(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差して配置された柱状部材であって、各々がその一端から交差する箇所までの長尺部分と、他端から交差する箇所までの短尺部分とを有する４本の柱状部材と、
該４本の柱状部材の前記一端同士を相互に連結して、これら柱状部材の一端を頂点とする外側テトラヘドロンを形成する第１の線材と、
前記４本の柱状部材の前記他端同士を相互に連結して、これら柱状部材の他端を頂点とする内側テトラヘドロンを形成する第２の線材と、
前記柱状部材の各々の前記他端と、他の３本の柱状部材の前記一端とを夫々連結して前記外側テトラヘドロンと前記内側テトラヘドロンとをネットワーク化する第３の線材とからなるテンセグリテイ構造体用のテトラヘドロン・モジュール。
【請求項２】
前記４本の柱状部材が、前記交差する箇所で相互に連結されている、請求項１に記載のテトラヘドロン・モジュール。
【請求項３】
前記４本の柱状部材が、個々独立して配置されている、請求項１に記載のテトラヘドロン・モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、モジュール化されたテンセグリテイ構造体に関し、特に、それ自体を構造的に強固にできるテトラヘドロン・モジュール及びそれ自体がテンセグリテイ化されたテトラヘドロン・モジュールに関する。
【０００２】
【従来技術】
一般建築の構造体、例えば、建物、橋、タワー等は、地盤に対して強固に固定化することによって、この構造体を支えるとの考え方に立脚しているため、地震等の地盤の変動に対して極めて感受性が強いという本質的な問題を有している。
【０００３】
これに対して、ジオデジックドームで有名な米国のR. Buckminster Fuller （以下、バックミンスター・フラーという）が提起したTensile-integrity Structures（一般的にテンセグリテイ構造体と称されている）は、自重を極限まで減少させ且つ柔軟な構造体であることを目的とし、また、地盤から独立した存在を目的とするものである。したがって、テンセグリテイ構造体は、単に軽量構造物であるというだけでなく、地震等の地盤の変動があったとしても全体的な倒壊の恐れがない点で極めて注目すべきものがある。
【０００４】
テンセグリテイ構造体の具体的な構造は、これを構築する要素つまり構造材そのものが圧縮部材(compression member)と張力部材(tension member)とで構成され、典型的には、米国特許第 3,063,521号に詳細に記述されているように、張力部材を連続的にネットワーク化し、その一方で圧縮部材を非連続化する手法が採用される。
【０００５】
米国特許第 4,207,715号には、モジュール化されたテンセグリテイ構造体が開示されている。この米国特許に開示の各種多面体のモジュールのうち、特にテトラヘドロン(Tetrahedron) のモジュールについて説明すると、テトラヘドロン・モジュールは、その全ての辺（６つの辺）が全て等しい長さ寸法を有する（したがって正４面体であり、以下、正テトラヘドロンという）。そして、このテトラヘドロン・モジュールは、正テトラヘドロンの中心で相互に連結された４本の圧縮部材つまり柱状部材を有し、この４本の柱状部材は、テトラヘドロンの中心から放射状に延びて、各柱状部材の自由端がテトラヘドロンの各頂点を形成し、これら柱状部材の自由端同士を張力部材つまりワイヤで連結することにより構成されている。
【０００６】
上記米国特許第 4,207,715号は、また、各モジュールを相互に連結することにより形成された種々のテンセグリテイ構造体を開示しており、正テトラヘドロン・モジュールからなる構造体にあっては、隣接するモジュール間で、一方の正テトラヘドロンの１辺の中点あるいは1/3 の箇所に対して、他方の正テトラヘドロンの柱状部材の自由端を連結する構成からなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、テンセグリテイ構造体をモジュール化する場合、モジュールそれ自体を構造的に強固にすれば、結果的に、テンセグリテイ構造体が構造的に強固なものになる。また、上記米国特許第 4,207,715号に開示のものにあっては、正テトラヘドロン・モジュールを連結した構造体は、モジュール間で柱状部材が非連続的になっていることから、構造体それ自体をテンセグリテイ構造体と呼ぶことは可能であるが、各モジュールに注目すると、これを構成する４本の柱状部材が正テトラヘドロンの中心で直接的に連結されているため、このモジュールに関して言うならば、典型的なテンセグリテイ構造体であるとは言い難い。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上述した米国特許第 4,207,715号に開示のモジュールそれ自体を構造的に強固にしたテンセグリテイ構造体用のテトラヘドロン・モジュールを提供することにある。
