(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜材を用いて膜屋根を形成し、この膜屋根と外壁に囲まれた屋内の空気圧を高めて前記膜屋根を張力状態となし屋根荷重及び外力に抵抗する構造の空気膜構造物において、
前記膜屋根は、前記外壁の上部に設置したコンプレッションリングに端部を支持された上側ケーブルと下側ケーブル、およびこれら上下のケーブルの中間部位を垂直方向に連結する繋ぎケーブルで構成された補強ケーブルにおける上側ケーブルの上面側に外気と接する外膜を、下側ケーブルの下面側に屋内側の内膜を取り付けた二重膜の構成、又はコンプレッションリングに端部を支持された上弦材ケーブルと下弦材ケーブル、及び前記上下のケーブルを垂直方向に連結する繋ぎケーブル、並びに前記連結点を斜めに連結したブレースケーブルとで構成されたケーブルトラス、若しくは上弦材ケーブルと下弦材ケーブルの間をブレースケーブルが上下にジグザグの三角形状に連結された構成のケーブルトラスにおける上弦材ケーブルの上面側に外気と接する外膜を、下弦材ケーブルの下面側に屋内側の内膜を取り付けた二重膜の構成で、各膜材の膨脹状態の形状拘束と安定性の保持が行われており、且つ前記外膜と内膜の間に屋内とは独立した空気室が形成されていること、
前記膜屋根の空気室及び屋内の空気圧を共通に又は個別に設定し或いは調節する手段として、送風機の吐出管を途中で膜屋根の空気室と屋内に分岐して接続し、前記分岐点に風量制御装置としてのダンパーが設置され、又は屋内と膜屋根の空気室との連通孔に風量制御装置としてのダンパーが設置され、送風機の吐出管が膜屋根の空気室にのみ接続され、若しくは膜屋根の空気室と屋内とにそれぞれ専用の送風機の吐出管が接続され、前記ダンパーを中立位置とし又は開閉する操作が行われ膜屋根の安定性と剛性を保つことを特徴とする、半二重空気膜構造物。
【請求項２】
膜屋根の空気室と屋内とは、平常時は両者の前記連通孔又は吐出管の分岐点に設置したダンパーを中立位置として同一圧力に保ち、強風時又は積雪時等にはダンパーを閉止するか又は膜屋根の空気室の方へ送風の大部分が配分される位置に傾けて膜屋根の空気室の圧力を昇圧させることを特徴とする、請求項１に記載した半二重空気膜構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、膜材を用いて膜屋根を形成し、この膜屋根及び外壁に囲まれた屋内の空気圧を高めて前記膜屋根を張力状態となし屋根荷重及び外力に抵抗する構造の空気膜構造物（低ライズケーブル補強空気膜構造物）に係り、更に言えば、屋内の空気圧はできるだけ低く保ち、膜屋根が形成する空気室の圧力を高めて同膜屋根の安定性と剛性を保つ技術の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、膜構造により無柱の大規模な施設を作る建築技術の研究が盛んであり、空気膜構造物は東京ドームとして実現し供用されている。空気膜構造物は、図８Ａ，Ｂに概念図を示したように、気密性構造の外壁１に囲まれた上面に、平面図が図８Ｂのようなコンプレッションリング７の面内に２次元の格子状に組まれたケーブル２の上に膜材３を止着した構成の膜屋根４を架設し、空気圧により前記膜屋根４を押し上げて支える構造が特徴であり、屋根の軽快さと屋内の明るさが利点として広く認識されている。また、デフレート状態（自由懸垂状態、膜面が収縮し吊り下げられた状態）での施工が可能であるため、仮設資材の少量化を図れ、施工性に優れることも特徴である。
【０００３】
卑近な先行技術例として、特開平５−１８１４８号公報に記載された空気膜構造物は、保冷、保温能力の向上を目的として膜屋根を内外に独立した複数層の空気室で形成した二重膜構造物であり、外側の空気室には当該膜屋根に張力を保持できる程度の空気圧を付与し、内側の空気室には屋内の設定温度の冷風又は温風を送風、循環させる構成とされている。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
