(57)【要約】【課題】スパンの大小に関係なく利用でき、大スパン（80ｍ以上）で更に材料コストや施工コストを低減させるラーメン構造物を提供する。【解決手段】一定距離のスパンで立設した支柱11の柱頭から、相対的に高勾配の下斜梁14と相対的に低勾配の上斜梁15とを前記記載順に延ばして前記上斜梁15をスパン中央の頂点で突き合わせ、頂点から垂下した圧縮材13の柱頭より低い位置にある下端と柱頭との間に傾斜引張材12を架設してなる五角形ラーメン構造物１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定距離のスパンで立設した支柱の柱頭から、相対的に高勾配の下斜梁と相対的に低勾配の上斜梁とを前記記載順に延ばして前記上斜梁をスパン中央の頂点で突き合わせ、頂点から垂下した圧縮材の柱頭より低い位置にある下端と柱頭との間に傾斜引張材を架設してなる五角形ラーメン構造物。
【請求項２】
下斜梁及び上斜梁は、それぞれの水平長さが１/４スパンである請求項１記載の五角形ラーメン構造物。
【請求項３】
下斜梁は、17/100勾配より高く、30/100勾配以下である請求項１又は２いずれか記載の五角形ラーメン構造物。
【請求項４】
上斜梁は、3/100勾配以上、10/100勾配以下である請求項１〜３いずれか記載の五角形ラーメン構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根が五角形である五角形ラーメン構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
支柱と梁とを剛接合するラーメン構造物は、そのまま支柱の間隔（軸芯線距離＝スパン）を大きくしようとすると、鉛直荷重により発生する応力に耐える支柱又は梁を構成するには、それぞれに使用する鋼材（主にH型綱）の規格を大きくしなければならず、全体的に材料コストが嵩んでしまい、実用的に大スパンの建物を構築できない。そこで、大スパンの建物を構築するため、斜梁が構成する山形屋根を押し上げる圧縮材を追加した山形ラーメン構造物が提案されている（特許文献１及び特許文献２）。
【０００３】
特許文献１は、支柱の柱頭から延ばした斜梁を突き合わせて山形屋根を構成し、前記斜梁を突き合わせた頂点から垂下した圧縮材下端と、柱頭又は柱頭から頂点に向かって一定距離の斜梁上の点との間に傾斜引張材を架設した山形ラーメン構造物を開示する（特許文献１・［請求項１］）。傾斜引張材を架設する際、柱頭に内向きのプリテンションを懸けてもよい（特許文献１・［請求項５］）。これにより、使用する鋼材の規格を下げても鉛直荷重により発生する応力に耐えることができるようになり、材料コストや施工コストを低減できる（最大15％程度、プリテンション有で最大30％程度)（特許文献１・［0039］）。
【０００４】
特許文献２は、支柱の柱頭から延ばした斜梁を突き合わせて山形屋根を構成し、支柱上の点と斜梁上の点とに方杖を架設し、前記斜梁を突き合わせた頂点から垂下した圧縮材下端と、方杖を架設した斜梁上の点又は前記点から頂点に向かった斜梁上の点との間に傾斜引張材を架設した山形ラーメン構造物を開示する（特許文献２・［請求項１］）。支柱又は斜梁の一方又は双方は、トラス構造材が好ましい（特許文献２・［請求項４］）。これにより、支柱や斜梁の剛性を高め、スパンを120ｍまで広げながら、材料コストや施工コストを低減させることができる（特許文献２・［0010］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平08-189081号公報
【特許文献２】特開2014-139372公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１が開示する山形ラーメン構造物は、スパンが80ｍ未満の建物に利用できるものの、斜梁や支柱の規格が大きくなりすぎて、それ以上の大スパンの建物に利用し難い。このため、スパンが80ｍ以上の建物は、特許文献２が開示する山形ラーメン構造物を利用する。特許文献２が開示する山形ラーメン構造物は、鉛直荷重による応力に対抗するため、規格外となるビルドＨ型綱を使う必要のあるところ、材料コストや施工コストの高いビルドＨ型綱に代えて、トラス構造の斜梁や支柱の利用を提案する。しかし、トラス構造の斜梁や支柱も材料コストや施工コストが掛かる。このように、大スパンの建物において、なお材料コストや施工コストを低減させる余地がある。
【０００７】
また、特許文献２が開示する山形ラーメン構造物をスパン80ｍ未満の建物に利用できるものの、過剰性能になるほか、特許文献１が開示する山形ラーメン構造物に比べて材料コストや施工コストが高くつく。これから、スパンに応じて、特許文献１が開示する山形ラーメン構造物と特許文献２が開示する山形ラーメン構造物とを使い分けることになる。しかし、スパンに応じたラーメン構造物の使い分けは、境界となるスパンの設定が難しく、実用的ではない。そこで、スパンの大小に関係なく利用でき、大スパン（80ｍ以上）で更に材料コストや施工コストを低減させるラーメン構造物を検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
検討の結果開発したものが、一定距離のスパンで立設した支柱の柱頭から、相対的に高勾配の下斜梁と相対的に低勾配の上斜梁とを前記記載順に延ばして前記上斜梁をスパン中央の頂点で突き合わせ、頂点から垂下した圧縮材の柱頭より低い位置にある下端と柱頭との間に傾斜引張材を架設してなる五角形ラーメン構造物である。各部に利用される部材は限定されないが、支柱、下斜梁及び上斜梁はＨ型綱、圧縮材は丸パイプ、傾斜引張材は丸パイプ又はアングル材を用いる構成を例示できる。
【０００９】
発明の五角形ラーメン構造物は、特許文献１又は特許文献２記載の発明同様、鉛直荷重による下斜梁及び上斜梁の応力を受けた傾斜引張材が圧縮材を持ち上げ、逆向きの応力を前記下斜梁及び上斜梁に発生させて前記応力を相殺し、建物の構造強度を向上させる。本発明の五角形ラーメン構造物は、下斜梁及び上斜梁が全体として上方に凸な斜梁となり、鉛直荷重に対抗して斜梁に発生する応力を低減し、建物の構造強度を更に向上させる。また、下斜梁及び上斜梁と傾斜引張材との距離が、特許文献１又は特許文献２記載の斜梁と傾斜引張材との距離に比べて大きくなり、傾斜引張材の作用（応力の相殺）をより強く発揮させ、建物の構造強度を更に向上させる。
【００１０】
柱頭は、支柱の軸芯線と下斜梁の軸芯線との交点である。頂点は、対となる上斜梁の軸芯線の交点である。傾斜引張材は、圧縮材下端と柱頭とを軸芯線で結び、架設される。「相対的に高勾配の下斜梁」と「相対的に低勾配の上斜梁」とは、それぞれの勾配を比較した場合、下斜梁の勾配が上斜梁の勾配より大きいことを意味する。これにより、下斜梁及び上斜梁で構成される斜梁は、必ず上方に向けて凸となる。
【００１１】
下斜梁及び上斜梁は、長さが異なってもよく、全体として一体の斜梁と見る観点から、それぞれの水平長さが１/４スパンであること望ましい。水平長さは、軸芯線の水平長さである。下斜梁及び上斜梁の材長（軸芯線の長さ）は、水平長さが同じであっても、相対的に高勾配の下斜梁が相対的に低勾配の上斜梁より若干長くなる（スパン60ｍで数10cm以下の差）。しかし、水平長さの等しい下斜梁及び上斜梁は、鉛直荷重を均等に受けることにより、応力の偏在を回避する。
【００１２】
