(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネルユニットの組立てと共に構造フレームを構築し立体構造物を構築する方法であって、
パネルユニットは、丸パイプ材等で構成した周辺枠フレームの枠面内に面内補剛部材を配置し、その端部を周辺枠フレームの外に位置する羽根材と連結し、前記周辺枠フレームの枠面内に張って上下面を形成する金属薄板内に発泡樹脂を高圧充填して金属薄板に一定の膜張力を付与した構成とし、
隣接するパネルユニット同士は、向かい合わせた周辺枠フレームに沿って、同周辺枠フレームの相互間を跨ぐメガネ型で半割構造とした一対の連結部材を配置し、双方の周辺枠フレームを挟んだ状態で前記一対の連結部材を結合し、向かい合わせた周辺枠フレーム同士を連結して構造フレームを構築し、更にパネルユニットの羽根材同士はノード鋼板と連結する組立て工程を繰り返して立体構造物を構築することを特徴とする、パネルユニットを用いた立体構造物の構築方法。
【請求項２】
隣接するパネルユニット相互間の折れ角は、メガネ型で半割構造とした一対の連結部材それぞれの両外側縁に設けた平面部の折れ角によって設定することを特徴とする、請求項１に記載したパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法。
【請求項３】
メガネ型で半割構造とした一対の連結部材それぞれの両外側縁に設けた平面部のいずれか一側の平面部相互と、中央部で対面する平面部相互は、向かい合わせた周辺枠フレームを挟んだ状態で結合し、他側の平面部は、周辺枠フレームを中心として回転可能なパネルユニットの折れ角を設定角度で開放することを特徴とする、請求項１に記載したパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法。
【請求項４】
周辺枠フレームの外周面に位置決めプレートを設け、連結部材には前記位置決めプレートを通すスリットを設け、前記位置決めプレートを連結部材のスリットへ通して、隣接する位置決めプレート同士を固定用プレートで連結し、隣接するパネルユニットの相互間の折れ角を設定することを特徴とする、請求項３に記載したパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法。
【請求項５】
パネルユニットの組立てと共に構造フレームを構築し立体構造物を構築する方法であって、
パネルユニットは、周辺枠フレームに沿ってヒンジ管を設け、同周辺枠フレームの枠面内に面内補剛部材を配置し、その端部を周辺枠フレームの外に位置する羽根材と連結し、前記周辺枠フレームの枠面内に張って上下面を形成する金属薄板内に発泡樹脂を高圧充填して金属薄板に一定の膜張力を付与した構成とし、
隣接するパネルユニット同士は、向かい合わせた周辺枠フレームのヒンジ管を相互に同心位置となるように組み合わせ、そのヒンジ管へヒンジピンを挿入し、向かい合わせた周辺枠フレーム同士をヒンジ機構により連結して構造フレームを構築し、更にパネルユニットの羽根材同士はノード鋼板と連結する組立て工程を繰り返して立体構造物を構築することを特徴とする、パネルユニットを用いた立体構造物の構築方法。
【請求項６】
パネルユニットの組立てと共に構造フレームを構築し立体構造物を構築する方法であって、
パネルユニットは、周辺枠フレームの枠面内に面内補剛部材を配置し、その端部を周辺枠フレームの外に位置する羽根材と連結し、前記周辺枠フレームの枠面内に張って上下面を形成する金属薄板内に発泡樹脂を高圧充填して金属薄板に一定の膜張力を付与した構成とし、
隣接するパネルユニット同士は、ヒンジ機構を構成する一対のヒンジ板を、向かい合わせた周辺枠フレームとそれぞれ結合し同周辺枠フレーム同士を連結して構造フレームを構築し、更にパネルユニットの羽根材同士はノード鋼板と連結する組立て工程を繰り返して立体構造物を構築することを特徴とする、パネルユニットを用いた立体構造物の構築方法。
【請求項７】
ヒンジ機構のヒンジ板の上面に、パネルユニットの折れ角を設定する位置決めプレートを設け、前記位置決めプレート同士を連結して隣接するパネルユニットの相互間の折れ角を設定することを特徴とする、請求項６に記載したパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パネルユニットと構造フレームから成る立体構造物、具体的にはドーム状屋根又はその他の大径間屋根、或いは広い面積を有する建物の壁体等を構築する方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ドーム状屋根又はその他の大径間屋根、或いは広い面積を有する建物の壁体等を構築する方法としては、（Ｉ）鉄骨などで主要構造体となる構造フレームを構築する躯体工事と、その構造フレームへ屋根材あるいは壁材（いわゆる外装材）となるパネルを取付ける仕上げ工事とを別々に行う方法と、（II）パネルユニットを用いて、躯体工事と仕上げ工事とを同時に行う方法とが公知に属する。
【０００３】
（Ｉ）の方法としては、例えば、
