(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三角型トラスユニットと逆三角型トラスユニットとを並設してなる骨組構造体であって、
前記三角型トラスユニットは、一条の第一上弦材と、前記第一上弦材の長手方向に沿って並設された二条の第一下弦材と、前記第一上弦材と前記各第一下弦材とを繋ぐ複数の第一ラチス材とを有し、
前記逆三角型トラスユニットは、一条の第二下弦材と、前記第二下弦材の長手方向に沿って並設された二条の第二上弦材と、前記各第二上弦材と前記第二下弦材とを繋ぐ複数の第二ラチス材とを有し、
前記第一上弦材と一方の前記第二上弦材とが上繋ぎ材を介して連結されており、
一方の前記第一下弦材と前記第二下弦材とが下繋ぎ材を介して連結されており、
前記第一上弦材と前記第二下弦材とが連結されておらず、かつ、前記第一下弦材と前記第二上弦材とが連結されていないことを特徴とする骨組構造体。
【請求項２】
前記三角型トラスユニットは、前記第一下弦材同士を繋ぐ複数の第一横材を有し、
前記逆三角型トラスユニットは、前記第二上弦材同士を繋ぐ複数の第二横材を有し、
前記各第一横材の延長線上に前記下繋ぎ材が位置し、前記各第二横材の延長線上に前記上繋ぎ材が位置していることを特徴とする請求項１に記載の骨組構造体。
【請求項３】
前記第一上弦材、前記第一下弦材、前記第二上弦材および前記第二下弦材は、アルミニウム合金製の押出形材からなり、かつ、同一の断面形状を具備していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の骨組構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨組構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の上弦材と複数の下弦材とを具備する複層の骨組構造体（スペースフレーム）が特許文献１に開示されている。各上弦材は、隣接する他の上弦材と複数の横材を介して連結されており、さらに、複数のラチス材を介して二条の下弦材と連結されている。同様に、各下弦材は、隣接する他の下弦材と複数の横材を介して連結されており、さらに、複数のラチス材を介して二条の上弦材と連結されている。なお、ラチス材は、節点を頂点とする四角錐の側辺（稜線）を形成するように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６２８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の骨組構造体では、弦材に設けた一の節点部に対して四本のラチス材と二本の横材とを接続しているので、部品点数が多く、骨組構造体の重量が嵩む虞がある。ラチス材等の本数を削減すれば、骨組構造体の軽量化を図ることはできるが、むやみに削減すると、変形が大きくなるなどの弊害が生じる虞がある。
【０００５】
このような観点から、本発明は、変形の増加を抑制しつつ軽量化を図ることが可能な骨組構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意研究の結果、三角型トラスユニットと逆三角型トラスユニットとを間隔をあけて並設し、両トラスユニットの上弦材同士を連結するとともに下弦材同士を連結すれば、変形の増加を抑制しつつラチス材の本数を削減することができることを知得し、本発明を創案するに至った。
【０００７】