下斜梁は、17/100勾配以上、30/100勾配以下であるとよい。下斜梁が17/100勾配未満であると、風の影響により下斜梁が持ち上げられて傾斜引張材が圧縮される虞がある。また、下斜梁が30/100勾配を越えると、大スパンの建物の屋根を過剰に高くし、審美性も大きく低下する。上斜梁は、3/100勾配以上、10/100勾配以下であるとよい。上斜梁が3/100勾配未満であると、自然流水による雨水の排水ができなくなる。また、上斜梁が10/100勾配を越えると、下斜梁の勾配と差が小さくなり、本発明の効果（建物の構造強度の向上）があまり発揮されない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の五角形ラーメン構造物は、建物の構造強度を向上させるので、利用する部材の規格を抑えることができ、部材の規格が大きくなりがちな大スパン（80ｍ以上）の建物にも利用できる。これにより、スパンの大小に関係なく、同一構造で設計ができるようになり、設計コストが低減できる。また、部材の規格が抑えられるので、当然に材料コストや施工コストも低減でき、特に大スパンでの低減効果が大きい。
【００１４】
下斜梁及び上斜梁は、それぞれの水平長さが１/４スパンであると、応力の偏在を回避でき、本発明の効果（建物の構造強度の向上）がよりよく発揮される。17/100勾配以上、30/100勾配以下の下斜梁と、3/100勾配以上、10/100以下である上斜梁とを組み合わせて用いると、本発明の効果を享受しながら、風の影響による傾斜引張材の圧縮を回避し、勾配差が小さくなることによる構造強度の低下を抑制又は防止し、かつ雨水の排水を確保して、審美性にも優れた実用的な建物の提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】下斜梁を30/100勾配、上斜梁を10/100勾配とした本発明の五角形ラーメン構造物の一例を表した正面図である。
【図２】本例のラーメン構造物を構成するフレームの模式図である。
【図３】下斜梁を17/100勾配、上斜梁を3/100勾配とした本発明の五角形ラーメン構造物の別例を表した正面図である。
【図４】別例のラーメン構造物を構成するフレームの模式図である。
【図５】斜梁を15/100勾配とした特許文献１記載の発明の山形ラーメン構造物の比較例を構成するフレームの模式図である。
【図６】斜梁を15/100勾配とした特許文献２記載の発明の山形ラーメン構造物の比較例を構成するフレームの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本発明の五角形ラーメン構造物１は、図１に見られるように、一定距離のスパンで立設した支柱11の柱頭から、相対的に高勾配の下斜梁14と相対的に低勾配の上斜梁15とを前記記載順に延ばして前記上斜梁15をスパン中央の頂点で突き合わせ、頂点から垂下した圧縮材13の柱頭より低い位置にある下端と柱頭との間に傾斜引張材12を架設して構成される。
【００１７】
本例の五角形ラーメン構造物１は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が同規格のＨ型綱、圧縮材13が丸パイプ、傾斜引張材12がアングル材であり、図２に見られるように、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が剛接合、傾斜引張材12同士が剛接合、柱頭に対する傾斜引張材12がピン接合で、頂点及び傾斜引張材12に対する圧縮材13がピン接合である。本例の五角形ラーメン構造物１は、下斜梁14の勾配が30/100、上斜梁15の勾配が10/100で、下斜梁14及び上斜梁15が１/４スパンの同じ水平長さである。
【００１８】
ここで、下斜梁14の勾配が17/100、上斜梁15の勾配が3/100とした別例の五角形ラーメン構造物１は、図３に見られるように、屋根が低く構成される。別例１の五角形ラーメン構造物１も、下斜梁14及び上斜梁15が１/４スパンの同じ水平長さである。本例（図１）及び別例（図３）の五角形ラーメン構造物１は、支柱11のスパンと天井高さ（圧縮材13の下端からマージン高さを挟んだ地上までの距離）を同じにしている。このように、本発明の五角形ラーメン構造物１は、下斜梁14及び上斜梁15の勾配の組み合わせが、天井高さを左右しない。
【００１９】
別例の五角形ラーメン構造物１は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が同規格のＨ型綱、圧縮材13が丸パイプ、傾斜引張材12がアングル材で、図４に見られるように、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が剛接合、傾斜引張材12同士が剛接合、柱頭に対する傾斜引張材12がピン接合で、頂点及び傾斜引張材12に対する圧縮材13がピン接合である。別例の五角形ラーメン構造物１は、本発明の効果が本例より若干低く、利用するＨ型綱、丸パイプ又はアングル材の規格が一段高くなる。
【００２０】
本例の五角形ラーメン構造物１と、特許文献１記載又は特許文献２記載の山形ラーメン構造物２とを比較する。特許文献１記載の山形ラーメン構造物２は、図５に見られるように、一定距離のスパンで立設した支柱21の柱頭から斜梁24を延ばしてスパン中央の頂点で突き合わせ、頂点から垂下した圧縮材23の柱頭より低い位置にある下端と、柱頭から頂点に向かってLだけ離れた斜梁24上の点との間に傾斜引張材22を架設して構成される。支柱21、斜梁24が剛接合、傾斜引張材22同士が剛接合、斜梁に対する傾斜引張材22がピン接合で、頂点及び傾斜引張材22に対する圧縮材23がピン接合である。
【００２１】
特許文献２記載の山形ラーメン構造物３は、図６に見られるように、一定距離のスパンで立設した支柱31の柱頭から斜梁34を延ばしてスパン中央の頂点で突き合わせ、各柱頭からΔＨ下った支柱31上の点と、前記各柱頭から頂点に向かって水平にΔＳ離れた斜梁34上の点とに方杖35を架設し、頂点から垂下した圧縮材33の柱頭より低い位置にある下端と、方杖35を架設した斜梁34上の点とに傾斜引張材32を架設して構成される。支柱31、斜梁34が剛接合、傾斜引張材32同士が剛接合、支柱31及び斜梁34に対する方杖35がピン接合、斜梁に対する傾斜引張材32がピン接合で、頂点及び傾斜引張材32に対する圧縮材33がピン接合である。
【実施例１】
【００２２】
スパン40ｍにおける本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例１、図１及び図２に準拠）と特許文献１記載の山形ラーメン構造物２（比較例１、図５準拠）とを比較する。参考例１として、通常の山形ラーメン構造物も挙げる。実施例１及び比較例１は、圧縮材13,23の下端が柱頭から１ｍ下方まで降り、更に30cmのマージンを挟んで天井高さ10ｍを設定している。参考例１は、柱頭までの高さを天井高さ10ｍとしている。実施例１は、下斜梁14が30/100勾配、上斜梁15が10/100勾配である。比較例１及び参考例１は、斜梁14が15/100勾配である。
【００２３】
