(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の外側に湾曲した圧縮上弦材１を間隔を空けて並べ、両者間を連結材２である間隔ごとに連結して梯子状上弦部を構成し、連結材２の一部または全部の中央下方向に束材３を固着し、束材３の下端部と梯子状上弦部の両端部とを引張下弦材４で連結し、上下弦材と交差する方向のつなぎ材なしで転倒せずに自立することができることを特徴とする張弦梁構造。
【請求項２】
前記張弦梁構造が両端で支持された状態で仮設時または完成後に受ける荷重に対し、前記梯子状上弦部が自立するだけの水平方向剛性および耐力を有している請求項１記載の張弦梁構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の張弦梁構造をある間隔で並べ、梯子状上弦部を圧縮上弦材７で、束材下端部を引張下弦材８で直交方向に連結し、直交方向にも張弦梁を構成したことを特徴とする張弦梁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木・建築分野における屋根構造等において使用される張弦梁構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の土木・建築分野で用いられてきた張弦梁構造としては、図６に示すように上方向に凸な圧縮上弦材１と下方向に凸な引張下弦材４とを組み合わせ、両者を一定間隔の束材３で連結して両端で支持構造６により支持することにより、屋根面に下向きに加わる自重や積載荷重などの均等荷重に対して全体が抵抗するように構成されたものが挙げられる。不均等荷重に対しては、必要に応じて斜め引張材５を付加することもある。この場合、図７に示す事例（「新建築」１９９７年５月号１１６ページ）に見るように、圧縮上弦材１には鋼管、Ｈ型鋼などを用い、横方向につなぎ材１０で連結して安定させるのが一般的である。
【０００３】
屋根構造の例としては、この他、特開平７−１９７５８３号公報に示されるように、多数のテンション材を縦横にかつ交互に組み重ねて張り込み格子状の上部屋根組および下部屋根組として上下２重に配置したものもある。しかし、これは上下のテンション材とも緊張するもので、前記張弦梁構造とは異なるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の張弦梁構造においては、横方向につなぎ材１０を連結するまで屋根構造全体が安定せず、建て方の途中段階では屋根構造を安定させるため張弦梁構造を支える仮設材が必要であるという課題があった。また、構造材の組み立てや屋根工事に伴い、作業員が所定の場所に行くための仮設足場が多く必要になるという課題もあった。
【０００５】
なお、特開平６−１３６８２８号公報には、一個の張弦梁構造が横方向の仮設材なしに自立するかのような例が図示されている。しかし、この例は上方へ湾曲する張弦材自体が一定の幅を有して屋根となるものであり、しかもその屋根となる張弦材の幅方向両側端から垂設した第２の索状体を基礎構造体に設けた引留部へ固定し、緊張力を付与することが必須とされている。したがって、同例は、図６に示したようなそれ自体が屋根となるものではない張弦梁構造を用いて図７に示したような屋根構造を構築する際の前述の課題を解決する手段になり得るものではない。
【０００６】
本発明の目的は、この張弦梁構造において、建て方の途中段階で屋根構造を安定させる仮設材を不要とし、かつ作業員が所定の場所に行くための仮設足場を省略できる構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の張弦梁構造は、２本の外側に湾曲した圧縮上弦材１を間隔を空けて並べ、両者間を連結材２である間隔ごとに連結して梯子状上弦部を構成し、連結材２の一部または全部の中央下方向に束材３を固着し、束材３の下端部と梯子状上弦部の両端部とを引張下弦材４で連結し、上下弦材と交差する方向のつなぎ材なしで転倒せずに自立することができることを特徴とする張弦梁構造である。この場合、前記張弦梁構造が両端で支持された状態で仮設時または完成後に受ける荷重に対し、前記梯子状上弦部が自立するだけの水平方向剛性および耐力を有していることが好ましい。また、前記本発明の張弦梁構造をある間隔で並べ、梯子状上弦部を圧縮上弦材７で、束材下端部を引張下弦材８で直交方向に連結し、直交方向にも張弦梁を構成することが可能である。
【０００８】
本発明の張弦梁構造では、圧縮上弦材１を梯子状に組む、すなわち２本の圧縮上弦材１を間隔を空けて並べ、両者間を連結材２である間隔ごとに連結することによって梯子状上弦部を構成する。これにより、張弦梁構造の横方向の耐力および剛性が向上し、横方向のつなぎ材なしで自立できるようになる。その結果、建て方の途中段階で構造を安定させるための仮設材を省略することができ、各張弦梁構造を地上で組み立て、梁毎に直接支持点間に重機等で吊り込むことが可能となる。
【０００９】
また、支持点間に架け渡された本発明の張弦梁構造は、上部が幅のある梯子状上弦部よりなっているため、作業員が容易にその上を移動することができ、２次部材や屋根材などの工事を行う上で必要となる仮設足場を大幅に省略することができる。
【００１０】
