JP2000517015A - 二重網状組織ドーム構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 網状ドーム構造(20)は、内側構造網状組織(24)および外側構造網状組織(26)を有する。各網状組織は、接合部(36,40)にて接続されることによりアーチ形状、丸形端部を有するアーチ形状、三角形状、スタジアム、交錯アーチ形状、および球形など種々のドーム構造形状を形成する構造部材(34,38)を有する。接合部は２個のプレート(54,56)を有しその間には構造部材(68)が締着されてモーメント支持接合部を形成する。筒状ブレース(32)は外側網状組織接合部および内側網状組織接合部の間で所望の設計に従って接続され、各網状組織間に実質的に平行な所望間隔を確立すると共に網状組織間で荷重を局所的に伝達する。網状組織部材は外側表面および内側表面を多角形状領域に細分するが、これは、外側網状組織においては一様な種類である。外側網状組織開口は閉塞パネル(29,170)により閉塞され、該閉塞パネルは自身が接続される外側網状組織を側方に安定化して網状組織を相当に強化する。

Description

【発明の詳細な説明】 二重網状組織ドーム構造 技術分野 本発明は、径間（わたりま）の大きなドームおよびドーム状構造に関する。よ り詳細には、本発明は、斯かる構造を形成すると共に、大きな断面係数（sectio n modulus）の構造部材から成る上側網状組織および下側網状組織が好適には同 心的である夫々の表面を形成し、且つ、小さな断面係数を有すると共に各網状組 織間で荷重を局所的に伝達するブレース（brace）を連結することにより各網状 組織が離間された状態で保持される構造システムに関する。 背景技術 毎年、多くの運動競技場が世界中で建設されている。これらの競技場は内部環 境に関する天候からの保護、温度調節および音響的制御の為に、カバーされるこ とが多い。これらの競技場に対する既存の基礎構造(fabric)および鉄鋼構造の大 きなメンテナンス費用および常に増大している建築工事費用の故に、効率的な構 造システムの開発が必要とされているが、斯かる構造システムとは、カバー全体 の重量を減少し、支持構造または他の基礎に対する負荷を減少し、建築工事期間 を短縮し、屋根または閉塞用設備を単に支持するのでなくそれらと一体化し、構 造の寿命に亙りメンテナンス費用を減少し、且つ、構造の建築工事費用を減少し 得る構造システムである。 420フィートまでの径間を有する単層網状組織ジオデシック型ドーム(single n etwork geodesic dome)は、押出アルミニウム・ビームを使用して既に設計且つ 建築されている。斯かる単層網状組織ジ オデシック型ドームはRichterに対する米国特許第3,909,994号に関連して記述さ れているが、該特許は言及したことにより本明細書中に援用する。大きな径間の 構築物においてアルミニウム使用の利点が立証されたことから、鉄鋼、木材およ び基礎構造によるドームに対して好適にアルミニウム製ドームが競合し得る様に なった。アルミニウム構築物の利点としては、その軽量性、耐食性、製造の容易 さ、少ないメンテナンス、および、大きな強度／重量比が挙げられる。 ドームの表面の局所的な特徴は別として、斯かる表面の外郭形状は、例えば球 、円筒、楕円面などの回旋表面の一部とされるのが通常である。他の種類の外郭 表面も使用されており、且つ、使用され得るものである。 ドームの構造設計を行うには構造部材即ちストラット（strut）の単層網状組 織を使用するが、これらの部材またはストラットは、ドームの基本外郭表面内に 配置されてこれを形成すると共に、相互連結されることにより上記表面を三角形 状、矩形状、五角形状、六角形状または他の多角形状を有する領域のグリッドに 細分するものである。殆どの場合、グリッド領域形状は完全にまたは大部分が多 角形状である。この構造網状組織の建築は、網状組織の全てのストラットが一様 な断面であるときに最も容易となる。座屈の観点からは、典型的な動荷重または 積雪荷重の影響を受けて最も損傷（failure）し易いドームの領域は、その中央 領域である。ドームの中央領域においては負荷がストラットに対して直角に加わ ることから、該ストラットは、更に垂直に配向されることにより負荷荷重に対し て鋭角を形成するドームの周縁部におけるストラットよりも座屈し易い。 もし、中央領域の荷重を担持するに適切な奥行（depth）および断 面積を有するストラットがドーム全体に亙り使用されたとすれば、ドームの相当 の部分は過剰設計となる。ドームの重量が更に増大すると共に、実際に必要なも のよりも多くの費用が掛かることになる。また、強度の高い／深度の大きい構造 部材の使用を、最も損傷を受け易いドーム部分に限定するとすれば、異なる奥行 の構造部材が相互連結される箇所においては複雑で高価な接合／ハブ接続が必要 となる。このことは、運動競技場の様に中央部に荷重が集中する大型ドームにお いて特に当てはまる。 