スパン40ｍの実施例１、比較例１及び参考例１に鉛直荷重7.5kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表１に示す。実施例１は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が350×175×7×11のＨ型綱、傾斜引張材12が75×75×9のアングル材、圧縮材13がφ101.6×3.5の丸パイプである。比較例１は、支柱21及び斜梁24が400×200×8×13のＨ型綱、傾斜引張材22がφ165.2×4.5の丸パイプ、圧縮材23がφ101.6×3.5の丸パイプであり、Lを0.5ｍとしている。参考例１は、比較例１から傾斜引張材22及び圧縮材23を取り除いた構成（図５参照）で、支柱及び斜梁が588×300×8×13のＨ型綱である。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
実施例１の総重量が3.970ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.60であったのに対し、比較例１の総重量が4.848ｔ（重量比＝122％）、最大応力度が0.86であり、参考例１の総重量が9.278ｔ（重量比＝233％）、最大応力度が0.70であった。実施例１は、参考例１の半分、比較例１に対しても20％強減の総重量でありながら、最大応力度が最も低く抑えられている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【実施例２】
【００２６】
スパン60ｍにおける本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例２-１、図１及び図２に準拠）と特許文献１記載の山形ラーメン構造物２（比較例２、図５準拠）とを比較する。参考例２として、通常の山形ラーメン構造物も挙げる。実施例２-１及び比較例２は、圧縮材13,23の下端が柱頭から２ｍ下方まで降り、更に30cmのマージンを挟んで天井高さ10ｍを設定している。参考例２は、柱頭までの高さを天井高さ10ｍとしている。実施例２-１は、下斜梁14が30/100勾配、上斜梁15が10/100勾配である。比較例２及び参考例１は、斜梁14が15/100勾配である。
【００２７】
スパン60ｍの実施例２-１、比較例２及び参考例２に鉛直荷重7.5kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表２に示す。実施例２-１は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が450×200×9×14のＨ型綱、傾斜引張材12が90×90×10のアングル材、圧縮材13がφ114.3×4.5の丸パイプである。比較例２は、支柱21及び斜梁24が488×300×11×18のＨ型綱、傾斜引張材22がφ190.7×5.3の丸パイプ、圧縮材23がφ114.3×4.5の丸パイプであり、Lを0.5ｍとしている。参考例２は、比較例２から傾斜引張材22及び圧縮材23を取り除いた構成（図５参照）で、支柱及び斜梁が800×300×14×26のＨ型綱である。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
実施例２-１の総重量が7.328ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.70であったのに対し、比較例２の総重量が12.168ｔ（重量比＝166％）、最大応力度が0.80であり、参考例１の総重量が22.281ｔ（重量比＝304％）、最大応力度が0.79であった。実施例２-１は、参考例２の１/３ほど、比較例２に対しても60％強減の総重量でありながら、最大応力度が最も低く抑えられている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【００３０】
ここで、スパン60ｍにおいて、下斜梁14が17/100勾配、上斜梁15が3/100勾配である本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例２-２、図３及び図４に準拠）と比較例２及び参考例２とを比較する。実施例２-２は、下斜梁14及び上斜梁15の勾配が異なるほか、実施例２-１と設定を同じにしている。スパン60ｍの実施例２-２、比較例２及び参考例２に鉛直荷重7.5kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表３に示す。実施例２-２は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15（表１中は合わせて斜梁）が600×200×11×17のＨ型綱、傾斜引張材12が100×100×13のアングル材、圧縮材13がφ114.3×4.5の丸パイプである。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
実施例２-２の総重量が9.642ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.97であったのに対し、比較例１の総重量が12.168ｔ（重量比＝126％）、最大応力度が0.80であり、参考例１の総重量が22.281ｔ（重量比＝231％）、最大応力度が0.80であった。実施例２-２は、屋根の高さを低くできるが、実施例２-１に比べて２つ上の規格の部材が必要となる。それでも、実施例２-２は、参考例２の１/２以下、比較例２に対しても30％弱減の総重量でありながら、最大応力度が許容範囲（最大1.0）に収められている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【実施例３】
【００３３】
スパン80ｍにおける本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例３、図１及び図２に準拠）と特許文献２記載の山形ラーメン構造物２（比較例３、図６準拠）とを比較する。参考例３として、通常の山形ラーメン構造物も挙げる。実施例３及び比較例３は、圧縮材13,23の下端が柱頭から３ｍ下方まで降り、更に50cmのマージンを挟んで天井高さ10ｍを設定している。参考例３は、柱頭までの高さを天井高さ10ｍとしている。実施例３は、下斜梁14が30/100勾配、上斜梁15が10/100勾配である。比較例３及び参考例３は、斜梁14が15/100勾配である。
【００３４】
スパン80ｍの実施例３、比較例３及び参考例３に鉛直荷重10kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表４に示す。実施例３は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が488×300×11×18のＨ型綱、傾斜引張材12が130×130×12のアングル材、圧縮材13がφ165.5×5.5の丸パイプである。比較例３は、支柱31及び斜梁34がｈ＝200cmのトラス構造で、上下弦材が250×250×9×14のＨ型綱、ラチスが150×150×7×10のＨ型綱、傾斜引張材32がφ190.7×5.3の丸パイプ、圧縮材33がφ114.3×4.5の丸パイプ、方杖35がφ267.4×8の丸パイプであり、ΔＳを８ｍ、ΔＨを５ｍとしている。参考例３は、比較例３から傾斜引張材32、圧縮材33及び方杖35を取り除いた構成（図６参照）で、支柱及び斜梁がｈ＝300cmのトラス構造で、上下弦材が250×250×9×14のＨ型綱、ラチスが175×175×7.5×11のＨ型綱である。
