鉄道と建築物を支持するＲＣ箱形ラーメンの計画・設計全日本コンサルタント（株）技術部岩永勉 ○ 松下逸雄田邊隆中江小百合論文要旨ターミナル駅の改良計画において、鉄道高架橋の新設とその上空および高架下空間を活用してホテル建設を行った。計画地は狭隘な敷地であり鉄道とホテルを別構造にできないため、線路とホームを支持し内空を建築施設として利用できるＲＣ箱形ラーメン高架橋を計画・設計した。基礎は鉄道の連続壁とホテル棟の柱を支持できる連続フーチング基礎を採用し、フーチングの鉄筋を合理的に配置するため、二方向配筋の計算手法としてフラットスラブ構造による手法と平面格子解析を実施した。キーワード：鉄道線路新設、建築物、ＲＣ箱形ラーメン、連続フーチング基礎まえがき近鉄京都駅はＪＲ東海道新幹線、在来線および京都市営３階が東海道新幹線を共用する３層５径間の高架橋駅で地下鉄と接続する近鉄の主要ターミナル駅である。近鉄であった。このような立地条件のもと、鉄道・ホテルを一体は沿線への玄関口としてふさわしいものとするべく線高さ約 31m、延長 175m として建設する構造物は、幅約 11m、路・ホームの増線とホテルの建設および高架下店舗のリニと、幅に比べ高さ延長が非常に長い特殊な形状のＲＣ構造ューアルを実施するターミナル整備計画を進めていた。となった。また、近接施工によりＪＲ在来線や東海道新幹計画地は北側にＪＲ在来線、南側にＪＲ東海道新幹線と線および近鉄の既設高架橋への影響も懸念された。近鉄京都駅が併設した高架橋に挟まれた幅約 12m、延長約本稿はホテル建築物と新設鉄道を支持する連続フーチ 250m の狭隘な敷地であった。計画地の平面図を図−１にングを有したＲＣ箱形ラーメンの構造計画および基礎の示す。また、同駅は１階が商業施設、２階が近鉄京都線、設計について報告する。図−１平面図１．ターミナル整備の概要工事である。軌道の敷設延長は高架橋区間と盛土区間の今回のターミナル整備工事の主な内容は①鉄道４号全長 218m で既設３号線に接続する。軌道を支持するＲ線新設工事②ホテル建設工事③１階商業施設リニューＣ箱形ラーメン高架橋は幅 10.8m、高さ 5.55m、延長アル工事である。ターミナル整備の概要を図−２に示す。 148.3m である。（２）ホテル建設工事新４号線の高架下空間と上空を利用して駅直結の宿泊特化型ホテルを建設する工事である。ホテル建築物の概要を表−１に示す。１階はエントランス、後方施設を配置し、上部の客室棟（3∼8 階）へはホームを貫通するエレベーターで昇降する。鉄道からの振動を抑制することと、Ｌ２地震時の耐震性を確保することを目的として鉄道施設階の上部に中間免震構造を採用している。表−１ホテル建築概要図−２ターミナル整備（１）鉄道４号線新設工事３線３面ホームの既設高架橋２階部北側に新たに構内４号線と４番ホームを新設し、４線４面ホーム化する２．ＲＣ箱形ラーメンの構造計画（２）構造形式（１）基本条件ＲＣ箱形ラーメン高架橋の全体構造を図−３に示す。鉄構造形式を検討する上での条件は以下の通りであった。道を支持する構造は線路横断方向にはＲＣ門形ラーメン ①新４号線とホテル棟は延長 148m において上下構造構造で縦断方向には連続壁形式とした。基礎は GL-4.5m 付にする。近に良好な支持層があるため直接基礎とした。上床版は高 ②基礎は既設高架橋への影響が少ない形式で、新４号線とホテル棟を支持する基礎とする。架区間全長 148m を５ブロックに分割した。縦断方向に連続した上床版が新４号線の軌道敷とホームを支持するこ ③鉄道上空にあるホテル棟に鉄道の振動が伝達しにとで、内空をホテル施設として供用することとした。くい構造とする。 ④１階部分にはエントランス・後方施設と客室を結ぶ昇降施設(エレベーター・階段)や建築設備(配管)を設ける。（ａ）平面図（ｂ）側面図図−３高架橋全体構造図（ｃ）横断図（３）構造特性対応 ①既設３号線側の上床版に連続開口を設けるため、前述した条件にもとづき、以下の対応を実施した。