空気膜構造物は、屋内の空気圧で膜屋根を押し上げて屋根荷重を支持する原理の構造物であり、外気圧よりも屋内の空気圧（常時空気圧）を常に高くしておく必要があり、建物の内部と外部は完全に遮断されている。積雪時や強風、台風時には、それらの外力に抵抗するまで屋内圧力を昇圧させることにより膜屋根の剛性、安定性を高めて対処している。膜屋根を支持する屋内圧力の配分を分析すると、屋根自重を支持する働きの割合は屋内圧力（常時空気圧＝３０mm水柱）のおよそ半分程度であり、これ以外の圧力は通例範囲の風による膜屋根の振動（揺れ）を防止する働きに割かれている。
【０００５】
上述した空気膜構造物の技術的な問題点を整理すると、次のようである。
▲１▼  屋内圧力をかけるための送風加圧装置（ファン）及び関連の送風設備に要
するイニシャルコスト、並びにランニングコストが高い。
▲２▼  風や雪の負荷に対応して膜屋根の適正な架設状態を保つために必要な２４時間体制の管理と、前記管理に応答するコンピュ−タ応用の屋内圧力制御の
コストが高い。
【０００６】
▲３▼  屋内圧力を維持、管理するために必要な気密性の高い建具（ドア、窓サッシ）が必要であり、また、衛生設備も高価である（例えばトイレのＵ字管部に作用する排水圧力の設定値が高いため高価となる）。更に強風、積雪時に屋内圧力を昇圧させると人の出入り時の漏気による風圧や耳鳴りなどの不快
感が問題となる等々。
【０００７】
いずれも高い屋内空気圧力が作用することに起因する問題点である。しかも、それぞれの構成要素は屋内の最高圧力を前提として設計、製作されるため、飛躍的なコスト増をもたらすことが大きな問題点になっている。
この点、上記した特開平５−１８１４８号公報に記載された空気膜構造物のように二重膜構造とした場合は、屋内を格別加圧する必要はないが、二重膜構造の膜屋根が梁の如き働きをするために剛性が低く、膜屋根のせいが大きなものとなって屋内の有効スペースが制限される問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、一重空気膜構造（膜屋根）の利点である軽量性、柔軟性を損なうことなく、二重空気膜構造の利点を採用したもので、屋内圧力（常時圧力）を昇圧させることなく、膜屋根の剛性、安定性を保てるように改良することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述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半二重空気膜構造物は、
膜材を用いて膜屋根を形成し、この膜屋根及び外壁に囲まれた屋内の空気圧を高めて前記膜屋根を張力状態となし屋根荷重及び外力に抵抗する構造の空気膜構造物において、
前記膜屋根は、前記外壁の上部に設置したコンプレッションリングに端部を支持された上側ケーブルと下側ケーブル、およびこれら上下のケーブルの中間部位を垂直方向に連結する繋ぎケーブルで構成された補強ケーブルにおける上側ケーブルの上面側に外気と接する外膜を、下側ケーブルの下面側に屋内側の内膜を取り付けた二重膜の構成、又はコンプレッションリングに端部を支持された上弦材ケーブルと下弦材ケーブル、及び前記上下のケーブルを垂直方向に連結する繋ぎケーブル、並びに前記連結点を斜めに連結したブレースケーブルとで構成されたケーブルトラス、若しくは上弦材ケーブルと下弦材ケーブルの間をブレースケーブルが上下にジグザグの三角形状に連結された構成のケーブルトラスにおける上弦材ケーブルの上面側に外気と接する外膜を、下弦材ケーブルの下面側に屋内側の内膜を取り付けた二重膜の構成で、各膜材の膨脹状態の形状拘束と安定性の保持が行われており、且つ前記外膜と内膜の間に屋内とは独立した空気室が形成されていること、
