(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横向きの円弧又は円弧に近似した曲線に沿って設けられた耐力壁を有する下部構造物と、その下部構造物に支持されると共に当該下部構造物から横方向に延設される大屋根と、その大屋根の少なくとも延設方向先端部側を支持する柱部材とを備えることを特徴とする大屋根構造物。
【請求項２】
上記柱部材と大屋根との間に免震装置を介装したことを特徴とする請求項１に記載された大屋根構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ドーム等の大空間を覆う大屋根構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の大屋根構造物は、例えばドームのように、大屋根で覆う大空間の外周に沿って当該大空間の全周を囲むように耐力壁（下部構造物）が形成され、その下部構造物の上に大屋根の外周側部分が支持されて構成されている。
このとき、上記下部構造物と大屋根とは、通常、ピン接合等によって剛に接合される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の大屋根構造では、所定の大空間を囲むように下部構造物（耐力壁）が形成されるので、大屋根で覆う大空間の側方を大きく開放することが困難であり、当該大屋根で覆う大空間は、少なくとも側方には閉鎖された空間となっていた。
【０００４】
また、下部構造物と大屋根とは剛に接合されているために、地震などによる外力が地盤等から下部構造物に入力されると、その下部構造物から大屋根に直接，大きな水平力が伝達される。従って、上記水平力に抵抗可能なだけの剛性及び強度が大屋根に要求されていた。
逆に、地震時等によって発生する大屋根からの水平力が接合部を介して下部構造物にも伝達されるために、その大きな水平力による大きな剪断力や曲げモーメントに抵抗可能なだけの剛性及び強度が下部構造物にも要求されていた。
【０００５】
さらに、温度の変化によって大屋根が伸縮しようとしても、該大屋根は下部構造物に対して剛に接合されているため、大屋根に所定の温度応力が負荷され、その温度応力に抵抗可能なだけの強度も大屋根に要求される。
このように、上記従来の大屋根構造では、下部構造物から伝達される水平力に抵抗可能なだけの強度が要求されるために、大屋根自体が重くなり、それを支持する下部構造物にもそれに合わせて所定の剛性が要求される。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、大屋根で覆う大空間の側方を大きく開放可能とすると共に大屋根の軽量化を図ることができる大屋根構造を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の大屋根構造は、横向きの円弧又は円弧に近似した曲線に沿って設けられた耐力壁を有する下部構造物と、その下部構造物に支持されると共に当該下部構造物から横方向に延設される大屋根と、その大屋根の少なくとも延設方向先端部側を支持する柱部材と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載された構成に対し、上記柱部材と大屋根との間に免震装置を介装したことを特徴としている。
【０００９】
【作用】
請求項１に記載した発明においては、大屋根は、下部構造物から張り出し、その張り出した部分は柱部材で支持する構造であるので、覆う大空間の側方を従来よりも任意に且つ大きく開放することが可能となる。
また、地震等により大屋根が揺れることによって発生する水平力は、下部構造物の横断面円弧状又は略円弧状の耐力壁で集約して負担されることで、上記大屋根からの水平力は下部構造物で支持させる。このとき、上記耐力壁は、横断面アーチ状をしているので、上記大屋根からの水平力に抵抗可能なだけの剛性を持たせることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載した発明においては、柱部材と大屋根との間に免震装置を介装したので、大屋根から柱部材に伝達される水平力は、上記免震装置によって吸収されて大幅に低減されると共に、柱部材から大屋根に伝達される水平力も、上記免震装置によって吸収されて大幅に低減される。
さらに、温度変化によって大屋根が伸縮しても、上記免震装置によって大屋根と柱部材との間は水平方向に相対変位可能となっているので、大屋根に発生する温度応力は従来よりも低減される。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、大屋根構造を上方からみた図であり、図２は、大屋根構造を側方からみた概略図である。
まず構成について説明すると、上記図１及び図２に示すように、大屋根１の延在方向両端部分がそれぞれ下部構造物２と二本の柱部材３とによって支持されている。
【００１２】
上記下部構造物２は、略半円筒形状をした構造物であって、横方向に所定の円弧に近似される曲線に沿って耐力壁２ａが形成され、その耐力壁２ａの上部に屋根部材２ｂが設けられている。また、上記耐力壁２ａの略円弧形状の両端部間には、上記図１及び図３に示すように、エンドガーダ４が横架されていて、そのエンドガーダ４を介して、下部構造物２は上記大屋根１の一端部側に結節されてい。
【００１３】