（ａ）以下の特許文献１には、周辺部材を多角形に組合せて成る枠組みと、その枠組みの中心部に直立する束材と、枠組みの各角部と束材との上下両端部とを張設するテンション材とから成る構面体ユニットを、蜂の巣状にボルト結合して単層ドーム架構体（構造フレーム）を形成する技術が開示されている。構面体ユニットを配置して、向かい合わせた周辺部材同士をボルト結合した際に、所定のドーム形の曲率半径となるように、前記周辺部材には、予め一定の角度が設けられている。前記角度を利用して構面体ユニット相互間の折れ角を確保し、効率よく所定のドーム形の曲率形状に構面体ユニットを構築することができる技術である。したがって、その後、架構体にパネルを取付ける仕上げ工事を必要とする。
【０００４】
（ｂ）以下の特許文献２には、パネル材と、前記パネル材の裏面側のほぼ中央部から周辺各角部に放射状に設けた補強材と、パネル材の中央部において、前記補強材の交点部と上端部が連結された束材と、前記束材の下端部と補強材の先端部とを連結するケーブルとを備えたパネルユニットの角部を、予め構築された鉄骨トラス（構造フレーム）の交点部に接続して、トラス構造物を構築する技術が開示されている。剛性のあるパネルユニットを用いることで、小梁等を省略することができる技術である。
【０００５】
また、（II）の方法としては、
（ｃ）以下の特許文献３には、折り曲げ加工によりパネルユニットの上面及び下面、並びに側面が形成された金属薄板と、同金属薄板内に設けられた断熱材とから成るパネルユニットを用い、向かい合わせたパネル側面相互に、Ｌ型又はＩ型の形鋼を両面接着テープで固定して、パネル側面同士は形鋼と両面接着テープをサンドイッチ状に挟み共通のボルトとナットで結合して、フラードームを形成する技術が開示されている。向かい合わせたパネル側面同士を結合した際に、所定のドーム形の曲率半径となるように、前記パネル側面には、予め一定の角度が設けられており、前記角度に狂いが生じていても、両面接着テープの弾力性により角度の狂いを吸収してパネルユニットの相互間の折れ角を確保し、所定のドーム形の曲率形状にパネルユニットを組立てることができる技術である。
【０００６】
（ｄ）特願２００２−１０８４８２号の明細書及び図面には、周辺枠フレームと、同周辺枠フレームの枠面内の上下面を形成する金属薄板と、同金属薄板内に高圧充填した発泡樹脂などから成る、軽量で、剛性の高いパネルユニットを用い、向かい合わせた周辺枠フレームの相互間に、先端部に傾斜角を設けた線材ノードを配置し、向かい合わせた周辺枠フレーム同士を前記線材ノードを挟んだ状態で共通のボルトとナットで結合して、パネルユニットの組立てと共に構造フレームを構築し立体構造物を構築する技術が開示されている。軽量で、剛性の高いパネルユニットを用いることで、スパンの大型化ができる。また、線材ノードによってパネルユニットの相互間の折れ角を容易に設定でき、しかもパネルユニットの平準化を可能とした技術である。なお、上記（ｄ）の従来技術は、文献公知発明でないため先行技術文献情報開示の対象でない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−３８９０号公報
【特許文献２】
特許第３２４２７５７号公報
【特許文献３】
特開２０００−１１０２４３号公報
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】
上記(ａ)及び（ｂ）の従来技術は、構造フレームの構築（躯体工事）とパネルの取付け（仕上げ工事）を別々に行うので、合理的でなく、工期の長期化を招く問題点がある。そのため、地上において構造フレームをある程度の大きさまで組み上げてブロック化し、パネルを取付けてから揚重し、屋根形状に組み上げる場合もある。しかしながら、現実にはブロック化できない箇所の方が多く、結局、それらの箇所には、通常工法のように構造フレームを構築し、その後パネルを取付ける等々の所謂ダメ工事を行わなければならないので、問題点が解決されているとは云えない。
【０００９】
上記（ａ）の従来技術は、周辺部材の角度を利用して、構面体ユニットを所定のドーム形の曲率形状に構築するので、一般に周辺部材の角度は同一ユニット内でも各辺によって異なり、製作及び管理が極めて難しい。しかも、各辺によって角度の異なる構面体ユニット同士を精度良くボルト結合していくことは、極めて難しく、手間が掛かり現実的でない。
【００１０】
更に、前記構面体ユニットは、設計された屋根架構のみを構築するための所謂専用品であるため、前記構面体ユニットから異なる屋根形状を形成することができない。そのため構面体ユニットの形状を統一化することができず、屋根架構の解体後に、異なる形状の屋根架構へ転用することが不可能であった。
【００１１】
また、隣接する構面体ユニットの周辺部材同士をボルト結合しただけの構成であるため、比較的構造フレームの強度が小さく、スパンの大型化が難しい。
【００１２】
上記（ｂ）の従来技術は、小梁等を省略できるように、パネルユニットの補強材やケーブル等を剛強にする必要がある。そのためパネルユニットの重量が増し、それに伴い構造フレームも剛強な構造とする必要があり、コストが嵩む。また、パネルユニットのスパンの大型化も難しい。しかも、パネルユニットや構造フレームが重量物となるため、施工時に使用する重機や支保工等も大掛かりになり、やはりコストが嵩む。