すなわち、前記課題を解決する本発明は、三角型トラスユニットと逆三角型トラスユニットとを並設してなる骨組構造体であって、前記三角型トラスユニットは、一条の第一上弦材と、前記第一上弦材の長手方向に沿って並設された二条の第一下弦材と、前記第一上弦材と前記各第一下弦材とを繋ぐ複数の第一ラチス材とを有し、前記逆三角型トラスユニットは、一条の第二下弦材と、前記第二下弦材の長手方向に沿って並設された二条の第二上弦材と、前記各第二上弦材と前記第二下弦材とを繋ぐ複数の第二ラチス材とを有し、前記第一上弦材と一方の前記第二上弦材とが上繋ぎ材を介して連結されており、一方の前記第一下弦材と前記第二下弦材とが下繋ぎ材を介して連結されており、前記第一上弦材と前記第二下弦材とが連結されておらず、かつ、前記第一下弦材と前記第二上弦材とが連結されていないことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、三角型トラスユニットと逆三角型トラスユニットとが断面四角形を呈する空間を挟んで対向するようになる。本発明によれば、三角型トラスユニットと逆三角型トラスユニットとの間を繋ぐラチス材が不要となるので、従来の骨組構造体に比べてラチス材の本数を削減することが可能となり、ひいては、骨組構造体の軽量化を図ることが可能となる。なお、上弦材、下弦材、上繋ぎ材および下繋ぎ材の「上」、「下」は部材を区別するために付した便宜的なものであり、使用状態における上下とは必ずしも一致しない。
【０００９】
前記三角型トラスユニットが前記第一下弦材同士を繋ぐ複数の第一横材を有し、前記逆三角型トラスユニットが前記第二上弦材同士を繋ぐ複数の第二横材を有している場合には、前記各第一横材の延長線上に前記下繋ぎ材を位置させ、前記各第二横材の延長線上に前記上繋ぎ材を位置させるとよい。このようにすると、第一トラスユニットと第二トラスユニットとの間の力のやり取りが、各トラスユニットの節点を介して行われるようになる。
【００１０】
前記第一上弦材、前記第一下弦材、前記第二上弦材および前記第二下弦材は、アルミニウム合金製の押出形材にて構成し、かつ、同一の断面形状とすることが好ましい。このようにすると、骨組構造体のさらなる軽量化を図ることが可能になるとともに、各弦材の生産効率が高まり、コスト削減を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、変形の増加を抑制しつつ骨組構造体の軽量化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る骨組構造体を、弦材の長手方向を法線とする平面で切断した状態を示す断面図である。
【図２】図１のＹ−Ｙ矢視方向側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る骨組構造体の分解平面図である。
【図４】（ａ）は図１のＸ部分の拡大図、（ｂ）はラチス材の端部を示す斜視図である。
【図５】節点部を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る骨組構造体の変形例を示す図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態に係る骨組構造体の他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る骨組構造体Ｆは、ダブルレイヤー型（複層タイプ）のスペースフレームであり、三角型トラスユニット１と、逆三角型トラスユニット２と、上繋ぎ材３と、下繋ぎ材４とを備えている。
【００１４】
三角型トラスユニット１および逆三角型トラスユニット２は、断面四角形（本実施形態では平行四辺形）を呈する空間を挟んで平行に並設されており、上繋ぎ材３および下繋ぎ材４を介して連結されている。
【００１５】
三角型トラスユニット１は、一条の第一上弦材１ａと、第一上弦材１ａの長手方向に沿って並設された二条の第一下弦材１ｂ，１ｂと、第一上弦材１ａと各第一下弦材１ｂとを繋ぐ複数の第一ラチス材１ｃ，１ｃ，…と、第一下弦材１ｂ，１ｂを繋ぐ複数の第一横材１ｄ，１ｄ，…とを有している。
【００１６】
第一上弦材１ａおよび第一下弦材１ｂ，１ｂは、三角形の頂点を形成するように配置されており、いずれも、図１の紙面垂直方向が長手方向となるように配置されている。
