(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物内部空間の気圧を上昇させることにより膜部材を安定させて屋根を形成する空気膜構造屋根において、
建築物の上方に設けられた複数のレール部材と、
これらのレール部材の各々に走行可能に取り付けられた複数の台車と、
各レール部材に取り付けられた上記複数の台車を互いに連結すると共に展張及び折畳み可能な連結アーム部材と、
上記各台車の下部に上記アーム部材の展張方向と直交する水平な方向に延びるように取り付けられたケーブル状部材と、
このケーブル状部材に取り付けられた膜部材と、
を有することを特徴とする空気膜構造開閉屋根。
【請求項２】
上記レール部材は、上記建築物の構造梁の下弦材である請求項１記載の空気膜構造開閉屋根。
【請求項３】
上記膜部材は、一重膜である請求項１記載の空気膜構造開閉屋根。
【請求項４】
前記アーム部材は、関節部を有し、この関節部に所定の重量を持つウエイト部材が設けられている請求項１記載の空気膜構造開閉屋根。
【請求項５】
前記建築物と上記膜部材との間及び上記膜部材の接触部にシール手段を設けた請求項１記載の空気膜構造開閉屋根。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気膜構造開閉屋根に係わり、特に、建築物内部空間の気圧を上昇させることにより膜部材を安定させて屋根を形成する空気膜構造屋根に関する。
【０００２】
【従来の技術】
陸上競技場、サッカー場等の屋根を有しない屋外競技場は、その主用途である陸上競技、サッカー等で利用される時以外において、競技場の空間を利用したコンサート、展示会、見本市等のイベント開催のニーズがある。これらイベントを天候に左右されることなく実施、開催するためにそのフィールド、トラックを覆う屋根が必要となる。また、天然芝を配したフィールドの場合には、日照の確保が必要なため、屋根が開閉式であることは必須の要件となる。
【０００３】
このような開閉式屋根の一例が、特開平６−３４６６３５号公報に示されている。この公報に示された開閉式屋根は、レールを有する支持梁を開閉屋根の両端に設け、伸縮可能な蛇腹状のトラス構造物を前記両端の梁の間に渡し、このトラス構造物を梁に取付けられたレールに沿って伸縮させることにより屋根を開閉するようにしている。トラス構造物の上には屋根部材として膜材が取付けられる。この膜材は、トラス構造物が縮められたときは折畳まれ、トラス構造物が展張されたときはトラス構造物によって引き伸ばされて張力を受ける。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来構造の開閉式屋根においては、両端の支持梁の間に渡されるトラス構造物が、それ自体の自重及び膜材の重量を支えなければならない。従って、特に、支持梁間のスパンが大きい場合には、トラス構造物に高い剛性を持たせる必要があり、それに伴って部材の物量及び重量が増大するという問題がある。また、トラス構造物を展張させ、それにより膜材に張力をかける構造であるため、膜材の各部に応力が集中し、膜材の劣化が早くなる恐れもある。加えて、膜材がトラス構造物のみによって支えられる構造であるため、膜材全体の安定が悪く、風等の外力の影響を受けやすいという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、従来技術の問題を解決するためになされたものであり、開閉屋根を構成する部材の物量及び重量を削減することができると共に風等の外力の影響を受け難い空気膜構造開閉屋根を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、建築物内部空間の気圧を上昇させることにより膜部材を安定させて屋根を形成する空気膜構造屋根において、建築物の上方に設けられた複数のレール部材と、これらのレール部材の各々に走行可能に取り付けられた複数の台車と、各レール部材に取り付けられた複数の台車を互いに連結すると共に展張及び折畳み可能な連結アーム部材と、各台車の下部にアーム部材の展張方向と直交する水平な方向に延びるように取り付けられたケーブル状部材と、このケーブル状部材に取り付けられた膜部材と、を有することを特徴としている。
【０００７】
