(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に撓み可能な板状をなす鋼板と、この鋼板の上下端部にそれぞれ設けられ、少なくとも一方に柱が固定される固定部とを備え、
前記鋼板の両側面には、該鋼板の上下方向の中央部を除いて、それぞれ複数のリブが所定間隔で形成されており、これらリブによって前記固定部が支持されていることを特徴とする板ヒンジ。
【請求項２】
構造体を柱によって支持する構造体の支持構造であって、
前記構造体の下部に前記請求項１記載の板ヒンジの上端側の固定部が固定され、一方、地盤または基礎上に前記板ヒンジとは別の前記請求項１記載の板ヒンジの下端側の固定部が固定され、
さらに、前記上下の板ヒンジ間に柱が配設され、この柱の上端部が前記上側の板ヒンジの下端側の固定部に固定され、該柱の下端部が前記下側の板ヒンジの上端側の固定部に固定されていることを特徴とする構造体の支持構造。
【請求項３】
請求項２記載の構造体の支持構造において、
前記構造体が鉄骨材で構成された屋根構造体であり、この屋根構造体の外周部が前記上下の板ヒンジを介して柱によって支持されていることを特徴とする構造体の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば野球やサッカーなどの運動競技施設あるいはその他の大規模施設等の屋根を柱によって支持する支持構造およびこの支持構造に使用される板ヒンジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、野球等の運動競技を天候等に左右されることなく行なうために、ドーム屋根を備えた大型建築物が施工されてきている。このような大型建築物におけるドーム屋根の構造形式としては、鉄骨トラス構造が広く知られているが、この鉄骨トラス構造は、構成鉄骨材を立体トラス状に接続して比較的良好な構造安定性が得られる複層トラスと、構成鉄骨材を平面トラス状に接続してなる単層トラスドームに分類されている。
【０００３】
ところで、従来において、前記鉄骨トラス構造形式のドーム屋根を支持する場合、例えば、図６に示すように、ドーム屋根１の外周部を構成する鉄骨材２と基礎との間に周方向に沿って多数の柱４…を配設し、これら柱４…によってドーム屋根１を支持する場合がある。
この場合、ドーム屋根１は、その上面が凸曲面であるために、該ドーム屋根１を前記柱４…に据付けると、ドーム屋根１自体の自重によって径方向外側に拡がろうとする。
また、前記ドーム屋根１は鉄骨材によって構成されているので、該ドーム屋根１が季節の変化や昼夜による温度変化を受けた場合、ドーム屋根１を構成する鉄骨材が温度応力によって伸縮し、これによって、ドーム屋根１が径方向に若干伸縮する場合がある。
このようにドーム屋根１が径方向に伸縮すると、このドーム屋根１を支持している柱４…には、その下端部を支点として上端部がドーム屋根１の径方向に往復動するような力、つまり、下端部を支点として起倒するような力が作用する。
【０００４】
このような力を逃すために、前記柱４はその上下端部がそれぞれがドーム屋根１の径方向にピン結合されている。つまり、前記ドーム屋根１の外周部を構成する鉄骨材２には、図６および図７に示すように、周方向に所定間隔でブラケット５…が設けられており、各ブラケット５に柱４の上端部がピン結合されている。一方、図６および図８に示すように、基礎上には、前記ドーム屋根１の周方向に所定間隔で支持ブロック６…が設置されており、各支持ブロック６に前記柱４の下端部がピン結合されている。
このように柱４の上下端部をそれぞれピン結合すれば、ドーム屋根１が上述したような温度応力によって伸縮しても、柱４がその下端部を支点として起倒するので柱４に温度応力によって無理な応力が作用することがなく、ドーム屋根１を安定的に支持することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなドーム屋根１の支持構造においては、柱４の上下端部をそれぞれブラケット５、支持ブロック６にピン結合で結合しているが、特に、この支持ブロック６は鋳物で形成されることが多く、高価なものとなるとともに、その重量が数百キロ〜１トン程度と非常に重く、設置作業に相当の手間を要していた。