理論的には、この公知の種類の単層網状組織アルミニウム製ドームは大きな距 離に亙る如く使用され得るが、径間が増大するにつれ、好適には押出処理により 作成されるストラットの必要サイズおよび対応コストも増大する。また、大断面 の押出成形物を製造する場所は数が限られていることから、発注から納品までの 全体時間は配送遅延によっても長くなり、コストも更に増大することになる。更 に、押出製造プロセスにより製造される構造形状のサイズは限られている。特に 、アルミニウム押出物の奥行は14インチまでしか製造できない。これに加え、ア ルミニウムの弾性係数は小さい。これらの要因は、一様な断面のストラットによ り構築された単層網状組織アルミニウム製ドーム構造がカバーし得る径間を約45 0フィートに制限することから、600フィート程度またはそれ以上の径間距離が必 要とされた場合、この種のドームは運動競技場の囲繞には事実上使用され得ない ことである。 これらの考察は、低い外郭形状（contour）または低い隆起カバー(即ち、高さ の低い浅皿形状)を必要とする運動競技場および他の用途に対して顕著となる。 従って、アルミニウム単層網状組織低隆起ドームの最大の径間は450フィートよ り小さく、座屈は更に深刻な問題である。単層網状組織低隆起アルミニウム製ド ームが設計さ れ、直径で320フィートまでの径間で構築されたことから、これらのドームは低 隆起アルミニウム製ドームに対する単層網状組織テクノロジの限界に近づいた。 問題を強調すると、殆どの建築用途においては高いドームよりも浅いドームの方 が一般的には好適であるが、浅型大径の単層網状組織ドームでは座屈が更に深刻 な問題であることから、単層網状組織アルミニウム押出ドームは現時点では多く の用途に使用し得ない。 単層網状組織低隆起のジオデシック形ドームの損傷の最も一般的な態様は、座 屈による弾折(snap)である。座屈を介した弾折において、ドームは湾曲を反転す ると共に、自身の領域の少なくとも一部に加わった荷重を支持し得ない。球形ド ームおよび他の湾曲構造は、座屈を介して弾折し易い。殆どの構造とは異なり、 単層網状組織ジオデシック形ドームは非線形の幾何学的作用を呈する。即ち、段 増的荷重が加わるとき、構造の段増的撓みは不均衡に大きくなる。構造が荷重を もはや担持し得なくなったとき、または、構造の撓みが小さな段増的荷重に対し て極めて大きくなったとき、縦断弾折(snap through)が生ずる。斯かる損傷が生 ずるのは、ドームの内部から吊下された、ライト、スコアボード、音響設備、温 度調節装置、常設歩路および他の装置からの設計荷重に対して風、雪または氷な どの自然の荷重が加わり、総計荷重が構造の座屈容量を越えたときである。 網状ドーム構造、即ち構造部材が網状組織グリッドのラインに沿って整列され ているというドームの建設は、構造の中央開口における大きな塔を用いて実行さ れ得る。而して、構造の環状中央部は塔の基部で開始され(即ち、その回りに組 み立てられ)ると共に、貨物昇降機のケーブルにより塔の頂部に取り付けられる 。ドームの最初の頂部(中央)部分の組み立てが完了したなら、それは貨物昇降 機のケーブルにより上方に持ち上げられると共に、構造の次の部分(輪状部)はド ームの環状中央部の外方延長部として地面レベルで構築される。この手順は、構 造が完成するまで繰り返される。これは、ドーム構造を構築する安全で効率的な 方法である。しかし乍ら、約450フィート以上の径間を有するドーム構造を構築 するときには、構築を実行するに必要とされる塔の高さは法外なものであり、こ の建設方法は利用され得ない。 更に、この方法は、球形以外の形状を有する構造に対しては実用的でない。塔 を使用しないとすれば、構造に対して一度にひとつの部材を取り付けることによ り、上方に向けて徐々に組み立てることにより構築されねばならない。この方法 は250フィートまでの直径を有する構造に対してのみ使用可能であると共に、移 動昇降機により地面レベルよりも高度で危険な状況での作業を行って全体構造を 構築する必要がある。この手法もまた、建設の間に構造の変形を防止すべく相当 の支柱止め（shoring）を必要とする。 以上の状況からは、約450フィートを越える径間を有する大型の運動競技場を カバーすべくアルミニウム押出技術を利用し得ると共に約400フィートを越える 構造に対しては小断面設計を活用し得る、効率的で優れたアルミニウム構造シス テムに対する要望が存在することが例証される。更に、一様な断面を有する構造 部材を使用すれば、利点が得られよう。更に、大型のアルミニウム網状ドーム構 造および非球形の形状を有する網状構造を効率的かつ安全に構築する方法に対す る要望が存在する。従って、構造の各部分に亙り同一の奥行を有するアルミニウ ム部材により大きな径間のアルミニウム構造システムを設計かつ構築すると共に 、種々の湾曲を有する大型構造システムを構築する安全な方法を案出することが 望ましい。 