このように構成された本発明においては、屋根が閉じる場合には、各台車に取り付けられたアーム部材が展張することにより、各台車がレール部材上を屋根が閉じる方向に走行し、これにより、台車と一緒に膜部材が取り付けられたケーブル部材も同じ方向に移動する。これにより、膜部材も台車と共に屋根が閉じる方向に移動する。その後、建築物内部空間の気圧を上昇させ、膜部材が安定し、屋根が形成される。一方、屋根を開く場合には、各台車に取り付けられたアーム部材が折り畳まれることにより、各台車がレール部材上を屋根が開く方向に走行し、これにより、台車と一緒に膜部材が取り付けられたケーブル部材も同じ方向に移動する。これにより、膜部材も台車と共に屋根が開く方向に移動して、屋根が開いた状態となる。
【０００８】
本発明において、レール部材は、建築物の構造梁の下弦材であることが好ましい。
本発明において、膜部材は、一重膜であることが好ましい。
本発明において、アーム部材は、関節部を有し、この関節部に所定の重量を持つウエイト部材が設けられていることが好ましい。
本発明において、建築物と膜部材との間及び膜部材の接触部にシール手段を設けたことが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１（ａ）は本発明の実施形態による空気膜構造開閉屋根１０が開いた状態（以下「開状態」という）の平面図であり、図１（ｂ）はその側面断面図である。同様に、図２（ａ）は空気膜構造開閉屋根１０が閉じた状態（以下「閉状態」という）の平面図であり、図２（ｂ）はその側面断面図である。開閉屋根１０は、開状態においては固定屋根１４の下に折畳まれて収納され、屋根を閉じるときはレール部材１６に沿って展張させる。本実施形態においては、レール部材１６は建物の両端に掛け渡された構造梁１８の下弦材を兼ねている。本実施形態による空気膜構造開閉屋根１０を既存の施設に追加設置する場合には、固定屋根１４が既存の建築物を覆うように設置する。
【００１０】
図３（ａ）は閉状態の開閉屋根１０の拡大断面図を示し、図３（ｂ）は開状態の拡大断面図を示す。開閉屋根１０は、レール部材１６と、レール部材１６に走行可能に取付けられた台車２０と、台車２０に回動自在に取付けられた連結アーム２２と、連結アーム２２に回動自在に取付けられた水平バー２４と、台車２０に取付けられた屋根部材、例えば、一重の膜材１２とを有する。閉状態においては、図３（ａ）に示すように、各台車２０に取付けられた各連結アーム２２と各連結アーム２２に取付けられた各水平バー２４が、ほぼ一直線に整列する。これに対して、開状態においては、図３（ｂ）に示すように、各連結アーム２２はほぼ鉛直に、各水平バー２４はほぼ水平に配置される。
【００１１】
図４は、図３の線Ａ−Ａから見た台車２０の正面図であり、図５は台車２０の側面図である。各台車２０は、４つの車輪２１と、台車の側面から下方に延びる２つのＶ字形部材２３と、Ｖ字形部材２３によってレール部材１６の真下に保持される水平部材２５とを有する。各車輪２１は、Ｉ形断面を有するレール部材１６の下側水平部材１７の上に載り、その上で転がる。これにより、台車２０はレール部材１６に沿って滑らかに移動することができる。屋根を閉状態にするときは、開閉屋根１０の先縁の台車２０をウインチ（図示せず）で牽引することにより、開閉屋根１０を移動させる。また、モータ等の駆動装置を台車２０に取付け、台車を自走式にしても良い。連結アーム２２が水平部材２５の両端に、回動自在に取付けられる。膜材１２が、ケーブル部材である膜押えケーブル２８、及び支持リング３２を介して水平部材２５の下面に取付けられる。
【００１２】
図６は上方から見た膜材１２の平面図である。図６に示すように、膜押えケーブル２８は、レール部材１６に直交する方向に膜材１２の上に配置される。細長形状のフラップ膜３０が、膜押えケーブル２８を覆うように膜材１２に取付けられ、これにより膜押えケーブル２８が膜材１２に固着される。フラップ膜３０は適当な間隔を隔てて膜材１２に取付けられ、各フラップ膜３０の間から膜押えケーブル２８の一部が露出する。図５に示すように、膜押えケーブル２８の露出部分は、水平部材２５の下面に取付けられた支持リング３２の中に通されている。これにより、台車２０によって膜材１２が吊り下げられる。この構成により、膜押えケーブル２８は、台車２０に対してケーブル２８の長さ方向に移動することができ、膜材１２もこの方向に移動することができる。また、膜押えケーブル２８を膜材１２に取付ける間隔は、開閉屋根１０が完全に展張したとき、膜材に適度な張力が働くような間隔にする。
【００１３】