開口前面に梁・柱構造で上床版を支持した。（ａ）構造による対応 ②ホテル棟の柱部は柱前面に設けた壁で上床版を支持 RC 箱形ラーメンの構造は以下の構造形式を採用しする形式とした。（Ａ−Ａ断面）た。第２ブロックの構造一般図を図−４に示す。（ａ）平面図（ｂ）横断図図−４ＲＣ箱形ラーメン構造一般図（ｂ）鉄道振動対策鉄道上空のホテル棟に客室があるため、列車走行時のまた、連続壁とホテル棟の柱との離隔はＬ２地震時に振動が客室まで伝達することが懸念された。ホテル棟のおいて最大水平変位量（65mm）を算出し、鉄道構造物柱を上床版で支持させた場合、地盤に対して荷重の分散とホテル棟の柱の挙動が干渉しない離隔を確保した。が図れるが、客室への振動伝達経路が短くなる。そのため、ホテル棟の柱は連続フーチングで支持し、（ｃ）基礎構造列車から振動伝達距離を長くした。さらに鉄道の振動が延長 175m において鉄道とホテル棟の柱を支持する直接ホテル棟の柱に伝達しないように上床版とホテル基礎形式は以下の条件から連続フーチング形式を採棟の柱は図−５の通り縁切りする構造とした。用した。 ①GL-4.5m に N=30 の支持層である洪積砂礫土層が存在していた。 ②鉄道の側壁と柱・壁位置の変化に対応できる。 ③掘削深さを抑えることで既設高架橋の基礎への影響を最小限に抑える。 ④Ｌ２地震時、線路横断方向の転倒に対してフーチング重量により安定を図ることができる。図−５縁切り詳細図３．連続フーチング基礎の設計（１）設計方針柱付近に集中的に分布するが、フーチング基礎の剛性も大きいため、地盤反力は一様となることも想定される。フーチングはホテル棟の柱を支持するため、大きな荷よって、局部的な応力状態の把握と鉄筋を合理的に配重が局部的に作用する。しかし、既設高架橋に隣接する置するため、以下の２つの手法により二方向配筋のフー狭隘地に構築するためフーチング寸法が制限された。そチングとして計算を実施することとした。のため、下記の条件でフーチング寸法を可能が限り確保するとともに、計算手法を検討しフーチングの部材寸法と合理的な鉄筋配置を決定した。【手法①】フラットスラブ構造としての計算フーチングが直接ホテル棟の柱を支持する二方向配筋のラーメン構造として計算する。フーチングと地盤は弾性（２）フーチング寸法の設定体とし、作用荷重に対してフーチングの変形を考慮して地フーチングの基礎は構造高さに対する安定性を確保盤反力を算出した。曲げモーメントは『鉄道構造物等設計するため幅を大きく、ホテル棟の柱を支持するため厚さ標準・同解説フラットスラブ構造物』に準拠し、配分率を大きくする必要があった。一方、現場においては以下を横断方向、縦断方向で柱列帯と柱間帯に区分し、図−６の制約条件があった。の通りとした。 ①北側ＪＲ在来線側の基礎位置は施工離隔を最小限にするため、先防水工法を採用し土留擁壁から 150mm の位置とする。 ②既設高架側は既設３号線フーチングとの離隔を最小 700mm 以上確保する。 ③基礎の天端は１階商業施設の床仕上げから-200mm とする。 ④掘削深さは既設フーチングの底面までとする。上記条件に基づき検討した結果、フーチング寸法を幅 10.8m、厚さ 2.0m に設定した。（３）フーチングの構造計算（ａ）横断方向フーチング基礎は荷重がフーチングを通じて底面の地盤に伝わる構造であり、地盤反力を考慮して計算するため、地盤反力の分布を適切に算定することが重要である。地盤の状態、フーチングの剛性、荷重の作用特性について、以下の条件を考慮して構造計算を実施した。（ａ）前提条件 ①フーチング基礎は縦断方向において鉄道の連続壁が線荷重として、ホテル棟の柱が集中荷重として 10.8m 間隔で作用している。 ②ホテル棟の柱荷重は鉄道の連続壁荷重に比べ大きく、地盤反力は柱付近に集中的に分布することが想定された。 ③フーチングは厚さ 2.0m の剛性を有する縦断方向に目地がない構造とした。