また、上記大屋根１の骨組みは、上記図１に示すように、上記エンドガーダ４を骨組みの一部とすると共に、立体トラス状の複数の大梁５（以下クリスタルトラスと呼ぶ）とキールガーダ６とを備えている。
上記各クリスタルトラス５は、それぞれ上記エンドガーダ４に結節されて、大屋根１の延在方向に沿って延設されていると共に、上記延在方向と直交する方向に所定間隔をあけて配列している。
【００１４】
また、上記複数のクリスタルトラス５の延設方向先端部側を連結するようにキールガーダ６が横架され、上記複数のクリスタルトラス５の延設方向先端部側を一体化している。また、上記エンドガーダ４とキールガーダ６との間において、各クリスタルトラス５間を連結するように、図示しない多数のサブビームが横架されている。そして、上記のような構造の骨組みに対して屋根パネルが布設されることで、大屋根１が構成されている。
【００１５】
また、上記大屋根１のキールガーダ６の両側位置が、図４に示すように、それぞれ柱部材３によって支持されている。なお、図４中、７は張弦ストランドであって、上記キールガーダ６に所定の剛性を付与している。
そして、上記構成によって、上記大屋根１は、下部構造物２と２本の柱部材３とによってのみ支持されることになる。
【００１６】
また、上記大屋根１のキールガーダ６と柱部材３の上部との間には、免震装置８が介装されている。
次に、その免震装置８の構成について説明する。
その構成は、図５に示すように、柱部材３の上端部に柱側支承部９が固定され、その支承部９の上面にステンレス板等からなる滑り板１０が水平に固定されている。その滑り板１０の上面には、図６に示すように、複数個の摩擦部材１１が摺動可能に配設されることで、該滑り板１０と摩擦部材１１とによって滑り支承が形成されている。
【００１７】
また、上記複数個の摩擦部材１１の上端部は、薄い円板状の滑り台１２の下部に一体的に固定されている。その滑り台１２の上面には、バネ支承を構成する積層ゴム１３が固定され、その積層ゴム１３の上端部には、下部球座部材１４が固定されている。
上記下部球座部材１４には、上面中央部に凹な球面１４ａが形成されていて、その凹な球面１４ａに対して、上側から、凸な球面１５ａを持つ上部球座部材１５が摺動可能に当接することで、球座支承が構成されている。
【００１８】
さらに、上記上部球座部材１５は、屋根側支承部１６に固定されている。この屋根側支承部１６は、上記キールガーダ６の下弦部材に固定されている。
また、上記下部球座部材１４と柱側支承部９との間には、その下部球座部材１４と柱側支承部９との滑動変位量を抑制するために、図７に示すように、ゴム部材からなる複数個の水平バネ１７が介装されている。なお、この水平バネ１７には、鉛直方向の圧縮力は負担させていない。また、図５中では、上記摩擦部材１１を見やすくするために、上記水平バネ１７の位置を破線で示し当該水平バネ１７を省略している。
【００１９】
また、上記柱側支承部９と屋根側支承部１６との間に複数組のストッパ１９が介装されている。この各ストッパ１９は、柱側支承部９に固定される柱側ストッパ部材１９ａと屋根側支承部１６に固定される屋根側ストッパ部材１９ｂとから構成されていて、柱側ストッパ部材１９ａの先端部が屋根側ストッパ部材１９ｂの先端部に上側から上下に対向することで、柱側支承部９に対する屋根側支承部１６の浮き上がりを拘束すると共に、上記柱側支承部９と屋根側支承部１６とが水平方向に所定距離だけ相対変位すると、上記柱側ストッパ部材１９ａと屋根側ストッパ部材１９ｂとが当接して、それ以上の相対変位を拘束するようになっている。そして、このストッパ１９によって、上記屋根側支承部１６の脱落を防止している。
【００２０】
次に、上記構成の大屋根構造の作用等について説明する。
本実施例の大屋根構造では、大屋根１を上記下部構造物２と２本の柱部材３によってのみ支持しているので、下部構造物２と柱部材３との間、及び柱部材３間を大きく開放することが可能となる。なお、下部構造物２側は、その耐力壁２ａによって所定の遮音性が確保される。
【００２１】
そして、上記大屋根１で覆われる大空間や下部構造物２内の空間に対して、図１中破線で示す位置にアリーナを形成したり、上記大空間内に独立した複数の構築物を形成したりすることが可能となる。また、上記大屋根１は、半円筒形の下部構造物２と２本の柱部材３のみで支持されているので、大屋根１で覆う大空間に構築した上記アリーナの座席部分等を上記大空間内を移動可能に設定したりすることもできる。
【００２２】
また、本実施例の屋根構造では、柱部材３と大屋根１との間に免震装置８を介装したので、地震等による外力が柱部材３に入力され、その柱部材３の上端部が水平方向に揺れても、相対的に摩擦部材１１が滑り板１０上を滑ることで、柱部材３から大屋根１に伝達される水平力は、両者１，３を剛に接合した場合に比べて大幅に低減される。
【００２３】
逆に、大屋根１が水平方向に揺れた場合にも、摩擦部材１１が滑り板１０上を滑ることで、大屋根１から柱部材３に伝達される水平力は、両者１，３を剛に接合した場合に比べて大幅に低減されて、上記柱部材３は、剪断力や曲げモーメント上有利となる。
このように、大屋根１と柱部材３を剛に接合した場合に比べて、両者１，３の水平方向の外力に対する剛性は低く設定可能となり、大屋根１を軽量化することができる。
【００２４】