【０００６】
また、柱４の上下端部をピン結合で結合するには、該柱４の上下端部にそれぞれピンを挿通するための挿通孔を形成する必要があるとともに、該挿通孔と前記ブラケット５および支持ブロック６の挿通孔とを合致させてピンを挿通する必要があるので据付け精度が要求され、これらの作業に手間がかかっていた。
【０００７】
さらに、前記のようなドーム屋根１に、例えば、図９に符号Ｊで示すような地震力が作用した場合、符号Ａ，Ａで示す部分においては、柱の上下が径方向（地震力の方向）にピン結合されており、この柱には地震力が伝達されないので、符号Ａ，Ａで示す部分では、ドーム屋根１を安定的に支持することができる。
【０００８】
一方、符号Ｂ，Ｂで示す部分においては、柱の上下が周方向（地震力の方向）にはピン結合となっていないので地震力が伝達されるが、前記符号Ｂ，Ｂで示す部分を径方向のピン結合で支持するのには、ピン結合自体に不可避的にある程度のガタが存在することなどもあって、無理がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドーム屋根等の構造体を柱によって支持する際に、該柱の上下端部を構造体および基礎に簡単に接続することができるとともに、安定的かつ確実に支持できしかも安価な板ヒンジおよびこの板ヒンジを使用した構造体の支持構造を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の板ヒンジは、厚さ方向に撓み可能な板状をなす鋼板と、この鋼板の上下端部にそれぞれ設けられ、少なくとも一方に柱が固定される固定部とを備え、前記鋼板の両側面には、該鋼板の上下方向の中央部を除いて、それぞれ複数のリブが所定間隔で形成されており、これらリブによって前記固定部が支持されていることを特徴とする。
前記鋼板としては、例えば、一般構造用鋼板、高張力鋼板等が使用される。また、前記固定部は、例えば前記鋼板の上下端部に該鋼板と直角に一体的に設けられた板材によって構成される。
【００１１】
請求項１の板ヒンジにあっては、その下端側の固定部を基礎に固定するとともに、上端側の固定部に柱の下端部を固定し、一方、構造体（例えばドーム屋根）の下部に別の板ヒンジの上端側の固定部を固定し、下端側の固定部に前記柱の上端部を固定する。
そして、前記構造体が温度応力によって伸縮した際には、前記柱にその下端部を支点として起倒する力が作用するが、該柱の上下端部にはそれぞれ板ヒンジが固定されているので、これら板ヒンジの鋼板がそれぞれ厚さ方向に若干撓みこれによって、柱はその下端部を支点として無理なく起倒する。
【００１２】
また、構造体（例えばドーム屋根）に地震力が作用した際や構造体の自重によって柱に応力が作用する際には、構造体の径方向においては、板ヒンジがその厚さ方向に撓むことにより、柱への地震力や応力の伝達を逃がし、一方、構造体の周方向においては、板ヒンジの剪断強さで地震力や応力に抗することによって、構造体を安定的に支持することができる。
さらに、前記板ヒンジは、鋼板とこの鋼板の上下端部にそれぞれ設けられた固定部とからなる簡単な構成であるので、前記従来の支持ブロックに比して遥に軽量かつ安価になり設置作業も容易である。
【００１３】
請求項２の構造体の支持構造は、構造体の下部に前記請求項１記載の板ヒンジの上端側の固定部を固定し、一方、地盤または基礎上に前記板ヒンジとは別の前記請求項１記載の板ヒンジの下端側の固定部を固定し、
さらに、前記上下の板ヒンジ間に柱を配設し、この柱の上端部を前記上側の板ヒンジの下端側の固定部に固定し、該柱の下端部を前記下側の板ヒンジの上端側の固定部に固定したものである。
