る構造体の構築方法および建入精度管理方法を実施するための管理システムを示した概略構成図、図２は高層タワーの構築状態を示した斜視図、図３は時間軸に対する計測点の移動量を示した図であって、（ａ）はＸ方向の移動量を示した図、（ｂ）はＹ方向の移動量を示した図、図４は振動による点群データのズレを示した図、図５は本発明に係る構造体の建入精度管理方法を実施するための最良の第一の形態を示したフローチャートである。
【００２７】
鉄骨製の高層タワーＴを構築する場合は、図２に示すように、鉄骨製の柱、梁やブレース等からなる構造体１を、例えば所定の高さで区切られた節２毎に順次建て入れるようになっている。なお、節２は、垂直方向だけでなく水平方向において区切るようにしてもよい。図中、３は、エレベーターシャフトやダクトスペースや階段等が設けられるコアを示す。
【００２８】
ところで、本発明に係る構造体の建入精度管理方法は、建入が完了している施工済構造体１０（図１および図２参照）の、次節構造体２０との接続部分１１を、三次元レーザスキャナ３０（図１参照）を用いて立体的に計測し、構造体１を製造あるいは加工する際に、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状に基づいて、次節構造体２０（図１参照）を補正加工することを特徴とする。
【００２９】
具体的には、本実施形態に係る構造体の構築方法および建入精度管理方法は、三次元レーザスキャナ３０を用いて、建入が完了している施工済構造体１０の、次節構造体２０との接続部分１１の出来型形状の三次元データを点群データとして計測する点群データ計測工程と、点群データに基づいて出来型形状をＣＡＤ図面化するＣＡＤ図面化工程と、ＣＡＤ図面化工程でＣＡＤ図面化されたＣＡＤ図面を、構造体１を製造あるいは加工する工場に送信する図面送信工程と、ＣＡＤ図面に、設計図や施工図などの設計図書データを合成する情報データ合成工程と、出来型形状に基づいて、次節構造体２０の補正加工計画を決定する補正加工計画決定工程と、補正加工計画に応じて、次節構造体２０の補正加工を行う補正加工工程と、を備えている。
【００３０】
ここで補正加工とは、施工現場で行う軽微な鉄骨の調整と比較して大掛かりな作業のことをいい、例えば、鉄骨本体の加工や、ブラケットの取付位置変更加工や、ブラケットへの長孔形成加工等をいう。なお、本実施形態では、補正加工を工場にて行うこととして説明するが、補正加工は工場以外で行ってもよい。
【００３１】
ここで、かかる構造体の構築方法および建入精度管理方法を実施するための建入精度管理システムの概略構成を説明する。
【００３２】
図１に示すように、建入精度管理システム５は、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状を計測する三次元レーザスキャナ３０と、計測された点群データを各種処理する第一データ処理手段４０と、この第一データ処理手段４０と通信回線４１を介して接続され、第一データ処理手段４０から送信されたデータを各種処理する第二データ処理手段５０とを備えている。
【００３３】
三次元レーザスキャナ３０は、計測対象物である施工済構造体１０の接続部分１１にレーザ光を照射して、そのレーザ光が施工済構造体１０の接続部分１１で反射して帰ってくるまでの時間から距離を算出するとともに、この距離と照射されるレーザ光の角度から、接続部分１１の反射ポイントの三次元座標（ｘ座標、ｙ座標、ｚ座標）を算出する。三次元レーザスキャナ３０は、例えば水平方向に３６０度、垂直方法に３２０度の範囲で所定の角度ピッチで、レーザ光を放射状に照射可能であり、各反射ポイントを点群データとして収集することで、接続部分１１を立体的に表示することができる。レーザ光の照射範囲は、計測対象物の形状に応じて適宜設定される。例えば、本実施形態の場合では、三次元レーザスキャナ３０は、順次構築される高層タワーＴに沿って設けられる作業足場６上に載置されているので、作業足場６から接続部分１１を臨む範囲にレーザ光の照射範囲が設定されている。レーザ光の照射ピッチは、求められる三次元データの解像度によって適宜決定される。照射ピッチは、レーザ光の照射角度ピッチによって決まり、例えば、１０メートル先で２ｍｍ間隔というように設定される。照射角度ピッチを小さくすると、多くのレーザ光が照射され、各反射ポイントの点間距離が小さくなり、解像度が高くなる。
【００３４】
