JP2000226887A - トラス用ハブおよびそれを用いた骨組構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単でフレーム部材のハブ周方向の変
形およびハブの回転を防止し、骨組構造体の面内方向の
強度を増大させる。 【解決手段】 円柱状ハブ３２の外周面に連結溝１１に
連通するＶ字状の溝３３を有する回転防止部３４を一体
に突設する。連結溝１１とＶ字状の溝３３にフレーム部
材５の接続端部９とテーパ部５Ａを嵌合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレーム部材とジ
ョイントとからなる構造材によって構築される骨組構造
体に関し、特に四角形メッシュのシングルレイヤー式骨
組構造体に適用して好適なトラス用ハブおよび骨組構造
体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】構造物の骨組構造体としては、三角形ま
たは四角形のメッシュを基調としたトラス状骨組構造体
が最も一般的である。このトラス状骨組構造体は、美麗
で高い採光性と広い無柱空間が得られるなどの優れた特
長を有していることから、野外コンサートホール、ガソ
リンスタンド、プール、展示場等の屋根、ビルの側面外
壁、植物園用ドーム、寺院ドーム等の構造物に広く採用
されている。このような構造物のトラス状骨組構造体
は、その構造材であるフレーム部材をジョイントによっ
て接続することにより構築される。

【０００３】トラス状骨組構造体における構造材の節点
部のジョイント方式としては、 ボールジョイント方式 円柱状、四角柱状、三角柱状等の柱状ジョイント方式 の２方式がある。このうち、後者の柱状ジョイント方式
は、組立てにおいてボルトや溶接による接合を全く必要
としないため組立作業が簡単で、高い継手効率が得られ
るという優れた特長を有している。具体的にはハブと呼
ばれる柱状ジョイント（柱状ハブ）に連結溝を形成して
おき、これと、押し潰しによって形成した接続端部をそ
の両端に有するフレーム部材とを使用し、フレーム部材
の接続端部とハブの連結溝を利用して両者を互いに嵌合
して結合するものである（例：特開平７−１０２６３３
号公報等）。

【０００４】トラス状骨組構造体の様式としては、ドー
ム型、モスク型、ピラミッド型、フラットストラクチャ
型、バレルヴォールト型等の各種の形状を呈するものが
あるが、それらが独立した構築物とされる場合および構
築物の一部の構造部分として併設され構造物とされる場
合なども含まれる。

【０００５】図４は公知のものではないがシングルレイ
ヤー方式のバレルヴォールト型トラス状骨組構造体の有
効な構造として考えられている従来例を示す概略斜視図
および平面図、図５は同構造体の平面図、図６（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はフレーム部材の正面図、平面
図、側面図および要部の拡大平面図、図７は円柱状ハブ
の斜視図、図８は節点部の分解斜視図である。これらの
図において、シングルレイヤー式のバレルヴォールト型
トラス状骨組構造体（以下、単に骨組構造体ともいう）
１は、所望の疑似曲線によって上方に向かって凸曲面と
なるように湾曲した形状に形成されたシングルレイヤー
２と、このシングルレイヤー２の下方に束部材４を介し
て張設された複数本の張弦部材３等で構成されている。

【０００６】前記シングルレイヤー２は、互いに交差す
るように格子状に配列されることにより四角形メッシュ
Ｍを形成する多数のフレーム部材５と、これらのフレー
ム部材５の端部を連結する多数の円柱状ハブ６と、フレ
ーム部材５に対して４５°傾斜して張設され前記円柱状
ハブ６の上面に固定された複数本の緊張部材７等によっ
て形成されている。また、シングルレイヤー２は、スパ
ンＬ方向の一側がわの最下部に位置するハブ６Ａが台座
構造物８の上面に設けた適宜な支承構造（図示せず）に
よってスパンＬ方向と平行な垂直面内において回動自在
に支承され、他側がわに位置するハブ６Ｂが台座構造物
８上に設けた適宜な支承構造によってスパンＬ方向に移
動自在にかつスパンＬ方向と平行な垂直面内において回
動自在に支承されている。