前記構造体としては、例えば、鉄骨トラス構造形式のドーム屋根が挙げられるが、温度応力を受けて伸縮する構造体あるいは地震力を吸収する構造体であればドーム屋根に限ることはない。
【００１４】
請求項２の構造体の支持構造にあっては、該構造体が温度応力によって伸縮した際には、前記柱にその下端部を支点として起倒する力が作用するが、柱の上下端部にはそれぞれ板ヒンジが固定されているので、これら板ヒンジの鋼板がそれぞれ厚さ方向に若干撓みこれによって、柱はその下端部を支点として無理なく起倒する。
【００１５】
また、構造体に地震力が作用した際や構造体の自重によって柱に応力が作用する際には、構造体の径方向においては、板ヒンジがその厚さ方向に撓むことにより、柱への地震力や応力の伝達を逃がし、一方、構造体の周方向においては、板ヒンジの剪断強さで地震力や応力に抗することによって、構造体を安定的に支持することができる。
さらに、前記板ヒンジの上下の固定部を、溶接あるいはボルト止め等によって構造体、柱、基礎等に固定することによって、構造体を柱によって確実に支持することができる。
【００１６】
請求項３の構造体の支持構造は、請求項２において、前記構造体を鉄骨材で構成された屋根構造体とし、この屋根構造体の外周部を前記上下の板ヒンジを介して柱によって支持したものである。
前記屋根構造体としては、例えば、鉄骨トラス構造形式のドーム屋根が挙げられる。また、屋根構造体の外周部に固定される板ヒンジは、該屋根構造体の周方向に沿って所定間隔で複数配設し、一方、地盤または基礎上に固定される板ヒンジは屋根構造体の下方においてその周方向に沿って所定間隔で複数配設する。
【００１７】
請求項３の構造体の支持構造にあっては、該屋根構造体が温度応力によって伸縮した際には、その外周部がほぼ水平方向に伸縮して前記柱にその下端部を支点として起倒する力が作用するが、柱の上下端部にはそれぞれ板ヒンジが固定されているので、これら板ヒンジの鋼板がそれぞれ厚さ方向に若干撓みこれによって、柱はその下端部を支点として無理なく起倒する。
また、屋根構造体に地震力が作用した際や屋根構造体の自重によって柱に応力が作用する際には、上記請求項２の場合と同様にして、該屋根構造体を安定的に支持することができる。
さらに、前記屋根構造体の外周部を板ヒンジを介して柱によって支持しているので、該屋根構造体を安定的に支持することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を説明する。図１はドーム屋根の屋根構造体を示す。この図に示す屋根構造体１０は多数の鉄骨材を立体トラス状に接続してなるもので、平面視において略円形状をなしている。この屋根構造体１０の外周部を構成する鉄骨材１１には周方向に沿って所定ピッチで板ヒンジ１２…が固定されている。
なお、前記屋根構造体１０には、金属板などによる屋根仕上材を取付けたり、膜屋根を取付けるようになっている。
【００１９】
また、前記屋根構造体１０の外周部を構成する鉄骨材１１の下方には、板ヒンジ１２…が基礎に固定されて周方向に所定ピッチで設けられている。これら板ヒンジ１２…は、前記鉄骨材１１に固定された板ヒンジ１２…に対して半ピッチだけ周方向にずらしてかつ同ピッチで配置されている。すなわち、前記鉄骨材１１に固定された板ヒンジ１２…と、基礎に固定された板ヒンジ１２…とは上下にいわゆる千鳥状に配置されている。
【００２０】
前記板ヒンジ１２は、高張力鋼で形成されたもので、図２〜図５に示すように、鋼板１３と、この鋼板１３の上下端部にそれぞれ一体的に設けられた一対の固定部１４，１４とを基本構成として形成されている。
【００２１】