第一データ処理手段４０は、施工現場に設けられたパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータにて構成されており、施工現場において三次元レーザスキャナ３０と接続されている。第一データ処理手段４０は、三次元レーザスキャナ３０を用いて点群データとして計測された施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状の三次元データを取り込む点群データ取込部と、点群データに基づいて出来型形状をＣＡＤ図面化するＣＡＤ図面化部と、ＣＡＤ図面化部でＣＡＤ図面化された図面を、第二データ処理手段５０に送信する図面送信部と、各種データを記憶するデータ記憶部と、を備えている。
【００３５】
第二データ処理手段５０は、工場に設けられたパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータにて構成されており、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信回線４１を介して第一データ処理手段４０と接続されている。第二データ処理手段５０は、送信された点群データに、設計図や施工図などの設計図書データを合成する情報データ合成部と、出来型形状に応じて、次節構造体２０の補正加工計画を決定する補正加工計画決定部と、各種データを記憶するデータ記憶部と、を備えている。
【００３６】
三次元レーザスキャナ３０が設置されている測定足場となる作業足場６には、その振動（揺れ）による変位量に相関する物理量を計測する計測手段が設けられている。本実施形態では、前記の計測手段として速度計７が設けられている。速度計７は、その計測データを積分することで変位量を得られるものであって、例えば、長周期振動計測用のサーボ型速度計が用いられている。速度計７は、増幅器８を介して第一データ処理手段４０に接続されており、例えば、０．１Ｈｚ〜７０Ｈｚの振動に対する変位を最大１０００ｍｍまで測定する。そして、第一データ処理手段４０には、三次元レーザスキャナ３０と速度計７（計測手段）の各計測データの計測時刻を照合することで、作業足場６（測定足場）の振動による点群データの誤差を補正するデータ補正部が設けられている。変位量に相関する物理量を計測する計測手段は、速度計７に限られるものではなく、例えば、加速度計であってもよい。但し、速度計７の方が、加速度計よりも積分する回数が少ないので誤差が少なくなり、好ましい。
【００３７】
次に、図５に示したフローチャートおよび図１に示した構成図に基づいて、本実施形態に係る構造体の建入精度管理方法を説明する。
【００３８】
かかる構造体の建入精度管理方法においては、前節の構造体（施工済構造体１０）の建入が完了した（Ｓｔｅｐ１）ならば、作業足場６上で、施工済構造体１０の接続部分１１を出来るだけ広い範囲で見渡すことができる位置を探して、その位置に三次元レーザスキャナ３０を設置する。その後、三次元レーザスキャナ３０を用いて、建入が完了している施工済構造体１０の、次節構造体２０との接続部分１１をスキャニングして、その出来型形状の三次元データを点群データとして計測する。三次元レーザスキャナ３０は、適宜位置を変更して、接続部分１１の全体を把握するようにする（Ｓｔｅｐ２（点群データ計測工程））。ここで、スキャニングされる接続部分１１は、固定用ブラケット、ボルトやボルト用孔（図示せず）を含むように施工済構造体１０の先端部から所定の長さの範囲になっている。また、接続部分１１は、溶接継手部や接合面の傾斜、接合される鉄骨の軸芯の方向等が把握できる範囲になるように設定する。このように、三次元レーザスキャナ３０を用いて接続部分１１を計測したことによって、短時間で、その座標だけでなく傾斜やねじれ等の接合面のずれも把握することができ、施工済構造体１０の出来型形状把握の精度を大幅に高めることができる。
【００３９】
ここで、計測された点群データは、施工現場に設けられている第一データ処理手段４０の点群データ取込部に取り込まれる。一方、第一データ処理手段４０には、設計図や施工図などの設計図書データを入力して、データ記憶部に記憶させておく。
【００４０】
ところで、三次元レーザスキャナ３０は、作業足場６上に設置されているので、設置場所が高所になると、風などの要因によって作業足場６と一体的に揺れて振動することとなるが、作業足場６に設けられた速度計７によって作業足場６の変位量を求め、第一データ処理手段４０のデータ補正部によって、取り込まれた点群データの誤差を前記変位量に基づいて補正するようになっている。
【００４１】