【００１３】
上記（ｃ）の従来技術は、パネルユニットの組立てと共に構造フレームを構築できる合理的な構築方法となっているが、パネルユニット自身の剛性が低く、屋根架構として自立できる大きさに制限があり、ドーム状屋根等の大径屋根の構築には不適合である。
【００１４】
また、上記（ａ）の従来技術のような厳密な精度管理は必要ないが、パネル側面の角度を利用して、パネルユニットを所定のドーム形の曲率半径に構築することに変わりなく、前記パネルユニットから異なる屋根形状を形成することができない問題点が残されている。
【００１５】
上記（ｄ）の従来技術は、上述した（ａ）〜（ｃ）の従来技術の課題を解決している。しかし、向かい合わせた周辺枠フレームの相互が傾斜した状態（Ｖ字形状）で、同周辺枠フレーム同士を共通のボルトとナットで結合する。そのため、テーパー付きワッシャー等の特殊な部材を用いる必要があり、施工が合理的でなく、コストが嵩む問題点が残されている。
【００１６】
本発明の目的は、パネルユニットの組立てと共に構造フレームを構築することができ、施工が効率的で、剛性が高く、スパンの大型化とコストの削減が可能なパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法を提供することである。
【００１７】
本発明の次の目的は、パネルユニットの相互間の折れ角を容易に設定することができ、パネルユニットの管理、並びに設計、製作の容易化に寄与するパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法を提供することである。
【００１８】
本発明の更なる目的は、共通のパネルユニットを用いて異なる形状の構造物を容易に構築することができ、パネルユニットの平準化を可能とするパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法は、
パネルユニットの組立てと共に構造フレームを構築し立体構造物を構築する方法であって、
パネルユニットは、丸パイプ材等で構成した周辺枠フレームの枠面内に面内補剛部材を配置し、その端部を周辺枠フレームの外に位置する羽根材と連結し、前記周辺枠フレームの枠面内に張って上下面を形成する金属薄板内に発泡樹脂を高圧充填して金属薄板に一定の膜張力を付与した構成とし、
隣接するパネルユニット同士は、向かい合わせた周辺枠フレームに沿って、同周辺枠フレームの相互間を跨ぐメガネ型で半割構造とした一対の連結部材を配置し、双方の周辺枠フレームを挟んだ状態で前記一対の連結部材を結合し、向かい合わせた周辺枠フレーム同士を連結して構造フレームを構築し、更にパネルユニットの羽根材同士はノード鋼板と連結する組立て工程を繰り返して立体構造物を構築することを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載したパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法において、
隣接するパネルユニット相互間の折れ角は、メガネ型で半割構造とした一対の連結部材それぞれの両外側縁に設けた平面部の折れ角によって設定することを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載したパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法において、
メガネ型で半割構造とした一対の連結部材それぞれの両外側縁に設けた平面部のいずれか一側の平面部相互と、中央部で対面する平面部相互は、向かい合わせた周辺枠フレームを挟んだ状態で結合し、他側の平面部は、周辺枠フレームを中心として回転可能なパネルユニットの折れ角を設定角度で開放することを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載したパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法において、
周辺枠フレームの外周面に位置決めプレートを設け、連結部材には前記位置決めプレートを通すスリットを設け、前記位置決めプレートを連結部材のスリットへ通して、隣接する位置決めプレート同士を固定用プレートで連結し、隣接するパネルユニットの相互間の折れ角を設定することを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載した発明に係るパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法は、
パネルユニットの組立てと共に構造フレームを構築し立体構造物を構築する方法であって、
パネルユニットは、周辺枠フレームに沿ってヒンジ管を設け、同周辺枠フレームの枠面内に面内補剛部材を配置し、その端部を周辺枠フレームの外に位置する羽根材と連結し、前記周辺枠フレームの枠面内に張って上下面を形成する金属薄板内に発泡樹脂を高圧充填して金属薄板に一定の膜張力を付与した構成とし、