前記鋼板１３はその厚さ方向に撓み可能な長方形板状をなすもので、その両側面には、それぞれ複数のリブ１６…が所定間隔で形成されている。これらリブ１６…は鋼板１３を補強するとともに、前記固定部１４，１４を支持しつつ鋼板１３の端部に固定するためのもので、図５に示すように、その一方の端面が鋼板１３の側面に溶接等によって固定され、他方の端面が前記固定部１４の裏面（鋼板１３側を向く面）に溶接等によって固定されている。
また、前記リブ１６は、鋼板１３の上下方向の中央部には形成されておらず、よって該鋼板１３はその上下方向の中央部から若干曲がることにより厚さ方向に撓むようになっている。
【００２２】
さらに、前記リブ１６…の上面には、水平リブ１５がリブ１６…を水平方向に連結するようにして形成されている。なお、この水平リブ１５は、リブ１６による板ヒンジ１２の補強が十分であれば設けなくてもよい。
前記固定部１４，１４は、図４および図５に示すように、前記鋼板１３の上下端部にそれぞれ該鋼板１３と直角に一体的に設けられた板材によって構成され、これら板材は平行に配設されている。
【００２３】
そして、前記屋根構造体１０の外周部の鉄骨材１１の下面には、図２に示すように、前記複数の板ヒンジ１２の上側の固定部１４が溶接、ボルト止め等によって固定され、一方、基礎には、別の複数の板ヒンジ１２の下側の固定部１４がボルト（アンカーボルト）止め等によって固定されている。
【００２４】
さらに、前記上下の板ヒンジ１２，１２間には、複数の柱１７…が配設されている。該柱１７はＨ形鋼で形成された柱であり、垂直方向に対して約４５°傾斜して配設されている。
そして、互いに隣接する柱１７，１７は、図２および図３に示すように、その上端部がそれぞれ、前記鉄骨材１１に固定された板ヒンジ１２の下側の固定部１４に溶接等によって固定され、柱１７，１７の下端部がそれぞれ前記基礎に固定された板ヒンジ１２の上側の固定部１４に溶接等によって固定されている。
【００２５】
このように、前記屋根構造体１０は、斜めにジグザクに配設された柱１７…によって板ヒンジ１２…を介して基礎上に支持されているので、該屋根構造体１０が温度応力によって伸縮した際には、その外周部の鉄骨材１１が屋根構造体１０の径方向に伸縮して前記柱１７…にその下端部を支点として起倒する力が作用するが、柱１７…の上下端部にはそれぞれ板ヒンジ１２，１２が固定されているので、これら板ヒンジ１２，１２の鋼板１３，１３がそれぞれ厚さ方向に若干撓み、これによって、柱１７…はその下端部を支点として無理なく起倒する。
したがって、この支持構造では、温度応力を受けても屋根構造体１０を安定的に支持することができる。
【００２６】
また、屋根構造体１０に地震力が作用した際や該屋根構造体１０の自重によって柱１７…に応力が作用する際には、屋根構造体１０の径方向においては、板ヒンジ１２…がその厚さ方向に撓むことにより、柱１７…への地震力や応力の伝達を逃がし、一方、屋根構造体１０の周方向においては、板ヒンジ１２…の剪断強さで地震力や応力に抗することによって、屋根構造体１０を安定的に支持することができる。
【００２７】
また、前記板ヒンジ１２は、鋼板１３とこの鋼板１３の上下端部にそれぞれ設けられた固定部１４，１４とからなる簡単な構成であるので、前記従来の支持ブロック６に比して遥に軽量かつ安価になり設置作業も容易である。
さらに、前記板ヒンジ１２は、その固定部１４，１４を、溶接あるいはボルト止め等によって柱１７、屋根構造体１０、基礎等に簡単に固定することができるので、屋根構造体１０を柱１７…によって支持する建方を簡単に行うことができる。
さらにまた、前記屋根構造体１０の外周部の鉄骨材１１を板ヒンジ１２…を介して柱１７…によって支持しているので、該屋根構造体１０を安定的かつ確実に支持することができる。
【００２８】
なお、上記の例では柱１７…を斜めにジグザクに配設してその上下端部を接合するとともに、板ヒンジ１２…に固定したが、本発明はこれに限ることなく、柱１７…を平行に配設した場合は、上下の板ヒンジ１２，１２を、それぞれの固定部１４，１４を上下に互いに対向させて同ピッチで配設し、これら固定部１４，１４に柱１７を固定すればよい。