前記膜屋根の空気室及び屋内の空気圧を共通に又は個別に設定し或いは調節する手段として、送風機の吐出管を途中で膜屋根の空気室と屋内に分岐して接続し、前記分岐点に風量制御装置としてのダンパーが設置され、又は屋内と膜屋根の空気室との連通孔に風量制御装置としてのダンパーが設置され、送風機の吐出管が膜屋根の空気室にのみ接続され、若しくは膜屋根の空気室と屋内とにそれぞれ専用の送風機の吐出管が接続され、前記ダンパーを中立位置とし又は開閉する操作が行われ膜屋根の安定性と剛性を保つことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した半二重空気膜構造物において、
膜屋根の空気室と屋内とは、平常時は両者の前記連通孔又は吐出管の分岐点に設置したダンパーを中立位置として同一圧力に保ち、強風時又は積雪時等にはダンパーを閉止するか又は膜屋根の空気室の方へ送風の大部分が配分される位置に傾けて膜屋根の空気室の圧力を昇圧させることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施形態及び実施例】
本願発明は、図８の従来例と同様に、膜材３を用いて膜屋根４を形成し、この膜屋根４及び外壁１に囲まれた屋内６の空気圧を高めて前記膜屋根４を張力状態となし屋根荷重及び外力に抵抗する構造の空気膜構造物に実施される。
具体的には、図１と図２に概念図を示したように、前記膜屋根４は、外気に接する外膜３ａと屋内側の内膜３ｂとの二重膜で形成され、外壁１の上部のコンプレッションリング７上に架設されている。前記外膜３ａと内膜３ｂとの間に屋内６の空間とは独立した空気室８が形成されている。前記外膜３ａと内膜３ｂとは中間部を複数の繋ぎ材９で垂直方向に連結され、もって各膜材の膨張状態の形状拘束と安定性の保持が行われている。そして、膜屋根４の前記空気室８と屋内６とは、平常時は図１のように連通孔１０等を開放して両者を共通に同一圧力の状態に保つ。強風時或いは積雪時等には、図２のように前記連通孔１０を遮断して両者を独立させ、膜屋根４の空気室８のみその空気圧を外力に抵抗するまで昇圧させ、膜屋根の安定性と剛性を保ち、揺れ（振動）を防ぐ対策が講じられる。従って、この半二重空気膜構造物は、屋内６の空気圧が従前の数値（例えば３０mm水柱）よりもかなり低くても（例えば２０mm水柱程度）、外力に対して膜屋根４の安定性と剛性を十分に保てる。
【００１３】
前記膜屋根４の構築は、大別して図３Ａ〜Ｄのように実施される。図３Ａの実施例は、両端をコンプレッションリング７に支持された補強ケーブル２が、上側ケーブル２ａと下側ケーブル２ｂ、及びこれらの中間部位を垂直方向に連結する繋ぎケーブル９とで構成されている。そして、前記上側ケーブル２ａの上面側に外膜３ａが、下側ケーブル２ｂの下面側に内膜３ｂが、それぞれ前記繋ぎケーブル９の各連結点を利用して取り付けられている。
【００１４】
図３Ｂは基本的に図３Ａと同じく補強ケーブル２を使用した実施例であるが、各繋ぎケーブル９の配置ピッチの中間部に更に中間繋ぎ１１を複数連結して、外膜３ａと内膜３ｂとの形状拘束の効果を高めた実施例を示している。
図３Ｃは、補強ケーブルに代わるケーブルトラス５を採用した実施例を示している。図３Ｃのケーブルトラス５は、上弦材ケーブル５ａと下弦材ケーブル５ｂ及びこれらを垂直方向に連結する繋ぎ材９、並びに隣合う繋ぎ材９の各連結点を斜めに連結するブレースケーブル５ｃとで構成されている。上弦材ケーブル５ａの上面側に外膜３ａが、下弦材ケーブル５ｂの下面側に内膜３ｂが、それぞれ前記繋ぎ材９の各連結点を利用して取り付けられている。
【００１５】