隣接するパネルユニット同士は、向かい合わせた周辺枠フレームのヒンジ管を相互に同心位置となるように組み合わせ、そのヒンジ管へヒンジピンを挿入し、向かい合わせた周辺枠フレーム同士をヒンジ機構により連結して構造フレームを構築し、更にパネルユニットの羽根材同士はノード鋼板と連結する組立て工程を繰り返して立体構造物を構築することを特徴とする。
【００２４】
請求項６に記載した発明に係るパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法は、
パネルユニットの組立てと共に構造フレームを構築し立体構造物を構築する方法であって、
パネルユニットは、周辺枠フレームの枠面内に面内補剛部材を配置し、その端部を周辺枠フレームの外に位置する羽根材と連結し、前記周辺枠フレームの枠面内に張って上下面を形成する金属薄板内に発泡樹脂を高圧充填して金属薄板に一定の膜張力を付与した構成とし、
隣接するパネルユニット同士は、ヒンジ機構を構成する一対のヒンジ板を、向かい合わせた周辺枠フレームとそれぞれ結合し同周辺枠フレーム同士を連結して構造フレームを構築し、更にパネルユニットの羽根材同士はノード鋼板と連結する組立て工程を繰り返して立体構造物を構築することを特徴とする。
【００２５】
請求項７記載した発明は、請求項６に記載したパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法において、
ヒンジ機構のヒンジ板の上面に、パネルユニットの折れ角を設定する位置決めプレートを設け、前記位置決めプレート同士を連結して隣接するパネルユニットの相互間の折れ角を設定することを特徴とする。
【００２６】
【本発明の実施形態、及び実施例】
以下に、請求項１〜７に記載した発明に係るパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の構築方法により構築された、構造フレーム２とパネルユニット３から成る、所謂かまぼこ形状の屋根架構（立体構造物）１の実施形態を概略的に示している。
【００２８】
図２は、本発明の構築方法の実施に使用するパネルユニット３の実施形態を示す。図示のパネルユニット３は、丸パイプ材４ｄ等で構成した周辺枠フレーム４を、一例として一辺が６ｍ〜１０ｍの大きさの正方形に組立てている。前記周辺枠フレーム４は、上下のフランジ４ａ、４ｂとウエブ４ｃから成るチャンネル鋼材と、同上下のフランジ４ａ、４ｂの先端部へ溶接等の手段で接合した丸パイプ材４ｄとで構成しており、パネルユニット３の形態保持に必要な強度及び剛性を有している（図４及び図５を参照）。周辺枠フレーム４の外側部は丸パイプ材４ｄを用いた閉断面形状であり、パネルユニット３の面内剛性、及びねじり剛性は飛躍的に高くなる。前記上下のフランジ４ａ、４ｂには、上下方向に貫通する複数のボルト孔５…を設けている。
【００２９】
この周辺枠フレーム４の枠面内に、面内補剛部材としての鋼棒６を対角線方向にブレース状に２本配置し、それぞれの端部を周辺枠フレーム４の四隅の外に位置する羽根材７と一体的（応力の伝達が可能）に連結している。前記周辺枠フレーム４の枠面内の上下面を形成する２枚の金属薄板８、８は、同周辺枠フレーム４の上下のフランジ４ａ、４ｂの後端部へ溶接等の手段で接合しており、周辺枠フレーム４のウエブ４ｃとで密閉空間を形成している（図４及び図５を参照）。
【００３０】
前記の密閉空間へポンプ等によって発泡樹脂９を密実に高圧充填して金属薄板８、８を両外方へ膨らませ、同金属薄板８、８に凸レンズ状のむくりを発生させ一定大きさの膜張力をプレストレスとして付与している。金属薄板８、８を凸レンズ状のむくり形状とすることで発揮される所謂シェル効果と、同金属薄板８、８に付与した膜張力とによって、パネルユニット３は面外剛性が極めて高い構成になっている。
【００３１】
前記発泡樹脂９は硬化性であることが望ましく、通常は熱硬化性樹脂を使用する。しかし、常温に近い温度で発泡し硬化するウレタン系発泡樹脂などを使用すると、発泡を促す予熱を必要としないから、このパネルユニット３を建築現場サイトで製作して使用することに好適である。
【００３２】
上記のようにプレストレスを付与した金属薄板８と、硬化した発泡樹脂９とが一体化される結果、軽量（実荷重は５８．８〜９８．０×１０−５Ｎ／mm２前後）で剛性の高いパネルユニット３が構成される。そのため、上述したように一辺が６ｍ〜１０ｍの大版のパネルユニット３を構成することができ、スパンの大型化に寄与すると共に、施工性にも優れる。また、立体構造物を軽量化することができ、パネルユニット３の組立て時に用いられる重機や支保工が軽微で済み、コストの削減に寄与する。
【００３３】
図３は、屋根架構１の一部を拡大して示している。上記構成のパネルユニット３は、図１に示す構造フレーム２となる一対の連結部材１０ａ、１０ｂと１１ａ、１１ｂを用いて連結し屋根架構１を構築する（図４及び図５を参照）。具体的には、屋根架構１の円周方向に隣接するパネルユニット３…は、曲率半径Ｒ（図１）の曲面を形成するべく、図４Ａ、Ｂに示すように両外側縁に設けた平面部１４、１４’が折れ角θで屈曲した連結部材１０ａ、１０ｂを用いて連結し、パネルユニット３、３の相互間の折れ角θを設定する。また、軸線方向（棟方向）に隣接するパネルユニット３…は、図５Ａ、Ｂに示すように両外側縁に設けた平面部１４、１４’が略水平な連結部材１１ａ、１１ｂを用いて連結し、パネルユニット３、３を一平面状に連結する。なお、屋根架構１の構築に際しては、地上に立てた支保工で下方から支保するが、その図示は省略した。
