(57)【要約】【課題】張弦トラス構造体の設計の自由度、意匠的な多様性を高める。【解決手段】３本のグリッド材を三角形の枠状に連結したフレーム体の内側に束材を配し、束材の両端とフレーム体の各頂点との間に６本のケーブルを張設して形成されるグリッドユニット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することにより、それらフレーム体および各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１３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の間に弦材１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂを張設する。グリッドユニットどうしの連結点に、グリッドフレームを折り畳み可能に連結するヒンジ１５を設ける。束材に装着した連結部材にケーブルを連結し、連結部材を束材の端部に固定することでケーブルに所定張力を付与する。【選択図】      図１
2005002604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３本のグリッド材を三角形の枠状に連結したフレーム体の内側に束材を配し、束材の両端とフレーム体の各頂点との間に６本のケーブルを張設して形成される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することにより、それらフレーム体および各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の間に弦材を張設したことを特徴とする張弦トラス構造体。
【請求項２】
グリッドユニットどうしの連結点にヒンジを設けて、グリッドフレームを折り畳み可能に構成したことを特徴とする請求項１記載の張弦トラス構造体。
【請求項３】
ケーブルの一端をフレーム体の頂点に固定し、ケーブルの他端は連結部材に連結するとともにその連結部材を束材の軸方向に変位可能かつ束材の端部に固定可能に装着し、連結部材を束材の端部に固定した状態でケーブルに所定張力が付与されるようにケーブル長さを設定したことを特徴とする請求項１または２記載の張弦トラス構造体。
【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等に適用して好適な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等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、鋼管等を矩形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】
上記のテンセグリティーによる従来の張弦トラス構造は、架構全体が充分に軽量であり、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構成できる、といった優れた特性を有するものであるが、その構成単位であるテンセグリティーにおけるフレーム体の形状は矩形（特に正方形）のものに限定されていることから、設計の自由度や意匠的な多様性は必ずしも充分ではなく、その点での改善策が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項１の発明の張弦トラス構造は、３本のグリッド材を三角形の枠状に連結したフレーム体の内側に束材を配し、束材の両端とフレーム体の各頂点との間に６本のケーブルを張設して形成される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することにより、それらフレーム体および各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の間に弦材を張設したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明の張弦トラス構造体において、グリッドユニットどうしの連結点にヒンジを設けて、グリッドフレームを折り畳み可能に構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の張弦トラス構造体において、ケーブルの一端をフレーム体の頂点に固定し、ケーブルの他端は連結部材に連結するとともにその連結部材を束材の軸方向に変位可能かつ束材の端部に固定可能に装着し、連結部材を束材の端部に固定した状態でケーブルに所定張力が付与されるようにケーブル長さを設定したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜図４を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は本実施形態の張弦トラス構造体（以下、単に構造体と略す）の一部を示す概略構成図、図２〜図３はその構成単位であるグリッドユニットを示す図、図４はこの構造体全体の折り畳み状態を示す図である。
【００１０】
まず、図２を参照してグリッドユニット１について説明する。これは、３本のグリッド材２を三角形の枠状に連結したフレーム体３の内側に束材４を配し、束材４の上下両端とフレーム体３の各頂点との間にそれぞれ３本ずつ計６本のケーブル５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４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５としてはＰＣ鋼線やＣＦＲＰケーブルが好適に採用可能である。
【００１１】
なお、ケーブル５の両端はフレーム体３の頂点と束材４の端部に対してそれぞれ直接的に固定することでも良く、またケーブル５に対する張力導入は適宜行えば良いが、たとえば図３に示すように構成することが考えられる。図３に示す実施形態では、ケーブル５の一端はフレーム体３の頂点に対して直接的に固定するが、ケーブル５の他端は環状の連結部材６に連結し、その連結部材６を束材４の軸方向に変位可能かつ束材４の端部に対して固定可能に装着する。そして、図３（ａ）に示すように連結部材６が束材４の端部に固定された状態でケーブル５に所定の張力が付与されるようにそのケーブル５の長さを予め厳密に設定しておき、図３（ｂ）に示すように連結部材６を内側に変位させることでケーブル５を自ずと緩めることができるようにしている。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態では２つのグリッドユニット１により単位フレーム１１を構成し、さらにそれら単位フレーム１１を横方向に多数連結することで構造体の全体が構成されている。
