技報 第 10 号（2012 年）

ジョイスト梁構造に PCaPC 部材を用いた体育館の施工－九州学院百周年記念体育館－

大阪支店

建築工事部

中里文博

大阪支店

建築工事部

岩田勲

建築本部

設計部

吉永健治

建築本部

設計部

伊藤翔

概要：九州学院創立 100 周年の記念事業の一環として，熊本県熊本市の九州学院の敷地内に九州学院百周年記念体育館が新築された．２階より上部はプレキャストプレス
トレスコンクリート（PCaPC）工法が採用され，かつジョイスト梁構造となっており隣り合う梁の間隔が短いため，梁には梁とスラブを一体化した ST 梁が採用されている． R 階のパネルゾーンは ST 梁と一体化して製作し，プレストレスによる PC 圧着工法により柱と接合している．周囲を校舎やグラウンドなどに囲まれた敷地条件，要求される高い施工精度などに配慮した本工事における製作と施工状況を紹介する．

Key Words：PCaPC 工法，ジョイスト梁構造，部材形状

１．はじめに「九州学院百周年記念体育館」は，熊本市にある九州学院の 100 周年記念事業の一環として，既存の中学校舎の隣接地に，１階に部室や道場，2 階にアリーナを有する体育館として建設された．建物外観を写真-1 に示す．アリーナの大空間を確保するために，2 階より上部はプレキャスト･プレストレストコンクリート(PCaPC)工法の，凸型断面の柱と ST 梁により構成されたジョイスト梁構造である．ジョイス
ト梁構造は桁行方向のスパンを短くし，張間方向のフレームを細かく配置することで，大スパ写真-1 建物外観ン空間を得ようとするものである．本体育館では桁行方向スパンを 2.2m とすることで，張間方向に梁せい 1.0m でスパン 20m の大空間を実現している．
本稿では特異な形状をもつ部材の製作から施工に至るまでに抽出された課題と，それに対する実施工における取り組みを紹介する．

中里文博

岩田勲

吉永健治
1 / 11伊藤翔

技報 第 10 号（2012 年）

２．工事概要2.1 建物概要
本建物の平面図及び断面図を図-1 に示す．

PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG117,865

G45,005

G3 S420,0454,315

G4a W18W18Y2ハト小屋

PG1B4PG1PG1PG1PG1PG1PG1PG1PG1PG1PG1PG1PG1PG1PG1W18W185,005

G3S4G512,180

CG11G11S1Y3CG11W18W18G5 W18

G4a W18

ハト小屋

G11G3

PG112,860

PG11S4PG11G5G3PG11G11S1G4PG112,860

G4S4PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11PG11Y1

2,2002,2002,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,2002,200

2,2002,200

2,20035,200
特記なき限り下記とする。
１ ． 水 下 梁 天 端 ＝ FL-120

X1

X1aX2

X2aX3X3aX4X4a

X5X5aX6aX6X7X7a

X8X8aX9[] 内 は FL か ら 梁 天 端 ま で の 寸 法 を 示 す 。

２ ． 水 下 ス ラ ブ 天 端 ＝ FL ± 0(３．小) 内 は FL か ら ス ラ ブ 天 端 ま で の 寸 法 を 示 す 。
梁 ： B2４ ． ス ラ ブ ： S1
５ ． 内 壁 ： W18 、 外 壁 ： W18

Ｒ階伏図

S 1:

RFL=4FL+4,500

100

Y1６．

は、構造スリットを示す。

７．

は、梁増し打ちを示す。

Y3
20,045
1,772.5

4,000

4,000

4,000

500

850
400 450

H=1,650

1,000

100 750150 100
1,200

RPG1200

500 350

PCa梁:(合成床付)

200 200
200 200

200 200200
200 200
1,000

650
120

ﾄｯﾌﾟｺﾝｸﾘｰﾄ(建築工事)