本発明の更なる目的は、モジュールそれ自体を典型的なテンセグリテイ化したテンセグリテイ構造体用のテトラヘドロン・モジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる技術的課題を達成するために、本発明にあっては、
互いに交差して配置された柱状部材であって、各々がその一端から交差する箇所までの長尺部分と、他端から交差する箇所までの短尺部分とを有する４本の柱状部材と、
該４本の柱状部材の前記一端同士を相互に連結して、これら柱状部材の一端を頂点とする外側テトラヘドロンを形成する第１の線材と、
前記４本の柱状部材の前記他端同士を相互に連結して、これら柱状部材の他端を頂点とする内側テトラヘドロンを形成する第２の線材と、
前記柱状部材の各々の前記他端と、他の３本の柱状部材の前記一端とを夫々連結して前記外側テトラヘドロンと前記内側テロラヘドロンとをネットワーク化する第３の線材とからなる構成を採用してある。
【００１０】
【作用】
上記の構成によれば、柱状部材の長尺部分の端を線材で連結することにより形成されるテトラヘドロンの中に、柱状部材の短尺部分の端を線材で連結して内側テトラヘドロンが形成されているため、内外二重のテトラヘドロンによってモジュールそれ自体が構造上強固なものになる。
【００１１】
４本の柱状部材は、相互に連結していてもよく、或いは、これら４本の柱状部材を連結することなく、個々独立したものであってもよい。４本の柱状部材を相互に連結しないときには、モジュールそれ自体が、第１ないし第３の線材によって連続的にネットワーク化された中に、非連続的に配置された柱状部材を有することになり、従って、モジュールそれ自体、典型的なテンセグリテイ構造体となる。
【００１２】
【実施例】
以下に、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、実施例の正テトラヘドロンからなるモジュールの斜視図である。実施例の正テトラヘドロン・モジュール１００は、外側に位置する外部テトラヘドロン１と、モジュール１００の内部に位置する内部テトラヘドロン２とを有する。
【００１３】
モジュール１００は、その構成要素として、４本の柱状部材３を有し、４本の柱状部材３は、夫々、外部テトラヘドロン１の４つの各頂点Ａから中心Ｏの近傍を通過して外部テトラヘドロン１の他の３つの頂点Ａで形成される三角形の面Ｓの近傍まで延びている。ここに、柱状部材３において、外部テトラヘドロン１の頂点Ａを形成する一端から中心Ｏまでの部分を長尺部分３ａと呼び、中心０から外部テトラヘドロン１の三角形の面Ｓの中点の近傍に位置する他端までの部分を短尺部分３ｂと呼ぶことにする。
【００１４】
４本の柱状部材３は、中心Ｏで、相互に連結してもよいが、モジュール１００それ自体を典型的なテンセグリテイ構造体にするのであれば、４本の柱状部材３を連結する必要はない。この柱状部材３は、テンセグリテイ構造体の圧縮部材を構成するものであり、圧縮部材として必要な剛性を有していれば特にその素材は限定されるものではないが、例えば、鉄、ステンレス合金、合成樹脂、木材であってもよく、また軽量化を考慮するのであれば、アルミニウム合金、チタン合金、強化プラスチックであるのが好ましい。また、柱状部材３は、中実あるいは中空の棒材又は板材であってもよく、中実あるいは中空の棒材で構成するのであれば、その断面形状は、任意であり、矩形、円形等であってもよい。また、柱状部材３を板材で構成するのであれば、断面Ｕ字状、断面Ｌ字状の部材であってもよい。また、柱状部材３の端部だけ中空あるいは中実もしくは異形にしてもよい。
【００１５】
モジュール１００の外部テトラヘドロン１は、４本の柱状部材３の長尺部分３ａの４つの端を第１の線材４で連結することによって構成されている。すなわち、外部テトラヘドロン１の６つの辺は、長尺部分３ａの４つの端同士を相互に連結する６本の等しい長さの線材４で構成されている。また、モジュール１００の内部テトラヘドロン２は、４本の柱状部材３の短尺部分３ｂの４つの端を第２の線材５で連結することによって構成されている。すなわち、内部テトラヘドロン２の６つの辺は、短尺部分３ｂの４つの端同士を相互に連結する６本の等しい長さの線材５で構成されている。
【００１６】
また、各柱状部材３の短尺部分３ｂの端は、その近傍に位置する外部テトラヘドロン１の各面Ｓを形成する３つの頂点Ａ、つまり他の３本の柱状部材３の長尺部分３ａの端に対して第３の線材６で連結されている。すなわち、一つの柱状部材の短尺部分３ｂの端は、他の３本の柱状部材の長尺部分３ａの端と、夫々、３本の線材６で連結され、これにより、外部テトラヘドロン１と内部テトラヘドロン２とがネットワーク化されている。なお、上記第１、第２、第３の線材４、５、６を図面上明らかにするために、外部テトラヘドロン１の６つの辺を構成する第１の線材４を実線で表し、内部テトラヘドロン２の６つの辺を構成する第２の線材５を破線で表し、ネットワーク化のための第３の線材６を仮想線で表してある。