具体的には、速度計７の計測データを積分することで三次元レーザスキャナ３０の基準位置からの変位量データを得る。基準位置は、例えば、作業足場６から地上に鉛直方向にレーザ光を照射して地上の基準点とのズレを検出することで求めておく。なお、作業足場６が非常に高い場合には、高さ方向の途中位置の不動点を経由して基準位置を求める。変位量データは、図３に示すように、Ｘ方向およびＹ方向で、アナログ波形Ｗにて表示される。このアナログ波形Ｗより、計測時刻ごとの変位量ΔｘおよびΔｙが分かる。
【００４２】
一方、三次元レーザスキャナ３０で計測した点群データごとに計測した時刻を記録しておく。図４は、所定の計測時刻における点群データを示した図であり、破線にて三次元レーザスキャナ３０による出来型形状の点群データＤ１を示し、実線にて絶対座標に補正された出来型形状の点群データＤ２を示している。ここで、計測時刻Ｔ１における三次元レーザスキャナ３０によって計測された座標（ｘ’１，ｙ’１）と変位量データとから、絶対座標（ｘ１，ｙ１）を求めると、「ｘ１＝ｘ’１−Δｘ１」、「ｙ１＝ｙ’１−Δｙ１」の数式で表される。すなわち、絶対座標の点群データＤ２は、三次元レーザスキャナ３０で計測された点群データＤ１を、その計測時刻における変位量Δ１（Δｘ１，Δｙ１）分を補正することで求められることとなる。
【００４３】
このように、速度計７を用いて変位量を算出し、計測時刻Ｔ１における作業足場６の変位量Δ１を補正することによって施工済構造体１０の出来型形状把握の精度を高めることができる。特に、高所になればなるほど、振動が大きく発生するので、出来型形状把握の精度向上の効果は大きい。
【００４４】
そして、その後、第一データ処理手段４０のＣＡＤ図面化部によって、点群データに基づいて出来型形状をＣＡＤ図面化する（Ｓｔｅｐ３（ＣＡＤ図面化工程））。このときＣＡＤ図面化部では、予め入力して記憶させておいた設計図書データの施工済構造体１０の接続部分１１の部材形状を記憶部から読み出し、接続部分１１の図書設計データと点群データとを照合して、点群データに応じて設計図書データを補正し（この工程を、以下「フィッティング」という）、前記出来型形状をＣＡＤ図面化するようになっている。具体的にフィッティングとは、例えば、三次元レーザスキャナ３０で計測した点群データの端部と、設計図書データの部材の端部とを照合させて、部材の実際の寸法をＣＡＤ図面に正確に反映させて、図面化することをいう。
【００４５】
ここで、ＣＡＤ図面化された出来型形状は、三次元の立体的画像であり、接続部分１１の接合点の座標のみならず、溶接継手部や接合面の傾斜、接合される鉄骨の軸芯の方向も把握することができる。さらに設計図書データと点群データとをフィッティングさせることで、各鉄骨（構造体）の寸法を正確に図面化でき、出来型形状の把握精度が向上する。ＣＡＤ図面のデータはデータ記憶部に記憶させておく。
【００４６】
次に、図面送信部によって、第一データ処理手段４０でＣＡＤ図面化されたＣＡＤ図面を、通信回線４１を介して、工場に設けられている第二データ処理手段５０に送信する（Ｓｔｅｐ４（図面送信工程））。このとき、第一データ処理手段４０に予め入力して記憶させておいた設計図書データも、同時に送信する。なお、設計図書データは、工場に設けられている第二データ処理手段５０で予め入力しておいて、施工現場に設けられている第一データ処理手段４０に送信するようにしてもよい。
【００４７】
そして、第二データ処理手段５０では、情報データ合成部によって、送信されたＣＡＤ図面に、設計図や施工図などの設計図書データを合成する（Ｓｔｅｐ５（情報データ合成工程））。このとき、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状と、次節構造体２０とがＣＡＤ図面に表示される。
【００４８】
次に、補正加工計画決定部において、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状に応じて、次節構造体２０の補正加工計画を決定する（Ｓｔｅｐ６（補正加工計画決定工程））。補正加工計画は、接続部分１１の接合面の傾斜やボルト位置に基づいて、次節構造体２０の接続部分１１における各鉄骨の接合面やブラケットの角度およびボルト孔等を決定する。例えば、施工済構造体１０の接続部分１１の接合点の座標が、設計位置からずれている場合は、次節構造体２０の鉄骨の長さや傾斜角度、接合面の角度等を、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状に合うように変更する。補正加工計画は、作業員が図面上で次節構造体２０の鉄骨を、施工済構造体１０の接続部分１１の鉄骨位置にずらして、位置を合わせ、その後は、コンピュータが鉄骨の長さや傾斜角度、接合面の角度等の形状を合わせることで行われる。