2525

H=1,650

RPG113,475

4,500

RPG11

PCa梁:1次ｹｰﾌﾞﾙ
4c-4S12.7B(工場緊張)

PCa梁:2次ｹｰﾌﾞﾙ
3c-4S12.7B(現場緊張)

PCa梁:2次ｹｰﾌﾞﾙ
3c-4S12.7B(現場緊張)

PCa柱 :2次ｹｰﾌﾞﾙ
外部側:2c-1B32B1(現場緊張)

PCa柱 :2次ｹｰﾌﾞﾙ
外部側:2c-1B32B1(現場緊張)

PCa柱 :2次ｹｰﾌﾞﾙ
内部側:2c-1B26B1(現場緊張)

PCa柱 :2次ｹｰﾌﾞﾙ
内部側:2c-1B26B1(現場緊張)

350 500

400 450500 350

PC15203G11800

500

250

3,500

250
500

250
500

420

▽2FL
7,900

100

850

2B112G12a
2G13

2G11

2B125207,400

2B11510

285

100

100

235

510

100

2C3510

25

▽2FL

510

100
1,100

200

250

400 450

2C2520610 100

2,475

3,500

520

3G123G12a

PC梁:2次ｹｰﾌﾞﾙ
4c-4S12.7B(現場緊張)
2C290

▽3FL

3PG12

PCa梁:2次ｹｰﾌﾞﾙ
2c-4S12.7B(現場緊張)

2,300

3G11

25

1,100

620

50
900

285
1,200

235

100

520
620

90

3PG1150

1,000

▽3FL

1,320

3,000200

2B12420

4,400420

4,400

610610920

1,220850

1C22501C7250500

850

1C3255▽1FL400 450

1,170

1,220

1C2870150

1C1A300

300

1C10300

450 400▽1FL△GL△GLFB12FB11FG11FB112,860

FG18FG135,005

FG12FG17FG17FB144,315
12,180

7,865

2,900

20,045

Y1Y3

断面図
特記無き限り下記による。
・▲印，PCｹｰﾌﾞﾙ緊張端を示す。
・△印，PCｹｰﾌﾞﾙ固定端を示す。
・図-14,525
7,425

Y2

現場打ちｺﾝｸﾘｰﾄを示す。

平面図及び断面図
2 / 11Y4200

16,250PC1850

L=9,950

11,000850

L=6,4506,475

450 400▽4FL700650

1,772.570450 400
350 500▽最高高さ

▽RFL

4,000

19,245

850

200

G4G11

技報 第 10 号（2012 年）

発注者 学校法人九州学院理事長 長岡立一郎

工事

名 九州学院百周年記念体育館新築工事

工 事 場 所熊本市大江 5 丁目 2 番地 1 号

主 要 用 途中学校または高等学校（体育館）

工 事 種 別新築

建 築 面 積894.16 m2

延 床 面 積1,568.76 m2

建 物 規 模地上 2 階最 高 高 さ17.10 m

軒高15.60 m

構造

鉄筋コンクリート造（一部 PC 造）

基

礎

杭基礎

設 計 監 理株式会社石本建築事務所

施

松尾建設株式会社

P C
工

工
工

事 株式会社ピーエス三菱期2011 年 2 月 1 日～2011 年 8 月 31 日

PCaPC 工 期 2011 年 5 月 30 日～2011 年 7 月 24 日
2.2 工事工程
PCa 工事工程を表-1 に示す．
表-1

PCa 工事工程表

3 / 11

技報 第 10 号（2012 年）

３．部材構成3.1

PCaPC 部材一覧

本工事に使用した PCaPC 部材一覧を表-2 および図-2 に示す．
表-2

PCaPC 部材一覧

部材数

部材総重量

（P）

（ｔ）

柱34392.6

ST 梁15414.0

桁梁

612.8

外部階段

232.5－

内部階段

233.9

－

種類

使用鋼材
PC 鋼棒
26φ・32φ
PC 鋼より線
4S-12.7φ

備考

中間部桁梁有り

R 階桁梁有り

PC 鋼より線
4S-12.7φ

200

2,190
1,095500

1,000

1,650

1,000
880

850

RF 桁梁

柱350120650

1,095

ST 梁
7501251252505002001501,000950

850

50

3F 桁梁

350

コンクリートFc＝50N/mm2

ＰＣ鋼材

4S12.7B
26mm(B-1)
32mm(B-1)

