(57)【要約】【課題】積雪によって崩壊せず構造安定性も高いシェルター及びその架構を提案する。【解決手段】複数本の曲線材２ａで曲面状に形成された屋根フレーム２と、この屋根フレーム２の頂部を支持するサポート部材３とを備えたシェルター架構１Ａ，１Ｂであり、各曲線材２ａは、比較的曲げ剛性の小さい軸材たるＰＣ鋼棒２ａ’を弾性範囲内で強制的に曲げ変形させた状態で端部を拘束してなる。屋根フレーム２の頂部は、サポート部材３に固定支持されていることが望ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の曲線材で曲面状に形成された屋根フレームと、この屋根フレームの頂部を支持するサポート部材とを備え、
前記各曲線材は、比較的曲げ剛性の小さい軸材を弾性範囲内で強制的に曲げ変形させた状態で端部を拘束してなる、
ことを特徴とするシェルター架構。
【請求項２】
前記屋根フレームの頂部が前記サポート部材に固定支持されていることを特徴とする請求項１に記載のシェルター架構。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のシェルター架構における前記屋根フレームに膜材を張設してなることを特徴とするシェルター。
【請求項４】
前記膜材が、気体を内包した複層膜であることを特徴とする請求項３に記載のシェルター。
【請求項５】
前記膜材が、加圧気体を内包したエアマットであることを特徴とする請求項３に記載のシェルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、園芸用グリーンハウス、温室、屋内プール、アトリウム等の様々な建築物の屋根となるシェルター及びその架構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、植物園、プール、車庫、スポーツ施設等の建築物に関し、図７に示すように、屋根に作用する外力による変形を許容しうる曲げ剛性の低い軸力部材２’で曲面構造の屋根骨組を構成したシェルター架構１’が開示されている。このシェルター架構１’は、軸力部材２’が外力に対して曲げではなく主に軸力で抵抗するようになっている（曲げ抵抗系から軸力抵抗系への移行）ので、軸力部材２’を小断面化して工費節減・工期短縮を図ることができ、また、地震に対する安全性も高い（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１７１４７４号公報（第１−２頁，第１−１１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシェルター架構１’では、降雪時に軸力部材２’が撓み、同図中で点線表示したように、屋根の頂部に雪が積もってそこが凹み、さらにそこに雪が溜まって屋根の凹みがさらに大きくなる、というサイクルが進行し、積雪荷重によって屋根が崩壊してしまう危険性がある。
また、外力に対する変形量が大きすぎて、強風時等における構造安定性に欠けるという欠点もある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、積雪によって崩壊せず構造安定性も高いシェルター及びその架構を提案することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、複数本の曲線材で曲面状に形成された屋根フレームと、この屋根フレームの頂部を支持するサポート部材とを備え、前記各曲線材は、比較的曲げ剛性の小さい軸材を弾性範囲内で強制的に曲げ変形させた状態で端部を拘束してなる、ことを特徴とするシェルター架構である。
【０００７】
かかるシェルター架構は、主構造材たる曲線材で構成された曲面状の屋根フレームと、この屋根フレームをサポートするサポート部材とで構成されている。
曲線材は、屋根に作用する外力による変形を許容しうる程度に曲げ剛性の小さい直線状の軸材（たとえばＰＣ鋼棒等）を、その曲げ弾性範囲内で強制的に曲げ変形させて、この状態で端部を拘束することにより得られるものである。したがって、このような曲線材を複数本組み合わせて曲面状に形成した屋根フレームは、自重や風、雪等の諸外力を受けたときに、作用外力を減少させつつ主として軸力で抵抗するように大きく変形し、外力が除去された後は元の形状に復元することになる。
