(57)【要約】【課題】テンセグリッド構造を基本とし、より簡便に施工でき、撤去や移動も可能である展開式張弦トラス構造体を実現する。【解決手段】パンタグラフ式に変形可能なフレーム体３の内側に、ヒンジ部４により屈曲可能な束材５を配し、束材の両端とフレーム体の各頂点との間にケーブル６を張設して形成される展開式のグリッドユニット１を構成単位とし、各グリッドユニットのフレーム体の頂点どうしを互いに連結してグリッドフレーム８を形成し、隣接するグリッドユニットの束材どうしの間に弦材７を張設する。グリッドフレームを展開した状態において各ケーブルおよび各弦材に自ずと所定張力が導入されるようにそれらの長さを設定する。束材のヒンジ部とフレーム体とを連結材１０により連結し、フレーム体の変形に伴い連結材を介して束材を押し引きして屈曲させる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４本のグリッド材をパンタグラフ式に変形可能な状態で矩形枠状に連結したフレーム体の内側に、中間部にヒンジ部が設けられて屈曲可能な束材を配し、束材の両端とフレーム体の各頂点との間に８本のケーブルを張設して形成される展開式のグリッドユニットを構成単位とし、各グリッドユニットのフレーム体の頂点どうしを互いに連結して展開式のグリッドフレームを形成するとともに、隣接するグリッドユニットの束材どうしの間に弦材を張設したことを特徴とする展開式張弦トラス構造体。
【請求項２】
グリッドフレームを展開した状態において各ケーブルおよび各弦材に自ずと所定張力が導入されるように各ケーブルおよび各弦材の長さを設定したことを特徴とする請求項１記載の展開式張弦トラス構造体。
【請求項３】
各グリッドユニットにおける束材のヒンジ部とフレーム体とを連結材により連結し、フレーム体の変形に伴い連結材を介して束材を押し引きして屈曲させる構成としたことを特徴とする請求項１または２記載の展開式張弦トラス構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば大規模な構造物の屋根架構に適用して好適な展開式張弦トラス構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大規模な構造物の屋根架構に適用して好適な構造として、フレームとケーブルとの組み合わせによる張弦トラス構造があり、その一例として特許文献１に示されるようなテンセグリッド構造と称されるものがある。
【０００３】
これは、圧縮材を枠状に組んでなるフレーム体の内側に束材を配して、束材の両端とフレーム体の各頂点との間にケーブルを張設してなるグリッドユニット（テンセグリティー）を構成単位とし、それらグリッドユニットのフレーム体の頂点どうしを互いに連結することによりフレーム体およびフレーム体間に形成される空隙を升目とするグリッドフレームを構成するとともに、隣接するグリッドユニットの束材どうしを引張材により連結して張力を付与した構造のものであり、架構全体を充分に軽量でき、応力制御や変形制御も簡便かつ容易に行うことが可能であり、自己釣り合い形の架構であるので任意形状の曲面を自由に構成できる、といった優れた特性を有するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−５４４９２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のテンセグリッド構造の施工は特に困難ではないが、このテンセグリッド構造をたとえば仮設的な構造物に適用したり、あるいは宇宙空間に設ける構造物に適用することを考慮した場合には、より簡便に施工できかつ必要に応じて簡便に撤去したり移動することが可能であることが望まれ、それを可能とするより有効な構造が模索されている。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は従来のテンセグリッド構造を基本として、より簡便に施工でき、撤去や移動も可能である展開式張弦トラス構造体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の展開式張弦トラス構造体は、４本のグリッド材をパンタグラフ式に変形可能な状態で矩形枠状に連結したフレーム体の内側に、中間部にヒンジ部が設けられて屈曲可能な束材を配し、束材の両端とフレーム体の各頂点との間に８本のケーブルを張設して形成される展開式のグリッドユニットを構成単位とし、各グリッドユニットのフレーム体の頂点どうしを互いに連結して展開式のグリッドフレームを形成するとともに、隣接するグリッドユニットの束材どうしの間に弦材を張設したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明の展開式張弦トラス構造体において、グリッドフレームを展開した状態において各ケーブルおよび各弦材に自ずと所定張力が導入されるように各ケーブルおよび各弦材の長さを設定したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の展開式張弦トラス構造体において、各グリッドユニットにおける束材のヒンジ部とフレーム体とを連結材により連結し、フレーム体の変形に伴い連結材を介して束材を押し引きして屈曲させる構成としたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図７を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は本実施形態の展開式張弦トラス構造体（以下、単に構造体と略す）の全体概略構成を示す斜視図、図２はその構成単位である展開式のグリッドユニット１を示す図、図３はこの構造体の全体の平面図、図４（ａ）は部分拡大平面図、同図（ｂ）はその側面図、図５〜図７はこの構造体を展開している状況を示す図である。なお、図３、図４（ａ）、図５では弦材７の図示は省略しており、図７はグリッドフレーム８のみを示している。
【００１１】
まず、図２を参照して展開式のグリッドユニット１について説明する。これは、４本のグリッド材２をパンタグラフ式に変形可能な状態で矩形枠状に連結したフレーム体３の内側に、中間部がスナップスルー式のヒンジ部４により屈曲可能な束材５を配し、束材５の両端とフレーム体３の各頂点との間に８本のケーブル６を張設して形成されたものである。グリッド材２および束材５としては小径の鋼管やＣＦＲＰ管が好適に採用可能であり、ケーブル６としてはＰＣ鋼線やＣＦＲＰケーブルが好適に採用可能である。
【００１２】
本実施形態の構造体は、上記のグリッドユニット１におけるフレーム体３の頂点どうしを互いに連結し、かつ隣接する束材５の両端相互間にそれぞれ弦材７を張設することで、全体として環状をなす展開可能なグリッドフレーム８を構成し、その内側に屋根材９を取り付けることで大規模な構造物の屋根として機能するものとなっている。弦材７としては上記のケーブル６と同様にＰＣ鋼線やＣＦＲＰケーブルが好適に採用可能であり、屋根材９としては折り畳み可能なパネルや可撓性を有するシートが好適に採用可能である。
【００１３】
本実施形態の構造体は、各グリッドユニット１のフレーム体３がパンタグラフ式に変形可能な展開式のものとされ、かつ束材５がヒンジ部４により屈曲可能であることから、図５〜図７に示すようにその全体が伸縮可能なものであって、全体を縮めた状態から展開させることでその施工を容易に行い得るものであるし、展開している状態から逆の手順で縮めることで容易に撤去したり移動することも可能なものである。
【００１４】
すなわち、上記の構造体は、各グリッドユニット１のフレーム体３が図５（ａ）に示すように縮んでいるいる状態から同図（ｂ）に示すように展開された状態に変形可能であり、その際には束材５は図６（ａ）に示すように屈曲している状態から同図（ｂ）に示すように真っ直ぐの状態になってヒンジ部４によりその状態が維持されるようになっている。そして、各ケーブル６および各弦材７はグリッドフレーム８が縮んでいる状態では緩んでいるが、グリッドフレーム８が展開した状態においては各ケーブル６および各弦材７に自ずと所定張力が導入されて緊張するようにそれらの長さが予め適正に設定されている。
【００１５】
したがって、上記の構造体は、図７（ａ）に示すように環状のグリッドフレーム８を要所で切り離した状態で組み立てておき、その状態から（ｂ）、（ｃ）に示すように周方向に順次展開していってその両端どうしを連結することのみで施工することができ、その逆の手順で縮めることも可能である。この際、屋根材９として折り畳み可能なパネルや可撓性を有するシートを採用した場合には、グリッドフレーム８とともに屋根材９も展開させかつ折り畳むことができるものである。
【００１６】
このように、上記の構造体は縮めた状態で組み立てておいてそれを施工場所において展開することのみで容易に施工できるし、縮めることで容易に撤去したり移動することも可能であるし、さらには使用中に形態を変化させることも可能である。勿論、縮めた状態でストックしておいて必要に応じて所望位置において展開させることにより繰り返し使用することができ、縮めることで容易に撤去できることから、特に仮設的な構造物に適用して好適である。さらには、縮めた状態でロケットに搭載して打ち上げて宇宙空間において展開することにより、宇宙空間に設ける宇宙ステーションや大規模なアンテナ等の宇宙構造物に適用することも考えられる。
【００１７】