【００３４】
図４Ａ、Ｂは、円周方向に隣接するパネルユニット３、３の連結構造を具体的に示している。図５Ａ、Ｂは、棟方向に隣接するパネルユニット３、３の連結構造を具体的に示している。
【００３５】
図４Ａ、Ｂに示した連結部材１０ａ、１０ｂは、向かい合わせた周辺枠フレーム４、４を上下方向から挟み普通のボルト１５とナット１６のみで結合できる構成としている。
【００３６】
前記連結部材１０ａ、１０ｂは、図示の通り、向かい合わせた周辺枠フレーム４、４の相互間を跨ぐメガネ型で半割構造としている。具体的には、中央の平面部１２と、丸パイプ材４ｄ、４ｄの外周面に沿って湾曲する曲面部１３、１３と、パネルユニット３、３の折れ角θを設定するべく、同折れ角θで屈曲する両外側縁の平面部１４、１４’とで構成している（請求項２記載の発明）。
【００３７】
前記中央部の平面部１２には、一対の連結部材１０ａ、１０ｂで向かい合わせた周辺枠フレーム４、４を上下方向から挟んだ際に、対面する他方側の平面部１２と共通のボルト１５とナット１６で結合できるように、上下方向に貫通するボルト孔１７を設けている。そして、外側縁の平面部１４、１４’それぞれには、周辺枠フレーム４のフランジ４ａ、４ｂのボルト孔５、５と同心位置となり、且つ対面する他方側の平面部１４又は１４’と共通のボルト１５とナット１６で結合できるように、上下方向に貫通するボルト孔１８を設けている。つまり、上下の連結部材１０ａ、１０ｂは、向かい合わせた周辺枠フレーム４、４を挟み、対面する平面部１２と１２及び１４と１４並びに１４’と１４’同士を上下方向から普通のボルト１５とナット１６のみで結合する構成である。そのため、テーパー付きワッシャー等の特殊な部材を用いることなく、隣接するパネルユニット３、３同士を連結でき、施工の効率化と、コストの削減に寄与する。
【００３８】
上記の連結部材１０ａ、１０ｂは、向かい合わせた周辺枠フレーム４、４に沿って上下に配置し、双方の周辺枠フレーム４、４を挟んだ状態で、中央部において同心位置となった上下の平面部１２と１２のボルト孔１７と１７へボルト１５を通し、ナット１６をねじ込む。更に、両外側縁において同心位置となった上側の平面部１４（又は１４’）のボルト孔１８と、フランジ４ａ、４ｂのボルト孔５、５と、下側の平面部１４（又は１４’）のボルト孔１８へボルト１５を通し、ナット１６をねじ込んで、向かい合わせた周辺枠フレーム４、４同士を連結して構造フレーム２を構築する。その結果、パネルユニット３、３は、図４Ｂに示すように曲率半径Ｒの曲面に適合する折れ角θで連結することができる。このとき、連結部材１０ａ、１０ｂの曲面部１３、１３の内周面にゴムシート１９を貼っておくと、丸パイプ材４ｄの外周面とのなじみが良くなる。また、連結部の剛性を高めるために、中央部の平面部１２と１２の間に、スペーサー２０を挟んで結合するとより良い。
【００３９】
図５に示した連結部材１１ａ、１１ｂは、図４Ａ、Ｂに示した連結部材１０ａ、１０ｂと略同様の構成としている。但し、両外側縁の平面部１４、１４’が略水平に形成されている。
【００４０】
従って、隣接するパネルユニット３、３は一平面状に連結される。もちろん、この場合も、普通のボルト１５とナット１６のみで結合できる。
【００４１】
上述したように、パネルユニット３は、その周辺枠フレーム４を構造フレーム２となる連結部材１０ａ、１０ｂ又は１１ａ、１１ｂで連結するので、パネルユニット３の組立てと共に剛強な構造フレーム２の構築もでき、施工の効率化（簡便化）に寄与し、工期の短縮が実現する。
【００４２】
また、屋根の形状に応じてパネルユニット３の周辺枠フレーム４に角度を設ける加工を必要とせず、上記連結部材１０ａ、１０ｂそれぞれの両外側縁の平面部１４、１４’の折れ角θによってパネルユニット３、３の相互間の折れ角θを設定できる。そのため、屋根の形状の変化に容易に対応することができ、施工性に優れている。一方、パネルユニット３の製作に、特別な精度管理を必要とせず、製作が容易である。
【００４３】
その上、周辺枠フレーム４の外側部を丸パイプ材４ｄで構成することにより、同パネルユニット３の面内剛性、ねじれ剛性が飛躍的に高くなり、屋根架構１の剛性が飛躍的に高くなる。
【００４４】
隣接するパネルユニット３…の相互間でも応力の伝達を可能とするために、同パネルユニット３…の羽根材７…をノード鋼板２１と連結する（図３を参照）。ノード鋼板２１は、連結部材１０ａ、１１ａが配置されていない隙間部分２ａを埋める効果もある。
【００４５】
上記した円周方向に隣接するパネルユニット３、３の組立て工程と、棟方向に隣接するパネルユニット３、３の組立て工程とを繰り返し、最終的に、雨仕舞いとして屋根架構１の外面に屋根材（図示は省略）を取り付け、不要になった支保工を撤去すると、屋根が完成する。
【００４６】