ここで、上記大屋根１の水平方向の揺れは、エンドガーダ４を介して下部構造物２の耐力壁２ａに伝達されるが、該耐力壁２ａは横断面アーチ状をしていることで、上記水平力に抵抗可能なだけの強度と剛性を上記下部構造物２に持たせることができる。なお、上記のように耐力壁２ａの端部同士は、エンドガーダ４で連結されているので、上記のようにエンドガーダ４を介して大屋根１から耐力壁２ａに水平力が入力されても、当該耐力壁２ａは、所定のアーチ状形状が維持される。
【００２５】
また、温度変化によって大屋根１が伸縮しても、上記免震装置８の積層ゴム１３が変形することで吸収されて、大屋根１に発生する温度応力が大幅に低減される。従って、温度応力上も当該大屋根１は有利な構造となっている。
また、風や地震等によって、大屋根１に上下変位が生じた場合には、上記ストッパ１９によって、柱側支承部９から屋根側支承部１６が脱落されることが防止される。また、上記上下変位による各支承部分での回転変位は、上記上部球座部材１５と下部球面部材との間に形成された球面支承によって吸収されるので、その回転変位による力が柱部材３に伝達されることは抑えられるようになっている。
【００２６】
このように、上記実施例の屋根構造の架構形式では、大屋根１に発生する水平力は下部構造物２側に伝達させて当該下部構造物２で支持させるようにすると共に、柱部材３では、大屋根１の鉛直荷重だけを受け持つようにしている。
なお、上記実施例では、免震装置８として、滑り支承、バネ支承、及び回転支承を備えた免震装置８で説明しているが、免震装置８に対して、必ずしも、この３種類の支承構成を備える必要はない。
【００２７】
また、上記実施例では、バネ支承として積層ゴム１３を例示したが、これに限定されるものではなく、他の粘弾性体から構成されるなど他の公知のバネ支承であっても構わない。
また、上記水平バネ１７はゴム部材から構成されているが、これに限定されるものではなく、軸を水平にしたコイルスプリング等、他の公知の水平バネから構成しても構わない。
【００２８】
また、回転支承として球座支承を例示しているが、他の公知の回転支承を採用しても構わない。
また、上記実施例において、下部構造物２の耐力壁２ａは略円弧形状に沿って形成されるが、該略円弧は真円である必要はなく楕円形状等であってもよい。要は、横断面アーチ状に形成されていればよい。
【００２９】
また、上記説明では下部構造物２を、略半円筒形状をした構造物と説明しているが、樽形状のように上下方向の途中が側方に膨らんだような壁形状などであってもよい。要は、大屋根１の水平力を支持する耐力壁２ａが、横方向に円弧又は円弧に近似される曲線に沿って形成されていればよい。
また、上記実施例では、２本の柱部材で大屋根を支持する場合の例で説明したが、３本以上の柱部材で大屋根を支持するように構成してもよい。
【００３０】
また、上記柱部材に所定の剪断剛性等を持たせる場合には、上記柱部材と大屋根との間の免震装置を省略しても構わない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の大屋根構造では、空間を仕切る壁部は、円弧又は円弧に近似した曲線に沿って形成された耐力部分しかないので、側方に大きく開放された状態で大空間を覆うように大屋根を架構することができるという効果がある。
【００３２】
このとき、請求項２に記載した発明を採用すると、大屋根と柱部材との間に免震装置が介装されているので、大屋根と柱部材との間の相互の水平力の伝達を大幅に低減させることができる。この結果、大屋根が水平荷重に対して有利となり、大屋根の軽量化に繋がるという効果がある。
また、柱部材も、上記のように大屋根からの水平力を大幅に低減できることで、剪断力や曲げモーメント上有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例の大屋根構造を示す上面図である。
【図２】本発明に係る実施例の大屋根構造を示す概略側面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ図であって、耐力壁２ａの端部間を連結するエンドガーダを示す図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ図であって、キールガーダと柱部材との関係を示す図である。
【図５】本発明に係る実施例の免震装置を示す側面図である。
【図６】図５におけるＣ−Ｃ図であって、摩擦部材等の配置を示す図である。
【図７】図５におけるＤ−Ｄ図であって、水平バネの配置を示す図である。
【符号の説明】
１        大屋根
２        下部構造物
２ａ      耐力壁
３        柱部材
８        免震装置
９        柱側支承部
１０      滑り板
１１      摩擦部材
１３      積層ゴム
１４      下部球座部材
１５      上部球座部材
１６      屋根側支承部
１７      水平バネ
１９      ストッパ
【図１】
0003552071.tif 000002
【図２】
0003552071.tif 000003
【図３】
0003552071.tif 000004
【図４】
0003552071.tif 000005
【図５】
0003552071.tif 000006
【図６】
0003552071.tif 000007
【図７】
0003552071.tif 000008