【００１７】
第一下弦材１ｂは、本実施形態では第一上弦材１ａの斜め下方に位置し、且つ、第一上弦材１ａと平行である（図２参照）。二条の第一下弦材１ｂ，１ｂは、横方向に間隔をあけて並設されており、本実施形態では平行である（図３参照）。
【００１８】
第一ラチス材１ｃは、図２に示すように、第一上弦材１ａと第一下弦材１ｂを包含する構面内に配置されており、第一上弦材１ａおよび第一下弦材１ｂに対して角度θをもって斜交している。前記構面内の複数の第一ラチス材１ｃ，１ｃ，…は、ジグザグ状に連設されており、第一上弦材１ａおよび第一下弦材１ｂとともにトラス構造を形成している。
【００１９】
図３に示すように、第一ラチス材１ｃは、第一上弦材１ａ上の節点部ｐを頂点とする四角錐の側辺（稜線）を形成するように配置されており、節点部ｐから延出する四本の第一ラチス材１ｃ，１ｃ，…のうち、二本の第一ラチス材１ｃ，１ｃは、一方の第一下弦材１ｂに向かい、残り二本の第一ラチス材１ｃ，１ｃは、他方の第一下弦材１ｂに向かっている。すなわち、第一上弦材１ａ上の一の節点部ｐには、四本の第一ラチス材１ｃ，１ｃ，…が集合し、第一下弦材１ｂ上の一の節点部ｑには、二本の第一ラチス材１ｃ，１ｃ（第一上弦材１ａ上の一の節点部ｐから延出した第一ラチス材１ｃ、および、第一上弦材１ａ上の他の節点部ｐから延出した第一ラチス材１ｃ）が集合している。
【００２０】
第一横材１ｄは、隣り合う第一下弦材１ｂ，１ｂを包含する構面内に複数配置されている。第一横材１ｄの端部は、第一下弦材１ｂ上の節点部ｑに接続されており、第一下弦材１ｂに対して垂直に交差している。
【００２１】
逆三角型トラスユニット２は、一条の第二下弦材２ｂと、第二下弦材２ｂの長手方向に沿って並設された二条の第二上弦材２ａ，２ａと、各第二上弦材２ａと第二下弦材２ｂとを繋ぐ複数の第二ラチス材２ｃ，２ｃ，…と、第二上弦材２ａ，２ａを繋ぐ複数の第二横材２ｄ，２ｄ，…を有している。本実施形態の逆三角型トラスユニット２は、三角型トラスユニット１の上下を反転させたものと同じ形態を具備しており、図１に示すように、第二上弦材２ａ，２ａおよび第二下弦材２ｂは、逆三角形の頂点を形成するように配置されている。
【００２２】
第二上弦材２ａは、第一上弦材１ａの側方に並設されている。本実施形態の第二上弦材２ａは、第二下弦材２ｂの斜め上方に位置し、且つ、第二下弦材２ｂと平行である。二条の第二上弦材２ａ，２ａは、横方向に間隔をあけて並設されており、本実施形態では平行である（図３参照）。第二上弦材２ａ，２ａの離隔距離Ｗ2は、三角型トラスユニット１側の第二上弦材２ａと第一上弦材１ａとの離隔距離（三角型トラスユニット１と逆三角型トラスユニット２との離隔距離）Ｗ3と等しい。
【００２３】
第二下弦材２ｂは、第一下弦材１ｂの側方に並設されている。第二下弦材２ｂと逆三角型トラスユニット２側の第一下弦材１ｂとの離隔距離Ｗ4は、前記の離隔距離Ｗ3と等しく、かつ、第一下弦材１ｂ，１ｂの離隔距離Ｗ1と等しい。
【００２４】
第二ラチス材２ｃは、図３に示すように、第二上弦材２ａと第二下弦材２ｂを包含する構面内に配置されており、第二上弦材２ａおよび第二下弦材２ｂに対して斜交している。前記構面内の複数の第二ラチス材２ｃ，２ｃ，…は、ジグザグ状に連設されており、第二上弦材２ａ，２ａおよび第二下弦材２ｂとともにトラス構造を形成している。
【００２５】
第二ラチス材２ｃは、第二下弦材２ｂ上の節点部ｓを頂点とする逆四角錐の側辺（稜線）を形成するように配置されており、節点部ｓから延出する四本の第二ラチス材２ｃ，２ｃ，…のうち、二本の第二ラチス材２ｃ，２ｃは、一方の第二上弦材２ａに向かい、残り二本の第二ラチス材２ｃ，２ｃは、他方の第二上弦材２ａに向かっている。すなわち、第二下弦材２ｂ上の一の節点部ｓには、四本の第二ラチス材２ｃ，２ｃ，…が集合し、第二上弦材２ａ上の一の節点部ｒには、二本の第二ラチス材２ｃ，２ｃ（第二下弦材２ｂ上の一の節点部ｓから延出した第二ラチス材２ｃ、および、第二下弦材２ｂ上の他の節点部ｓから延出した第二ラチス材２ｃ）が集合している。