ＰＣ導入方式

図-2

PCaPC 部材断面

4 / 11

ポストテンション方式

技報 第 10 号（2012 年）

3.2 部材配置
各部材の配置を図-3,4 に示す．

：現場打ち部：柱部材：ST 梁部材：桁梁部材

図-3 部材配置(南面)：現場打ち部

アリーナ入り口部：柱部材：ST 梁部材：桁梁部材

図-4 部材配置(北面)5 / 11

技報 第 10 号（2012 年）

3.3 柱
標準的な柱部材は部材長 9.95m で 3FL の位置(部材下端から約 3m)に桁方向の中間梁を内蔵している．柱頭・柱脚共に PC 鋼棒による圧着接合方式を採用している．柱部材の凸部分は増打ちではなく，圧着接合面を除き全て構造断面となっている．圧着接合面の凸部分は無収縮モルタルを充填しておらず，構造断面は矩形断面となっている．
部材立面形状は一般部が十字型，4 隅がト型になっている．
3FL の一部（アリーナ入り口）が現場打ちの PC 梁となっており，その上部の柱は桁梁を内蔵していない．十字型の

写真-2 柱柱を写真-2 に示す．
3.4ST 梁ST 梁は両端にパネルゾーンを内蔵しており，部材長が約21m，重量 27.6t と PCa 部材としてはかなり大型である．ST梁を写真-3 に示す．
ST 梁部分は 4c-4S12.7φを 1 次緊張としてポストテンション方式でプレストレスを導入している．意匠上，柱の凸部分に緊張端・固定端を納める必要があり，納めやすい VSL 工法を採用した．
梁幅は下端から上端まで 250mm で均一，梁せいはスラブの水勾配に合わせ，端部で 1,000mm，中央で 1,200mm である．

写真-3 ＳＴ梁
3.5 桁梁
桁梁は基本的に他の部材（柱・ST 梁）に内蔵されているため，単品の部材として存在するのは 3 階で 2 部材，R 階で 4 部材である．各階の桁梁を写真-4,5 に示す．
2 階のアリーナ入り口部は現場打ちのPC 梁と RC 柱により構成されており，現場打ちの柱に繋がる PCa 桁梁主筋は現場

写真-4

3F 桁梁

写真-5

RF 桁梁

打ち柱内に定着する必要があったため，桁梁のみ PCa 部材をコンクリート打設前に架設している．また，両妻の壁および境界梁は現場打ちのため，R階両端は桁梁のみ（パネルゾーンを含む）PCa 部材となっている．
3.6 屋内階段・屋外階段
屋 内 ・屋 外階 段 は踏 み板 の みが無収縮モルタル充填

PCa 部材で，屋内階段は現場打ちのささら梁に埋設したアンカーに固定している．屋外階段は現場打ちの外

写真-6 屋内階段

壁に，PCa 踏み板から突出させた鉄内部階段
PCa部材筋を定着して片持ち構造で固定している．どちらも踊り場は現場打ちである．両階段の PCa 部材を写真-6,7に屋内階段の固定方法を図-5 に示す．

