(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架構の支持部材間に、互いに交差する方向に架設されて、全体として複数の格子からなる屋根曲面を形成するとともに屋根部材が取付けられる複数本の骨組部材と、これら骨組部材の交差部に配設されて各々の上記格子を構成する上記骨組部材の両端部が接続された連結部材と、この連結部材間に少なくとも上記格子の対角方向の両方向にそれぞれ架設されてテンションが導入されたケーブルとを有してなり、上記連結部材は、上記骨組部材の端部が接続される本体部と、この本体部から垂下する束材と、この束材の下端部に設けられ、上記対角方向のケーブルを各々独立して把持する少なくとも２組のケーブル支持部材と、これらケーブル支持部材を上記束材に固定する固定手段とを備えてなり、かつ上記少なくとも２組のケーブル支持部材は、各々上記ケーブルの延在する面内において回転自在に設けられていることを特徴とする屋根架構。
【請求項２】
上記骨組部材は、両端のフランジ部を上下に位置させたＨ形鋼からなることを特徴とする請求項１に記載の屋根架構。
【請求項３】
上記ケーブル支持部材は、上記ケーブルを挟持する一対の円板であるとともに、上記固定手段は、上記円板の中央部に挿通されて当該円板を上記束材に固定するボルトであり、上記ケーブルは、各上記対角方向にそれぞれ２本ずつ張設され、かつ上記ボルトを間に挟んで上記円板の対向面間に挟持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の屋根架構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に大スパンのドーム形屋根等に用いて好適な屋根架構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、大スパンのドーム形、楕円放物シェル形あるいはこれらの複合曲線を描く屋根を構築する際の屋根架構として、例えば当該屋根架構の支持部材間にテンションを導入した多数本のケーブルを互いに直交する方向に架設し、これらのケーブルに屋根膜を一重または２重に張設したものが知られている。このような屋根架構にあっては、上記ケーブルが比較的視界の妨げとならないために、明るい空間を実現することができて外観に優れるという利点があるものの、ケーブルのみの強度で屋根形状を保持することは不可能であるために、内部に正圧を付与することによって上記屋根形状を保持する空気膜構造とせざるを得ず、よって内部空間が密閉された建築物に限定されるとともに、屋根膜の全面に均一な圧力が作用するために、屋根形状としても一定の制約がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、この種の他の屋根架構として、多数の鋼管等からなる鋼製の骨組部材を、全体として上記曲面形状となるように互いに交差する方向に格子状に架設して、当該骨組部材上に屋根材を取付けた構造のものも構築されている。この屋根架構によれば、鋼製の骨組部材によって軸方向の力および面外曲げモーメントに抗することができるため、多様な建築物に適用することができるという利点がある。
しかしながら、上記屋根架構にあっては、骨組部材のみで全荷重を支持しているために当該骨組部材が大型化し、しかも骨組部材を格子状に架設しているので、上記格子の対角方向に対する剛性が低くなり、よって安定性に劣るために、各骨組部材として高い剛性のものを用いる必要があり、この結果架構が重厚化して経済性に劣り、さらに外観も悪くなるという問題点があり、特に大スパンの空間に対しては、適用することが困難であった。
【０００４】
このため、上記課題を解決するものとして、上記骨組部材のグリッドパターンを３角形にすることにより、架構の剛性を高めたものも提案されているが、上記骨組部材の本数が多くなって不経済であるとともに、さらに骨組部材同士が直線的に配設されないために屋根膜を取付難いという問題点があった。加えて、接合部に集る本数が６本と多くなって接合部の構造が複雑化するため、その施工にも多大の手間を要することになり、この結果屋根架構全体としての製造コストが高騰化するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の屋根架構が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、軽量な部材によって高い剛性を得ることができ、よって大スパンのものに適用した場合においても軽快でかつ高い構造安定性が得られるとともに、架設作業が容易で経済性に優れる屋根架構を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