(57)【要約】【課題】テンセグリッド構造による架構を容易にかつ効率的に施工し、コストダウンを実現する。【解決手段】束材１２とグリッド材１５と斜材１８ａとをノード部材１１を介して連結してグリッドユニットＡを構成する。グリッドユニットにおけるフレーム体１７の頂点どうしの連結を双方のノード部材どうしを連結することで行い、弦材１９を束材の間にノード部材を介して架設する。斜材に対する張力の導入と設定を、束材に対するノード部材の装着位置を調節することによって該束材に対する斜材の定着点の位置を調節することで行う。弦材に対する張力の導入と設定を、フレーム体どうしを連結する双方のノード部材の相互間隔を調節することによって双方の束材の相互間隔を調節することで行う。【選択図】図１
2007303235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッド材どうしを連結して枠状に組んでなるフレーム体の内側に束材を配して、該束材の両端と前記フレーム体の各頂点との間に斜材を所定張力を付与して張設してなるグリッドユニットを構成要素とし、該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所定張力を付与して張設してなるテンセグリッド構造による架構を施工するに際し、
前記グリッドユニットを構成する束材とグリッド材と斜材とをそれぞれノード部材を介して連結するとともに、各グリッドユニットにおけるフレーム体の頂点どうしの連結を双方のノード部材どうしを連結することで行い、かつ、前記弦材を各グリッドユニットにおける各束材の間に前記ノード部材を介して架設し、
前記斜材に対する張力の導入と設定を、束材に対するノード部材の装着位置を調節することによって該束材に対する斜材の定着点の位置を調節することで行い、
前記弦材に対する張力の導入と設定を、フレーム体どうしを連結する双方のノード部材の相互間隔を調節することによって双方の束材の相互間隔を調節することで行うことを特徴とするテンセグリッド構造による架構の施工方法。
【請求項２】
請求項１記載の施工方法であって、
任意のグリッドユニットの束材に対して他のグリッドユニットの束材をノード部材を介して連結することによって、複層のグリッドフレームを構成することを特徴とするテンセグリッド構造による架構の施工方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の施工方法であって、
任意のグリッドユニットの束材に対して他のグリッドユニットのフレーム体の頂点をノード部材を介して連結することによって、複層のグリッドフレームを構成することを特徴とするテンセグリッド構造による架構の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大規模施設における屋根架構等に適用して好適なテンセグリッド構造による架構の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テンセグリッド構造は特許文献１に示されているように一種の張弦トラス構造であって、図１４に示すようなグリッドユニットＡ（テンセグリティーとも称される）を構成要素としてそれを多数連結した形態の架構を構成するものである。
【０００３】
すなわち、テンセグリッド構造における構成要素としてのグリッドユニットＡは、図１４に示すように鋼管や鋼棒等による４本のグリッド材１を枠状（図示例では正方形状）に組んでフレーム体２を形成し、そのフレーム体２の内側に同じく鋼管や鋼棒等による束材３を配し、束材３の両端とフレーム体２の各頂点との間にそれぞれケーブルからなる全８本の斜材４を所定張力で張設してなるものである。
【０００４】
そして、図１５に示すように、多数のグリッドユニットＡを組み合わせて各フレーム体２の頂点どうしを互いに連結することでグリッドフレームＢを構成するとともに、隣接するグリッドユニットＡの束材３の上端部どうしおよび下端部どうしをそれぞれ所定張力を付与したケーブルからなる弦材５により連結することにより、グリッドフレームＢ全体が弦材５によって支持されて安定な架構を実現することができるものである。
このようなテンセグリッド構造による架構は、十分に軽量でありながら大スパンが可能であり、自己釣合型で自ずと十分に安定な架構であり、自由な曲面を構成することも可能であることから、たとえばスタジアムや体育館のような大規模施設の屋根架構に適用して好適なものである。
【特許文献１】特許第３６１６９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなテンセグリッド構造は様々な利点を有するものではあるが、その反面、グリッド材１、束材３、斜材４、弦材５という多種の部材を多数組み合わせて組み立てる必要があり、しかも斜材４および弦材５には張力を導入する構造であるので、その施工は手間がかかって必ずしも効率的に実施できるものではないし、他の各種の構造に比較してコスト的にも不利であることは否めず、そのため、このようなテンセグリッド構造の普及を図るためには施工性を改善して充分なコストダウンを実現し得る有効適切な施工方法の開発が不可欠であるとされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、グリッド材どうしを連結して枠状に組んでなるフレーム体の内側に束材を配して、該束材の両端と前記フレーム体の各頂点との間に斜材を所定張力を付与して張設してなるグリッドユニットを構成要素とし、該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