また、サポート部材は、変形しやすい屋根フレームで形成される屋根上に雪が溜まる凹みを作らないようにするとともに、変形しやすい屋根フレームの形状を安定させるために、屋根フレームの頂部を支持する部材である。
つまり、このような屋根フレームとサポート部材とからなるシェルター架構によれば、雪は屋根上に溜まらず屋根面に沿って滑り落ちていきやすくなるので、積雪による屋根崩壊の危険が減少する。また、屋根フレームの頂部がサポート部材で支持されているので、強風時等における屋根のバタツキを抑えることができ、構造安定性が高い。さらに、屋根フレームは軸力抵抗系であるので、曲げ抵抗系に比べて曲線材を小断面化して工費節減・工期短縮を図ることができ、地震等に対する安全性も高い。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のシェルター架構において、前記屋根フレームの頂部が前記サポート部材に固定支持されていることを特徴とする。
【０００９】
かかるシェルター架構は、屋根フレームの頂部がサポート部材に固定支持されている（屋根フレームの頂部とサポート部材とが回転不能に接続されている）ので、より一層、雪が屋根面に沿って滑り落ちていきやすい。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のシェルター架構における前記屋根フレームに膜材を張設してなることを特徴とするシェルターである。
【００１１】
かかるシェルターは、上記シェルター架構の屋根フレームに、フィルム、キャンバス等からなる膜材を張設したものである。したがって、上記シェルター架構の利点を生かしつつ、風雨をしのぐ屋根面を備えたシェルターとすることができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のシェルターにおいて、前記膜材が、気体を内包した複層膜であることを特徴とする。
【００１３】
かかるシェルターは、上記シェルター架構の屋根フレームに、空気等の気体を内包した複層膜を張設したものである。したがって、上記シェルター架構の利点を生かしつつ、風雨をしのぐ屋根面を備え、断熱性の高いシェルターとすることができる。また、複層膜の透光性や形状は、内包される気体の種類や圧力等を適宜選択することにより自由に設定される。さらに、内包される気体を高温のものとすることにより、降雪時における屋根面の融雪・滑雪をスムーズに行うことができる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項３に記載のシェルターにおいて、前記膜材が、加圧気体を内包したエアマットであることを特徴とする。
【００１５】
かかるシェルターは、上記シェルター架構の屋根フレームに、加圧気体を内包したエアマットを張設したものである。したがって、上記シェルター架構の利点を生かしつつ、風雨をしのぐ屋根面を備え、断熱性、形状安定性、耐久性においてより優れたシェルターとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略するものとする。
【００１７】
図１（ａ）は本発明に係るシェルター架構における曲線材の設置方法を説明する模式図、図１（ｂ）は本発明に係るシェルター架構の基本構成を説明する模式図である。これらの図に示すように、シェルター架構１Ａは、基本的に、主構造材たる複数本の曲線材２ａ，２ａで曲面状に形成された屋根フレーム２と、屋根フレーム２の頂部を支持するサポート部材３とで構成される。
【００１８】
屋根フレーム２を構成する曲線材２ａは、屋根に作用する外力による変形を許容しうる程度に曲げ剛性の小さい軸材（たとえばＰＣ鋼棒等）を、その曲げ弾性範囲内で強制的に曲げ変形させ、その状態で端部を拘束することにより形成される。たとえばここでは図１（ａ）に示すように、直線状のまま現場に搬入されたＰＣ鋼棒２ａ’の上端部を、地盤に立設されたサポート部材３の頂部に回転不能に接続し、その後、全体的に上に凸となるようにＰＣ鋼棒２ａ’を強制的に曲げ、その状態でＰＣ鋼棒２ａ’の下端部を下部架構４に接続することによって曲線材２ａが形成されている。
【００１９】
つまり、曲線材２ａは、外力が作用すると弾性範囲で容易に変形し、外力が除去されれば元通りの、上に凸となるような形状に復元する特性を有している。したがって、このような曲線材２ａを複数本組み合わせて曲面状に形成された屋根フレーム２は、自重や風、雪等の諸外力を受けたときに、作用外力を減少させつつ主として軸力で抵抗するように大きく変形し、外力が除去された後は元の曲面形状に復元する。