【０００７】図６において、前記フレーム部材５は、通
常アルミニウム合金、ステンレス等のパイプを用い、そ
の両端にテーパ部５Ａが設けられ、さらにテーパ部５Ａ
の先端に円柱状ハブ６に接続される接続端部９が形成さ
れている。接続端部９は扁平に形成されて両面に複数個
のディンプル（凸部と凹部）からなる係止部１０が形成
されている。この係止部１０は、前記接続端部９が円柱
状ハブ６の連結溝１１に嵌合されたとき、連結溝１１の
壁面に形成した凸部と凹部からなる係合部１２に係合す
ることで、フレーム部材５の軸線方向に加わる荷重をハ
ブ６に伝える。

【０００８】さらに、一般的にはフレーム部材５には、
ドーム型のトラス状骨組構造体を構築する場合、ハブ６
の連結溝１１間の割り角度θ以外にその配設位置に応じ
て３つの角度、すなわちコイン角α、ベンド角β、ツイ
スト角γが付与され、これによって任意の球面度を有す
るドームの構築を可能にしている。コイン角αは接続端
部９のフレーム部材５の軸線方向に対する切断角度、ベ
ンド角βはフレーム部材５の軸線と接続端部９の軸線と
のなす角度、ツイスト角γはフレーム部材５を介して隣
合い高さおよびハブ軸方向の曲率中心位置が異なるハブ
６間の連結溝１１を連結するフレーム部材５における接
続端部９間のなす角度である。なお、四角形メッシュＭ
のシングルレイヤー式バレルヴォールト型骨組構造体１
においては、フレーム部材５を互いに直交させて接続し
ていることから、割り角度θが９０°に、接続端部９の
コイン角αが約７５°〜９０°に、ベンド角βおよびツ
イスト角γが０°にそれぞれ角度付けされている。

【０００９】図７および図８において、前記円柱状ハブ
６は、通常アルミニウム合金、ステンレス等によって円
柱状に形成され、中心にボルト挿通孔１３を有してい
る。また、ハブ６の外周面には、溝壁面に前記係合部１
２を有する４個の連結溝１１が周方向に等間隔をおいて
形成され、これらの連結溝１１に前記フレーム部材５の
接続端部９が軸線方向から嵌合されることによりトラス
節点を形成している。また、円柱状ハブ６の上面側に
は、前記緊張部材７の中間部または端部が固定され、さ
らにスパンＬ方向の中央に位置する５個のハブ６Ｃ（図
５）の下面側には前記束部材４の上端が接続されてい
る。

【００１０】前記束部材４は、適宜な外径を有するアル
ミニウム合金、ステンレス等の中実ロッドからなり、下
端が骨組構造体１より下方に延在して結合具１４を有
し、この結合具１４に張弦部材３が結合されている。

【００１１】前記張弦部材３はステンレス等のケーブル
からなり、各束部材４に対応してかつ骨組構造体１のス
パンＬ方向と平行になるように５本張設され、一端が前
記骨組構造体１の前記一側がわ節点部の支承構造に連結
され、他端が前記他側がわ節点部の支承構造にそれぞれ
連結されている。そして、張弦部材３の途中には、緊張
装置としてのターンバックル１５が取付けられ、これに
よって所定の緊張力が付与されている。

【００１２】このように、束部材４を垂設してその下端
を骨組構造体１より下方に延在させ、張弦部材３をその
中央が両端より下方に位置するようにＶ字状に折り曲げ
て緊張すると、張弦部材３は所定の張力が付与されるの
で束部材４を介して骨組構造体１を押し上げるように作
用する。この結果、骨組構造体１に加わる荷重Ｐによる
下方への変形を抑制することができ、強度を増大させる
ことができる。