発明の開示 本発明を実施することにより、ハブまたは接合部で接続された一様断面の構造 部材により夫々の湾曲面で形成された上側網状組織および下側網状組織から成る 、ドームなどの新規な構造システムが提供される。ふたつの網状組織により形成 された表面は上記構造部材により上側網状組織開口および下側網状組織開口に区 分される。複数の離間用ブレースは２個の網状組織間で荷重を伝達する役割のみ を果たすと共に各網状組織間の間隔を維持する。ブレースは実質的に局所的にの み網状組織間で荷重を伝達する。上側および下側網状組織における部材のセクシ ョン(即ち断面)はブレースのセクションよりも大きい。本発明の好適実施例にお いては、複数の閉塞パネルが網状組織の一方(好適には上側網状組織)に取付けら れ、単にそれにより支持されるのでは無くて構造システムに対して一体化される 閉塞システムまたは屋根を形成する。上側網状組織は好適には各結節点間で完全 に三角形状化されるが、代替実施例において上側網状組織は矩形に分割される。 下側網状組織における開口の形状のサイズおよび形状は変更され得る。下側網状 組織は、矩形、六角形、五角形、三角形、またはこれらの適宜な組合せを含み得 る。更に、下側表面も完全に三角形状化されることから、下側網状組織の全ての 三角形に対して上側網状組織の１個の三角形が存在する。下側網状組織の三角形 は、例えば下側網状組織の全ての三角形に対して上側網状組織の４個の三角形が 存在する如く、拡大(即ち、三角形状化頻度を減少)され得る。 上側網状組織部材即ちストラットは実質的に同一の横手方向断面を有する。こ れは下側網状組織ストラットに対してもそうであり、非常に好都合とすべく下側 ストラットは上側ストラットと実質的に同一の横手方向断面を有し得る。2個の 網状組織の間に対し、ブレ ースは好適には一様な所要間隔を提供する。ブレースは網状組織ストラットと比 較して小さな断面寸法を有する、と言うのも、ブレースは２つの網状組織間で比 較的に小さな荷重を伝達するだけであり、且つ、両網状組織に対する等しい軸心 方向荷重により特徴付けられる(大型径間ドームに対して使用されたときの)2個 の網状組織の大きな曲げ剛性および当該システムの作用の故にである。多くの場 合、下側網状組織の各接合部からは3個のブレースが上側網状組織の別個の接合 部に延在する。一実施例においては３個のブレースが上側網状組織の各接合部か ら下側網状組織の別個の接合部に延在すると共に、別の実施例においては、上側 網状組織の各接合部から２個のブレースが下側網状組織の異なる接合部に延在す る。更に別の実施例においては、各下側接合部から4本のブレースが上側接合部 に向けて延在する。網状組織間のブレースのこれらのおよび他の配置構成は、2 個の網状組織の各々の大きな曲げ剛性により可能とされた種々の網状組織格子配 置を反映するものである。 各網状組織の各接合部は、上側プレートおよび下側プレートを夫々備えるが、 これらのプレートは、両者間に締着されて個々の別体の網状組織において大きな 結節点剛性を有するモーメント支持接合部（moment bearing junction）を形成 する構造部材(ストラット)を有している。網状組織により形成された開口の形状 に依存し、接合部に取付けられる構造部材の個数は変化する。三角形網状組織に おいては、個数は２〜６個に亙り得る。3個の構造部材は、六角形網状組織の接 合部に接続し、６個の構造部材は完全に三角形状化された網状組織の接合部に接 続し、大きな三角形配置構成においては、幾つかの接合部はそれに対応する６個 の構造部材を有すると共に幾つかの接合部には2個の構造部材が接続されている 。矩形配置構成においては、もし各網状組織が位相を異にすれば各接合部に４個 のブレースが接続され、もし各網状組織が位相を同じくすれば各網状組織におい て接合部ひとつ置きに４個のブレースが接続される。上側網状組織は、三角形の 網状組織開口のみまたは矩形の網状組織開口のみのいずれかを形成すべく相互連 結されたストラットを有している。本発明のひとつのドームの下側網状組織接合 部は好適には、上側網状組織ストラットにより形成された開口の中心と整列され る。 更に、上側および下側網状組織を有する構造システムは、部分的球形、スタジ アム、長円、楕円、三角形、種々のタイプのアーチ形状などの全体外郭形状およ び配置構成を形成すべく変化する湾曲を備えた構造を設計する為に使用され得る 。アーチ形状としては、標準的なアーチ形状、丸形端部を備えたアーチ形状、お よび、交錯アーチ形状などの形態が挙げられる。 本発明はまた、接合部において接続されることにより複数の円錐形状部分を形 成する複数の構造部材を備えた新規な網状構造も提供する。錐体部分は接続され て楕円基礎伏図を備えた楕円表面構造を形成する。大寸構造の好適実施例におい て、楕円形構造は内側網状組織および外側網状組織を有している。 本発明の更なる実施例では、支持表面上で二重網状組織の網状構造を構築する 新規な方法が提供される。