Fujita Masanori

Iwata Mamoru

Maeda Chikanori

Murai Masatoshi

前田 親範

岩田 衛

村井 正敏

藤田 正則

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Article学術フロンティア研究プロジェクト(2005年度～2009年度) 2009年度　研究成果報告書research repor

藤田, 正則

Fujita, Masanori

前田, 親範

Maeda, Chikanori

村井, 正敏

Murai, Masatoshi

岩田, 衛

Iwata, Mamoru

KANAGAWA University Repository

サステナブルビル構造の施工実毒針こよるリユースの検証-その2 -正会員 ○藤田 正則● 同 前田 親範…同 村井 正敏… 同 岩田 衛…●建築鋼構造 サステナブル ビル構造 リユース施工実験 張力導入1 序サステナブル ビル構造日は,主要構造部材 と制振部材を分離す る損傷制御構造の考え方を採用 してお り,鋼棒 ･アンカープレー ト･エン ドプレー トから成る接合部(以降,SB接合部とい う),座屈拘束部材,柱 ･梁部部材 よ り構成 され る｡本論では,サステナプル ビル構造の張力導入実験を行い,組立時の張力導入方法について検討 したので報告する｡2. 実験概要2.1 サステナブルビル構造サステナブル ビル構造の張力導入実験に使用 した試験体形状を図 1に示す｡SB接合部における銅棒の初期張力は引張強さの1/3の目標値(13.7kN)に対して下限値 と上限値の管理許容値を設定する｡ただ し,設計値は下限値を満たすものとし, 目標値の90%を下限値,目標値の 120%を上限値 とする｡張力導入にあたってのSB接合部の記号を図 2に示す｡ここで,Xl通 りの構面を代表 としてSB接合部の張力導入部位をAn～Dn(n = 1-3:層数)とする｡張力導入順序 として,SB接合部の 1箇所あた りの貞三川ボルト(l12690)､J⊥ ･_:J I二丁 '`Li :lトはxLOx6xg㊨lL501751xSx7100xLOOx2 3 L:-;iニ;-;す亡二二エ 三 ･p-I13 議 fii曇 -冒 ,?LfBキ-ス トンプレー ト⑳L=Ofl(a)伏図①Lm苦 (l鋼棒に同時に張力を導入するものとし,次のケースを設定する｡(a)ケース 1:中央柱から側柱かつ 1層から3層へ(B→Cう Aう D)(b)ケース2:側柱から中央柱かつ 1層から3層-(A1-)BjC->D)なお,初期張力は 1次締め(下限値の85%)と本締めの2段階として トルクレンチにより導入する(図 3)8張力管理においては,鋼棒に貼付 した歪ゲージより計測する｡歪ゲージは各 SB接合部の上部の鋼棒(2箇所/本)に貼付 し,平均値 を使用する｡張力導入に伴 う柱の倒れは,柱の上部に下げ振 りをつけ,直角定規で基準点から計測する｡計測はA,BC,D柱の各層梁の上端位置で行 う｡また,本実験における柱の倒れの許容⑬ ⑲ ⑬Bl3F13 DtI.豆 ,.I_ い柱^ y Fr桂I-X(a)軸組図(左:Yl通 り,右:Xl通り) (b)伏図図 2 張力導入実験におけるSB接合部の記号(a)トルクレンチによる張力導入 (b)計測状況図 3 サステナプル ビル構造肘 γr (b)軸組図 表 1 損失張力の最大値(C)sB接合部図 1 試験体形状測定 ケース1ケース2測定 ケース1ケース2測定 ケース1ケース2測定 ケース1ケース2箇所 % % 箇所 % % 箇所 % % 箇所 % %3^ 0.9 2.9 B3 0.1 ll.6 C3 6.6 4.0 D3 1.5 13.7∧2 3.3 2.3 B2 0.2 8.4 C2 5.1 8.4 D2 4.7 6.8注*1 張力損失の最大値は初期張力に対する損失の割合Reuseverificationofsustainablebuldingstructurethrough trialconstmction(Part2)FUJITAMasanorl,MAEDAChikanoh,MURAIMasatoshl,andlWATAMamoru(101)値は下記である｡