図４は更に具体的に、図３Ｃのケーブルトラス５の構成と各膜材の取付け構造の詳細を示している。上弦材５ａ，５ａ同士及び下弦材５ｂ，５ｂ同士はそれぞれ上下に対称な構造で連結されている。即ち、一方向のケーブル５ａの上下を挟む一対のケーブルホルダー１２、１２は垂直方向に配置したボルト１３と膜取付け金物１４とで連結される。前記ボルト１３と膜取付け金物１４との結合部には、膜押さえ１５を介して外膜３ａ又は内膜３ｂがそれぞれ上下に対称な構成で取り付けられている。一方、上下に相対峙する関係のケーブルホルダー１２に設けた繋ぎ材連結部１６、１６の間に、繋ぎ材ケーブル９の上下両端が連結されている。更に、各方向のブレースケーブル５ｃの端部も前記繋ぎ材連結部１６に連結されている。
【００１６】
次に、図３Ｄは同じくケーブルトラス５を使用した実施例であるが、このケーブルトラス５は繋ぎ材９を使用せず、ブレースケーブル５ｃが上・下弦材の間でジグザグの三角形状に連結された構成を示している。
次に、図５〜図７は膜屋根４の空気室８と屋内６の空気圧を共通に又は個別に設定し或いは調節する手段の異なる実施例を示している。
【００１７】
まず図５は、１台の送風機２０を共通に使用する例で、吸い込み管２２で屋外の空気を取り入れる送風機２０の吐出管２１は、途中で屋内行き管２１Ａと屋根空気室行き管２１Ｂとに分岐され、その分岐点に切替えと風量制御装置を兼ねたダンパー２３が設置されている。図５Ａは平常時を示し、ダンパー２３は中立位置とされ、送風機２０の送風は屋内６と屋根の空気室８とへ平等に分配され、両室は同一の空気圧に保たれている。この時の平常時空気圧は２０mm水柱程度で十分である。図５Ｂは強風時又は積雪時など膜屋根４に作用する外力に抵抗して振動防止、安定性の向上が必要な時で、前記ダンパー２３は屋根空気室行き管２１Ｂの側に傾けられ、送風機２０による送風の大部分は屋根の空気室８へ配分され、必然的に空気室８の空気圧は例えば３０mm水柱程度に高められている。他方、屋内行き管２１Ａへは漏気を補償する程度の分量の送風が行われ、依然として前記の平常時空気圧（例えば２０mm水柱程度）が保たれる。
【００１８】
次に、図６もまた、１台の送風機２０を共通に使用する実施例であるが、屋外の空気を取り入れる送風機２０の吐出管２１は膜屋根４の空気室８とのみ接続されている。一方、屋内６と空気室８との連通孔２４に風量制御装置としてのダンパー２３が設置されている。図６Ａは平常時を示し、連通孔２４のダンパー２３は中立位置とされ、送風機２０による送風は一旦空気室８へ供給されるが、全開の連通孔２４を通じて屋内６へも分配され、両室は同一の空気圧に保たれている。図５Ｂは強風時又は積雪時など膜屋根４に作用する外力に抵抗して振動防止、安定性の向上などが必要な時で、前記ダンパー２３は閉鎖近傍の位置とされ、送風機２０の送風の大部分は屋根の空気室８へ配分され、必然的に空気室８の空気圧は例えば３０mm水柱程度に高められている。他方、若干開いている連通孔２４からは屋内６の漏気を補償する程度の分量の通風が行われ、屋内６は依然として前記の平常時空気圧程度が保たれる。
【００１９】
次に、図７は、屋内用と膜屋根用に専用する２台の送風機２０Ａ、２０Ｂを使用する実施例を示している。それぞれ屋外の空気を取り入れることに変わりないが、屋内用の送風機２０Ａはその能力が平常時圧力（例えば２０mm水柱）を達成する程度のものとされ、その吐出管２１は屋内６にのみ接続されている。膜屋根用の送風機２０Ｂは、その能力が積雪時などの外力に抵抗して膜屋根の揺れを防ぎ或いは必要な剛性、安定性を保つのに必要な空気圧（例えば３０mm水柱）を達成する程度のものとされ、その吐出管２１は膜屋根４の空気室８とのみ接続されている。そして、屋内６と空気室８との連通孔２４に風量制御装置としてのダンパー２３が設置されている。図７Ａは平常時を示している。このとき連通孔２４のダンパー２３は中立位置とされ、屋内用の送風機２０Ａのみが運転され、その送風は一端屋内６へ供給されるが、全開の連通孔２４を通じて膜屋根の空気室８へも分配され、両室は同一の空気圧に保たれている。図７Ｂは強風時又は積雪時など膜屋根４に作用する外力に抵抗して振動防止、安定性の向上などが必要な時で、前記ダンパー２３は完全に閉鎖され、２台の送風機２０Ａ  と２０Ｂが同時に運転され、各送風機の働きにより空気室８の空気圧は３０mm水柱程度に高められ、屋内６へは漏気を補償する程度の送風が行われ平常時の空気圧程度が保たれている。