る屋根架構は、架構の支持部材間に、互いに交差する方向に架設されて、全体として複数の格子からなる屋根曲面を形成するとともに屋根部材が取付けられる複数本の骨組部材と、これら骨組部材の交差部に配設されて各々の上記格子を構成する骨組部材の両端部が接続された連結部材と、この連結部材間に少なくとも上記格子の対角方向の両方向にそれぞれ架設されてテンションが導入されたケーブルとを有してなり、上記連結部材は、上記骨組部材の端部が接続される本体部と、この本体部から垂下する束材と、この束材の下端部に設けられ、上記対角方向のケーブルを各々独立して把持する少なくとも２組のケーブル支持部材と、これらケーブル支持部材を上記束材に固定する固定手段とを備えてなり、かつ上記少なくとも２組のケーブル支持部材は、各々上記ケーブルの延在する面内において回転自在に設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、請求項２に記載の発明は、上記骨組部材が、両端のフランジ部を上下に位置させたＨ形鋼からなることを特徴とするものであり、さらに請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載のケーブル支持部材が、上記ケーブルを挟持する一対の円板であるとともに、上記固定手段が、上記円板の中央部に挿通されて当該円板を上記束材に固定するボルトであり、さらに上記ケーブルが、各上記対角方向にそれぞれ２本ずつ張設され、かつ上記ボルトを間に挟んで上記円板の対向面間に挟持されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１ないし３のいずれかに記載の発明によれば、骨組部材によって軸方向の力と面外曲げモーメントとに抗し、かつテンションが導入されて上記骨組部材の両対角方向に張設されたケーブルによって面内の剪断力に抗するため、軽量でかつ構造安定性に優れた架構が構成される。この結果、自重のみならず、地震、風、雪等による偏荷重に対しても充分な耐力および剛性が保持されるとともに、各格子の密度を小さく、すなわち全体の格子数を少なくすることが可能となるために外観にも優れる。しかも、格子状に配設されている結果、骨組部材が直線状に架設されているため、屋根膜の取付けも容易である。
【０００９】
また、骨組部材の両端部が接続される連結部材は、部品点数が少ないために、その製作が簡易であるとともに、骨組部材の端部が接続される本体部と、ケーブルを把持するケーブル支持部材との間に、束材を介装しているので、骨組部材の施工とケーブルの張設作業とが互に干渉することがなく、これらの施工が容易になる。
加えて、上記２組のケーブル支持部材が、それぞれ上記ケーブルの延在する面内において回転自在に設けられているので、ケーブルにテンションを導入する際等に上記固定手段を緩めておくことにより、上記ケーブル支持部材を自由に回転させて、それぞれのケーブルの実際上のアライメントに倣って配置させることができ、よって異なるケーブル間において作用するテンションが大幅に相違するといったことがなく、均質な剛性が得られる。また、上記束材やケーブル支持部材に、上記ケーブルのアライメントとの不一致に起因する不要な曲げ応力や剪断応力が発生することも防止される。
【００１０】
さらに、束材の下端部に各ケーブルごとに独立したケーブル支持部材を設け、これを固定手段によって上記束材に固定しているので、強度上補強が必要な箇所の骨組部材については、追加のケーブル支持部材を積層状に配設することにより、部分的に上記骨組部材に沿ったケーブルを増設することができる。
【００１１】
また特に、請求項２に記載の発明にあっては、骨組部材としてＨ形鋼を用い、かつこのＨ形鋼を、強軸を面外方向に、かつ弱軸を面内方向に沿わせて配置しているので、高い曲げ強度を得ることができ、よって一層軽量で、かつ構造安定性に優れた架構を構成することが可能となる。また、上記Ｈ形鋼のウエブ面に吸音材を取付ければ、内部空間における残響時間が調整可能となる。
さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記ケーブルを各上記対角方向にそれぞれ２本ずつ張設し、かつ上記ボルトを間に挟んで円板の対向面間に挟持しているので、各ケーブルの径を小さくすることができる。この結果、上記円板の薄肉化、延いてはケーブル支持部材の小型化が図られ、かつケーブルが外観上より目立たなくなって架構としての外観が一層向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明に係る屋根架構をドーム形の屋根に適用した一実施形態を示すもので、図４において符号１が、架構の支持部材２間に架設されて全体として緩やかな凸曲面を形成する屋根架構である。
