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5 鉄骨をつくる
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①溶鉱炉から流れ出る銑鉄（富士製鉄提供）
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②鋼鉄の湯が電気炉から取鍋へ
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2 Ｈ型鋼について top
実は、ここへくるまでが大変でした。
どんな形の――
どんな質の――
どんな長さの――
どんな厚さの――
どのくらいの重さの鉄骨が――
地震や瞬間風速八十二・五メートルの風に、一番強い鉄骨なのか――
どうすれば、そのような鉄骨ができるのか――
またそれをどのような組み合わせにすれば、五重の塔のように地震の破壊力を、しなやかに受け流すようになるのか――
強震計の記録にもとづく、電子計算機の細かい計算が、くり返し、くり返し行なわれました。
そして英語のＨの字の形をしたＨ型鋼がよかろうと、その形がきまるのにも長い時間が必要だったのです。 |
霞ヶ関ビルに使われたＨ型鋼
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Ｈ型の鋼鉄の柱が使われ始めたのは、そう古いことではありません。
1958年（昭和33年）のことで、それも前の基礎工事のところで見たように、スコーンスコーンと土の中へ打ちこむ杭として使われ始めたのでした。
それがやがて杭だけではなくて、土木の構造物や橋をつくるのに使われはじめました。
Ｈという形の鉄骨は、その断面が上からかかってくる大きな力をうけとめるのに一番いい形だ、これはわるくないぞ、これはどうもすばらしい未来をもっているようだぞ、あるいは超高層の時代にうってつけなのかもしれないぞ、とわかるにつれて、製鉄所でもＨ型鋼をつくるための機械や設備をつくり、研究も進んできました。
そこへこれも前にいったとおり、1963年（昭和38年）に法律が変り超高層ビルを建ててもよいということになりました。
そうなると超高層ビルのためには、大きな梁とその大きな梁を支え、上からかかってくる力に対して、ふんばりの強いＨ型鋼が、いよいよ注目を集めてきたのです。
ちょうどその頃、インドネシアのジャカルタで、ヌサンタラ会館という29階のビルを、日本人が建てることになり、このビルにそのとき一番適していると考えられたＨ型鋼を使ったのです。
予想したとおり、大成功でした。
しかもその設計と技術の指導をしたのが、いま霞ヶ関ビルの工事をやっている、鹿島建設などの人々だったのです。
一方からいえば、日本の鉄をつくる技術そして鉄工業が、世界でも確かに第一流であることを示すものでした。
製鉄所では大きな部厚いＨ型鋼をつくることに、ますます力を入れ、研究を深めるようになりました。
部厚さやＨの形のそれぞれの長さや幅の寸法を、どうすれば注文どおりにピタリとつくれるか――
ところでＨ型でなくても、ビルは建ちます。
ビルの柱になる鉄骨は、“□”こういう恰好の四角な柱でもよいし、“十”こういう恰好の十字型でもよいのです。
だがどれが一番よいか――ということになると、いろいろ較べてみなければなりません。
いまいった上からかかる力に強いとか、またビル全体は地震をしなやかにうけとめるために軽くしたいので、鉄骨も軽いものでなければならないし、横からの力に強い形でなければならない――などということもあります。
しかもそういった「力の問題」だけでなく、つくるのに費用がどのくらいかかるか、鉄骨をつなぐとき仕事がやりやすいか、つないだときのヒズミが直しやすいかどうか――など、さまざまの細かい問題もあるのです。 |
ジャカルタのヌサンタラ会館
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工事に関係のある技術者たちは、こうしたことについて熱心に研究しました。
そのようにいろいろな方向から考え、また実際につくってみて調べ実験もしました。
たとえば、こういうことがあります。
ビルの柱というものは、つないでいってだんだん高くしていくものです。
そのつなぎ目は、たくさんのボルトで締めてつなぎます。
Ｈ型鋼は口型や十型に較べて、つなぎ目に使うボルトの数が少なくてすむのです。
こうしたことも、超高層ビルの場合、非常に大切なのです。
なぜならおもな柱と梁の数だけで八千本もあるのですから、ボルトの数は大変なものです。
それが少なくてすむというのですから、作業がやりやすくなるわけです。
しかも数が少なくてすむということは、“口”や“十”と較べて、ボルトを締める時間も短くなることになりますから、合計すれば工事の日数も、何日か短くなることになります。
ビルを建てるのにかかる日数をへらす――少しでも早く建てることができるということにもなるのです。