【００２０】
サポート部材３は、たとえばここでは地盤に立設された支柱であり、その頂部には曲線材２ａ，２ａの上端部が回転不能に接続されている。つまり、サポート部材３は、曲面状の屋根フレーム２の頂部を固定支持している。
【００２１】
このような屋根フレーム２とサポート部材３とで構成されたシェルター架構１Ａは、軸力抵抗系の屋根フレーム２を主体としつつも、その頂部をサポート部材３で固定支持したものであるので、降雪時には、図１（ｂ）中で点線表示したように、屋根フレーム２の頂部が凹まない。つまり、屋根フレーム２は、雪が屋根上に溜まるような形状に変形することがなく、必ず雪が屋根面に沿って滑り落ちていくような形状に変形するようになっているので、積雪による屋根崩壊の危険がなくなる。また、屋根フレーム２の頂部がサポート部材３で支持されているので、強風時等における屋根のバタツキを抑えることができ、構造安定性が高い。さらに、屋根フレーム２は軸力抵抗系であるので、曲げ抵抗系に比べて曲線材２を小断面化して工費節減・工期短縮を図ることができ、地震等に対する安全性も高い。
【００２２】
なお、図１（ｂ）に示したシェルター架構１Ａでは、屋根フレーム２の下端部（曲線材２ａの下端部）が下部架構４に対して回転不能に接続（固定支持）されているが、図１（ｃ）に示すように、屋根フレーム２の下端部が下部架構４に対して回転可能に接続（ピン支持）されたシェルター架構１Ｂとしてもよい。このシェルター架構１Ｂにおける屋根フレーム２は、同図中で点線表示するように、降雪時における凹み量が図１（ｂ）の場合よりも大きくなるが、やはり屋根の頂部に雪が溜まるような形状に変形することはなく、積雪による崩壊の危険がない。
【００２３】
また、屋根フレーム２の頂部が、図２（ａ）に示すように、サポート部材３の頂部に回転可能に接続（ピン支持）されている場合であっても、サポート部材３の頂部が比較的高い位置にあれば（屋根フレーム２で形成される屋根曲面の傾きが比較的大きければ）、同図中に点線表示するように、降雪時に、屋根の頂部近傍が凹んで雪が溜まるようなことはない。このことは、屋根フレーム２の下端部が下部架構４に回転不能に接続（固定支持）されている場合も、図２（ｂ）に示すように、屋根フレーム２の下端部が下部架構４に回転可能に接続（ピン支持）されている場合も同様である。
【００２４】
図１に示したシェルター架構１Ａ，１Ｂを立体的に発展させると、たとえば図３（ａ），（ｂ）に示すようになる。図３（ａ）に示すシェルター架構１Ｃの屋根フレーム２は、サポート部材３の頂部に、桁行方向に間隔をあけて複数本の曲線材２ａ，２ａ，…を固定支持させることにより形成されており、サポート部材３は、桁行方向に間隔をあけて立設された複数本の支柱３ａと、これらの支柱３ａの頂部を相互に剛に連結する支柱連結材３ｂとで構成されている。また、図３（ｂ）に示すシェルター架構１Ｄの屋根フレーム２は、一本の支柱からなるサポート部材３の頂部に、平面視放射状に複数の曲線材２ａを固定支持させることにより形成されている。
【００２５】
なお、サポート部３は必ずしも地盤上に立設していなくてもよい。たとえば、図４（ａ）に示すシェルター架構１Ｅでは、屋根フレーム２が複数本の曲線材２ａとこれらの曲線材２ａの下端部を相互に連結する弦材２ｂとで構成されており、屋根フレーム２の頂部を固定支持するサポート部材３は、弦材２ｂによって支持されている。
また、図４（ｂ）に示すシェルター架構１Ｆは、サポート部材３で屋根フレーム２の頂部二箇所が固定支持されたものである。このように、屋根上に雪が溜まるような凹みが生じないように、サポート部材３で固定支持される屋根フレーム２の頂部の位置、数等が適宜設定される。
【００２６】
そして、以上のシェルター架構１Ａ〜１Ｆにおける屋根フレーム２に膜材を張設することにより、シェルターが構成される。たとえば図５は、本発明に係るシェルターの一実施形態として、図３（ａ）に示したシェルター架構１Ｃにおける屋根フレーム２にエアマット５を張設してなるシェルター１０を表す斜視図である。同図は、説明の便宜上、桁行方向手前側についてエアマット５を張設していない状態で表示してある。
【００２７】