該方法は、構造の第１最外側または周縁部サブアセン ブリを構築する段階と、最外側サブアセンブリを支持表面に対して所望の姿勢お よび位置に位置決めする段階と、第１サブアセンブリに対する取付けもしくは支 持表面に対する位置決めまたはその両者を行うべく第2組のサブアセンブリを構 築する段階と、第２サブアセンブリを位置決めする段階と、更なるサブアセンブ リの構築および上記構造の完成が望まれる箇所へのサブアセンブリの取付けを連 続して繰り返す段階と、を備えて成る。 本発明の好適実施例においては、約100フィート×60フィートの最外側サブア センブリは土台へと固定されると共に、接合部への構造部材の接続段階は、上側 繋板を複数のＩ形ビーム構造部材の頂部フランジに締着する段階と、下側繋板を I形ビーム構造部材の底部フランジに締着してモーメント支持接合部を形成する 段階とを備えて成る。更に、最外側部分を構築する段階は、周縁部部分を組立て る段階を備え、サブアセンブリはそれらが外側構造部材および内側構造部材およ び両者間の離間用ブレースを含む如く構築される。好適には、サブアセンブリは 地面レベルで構築されると共に既に存在するサブアセンブリに対する位置まで上 昇されてそれに取付けられる。 本発明により提供される二重網状組織構造システムは、空間フレーム（space frame）として知られる配置構成とは相当に異なっている。空間フレームは、通 常はフレームの全体に亙り同一直径を有する通常は筒状部材により形成されると 共に、全ての筒状部材は、該筒状部材により形成される３次元架枠の結節点にお いて同一の手法で相互連結されている。殆どの場合、空間フレームは別のものに 対する構造的支持を提供する。囲繞された即ち屋根が付いた構造で空間フレーム が使用されるとき、屋根システムは空間フレームとは別体であり且つ空間フレー ムにより単に支持されているだけである。一方、本発明の構造システムにおいて は、荷重を担持する各網状組織間に延在するブレースは網状組織部材よりも遥か に小さな構造能力であると共に、網状組織部材とは相当に異なる断面積および幾 何学形状を有することが可能であり且つ好適に有しており、網状組織へのそれら の接続の要件は網状組織の各部材間の接続に対する要件と比較して小さなもので ある。更に、本発明の構造システムは、二重網状組織の構造能力を強化する如く 屋根閉塞パネルと一体化して 協働する。 本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は以下における詳細な説明ならび に添付図面中に更に十分に示されているが、これらの図面の幾つかを通して同様 の参照番号は同様の要素を表している。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に係る球形の三角形状グリッド二重網状組織構造システムの斜 視図である。 図２は、図１の構造の概略的断面図である。 図３は、高頻度で完全に三角形状化された外側網状組織と低頻度で完全に三角 形状化された内側網状組織を示す、領域3に沿った図1の二重網状組織構造の平面 図である。 図４は、図３の内側網状組織の三角形状化配置構成の概略的な断片的平面図で ある。 図５は、図１に係る構造の概略的平面図である。 図６は、上記構造システムの上側幾何学的配置および下側幾何学的配置の間の 遷移部分を示す、図５のセクタの断片的平面図である。 図７は図３に類似した、三角形状化された内側網状組織を示す網状組織の第２ 配置構成の平面図である。 図８は図３に類似した、六角形状開口を有する内側網状組織を示す網状組織の 第３の配置構成の平面図である。 図９は、六角形状開口を有する図８の内側網状組織の概略平面図である。 図１０は、六角形状および三角形状の開口を有する内側網状組織の別の配置構 成の概略的正面図である。 図１１は、図１の二重網状組織構造システムの接合部の斜視図で ある。 図１２は、二重網状組織によるアーチ形網状構造システムを備える屋根を有す る構築物の斜視図である。 図１３は、円形端部を有する二重網状組織によるアーチ形網状構造システムを 備える屋根を有する構築物の斜視図である。 図１４は、図１３の構造を設計する段階を示す概略的斜視図である。 図１５は、二重網状組織による交差アーチ形網状構造システムを備える構築物 の斜視図である。 図１６は、例えば野球スタジアムを覆う二重網状組織による三角形網状構造シ ステムの斜視図である。 図１７は、中央開口を有するスタジアム形状の二重網状組織による網状構造シ ステムの斜視図である。 図１８は、楕円形構築物を覆う二重網状組織による楕円形網状構造システムの 斜視図である。 図１９は、図１８の構造を設計する段階を示す概略的斜視図である。 図２０は、二重網状組織による円錐形網状構造の斜視図である。 図２１は、外側網状組織および内側網状組織が夫々の表面を三角形状に細分す る、二重網状組織による網状構造システムの概略的平面図である。 図２２は、図２１の二重網状組織構造システムの接合部の平面図である。 図２３は、本発明の更なる二重網状組織構造における外側網状組織および内側 網状組織ならびにブレースの配置構成の概略的破断斜視図である。 