こうしてでき上がったＨ型鋼は、製鉄所から船で東京へ運ばれます。
そしてＨ型鋼は、鉄骨加工工場へ送られます。
そこで設計図にあわせて柱や梁に加工され、つなぎ目になる部分のボルトの穴あけをやります。
そのあいだの船賃やトラックの費用も考えなければなりません。
そんなことまで考えに入れて計算してみると、どうしてもＨ型がよいということになるのです。
「よし、Ｈ型鋼だ」
と決るまでには、このような実に細かいことまで研究する苦労があったのでした。
ビルを建てる人たちと、鉄をつくる人たちの協力で、こうしたことが決っていきました。
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梁に使うハニカムビーム――Ｈ型鋼を加工して作る
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こうして鉄骨がＨ型鋼ときまると、今度はそのＨ型鋼でつくる柱と梁の加工です。
梁は柱と柱の間に、横にかけわたすものです。
梁は軽くて丈夫なものにするために、上図のように穴のあいたものにすると決りました。
すなわちＨ型鋼をこのように、デコボコに切っていきます。
そのデコボコのつき出た方、つまりデコの方を溶接してつなぐと、六角型の穴があいたことになります。
わかりますか。
よく左の写真と上の図を見て考えてください。
その穴のあいた鉄骨を横にすると、たくさんの穴のあいた梁になるわけです。
この梁はハニカム・ビーム（有孔梁）と呼ばれています。
この穴の形は、何かに似ていませんか。
そう――蜜蜂の巣にそっくりです。
だから英語のハニカム（ミツバチの巣）――ビーム（梁）という名で呼ばれるのです。
なぜ「穴あき梁」にしたのか――
穴があいている分だけ、梁は軽くなったわけです。
幾度もいうように超高層ビルは、軽い方がよいので、こんなところにも軽くなる工夫がしてあるのです。
そしてこうしたほうが、上からかかってくる力に対して強いということが、計算や実験でわかっているのです。
そのうえこの穴の中を、あとでダクト――空気調和のためのきれいな空気を運ぶ太いパイプを通したり、電線を通したりすることになります。
そんな、いろいろの役にたつのです。 |
ハニカム・ビームをつくっている
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3 いろいろな実験 top
今度は実験です。
実験はおもに、調布市にある鹿島建設の技術研究所で行なわれました。
ここには電子計算機もそなえてあります。
超高層ビルの工事の計画が始まると、もういままでの小型電子計算機では間に合わなくなったので、もう一つ、ＨＩＴＡＣ5020という日立製作所でできた、しかも日本にわずかしがないすぐれた働きをする大型電子計算機を用意しました。
その電子計算機は大きいので、建物も建てなければなりませんでした。 |
電子計算機室
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柱と梁のつなぎ目の実験 実物と同じ大きさである
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（左）本当の地震と同じ力でゆさぶる実験
（右）柱をつないでみて実験する
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鉄骨の実験は研究所にある、大型実験室で行なわれました。
そこは三階だてのアパートがすっぽり入って、まだ余るほどの広い建物です。
ここに実際に使う鉄骨をすえつけ、たとえば荷重試験――どこまで重さを支えることができるかという実験などをやりました。
特に柱と柱とのつなぎ目の試験――柱と梁のつなぎ目の試験などは、特別、念入りに行なわれました。
また柱にかかる力がどの方向にどのように伝わっていくかなどは、美しい縞模様を描きだす光弾性実験などで調べました。
あるいはまた、振動実験というのもあります。
地震と同じような力を模型に与えて、ガタガタとゆさぶってみるのです。
実際に記録された世界で一番強かったというエル・セントロ地震――関東大地震の約3倍の強さの地震力で、振動させて、そのゆれ方を調べ、その記録を電子計算機にかけて、鉄骨に与える影響をくわしく研究するなど、非常にたくさんの実験が、ここで行なわれたのです。
そうした実験の結果について、工事に関係する人たちだけでなく、大学の専門の学者も加わって討論し、それを実際の鉄骨工事に役立てるのです。
こうしたたくさんの実験は、世界でも珍しいくらい、規模の大きなものでした。
そのようなたくさんの人々の協力の結果、これでいいということになって、やっと鉄骨の製造が始ったのです。
さて、圧延工場へ話をもどしましょう。
真赤に焼けてでき上がった鉄骨を、今度はものすごいノコギリがアッという間にビューンと切って、ひとまず必要な長さに整えます。