この屋根架構１は、図３に示すように互いに直交する方向に架設されて、全体として複数の正方形の格子からなる上記屋根曲面を形成する複数本の骨組部材３…と、これら骨組部材３…の交差部に配設された連結部材４と、この連結部材４、４間に上記格子の対角方向の両方向にそれぞれ架設されてテンションが導入されたケーブル５…とから構成されたものである。これにより、上記ケーブル５…によって形成される正方形状の格子は、骨組部材３…によって形成される正方形状の格子に対して４５゜回転した位相をなしている。
ここで、上記骨組部材３としては、Ｈ形鋼が用いられており、そのウエブ両端のフランジ部を上下に位置させて配設されている。また、上記ケーブル５は、各対角方向にそれぞれ２本ずつ張設されている。
【００１３】
一方、上記連結部材４は、図１および図２に示すように、各々の格子を構成する上記骨組部材３…の端部３ａが接続される本体部６と、この本体部６から垂下する束材７と、この束材７の下端部に配設された２組のケーブル支持部材８と、これらケーブル支持部材８、束材７および本体部６を一体的に連結させるボルト９およびナット１０とから概略構成されている。
上記本体部６は、上記骨組部材３の高さよりも幾分長い寸法の鋼管の両端部を円板状の蓋体６ａ、６ｂで塞いだもので、当該蓋体６ａ、６ｂの中央部には、上記ボルト９が挿通される孔部１１が穿設されている。また、上記束材７は、所定の長さ寸法を有し、かつ上記本体部６よりも小径な鋼管であり、上記本体部６と軸線を一致させて配設されている。
【００１４】
さらに、上記ケーブル支持部材８は、各々２本のケーブル５を間に挟持する２枚の円板１２、１２によって構成されており、これら円板１２、１２の中心には、それぞれ上記ボルト９が挿通される孔部１４が穿設されている。また、これら円板１２、１２の対向面には、上記ケーブル５、５が嵌合する２条の溝部１３、１３が上記孔部１４を間に挟んで形成されている。そして、各溝部１３に、ケーブル５が嵌合されることにより、２本の上記ケーブル５が上記円板１２、１２間に挟持されている。この結果、互に異なる方向に張設された各２本のケーブル５、５は、各々独立したケーブル支持部材８によって挟持されている。
【００１５】
そして、上記ケーブル支持部材８および束材７は、上記ボルト９が円板１２の孔部１４側から束材７を介して本体部６の孔部１１に挿入され、頭部にナット１０が螺合されることにより、図２に示すように、本体部６に一体的に固定されている。ここで、上記ボルト９およびナット１０により、これらケーブル支持部材８、８を上記束材７を介して本体部６に固定する固定手段が構成されている。ちなみに、上記ケーブル支持部材８は、上記ナット１０を若干緩めた状態において、それぞれ上記ケーブル５の延在する面内においてボルト９回りに回転自在に設けられている。
そしてさらに、上記屋根架構１の骨組部材３の外周に、複数の格子にわたって帯状の屋根膜が取付けられることにより、ドーム形の屋根が構成されている。
【００１６】
以上の構成からなる屋根架構１によれば、骨組部材３…によって軸方向の力と面外曲げモーメントとに抗することができ、かつテンションが導入されて上記骨組部材３…の両対角方向に張設されたケーブル５…によって面内の剪断力に抗することができるうえ、さらに骨組部材３…としてＨ形鋼を用い、かつこのＨ形鋼を、強軸を面外方向に、かつ弱軸を面内方向に沿わせて配置しているので、高い曲げ強度を得ることができ、よって極めて軽量で、かつ構造安定性に優れた架構を構成することができる。ちなみに、上記骨組部材３…およびケーブル５…からなる架構によれば、骨組部材３…のみからなる架構と比較して、約３倍の剛性が得られることが確認された。
この結果、自重のみならず、地震、風、雪等による偏荷重に対しても充分な耐力および剛性を保持することができるとともに、さらに各格子の密度を小さく、換言すれば格子数を少なくすることができるため、優れた外観を得ることができ、大スパンの空間に適用した場合においても、構造安定性に優れた均質でかつ明るい空間を実現することができる。
【００１７】
また、上記Ｈ形鋼のウエブ面に吸音材を取付ければ、内部空間における残響時間の調整を行なうことができるといった効果も得られる。
さらに、上記ケーブル５…を各対角方向にそれぞれ２本ずつ張設し、かつ上記ボルト９を間に挟んで円板１２、１２の対向面間に挟持しているので、各ケーブル５の径を小さくすることができる。この結果、上記円板１２の薄肉化、延いてはケーブル支持部材８の小型化を図ることができるとともに、ケーブル５が外観上より目立たなくなり、よって架構としての外観が一層向上する。
【００１８】