図６は、上下二辺を斜辺とした平行四辺形状のパネルユニット３を組立てて構築したかまぼこ形状の屋根架構２２を示している。屋根架構２２の最下位には三角形状のパネルユニット３’を用いる。
【００４７】
各パネルユニット３…の上下二辺を斜めに配置すると、円周方向に隣接するパネルユニット３、３同士を剛（固定状態）に連結しなくても、パネルユニット３を自立させることができる。そこで、本実施形態のパネルユニット３は、上下二辺を斜辺とした平行四辺形状とし、円周方向に隣接するパネルユニット３、３同士を回転可能に連結する。
【００４８】
円周方向に隣接するパネルユニット３、３同士を連結する一対の連結部材２３ａ、２３ｂそれぞれの両外側縁に設けた平面部１４、１４’の一側の平面部１４、１４相互と、中央部で対面する平面部１２、１２相互はボルト結合し、他側の平面部１４’、１４’はボルト結合せずに、丸パイプ材４ｄを中心に回転可能なパネルユニット３の折れ角θを設定角度で開放する（図７を参照、請求項３記載の発明）。
【００４９】
図７は、上記の連結構造を具体的に示している。
前記連結部材２３ａ、２３ｂは、図４に示した連結部材１０ａ、１０ｂと略同様の構成としている。但し、連結部材２３ａ、２３ｂで隣接するパネルユニット３、３同士を連結した際に、他側の平面部１４’、１４’は、その相互間で丸パイプ材４ｄを中心としてパネルユニット３が回転できるように、周辺枠フレーム４のフランジ４ａ、４ｂとの間に回転許容部αを形成し開放されている。そのため、パネルユニット３を回転させて同パネルユニット３の折れ角θを容易に設定でき、施工の効率化に寄与する。しかも、円周方向に隣接するパネルユニット３、３を一種類の連結部材２３ａ、２３ｂで連結することができ、施工の一層の効率化と、コストの削減に寄与する。
【００５０】
棟方向に隣接するパネルユニット３、３同士は、図１の屋根架構１と同じく、両外側縁の平面部１４、１４’が略水平な連結部材１１ａ、１１ｂを用いて一平面状に連結する（図５Ａ、Ｂを参照）。
【００５１】
なお、図７の連結構造において、折れ角θを設定した後に連結部を固定すると、剛強な屋根架構２２を構築することができる。
【００５２】
図８は、回転可能な側のパネルユニット３を固定した連結構造を具体的に示している。図９は、その固定手段を概略的に示している。
【００５３】
双方の丸パイプ材４ｄ、４ｄの外周面下部には、軸方向へ間隔を開けて位置決めプレート２４…を設けている。下側の連結部材２３ｂの曲面部１３には、前記位置決めプレート２４を通すスリット２５を設けている。
【００５４】
下側の連結部材２３ｂを配置する際に、位置決めプレート２４を連結部材２３ｂのスリット２５へ通し、上下の連結部材２３ａ、２３ｂで向かい合わせた周辺枠フレーム４、４を挟みボルト結合する。そして、回転可能なパネルユニット３の折れ角θを設定した後に、隣接する位置決めプレート２４、２４同士を固定用プレート２６で連結する。その結果、パネルユニット３、３は、所定の折れ角θでしっかりと連結することができる（請求項４記載の発明）。よって、施工の効率化とコストの削減に寄与すると共に、屋根架構２２の剛性の高めることができる。
【００５５】
次に、隣接するパネルユニット２７、２７でヒンジ機構を構成するように連結し、立体構造物を構築する方法を示す。本実施形態も、具体的な図示は省略するが、所謂かまぼこ形状の屋根架構を構築する。
【００５６】
図１０は、ヒンジ機構を構成するパネルユニット２７、２７を概略的に示している。図１１は、その連結構造を具体的に示している。
【００５７】
図１０に示したパネルユニット２７は、図２に示したパネルユニット３と略同様の構成としている。但し、隣接するパネルユニット２７とヒンジ機構を構成するべく、周辺枠フレーム４に沿ってヒンジ管２８を設けている。
【００５８】
なお、隣接するパネルユニット２７、２７でヒンジ機構を構成しながら、かまぼこ形状の屋根架構を構築しても、不安定な構造とならないように、各パネルユニット２７は上下二辺を斜辺とした平行四辺形状とし、自立できるようにしている。そのため、屋根架構の最下辺に用いるパネルユニット２７は三角形状としている（図示を省略）。よって、パネルユニット２７を組立てて構築する屋根架構は、図６に示した屋根架構２２と略同様の外観となる。
【００５９】
屋根架構の円周方向に隣接するパネルユニット２７、２７同士は、向かい合わせた周辺枠フレーム４、４のヒンジ管２８、２８相互が同心位置となるように組み合わせ、そのヒンジ管２８、２８へヒンジピン２９を挿入し、向かい合わせた周辺枠フレーム４、４を連結して構造フレームを構築する。その結果、連結したパネルユニット２７、２７はヒンジ機構を構成し、同ヒンジ機構により隣接するパネルユニット２７、２７の相互間の折れ角θを容易に設定でき、施工の効率化に寄与する。また、棟方向に隣接するパネルユニット２７、２７同士も同様に、ヒンジ管２８へヒンジピン２９を挿入するだけで、一平面状に連結できる。よって、ボルト１５とナット１６で結合する作業を省略することができ、しかも連結部材を必要としないので、施工の更なる効率化と、コストの削減に寄与する。
【００６０】