【００３５】
【表４】
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【００３６】
実施例３の総重量が13.229ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.86であったのに対し、比較例３の総重量が21.336ｔ（重量比＝161％））、最大応力度が0.53であり、参考例１の総重量が19.921ｔ（重量比＝151％）、最大応力度が0.66であった。実施例３は、最大応力度こそ比較例２及び参考例２に劣っているものの、なお許容範囲に収まっており、１フレームの総重量が比較例２及び参考例２の50％〜60％減になっている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【実施例４】
【００３７】
スパン100ｍにおける本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例４、図１及び図２に準拠）と特許文献２記載の山形ラーメン構造物２（比較例４、図６準拠）とを比較する。参考例４として、通常の山形ラーメン構造物も挙げる。実施例４及び比較例４は、圧縮材13,23の下端が柱頭から４ｍ下方まで降り、更に50cmのマージンを挟んで天井高さ10ｍを設定している。参考例３は、柱頭までの高さを天井高さ10ｍとしている。実施例４は、下斜梁14が30/100勾配、上斜梁15が10/100勾配である。比較例４及び参考例４は、斜梁14が15/100勾配である。
【００３８】
スパン100ｍの実施例４、比較例４及び参考例４に鉛直荷重10kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表５に示す。実施例４は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が700×300×12×28のＨ型綱、傾斜引張材12が130×130×12のアングル材、圧縮材13がφ216.3×5.8の丸パイプである。比較例４は、支柱31及び斜梁34がｈ＝300cmのトラス構造で、上下弦材が300×300×10×15のＨ型綱、支柱21のラチスが200×200×8×12のＨ型綱、斜梁34のラチスが150×150×7×10のＨ型綱、傾斜引張材32がφ216.3×8.2の丸パイプ、圧縮材33がφ190.7×7の丸パイプ、方杖35がφ318.5×9の丸パイプで、ΔＳを10ｍ、ΔＨを５ｍとしている。参考例４は、比較例４から傾斜引張材32、圧縮材33及び方杖35を取り除いた構成（図６参照）で、支柱及び斜梁がｈ＝300cmのトラス構造で、上下弦材が300×300×10×15のＨ型綱、支柱のラチスが200×200×8×12のＨ型綱、斜梁のラチスが175×175×7,5×11のＨ型綱である。
【００３９】
【表５】
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【００４０】
実施例４の総重量が28.569ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.75であったのに対し、比較例２の総重量が40.109ｔ（重量比＝140％）、最大応力度が0.47であり、参考例１の総重量が34.219ｔ（重量比＝120％）、最大応力度が0.72であった。実施例４は、比較例４に比べて最大応力度が高いものの、参考例４と同等であり、１フレームの総重量が比較例２に対して40％減、参考例４に対して20％減と低く抑えられている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【実施例５】
【００４１】
スパン120ｍにおける本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例５、図１及び図２に準拠）と特許文献２記載の山形ラーメン構造物２（比較例５、図６準拠）とを比較する。参考例５として、通常の山形ラーメン構造物も挙げる。実施例５及び比較例５は、圧縮材13,23の下端が柱頭から５ｍ下方まで降り、更に50cmのマージンを挟んで天井高さ10ｍを設定している。参考例５は、柱頭までの高さを天井高さ10ｍとしている。実施例５は、下斜梁14が30/100勾配、上斜梁15が10/100勾配である。比較例５及び参考例５は、斜梁14が15/100勾配である。
【００４２】
スパン120ｍの実施例５、比較例５及び参考例５に鉛直荷重10kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表６に示す。実施例５は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が800×300×14×26のＨ型綱、傾斜引張材12が150×150×12のアングル材、圧縮材13がφ267.4×6.6の丸パイプである。比較例５は、支柱31及び斜梁34がｈ＝300cmのトラス構造で、上下弦材が350×350×12×19のＨ型綱、支柱31のラチスが200×200×8×12のＨ型綱、斜梁34のラチスが175×175×7,5×11のＨ型綱、傾斜引張材32がφ216.3×8.2の丸パイプ、圧縮材33がφ190.7×7の丸パイプ、方杖35がφ355.6×12の丸パイプで、ΔＳを12ｍ、ΔＨを５ｍとしている。参考例５は、比較例５から傾斜引張材32、圧縮材33及び方杖35を取り除いた構成（図６参照）で、支柱及び斜梁がｈ＝300cmのトラス構造で、上下弦材が350×350×12×19のＨ型綱、支柱のラチスが200×200×8×12のＨ型綱、斜梁のラチスが175×175×7,5×11のＨ型綱である。
【００４３】
【表６】
2020037828.tif 000008
【００４４】
実施例５の総重量が35.869ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.74であったのに対し、比較例２の総重量が56.124ｔ（重量比＝156％）、最大応力度が0.45であり、参考例１の総重量が54.972ｔ（重量比＝153％）、最大応力度が0.67であった。実施例５は、比較例５に比べて最大応力度が高いものの、参考例５と同等であり、１フレームの総重量が比較例５及び参考例５に対していずれも60％弱減と低く抑えられている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【符号の説明】
【００４５】
１  五角形ラーメン構造物
11  支柱
12  傾斜引張材
13  圧縮材
14  下斜梁
15  上斜梁
２  山形ラーメン構造物
21  支柱
22  傾斜引張材
23  圧縮材
24  斜梁
３  山形ラーメン構造物
31  支柱
32  傾斜引張材
33  圧縮材
34  斜梁
35  方杖
【図１】
2020037828.tif 000009
【図２】
2020037828.tif 000010
【図３】
2020037828.tif 000011
【図４】
2020037828.tif 000012
【図５】
2020037828.tif 000013
【図６】