なお、グリッドフレーム８が縮んでいる状態から展開する際には、束材５を屈曲している状態から自ずと真っ直ぐに伸びた状態とするために、図５〜図６に示すように束材５のヒンジ部４とフレーム体３とを連結材１０により連結しておくことが好ましい。そのような連結材１０を設けることにより、グリッドフレーム８が展開する際にはヒンジ部４が連結材１０により前方に押し出されて束材５が自ずと真っ直ぐに伸びてスナップスルー式のヒンジ部４によりその状態が維持され、グリッドフレーム８が縮む際にはヒンジ部４が連結材１０を介して手前側に引き込まれて束材５は自ずと屈曲するものとなる。
【００１８】
また、上記のようにケーブル６および弦材７の長さを予め適正に設定しておいて、グリッドフレーム８の展開により自ずとそれらに適正な張力が導入されるようにしておくことが好ましいが、グリッドフレーム８を展開した後にあらためてケーブル６や弦材７を緊張して適正な張力を導入するようにしても良い。
【００１９】
また、上記のように束材５のヒンジ部４とフレーム体３とを連結材１０により連結することが好ましいが、連結材１０を省略して束材５を直接的に操作して伸ばしたり屈曲させるように構成するようにしても良い。
【００２０】
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明の展開式張弦トラス構造体は展開可能に構成する限りにおいてその形態や各部の構成は任意に変更可能である。たとえば図８〜図９に示すものは、グリッドユニット１のフレーム体３をほぼ正方形状としてより大規模な環状のグリッドフレーム８を構成し、その内側にケーブルネット１１を張設し、その全体を６箇所の支持体１２により支持して架設した形態のものである。なお、本発明は上記実施形態のようにグリッドフレーム８を環状としてそれを周方向に展開する形態のものに限らず、グリッドフレーム８を矩形に構成してそれを横方向に展開する形態のものとすることも勿論可能である。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、４本のグリッド材をパンタグラフ式に変形可能な状態で矩形枠状に連結したフレーム体の内側に、中間部がヒンジ部が設けられて屈曲可能な束材を配し、束材の両端とフレーム体の各頂点との間に８本のケーブルを張設して形成される展開式のグリッドユニットを構成単位とし、各グリッドユニットのフレーム体の頂点どうしを互いに連結してグリッドフレームを形成するとともに、隣接するグリッドユニットの束材どうしの間に弦材を張設したので、グリッドフレームを縮めた状態で組み立ててそれを展開することのみで容易に施工できるし、グリッドフレームを縮めることで容易に撤去したり移動することも可能であるから、特に大規模な仮設的な構造物や宇宙空間に設ける構造物に適用するものとして最適である。
【００２２】
請求項２の発明は、グリッドフレームを展開した状態において各ケーブルおよび各弦材に自ずと所定張力が導入されるように各ケーブルおよび各弦材の長さを設定したので、ケーブルや弦材を直接的に緊張することなく自ずと適正な張力を導入することが可能である。
【００２３】
請求項３の発明は、各グリッドユニットにおける束材のヒンジ部とフレーム体とを連結材により連結し、フレーム体の変形に伴い連結材を介して束材を押し引きして屈曲させる構成としたので、グリッドフレームを展開することのみで束材を自ずと真っ直ぐに伸ばすことができ、グリッドフレームを縮めることで束材を自ずと屈曲させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である展開式張弦トラス構造体の全体概略構成を示す斜視図である。
【図２】同、構成単位であるグリッドユニットを示す斜視図である。
【図３】同、全体平面図である。
【図４】同、部分拡大平面図および側面図である。
【図５】同、展開状態を説明するための部分平面図である。
【図６】同、展開状態を説明するための断面図である。
【図７】同、展開状態を説明するための全体平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態である展開式張弦トラス構造体の全体概略構成を示す平面図および側面図である。
【図９】同、部分拡大図である。
【符号の説明】
１  グリッドユニット
２  グリッド材
３  フレーム体
４  ヒンジ部
５  束材
６  ケーブル
７  弦材
８  グリッドフレーム
９  屋根材
１０  連結材
１１  ケーブルネット
１２  支持体
【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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【図８】
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【図９】
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