･柱の倒れの管理許容差 :e≦H/1000かつ e≦2mm限界許容差 :e≦H/700かつ e≦3mm･梁の水平 管理許容差 :e≦L/1000+3mmかつe≦2mm限界許容差 :e≦L/700+5mmかつ e≦3mmここで,L:柱中心間距離 H:柱の長さ3.実族結果各ケースにおける導入張力の推移(A柱,BC柱,D柱の各接合部), 1次締め時におけるY軸方向の柱の倒れ(A柱,D柱)を各々図4,図 5に示す｡なお,本締め時の柱の倒れは 1次締め時以降ほとんど変わっていない｡各ケースともに張力の上下限の管理許容値を満たしている｡また,各ケースともにX軸方向の倒れはほとんど生 じていないものの,Y軸方向では差異が生∫I lJ上方患1ll(26llll llJlllJlSill-.5j3-. r TAlIJll2L l ::ll :lI llll ▲ !!l｣ :tliRl一ーt l1千J一ffllJi IlllIt一JIr~f一 tーlIT r一 丁lllllI IIJfー■rt1≡ …(ケース1)l2(a)BC柱(C)L6L7L819:YII132'3コ1殺力導人脈図4 各ケースの張力の推移.桂の倒れ(Rn)滋ノ〕乎入rlt(a)A柱 (b)D柱図5 1次締め時における柱の倒れ(Y軸方向)じている｡ケース 1に関 して,柱の倒れはX軸方向,Y軸方向ともに管理許容値を満た している｡ これは中央柱から対称に張力を導入 したことで比較的釣 り合いが維持され,構面のね じれが小 さかったことによると考える｡ケース 2に関して,柱の倒れはX軸方向においてほとんど生 じていないものの,DlのY軸方向において許容値を超えていた｡これは張力導入に伴 う不釣合いにより部分的に構面がね じれたことによるものと考える｡4. 考察リュ-ス解体により採取 した解体材をリュ-ス用部材各ケースにおける導入時に対する損失張力の最大値を表 1に示す｡SB接合部の損失張力の最大値はケース 1,ケース2において,各々6.6%,13.7%であり,各ケースともに 1層-3層においてばらつ く傾向にある｡また,ケース2の損失張力の最大値はケース 1より全体的に大きい傾向にある｡これはケース 2の柱の倒れがケース 1に比べてやや大きいためと考えるQすなわち,サステナプル ビル構造のSB接合部においては,中間柱から対称に順次側柱-向かって張力導入する場合,損失張力を抑えることができると言える｡サステナプル ビル構造の組立にあたって各ケースとも梁をやや短 くし,シムプレー トを挟み込んでクリアランスを0としている｡鋼棒の初期張力により安定するSB接合部では僅かのクリアランスも柱の倒れの起因となるため,SB接合部のクリアランスをできる限 り小さくする必要があると考えるOこれ らのことから,サステナプル ビル構造の張力導入実験により組立フローに基づき,所定の張力を得ることができる｡ この場合,SB接合部の張力導入順序として中間柱から側柱の順 とする方が望ま しいと考える｡4.まとめサステナプル ビル構造の張力導入実験の結果,下記の知見を得た｡1)柱 ･梁,SB接合部,座屈拘束部材,床部材で構成されるサステナブル ビル構造は張力 ･柱の倒れなどの許容値を満たす組立が可能である｡2)SB接合部の張力導入順序 として中間柱から側柱の順 とす る方が望ま しい｡参考文献1)島有希 子.古川純也,加藤貴志,前田親範 ,岩 田衛 :サステナプル ビル構造 システムの設計法の提案, 日本建築学会構造系論文集,第 640号,Vol.74,pp.1179-1185, 2009.6* 山口大学大学院理工学研究科 教授 博士(工学)prof"GraduateSchoolofScienceandEngineering,YamaguchlUniversity,Dr.Eng** 前田親範一級建築事務所 MaedaOffice** 神奈川大学工学部建築学科 TechnlClan,°ept.ofArchlteCtureandBuldingEngineering,KanagawaUniversity***神奈川大学工学部建築学科 教授 ･工博 prof.°ept.ofArchitectureandBuldlngEnghlee血g,KanagawaUniversity,Dr.Eng(102)