【００１３】前記緊張部材７はシングルレイヤー２の面
内方向の強度を増大させるために用いられるもので、ス
テンレス等のケーブルからなり、前記柱状ハブ６の上面
にボルト１７によって固定される上下２個の緊張部材用
ブラケット１８，１８によって挟持されることにより、
所定の張力が付与された状態で固定される。緊張部材用
ブラケット１８の挟持面には、２条の溝１９が全幅にわ
たって平行に形成されており、これらの溝１９に前記緊
張部材７が係入される。なお、図８においては、緊張部
材７を２本用いた例を示したが、これに限らず１本また
は２本以上であってもよい。２０はワッシャである。

【００１４】このような骨組構造体１の接合構造におい
ては、フレーム部材５の端部に偏平状に押し潰された接
続端部９を設けているので、連結部材の部品点数が削減
できるとともに、ハブ６の軸線方向（トラス面外方向）
の負荷に対しては耐力が高く、シングルレイヤー方式の
骨組構造体の構築が可能で、骨組構造体を簡略化するこ
とができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の骨組構
造体１の接合構造において、フレーム部材５の接続端部
９はトラス面外方向に長い偏平状に形成されていること
から、ハブ６の軸線方向の荷重Ｐに対しては強度的に何
等問題ないが、トラス面内方向（ハブの周方向）の荷重
およびハブ６の軸線回りのモーメントに対しては相対的
に弱い構造となっている。そのため、積雪、地震等でフ
レーム部材５に軸線方向の圧縮または引張荷重が不均一
に加わった場合、接続端部９がトラス面内において変形
して折れ曲がり、部分的に破壊したり、ハブ６が回転
し、骨組構造体１全体が破壊するおそれがある。

【００１６】そのため、大きな構造物を構築するために
は、緊張部材７を張設したり、厚肉パイプからなるフレ
ーム部材を使用したり、フレーム部材５の長さを短くし
たり、あるいは上記した特開平７−１０２６３３号公報
に開示されているように補強板によって接続端部９の厚
みを増大させるなど種々の対策を講じている。

【００１７】しかしながら、緊張部材７を用いると、緊
張部材７の張設作業が必要となり、組立に時間を要する
ばかりか、ブラケット１８を必要とするため、部品点数
も増加し、骨組構造体１自体の重量が増大するという問
題があった。厚肉パイプからなるフレーム部材５を使用
する場合は、同じく骨組構造体１自体の重量が増加し、
フレーム部材５を短くすると、フレーム部材５およびハ
ブ６の数が増加するため組立作業に時間を要する。ま
た、補強板を用いて接続端部９の厚みを増大させると、
ハブ６の連結溝１１の溝幅を大きくしなければならない
ため、ハブ６の外径も比例して大きくなり、ハブ６が大
型重量化するという不具合があった。

【００１８】本発明は上記した従来の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、比較
的簡単な構造でフレーム部材のハブ周方向の変形および
ハブの回転を規制することにより、骨組構造体の強度を
増大させることができるようにしたトラス用ハブおよび
それを用いた骨組構造体を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、円柱状に形成され外周面に複数個の連
結溝が形成された複数個のハブと、前記各連結溝に端部
がそれぞれ嵌合された複数本のフレーム部材によって構
築される骨組構造体のトラス用ハブにおいて、前記ハブ
の外周面に前記各連結溝に連通するＶ字状の溝を有する
回転防止部を一体に突設したことを特徴とする。

【００２０】第２の発明は、上記第１の発明において、
連結溝が互いに直交するように周方向に略等間隔をおい
て４個形成されていることを特徴とする。

【００２１】第３の発明は、外周面に複数個の連結溝が
形成された複数個の円柱状ハブと、前記各連結溝に端部
がそれぞれ嵌合された複数本のフレーム部材によって構
築される骨組構造体において、前記円柱状ハブの外周面
に前記各連結溝に連通するＶ字状の溝を有する回転防止
部を一体に突設し、前記Ｖ字状の溝に前記フレーム部材
の端部側に設けたテーパ部を嵌合したことを特徴とす
る。