【００１７】
上記の線材４、５、６は、テンセグリテイ構造体の張力部材を構成するものであり、張力部材として必要な強度を有していれば特にその素材は限定されるものではないが、例えば、合金を含む金属、強化プラスチック、炭素繊維、合成繊維等、適宜の材料からなるワイヤ、ストランド等で構成することができる。
【００１８】
第１ないし第３の線材４〜６は、各々、独立した別の線材で構成してもよいが、これら線材４〜６を一本の連続した線材で構成してもよく、この連続した線材を採用した場合に各柱状部材３と線材４〜６の連結方法の一例を図２および図３に示す。図２は、柱状部材３として中実の棒材を採用した場合に、この柱状部材３の長尺部分３ａの端と、各柱状部材３の長尺部分３ａの端に連結されることになる合計６本の線材との連結構造を示すものである。また、図３は、柱状部材３として中空の棒材を採用した場合に、この柱状部材３の長尺部分３ａの端と線材との連結構造を示すものである。この図２、図３の例は、柱状部材３の長尺部分３ａを代表して示すものであり、短尺部分３ｂについても、図２あるいは図３と同様に構成すればよい。
【００１９】
図２において、中実の棒材からなる柱状部材３にあっては、その両端面に十文字に交差する２本のスリット７、８と、各スリット７、８の深部で各々延びる合計２つの孔９、１０が形成されている。モジュール１００を構成する線材４〜６と柱状部材３と連結するときには、一本の線材を一筆書きの要領で柱状部材３の各端の一つのスリット７を利用して一つ孔９を通過させながら張り渡すことによりモジュール１００を作り、その後、各線材４〜６部分の張力を調整した後に、図２に代表的に示すピン１１を孔９の開口に差し込むことによって線材を固定させる。
【００２０】
図３に示す中空の棒材からなる柱状部材３にあっては、両端に所望の数の孔１２を形成して、この孔１２を利用してモジュール１００を作ると共に、複数のスリット１３を形成して、適当なスリット１３を利用してモジュール１００間の連結を行うようにしてもよい。
【００２１】
上述したモジュール１００は、このモジュール１００を従来と同様に連結することによって所望のテンセグリテイ構造体を構築することができる。但し、モジュール１００は、従来と異なり、各柱状部材３の両端を隣接するモジュール１００の線材に連結することができる。この連結は、図２に示す例に従うのであれば、柱状部材３の各端の余ったスリット８を利用して孔１０に隣接するモジュール１００の線材を収容して、これを上述したピン１１で固定するようにしてもよい。このような孔１０あるいは孔９、１２は、その開口部を外方に向けて拡開したテーパ形状にするのが、この開口から出る複数の線材４、５、６と孔９、１０、１２の開口縁との局部的な摩擦を回避する上で好ましい。
【００２２】
以上、モジュール１００を複数連結することにより構成されるテンセグリテイ構造体は、オブジェとして利用してもよく、あるいは、ドーム、あるいは建物の壁、床、梁として利用してもよい。このような適用例において、必要ならば、モジュール１００の面Ｓを被覆材で覆ってもよい。また、モジュール１００を多層化して配置するようにしてもよい。
【００２３】
以上、正テトラヘドロンからなるモジュール１００を説明したが、これによって構築されるテンセグリテイ構造体の厚みの調整は、モジュール１００に含まれる４本の柱状部材３の長さ寸法を異ならせることによって行うことができる。この場合モジュール１００は、正テトラヘドロンでなくなるのは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、モジュールが内外二重構造のテトラヘドロンによって構成されるため、モジュールそれ自体を構造上強固なものにすることができる。また、モジュールを構成する４本の柱状部材を相互に連結しない構成をとったときには、モジュールそれ自体もテンセグリテイ構造にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のモジュールの斜視図。
【図２】中実の柱状部材の端部と線材との連結方法の一例を示す部分斜視図。
【図３】中空の柱状部材の端部と線材との連結方法の一例を示す部分斜視図。
【符号の説明】
１００  テトラヘドロン・モジュール
１    外側テトラヘドロン
２    内側テトラヘドロン
３    柱状部材
３ａ    柱状部材の長尺部分
３ｂ    柱状部材の短尺部分
４    第１の線材
５    第２の線材
６    第３の線材
【図１】
0003636495.tif 000002
【図２】
0003636495.tif 000003
【図３】
0003636495.tif 000004