サステナブルビル構造の施工実験によるリユースの検証 －その２－

サステナブルビル構造の施工実験によるリユースの検証-その1-建築鋼構造 サステナプル ビル構造 リユース試解体 試施工l 序著者 らは,環境負荷削減を目指 して,柱 ･梁には損傷を与えず,方杖に配置 した座屈拘束部材によってエネルギーを吸収することを目的としたサステナブル ビル構造システムを提案 しているQこの構造は,主要構造部材 と制振部材を分離する損傷制御構造の考え方を採用 している｡構造物の長寿命化を第-の目標 とし,社会的ニーズの変化などによりやむなく解体 しなければならない場合,部材 ･部品 レベルの リユースを想定している .)｡本論では,サステナブル ビル構造の組立 ･解体の容易性を試施工により検討 したので報告す る02 実験概要2 1 サステナブルビル構造サステナプル ビル構造は,鋼棒 ･アンカープ レート･エン ドプ レー トから成る接合部(以降,sB接合部とい う),座屈拘束部材,柱 ･梁部部材より構成 される (図 1)｡アンカープ レ- トとエン ドプ レー トを端部に溶接 されたSB接合部では,柱フランジ部に通 した鋼棒に初期張力を導入する｡制振部材には方杖状に配置 した座屈拘束部材を用いる｡サブシステムレベルとしてサステナブル ビル構造-の適用を図った床部材は,梁フランジの下にボル トのナ ッ ト部分を露出させ,床 とボル ト接合 とする｡22 対象モデルサステナブル ビル構造の試施工にあたって対象 としたモデルは 5スパン 10層のチューブ構造で,その縮尺は 1/5であるOサステナブル ビル構造の 1ユニッ ト(コーナ一部)を代表 として取 り出 しているO床材は(a)構造全体 (b)SB接合部凶 1 サステナブル ビル構造の模式図正会員 ○前田 親範* 同 藤田 正則''同 村井 正敏… 同 岩田 衛糊■縮尺を考慮 してキース トンプレー トを使用 し.梁フランジの下にボル トのナット部分を露出させて梁と接合する｡座屈拘束部材はガセ ットプレー トにより梁および柱と接合する.また,鋼棒はW12で,SS400の全ネジを使用する｡3.実験結果31組立サステナプル ビル構造の組立は従来のラーメン構造と概ね同 じであり,図 2に示す組立フローに基づき主要構造部材 である柱 ･梁を取 り付 け後,座屈拘束部材 ･小梁 ･床材の順 とする(図 3)｡柱の倒れ,梁の水平は下げ振 り,オー トレベルなどを用いて計測す る｡梁の組立にあたっては,柱に取 り付けたシー トアング嘉.3L草.仮設上草 笹上計&-.鑑設計点仁 一 ｣ ｣rl に-諺I ± 王 ｣I束Ihto-jl'=Y～5[二 二亘= = ]図2 組 立フロー 図4 解体フロー(a)シー トアングル (b)最終状況図3 サステナプル ビル構造の組立ReusevenficatlOnOfsustainablebuldulgStructurethrough halconstruction(Part1)(99)MAEDAChikanori,FUJITAMasanori,MURAIMasatoshl,andIW AMamoruル(組立の際,梁を仮置きするために柱にあらか じめ取 り付けたエ レクションピース)に据えて梁の位置決めを行い,鋼棒で仮固定する｡鋼棒の張力導入の詳細は後述するが,SB接合部の4本の銅棒には13.7kN/本の張力を導入するO張力導入後,柱の倒れ ･梁の水平度などを計測 し,最終的には張力管理の主な指標 となる下記に示す許容値 2)を満たすことができた｡･柱の倒れの管理許容差 :e≦H/1000かつe≦ 2mm限界許容差 :e≦H/700 かつ e≦ 3mmこれらのことから,柱 ･梁,SB接合部,座屈拘束部材,床部材で構成されるサステナプル ビル構造は柱の倒れなどの許容値 を満たす組立が可能であると考える｡