【００２２】第４の発明は、上記第３の発明において、
円柱状ハブの連結溝が互いに直交するように周方向に略
等間隔をおいて４個形成され、骨組構造体が四角形メッ
シュを有するシングルレイヤー式のバレルヴォールト型
骨組構造体であることを特徴とする。

【００２３】第１〜第４の発明において、Ｖ字状の溝に
フレーム部材のテーパ部が嵌合しているので、フレーム
部材に圧縮または引張り荷重が加わったとき、フレーム
部材の面内方向の変形、破壊および円柱状ハブの回転が
抑制され、骨組構造体の面内方向の強度が増大する。ま
た、回転防止部は円柱状ハブに一体に設けられているの
で、他の部品を必要としない。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明をシング
ルレイヤー方式のバレルヴォールト型トラス状骨組構造
体に適用した一実施の形態を示す概略斜視図、図２は同
構造体の平面図、図３は回転防止部を突設した円柱状ハ
ブの平面図である。これらの図において、シングルレイ
ヤー式のバレルヴォールト型トラス状骨組構造体（以
下、単に骨組構造体ともいう）３０は、所望の疑似曲線
によって上方に向かって凸曲面となるように湾曲した形
状に形成されたシングルレイヤー３１と、このシングル
レイヤー３１の下方に束部材４を介して張設された複数
本の張弦部材３等で構成されている。

【００２５】前記シングルレイヤー３１は、互いに交差
するように格子状に配列されることにより四角形メッシ
ュＭを形成する多数のフレーム部材５と、これらのフレ
ーム部材５の端部を連結する多数の円柱状ハブ３２によ
って形成されており、図４に示した緊張部材７を備えて
いないか少なくした点および柱状ハブ３２の構造が従来
のハブ６と異なり、その他の構成は全く同一である。

【００２６】前記円柱状ハブ３２は、通常アルミニウム
合金ＪＩＳ Ａ６０８２−Ｔ６、ステンレス材のＳＣＳ
１１やＳＣＳ１３の押出形材または鋳造品によって筒状
に形成され、中心にボルト１７（図８参照）が挿通され
る挿通孔１３を有している。また、円柱状ハブ３２の外
周面には、溝壁面に凹凸からなる係合部１２を有する連
結溝１１が周方向に等間隔をおいて４つ形成されるとと
もに、前記各連結溝１１に連通するＶ字状の溝３３を有
する回転防止部３４が一体に突設されている。Ｖ字状の
溝３３は、フレーム部材５のテーパ部５Ａの角度と略同
一角度で、連結溝１１に向かって幅が漸次減少するよう
に形成されている。これらの連結溝１１およびＶ字状の
溝３３に前記フレーム部材５の接続端部９とテーパ部５
Ａをハブ３２の軸線方向から圧入することによりフレー
ム部材５が互いに接続され、トラス節点が形成される。

【００２７】このように円柱状ハブ３２の外周にＶ字状
の溝３３を有する回転防止部３４を一体に突設し、Ｖ字
状の溝３３にフレーム部材５のテーパ部５Ａを嵌合する
と、フレーム部材５が圧縮または引張り荷重を受けても
接続端部９が折れ曲がることなく、フレーム部材５の変
形、破壊および円柱状ハブ３２の回転を未然に防止する
ことができる。したがって、骨組構造体３０の面内方向
の強度を増大させることができる。また、フレーム部材
５の変形、破壊および円柱状ハブ３２の回転を防止する
ことができれば、図８に示した緊張部材７およびこれを
固定するブラケット１８を必要としないか減少させるこ
とができるので、部品点数を削減でき、組立作業性を向
上させることができるとともに、骨組構造体３０自体を
軽量化することができる。さらに、回転防止部３４を備
えた円柱状ハブ３２は押出形材によって製作することが
できるので、ハブ３２の製作も容易である。