ささら梁
現場打ちコンクリート部材

写真-7 屋外階段

アンカー

図-5 屋内階段固定方法
6 / 11

技報 第 10 号（2012 年）

４．部材の製作
4.1 部材の製作
PCa 部材表面はクリア塗装や打放し仕上げとなる面が多いため，部材表面の仕上げ状態に高い品質を要求された．型枠のズレや隙間などの検査項目を増やすとともに，仮設インサートを計画的に配置することで，意匠の要求する仕上げ状態を確保した．
4.2 部材の製作サイクル
部材数が少なく，型枠は各部材 1 枠のみであったために，部材製作にかけることのできる期間が短く，ST梁が 2 日，その他の部材は全て 1 日で製作を行った．ST 梁以外は工場での緊張はないため，1 日の作業は脱型→型枠清掃→インサート・鉄筋設置→コンクリート打設→蒸気養生，翌朝また脱型からといった流れで行われた．ST 梁は 1 次緊張がポストテンション方式であるため，プレテンション方式と比べ，プレストレスの導入作業に時間がかかり，また凸部，パラペットなど特異な形状により型枠を構成する部品が多く脱型・型枠の整備にも時間を要した．そのため，1 日目に配筋から打設までを行い，翌日に強度発現を確認後緊張し，脱型から型枠の整備まで行うといったサイクルで製作した．
4.3 柱部材の反転
本工事では施工時使用可能な敷地やクレーンの能力などの制限により，一般に行う柱の架設時のように水平のまま持ち上げ，空中での建て起すことが出来ず，地上で柱脚を基点に建て起しを行った．これに対応し、製作時凸部分が型枠底面となっており，建て起しの際に，部材の回転や，凸部の欠けなどのおそれがあった
ため，工場で反転機を使用し，部材の反転を行って出荷した．
4.4 部材の運搬
柱は部材が長い割には主筋が少なかったため，建て起しの際にクラックが発生するおそれがあった．対策として設計にはない施工用の鉄筋を打設面側に追加した．底面側は鉄筋を追加するスペースがなかったため，脱型時・反転時は設計どおりの配筋でクラックが発生しないように吊り位置を決定した．
ST 梁は運搬時の車輌や経路による制限上，両端での支持は不可能であった．PC 鋼材位置は部材中央になるほど部材断面の重心位置より低くなっているため，断面検討を行いコンクリートの許容引張応力度以下となる片持

写真-8 ST 梁運搬時固定状況

ち長さで支持した．また，荷固めの際に PCa のスラブ部分をワイヤーで締めると部材が破損してしまうため，支持部近傍のスラブに 100φ 程度の開口を設けその開口にワイヤーを通して固定した．運搬時の固定状況を写真-8 に示す．
4.5

ST 梁の 1 次緊張

ST 梁の 1 次緊張による縮み量は 4mm 程度となっており，脱型しないまま緊張した場合，両端の桁梁に拘束され型枠の解体が困難となるため，ST梁の側枠を緊張前に一部解体するなどの対応が必要になった．また，底板枠の上面に側枠を固定すると，側枠が底板枠とスラブにより拘束され緊張前の解体が困難となるため，側枠で幅 250 の底板枠を挟み込む様に計画した(写真-9)．また，緊張前の解体範囲は端部付近の型枠の境界部分に挟み込んだ 1cm 程度の鉄板のみとする事で，緊張までの手間を減らしている．また，パネルゾーン底面枠の柱用のシースも緊張時の拘束物となるため，固定方法を高さ 1cm の溶接した鋼管を用いる固定から，マグネットを用いる固定に変更し変形に追従するものとした．
写真-9 ST 梁型枠状況
7 / 11

技報 第 10 号（2012 年）

５．施工
5.1

PCa 部材揚重計画

PCa 柱・梁の揚重計画をそれぞれ図-6,7 に示す．
ｶﾗｰｺｰﾝ

PC1柱運搬車(15tﾄﾗｯｸ)

60tﾗﾌﾀｰｸﾚｰﾝ(GR-600N-1)
ﾌﾞｰﾑ構成：ﾒｲﾝﾌﾞｰﾑ30.7m
定格荷重：13.6t(作業半径9.0m時)