32解体サステナブルビル構造の解体は,図4に示すように床材,小梁,･座屈拘束部材,梁 ･柱の順に新築の建方と逆の工程で行 う｡ここで,リユース解体とは,逮築物の解体時に得 られる解体材をリユース用部材 とするために,損傷をできるだけ与えない工法である｡解体状況を図5に示す｡まず,床材を接合 した高力ボルトを梁側の一方向か ら順次ボル トの逆回 しで切除する｡ボル ト接合のため梁に損傷を与えず,床材 と梁を容易に分離 ･回収できた｡次に,′｣､染 ･座屈拘束部材の接合部の高力ボル トをインパク トレンチによる逆回しにより切除するQ続いて,SB接合部の銅棒をインパク トレンチによる逆回しまたはガス切断機により切除する｡この際,鋼棒の うちの2本は,荷降し段階まで仮ボル トとして使用する｡ リユース解体の結果,(a)座屈拘束部材の切除 (b)解体材(C)鋼棒の切除(逆回し) (d)銅棒の切除(ガス切断)図 5 解体柱 ･梁,小梁には損傷は見られなかった｡なお,解体材に取 り付くガセットプレー トなどはス トックヤー ドにて切除する｡これらのことからサステナプル ビル構造の柱 ･梁において,解体時においてSB接合部の鋼棒,床構造のボル トを切除することで,損傷の無い部材が採取できると考える,3.3 リユース加エリュ-ス解体により採取 した解体材をリユース用部材とするため,SB接合部を含む梁と小梁の2種類をリユース加工するOまず,SB接合部を有する梁はアンカープレー ト近傍の端部を帯鋸により切除するO小梁は端部のボル ト孔を含む近傍 を同様に切除す る｡また,梁 ･小梁のガセットプレー トはガス切断機により切除後,切除部分をグラインダー処理する｡次に,同じサイズの梁と小梁を部材継溶接 し,所定の部材長さとする(図6)｡ リユース加工された部材は従来と同様に製品検査を行い,性能評価シー トを作成する｡さらに,リユース加工された部材を基に組立時と同様に再組立を行 うことができた｡4 まとめサステナブル ビル構造の組立 ･解体実験を行い､以下の知見を得た｡1)サステナブル ビル構造は組立 ･解体が容易であり,リユースが可能である｡2)サステナプル ビル構造の柱 ･梁において,解体時においてSB接合部の鋼棒のボル トを切除することで,損傷の無い部材が採取できる｡参考文献I)藤 田正則,岡本康司,村井正敏,岩田衛,建築鋼構造の リユースシステムに関する研究 一 リユース材に関するガイ ドラインの提案 とその検証芙畝 一, 日本建築学会環境系論文集,第643号 Vo174,pp 1107-1114,200992)日本建築学会 建築工事標準仕様書 JASS 6 鉄骨工事,2008.4(a)部材継溶接 (b)再組立図 6 加工と再組 立* 前田親範一級建築事務所 MaedaOffice** 山口大学大学院理工学研究科 教授 博士(工学)prof"GTaduateSchoolofSclenCeandEngineering,YamaguchlUniversity,DrEng,*** 神奈川大学工学部建築学科 Techniclan,°ept.ofArchlteCtureandBuildlngEngineerlng,KanagawaUniversity****神奈川大学工学部建築学科 教授･工博 profDept.ofATChlteCtureandBuldlngEngineermg,KanagawaUniveTSlty,Dr.Eng(100)

サステナブルビル構造の施工実験によるリユースの検証 －その１－

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Reuse verification of sustainable building structure through trial construction －Part 1－

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