図７は本実施形態による開閉屋根１０の開状態を示し、図８は閉状態を示す。図７及び図８に示すように、レール部材１６は平行に複数本設けられ、各レール部材１６に複数の台車２０が取付けられる。ある１本のレール部材１６ａに取付けられた１つの台車２０ａは、１つの連結アーム２２ａ、水平バー２４ａ、他の連結アーム２２ｂを介して隣り合う別の台車２０ｂに連結される。各連結アーム２２と水平バー２４との連結箇所は関節部を構成する。各台車２０、連結アーム２２、及び水平バー２４は互いに回動自在に連結されているので、開閉屋根１０は、図７に示す開状態から図８に示す閉状態に展張することができる。また、本実施形態では、水平バー２４を省略し、連結アーム２２どうしが直接連結されるように構成しても良い。
【００１４】
さらに、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、複数のウエイト部材である丸鋼２６によって、ある１本のレール部材１６に取付けられた連結アーム２２と水平バー２４とを連結する関節部が、隣り合う他のレール部材１６に取付けられた連結アーム２２と水平バー２４とを連結する関節部に連結される。開閉屋根１０を開状態にするとき、丸鋼２６の自重によって膜材１２が下方に押されるように、丸鋼２６には適当な自重を持たせておく。各丸鋼２６は各レール部材１６に直交する方向に、連結アーム２２と水平バー２４との連結部を夫々連結するように取付けられる。各丸鋼２６は、好ましくは、膜材１２を損傷することがないように、ウレタン等で養生する。
【００１５】
本実施形態による開閉屋根１０は空気膜構造であるため、開閉屋根１０を閉状態にした後、送風機（図示せず）等によって建築物内部の気圧を上昇させる必要がある。このため、建築物本体と開閉屋根の間、即ち開閉屋根１０と固定屋根１４との間、開閉屋根１０の走行路全長、及び１つの開閉屋根と他の開閉屋根との間の召し合わせ部から空気が漏れることのないように、それらの間にＯリング等のパッキン部材（図示せず）を設ける必要がある。また、それらの間には、開閉屋根１０を可動にし、メンテナンスを行ない、或いは開閉屋根やレール部材の製作誤差を吸収するために適当な隙間を設けておく必要がある。
【００１６】
本実施形態においては、好ましくは、図９及び図１０に示すように、開閉屋根１０の先縁及び後縁の台車２０に横方向梁３４を取付ける。横方向梁３４には、その自重及び梁３４に作用する外力を支持するのに十分な曲げ剛性を与えておく。更に、先縁及び後縁の台車２０に取付けられた横方向梁３４に、シール手段である空気膨張式チューブ３６を取付ける。空気膨張式チューブ３６は、ゴム等の伸縮自在な材料で構成され、必要に応じてチューブ３６に空気を注入することによって膨張させる。開閉屋根１０を移動させる際には、図９に示すように、空気膨張式チューブ３６を収縮させておくことにより必要な隙間を確保する。開閉屋根１０が所望の位置まで移動したら、図１０に示すように、空気膨張式チューブ３６を膨張させて隙間を密封する。また、空気膨張式チューブ３６と他のパッキンを併用しても良い。
【００１７】
次に、本実施形態による空気膜構造開閉屋根１０の動作について説明する。本実施形態による開閉屋根１０は開状態において、図１（ｂ）に示すように固定屋根１４の下に折畳まれた状態で格納されている。このとき各連結アーム２２は、図３（ｂ）に示すように、ほぼ鉛直方向に向き、各水平バー２４は、ほぼ水平方向に向く。膜材１２は折畳まれた状態で、支持リング３２及び膜押えケーブル２８を介して台車２０から吊り下げられる。
【００１８】
開閉屋根１０を閉状態にするときは、ウインチで先頭の台車２０を牽引することにより、開閉屋根１０全体をレール部材１６に沿って移動させる。これと同時に各台車２０の間隔が広くなり、開閉屋根１０が展張する。開閉屋根１０が完全に展張した状態では、図３（ａ）に示すように、各連結アーム２２及び各水平バー２４はほぼ一直線に並び、膜材１２もほぼ一直線に張られる。但し、各台車２０の間隔は連結アーム２２及び水平バー２４の長さによって制限されるため、膜材１２に過大な張力が働くことはない。移動が完了すると、図２（ｂ）に示すように、開閉屋根１０の後縁は固定屋根１４の先縁と合致し、開閉屋根１０の先縁は反対側から移動してきた他方の開閉屋根（図示せず）の先縁と接触する。本実施形態では、開閉屋根が一方の側から延び、開閉屋根の先縁が他方の側の固定屋根と接触するように構成しても良い。
【００１９】