図２４は、図２３に示されたシステムにおける一定の関係を示す 図である。 図２５は、図２３におけるハブに対するブレースのピン接続の破断斜視図であ る。 図２６は、本発明の二重網状組織構造システムにおいて有用な網状組織閉塞物 および屋根葺き材料下部組織の破断正面図である。 図２７は、各網状組織が相互に対して協働したときの網状組織のストラットお よびブレースの配置構成の概略破断図である。 用語 網状組織（network）−相互連結されると共に所望の外郭形状または湾曲の表 面を形成する構造部材の配置構成またはアセンブリ。 表面（surface）−網状組織の幾つかの構造部材が相互連結されてその内部に 配置される実際のまたは仮想的な湾曲面。 グリッド(grid)−構造部材の位置が対応する、網状組織の表面上の格子（latt ice）状幾何学形状。 ストラット（strut）−網状組織のグリッド・ラインのひとつに沿って位置せ しめられた構造部材。 接合部（即ちハブ）−網状組織内に形成された場所または箇所にてストラット を相互連結する物理的構造。接合部は、網状表面の結節点に配置される。 結節点(node)−グリッドにおいてグリッド・ラインの交点を表す理想的点。 ブレース（brace）−２つの網状組織と該網状組織により形成された表面との 間の間隔を相互連結且つ形成する物理的要素。 ジオデシック(geodesic)−構造システムは、該構造の主要荷重担持機能がジオ デシック・ライン即ち表面上における２個の離間点の間の最短距離を通るライン に沿って配置されたときにジオデシックである、球形では、ジオデシック・ライ ンは大円の弧であり、ジオ デシックの科学は、大円により三角形状化される球形の細分法を提供する。 三角形状化する（triangulate）−当該三角形状開口を形成するに必要なスト ラットおよび／または接合部の省略により形成された形状を有する単一または複 数の三角形状開口とする為に、表面を分割すべくストラットを相互連結して網状 化すること。 三角形状化頻度（triangulation frequency）−表面上のグリッド・ラインの 数、対応接合部を有する結節点の数、および、グリッド・ラインに対応するスト ラットの数により調節された表面の単位面積当たりの三角形状開口の個数。 内側網状組織(internal network)−当該システムにより境界を定められた空間 の内側に向けられた、二重網状組織構造システムの網状組織、下側網状組織とも 称される。 外側網状組織(external network)−当該システムが存在する構築物などの外側 に向けられた、二重網状組織構造システムの網状組織、上側網状組織とも称され る。 発明を実施するための最良の形態 図１は、開放径間(clear span)を有すると共に部分的回転楕円形の形状である 、二重網状組織式網状ドーム構造システム20の外側(上側)網状組織を示している 。該ドームはジオデシック形である、と言うのも、(以下で論ずるストラットの 位置を定義)するグリッドの複数のラインが上記球形の大円21だからである。こ れらの大円は、それらの間にセクタを画成する。網状構造の他の形状および形態 は、以下で論じられる。上記構造の幾つかは事実上ジオデシックであり、他はそ うでない。特に明記しなければ、以下の説明は以下で論じられる構造システムの 全ての形状に適用され得る。 図１に示された構造の断面(図２)を参照すると、上記ドームは、支持表面22ま たは他の土台上に係止すると共に内部(下側)網状組織24および外側(上側)網状組 織26を有する網状構造である。約１〜３メートルの範囲とされる各網状組織間の 離間は、構造の全体サイズと比較して小さいものである。用途によっては、支持 表面は可動である。外側網状組織は、二重網状組織システムの構造的作用に寄与 すべく、複数の閉塞パネル29(図３)で構成された閉塞システム、屋根葺き材料下 部組織またはシェル28を支持してそれと一体化する、外側層である。外側および 内側網状組織は協働して、構造の用途に依存して網状組織を貫通する種々の開口 を有し得る内部キャビティ30を画成する。好適には、上記閉塞パネルは各開口( 図26参照)の縁部に沿って所定位置に固定され、網状組織内に画成された三角形 状開口を閉塞する。上記パネルは不透明、半透明または透明であり得ると共に種 々の音響遮断レベルを提供し得る水密表層を提供すべく設計され得る。所望であ れば、米国特許第3,477,752号、第3,909,994号または第3,916,589号に記述かつ 開示されたパネル取付配置構成が使用され得るが、これらの文献は参照したこと によりその全体を援用する。上記内側網状組織は、離間用ブレース32(図２)によ り外側網状組織から内方に離間されると共に外側網状組織に接続されている。内 側および外側網状組織は同様に成形されることから、該実施例においては、各網 状組織は球形であると共に両網状組織は好適に同一の湾曲中心を有する表面内に 存在する。