その後、図１に示す屋根架構１の構築工法と同様に、隣接するパネルユニット２７…の羽根材７…をノード鋼板２１と連結し、上記した円周方向に隣接するパネルユニット２７、２７の組立て工程と、棟方向に隣接するパネルユニット２７、２７の組立て工程とを繰り返し、雨仕舞いとして屋根架構の外面に屋根材を取付けると、屋根が完成する（請求項５記載の発明）。
【００６１】
更に、隣接するパネルユニット３０、３０をヒンジ機構３１で連結し、立体構造物を構築する方法を示す。本実施形態も、具体的な図示は省略するが、所謂かまぼこ形状の屋根架構を構築する。
【００６２】
図１２は、前記ヒンジ機構３１の構成を示している。図１３は、屋根架構の円周方向に隣接するパネルユニット３０、３０同士をヒンジ機構３１で連結した連結構造を具体的に示している。図１４は、棟方向に隣接するパネルユニット３０、３０同士をヒンジ機構３１で連結した連結構造を具体的に示している。
【００６３】
本実施形態で使用するヒンジ機構３１は、通例のヒンジ機構と同様の構成としている。即ち、図１２に示すように、一対のヒンジ板３２、３２の下端部それぞれに設けられたヒンジ管３３…を同心位置となるように組み合わせ、同ヒンジ管３３…へヒンジピン３４を挿入して構成されている。前記ヒンジ板３２は、周辺枠フレーム４のウエブ４ｃだけでなく、上側のフランジ４ａと結合できるように逆Ｌ字形状とし、複数のボルト孔３５…を設けている。
【００６４】
パネルユニット３０は、図２に示したパネルユニット３と略同様の構成としている。但し、隣接するパネルユニット３０、３０同士をヒンジ機構３１で連結できるように、その周辺枠フレーム４はヒンジ板３２と略等しい高さとしている。前記周辺枠フレーム４のフランジ４ａ、４ｂは内向きに設けている。更に、前記周辺枠フレーム４のウエブ４ｃの中間部位にフランジ４ｅを内向きに設けており、上側のフランジ４ａと前記フランジ４ｅの先端部へ金属薄板８、８をそれぞれ接合している。前記フランジ４ａと４ｅの内側部には、同フランジ４ａ、４ｅの開口部を塞ぐ遮蔽板３６を設け、同遮蔽板３６と金属薄板８、８とで密閉空間を形成している。前記ウエブ４ｃの下部とフランジ４ａ、４ｅには、ヒンジ板３２をボルト結合するためのボルト孔３７を設けている。
【００６５】
なお、隣接するパネルユニット３０、３０同士を上記ヒンジ機構３１で連結しながら、かまぼこ形状の屋根架構を構築しても、不安定な構造とならないように、各パネルユニット３０は上下二辺を斜辺とした平行四辺形状とし、自立できるようにしている。そのため、屋根架構の最下辺に用いるパネルユニット３０は三角形状としている。よって、パネルユニット３０を組立てて構築する屋根架構は、図６に示した屋根架構２２と略同様の外観となる。
【００６６】
屋根架構の円周方向に隣接するパネルユニット３０、３０同士は、向かい合わせた周辺枠フレーム４、４の相互間に上記ヒンジ機構３１を配置し、それぞれ同心位置となった周辺枠フレーム４のボルト孔３７とヒンジ機構３１のボルト孔３５へボルト１５を通し、ナット１６をねじ込んで、ヒンジ機構３１の一対のヒンジ板３２、３２を、向かい合わせた周辺枠フレーム４、４とそれぞれ結合し、同周辺枠フレーム４、４同士を連結して構造フレームを構築する。その結果、隣接するパネルユニット３０、３０同士はヒンジ機構３１によって連結され、同ヒンジ機構３１により隣接するパネルユニット３０、３０の相互間の折れ角θを容易に設定でき、施工の効率化に寄与する。
【００６７】
棟方向に隣接するパネルユニット３０、３０同士も略同様に連結するが、図１４に示すように、ヒンジ板３２、３２を閉じて連結することで、隣接するパネルユニット３０、３０を一平面状に連結できる。
【００６８】
その後、図１に示す屋根架構１の構築工法と同様に、隣接するパネルユニット３０…の羽根材７…をノード鋼板２１と連結し、上記した円周方向に隣接するパネルユニット３０、３０の組立て工程と、棟方向に隣接するパネルユニット３０、３０の組立て工程とを繰り返し、雨仕舞いとして屋根架構の外面に屋根材を取付けると、屋根が完成する（請求項６記載の発明）。
【００６９】
なお、図１３の連結構造において、折れ角θを設定した後にヒンジ機構３１の傾斜角η（図１３）を固定すると、剛強な屋根架構を構築することができる。
【００７０】
図１５は、固定手段として位置決めプレート３８が設けられたヒンジ機構３１を示している。図示の通り、ヒンジ機構３１の一対のヒンジ板３２、３２の上面に、それぞれ対応する配置で位置決めプレート３８を設けている。このヒンジ機構３１を、図１３に示した連結構造と同様に配置して結合した後に、相互に対応する位置決めプレート３８、３８同士を連結して、ヒンジ機構３１を所定の傾斜角ηで固定する。その結果、パネルユニット３０、３０は、所定の折れ角θでしっかりと連結することができる（請求項７記載の発明）。よって、施工の効率化とコストの削減に寄与すると共に、屋根架構の剛性の高めることができる。
【００７１】
上述した実施形態では、かまぼこ形状の屋根架構を構築したが、ドーム状屋根やその他の大径間屋根でも、同様の工程で構築できる。
【００７２】
また、上述した実施形態では、四辺を有するパネルユニットを用いたが、三角形状、五角形状でも良く、屋根の形状に応じて好適な形状を選択する。