開閉屋根１０の移動が完了したら、エアポンプ（図示せず）を作動させ、空気膨張式チューブ３６に空気を注入する。空気が注入されると、図１０に示すように、空気膨張式チューブ３６が膨張し、開閉屋根１０と固定屋根１４との間の隙間が密封される。同様に、他の隙間も空気膨張式チューブ３６を膨張させることによって密封する。密封が完了したならば、送風機（図示せず）を作動させ、開閉屋根１０によって密封された建築物内部の気圧を上昇させる。建築物内部の上昇した気圧によって、膜材１２は全体に亘って均一に外方に押される。このとき、膜材１２は台車２０に対してレール部材１６に直交する方向に移動することができるため、膜材１２は適度な張力を均等に受ける。風等の膜材に作用する外力に対しては、建物内部の気圧により膜材が支持されているため、その影響を受けにい。
【００２０】
開閉屋根１０を再び開状態にするときは、送風機（図示せず）を停止させ、建築物内部の気圧を大気圧に戻す。次に、空気膨張式チューブ３６から空気を抜いてチューブ３６を収縮させることにより、開閉屋根１０の移動に必要な隙間を確保する。続いて、ウインチ（図示せず）を作動させることにより、開閉屋根１０を固定屋根１４の方に引き戻すと同時に、開閉屋根１０を折畳まれた状態にする。開閉屋根が縮まって、各台車２０の間隔が狭くなると、連結アーム２２はその連結部に取付けられた丸鋼２６の自重により確実に下側に折れ曲がる。このとき、連結アーム２２、水平バー２４、及び丸鋼２６が膜材１２を下方に押し、これにより、膜材１２が図３（ｂ）に示すような懸垂線の形状に規則正しく折畳まれるのを助け、折畳まれる際に膜材１２に皺ができるのを防止する。図１（ｂ）に示すように、開閉屋根１０を固定屋根１４の下に格納することにより開閉屋根の作動を完了する。開閉屋根１０を固定屋根１４の下に格納することによって、暴風・突風により膜材１２がばたつくのを防ぎ、また、紫外線によって膜材１２が劣化するのを防止する。
【００２１】
上述したように本実施形態によれば、部材の物量を著しく削減しながら開閉式屋根を構成することが可能になる。即ち、空気圧により膜材を安定に定着させるため、従来のような膜材を安定させるための部材を削減することができる。更に、屋根が軽量化されるために、それを支持する下部構造にかかる負担が軽くなり、建築物全体の物量を削減することができる。また、膜材が内部の空気圧によって支持されているため、屋根の部材を削減しても屋根に作用する風等の外力の影響を受けにくい。
【００２２】
また、膜材１２は膜押えケーブル２８を介して台車２０に取付けられるため、膜材１２の台車２０への取付け部分に応力が集中することはなく、膜材１２の劣化を早める恐れもない。更に、常時閉じた状態の空気膜構造屋根においては、空気膜を支持するために送風機を常時作動させる必要があるが、本実施形態による空気膜構造開閉屋根においては、閉状態のときだけ送風機を作動させれば良く、ランニングコストを低く抑えることができる。
本実施形態は、開閉屋根を新設する場合においても、既存の施設に追設する場合においても適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気膜構造開閉屋根によれば、部材の物量及び重量を削減し、かつ風等の外力の影響を受けにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による空気膜構造開閉屋根の屋根を開いた状態の平面図及び側面断面図である。
【図２】本発明の実施形態による空気膜構造開閉屋根の屋根を閉じた状態の平面図及び側面断面図である。
【図３】本発明の実施形態による空気膜構造開閉屋根の側面断面図である。
【図４】図３の線Ａ−Ａから見た、台車を示す断面図である。
【図５】図４の線Ｂ−Ｂから見た、台車の側面を示す断面図である。
【図６】膜材の部分拡大図である。
【図７】本発明の実施形態による空気膜構造開閉屋根の屋根を開いた状態の拡大図である。
【図８】本発明の実施形態による空気膜構造開閉屋根の屋根を閉じた状態の拡大図である。
【図９】空気膨張式チューブが膨張していない状態の空気膜構造開閉屋根の端部を示す側面断面図である。
【図１０】空気膨張式チューブが膨張した状態の空気膜構造開閉屋根の端部を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１０    空気膜構造開閉屋根
１２    膜材
１４    固定屋根
１６    レール部材
２０    台車
２２    連結アーム
２４    水平バー
２６    丸鋼
２８    膜押えケーブル
３０    フラップ膜
３４    横方向梁
３６    空気膨張式チューブ
【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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