2020037828.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月2日(2018.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】  検討の結果開発したものが、一定距離のスパンで立設した支柱の柱頭から、相対的に高勾配の下斜梁と相対的に低勾配の上斜梁とを前記記載順に延ばして前記上斜梁をスパン中央の頂点で突き合わせ、頂点から垂下した圧縮材の柱頭より低い位置にある下端と柱頭との間に傾斜引張材を架設してなる五角形ラーメン構造物である。ここにいう、「圧縮材の柱頭より低い位置にある下端と柱頭との間に傾斜引張材を架設」とは、設計的に左右の傾斜引張材をほぼ水平に架設したとしても、上下斜梁の自重により、施工時には圧縮材の下端が柱頭よりも低い位置になるから、このような設計も本発明に含まれる。各部に利用される部材は限定されないが、支柱、下斜梁及び上斜梁はＨ型綱、圧縮材は丸パイプ、傾斜引張材は丸パイプ又はアングル材を用いる構成を例示できる。
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月27日(2018.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱間の距離が40ｍ〜120mのスパンで立設した支柱の柱頭から、相対的に高勾配の下斜梁と相対的に低勾配の上斜梁とを前記記載順に延ばして前記上斜梁がスパン中央の頂点で突き合わされ、屋根が五角形で構成され、その頂点から垂下した圧縮材の柱頭より低い位置にある下端と柱頭との間に傾斜引張材を架設して構成され、支柱と梁とが剛接合されたことを特徴とする五角形ラーメン構造物。
【請求項２】
下斜梁及び上斜梁は、それぞれの水平長さが１/４スパンである請求項１記載の五角形ラーメン構造物。
【請求項３】
下斜梁は、17/100勾配より高く、30/100勾配以下である請求項１又は２いずれか記載の五角形ラーメン構造物。
【請求項４】
上斜梁は、3/100勾配以上、10/100勾配以下である請求項１〜３いずれか記載の五角形ラーメン構造物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根が五角形である五角形ラーメン構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
支柱と梁とを剛接合するラーメン構造物は、そのまま支柱の間隔（軸芯線距離＝スパン）を大きくしようとすると、鉛直荷重により発生する応力に耐える支柱又は梁を構成するには、それぞれに使用する鋼材（主にＨ型鋼）の規格を大きくしなければならず、全体的に材料コストが嵩んでしまい、実用的に大スパンの建物を構築できない。そこで、大スパンの建物を構築するため、斜梁が構成する山形屋根を押し上げる圧縮材を追加した山形ラーメン構造物が提案されている（特許文献１及び特許文献２）。
【０００３】
特許文献１は、支柱の柱頭から延ばした斜梁を突き合わせて山形屋根を構成し、前記斜梁を突き合わせた頂点から垂下した圧縮材下端と、柱頭又は柱頭から頂点に向かって一定距離の斜梁上の点との間に傾斜引張材を架設した山形ラーメン構造物を開示する（特許文献１・［請求項１］）。傾斜引張材を架設する際、柱頭に内向きのプリテンションを懸けてもよい（特許文献１・［請求項５］）。これにより、使用する鋼材の規格を下げても鉛直荷重により発生する応力に耐えることができるようになり、材料コストや施工コストを低減できる（最大15％程度、プリテンション有で最大30％程度)（特許文献１・［0039］）。
【０００４】
特許文献２は、支柱の柱頭から延ばした斜梁を突き合わせて山形屋根を構成し、支柱上の点と斜梁上の点とに方杖を架設し、前記斜梁を突き合わせた頂点から垂下した圧縮材下端と、方杖を架設した斜梁上の点又は前記点から頂点に向かった斜梁上の点との間に傾斜引張材を架設した山形ラーメン構造物を開示する（特許文献２・［請求項１］）。支柱又は斜梁の一方又は双方は、トラス構造材が好ましい（特許文献２・［請求項４］）。これにより、支柱や斜梁の剛性を高め、スパンを120ｍまで広げながら、材料コストや施工コストを低減させることができる（特許文献２・［0010］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平08-189081号公報
【特許文献２】特開2014-139372公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１が開示する山形ラーメン構造物は、スパンが80ｍ未満の建物に利用できるものの、斜梁や支柱の規格が大きくなりすぎて、それ以上の大スパンの建物に利用し難い。このため、スパンが80ｍ以上の建物は、特許文献２が開示する山形ラーメン構造物を利用する。特許文献２が開示する山形ラーメン構造物は、鉛直荷重による応力に対抗するため、規格外となるビルドＨ型鋼を使う必要のあるところ、材料コストや施工コストの高いビルドＨ型鋼に代えて、トラス構造の斜梁や支柱の利用を提案する。しかし、トラス構造の斜梁や支柱も材料コストや施工コストが掛かる。このように、大スパンの建物において、なお材料コストや施工コストを低減させる余地がある。
【０００７】
また、特許文献２が開示する山形ラーメン構造物をスパン80ｍ未満の建物に利用できるものの、過剰性能になるほか、特許文献１が開示する山形ラーメン構造物に比べて材料コストや施工コストが高くつく。これから、スパンに応じて、特許文献１が開示する山形ラーメン構造物と特許文献２が開示する山形ラーメン構造物とを使い分けることになる。しかし、スパンに応じたラーメン構造物の使い分けは、境界となるスパンの設定が難しく、実用的ではない。そこで、スパンの大小に関係なく利用でき、大スパン（80ｍ以上）で更に材料コストや施工コストを低減させるラーメン構造物を検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
検討の結果開発したものが、支柱間の距離が40ｍ〜120mのスパンで立設した支柱の柱頭から、相対的に高勾配の下斜梁と相対的に低勾配の上斜梁とを前記記載順に延ばして前記上斜梁がスパン中央の頂点で突き合わされ、屋根が五角形で構成され、その頂点から垂下した圧縮材の柱頭より低い位置にある下端と柱頭との間に傾斜引張材を架設して構成され、支柱と梁とが剛接合されたことを特徴とする五角形ラーメン構造物である。各部に利用される部材は限定されないが、支柱、下斜梁及び上斜梁はＨ型鋼、圧縮材は丸パイプ、傾斜引張材は丸パイプ又はアングル材を用いる構成を例示できる。
【０００９】
発明の五角形ラーメン構造物は、特許文献１又は特許文献２記載の発明同様、鉛直荷重による下斜梁及び上斜梁の応力を受けた傾斜引張材が圧縮材を持ち上げ、逆向きの応力を前記下斜梁及び上斜梁に発生させて前記応力を相殺し、建物の構造強度を向上させる。本発明の五角形ラーメン構造物は、下斜梁及び上斜梁が全体として上方に凸な斜梁となり、鉛直荷重に対抗して斜梁に発生する応力を低減し、建物の構造強度を更に向上させる。また、下斜梁及び上斜梁と傾斜引張材との距離が、特許文献１又は特許文献２記載の斜梁と傾斜引張材との距離に比べて大きくなり、傾斜引張材の作用（応力の相殺）をより強く発揮させ、建物の構造強度を更に向上させる。
【００１０】
柱頭は、支柱の軸芯線と下斜梁の軸芯線との交点である。頂点は、対となる上斜梁の軸芯線の交点である。傾斜引張材は、圧縮材下端と柱頭とを軸芯線で結び、架設される。「相対的に高勾配の下斜梁」と「相対的に低勾配の上斜梁」とは、それぞれの勾配を比較した場合、下斜梁の勾配が上斜梁の勾配より大きいことを意味する。これにより、下斜梁及び上斜梁で構成される斜梁は、必ず上方に向けて凸となる。
【００１１】
下斜梁及び上斜梁は、長さが異なってもよく、全体として一体の斜梁と見る観点から、それぞれの水平長さが１/４スパンであること望ましい。水平長さは、軸芯線の水平長さである。下斜梁及び上斜梁の材長（軸芯線の長さ）は、水平長さが同じであっても、相対的に高勾配の下斜梁が相対的に低勾配の上斜梁より若干長くなる（スパン60ｍで数10cm以下の差）。しかし、水平長さの等しい下斜梁及び上斜梁は、鉛直荷重を均等に受けることにより、応力の偏在を回避する。
【００１２】
下斜梁は、17/100勾配以上、30/100勾配以下であるとよい。下斜梁が17/100勾配未満であると、風の影響により下斜梁が持ち上げられて傾斜引張材が圧縮される虞がある。また、下斜梁が30/100勾配を越えると、大スパンの建物の屋根を過剰に高くし、審美性も大きく低下する。上斜梁は、3/100勾配以上、10/100勾配以下であるとよい。上斜梁が3/100勾配未満であると、自然流水による雨水の排水ができなくなる。また、上斜梁が10/100勾配を越えると、下斜梁の勾配と差が小さくなり、本発明の効果（建物の構造強度の向上）があまり発揮されない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の五角形ラーメン構造物は、建物の構造強度を向上させるので、利用する部材の規格を抑えることができ、部材の規格が大きくなりがちな大スパン（80ｍ以上）の建物にも利用できる。これにより、スパンの大小に関係なく、同一構造で設計ができるようになり、設計コストが低減できる。また、部材の規格が抑えられるので、当然に材料コストや施工コストも低減でき、特に大スパンでの低減効果が大きい。
【００１４】
下斜梁及び上斜梁は、それぞれの水平長さが１/４スパンであると、応力の偏在を回避でき、本発明の効果（建物の構造強度の向上）がよりよく発揮される。17/100勾配以上、30/100勾配以下の下斜梁と、3/100勾配以上、10/100以下である上斜梁とを組み合わせて用いると、本発明の効果を享受しながら、風の影響による傾斜引張材の圧縮を回避し、勾配差が小さくなることによる構造強度の低下を抑制又は防止し、かつ雨水の排水を確保して、審美性にも優れた実用的な建物の提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】下斜梁を30/100勾配、上斜梁を10/100勾配とした本発明の五角形ラーメン構造物の一例を表した正面図である。
【図２】本例のラーメン構造物を構成するフレームの模式図である。
【図３】下斜梁を17/100勾配、上斜梁を3/100勾配とした本発明の五角形ラーメン構造物の別例を表した正面図である。
【図４】別例のラーメン構造物を構成するフレームの模式図である。
【図５】斜梁を15/100勾配とした特許文献１記載の発明の山形ラーメン構造物の比較例を構成するフレームの模式図である。
【図６】斜梁を15/100勾配とした特許文献２記載の発明の山形ラーメン構造物の比較例を構成するフレームの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本発明の五角形ラーメン構造物１は、図１に見られるように、一定距離のスパンで立設した支柱11の柱頭から、相対的に高勾配の下斜梁14と相対的に低勾配の上斜梁15とを前記記載順に延ばして前記上斜梁15をスパン中央の頂点で突き合わせ、頂点から垂下した圧縮材13の柱頭より低い位置にある下端と柱頭との間に傾斜引張材12を架設して構成される。
【００１７】
本例の五角形ラーメン構造物１は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が同規格のＨ型鋼、圧縮材13が丸パイプ、傾斜引張材12がアングル材であり、図２に見られるように、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が剛接合、傾斜引張材12同士が剛接合、柱頭に対する傾斜引張材12がピン接合で、頂点及び傾斜引張材12に対する圧縮材13がピン接合である。本例の五角形ラーメン構造物１は、下斜梁14の勾配が30/100、上斜梁15の勾配が10/100で、下斜梁14及び上斜梁15が１/４スパンの同じ水平長さである。
【００１８】
ここで、下斜梁14の勾配が17/100、上斜梁15の勾配が3/100とした別例の五角形ラーメン構造物１は、図３に見られるように、屋根が低く構成される。別例１の五角形ラーメン構造物１も、下斜梁14及び上斜梁15が１/４スパンの同じ水平長さである。本例（図１）及び別例（図３）の五角形ラーメン構造物１は、支柱11のスパンと天井高さ（圧縮材13の下端からマージン高さを挟んだ地上までの距離）を同じにしている。このように、本発明の五角形ラーメン構造物１は、下斜梁14及び上斜梁15の勾配の組み合わせが、天井高さを左右しない。
【００１９】
別例の五角形ラーメン構造物１は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が同規格のＨ型鋼、圧縮材13が丸パイプ、傾斜引張材12がアングル材で、図４に見られるように、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が剛接合、傾斜引張材12同士が剛接合、柱頭に対する傾斜引張材12がピン接合で、頂点及び傾斜引張材12に対する圧縮材13がピン接合である。別例の五角形ラーメン構造物１は、本発明の効果が本例より若干低く、利用するＨ型鋼、丸パイプ又はアングル材の規格が一段高くなる。
【００２０】
本例の五角形ラーメン構造物１と、特許文献１記載又は特許文献２記載の山形ラーメン構造物２とを比較する。特許文献１記載の山形ラーメン構造物２は、図５に見られるように、一定距離のスパンで立設した支柱21の柱頭から斜梁24を延ばしてスパン中央の頂点で突き合わせ、頂点から垂下した圧縮材23の柱頭より低い位置にある下端と、柱頭から頂点に向かってLだけ離れた斜梁24上の点との間に傾斜引張材22を架設して構成される。支柱21、斜梁24が剛接合、傾斜引張材22同士が剛接合、斜梁に対する傾斜引張材22がピン接合で、頂点及び傾斜引張材22に対する圧縮材23がピン接合である。
【００２１】
特許文献２記載の山形ラーメン構造物３は、図６に見られるように、一定距離のスパンで立設した支柱31の柱頭から斜梁34を延ばしてスパン中央の頂点で突き合わせ、各柱頭からΔＨ下った支柱31上の点と、前記各柱頭から頂点に向かって水平にΔＳ離れた斜梁34上の点とに方杖35を架設し、頂点から垂下した圧縮材33の柱頭より低い位置にある下端と、方杖35を架設した斜梁34上の点とに傾斜引張材32を架設して構成される。支柱31、斜梁34が剛接合、傾斜引張材32同士が剛接合、支柱31及び斜梁34に対する方杖35がピン接合、斜梁に対する傾斜引張材32がピン接合で、頂点及び傾斜引張材32に対する圧縮材33がピン接合である。
【実施例１】
【００２２】