【００２０】
【本発明が奏する効果】
本発明の半二重空気膜構造物によれば、空気膜構造物本来の特長、即ち、軽量性と柔軟性、或いは屋内の明るさを失うことなく、強風時或いは積雪時などには膜屋根４の空気室８の空気圧のみの調整によって、屋内６の空気圧は従前の約２／３程度（２０mm水柱程度）の平常時空気圧に保持したまま、外力に十分抵抗して膜屋根の剛性、安定性を保つことが出来る。従って、屋内圧力を付与するための送風加圧装置（ファン）及び関連の送風設備の能力をかなり格下げ出来、それらに要するイニシャルコスト、ランニングコストの低減が可能である。また、強風や積雪の負荷に対応して膜屋根の適正な架設状態を保つために必要とされる２４時間体制の管理もかなり緩和され、前記管理に応答するコンピュ−タ応用の屋内圧力制御の頻度も著しく軽減化され、制御を省ける時間の割合が支配的となるので、その分コストが低減される。更に、屋内圧力を維持、管理するために必要な気密性の性能が緩和された建具（ドア、窓サッシ）の使用、或いは圧力の設定値が緩和された衛生設備の使用が可能となり、それらのコストダウンが図れる。強風、積雪時に屋内圧力を昇圧させる度合いが少ないから、必然、人の出入りにも支障が少ない空気膜構造物を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る半二重空気膜構造物の平常状態を概念的に示した立面図である。
【図２】  本発明に係る半二重空気膜構造物の強風、積雪時などの状態を概念的に示した立面図である。
【図３】  Ａは補強ケーブルの構成と膜材の取付け構造を概念的に示した立面図、Ｂはやはり補強ケーブルの構成と膜材の取付け構造の異なる例を概念的に示した立面図、Ｃはケーブルトラスの構成と膜材の取付け構造を概念的に示した立面図、Ｄはやはりケーブルトラスの構成と膜材の取付け構造の異なる例を概念的に示した立面図である。
【図４】  図３Ｃの構造詳細を示した主要部の立面図である。
【図５】  ＡとＢは平常時と積雪時などに膜屋根の空気室と屋内の空気圧を共通に又は個別に調整する手段を概念的に示した立面図である。
【図６】  ＡとＢは平常時と積雪時などに膜屋根の空気室と屋内の空気圧を共通に又は個別に調整する手段の異なる例を概念的に示した立面図である。
【図７】  ＡとＢは平常時と積雪時などに膜屋根の空気室と屋内の空気圧を共通に又は個別に調整する手段の異なる例を概念的に示した立面図である。
【図８】  Ａは従来の空気膜構造物を概念的に示した立面図、Ｂは平面図である。
【符号の説明】
４        膜屋根
１        外壁
６        屋内
３ａ      外膜
３ｂ      内膜
８        空気室
９        繋ぎ材
２        補強ケーブル
２ａ      上側ケーブル
２ｂ      下側ケーブル
５        ケーブルトラス
５ａ      上弦材ケーブル
５ｂ      下弦材ケーブル
【図１】
0003704671.tif 000002
【図２】
0003704671.tif 000003
【図３】
0003704671.tif 000004
【図４】
0003704671.tif 000005
【図５】
0003704671.tif 000006
【図６】
0003704671.tif 000007
【図７】
0003704671.tif 000008
【図８】
0003704671.tif 000009