従って、上記構造は球形二重網状組織ドームである。上記閉塞パネル は外側網状組織の開口を閉塞するのが好適ではあるが、所望であれば、これに加 え又は代替的に、これらのパネルは内側網状組織の開口を閉塞し得る。 図３を参照すると、既に示された如く上記構造システムは外側お よび内側網状組織を備えている。外側網状組織26は外側接合部36で接合された外 側構造部材即ちストラット34を備えて成る。同様に、内側網状組織24は、内側接 合部40で接合された内側構造部材(ストラット)38を備えて成る。上記各ストラッ トは、網状組織により画成された表面を個々の多角形開口42に細分する複数の網 形状を形成すべく接続される。本実施例における開口の形状は、上記構造の形状 を画成する二重湾曲表面を三角形状化すると共に、接合部を結節点に載置し且つ ストラットを網状組織のグリッドのライン上に載置することにより画成される。 以下で論ずる実施例の幾つかにおいては、結節点の幾つかにおいて接合部は省略 されると共に、グリッド・ラインの幾つかにおいてストラットは省略されている 。しかし乍ら、表面は依然として三角形状化される、と言うのも、接合部を全て の結節点に載置すると共にストラットを全てのグリッド・ラインに載置すること により、開口は容易に三角形状とされ得るからである。 図３、図７、図８、図２３および図２７は、構造的に簡素化された関係で二重 網状組織ドームを示しており、これらの図は、外側および内側網状組織の幾何学 的特徴およびそれらの間の関係、並びに、網状組織間のブレース、網状組織スト ラット、およびストラットとブレースとの間の接合部の配置を示している。図３ 、図７、図８、図２３および図２７における図示を容易にする為に、ストラット は簡素化形態で示されている。本発明に係る二重網状組織ドームのストラットお よびブレースの実際の性質は、図１１および図２６により良く且つ更に正確に示 されている。例えば図１１は、網状組織ストラットはブレースよりも相当に大き な奥行および断面積を有し、ストラットは好適には幅広フランジ・ビームの断面 配置構成を有するアルミニウム押出物により形成され、且つ、ブレースは好適に は所定長さのアルミニウム管または構造管により形成されることを示している。 上側および下側網状組織のストラットは好適には同一の断面を有するが、異なる 点として、図２６に示された上側網状組織は閉塞パネルと協働し、ストラットと パネルとの間の荷重伝達且つ耐候接続を提供している。但し、上側網状組織スト ラットが下側網状組織ストラットの断面係数とは異なる断面係数を有し得ること は、本発明の範囲内である。ブレースと比較して、網状組織ストラット(上側お よび下側)の断面係数が相当に大きく且つ網状組織接続部の曲げ剛性は高いが、 これは、網状組織の幾何学形状および配置構成の変数ならびに全体ドーム形状お よび形態の範囲に対し、従来の空間フレームから本発明の大型径間ドーム構造を 識別する要因を与えるものである。 図３に示された実施例において内側および外側網状組織は位相を異にしている 。各網状組織が位相を異にしているとき、内側網状組織の結節点は、径方向にお いて外側網状組織の三角形領域の中心の下方に整列されている。好適には、内側 網状組織の部材の配置は外側網状組織により定義される。三角形状外側網状組織 が一旦形成されれば、位相を異にする網状組織に関し、内側網状組織の結節点は 開口42の中心の径方向投影点にて形成されると共に、内側結節点は図３および図 ７に示された三角形状パターンまたは図８に示された六角形パターンで接続され る。図３および図７の夫々の大きな三角形状または完全な三角形状を備えた内側 網状組織においては、結節点は開口のひとつ置きに載置される。図８、図２３お よび図２７などに示された別の配置構成においては、異なるパターンが使用され 得る。 外側網状組織の好適な配置構成は完全に三角形状化され、または、図２１に示 された配置構成の場合は完全に矩形とされる。即ち、 図３を参照すると、外側網状組織26の典型的接合部の各々は、自身に接続された ６本のストラットを有することから、各接合部は更なるストラットを自身に接続 し得ない。この網状組織配置構成においては、幾何学的外側網状組織開口42は三 角形状である。図４に概略的に示された内側網状組織の配置構成においては、開 口は大寸三角形44である。内側接合部は、網状組織内におけるそれらの位置に依 存して、異なる数のストラットが接続されている。三角形の頂点46における結節 点は対応する６本のストラットの接合部を有すると共に、三角形の各辺の中間点 48における結節点は対応する２本のストラットの接合部を有している。従って、 内側網状組織は外側網状組織よりも小さな三角形状化頻度を有している。この配 置構成においては、内側網状組織内の全ての三角形に対して外側網状組織では４ 個の三角形が存在する。この配置構成は、内側表面を三角形状化すると共に、斯 く生成されたグリッド上の規則的パターンに対応してストラットを省略すること で得られる。 