でき上がったＨ型鋼たちは、自動的に一つのところへ並べられ、船で東京にある次の加工工場へ送られて行くのです。
4 加工工場で top
加工工場では、加工の前に細かく矯正（きょうせい）します。
矯正――目に見えないくらいのゆがみなどを、機械にかけて正しい寸法に直すのです。
それから今度は、コールドソーというこれはスイスでできたのですが、世界でも第一級のおそろしく正確なノコギリで、キチンと切ります。
製鉄所のノコギリは、ひとまずおおざっぱに寸法を整えるために切ったのですが、加工工場のこのコールドソーというノコギリは、そのまま霞ヶ関ビルで使える寸法にあわせて、5/1000ミリもちがわないように切るのです。
余程正しく切っておかないと柱と柱をつぎたしたとき、上の柱と下の柱がピッタリ合わないで、目に見えないくらいゆがんできます。
目に見えないくらいのゆがみでも12本も縱につなぐと、だいぶたくさんゆがんだことになり、そうなるとその柱につなぐ梁もゆがんでくることになります。
ちょっとおおげさにいえば、あちらもこちらもガタガタの隙間だらけになる、オンボロ長屋の浪人の住いのようになる――そうなっては大変だから、非常に正確に切らなければならないのです。
コールドソーは、それをピタッと切ることを引受けているノコギリです。 |
コールドソー 部厚いＨ型鋼を切っている
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それから今度は多軸ボール盤という機械が、鉄骨の端の方に、たくさんの穴をいっぺんにあけてしまいます。
錐で穴をあけるように、あけてしまいます。
その穴というのは柱と柱をつなぐとき、また柱と梁をつなぐとき、ボルトで締めるそのボルトの入る穴です。
その穴を、5/1000ミリも違わないようにあけます。
穴と穴が合わないと、ボルトをしっかり締めることができないからです。
それにしても厚さ6センチもある鉄骨に、5/1000ミリも狂いのない穴をいっぺんに八つもあける多軸ボール盤という穴あけ機械は、何とまたすばらしい機械でしょうか。
これもＨ型鋼のために、新しく東芝がつくった機械で、電子計算機のプログラムにしたがって、すべて自動的に操作される機械です。
超高層ビルを建てるのには、このようにいろいろと日本の工業のすぐれた技術が、より集まっているのです。 |
多軸ボール盤 Ｈ型鋼に正確に八つの穴をあけている
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そんなふうに、いろいろと手を加えられた鉄骨に、今度は桁梁が青い火花を散らしながら、溶接して取付けられます。
柱と柱の間をつないでいるせまい方が、桁梁（けたばり）――桁梁と直角に長くつながっているのが、先にいったハニカム・ビーム――穴のおいた梁です。
この桁梁にも、霞ヶ関ビルの大きな特長があります。
ここでちょっと右の図を見てください。
今までのビルだとビルを建てる現場で、柱と柱をまず立てて、その柱の間、桁梁をボルトで、あるいはリベットという鋲（びょう）で、取付けるのが普通です。
つまり右と左の二ヵ所で、取付けることになります。
しかし霞ヶ関ビルの場合は、加工工場であらかじめ柱を中心として、カタカナの「キ」の字の真中の棒をまっすぐにしたような形に、桁梁を取付けてしまいます。
この「キ」の字を二つあわせると、桁梁ができます。
すなわち桁梁の真中、一ヵ所だけつなげばよいということになります。
おわかりでしょうか。
普通のビルなら2ヵ所でつなぐ作業をしければならないのですが、霞ヶ関ビルでは1ヵ所つなげばよいだけになります。
36階ものビルを建てるのですから、現場でする作業をできるだけ少なくしないと、建てるのに時間がかかりすぎるのです。
10階のビルを建てるのに1年半かかるとすれば、霞ヶ関ビルは36階あるのですから、約4倍の6年ちかくかかる勘定になります。
そんなにかかっては、たまりません。
2年半でたてなければなりません。
そのためにはできるだけ、どの作業も簡単にすむようにしなければなりません。
だから桁梁の場合も今いったような工夫をして、2ヵ所でつなぐところを1ヵ所ですむようにしたのです。
二分の一の時間で作業ができるわけです。
そのうえ100メートル以上も高い鉄骨の上で仕事をするのです。
高いところでの作業は危ないですから、できるだけ少なくしたほうがよいのは当然です。
そんなわけでできるかぎり、あらかじめ工場で加工しておき、現場の作業を少なくするようにしたのです。 |
桁梁 柱 ハニカムーピームの関係
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このようにして、ある程度組み立てのでき上がった鉄骨を、今度は細かく検査します。
それからさびないように塗料をぬって、いよいよ霞ヶ関に向かって、運びだすということになるのです。
top
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