スパン40ｍにおける本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例１、図１及び図２に準拠）と特許文献１記載の山形ラーメン構造物２（比較例１、図５準拠）とを比較する。参考例１として、通常の山形ラーメン構造物も挙げる。実施例１及び比較例１は、圧縮材13,23の下端が柱頭から１ｍ下方まで降り、更に30cmのマージンを挟んで天井高さ10ｍを設定している。参考例１は、柱頭までの高さを天井高さ10ｍとしている。実施例１は、下斜梁14が30/100勾配、上斜梁15が10/100勾配である。比較例１及び参考例１は、斜梁14が15/100勾配である。
【００２３】
スパン40ｍの実施例１、比較例１及び参考例１に鉛直荷重7.5kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表１に示す。実施例１は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が350×175×7×11のＨ型鋼、傾斜引張材12が75×75×9のアングル材、圧縮材13がφ101.6×3.5の丸パイプである。比較例１は、支柱21及び斜梁24が400×200×8×13のＨ型鋼、傾斜引張材22がφ165.2×4.5の丸パイプ、圧縮材23がφ101.6×3.5の丸パイプであり、Lを0.5ｍとしている。参考例１は、比較例１から傾斜引張材22及び圧縮材23を取り除いた構成（図５参照）で、支柱及び斜梁が588×300×8×13のＨ型鋼である。
【００２４】
【表１】
2020037828.tif 000015
【００２５】
実施例１の総重量が3.970ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.60であったのに対し、比較例１の総重量が4.848ｔ（重量比＝122％）、最大応力度が0.86であり、参考例１の総重量が9.278ｔ（重量比＝233％）、最大応力度が0.70であった。実施例１は、参考例１の半分、比較例１に対しても20％強減の総重量でありながら、最大応力度が最も低く抑えられている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【実施例２】
【００２６】
スパン60ｍにおける本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例２-１、図１及び図２に準拠）と特許文献１記載の山形ラーメン構造物２（比較例２、図５準拠）とを比較する。参考例２として、通常の山形ラーメン構造物も挙げる。実施例２-１及び比較例２は、圧縮材13,23の下端が柱頭から２ｍ下方まで降り、更に30cmのマージンを挟んで天井高さ10ｍを設定している。参考例２は、柱頭までの高さを天井高さ10ｍとしている。実施例２-１は、下斜梁14が30/100勾配、上斜梁15が10/100勾配である。比較例２及び参考例１は、斜梁14が15/100勾配である。
【００２７】
スパン60ｍの実施例２-１、比較例２及び参考例２に鉛直荷重7.5kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表２に示す。実施例２-１は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が450×200×9×14のＨ型鋼、傾斜引張材12が90×90×10のアングル材、圧縮材13がφ114.3×4.5の丸パイプである。比較例２は、支柱21及び斜梁24が488×300×11×18のＨ型鋼、傾斜引張材22がφ190.7×5.3の丸パイプ、圧縮材23がφ114.3×4.5の丸パイプであり、Lを0.5ｍとしている。参考例２は、比較例２から傾斜引張材22及び圧縮材23を取り除いた構成（図５参照）で、支柱及び斜梁が800×300×14×26のＨ型鋼である。
【００２８】
【表２】
2020037828.tif 000016
【００２９】
実施例２-１の総重量が7.328ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.70であったのに対し、比較例２の総重量が12.168ｔ（重量比＝166％）、最大応力度が0.80であり、参考例１の総重量が22.281ｔ（重量比＝304％）、最大応力度が0.79であった。実施例２-１は、参考例２の１/３ほど、比較例２に対しても60％強減の総重量でありながら、最大応力度が最も低く抑えられている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【００３０】
ここで、スパン60ｍにおいて、下斜梁14が17/100勾配、上斜梁15が3/100勾配である本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例２-２、図３及び図４に準拠）と比較例２及び参考例２とを比較する。実施例２-２は、下斜梁14及び上斜梁15の勾配が異なるほか、実施例２-１と設定を同じにしている。スパン60ｍの実施例２-２、比較例２及び参考例２に鉛直荷重7.5kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表３に示す。実施例２-２は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15（表１中は合わせて斜梁）が600×200×11×17のＨ型鋼、傾斜引張材12が100×100×13のアングル材、圧縮材13がφ114.3×4.5の丸パイプである。
【００３１】
【表３】
2020037828.tif 000017
【００３２】
実施例２-２の総重量が9.642ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.97であったのに対し、比較例１の総重量が12.168ｔ（重量比＝126％）、最大応力度が0.80であり、参考例１の総重量が22.281ｔ（重量比＝231％）、最大応力度が0.80であった。実施例２-２は、屋根の高さを低くできるが、実施例２-１に比べて２つ上の規格の部材が必要となる。それでも、実施例２-２は、参考例２の１/２以下、比較例２に対しても30％弱減の総重量でありながら、最大応力度が許容範囲（最大1.0）に収められている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【実施例３】
【００３３】
スパン80ｍにおける本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例３、図１及び図２に準拠）と特許文献２記載の山形ラーメン構造物２（比較例３、図６準拠）とを比較する。参考例３として、通常の山形ラーメン構造物も挙げる。実施例３及び比較例３は、圧縮材13,23の下端が柱頭から３ｍ下方まで降り、更に50cmのマージンを挟んで天井高さ10ｍを設定している。参考例３は、柱頭までの高さを天井高さ10ｍとしている。実施例３は、下斜梁14が30/100勾配、上斜梁15が10/100勾配である。比較例３及び参考例３は、斜梁14が15/100勾配である。
【００３４】