図１に見られる如く、上記網状組織は主にストラット部材により更に三角形に 分割された六角形から成っている。但し、ドームの設計によっては、偶発的な五 角形開口49または別の形状部分を必要とすることもあるが、これは、構造を完成 すべく更に好適に三角形状化される。図１の五角形開口は、図１に示された球形 ドーム20の大円ライン21間に画成された三角形セクタの底辺の結合角隅部に配置 される。 図５および図６を付加的に参照すると、図１のドームは上側(中央)幾何学的配 置25および下側(周縁部)幾何学的配置27を有している。図５および図６の太線は 外側ストラット34であり、細線は内側ストラット38であり、且つ、破線は離間用 ブレース32を示している。上側幾何学的配置は球形の大円21により境界を定めら れた三角 形セクタ35から成っている。従って、ドームならびに以下で論ずる他の構造にお いては、幾つかの遷移部分が存在する。一般的にはラメラ状(Lamella)幾何学的 配置と称される上側幾何学的配置は、五角形開口49が配置される遷移部分まで延 在する。示された構造システム20において内側網状組織は、五角形状を有してい ない。 ドーム20の下側幾何学的配置は、ドームを完成する延長部分を形成する三角形 のリング33を備えて成る。好適には、延長部分の三角形は上記リングを更に円形 とすべく変形されると共に、上記延長部分と、上側及び下側幾何学的配置間の遷 移部分とにおいて内側網状組織は完全に三角形状化される。上側幾何学的配置の 対称なセクタ間の遷移部分において、内側網状組織は矩形37の列を含むが、これ はドームの頂部中央における中央六角形39まで延在する。内側矩形37に対応する 外側結節点41(図６参照)には４本の離間用ブレースが接続されると共に、該矩形 の上方の外側六角形は他の外側六角形と比較して相当に高い度合の不規則性を有 している。外側中央結節点43からは６本の離間用ブレースが延在して中央内側六 角形の結節点に至るが、この中央内側六角形は内側網状組織の他の六角形よりも 小さなサイズであると共に外側中央結節点43の直下に配置される。内側網状組織 には五角形状が無いことから、内側六角形により囲繞された各列の対称な各セク タに沿った最外側の内側矩形は、離間用ブレースにより外側五角形49の結節点に 接続される。これらの独特の遷移形態により、本発明で形成されたシステムを通 常的ドームのジオデシック幾何学形状で使用し得ることとなる。 図７を参照すると、網状組織のストラットの別の配置構成は、完全に三角形状 化された外側網状組織26Aおよび完全に三角形状化された内側網状組織24Aを利用 している。従って、内側および外側の三角形状化頻度は同一である。ここでも、 図示された好適実施例に おいては内側網状組織の結節点は外側網状組織の開口の幾何学形状中心と実質的 に径方向において整列されており、内側網状組織の完全な三角形状化により、外 側網状組織の結節点もまた内側網状組織の三角形の幾何学形状中心と径方向にお いて整列されている。非球形構造に対しては、内側網状組織の結節点および外側 網状組織の三角形の幾何学形状中心は外側表面に直交する径方向ラインに沿って 整列される。この種類の構造に関しては、図２３に示された種類の構造と比較し て、外側網状組織開口の領域中心からラインを投影することにより内側結節点が 配置される。幾何学形状中心から投影されたラインは、開口を形成すべく接続さ れた構造部材により画成された平面に対して直交する。両方の網状組織が同一の 三角形状化頻度を有する場合、各網状組織における三角形の数は同一である。等 しく三角形状化された内側網状組織は幾つかの用途に対して好適である、と言う のも、例えば、図７の下側網状組織配置構成においては図３の下側網状組織配置 構成よりも多くの構造部材が在り、故に、前者は更に大きな荷重を支持し得る。 一般的に、網状組織配置構成におけるストラットの数が多いほど、それが支持し 得る荷重は大きい。従って、三角形状化頻度は部分的に、構造に対する予測荷重 と相関を有している。 図８および図９には別の内側配置構成が示されている。内側網状組織24Bは、 六角形状開口46を備えて成る。六角形状の内側網状組織配置構成において、各接 合部には３本のストラットが接続されている。破線47(図９)は、上記表面を三角 形状化すると共に規則的パターンで接合部およびストラットを省略することによ り上記配置構成が得られることを示している。破線は省略されたストラットを示 すと共に結節点55は省略された接合部を示している。従って、省略されたストラ ットおよび接合部の規則的パターンは、この網状組 織配置構成の六角形状開口を形成する。 図１０において内側網状組織24Cは、六角形開口48および三角形開口50から成 っている。各ストラット52は六角形状の辺と三角形の辺とを形成し、且つ、各接 合部には４本のストラットが接続している。破線51はここでも、表面を三角形状 化すると共に破線51および結節点53により夫々表されたストラットおよび接合部 の規則的パターンを省略することにより上記配置構成が得られることを示してい る。