【００２６】
第二横材２ｄは、隣り合う第二上弦材２ａ，２ａを包含する構面内に複数配置されている。第二横材２ｄの端部は、第二上弦材２ａ上の節点部ｒに接続されており、第二上弦材２ａに対して垂直に交差している。
【００２７】
上繋ぎ材３は、三角型トラスユニット１の第一上弦材１ａと逆三角型トラスユニット２の一方の第二上弦材２ａとを連結するものであり、第一上弦材１ａと第二上弦材２ａとを包含する構面内に複数配置されている。本実施形態の上繋ぎ材３は、逆三角型トラスユニット２の第二横材２ｄの延長線上に位置していて、第一上弦材１ａの節点部ｐにおいて第一上弦材１ａに対して垂直に交差し、かつ、第二上弦材２ａの節点部ｒにおいて第二上弦材２ａに対して垂直に交差する。
【００２８】
下繋ぎ材４は、三角型トラスユニット１の一方の第一下弦材１ｂと逆三角型トラスユニット２の第二下弦材２ｂとを連結するものであり、第一下弦材１ｂと第二下弦材２ｂとを包含する構面内に複数配置されている。本実施形態の下繋ぎ材４は、三角型トラスユニット１の第一横材１ｄの延長線上に位置していて、第一下弦材１ｂの節点部ｑにおいて第一下弦材１ｂに対して垂直に交差し、かつ、第二下弦材２ｂの節点部ｓにおいて第二下弦材２ｂに対して垂直に交差する。
【００２９】
次に、上記した各部材の構成を詳細に説明する。
第一上弦材１ａ、第一下弦材１ｂ、第二上弦材２ａおよび第二下弦材２ｂは、いずれも、アルミニウム合金製の押出形材（以下「弦材用押出形材」という。）からなり、同一の断面形状を具備している。
【００３０】
弦材用押出形材は、図４の（ａ）に示すように、中空閉断面形状（本実施形態では略六角形）のホロー部１１と、ホロー部１１の外面から放射状に広がるように形成された接続プレート１２，１２，…とを備えていて、図４の（ａ）の紙面垂直方向に連続している。このような断面形状の部材によれば、強軸と弱軸とで断面性能の差が小さくなるので、圧縮力を効率良く伝達することが可能となる。なお、図４の（ａ）は、弦材用押出形材を第一下弦材１ｂとして使用する場合を示している。本実施形態では、ホロー部１１の断面形状を略六角形（多角形）としたが、円形や楕円形に変更しても差し支えない。接続プレート１２は、平板状であり、ホロー部１１の外面から垂直に張り出している。なお、弦材用押出形材を第一上弦材１ａまたは第二上弦材２ａとして使用する場合には、図４の（ａ）に示した弦材用押出形材の上下を反転させて使用する。
【００３１】
図３に示す第一ラチス材１ｃおよび第二ラチス材２ｃは、いずれも、アルミニウム合金製の押出形材（以下「ラチス材用押出形材」という。）からなり、同一の断面形状を具備している。
【００３２】
ラチス材用押出形材は、図４の（ｂ）に示すように、三つの中空空間を有するものであり、三つの中空空間のうち、中央に位置する中空空間は、扁平状を呈している。より詳細に説明すると、ラチス材用押出形材は、間隔をあけて対向する一対のフランジ２１，２１と、両フランジ２１，２１を繋ぐ一対のウェブ２２，２２と、ウェブ２２，２２の間に形成された層状空間を仕切る一対の仕切部２３，２３とを備えている。ウェブ２２，２２は、フランジ２１，２１の幅方向中央部同士を繋ぐように配置されており、かつ、接続プレート１２（図４の（ａ）参照）を挿入可能な間隔をあけて平行に対向している。
【００３３】
ラチス材用押出形材を第一ラチス材１ｃまたは第二ラチス材２ｃとして使用する際には、押出方向を法線とする平面に対して傾斜する面に沿って切断するとともに、フランジ２１の幅方向中央部および仕切部２３を切除して切欠き２４を形成する。切断面の傾斜角度は、図２に示した角度θと一致している。切欠き２４，２４を形成すると、接続プレート１２をウェブ２２，２２の間に挿入できるようになる。
【００３４】