シェルター１０において屋根フレーム２を構成する曲線材２ａは、図５のＸ部拡大図である図６（ａ）に示すように、一対のＰＣ鋼棒２ａ１，２ａ２をつなぎ金物２ａ３でつなぐことにより構成されている。また、図５のＹ−Ｙ部破断拡大図である図６（ｂ）に示すように、膜材たるエアマット５は、上下のフィルム５ａ，５ｂの間に加圧気体５ｃを封入した複層膜の一種であり、その外縁部５ｄを、つなぎ金物２ａ３の上に連結されたエアマット固定金具２ａ４に固定することにより、屋根フレーム２に張設されている。
【００２８】
このように、シェルター１０の屋根は、加圧気体５ｃを内包したエアマット５をシェルター架構１Ｃの屋根フレーム２に張設したものであるので、シェルター架構１Ｃの有する利点に加え、高い断熱性、形状安定性、耐久性を有する。また、エアマット５に内包される加圧気体５ｃの種類、圧力等を適宜設定することにより、屋根の透光性や形状等を自由に設定することができる。また、加圧気体５ｃを高温のものとすれば、降雪時における屋根面上の融雪・滑雪をよりスムーズに行うことができる。もちろん、膜材としては、加圧していない空気等の気体を内包した単なる複層膜であってもよいし、フィルム、キャンバス等の適宜の材質からなる単層のものであってもよい。
【００２９】
以上、本発明に係るシェルター架構及びシェルターの実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨に応じた適宜の変更実施が可能であることはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るシェルター架構によれば、降雪時に雪が屋根上に溜まらず必ず屋根面に沿って滑り落ちていくので、積雪による屋根崩壊の危険がなくなる。また、強風時等における屋根のバタツキを抑えることができ、構造安定性が高い。さらに、曲線材を小断面化して工費節減・工期短縮を図ることができ、地震等に対する安全性も高い。
【００３１】
また、上記シェルター架構における屋根フレームに膜材を張設してなるシェルターは、上記シェルター架構の有する利点に加え、高い断熱性、形状安定性、耐久性を有する。特に、膜材が気体を内包する複層膜である場合には、気体の種類、圧力、温度等を適宜設定することにより、屋根の透光性や形状、融雪・滑雪性能等を自由に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係るシェルター架構における曲線材の設置方法を説明する模式図、（ｂ）は本発明に係るシェルター架構の基本構成を説明する模式図、（ｃ）は（ｂ）の変形例を説明する模式図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、サポート部材が屋根曲面の頂部において曲線材をピン支持したシェルター架構を説明する模式図である。
【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明に係るシェルター架構の第一実施形態、第二実施形態を表す斜視図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明に係るシェルター架構の第三実施形態、第四実施形態を表す模式図である。
【図５】本発明に係るシェルターの一実施形態を表す斜視図である。
【図６】（ａ）は図５のＸ部拡大図であり、（ｂ）は図５のＹ−Ｙ部破断拡大図である。
【図７】従来のシェルター架構を説明する模式図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｆ    …  シェルター架構
２      …  屋根フレーム
２ａ    …  曲線材
２ａ’，２ａ１，２ａ２  …  ＰＣ鋼棒
２ａ３  …  つなぎ金物
２ａ４  …  エアマット固定金物
２ｂ    …  弦材
３      …  サポート部材
３ａ    …  支柱
３ｂ    …  支柱連結材
４      …  下部架構
５      …  エアマット
５ａ，５ｂ    …  フィルム
５ｃ    …加圧気体
５ｄ    …外縁部
１０      …  シェルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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