1 高精度な塔体の実现
2011年3月18日に高さ634mとなった东京スカイツリーは、634mに対して2cm以下の誤差という高精度な鉄骨組み立てを実現しました。鉄骨の建物を高精度に組み立てるには、「高精度な製品」を「精度よく建てる」ことにつきます。东京スカイツリーをどのように精度よく建てたのかをご紹介します。
2011年3月18日に高さ634mとなった东京スカイツリーは、634mに対して2cm以下の誤差という高精度な鉄骨組み立てを実現しました。鉄骨の建物を高精度に組み立てるには、「高精度な製品」を「精度よく建てる」ことにつきます。东京スカイツリーをどのように精度よく建てたのかをご紹介します。
工程を確保しながら高精度に鉄骨を組み立てていくには、建てた柱鉄骨をただちに正確な位置に調整し、次の部材の取り付けを効率よく進めることが重要です。柱鉄骨は、精度よく建てられた下の柱鉄骨の上に接続されます。接続する柱の根元の位置はこれでほぼ決まりますが、まだ周りとつながっていない柱の頭の位置が正確な位置となるよう、ミリ単位でねじれや倒れを調整する必要があります。东京スカイツリーの鉄骨は、異なる方向に斜めに立つ円筒状の柱が複雑に組み合わされています。そのため、柱鉄骨の頭の位置をどのように調整すべきかを導き出すのが煩雑となります。そこで、瞬時に修正値を導き出し、建て方作業を効率よく行う「3次元计测?管理システム」を開発しました。
3次元计测?管理システムは、3次元光波測量器「トータルステーション」で柱上の2点の座標を光波で測り、持ち運びできる操作端末(タブレットPC)で計算し、瞬時にねじれと倒れの修正値を出します。
鉄骨の3次元座标データの登録から、计测?解析、调整、最终データの登録までの流れを効率よく管理します。
3次元作図システムから、各柱の计测点の3次元座标を取り込みます。
トータルステーションで计测点の位置を测り、どのように修正すべきかを操作端末に瞬时に表示します。
测量担当者は、操作端末に表示された修正値を无线などで调整作业者に伝えます。调整作业者は治具を使って位置を调整します。
最终的な设置データを入力し、调整后の精度をデータ管理します。
鉄骨の建て入れ調整完了後、調整済みの最終的な値を入力し、「計測結果データ管理システム」で「建て入れ精度管理記録表」を自動作成します。そうすることで、組み立て精度が管理値以内であることを関係者間で再確認できます。3次元计测?管理システムの活用で、各節ごとの柱の倒れの誤差も1cm以下という良好な結果となりました。
3次元计测?管理システムの計測精度の確保には、計測の基となる基準点の精度管理が重要です。ところが、塔体鉄骨は日射や風、クレーン稼働による影響で常に動いています。
そこで、基準点は常に鉄骨を配置する最上部に移动して使用します。基準点より下の塔体の动きには関係なく、基準点に対して正しい位置を确保し、动いている塔体の上に鉄骨を积んでいきます。
各節の基準点は、着工時に地上に設定した基準点を下の図のように建て方の進捗に合わせて常に最上部へと移動させます。移動作業は、塔体の動きの影響が出ないように、動きの少ない早朝などの時間帯に行います。基準点の移动により、塔体の動きの影響を受けずに鉄骨を精度よく建てることができます。
さらに基準点の精度を确保するために、累积误差の确认を补完する仕组みを考えました。
正确な「基準点」を求めるためには、地上の不动点に设置した基準となる「原点」からの絶対位置を测ることが必要になります。しかし、地上から300尘を超える上空の観测点の位置を光波で计测するには误差が多く、そもそも动いているものの位置を测ることは困难です。
そこで、高精度なGPS(Global Positioning System:全地球測位システム)を利用し、風や日射による塔体の動きの影響を排除した基準点の絶対位置を計測するシステムを開発しました。
基準局と観测局を同时に计测し、补正を行うことなどで精度を向上させます。また、连続计测で动きのある観测局を计测し、その中で风や日射により影响のある値を排除し、信頼性の高いデータ群の中から塔体が静止しているときの観测局の位置を导き出す仕组みになっています。