【００４９】
補正加工計画は、基本的には、次節構造体２０で、設計位置とのズレをなくすように計画する。但し、施工済構造体１０の設計位置とのズレが大きい場合は、次節構造体２０および次々節構造体（図示せず）でズレをなくすように計画してもよい。
【００５０】
その後、補正加工計画に応じて、次節構造体２０の補正加工を工場にて行う（Ｓｔｅｐ７（補正加工工程））。この補正加工は、工場にて行っているので、施工現場で行う軽微な鉄骨の調整と比較して大掛かりな補正作業を、短時間で容易に行うことができ、補正加工計画に基づいた補正を正確に行うことができる。
【００５１】
そして、補正加工が終了した後に、補正加工された次節構造体２０を施工現場に搬入して、施工済構造体１０の上部に建入を行う（Ｓｔｅｐ８）。このとき、次節構造体２０は、三次元レーザスキャナ３０を用いて計測された施工済構造体１０の接続部分１１に基づいて、工場にて補正加工されているので、補正が正確に施されており、施工現場での再度の補正調整を行うことなく、精度の高い接合を行うことができる。また、施工現場での補正調整を行う必要がないので、施工手間および施工時間を縮小することができる。さらに、補正加工が正確に行われているので、施工現場で仮組みを行う必要もなく、施工手間および施工時間を大幅に縮小することができるとともに、仮組みを行うスペースがない狭隘な施工現場においても、高層タワーＴを構築することができる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、三次元レーザスキャナ３０を用いて計測することで、少ない計測手間および計測時間で、施工済構造体１０の接続部分１１を高精度で計測することができる。特に、速度計７を用いて作業足場６の振動を補正するとともに、設計図書データと点群データをフィッティングすることで、出来型形状把握精度が大幅に向上している。さらに、この出来型形状に基づいて補正加工計画を決定して、この補正加工計画に応じて、次節構造体を補正加工するので、次節構造体を正確に補正加工することができ、高層タワーＴ（構造物）の施工精度を高めることができる。特に、工場で補正加工を行うので、施工現場で行う軽微な鉄骨の調整と比較して大掛かりな補正作業を、短時間で容易に且つ正確に行うことができ、構築物の施工精度をより一層高めることができる。
【００５３】
なお、前記した実施形態では、ＣＡＤ図面化工程（Ｓｔｅｐ３）を施工現場に設けた第一データ処理手段４０で行い、情報データ合成工程（Ｓｔｅｐ５）、補正加工計画決定工程（Ｓｔｅｐ６）を工場に設けた第二データ処理手段５０にて行っているが、これに限られるものではない。例えば、点群データ計測工程（Ｓｔｅｐ２）で計測された点群データを工場の第二データ処理手段５０に直接送信して、ＣＡＤ図面化工程以降を第二データ処理手段５０で行うようにしてもよい。また、補正加工計画決定工程までの工程を、施工現場の第一データ処理手段４０で行って、施工現場で決定された補正加工計画を工場に送信して、工場で加工するようにしてもよい。
【００５４】
次に、本発明に係る構造体の構築方法および建入精度管理方法を実施するための最良の第二の形態について説明する。
【００５５】
図６は本発明に係る構造体の構築方法および建入精度管理方法を実施するための第二の形態の次節構造体のシミュレーションの状態を示したＣＡＤ図面、図７は本発明に係る構造体の建入精度管理方法を実施するための最良の他の形態を示したフローチャートである。なお、本実施形態の構造体の建入精度管理方法を実施するための管理システムの構成部品は、図１の実施形態と同様の構成であって、第一データ処理手段４０と第二データ処理手段５０内におけるデータ処理の内容が相違するだけであるので、以下の説明において、第一データ処理手段４０と第二データ処理手段５０は同じ符号を用いて説明する。
【００５６】
かかる構造体の建入精度管理方法は、建入が完了している施工済構造体１０の、次節構造体２０との接続部分１１を、三次元レーザスキャナ３０を用いて立体的に計測し、構造体を製造あるいは加工する工場にて、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状に基づいて、次節構造体２０および次々節構造物（図示せず）を加工することを特徴とする。具体的には、前記実施形態では、補正加工計画決定工程において、次節構造体２０の補正加工計画を決定していたのに対して、本実施形態では、補正加工計画決定工程において、図６に示すように、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状に応じて、次節構造体２０の補正加工計画を決定するとともに、次節構造体２０の接合状態の建方予測シミュレーションを行い、次節構造体２０のさらに上部の次々節構造体（図示せず）の製造または補正加工計画を決定する。ここで、建方予測シミュレーションとは、コンピュータ上で、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状の上部に、補正加工された次節構造体２０を建て入れて、次節構造体２０の、次々節構造体との接続部分を予測することをいう。