スパン80ｍの実施例３、比較例３及び参考例３に鉛直荷重10kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表４に示す。実施例３は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が488×300×11×18のＨ型鋼、傾斜引張材12が130×130×12のアングル材、圧縮材13がφ165.5×5.5の丸パイプである。比較例３は、支柱31及び斜梁34がｈ＝200cmのトラス構造で、上下弦材が250×250×9×14のＨ型鋼、ラチスが150×150×7×10のＨ型鋼、傾斜引張材32がφ190.7×5.3の丸パイプ、圧縮材33がφ114.3×4.5の丸パイプ、方杖35がφ267.4×8の丸パイプであり、ΔＳを８ｍ、ΔＨを５ｍとしている。参考例３は、比較例３から傾斜引張材32、圧縮材33及び方杖35を取り除いた構成（図６参照）で、支柱及び斜梁がｈ＝300cmのトラス構造で、上下弦材が250×250×9×14のＨ型鋼、ラチスが175×175×7.5×11のＨ型鋼である。
【００３５】
【表４】
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【００３６】
実施例３の総重量が13.229ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.86であったのに対し、比較例３の総重量が21.336ｔ（重量比＝161％））、最大応力度が0.53であり、参考例１の総重量が19.921ｔ（重量比＝151％）、最大応力度が0.66であった。実施例３は、最大応力度こそ比較例２及び参考例２に劣っているものの、なお許容範囲に収まっており、１フレームの総重量が比較例２及び参考例２の50％〜60％減になっている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【実施例４】
【００３７】
スパン100ｍにおける本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例４、図１及び図２に準拠）と特許文献２記載の山形ラーメン構造物２（比較例４、図６準拠）とを比較する。参考例４として、通常の山形ラーメン構造物も挙げる。実施例４及び比較例４は、圧縮材13,23の下端が柱頭から４ｍ下方まで降り、更に50cmのマージンを挟んで天井高さ10ｍを設定している。参考例３は、柱頭までの高さを天井高さ10ｍとしている。実施例４は、下斜梁14が30/100勾配、上斜梁15が10/100勾配である。比較例４及び参考例４は、斜梁14が15/100勾配である。
【００３８】
スパン100ｍの実施例４、比較例４及び参考例４に鉛直荷重10kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表５に示す。実施例４は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が700×300×12×28のＨ型鋼、傾斜引張材12が130×130×12のアングル材、圧縮材13がφ216.3×5.8の丸パイプである。比較例４は、支柱31及び斜梁34がｈ＝300cmのトラス構造で、上下弦材が300×300×10×15のＨ型鋼、支柱21のラチスが200×200×8×12のＨ型鋼、斜梁34のラチスが150×150×7×10のＨ型鋼、傾斜引張材32がφ216.3×8.2の丸パイプ、圧縮材33がφ190.7×7の丸パイプ、方杖35がφ318.5×9の丸パイプで、ΔＳを10ｍ、ΔＨを５ｍとしている。参考例４は、比較例４から傾斜引張材32、圧縮材33及び方杖35を取り除いた構成（図６参照）で、支柱及び斜梁がｈ＝300cmのトラス構造で、上下弦材が300×300×10×15のＨ型鋼、支柱のラチスが200×200×8×12のＨ型鋼、斜梁のラチスが175×175×7,5×11のＨ型鋼である。
【００３９】
【表５】
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【００４０】
実施例４の総重量が28.569ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.75であったのに対し、比較例２の総重量が40.109ｔ（重量比＝140％）、最大応力度が0.47であり、参考例１の総重量が34.219ｔ（重量比＝120％）、最大応力度が0.72であった。実施例４は、比較例４に比べて最大応力度が高いものの、参考例４と同等であり、１フレームの総重量が比較例２に対して40％減、参考例４に対して20％減と低く抑えられている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【実施例５】
【００４１】
スパン120ｍにおける本発明の五角形ラーメン構造物１（実施例５、図１及び図２に準拠）と特許文献２記載の山形ラーメン構造物２（比較例５、図６準拠）とを比較する。参考例５として、通常の山形ラーメン構造物も挙げる。実施例５及び比較例５は、圧縮材13,23の下端が柱頭から５ｍ下方まで降り、更に50cmのマージンを挟んで天井高さ10ｍを設定している。参考例５は、柱頭までの高さを天井高さ10ｍとしている。実施例５は、下斜梁14が30/100勾配、上斜梁15が10/100勾配である。比較例５及び参考例５は、斜梁14が15/100勾配である。
【００４２】
スパン120ｍの実施例５、比較例５及び参考例５に鉛直荷重10kN/ｍが加わるとして最大応力度が１未満となる１フレームの総重量（ガセットプレートやボルト及びナットを除く）と最大応力度とを表６に示す。実施例５は、支柱11、下斜梁14及び上斜梁15が800×300×14×26のＨ型鋼、傾斜引張材12が150×150×12のアングル材、圧縮材13がφ267.4×6.6の丸パイプである。比較例５は、支柱31及び斜梁34がｈ＝300cmのトラス構造で、上下弦材が350×350×12×19のＨ型鋼、支柱31のラチスが200×200×8×12のＨ型鋼、斜梁34のラチスが175×175×7,5×11のＨ型鋼、傾斜引張材32がφ216.3×8.2の丸パイプ、圧縮材33がφ190.7×7の丸パイプ、方杖35がφ355.6×12の丸パイプで、ΔＳを12ｍ、ΔＨを５ｍとしている。参考例５は、比較例５から傾斜引張材32、圧縮材33及び方杖35を取り除いた構成（図６参照）で、支柱及び斜梁がｈ＝300cmのトラス構造で、上下弦材が350×350×12×19のＨ型鋼、支柱のラチスが200×200×8×12のＨ型鋼、斜梁のラチスが175×175×7,5×11のＨ型鋼である。
【００４３】
【表６】
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【００４４】
実施例５の総重量が35.869ｔ（重量比＝100％）、最大応力度が0.74であったのに対し、比較例２の総重量が56.124ｔ（重量比＝156％）、最大応力度が0.45であり、参考例１の総重量が54.972ｔ（重量比＝153％）、最大応力度が0.67であった。実施例５は、比較例５に比べて最大応力度が高いものの、参考例５と同等であり、１フレームの総重量が比較例５及び参考例５に対していずれも60％弱減と低く抑えられている。このことから、本発明によれば材料コスト及び施工コストを抑制しながら構造強度に優れた建物を構築できることが理解される。
【符号の説明】
【００４５】
１  五角形ラーメン構造物
11  支柱
12  傾斜引張材
13  圧縮材
14  下斜梁
15  上斜梁
２  山形ラーメン構造物
21  支柱
22  傾斜引張材
23  圧縮材
24  斜梁
３  山形ラーメン構造物
31  支柱
32  傾斜引張材
33  圧縮材
34  斜梁