【００１３】
すなわち、２つのグリッドユニット１を対向させてそれらのフレーム体３の一頂点どうしを互いに連結し、かつそれら双方のグリッドユニット１の束材４の上端間および下端間にそれぞれ弦材１２ａ、１２ｂを張設することで、双方のグリッド材２がＸ状に交差する形状の単位フレーム１１を構成している。
【００１４】
そして、それらの単位フレーム１１を横方向に多数連結することで、各フレーム体３により形成される三角形の升目と、それらの間に形成される菱形の升目とによるグリッドフレーム１３が構成され、かつ隣り合う単位フレーム１１における束材４の上端間および下端間に弦材１４ａ、１４ｂが張設されることにより本実施形態の構造体が形成されている。弦材１２ａ，１２ｂ、１４ａ、１４ｂとしては上記のケーブル５と同様にＰＣ鋼線やＣＦＲＰケーブルが好適に採用可能である。なお、弦材１２ａ，１２ｂ、１４ａ、１４ｂは束材４の端部に直接的に連結することでも良いが、上記の連結部材６を用いる場合には、その連結部材６に弦材１２ａ，１２ｂ、１４ａ、１４ｂを連結することでも良い。
【００１５】
また、単位フレーム１１どうしの連結は、各グリッドユニット１のフレーム体３の頂点どうしを連結することで行うのであるが、本実施形態ではその連結点にヒンジ１５を設けて、ケーブル５および弦材１２ａ，１２ｂ、１４ａ、１４ｂを緩めた状態では、図４に示すようにグリッドフレーム１３をヒンジ１５によりジグザク状に折り畳むことができるようにされ、それによりこの構造体の全体を小さく折り畳むことが可能とされている。なお、図１および図４に示す鎖線は折り畳み位置であり、図４（ｂ）ではケーブルと弦材の図示は略している。
【００１６】
上記の構造体は、特許文献１に示されるような従来のテンセグリティーによる構造体と同様に、充分に軽量な構造であり、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構成できるといった優れた特性を有することはもとより、その構成単位であるグリッドユニット１として、従来一般の矩形のフレーム体によるテンセグリティーに代えて三角形状のフレーム体３によるものを採用したので、従来のテンセグリティーを構成単位とする場合に較べて部材点数を削減でき、したがってより一層の軽量化と施工の簡略化を図ることができるし、この種の構造体の設計的な自由度を高めることができ、様々な意匠の多様な構造体を実現することができる。
【００１７】
なお、上記実施形態では、２つのグリッドユニット１を組み合わせた単位フレーム１１を横方向に連結することで、三角形と菱形の升目を有するグリッドフレーム１３を構成したが、グリッドユニット１の組み合わせの形態、それにより形成されるグリッドフレーム１３全体の形態は任意であって、構築しようとする構造体の形態や規模に応じて適宜設計すれば良い。勿論、この構造体は構造物の屋根としての用途に限らず、たとえば宇宙関連構造物等の各種の用途に広く適用することができることは言うまでもない。
【００１８】
また、上記実施形態では、単位フレーム１１どうしをヒンジ１５を介して連結することでグリッドフレーム１３全体を折り畳み可能としたので、たとえばこの構造体を折り畳んだ状態で工場製作し、それを現地に搬送して現地において展開することでその施工を容易に行い得るとともに、たとえば仮設的な構造物に適用する場合にはその設置や撤去、移設も容易に行うことができる利点がある。ただし、本発明の構造体は展開式に限定されるものではなく、固定構造物に適用する場合等において折り畳む必要がなければ各グリッドユニット１を単に固定的に連結することでも良い。
【００１９】
さらに、上記実施形態では、予め適正な長さに設定したケーブル５を連結部材６に連結しておき、その連結部材６を束材４の軸方向に変位させて端部に固定することでケーブル５に対して張力を導入するようにしたので、ケーブル５に張力を容易に導入できかつケーブル５を容易に緩めることができ、特にグリッドフレーム１３を展開式とする場合に特に最適であるが、ケーブル５を束材４に対して連結固定するための構成や、ケーブル５に張力を付与するための構成は任意である。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１の発明の張弦トラス構造は、その構成単位であるグリッドユニットにおけるフレーム体を三角形の枠状としたので、従来のテンセグリティーを構成単位とする場合に較べて部材点数を削減でき、したがってより一層の軽量化と施工の簡略化を図ることができるし、この種の構造体の設計的な自由度を高めることができ、様々な意匠の多様な張弦トラス構造体を実現することができる。
【００２１】
請求項２の発明は、グリッドユニットどうしをヒンジにより折り畳み可能に連結したので、この構造体の全体を小さく折り畳むことができ、かつ容易に展開することができ、したがって折り畳んだ状態で組み立てて展開することでその施工を容易に行い得るとともに、たとえば仮設的な構造物に適用する場合にはその設置や撤去、移設も容易に行うことができる。
【００２２】
請求項３の発明は、束材に装着した連結部材にケーブルを連結したので、連結部材を束材の軸方向に変位させてその端部に固定することでケーブルへの張力導入が容易であるし、かつケーブルを簡単に緩めることができ、展開式の張弦トラス構造体に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である張弦トラス構造体の概略構成を示す斜視図である。
【図２】同、その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、ケーブルの張設手法の一例を説明するための図である。
【図４】同、構造体全体の折り畳み状態を説明するための図である。
【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  束材
５  ケーブル
６  連結部材
１１  単位フレーム
１２ａ、１２ｂ  弦材
１３  グリッドフレーム
１４ａ、１４ｂ  弦材
１５  ヒンジ
【図１】
2005002604.tif 000003
【図２】
2005002604.tif 000004
【図３】
2005002604.tif 000005
【図４】
2005002604.tif 000006