【００５７】
本実施形態において、補正加工とは、前記実施形態と同様に、施工現場で行う軽微な鉄骨の調整と比較して大掛かりな作業のことをいい、例えば、鉄骨本体の加工や、ブラケットの取付位置変更加工や、ブラケットへの長孔形成加工等をいう。また、製造とは、補正加工よりも前工程であって鉄骨を製造する際の工程をいい、鉄骨を所定の寸法に形成するとともに、接合部の加工を行う工程をいう。なお、建方予測シミュレーションの完了時点で、次々節構造体が製造されている場合は、建方予測シミュレーションに応じて次々節構造体の補正加工を行うこととなる。
【００５８】
次に、図７に示したフローチャートに基づいて、本実施形態に係る構造体の構築方法および建入精度管理方法の第二の実施形態を説明する。
【００５９】
かかる構造体の構築方法および建入精度管理方法は、図７に示すように、施工済構造体１０の建入が完了して（Ｓｔｅｐ１）、三次元レーザスキャナ３０を用いて、施工済構造体１０の接続部分１１をスキャニングして（Ｓｔｅｐ２（点群データ計測工程））、点群データに基づいて出来型形状をＣＡＤ図面化して（Ｓｔｅｐ３（ＣＡＤ図面化工程））、さらに、前工程でＣＡＤ図面化されたＣＡＤ図面を、工場の第二データ処理手段５０に送信して（Ｓｔｅｐ４（図面送信工程））、第二データ処理手段５０で、送信されたＣＡＤ図面に、設計図や施工図などの設計図書データを合成する（Ｓｔｅｐ５（情報データ合成工程））工程を備えている。これらＳｔｅｐ１からＳｔｅｐ５までの工程は、前記実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６０】
前記工程に続く工程として、補正加工計画決定部において、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状に応じて、次節構造体２０の補正加工計画を決定するとともに、次々節構造体の製造補正加工計画を決定する（Ｓｔｅｐ６（補正加工計画決定工程））。補正加工計画は、接続部分１１の接合面の傾斜やボルト位置に基づいて、次節構造体２０の接続部分における各鉄骨の接合面やブラケットの角度およびボルト孔等を決定する。例えば、施工済構造体１０の接続部分１１の接合点の座標が、設計位置からずれている場合は、次節構造体２０の鉄骨の長さや傾斜角度、接合面の角度等を、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状に合うように変更する。
【００６１】
ところで、本実施形態では、第二データ処理手段５０に前記第一の実施形態の処理部の他に、接続部分１１の出来型形状および補正加工計画に基づいて、次節構造体２０の接合状態の建方予測シミュレーションを行う建方予測部と、建方予測シミュレーションに基づいて、次々節構造体の製造または補正加工計画を決定する製造・補正加工計画決定部とをさらに備えている。
【００６２】
Ｓｔｅｐ６（補正加工計画決定工程）の後に、建方予測部において、接続部分１１の出来型形状および補正加工計画に基づいて、次節構造体２０の接合状態の建方予測シミュレーションを行い（Ｓｔｅｐ７（建方予測工程））、次節構造体２０を建て入れた状態を、ＣＡＤ図面上に図示する（図６参照）。建方予測シミュレーションは、ＣＡＤ図面化された出来型形状の点群データ上に、補正加工計画にしたがって補正された次節構造体の建入予想図を表示することで行う。
【００６３】
その後、建方予測シミュレーションで得られた、次節構造体２０の、次々節構造体（図示せず）との接続部分の形状に基づいて、次々節構造体の製造・補正加工計画を決定する（Ｓｔｅｐ８（製造・補正加工計画決定工程））。このとき、次々節構造体の製造が行われていない場合は、製造計画を決定し、製造が開始あるいは完了している場合は、補正加工計画を決定する。
【００６４】