さらに、前述の本発明の張弦梁構造をある間隔で並べ、これらを直交方向に圧縮上弦材と引張下弦材で連結すれば、縦横両方向に張弦梁を構成した張弦梁構造となる。
【００１１】
【実施例】
次に本発明を図示の実施例によって詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の張弦梁構造を用いた屋根構造の例を示す図であって、図２はそのＡ−Ａ′断面図である。２本のＨ型断面を持つ圧縮上弦材１が水平方向に間隔を持って並び、両者がＨ型断面の連結材２によって一定間隔で連結されて梯子状上弦部を構成している。一部の連結材２の中央より下方向に向かって鋼管の束材３が固着され、束材３の下端部および梯子状上弦部の両端が２本の引張下弦材４によって連結され、全体が両端で支持構造６によって支持されて張弦梁構造を構成している。また、不均等荷重に対する変形を抑えるため、必要に応じて斜め引張材５を追加することもできる。
【００１３】
図３は５０ｍのスパンを持つ本発明の張弦梁構造の部材設計例を示す図であって、図４はそのＡ−Ａ′断面図である。建て方時に屋根構造にかかる鉛直荷重を８０ｋｇ／ｍ2とすると、梯子状上弦部にかかる軸力Ｎおよび曲げモーメントＭは解析によりそれぞれ約４３ｔ、２．３ｔｍとなる。梯子状上弦部の座屈長は、日本建築学会発行「鋼構造設計基準」により数１となる。
【００１４】
【数１】
全体座屈長λy＝２Ｌ／Ｂ＝２×５０００／８０＝１２５
個材座屈長λl＝Ｌl／ｉl＝３１２．５／５．０２＝６２
梯子状上弦部等価座屈長λe＝√（λy2 ＋λl2）＝１４０
ここに、Ｌ  ：全体スパン長（ｃｍ）
Ｂ  ：圧縮上弦材間隔（ｃｍ）
Ｌl ：連結材間隔（ｃｍ）
ｉl ：圧縮上弦材最小断面２次半径（ｃｍ）
【００１５】
これより、圧縮上弦材の許容圧縮応力度ｆcは０．４８８ｔ／ｃｍ2（ＳＭ４９０鋼の場合）となり、梯子状上弦部の設計チェック値は数２となり、該張弦梁構造は建て方時の荷重に対し横方向に安定し、仮設材なしで自立することが確認できる。
【００１６】
【数２】
0003709080.tif 000002
ここに、Ｚx：圧縮上弦材の断面係数（ｃｍ）
ｆb：圧縮上弦材の許容曲げ応力度（ｔ／ｃｍ2）
【００１７】
上記計算例では、梯子状上弦部を建て方時の荷重に対し自立するように設計しているが、同様の計算で建物完成後の荷重に対して自立するように設計することも可能である。この場合は、完成後もつなぎ材や母屋を省略することが可能となる。
【００１８】
以上の例において、圧縮上弦材１の断面は、Ｈ型以外にも鋼管、［型、Ｌ型、鋼棒など任意の断面を使用することが可能であり、また素材についても、鋼材以外に木材、コンクリートなど任意の素材を使用することができる。これは束材３についても同様である。また、引張下弦材４についても、ワイヤー、鋼棒、鋼板など任意の断面および素材を使用することができる。
【００１９】
図５は、張弦梁構造を直交方向に連結して縦横に張弦梁を構成した張弦梁構造を用いた屋根構造の例を示す図である。前述のように２本の圧縮上弦材１が連結材２で連結された梯子状上弦部を持つ第１の張弦梁構造を一方向にある間隔で並べ、梯子状上弦部を直交方向の圧縮上弦材７によって連結し、束材３の下端部を直交方向の引張下弦材８によって連結し、結果的に直交方向にも第２の張弦梁構造が構成されている。このような立体張弦梁構造においても、一方向を梯子状上弦部を有する張弦梁構造とすることによって、第１の張弦梁構造を地上で組み立て重機などで支持構造上に吊り込み、これを足場代わりにして直交方向の圧縮上弦材７、引張下弦材８を挿入していく手順を踏むことが可能となり、仮設材および仮設足場を大幅に省略した建て方を行うことができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により、張弦梁構造が横方向のつなぎ材なしで自立することになるので、建て方の途中段階で屋根構造を安定させる仮設材を不要とし、かつ作業員が所定の場所に行くための仮設足場を省略することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の張弦梁構造を用いた屋根構造の例を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′断面図である。
【図３】本発明の張弦梁構造の部材設計例を示す図である。
【図４】図３のＡ−Ａ′断面図である。
【図５】縦横に張弦梁を構成した張弦梁構造を用いた屋根構造の例を示す図である。
【図６】従来の張弦梁構造の例を示す図である。
【図７】従来の張弦梁構造を用いた屋根構造の例を示す図である。
【符号の説明】
１    圧縮上弦材
２    連結材
３    束材
４    引張下弦材
５    斜め引張材
６    支持構造
７    圧縮上弦材
８    引張下弦材
９    母屋
１０  つなぎ材
【図１】
0003709080.tif 000003
【図２】
0003709080.tif 000004
【図３】
0003709080.tif 000005
【図４】
0003709080.tif 000006
【図５】
0003709080.tif 000007
【図６】
0003709080.tif 000008
【図７】
0003709080.tif 000009