Ｙ４

吊り能力：13.6t－0.3t(25tﾌｯｸ)＝13.3t

2,900

7,425

4,525

柱 重 量：12.3t(MAX)←92%

7,865

Ｙ３

１０２５０８９７０

百周年記念体育館

20,045

Ｙ２

ＣＬ12,180

テニスコー

ｶﾗｰｺｰﾝ

Ｙ１6,960

４号館

160tﾄﾗｯｸｸﾚｰﾝ(AR-1600M-1)A性能
５２９３．３４

ﾌﾞｰﾑ構成：ﾒｲﾝﾌﾞｰﾑ22.7m＋ﾍﾋﾞｰﾘﾌﾄｼﾞﾌﾞ21.0m(20°ｵﾌｾｯﾄ)
定格荷重：32.2t(作業半径18.0m時)
吊り能力：32.2t－1.0t(65tﾌｯｸ)－0.5t(吊り治具)＝30.7t
PG1梁運搬車(10tﾄﾗｯｸ＋18tﾎﾟｰﾙﾄﾚｰﾗ)

梁 重 量：27.6t(MAX)←90%

455455

Ｘ０Ｘ１ ０
2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200 2,200
35,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,200

2,2002,200

Ｘ１ Ｘ１ａ Ｘ２ Ｘ２ ａ Ｘ３ Ｘ３ ａ Ｘ４ Ｘ４ａ Ｘ５ Ｘ５ ａ Ｘ６ Ｘ６ ａ Ｘ７ Ｘ７ ａ Ｘ８ Ｘ８ ａ Ｘ９図-6

平面揚重計画図ｯﾄﾌｾﾟｵ
20
PC1－12.3t(MAX)

4,400

16,25011,850RPG1－27.6t(MAX)

7,600

9,200
6,650

60tﾗﾌﾀｰｸﾚｰﾝ(GR-600N-1)

作業半径=18,000

Ｙ３Ｙ２Ｙ１

ﾌﾞｰﾑ構成：ﾒｲﾝﾌﾞｰﾑ30.7m

160tﾄﾗｯｸｸﾚｰﾝ(AR-1600M-1)A性能
ﾌﾞｰﾑ構成：ﾒｲﾝﾌﾞｰﾑ22.7m＋ﾍﾋﾞｰﾘﾌﾄｼﾞﾌﾞ21.0m(20°ｵﾌｾｯﾄ)ＣＬ

定格荷重：13.6t(作業半径9.0m時)

定格荷重：32.2t(作業半径18.0m時)

吊り能力：13.6t－0.3t(25tﾌｯｸ)＝13.3t

吊り能力：32.2t－1.0t(65tﾌｯｸ)－0.5t(吊り治具)＝30.7t

柱 重 量：12.3t(MAX)←92%

梁 重 量：27.6t(MAX)←90%

図-7

梁立面揚重計画図
8 / 11

技報 第 10 号（2012 年）

5.2

PCa 部材施工順序

PCa 部材の一連の施工状況を写真-10 に示す．

①PC 鋼棒アンカーセット②3F 桁梁架設③現場打ちコンクリート打設完了④PC 鋼棒建込み⑤柱搬入・仮置き⑥柱建て起こし3F 桁梁50%緊張⑧ST 梁搬入⑦柱架設⑨ST 梁架設
RF 桁梁50%緊張⑩R 階桁梁架設⑪架設完了⑬3F 桁梁緊張⑭RF 桁梁緊張

写真-10

PCa 部材施工状況

9 / 11⑫柱緊張⑮躯体施工完了

技報 第 10 号（2012 年）

5.2.1 柱 PC 鋼棒アンカーセット・3F 桁梁架設
本工事では，柱の PC 鋼棒を 2F 梁内に定着しており，2F 現場打ち梁の型枠に固定金物を取り付る必要があった．また，現場打ちの 2F 柱に取り付く PCa の 3F 桁梁についても 2F 柱コンクリート打設前に架設を行う必要があった．これらの施工にあたり，コンクリート打設前や打設中などの位置の確認を繰り返し行うことで，施工精度の確保を行った．
5.2.2

