鉄骨梁の製作手間と現場溶接量を削減 「鹿島式ストレート梁工法」を実導入

鹿島
鹿島（社長：天野裕正）は、高層建築物の鉄骨梁端部の接合部を合理化することで品質と生産性が向上した「鹿島式ストレート梁工法」を開発し、（仮称）札幌4丁目プロジェクト新築計画（札幌市中央区）ほか8件の工事に採用しました。
　「鹿島式ストレート梁工法」では、CFT柱と鉄骨梁の接合部に、孔(あな)あき鋼板ジベル（以下、ジベル）※1を用いて接合部を補強する技術を活用します。これにより、梁端フランジに水平ハンチ※2を取り付けることなく、高い構造性能を確保しながら柱周りのスペースが広がります。
　また、当社が開発した現場溶接ロボットによる梁下フランジの上向き溶接と組み合わせると、ジベルなしでも構造性能の向上が図れます。
なお、本工法は日本建築センターの一般評定を取得しています。
※1　鋼材とコンクリート間の応力伝達を可能とする接合技術
※2　フランジ破断を防止するために、梁端のフランジを拡幅したもの

従来工法と開発した鹿島式ストレート梁工法

【開発の背景】
　1995年に起きた阪神・淡路大震災では、多くの建物で鉄骨大梁の端部が破断する被害が発生しました。その対策として、当社は鉄骨大梁の端部に水平ハンチを取り付け拡幅する工法を開発し、多くの鉄骨造高層建物に採用してきました。しかし、水平ハンチが増えることで柱周辺に配置される設備の縦配管などのスペースが小さくなるだけでなく、鉄骨製作の加工手間や、現場における溶接作業量が増加するといった課題がありました。
【「鹿島式ストレート梁工法」の特長】
　当社が新たに開発した「鹿島式ストレート梁工法」は、ジベルを用いた当社独自の接合部補強技術により、これら諸課題を解決できます。
　本工法は、CFT造柱の柱梁接合部の内部にジベルを溶接して取り付けます。柱内に打設したコンクリートがジベルを介して一体化することで、補強効果を得ることができます。この効果により、水平ハンチの取り付けが不要になります。その結果、柱周りのスペースを有効活用できることで設計の自由度が向上するとともに、現場での溶接作業量が軽減します。
　また、水平ハンチがあると梁フランジの幅が大きくなるため、鉄骨の精度確保に手間が掛かり、溶接部の食違いの補強などが発生するおそれがあります。本工法では、精度の確保が容易になるため溶接部の品質が向上します。

柱梁接合部の平面図・断面図

柱梁接合部内部のジベル取付状況

【現場溶接ロボットを用いた上向き溶接】
　当社が開発した現場溶接ロボットによる上向き溶接では、構造上の弱点になり得るスカラップ※3を省略することができるため、構造性能が向上します。そのため、現場溶接ロボットによる上向き溶接ではジベルなしでも構造性能を保つことができるうえに、ジベルを取り付けるとさらに高い構造性能が期待できます。
　本工法のバリエーションの一つとして現場の状況に応じて選択することが可能です。
※3　溶接の支障とならないよう部材に設けた扇形の切欠き

上向き溶接した柱梁接合部（ジベルなし）

現場溶接ロボットでの上向き溶接

【構造実験による性能確認】
　本工法による鉄骨梁端接合部の構造性能を確認するために、柱梁接合部を模した部分骨組で構造実験を行いました。実験の結果、ジベルの補強により得られる耐力上昇効果を確認することができました。また、一般的に工場溶接で製作されるノンスカラップ鉄骨梁端接合部と同等の変形性能を有することも確認しました。
　このたび、耐力と変形性能の評価法を構築し、日本建築センターの一般評定を取得しました。

構造実験状況

変形性能評価法

【今後の展開】
　今後、さらなる需要が見込まれるCFT造建物には、これまで以上に高い耐震安全性だけでなく、設計・施工における合理性が求められます。鹿島は、「鹿島式ストレート梁工法」を含めた提案により、お客様のニーズに応えてまいります。
【工事概要】
工事名称 ： （仮称）札幌4丁目プロジェクト新築計画
事業主 ： 鹿島建設
所在地 ：　札幌市中央区南1条西4丁目
建物用途 ： 事務所・物販店舗・飲食店舗・駐車場
構造規模 ： S造（柱：CFT造）、地下2階、地上13階
設計施工 ： 鹿島建設
工期 ： 2023年3月～2025年3月（予定）

完成イメージ（冬季）

（参考）
進化を続ける鹿島の現場溶接ロボット工法（2021年3月30日プレスリリース）