超高層RC技術「SuperHRCシステム」SHRCS®

概要

超高層集合住宅例（Wコンフォート タワーズ）

SuperHRCシステムは、材料の高強度化、免震・制振化、プレキャスト化に重点を置き開発を進めてきた、超高層RC技術です。（SuperHRCシステム：Super High performance RC high-rise housing System）

  • フレキシブルな住まいを実現するためには、住戸計画の自由度を高めるために柱と柱の間隔を大きくすることになりますが、柱の支える床面積が増加し、柱に作用する荷重が増大するため、材料の高強度化が求められます。
  • 耐震性能の向上のためには、地震時に骨組の変形を小さく抑えることのできる、免震・制振構造の採用が効果的です。
  • プレキャスト部材は専用工場で製作したコンクリート製品のため品質が安定しており、現場での作業の省力化が可能となり、工期短縮がはかれます。

これまでに全国で、19階建から55階建の超高層RC造住宅に適用しています。

戸田建設の超高層RC構造技術30年の軌跡

1984年 「超高層集合住宅の開発」に着手
1986年 日本建築センターの技術検討所を取得（TNH-25システム）
1990年 「戸田式超高層RC造住宅（TFTシステム）」完成
1991年 当社初の超高層RC造集合住宅（ツインタワー瀬戸大橋：31階）が完成
戸田式高強度プレキャストコンクリート工法を採用
Fc60N/mm2以上の高強度コンクリート技術の開発に着手
1992年 地中連続壁工法を杭に採用（マリーナイースト21望海の街8号棟：26階）
1993年 建設省総合技術プロジェクト（New-RC）最終報告
1994年 Fc60N/mm2を採用（ビュータワー本駒込：22階）
プレキャスト柱を採用
1995年 低降伏点鋼パネルを用いた制振部材の開発に着手
阪神淡路大震災の発生
1997年 日本の総合建設業で初のISO9001認証を取得
1998年 制振柱を採用（キャナルワーフタワーズ2棟：36階）
Fc100N/mm2の超高強度コンクリート技術の開発に着手
10棟目の超高層RC造集合住宅が完成（ライオンズステーションタワー松戸：26階）
1999年 日本最大級の制振オイルダンパーを採用（愛宕フォレストタワー：42階）
ISO14001認証を取得
2000年 長周期免震構造の開発に着手（弾性すべり支承）
日本初のゼロエミッションを実現（キャナルワーフタワーズ）
改正建築基準法が施行（仕様規定→性能規定）
2001年 Fc100N/mm2を採用（Wコンフォートタワーズ：54階/45階）
2002年 当社初の超高層免震集合住宅が完成（D'グラフォート横浜：21階）
Fc150N/mm2の超高強度コンクリート技術の開発に着手
2004年 オールPca工法の開発に着手
20棟目の超高層RC造集合住宅が完成（パークハウスさいたま新都心MID TOWER：25階）
2006年 Fc130N/mm2、オールPca工法の採用（ベイシティ晴海スカイリンクタワー：49階）
2007年 Fc200N/mm2の超高強度コンクリート技術の開発に着手
2010年 30棟目の高さ100m級の超高層免震住宅が完成（ザ・レジデンス：29階）
2011年 Fc200N/mm2、デュアル制振システムの採用（西富地区第一種市街地再開発事業：55階）
東日本大震災の発生
2014年 40棟目の超高層RC集合住宅が完成（ザ・パークハウス谷町五丁目25階）
制振境界梁の開発に着手
2016年 熊本地震の発生
2017年 FusionBeam工法の技術性能証明取得
ヒンジリロケーション梁工法の開発に着手

メリット

  • 鉄筋コンクリート造ならではの風揺れに強く、経済的な超高層住宅
  • 材料の高強度化、段差スラブによる、フレキシブルな住空間の実現
  • 制振・免震ディバイスを用いることによる、地震時安全性の向上
  • 部材のプレキャスト化による、耐久性が高く、長寿命の躯体の構築

特徴

SuperHRCシステムは、以下に示す戸田建設の保有技術・工法を統合することによって実現されています。

関連技術

プレキャスト複合化工法（TO-HRPC工法）：工期短縮、高品質、経済性

プレキャスト複合化工法とは、柱、梁、床などの主な構造部材を工場生産によるプレキャスト部材とし、現場建方後、その接合部を現場打ちコンクリートで一体化する工法です。 当社では柱梁接合部をプレキャスト化したオールプレキャスト工法を実用化して、更なる工期短縮を図っています。

  • プレキャスト部材施工状況
  • プレキャスト複合化工法の施工サイクル

高強度RC柱工法（TO-HRC工法）：より高く、より広く、より強く

高強度RC柱工法とは、高強度コンクリートと高強度鉄筋を用い、構造体の強度と粘りを強化した工法です。 使用材料の高強度化により、"より高く（超高層化）"、"より広く（スパンの拡大化）"などの社会的ニーズに対処でき、また、品質を確保しつつ躯体断面の削減による経済性の追求が可能となります。 構造実験により、大地震時の揺れを超える大変形領域まで、優れた性能が実証されています。