ラチス材用押出形材を弦材用押出形材に接合するには、ウェブ２２，２２の間に接続プレート１２（図４の（ａ）参照）を挿入し、ウェブ２２，２２と接続プレート１２を貫通するボルトＢ（図４の（ａ）参照）によって両者を締結すればよい。
【００３５】
図３に示す第一横材１ｄ、第二横材２ｄ、上繋ぎ材３および下繋ぎ材４は、いずれも、アルミニウム合金製の押出形材（以下「横材用押出形材」という。）からなり、同一の断面形状を具備している。
【００３６】
横材用押出形材は、図５に示すように、扁平状の中空空間を有するものであり、間隔をあけて対向する一対のフランジ３１，３１と、両フランジ３１，３１を繋ぐ一対のウェブ３２，３２とを備えている。なお、図５は、横材用押出形材を第一横材１ｃおよび下繋ぎ材４として使用する場合を示している。ウェブ３２，３２は、フランジ３１，３１の幅方向中央部同士を繋ぐように配置されており、かつ、接続プレート１２を挿入可能な間隔をあけて平行に対向している。
【００３７】
なお、横材用押出形材を第一横材１ｃや下繋ぎ材４などとして使用する際には、押出方向を法線とする平面に沿って切断するとともに、フランジ３１の幅方向中央部を切除して切欠き３３を形成する。切欠き３３，３３を形成すると、接続プレート１２をウェブ３２，３２の間に挿入できるようになる。
【００３８】
横材用押出形材を弦材用押出形材に接合するには、ウェブ３２，３２の間に接続プレート１２を挿入し、ウェブ３２，３２と接続プレート１２を貫通するボルトＢによって両者を締結すればよい。
【００３９】
本実施形態に係る骨組構造体Ｆによれば、三角型トラスユニット１の第一上弦材１ａが逆三角型トラスユニット２の第二下弦材２ｂ，２ｂに連結されておらず、かつ、三角型トラスユニット１の第一下弦材１ｂ，１ｂが逆三角型トラスユニット２の第二上弦材２ａに連結されていないので、三角型トラスユニット１と逆三角型トラスユニット２とが断面四角形を呈する空間を挟んで対向するようになる。すなわち、本実施形態に係る骨組構造体Ｆによれば、鉛直方向の変形性能に大きく寄与する弦材の本数が変わらないので、建築物等で支配的な荷重となる鉛直方向荷重（例えば、積載荷重や風による吹き上げ荷重等）に対しては十分な強度・剛性を有し、一方、三角型トラスユニット１と逆三角型トラスユニット２との間を繋ぐラチス材が不要となるので、従来の骨組構造体に比べてラチス材の本数を削減することが可能となり、ひいては、骨組構造体Ｆの軽量化を効率的に図ることが可能となる。
【００４０】
また、三角型トラスユニット１および逆三角型トラスユニット２は、独立した状態（互いに連結されていない状態）であっても、構造的に安定しているので、工場で組み立てた三角型トラスユニット１または逆三角型トラスユニット２を構造的に安定した状態で輸送することができる。さらに現場においては、三角型トラスユニット１および逆三角型トラスユニット２が順次架設されることになるところ、それぞれが構造的に安定していて、組立途中の段階でも、安定した構造を順次得ることが可能となるので、施工が容易であり、組立の最終段階でファスナーの締め付けが可能である。このように、骨組構造体Ｆによれば、組立作業が容易となり、接合箇所や接合方法も明快となる。
【００４１】
また、独立した状態の三角型トラスユニット１または逆三角型トラスユニット２を、それぞれ単純梁として所定位置に設置することができるので、支保工等の仮設部材を削減もしくは省略することが可能となる。なお、独立した状態の三角型トラスユニット１および逆三角型トラスユニット２を上繋ぎ材３および下繋ぎ材４で連結することにより、一体となった大きな骨組構造体Ｆを得ることができ、したがって、横方向の荷重（例えば、地震力や横風など）に対しても強い構造となる。
【００４２】
また、三角型トラスユニット１および逆三角型トラスユニット２は、単独でも安定しているので、予期せぬ事象により一方のトラスユニットの部材に破断や損傷が発生しても、他方のトラスユニットの安定性に影響が及ぶことはなく、したがって、骨組構造体Ｆの全体崩壊が発生し難くなる。