ここで、施工済構造体１０の出来型形状に設計図書データとのズレがある場合で、次節構造体２０の補正加工によって、設計図書データとのズレが補正される場合は、次々節構造体の製造補正加工計画は、設計図書データ通りでよい。一方、施工済構造体１０に設計図書データとのズレがある場合で、次節構造体２０と次々節構造体とで、設計図書データとのズレを補正する場合には、次節構造体２０の接続部分の形状に基づいて、次々節構造体の鉄骨の寸法や接合部の製造または補正加工変更を決定する。
【００６５】
その後、補正加工計画に応じて、次節構造体２０の補正加工を工場にて行う（Ｓｔｅｐ９（補正加工工程））とともに、製造・補正加工計画に応じて、次々節構造体の製造または補正加工を工場にて行う（Ｓｔｅｐ１０（製造・補正加工工程））。なお、Ｓｔｅｐ９の補正加工工程は、Ｓｔｅｐ６の補正加工計画決定工程の完了直後に先行して始めておいてもよいのは勿論である。ここで補正加工は、工場にて行っているので、施工現場で行う軽微な鉄骨の調整と比較して大掛かりな補正作業を、短時間で容易に行うことができ、補正加工計画に基づいた補正を正確に行うことができる。
【００６６】
また、製造・補正加工計画は、次節構造体２０の接合状態の建方予測シミュレーションを行って、施工済構造体１０から、次節構造体２０および次々節構造体まで考慮して決定されているので、施工済構造体１０にズレが発生した場合であっても、次々節構造体の全体芯を考慮した構造的バランスのよい構造体の加工を行うことができる。さらに、次々節構造体まで考慮した製造・補正加工計画によって、次々節構造体が次節構造体として補正加工を行う際の加工作業を最小限に抑えることができ、加工時間および加工手間を低減することができる。
【００６７】
そして、次節構造体２０の補正加工が終了した後に、補正加工された次節構造体２０を施工現場に搬入して、施工済構造体１０の上部に建入を行う（Ｓｔｅｐ１１）。このＳｔｅｐ１１は、Ｓｔｅｐ９の補正加工工程が完了次第行えばよく、次々節構造体の製造または補正加工（Ｓｔｅｐ１０）の完了を待つ必要はない。このとき、次節構造体２０は、三次元レーザスキャナ３０を用いて計測された施工済構造体１０の接続部分１１に基づいて、工場にて補正加工されているので、補正が的確に施されており、施工現場で行う補正調整を軽微なものとすることができ、精度の高い接合を行うことができるとともに、施工手間および施工時間を縮小することができる。さらに、補正加工が正確に行われているので、施工現場で仮組みを行う必要もなく、施工手間および施工時間を大幅に縮小することができるとともに、仮組みを行うスペースがない狭隘な施工現場においても、高層タワーＴを構築することができる。次節構造体２０の搬入および建入は、次々節構造体の製造加工を待たずに、次節構造体２０の補正加工が終了次第行うことで、施工時間が長くなるのを防止できる。
【００６８】
なお、次々節構造体は、かかる構造物の建入精度管理方法の次サイクルで、次節構造体として、補正加工されるが、既に出来高形状に応じた製造または補正加工が施されているので、補正加工は軽微なものであるか、あるいは補正加工を行わなくてもよい。
【００６９】
以上説明したように、かかる構造体の建入精度管理方法によれば、前記第一の実施形態と同様に、三次元レーザスキャナ３０を用いて施工済構造体１０の接続部分１１を計測したことによって、短時間で、その座標だけでなく傾斜やねじれ等の接合面のずれも把握することができ、施工済構造体１０の出来型形状把握の精度を高めることができる。したがって、出来型形状に応じた次節構造体２０の補正加工を建入前に行うことができ、建入時に行う調整を軽微なものとなるので、施工手間および施工時間を縮小することができる。また、工場で補正加工を行うので、施工現場で行う軽微な鉄骨の調整と比較して大掛かりな補正作業を、短時間で容易に且つ正確に行うことができ、構築物の施工精度をより一層高めることができる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状と次節構造体２０の補正加工計画に基づいて、次節構造体２０の建方予測シミュレーションを行うことによって、次々節構造体の製造段階で、接続部分１１の出来型形状と次節構造体２０の補正加工計画を反映させることができ、建入前の補正加工を低減することができ、構造体の加工時間および加工手間を大幅に低減できる。
【００７１】
なお、前記した実施形態では、ＣＡＤ図面化工程（Ｓｔｅｐ３）を施工現場に設けた第一データ処理手段４０で行い、情報データ合成工程（Ｓｔｅｐ５）から製造・補正加工計画決定工程（Ｓｔｅｐ８）を工場に設けた第二データ処理手段５０にて行っているが、これに限られるものではない。例えば、点群データ計測工程（Ｓｔｅｐ２）で計測された点群データを工場の第二データ処理手段５０に直接送信して、ＣＡＤ図面化工程以降を第二データ処理手段５０で行うようにしてもよい。また、製造・補正加工計画決定工程（Ｓｔｅｐ８）までの工程を、施工現場の第一データ処理手段４０で行って、施工現場で決定された補正加工計画および製造・補正加工計画を工場に送信して、工場で次節構造体の補正加工と次々節構造体の製造または補正加工を行うようにしてもよい。