また、上記の例では、板ヒンジ１２の一方の固定部１４に柱１７を固定し、他方の固定部１４を屋根構造体１０あるいは基礎に固定したが、本発明の板ヒンジは、これに限ることなく、柱どうしを上下に接合するのに使用してもよい。
さらに、上記の例では、屋根構造体１０を平面視円形状のドーム屋根としたが、本発明はこれに限らず、平面視四角形を含む多角形あるいは楕円形、長円形等の屋根構造体に対しても適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の板ヒンジは、厚さ方向に撓み可能な板状をなす鋼板と、この鋼板の上下端部にそれぞれ設けられ、少なくとも一方に柱が固定される固定部とからなる簡単な構成であるので、従来の支持ブロックに比して遥に軽量かつ安価になり設置作業も容易に行うことができる。
【００３０】
請求項２の構造体の支持構造は、構造体の下部に前記請求項１記載の板ヒンジの上端側の固定部を固定し、一方、地盤または基礎上に前記板ヒンジとは別の前記請求項１記載の板ヒンジの下端側の固定部を固定し、
さらに、前記上下の板ヒンジ間に柱を配設し、この柱の上端部を前記上側の板ヒンジの下端側の固定部に固定し、該柱の下端部を前記下側の板ヒンジの上端側の固定部に固定したものであるから、
前記構造体が温度応力によって伸縮した際には、前記板ヒンジの鋼板がそれぞれ厚さ方向に若干撓みこれによって、柱がその下端部を支点として無理なく起倒するので、構造体を安定的かつ確実に支持することができる。
【００３１】
また、前記板ヒンジの上下の固定部を、溶接あるいはボルト止め等によって構造体、柱、基礎等に固定することによって、構造体を柱によって確実に支持することができる。
さらに、構造体に地震力が作用した際や該構造体の自重によって柱に応力が作用する際には、構造体の径方向においては、板ヒンジがその厚さ方向に撓むことにより、柱への地震力や応力の伝達を逃がし、一方、構造体の周方向においては、板ヒンジの剪断強さで地震力や応力に抗することによって、構造体を安定的に支持することができる。
【００３２】
請求項３の構造体の支持構造は、請求項２において、前記構造体を鉄骨で構成された屋根構造体とし、この屋根構造体の外周部を前記上下の板ヒンジを介して柱によって支持したものであるから、請求項２の場合と同様に、屋根構造体が温度応力によって伸縮しても、該構造体を安定的かつ確実に支持することができ、また、屋根構造体に地震力が作用した際や該構造体の自重によって柱に応力が作用する際にも、該屋根構造体を安定的に支持することができる。る。
また、前記屋根構造体の外周部を板ヒンジを介して柱によって支持しているので、該屋根構造体をさらに安定的に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構造体の支持構造の一例を説明するためのもので、構造体の概略斜視図である。
【図２】同、支持構造の要部を示す正面図である。
【図３】図２におけるＸ円部の拡大図である。
【図４】本発明の板ヒンジの一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の板ヒンジの一例を示す側視図である。
【図６】従来の構造体の支持構造の一例を説明するためのもので、構造体の概略斜視図である。
【図７】同、構造体と柱の連結部を示す要部の斜視図である。
【図８】同、支持ブロックと柱の連結部を示す要部の斜視図である。
【図９】地震の際におけるドーム屋根への地震力の伝達方向を説明するための図である。
【符号の説明】
３  基礎
１０  屋根構造体（構造体）
１２  板ヒンジ
１３  鋼板
１４  固定部
１７  柱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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