また、施工に際しては、骨組部材３の両端部３ａが接続される連結部材４として、上記骨組部材３の端部３ａが接続される本体部６と、この本体部６から垂下する束材７と、この束材７の下端部に設けられて各対角方向のケーブル５…を独立して把持する２組のケーブル支持部材８、８とをボルト９およびナット１０によって一体化させたものを用いているので、部品点数が少なく、よってその製作が簡易であるとともに、施工が容易となる。
さらに、上記骨組部材３の端部３ａが接続される本体部６と、ケーブル５を把持するケーブル支持部材８との間に、束材７を介装しているので、骨組部材３の施工とケーブル５の張設作業とが干渉することがなく、これらの架設作業が一層容易となる。
【００１９】
加えて、上記ナット１０を若干緩めた状態において、２組のケーブル支持部材８、８が、それぞれ上記ケーブル５…の延在する面内において回転自在に設けられているので、ケーブル５…にテンションを導入する際等に、上記ケーブル支持部材８、８を上記ケーブル５の延在方向に自由に回転させることにより、それぞれのケーブル５の実際上のアライメントに倣って配置させることができる。このため、上記束材７やケーブル支持部材８に上記ケーブル５…のアライメントとの不一致に起因する不要な曲げ応力や剪断応力が発生することがなく、しかも異なるケーブル５…間において作用するテンションが大幅に相違するといったこともない。なお、上記ケーブル支持部材８をケーブル５のアライメントと一致させた後は、上記ナット１０を強固に締めつけることにより、当該ケーブル支持部材８が回転せず、かつケーブル５が円板１２、１２間において摺動しないように固定する。
【００２０】
なお、上記実施形態の説明においては、束材７の下端部に２組のケーブル支持部材８、８を配設し、これらによって骨組部材３が形成する格子の両対角方向に張設したケーブル５を独立的に支持する場合についてのみ説明したが、これに限るものではなく、本発明に係る屋根架構にあっては、さらに架構全体のうちで強度上補強が必要な箇所の骨組部材３については、束材７の下端部に追加のケーブル支持部材８を積層状に配設して、上記ケーブル５に加えて、さらに当該骨組部材３に沿って張設されたケーブル５を増設することにより、上記骨組部材３の剛性を高めることができ、よって強度上所望の箇所については、容易にその面外曲げ剛性を局部的に高めることができるという利点がある。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明によれば、軽量でかつ構造安定性に優れた架構を得ることができ、よって大スパンの空間に適用した場合においても充分な耐力および剛性を確保することができるとともに、各格子の密度を小さくすることが可能となるために外観にも優れる。しかも、格子状に配設されている結果、骨組部材が直線状に架設されているため、屋根膜の取付けも容易である。また、連結部材は、部品点数が少ないために、その製作が簡易であるとともに、束材によって骨組部材の施工とケーブルの張設作業とが互に干渉することがなく、これらの施工が容易になる。
加えて、独立して各方向のケーブルを支持するケーブル支持部材により、各ケーブルの実際上のアライメントに倣って配置させることができ、よって異なるケーブル間において作用するテンションが大幅に相違するといったことがなく、均質な剛性が得られる。
【００２２】
また特に、請求項２に記載の発明によれば、骨組部材としてＨ形鋼を用いているので、高い曲げ強度を得ることができ、よって一層軽量で、かつ構造安定性に優れた架構を構成することが可能となるとともに、さらに、請求項３に記載の発明によれば、各ケーブルの径を小さくすることができ、よって上記円板の薄肉化、延いてはケーブル支持部材の小型化が図られ、かつケーブルが外観上より目立たなくなって架構としての外観が一層向上するといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る屋根架構の一実施形態における連結部分の構造を示す分解斜視図である。
【図２】上記連結部分を示す斜視図である。
【図３】上記実施形態の屋根架構の要部を示す斜視図である。
【図４】上記屋根架構の全体構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１  屋根架構
２  支持部材
３  骨組部材
３ａ  端部
４  連結部材
５  ケーブル
６  本体部
７  束材
８  ケーブル支持部材
９  ボルト（固定手段）
１０  ナット（固定手段）
１２  円板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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