【００７３】
【本発明の奏する効果】
請求項１〜７に記載した発明に係るパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法は、隣接するパネルユニットの組立てと共に剛強な構造フレームの構築もでき、施工の効率化、工期の短縮、施工の簡便化が実現する。
【００７４】
パネルユニットは軽量で、剛性の高い構成であるため、一辺が６ｍ〜１０ｍの大版に構成することができ、スパンの大型化に寄与すると共に、施工性にも優れている。更に、立体構造物を軽量化することができ、パネルユニットの構築時に用いられる重機や支保工が軽微で済み、コストの削減にも寄与する。
【００７５】
また、立体構造物の形状に応じてパネルユニットの周辺枠フレームに角度を設ける加工を必要とせず、連結部材の両外側縁に設けた平面部の折れ角やヒンジ機構によって隣接するパネルユニットの相互間の折れ角を設定できるから、立体構造物の形状の変化に容易に対応でき、施工性に優れる。一方、パネルユニットの製作に、特別な精度管理を必要としないから、製作が容易である。
【００７６】
その上、連結部材の両外側縁に設けた平面部の折れ角を選択するか、又はヒンジ機構によりパネルユニットを回転させると、共通のパネルユニットを用いて異なる形状の立体構造物を容易に構築できる。そのため、パネルユニットを平準化することができ、立体構造物を解体した後も、パネルユニットは他の立体構造物の構築に転用することができる。よって、リサイクル性に優れている。
【００７７】
しかも、テーパー付きワッシャー等の特殊な部材を用いることなく、隣接するパネルユニット同士を連結でき、施工の一層の効率化と、コストの削減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパネルユニットを用いた立体構造物の構築方法により構築された屋根架構を示した概略図である。
【図２】図１の屋根架構を構築する際に用いるパネルユニットを示した構造図である。
【図３】パネルユニットと連結部材の配置関係を示した平面図である。
【図４】Ａは、円周方向に隣接するパネルユニットの連結構造の分解状態を示した断面図である。Ｂは、Ａの結合状態を示した断面図である。
【図５】Ａは、棟方向に隣接するパネルユニットの連結構造の分解状態を示した断面図である。Ｂは、Ａの結合状態を示した断面図である。
【図６】上下二辺を斜辺とした平行四辺形状のパネルユニットを組立てて連結して構築した屋根架構を示した概念図である。
【図７】隣接するパネルユニットの一方を回転可能に連結した連結構造を示した断面図である。
【図８】図７の連結構造において、固定手段で隣接するパネルユニットの相互間の折れ角を固定した連結構造の断面図である。
【図９】図８の固定手段の構成を示した分解斜視図である。
【図１０】ヒンジ機構を構成するパネルユニット相互の関係を示した概略図である。
【図１１】図１０の連結構造を示した断面図である。
【図１２】ヒンジ機構の構成を示した分解斜視図である。
【図１３】図１２のヒンジ機構を用いて円周方向に隣接するパネルユニット同士を連結した連結構造を示した断面図である。
【図１４】図１２のヒンジ機構を用いて棟方向に隣接するパネルユニット同士を連結した連結構造を示した断面図である。
【図１５】位置決めプレートが上面に設けられたヒンジ機構の構成を示した分解斜視図である。
【符号の説明】
１、２２                屋根架構
２                      構造フレーム
１０ａ、１０ｂ          連結部材
１１ａ、１１ｂ          連結部材
２３ａ、２３ｂ          連結部材
１２                    中央部に設けた平面部
１３                    曲面部
１４                    外側縁に設けた平面部
３、３’、２７、３０    パネルユニット
４                      周辺枠フレーム
４ｄ                    丸パイプ材
６                      鋼棒
７                      羽根材
８                      金属薄板
９                      発泡樹脂
１５                    ボルト
１６                    ナット
２１                    ノード鋼板
２４、３８              位置決めプレート
２５                    スリット
２６                    固定用プレート
２８、３３              ヒンジ管
２９、３４              ヒンジピン
３１                    ヒンジ機構
３２                    ヒンジ板
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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