  • 高強度RC柱工法の概要
  • 施工状況
  • 柱部材実験
  • 部分架構実験

高軸力への対応

高軸への対応時の性能

最下層の柱には高い軸力が作用するため、コンクリートの損傷が大きくなる傾向があります。 当社では、コンクリートへの鋼繊維混入や、柱への鋼板巻きつけにより損傷を防止し、強度と粘りを一段と向上させる技術を開発しています。

高強度コンクリート工法（TO-HSC工法）：高耐久、高品質

設計基準強度fC36N/mm2を超える高強度コンクリートについて、多くの実物件に適用しています。コンクリートの高強度化を実現するためには、セメントと骨材、流動性を十分に維持できる混和剤等を、施工性と経済性を考慮して選定することが重要です。

  • スランプフロー試験
  • Fc130N/mm2 現場打設状況

Fc200N/mm2級技術の開発

コンクリートの高耐久、高品質、超高強度化を目指し、多くの構造実験、施工実験を重ねて、高強度コンクリートを用いた構造技術を開発してきました。

当社はFc200N/mm2までのコンクリートを高品質で経済的に調合・製造できる技術を確立しています。
（国土交通大臣認定MCON-2585）

  • 柱部材実験
  • 部分架構実験

大スパン床工法（TO-PWS工法）：スペースフリー、バリアフリー、フリープラン

プレストレスを導入した段差付きスラブ工法で、梁型のない居住空間を実現しました。工場で製作したプレキャスト板の上部に、現場でコンクリートを打設し一体化を図ったスラブ部材です。（特許工法 第3809325号）

居室空間に梁型が出ないので、すっきりとした空間が広がり、間取りの自由度も向上します。

実大スラブ実験
実大実験により、プレストレスを導入するPC鋼線の定着性能および構造性能を確認しています。また、遮音性能は重量衝撃音試験により目標性能を満足していることを確認しています。

制振柱・制振梁工法（TO-HDC/HDB工法）：地震時の安全・安心

制振柱とは、RC柱と低降伏点鋼パネルを組み合わせた「ハイブリッド柱」です。地震エネルギーを吸収する「制振柱」の設置により地震時の揺れを低減し、安全性を向上させます。（特許工法 第3004242号）

制振梁も同様にRC梁に低降伏点鋼パネルを組み込んだ「ハイブリッド梁」で、連層耐震壁と連結して地震エネルギーを吸収し、揺れを低減します。地震時の繰り返し変形に対し、優れたエネルギー吸収能力を実証しています。

低降伏点鋼パネルの取付けタイプ

現場取付け状況

制振柱や制振梁は、制振パネルが組み込まれるRC部の一部をプレキャスト化するなど、独自の工法により構築されます。

現場取り付け工場

コアウォール工法：自由度の高いプランへ

連層耐震壁（コアウォール）を建物中央に配置し制振梁と連結することで、高い耐震性能を確保します。その結果、住居専有部内に柱が不要となるために、プランの自由度が高く、また、建物外周部の柱断面をスリム化することができます。

構造実験により、大地震時の揺れを超える大変形領域まで、優れた性能が実証されています。試設計と実験結果により、高さ100m・30階クラスの建物の設計が可能です。

  • コアウォール概要
  • コアウォール実験

各種基礎工法（TO-SSD/SCW/PSP工法）：軟弱地盤対応/環境負荷低減

地中連続壁工法（TO-SSD工法）は、地中に連続したRC壁を構築し、建築物の杭として利用する工法で、特に液状化の可能性が高いウォーターフロント地域での採用が効果的です。超高層建築物の大きな軸力を支え、地中全体の水平剛性の上昇により地震時の耐震性が向上します。

  • 地中連続壁工法の概要
  • 壁筋セット状況

軟弱地盤と液状化

液状化による被害がクローズアップされたのは、昭和39年（1964年）に発生した新潟地震であり、この地震では多くの建築物や橋が沈下または倒壊してしまいました。また、平成23年（2011年）に発生した東日本大震災では、震源から遠く離れた千葉県や茨城県の住宅地で多くの住宅が被害を受けました。

地下工事の合理化および環境負荷の低減を図るための工法として、以下の工法を開発しています。

新潟地震（昭和39年）当社職員撮影
地下合成壁工法（TO-SCW工法）

TO-SCW工法は、仮設の山留め壁を構造物の地下外壁として活用する工法です。

ソイルセメント本設杭工法（TO-PSP工法）

TO-PSP工法は、仮設山留めであるソイルセメント柱列壁の性能を向上させ、本節の地盤改良体として利用する工法です。

ヒンジリロケーション工法：スパン拡大

梁端ヒンジリロケーション構法

柱サイズ・梁せいを変えずに柱スパンを拡大します。

  • Y字筋方式のプレキャスト 梁端ヒンジリロケーション梁適用位置
  • Y字筋方式のプレキャスト 梁端ヒンジリロケーション梁

適用物件

  • 2024年2月竣工 リビオレジデンス西麻布
  • 2026年1月着工 若松町第一種市街地再開発

主な実績

論文

特許

  1. 1
    折曲げ鉄筋による降伏ヒンジ位置の制御方法とその制御構造 特許第6974951号
  2. 2
    折曲げ鉄筋による柱梁接合部の補強方法と、降伏ヒンジ位置の制御方法 特許第7045135号
  3. 3
    梁主筋をY字筋としたヒンジリロケーション構造及びその方法 特許第7045184号

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