（ｂ）構造計算の手法（ｂ）縦断方向図−６曲げモーメント配分率地盤とフーチングを剛体とした計算では地盤反力は集中荷重の大きさやフーチングの剛性による影響を考【手法②】弾性支承上の版としての計算（平面格子解析）慮せず一方向で一様に負担する。そのため、局部的な応フーチングを弾性体とし地盤を弾性支承バネとした平力状態は反映されず、鉄筋配置は一方向に一様な配置と面格子解析を実施してフーチングに作用する二方向の曲なり、合理的な鉄筋配置ができない。げモーメントを算出した。X6 から X9 通りの解析結果を図フーチングに作用する地盤反力は、通常、ホテル棟の −７に示す。（５）曲げモーメント比較手法①と手法②で算出した曲げモーメント比較を表− ３、図−８に示す。柱付近に作用する支点曲げモーメントの比率（手法①/②）は、横断方向の柱列帯では 1.00、縦断方向では柱列帯が 0.96、柱間帯が 1.01 であった。一方、縦断方向のフーチング中央部に作用するスパン曲（ａ）横断方向げモーメントの比率は、横断方向の柱間列帯では 0.89、縦断方向の柱列帯では 0.85、柱間帯が 0.86 であった。今回設定したフラットスラブ構造（手法①）の曲げモーメント配分率では柱付近の支点曲げモーメントは手法② と合致しており、柱による集中荷重の影響を考慮できたと考えられる。一方、フーチング中央部のスパン曲げモーメントは少なくなり、危険側となった。（ｂ）縦断方向図−７曲げモーメント分布図一方、柱列帯と柱間帯に作用する曲げモーメントは図− ８の通りである。横断方向と縦断方向の計算において柱列帯と柱間帯にモーメント差がある。よって、フーチングの（４）計算結果鉄筋は横断方向と縦断方向の柱列帯および柱間帯で二方フーチングの断面照査は手法①と手法②で算出した曲向スラブとして配置することができた。げモーメントの最大値を用いて実施した。最大曲げモーメ今後、同様な形式のフーチング基礎の計算ではフラットントと鉄筋配置の結果を表−２に示す。横断方向の発生モスラブ形式の配分率を使用することで二方向スラブとしーメントは柱を支点とした単純梁の曲げモーメントであて鉄筋を配置することは可能である。但し、フーチングにり、最大曲げモーメントは手法②であった。一方、縦断方作用する集中荷重の大きさ、フーチング基礎の形状によっ向の発生モーメントは柱を支点とした正・負の連続梁の曲ては平面格子解析を実施し断面力を検証し、適切に配分率げモーメントであり、柱列帯の最大曲げモーメントは手法を設定する必要があると考える。 ②であった。また、柱間帯の負方向最大曲げモーメントは手法②、正方向は手法①であった。上記の曲げモーメントでフーチングの鉄筋量を決定した。表−３曲げモーメントの配分比較表表−２フーチングの計算結果（ａ）横断方向（ｂ）縦断方向（ａ）横断方向図−８曲げモーメント比較図写真−２北西側から南東側を望む謝辞本報告の作成にあたり、ご指導、ご助言およびご協力いただきました近畿日本鉄道株式会社様ならびに関係各位に深く感謝の意を示す次第です。（ｂ）縦断方向図−８曲げモーメント比較図参考文献１）（財）鉄道総合技術研究所：鉄道構造物等設計標準・あとがき京都駅ターミナル整備工事のうち、鉄道とホテル建設工事は平成 20 年 4 月に着工し、平成 23 年 10 月にホテルが開業し、平成 24 年 3 月に新４号線が供用開始された。本工事は狭隘な場所で、既存鉄道への影響や構造的制約が多くあったが、 ①既存鉄道への影響を最小限に抑え、鉄道とホテル施設を効率的に配置できる構造形式を計画した。 ②局所的に荷重が集中する連続フーチング基礎の計画において、地盤反力を合理的に評価する計算計手法を検討した。等を実施することで合理的な構造物を計画・設計し、工事も無事完了させることができた。工事完了後の状況を写真−１、写真−２に示す。写真−１西側から東側を望む同解説コンクリート構造物平成 16 年 4 月２）近畿日本鉄道株式会社：設計仕様書（土木関係）解説平成 16 年 9 月３）近畿日本鉄道株式会社：技術基準（鉄道土木施設）解説平成 14 年 3 月