【００４３】
また、本実施形態では、第一横材１ｄの延長線上に下繋ぎ材４を位置させ、第二横材２ｄの延長線上に上繋ぎ材３を位置させているので、三角型トラスユニット１と逆三角型トラスユニット２との間の力のやり取りが、各トラスユニット１，２の節点部を介して行われるようになる。
【００４４】
本実施形態では、第一上弦材１ａ、第一下弦材１ｂ、第二上弦材２ａおよび第二下弦材２ｂを、同一の押出形材（弦材用押出形材）にて構成しているので、各弦材の生産効率が高まり、コスト削減を図ることが可能になる。
【００４５】
加えて、本実施形態では、第一ラチス材１ｃおよび第二ラチス材２ｃを同一の押出形材（ラチス材用押出形材）にて構成するとともに、第一横材１ｄ、第二横材２ｄ、上繋ぎ材３および下繋ぎ材４を、同一の押出形材（横材用押出形材）にて構成しているので、各部材の生産効率が高まり、コスト削減を図ることが可能になる。
【００４６】
なお、本実施形態では、三角型トラスユニット１の第一横材１ｄとして、第一下弦材１ｂに対して垂直に交差する直交タイプの第一横材１ｄを使用したが、図６に示すように、第一下弦材１ｂに対して斜めに交差する斜交タイプの第一横材１ｄを使用してもよい。なお、図６は、三角型トラスユニットの下面図であるが、第一横材１ｄの配置が明りょうになるよう、第一上弦材と第一ラチス材の図示を省略している。図６では、直交タイプの第一横材１ｄと斜交タイプの第一横材１ｄとが交互に配置されていて、第一下弦材１ｂ，１ｂと第一横材１ｄ，１ｄ，…とによって平面トラス構造が形成されている。なお、図示は省略するが、水平タイプの第一横材１ｄを省略し、斜交タイプの第一横材１ｄのみを配置してもよい。また、逆三角型トラスユニット２の第二横材として、第二上弦材２ａに対して斜めに交差する斜交タイプの第二横材を使用してもよい。
【００４７】
本実施形態では、一つの三角型トラスユニット１と一つの逆三角型トラスユニット２とを並設した場合を例示したが、三角型トラスユニット１および逆三角型トラスユニット２の数を限定する趣旨ではない。例えば、図７の（ａ）に示すように、一の逆三角形トラス２を挟んで両側に三角型トラスユニット１，１を並設してもよいし、図示は省略するが、一の三角型トラスユニット１を挟んで両側に逆三角型トラスユニット２を並設してもよい。また、図７の（ｂ）に示すように、複数の三角型トラスユニット１，１，…と複数の逆三角型トラスユニット２，２，…とを交互に並設してもよい。
【００４８】
本実施形態では、ホロー形材で弦材、ラチス材、横材、繋ぎ材を形成する場合を例示したが、セミホロー形材やソリッド形材で形成しても勿論差し支えない。また、本実施形態では、アルミニウム合金製の押出形材で弦材、ラチス材、横材、繋ぎ材を形成する場合を例示したが、押出形材に代えて、鋼材や木材などを使用しても差し支えない。
【００４９】
本実施形態では、ボルトＢを利用して部材同士を接合した場合を例示したが、接合方法を限定する趣旨ではない。各部材を溶接、嵌合、かしめ等の手段により接合しても勿論差し支えない。
【符号の説明】
【００５０】
Ｆ  骨組構造体
１    三角型トラスユニット
１ａ  第一上弦材
１ｂ  第一下弦材
１ｃ  第一ラチス材
１ｄ  第一横材
２    逆三角型トラスユニット
２ａ  第二上弦材
２ｂ  第二下弦材
２ｃ  第二ラチス材
２ｄ  第二横材
３    上繋ぎ材
４    下繋ぎ材
【図１】
0005498427.tif 000002
【図２】
0005498427.tif 000003
【図３】
0005498427.tif 000004
【図４】
0005498427.tif 000005
【図５】
0005498427.tif 000006
【図６】
0005498427.tif 000007
【図７】
0005498427.tif 000008