【００２８】なお、上記した実施の形態においては、シ
ングルレイヤー方式のバレルヴォールト型骨組構造体に
適用した例を示したが、本発明はこれに何等特定される
ものではなく、ダブルレイヤー方式のフラットストラク
チャー型骨組構造体や、ダブルレイヤー方式のバレルヴ
ォールト型骨組構造体にも適用することができる。ま
た、メッシュが四角形以外の多角形であっても同様に適
用することができる。フレーム部材５にベンド角βが角
度付けされる場合には、その角度に合わせて回転防止部
３４を突設すればよい。角度付けされない場合には、ハ
ブ３２の種類を１種類とすることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るトラス
用ハブおよびそれを用いた骨組構造体によれば、節点部
の強度が増大し、ハブの回転、フレーム部材の変形、破
壊等を確実に防止することができる。また、部品点数の
削減および骨組構造体の軽量化が可能で、特にフレーム
部材にベンド角を角度付けする必要がない骨組構造体に
適用して好適である。例えば、シングルレイヤー方式の
バレルヴォールト型骨組構造体に適用すると、面内補強
用の緊張部材を用いなくても十分な面内方向の強度を得
ることができ、部品点数、組立工数の削減および軽量化
を達成することができる。また、回転防止部をハブと一
体に製作することができるので、ハブの製作も容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明をシングルレイヤー方式のバレルヴォ
ールト型トラス状骨組構造体に適用した一実施の形態を
示す概略斜視図である。

【図２】 同構造体の平面図である。

【図３】 回転防止部を突設した円柱状ハブの平面図で
ある。

【図４】 シングルレイヤー方式のバレルヴォールト型
トラス状骨組構造体の従来例を示す概略斜視図である。

【図５】 同構造体の平面図である。

【図６】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はフレーム
部材の正面図、平面図、側面図および要部の拡大平面図
である。

【図７】 円柱状ハブの斜視図である。

【図８】 節点部の分解斜視図である。

【符号の説明】

１…骨組構造体、２…シングルレイヤー、３…張弦部
材、４…束部材、５…フレーム部材、５Ａ…テーパ部、
６…円柱状ハブ、７…緊張部材、９…接続端部、１１…
連結溝、３２…回転防止式円柱状ハブ、３３…Ｖ字状の
溝、３４…回転防止部。

フロントページの続き (72)発明者 山田 ひろみ 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 Ｆターム(参考） 2E125 AA10 AA33 AA35 AB17 AC16 AC18 AC19 AC26 AG03 AG23 AG53 AG55 BB09 BB16 BB25 BB29 BB31 BB33 BB37 BC07 BD01 BD02 BE08 BF04 CA05 CA14 CA72 DA03 EA01 EA14 2E163 FA09 FB06 FB09 FB24 FB32 FB42 FB45

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状に形成され外周面に複数個の連結
   溝が形成された複数個のハブと、前記各連結溝に端部が
   それぞれ嵌合された複数本のフレーム部材によって構築
   される骨組構造体のトラス用ハブにおいて、 前記ハブの外周面に前記各連結溝に連通するＶ字状の溝
   を有する回転防止部を一体に突設したことを特徴とする
   トラス用ハブ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトラス用ハブにおいて、 連結溝が互いに直交するように周方向に略等間隔をおい
   て４個形成されていることを特徴とするトラス用ハブ。
3. 【請求項３】 外周面に複数個の連結溝が形成された複
   数個の円柱状ハブと、前記各連結溝に端部がそれぞれ嵌
   合された複数本のフレーム部材によって構築される骨組
   構造体において、 前記円柱状ハブの外周面に前記各連結溝に連通するＶ字
   状の溝を有する回転防止部を一体に突設し、前記Ｖ字状
   の溝に前記フレーム部材の端部側に設けたテーパ部を嵌
   合したことを特徴とする骨組構造体。
4. 【請求項４】 請求項３記載の骨組構造体において、 円柱状ハブの連結溝が互いに直交するように周方向に略
   等間隔をおいて４個形成され、骨組構造体が四角形メッ
   シュを有するシングルレイヤー式のバレルヴォールト型
   骨組構造体であることを特徴とする骨組構造体。