PCa 柱の施工

PCa 柱の施工は，鋼棒建込み→柱架設→鋼棒仮締め（4本中 2 本）→桁梁無収縮モルタル充填～3 階桁梁の緊張（50%）→ST 梁架設～R 階桁梁の緊張（50%）→柱緊張→桁梁残り緊張の順とした．
PCa 柱部材は部材側面に配置した架設用のインサートと凸部先端のインサートを利用し 3 点吊りにて鉛直に保ち架設した．
架設後の柱の桁行方向の目地間隔確保は PC サポートを使用し，0～1mm 誤差で納めた．張間方向の間隔確保はレーザー距離計と斜めサポートを使用し 3mm 以内の誤差で写真-11納めた．

柱仮締め後

柱仮締め後の状況を写真-11 に示す．
5.2.3

ST 梁の施工

ST 梁は特殊吊り治具を用いる埋込アンカーを桁梁部分に配置した．揚重時の安定性を高めるため 4 点吊りとしている．
ST 梁と一体化しているパネルゾーンはどちらも外周に面しているため，隣り合う ST 梁や圧着する柱との施工精度を高めるため柱架設時に柱脚に使用するのと同様の治具を使用した．この治具は下部の部材（ST 梁架設時は PCa 柱）を挟み込むように設置し，上部のボルトを緩めておき，上部部材を架設し片側のボルトを下部躯体に合わせる．そして ST 梁をバールで押し込むと，ボルトとバールで挟み込んで位置を固定できるという特徴がある．治具の使用の他にも柱の架設段階から施工精度の管理を厳しく行っていたこともあり，非常に高い施工精度を得る事ができた．使用した治具を図-8 に，ST 梁架設状況を写真-12 に示す．
桁梁部分の目地幅に比べてスラブ部分の目地幅が狭いため，架設時にスラブ同士が接触し破損するおそれがあった．そのため，架設済の桁梁小口にスペーサーを設置しスラブ同士が架設時に接触しない間隔を確保した．

ＳＴ梁(桁梁)ＰＣａ柱PL-6*50

506ﾎﾞﾙﾄM16(首下80 全ﾈｼﾞ)高ﾅｯﾄ M16
PL-4.5L-65*65*6

PL-965

押し込む

バール

正しい位置で止まる
高ﾅｯﾄ M16
ﾎﾞﾙﾄM16(首下80 全ﾈｼﾞ)50

PL-926 2065798（548）760（510）890（640）

20 2665

図-8 調整用治具

写真-1210 / 11

ST 梁架設状況

技報 第 10 号（2012 年）

5.2.4 屋内階段・屋外階段の施工
屋内階段の施工は，当初計画ではささら梁打設後，屋根の打設までにクレーンで行う計画であったが，工程の都合で踏板部材を先行して搬入し，後から小型の揚重機で取り付けを行った．架設状況を写真-13 に，完成後を写真-14 に示す．

写真-13 内部階段架設状況

写真-14 内部階段完成後

外部階段は取り付く壁の型枠を階段の踏板下面に合わせ組み立てた後，支保工を用い架設し，配筋と残りの型枠を施工した．
架設状況を写真-15 に，完成後を写真-16 に示す．架設時に間隔があいているところは現場打ちの踊り場である．また，外部階段
写真-15 外部階段架設状況

写真-16 外部階段完成後右側に写っているのは現場事務所である．

６．まとめ
本工事は特異な形状の PCa 柱や ST 梁が多く，様々な困難が懸念されたが，PCa 部材の製作から架設において，設計・工事・工場が協力し，綿密に打ち合わせ・検討を行い施工することで，不具合なく無事に完了することができた．
謝辞
本工事の設計は，(株)石本建築事務所の方々の多大なご支援をいただいた．また，施工においても工事監理者である(株)石本建築事務所，元請負者である松尾建設(株)の方々に格別なご協力をいただいたことにより，無事完成することができた．これら関係各位に，心よりお礼申し上げます．

11 / 11