大スパン構造物の建設記録� 屮汽鵐鼻璽猜＾罅廖〃�設記録の紹介
これから数回に分けて私、阿奉さんの専門の建築構造学、「空間構造」Space Structuerの紹介をしていきたいと考えています。どうぞ、日本の建設技術の素晴らしさをご覧ください。
解説文は 「サンドーム福井の建築技術」より引用しています。
このドームの構造設計は私の恩師、 法政大学名誉教授川口衞先生で、「パンタドーム工法」というユニークな建設工法を採用しています。建設には私の川口研究室の先輩や後輩が多数参加しました。私は川口先生のご縁でこの工事記録をＤＶＤに纏める仕事を担当いたしました。
http://jp.youtube.com/v/Yja6jJQfvlM
ドーム屋根の構造
サンドーム福井のドーム屋根は直径116,100mm（柱芯芯）最高高さ54,800mm（トップライト頂部）あり、その構造は鉄骨のスペースフレームでできています。
福井県は多積雪地でこれまでに何度か豪雪を経験しています。県条例は当建設地（武生・鯖江市）では最深積雪２ｍ（積雪荷重600Kg/m2）、施行令第８６条第５項による低減は行わない（長期100%）こととしています。大面積であるドーム屋根の落雪そのものが危険と判断し、当ドーム屋根では落雪防止措置を行い、雪は春まで乗せておくという方針で設計しました。
なおドーム屋根の構造設計は福井県出身の川口衞（法政大学名誉教授）氏が担当しました。
ドーム屋根のリフトアップ
サンドーム福井のドーム屋根は川口教授の考案した「パンタドーム構法」でリフトアップされました。この工法は世界で４例目(日本で２例目)のもので、リフトアップの様子が建築関係者に加え一般市民にも公開されました。連日の報道もあり、１週間の公開期間中に約10000人の見学者がありました。
今回のリフトアップの特徴は、屋根を１６分割しそれぞれ構造・仕上共に完成の状態（＋後作業用吊り足場など）でリフトアップしますが、その総重量4000tの超重量級。
- ドーム屋根の組み立て
最初にドーム屋根中心の基準となるコンプレッションリングを並べ、これにファンルームの骨組みを取り付けます。それを中心に、ドーム屋根は花びらのように１６枚の屋根ブロックに分割した状態で取り付けていきます。屋根ブロックの内端はファンルーム側に、屋根ブロックの外端は外周に並んだ柱（外側に倒した状態でセットされている）の柱頭に、それぞれピン接続（ヒンジ）していきます。
１６分割された屋根ブロックは１枚が大きさ20x40m・重量120tあるため、実際はさらに３分割し、作業ヤードで組み立て、250t〜500tmの大型クレーンで吊り込みします。
- リフトアップのメカニズム
ドーム屋根を断面で見てみるとちょうど蟹が足を広げたように、ファンルームを中心に左右対称に屋根ブロックが外側に伸び、柱が外側に倒れています。屋根の中央部分を押し上げることで、屋根全体を一気にリフトアップします。柱脚・柱頭・屋根ブロック内端（中心側）の３カ所にヒンジがありますが、これが「パンタドーム構法」の構造的特徴です。
屋根ブロックの内端付近（コンプレッションリング部）を円形に配置された８カ所の支柱を大型ジャッキで押し上げていきます。屋根ブロックの内端が上がるにつれて、外周の柱の角度が変化していきます。柱が垂直に立ったところでリフトアップを止めます。
１６枚の屋根ブロックはそれぞれ内端で４カ所、外端で２カ所、柱脚で２カ所のヒンジで取り付けられています。１枚の屋根ブロックが動くための条件は、内端４カ所、他２カ所のヒンジがそれぞれ同一線上（ヒンジライン）にあり、さらにそれぞれのヒンジラインが平行となる必要があります。ドーム構造が完成した時点ではヒンジは全て中心に向けてセットされるべきものですが、このリフトアップのために、角度が微妙にずれている（構造的な問題はありませんが）ヒンジを現在でも見ることができます。リフトアップ時につけなかった残りのヒンジは、後で中心に向けて取り付けます。
- ドーム屋根構造の自立
屋根が上がるとすぐに柱頭を繋いでいるテンションリング（引張りリング）を相互に溶接していきます。テンションリングが１周し繋がるとドーム屋根は「タガ」をしめた状態になり、構造的には自立します。この時屋根の重量でドーム全体が若干広がる量を計算しながら、柱の垂直性を調整します。続いて、１６分割されていた屋根ブロック間の隙間を立体トラス材で繋いでいきます。最後に、屋根を支えてた中央の８カ所の支柱を慎重に外し（ジャッキダウン）、直径１１６ｍの無柱空間が完成します。
後作業の中で重要なのは、後設ヒンジにうまく力が伝わるように、柱脚より軸力を導入（柱をわずかに持ち上げる）することです。これでドーム屋根全体に力が均等に流れるようになります。
鋳鋼ジョイント
リフトアップ時に機能する３種類のピンジョイント（柱脚ヒンジ・柱頭ヒンジ・屋根ブロック内端ヒンジ）と各屋根ブロックに６段ある十字形の下弦材/斜材接合部ジョイントはＳＭ４５０（鉄骨強度）相当の鋳物で製作しました。
- ピンジョイント
ピンジョイント鋳物（ヒンジ）は１６分割された大屋根ブロックがリフトアップ時にお互いに干渉しないように回転し、最終形状で力がスムーズに伝達されるように検討されました。特に完成後よく見える柱脚ピンはその台座をピラミッド型の形状としデザインにも配慮しました。
- 接合ジョイント
屋根ブロックにたくさんある接合ジョイント鋳物は、十字にクロスする下弦材（鋼管）と４方向にのびる斜材（Ｈ型鋼）の接合材として使用した。構造的には円周方向下弦材の張力に最大強度を必要としたので、その方向は欠陥の出にくいに貫通穴を持つ鋳物の抜き型としました。また、この鋳物を起点としテント膜天井を張るために、テント膜下地材の立体的な納まりから４角錐の鋳物角度を決めた。このほか、柱のブレース下端にも鋳物の接合ジョイントが使われています。
参考資料・他
 転載元: 『構造工学の薦め』 〜『風薫り 躑躅路肩で 赤く萌え』
|
コメント（2）