所定張力を付与して張設してなるテンセグリッド構造による架構を施工するに際し、前記グリッドユニットを構成する束材とグリッド材と斜材とをそれぞれノード部材を介して連結するとともに、各グリッドユニットにおけるフレーム体の頂点どうしの連結を双方のノード部材どうしを連結することで行い、かつ、前記弦材を各グリッドユニットにおける各束材の間に前記ノード部材を介して架設し、前記斜材に対する張力の導入と設定を、束材に対するノード部材の装着位置を調節することによって該束材に対する斜材の定着点の位置を調節することで行い、前記弦材に対する張力の導入と設定を、フレーム体どうしを連結する双方のノード部材の相互間隔を調節することによって双方の束材の相互間隔を調節することで行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、任意のグリッドユニットの束材に対して他のグリッドユニットの束材をノード部材を介して連結したり、任意のグリッドユニットの束材に対して他のグリッドユニットのフレーム体の頂点をノード部材を介して連結することによって、複層のグリッドフレームを構成することも可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、グリッド材、束材、斜材をノード部材を介して連結することによってグリッドユニットを組み立てることができ、各グリッドユニットどうしをノード部材を介して連結しかつそれらの間にノード部材を介して弦材を架設することによってグリッドフレームを構成でき、しかも各部材に対するノード部材の連結位置の調節のみで斜材および弦材に対する張力の導入と設定が可能であり、したがってテンセグリッド構造による架構を容易にかつ効率的に施工することができ、充分なコストダウンを実現することができる。
また、各部材の組み合わせにより様々な形態の架構の施工が可能であり、単層のみならず複数のグリッドフレームを構成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態を図１〜図１３を参照して説明する。
本実施形態は、基本的には図１４に示したようなグリッドユニットＡを構成要素とする架構の施工を、図６〜図１１に示す部材を組み合わせることで行うことを主眼とするものである。
それらの部材は、施工するべき架構の形態や応力条件等を考慮して所定の規格に基づいて予め工場製作されたものであり、本実施形態ではそれらの部材を現場にて順次組み立てることのみで架構全体を効率的に施工でき、かつ容易に張力を導入できるものである。
【００１０】
図６は各部材どうしを連結するためのノード部材１１を示すものである。このノード部材１１は一面側にテーパ面が形成された鋼製の円盤体であって、中心孔１１ａを有し、テーパ面には後述するグリッド材１５を連結するためのネジ棒１６が螺着される２つのネジ孔１１ｂが中心孔１１ａの両側に対称的に形成されているものである。
【００１１】
図７は束材１２とその付属部品であるボルト１３、ナット１４を示すものである。
束材１２は鋼棒ないし鋼管を主体とするもので、その一端側（図示では下端側）にはボルト１３によってノード部材１１を連結するためのネジ孔１２ａが形成されている（図３参照）。束材１２の他端側（同、上端側）にはネジ棒１２ｂが固着され、そのネジ棒１２ｂにはノード部材１１が装着されてナット１４により連結され（図４、図１３参照）、またノード部材１１を介して他の束材１２を連結可能（図１２参照）とされている。
【００１２】
図８はグリッド材１５とその付属部品であるネジ棒１６を示すものである。グリッド材１５は鋼管からなり、その両端側にはネジ棒１６が螺着可能なネジ孔１５ａが形成され、そのネジ棒１６がノード部材１１のネジ孔１１ｂに連結されることで、４本のグリッド材１５がネジ棒１６およびノード部材１１を介して連結されて正方形枠状のフレーム体１７を構成するものである（図５参照）。
【００１３】
図９は斜材ユニット１８を示す図（三方向からみた図）であり、ワイヤー（あるいは小径の鋼棒）からなる４本の斜材１８ａが中心連結リング１８ｂの周囲に斜め放射状に立体的に連結され、各斜材１８ａの先端には連結リング１８ｃが一体に形成されているものである。
【００１４】
図１０は弦材１９を示すもので、ワイヤー（あるいは小径の鋼棒）を主体としてその両端に連結リング１９ａが一体に形成されているものである。
【００１５】
図１１は連結材２０とその付属部品であるナット２１を示すものである。この連結材２０は単なるネジ棒であって、ノード部材１１を介してフレーム体１７どうしを相互に連結してグリッドフレームＢを形成するためのものである（図５参照）。
【００１６】
本実施形態では上記各部材を図１〜図５に示すように相互に連結してテンセグリッド構造による架構を構成するものである。
すなわち、図３に示すように、束材１２の下端には２つのノード部材１１をボルト１３により連結するとともに、それらノード部材１１の間には両側の弦材１９の連結リング１９ａと、斜材１８ａを斜め上方に向けた斜材ユニット１８の中心連結リング１８ｂを介装するものである。
また、図４に示すように、束材１２の上端には同じく２つのノード部材１１を連結してナット１４により締結するとともに、それらノード部材１１の間には、同じく両側の弦材１９の連結リング１９ａと、斜材１８ａを斜め下方に向けた斜材ユニット１８の中心連結リング１８ｂを介装するものである。
【００１７】
さらに、図５に示すように、各グリッド材１５の一端をネジ棒１６を介してノード部材１１のネジ孔１１ｂに連結することによって４本のグリッド材１５を枠状に組んでフレーム体１７を構成するとともに、その連結部には上下の斜材１８ａの連結リング１８ｃをそれぞれ連結し、同時に隣り合うフレーム体１７のノード部材１１どうしを連結材２０およびナット２１により相互に連結してグリッドフレームＢを構成するものである。
【００１８】
以上により、図１〜図２に示すようにテンセグリッド構造による架構の全体を容易に組み立てることができ、しかも斜材１８ａおよび弦材１９に対する張力の導入はそれらの連結部に対する微調整により容易にかつ確実に行うことができる。
すなわち、斜材１８ａに対する張力の導入とその設定は、図４に示す構造で束材１２の上端部に対して斜材ユニット１８の中心連結リング１８ｂを連結する際にその定着位置を上下方向に調節することで行うことができる。つまり、各グリッドユニットＡを仮組みした状態から、図４に示すナット１４の操作によりノード部材１１および中心連結リング１８ｂを束材１２の先端側（上方）に変位させていけば、束材１２の長さが実質的に長くされたことになって斜材１８ａに張力が導入されていき、ナット１４の締結位置を微調整して所望位置で定着することによって各斜材１８ａに最適張力を付与することができる。
【００１９】
また、弦材１９に対する張力の導入とその設定は、図５に示す構造で双方のフレーム体１７どうしを連結する際にその連結点における相互間隔を調節することで行うことができる。つまり、隣り合うフレーム体１７を仮組みした状態から、双方のフレーム体１７どうしを連結している連結材２０およびナット２１の操作により双方のノード部材１１間の距離を広げていけば、双方の束材１２間の間隔が広げられることでそれらの間に架設されている弦材１９に張力が導入されていき、その間隔を微調整して所望位置で定着することで弦材１９に適正張力を付与することができる。
【００２０】
以上のように、本実施形態の施工方法によれば、予め製作した各部材を組み合わせて組み立てることで架構を施工でき、かつ実質的にナットを操作することのみで最適な張力を導入できるものであり、したがってテンセグリッド構造による複雑な架構を容易にかつ効率的に施工することができる。そして、各部材はいずれも単純な形態のものであるし、各部材を高度に規格化し標準化することも可能であるから、以上によりテンセグリッド構造による架構の施工性を大きく改善でき、充分なるコストダウンを実現することができる。
【００２１】
しかも、各部材どうしを様々に組み合わせることが可能であって、上記実施形態のように単層のグリッドフレームを構成するのみならず、たとえば図１２に示すように束材１２どうしをノード部材１１を介して軸方向に連結したり、図１３に示すように束材１２に対してノード部材１１を介してグリッド材１５を連結することも可能であり、それにより複層のグリッドフレームを形成することも可能であるから、より複雑かつ多彩な形態の架構を施工することが可能である。
【００２２】
なお、上記実施形態における各部材はあくまで一例であって、既に述べたようにそれらの部材は施工するべき架構の形態や応力条件等を考慮して製作すれば良く、その限りにおいて各部材の形状や寸法は任意に変更して良い。
たとえば、上記実施形態では４本の斜材１８ａを予め立体的な放射状に連結した斜材ユニット１８を用いるものとしたが、各斜材１８ａをそれぞれ独立の部材としてそれらを個々に組み付けるようにしても良い。
また、上記実施形態では束材１２に対して斜材１８ａおよび弦材１９を連結するためのノード部材１１と、グリッド材１５どうしを連結するためのノード部材１１を共通のものとして、全体として部材点数の削減を図っているが、場合によってはそれらを別種のノード部材とすることも考えられる。
また、上記実施形態における連結材２０は単なる直線状のネジ棒としたが、たとえば図１５に例示したもののように各グリッドユニットＡのグリッド材１５（図１４に示すグリッドユニットＡではグリッド材１）どうしが直線的に連結されるものではない場合には、フレーム体１７どうしを連結するための連結材２０やそこに介装されるノード部材１１としてはその連結角度に対応した形状のものを用いれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示すもので、各部材の連結により施工されたテンセグリッド構造による架構の要部を示す立面図である。
【図２】同、平面図である。
【図３】同、束材の一端部に対する連結部の組み立て状態を示す図である。
【図４】同、束材の他端部に対する連結部の組み立て状態を示す図である。
【図５】同、フレーム体どうしの連結部の組み立て状態を示す図である。
【図６】同、ノード部材を示す図である。
【図７】同、束材を示す図である。
【図８】同、グリッド材を示す図である。
【図９】同、斜材ユニットを示す図である。
【図１０】同、弦材を示す図である。
【図１１】同、連結材を示す図である。
【図１２】同、部材どうしの連結部の他の組み立て状態を示す図である。
【図１３】同、部材どうしの連結部のさらに他の組み立て状態を示す図である。
【図１４】テンセグリッド構造の構成要素であるグリッドユニットを示す図である。
【図１５】テンセグリッド構造による架構の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
Ａ  グリッドユニット
Ｂ  グリッドフレーム
１１  ノード部材
１２  束材
１５  グリッド材
１７  フレーム体
１８ａ  斜材
１９  弦材
２０  連結材
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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