【００７２】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記実施形態では、作業足場６に速度計７を設けて、作業足場６の振動による点群データのズレを補正するようにしているが、図８に示すように、作業足場６の速度計７に併せて、施工済構造体１０にも速度計７を設けて、鉄骨の振動も考慮するようにしてもよい。
【００７３】
施工済構造体１０に設けられた速度計７は、その計測データを積分することで施工済構造体１０の基準位置からの変位量データを得る。施工済構造体１０の基準位置は、固定点から三次元レーザスキャナで地上の基準点と施工済構造体１０の測定点を計測し、設計図書データに適合する点を算出することで求められる。なお、作業足場６が非常に高い場合には、高さ方向の途中位置の不動点を経由して基準位置を求める。
【００７４】
施工済構造体１０に設けられた速度計７も、作業足場６に設けられた速度計７と同様に、変位量データの計測時刻と、三次元レーザスキャナ３０の計測時刻とを照合することで、基準位置からの変位量を求め、この変位量を点群データに反映させて、振動によるズレを補正し、絶対的な施工済構造体１０の位置を算出する。
【００７５】
以上のように、図８の構成によれば、作業足場６の振動と、施工済構造体１０の振動の両方のズレを補正することができるので、施工済構造体１０の接続部分１１の出来型形状把握精度をより一層高くできる。
【００７６】
なお、前記した実施形態では、鉄骨製の構造体を所定の節毎に順次建て入れて高層タワーを構築する場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。例えば、鉄骨製の構造体であって、節が水平方向に分割されている構造体であっても適用可能であるし、構造体が鉄筋コンクリート製や鉄骨鉄筋コンクリート製であっても適用可能であるのは勿論である。また、シールド掘削機等でトンネルを掘削する場合のセグメントの接続部分にも適用することができる。
【００７７】
また、前記した実施形態では、一台の三次元レーザスキャナ３０を用いて施工済構造体１０の接続部分１１を計測しているが、複数の三次元レーザスキャナを用いて計測しても良い。
【００７８】
さらに、前記した実施形態では、点群データをインターネットやＬＡＮなどの通信回線４１を介して伝送しているが、ＨＤＤ、ＣＤ-ＲＯＭ、ＵＳＢメモリー等を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る構造体の建入精度管理方法を実施するための管理システムを示した概略構成図である。
【図２】高層タワーの構築状態を示した斜視図である。
【図３】時間軸に対する計測点の移動量を示した図であって、（ａ）はＸ方向の移動量を示した図、（ｂ）はＹ方向の移動量を示した図である。
【図４】振動による点群データのズレを示した図である。
【図５】本発明に係る構造体の建入精度管理方法を実施するための最良の第一の形態を示したフローチャートである。
【図６】本発明に係る構造体の建入精度管理方法を実施するための他の形態の次節構造体のシミュレーションの状態を示したＣＡＤ図面である。
【図７】本発明に係る構造体の建入精度管理方法を実施するための最良の第二の形態を示したフローチャートである。
【図８】本発明に係る構造体の建入精度管理方法を実施するための管理システムの他の形態を示した概略構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
６      作業足場（測定足場）
７      速度計（計測手段）
１０    施工済構造体
１１    接続部分
２０    次節構造体
３０    三次元レーザスキャナ
【図１】
2009046946.tif 000003
【図２】
2009046946.tif 000004
【図３】
2009046946.tif 000005
【図４】
2009046946.tif 000006
【図５】
2009046946.tif 000007
【図６】
2009046946.tif 000008
【図７】
2009046946.tif 000009
【図８】
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