これらの網状組織配置構成の任意のものが外側網状組織にも使用され得るが 、完全に三角形状化されたまたは完全に矩形状化された配置構成が外側網状組織 には好適である。 図１１には、網状組織接合部の好適実施例が示されている。図１１は下側(内 側)網状組織の接合部を示しており、上側(外側)網状組織の接合部は図１１の逆 であることが分かる。この接合部は、円形底部繋板54および円形頂部繋板56とを 備え、これらの繋板の間にはストラット58が介設されている。好適なストラット 断面は、広幅フランジI形ビームである。各Ｉ形ビーム・ストラットは、“I”形 状を形成すべく各端部にフランジ64を備えた中央ウェブ63を有している。I形ビ ーム・ストラットはパイプなどの他の断面と比較して好適である、と言うのも、 ストラットの中心から最大距離に位置せしめられた比較的大量の材料により大き な断面係数が提供されるからである。更に、I形ビームのフランジは、繋板に対 する該フランジの良好な取り付けに寄与する。ストラット58は、上記繋板および I形ビーム・ストラットのフランジ64内の孔62を貫通延伸する荷重制御ボルトな どの従来の留め具60により繋板に締着される。内側網状組織の接合部に対しては 、離間用ブレース32はフランジ66により頂部繋板56の上側に取付けられるが、こ のフランジ66は溶着によりブレース端部に固着されると共にI形ビームのフラン ジ64と重な ることから、ブレースに取付けられた留め具68の列はI形ビームのフランジと離 間用ブレースのフランジとの両者を繋板に接続する。外側接合部に関しては、離 間用ブレースは同様の手法により底部繋板の下側に取付けられる。 上記各接合部は頂部および底部の繋板を有することから、これらの接合部は上 記構造に加わる外力から帰着するモーメントに抗し得ると共に、網状組織は結節 点剛性を呈する。更に、ピン接合されたストラットは放物線状に座屈するであろ うが、モーメント支持接合部により上記ストラットはＳ形状に座屈する。荷重は 主として網状組織のストラットを通る軸心方向荷重として分散されると共に、離 間用ブレースにおける一切の荷重も主として軸心方向に伝達される。従って、局 所的なモーメントは主にその付近の接合部を介したモーメントとして伝播するの では無く、モーメント支持接合部において網状組織の残りの部材の軸心方向荷重 に変換される。上記モーメント支持接合部はまた、ドーム構造全体の縦断弾折型 の損傷を引き起こすに必要な荷重をも大きくするものである。本明細書中で後に 更に詳述する様に、上側網状組織ストラットは上側網状組織開口を閉塞すべく設 置されたパネルにより側方に安定化されると共に、各上側および下側網状組織に おけるストラット間の接続部の強度により、網状組織の幾つかの結節点の支持を 省略し得る如くブレースを除去し得ることになる。 上述した如く、内側および外側網状組織は好適には、全体構造に亘り相互に均 等に離間される。この目的の為に、上記離間用ブレースは内側および外側網状組 織を離間して保持する。更に、上記離間用ブレースは小さな荷重を網状組織間で 局所的に伝達するが、そうでなければ上記二重網状組織構造の全体的な構造的一 体性を助けない。ブレースに担持される荷重は極めて小さいのである。実施上の 事項として、ブレースにより担持される荷重は局所的に異なる網状組織荷重であ る。例えば、もし所定領域内のストラットが50キップ（kip）の荷重を受けても 離間用ブレースおける荷重は１キップ程度の低さである。ブレースは網状組織間 の間隔を維持すると共に網状組織間で局所的荷重差を伝達することから、内側お よび外側網状組織は各々、網状組織の設計に依りドーム周囲部分および負荷荷重 を支持する。そのときに内側および外側網状組織は総計ドーム荷重の負担分を分 散すると共に、これを土台または支柱などの他の支持構造に対して軸心方向に向 けて伝達する。 上記内側および外側網状組織は共通の土台に向けて延在するのが好適であるが 、外側網状組織および内側網状組織は別体の土台に向けて延在しても良くまたは 各網状組織の一方のみが土台に向けて延在しても良い。後者の場合、構造システ ムの近傍の離間用ブレースは比較的に大きな荷重を支持することになる、と言う のも、それらは土台により支持された網状組織に対いて荷重を戻し伝達するから である。 上記二重網状組織構造はシェル作用を呈する。トラス作用と対比してシェル作 用は、両網状組織が場合に応じて圧縮または引張において同様に荷重を受けるこ とを意味する。従って、上記構造に対して内方に向けて加えられた荷重は、内側 および外側網状組織の両者の圧縮荷重に帰着する。トラスシステムにおいては、 頂部層が圧縮荷重を受ける一方で底部は引張荷重を受ける。 上記ブレースはドーム荷重の支持にそれほど寄与しないことから、大きな断面 係数のブレースを使用する必要は無い。従って、小径の中空アルミニウム管が好 適である。筒状のアルミニウム管はI形ビーム押出材よりも安価であり、多くの サイズを利用し得る。筒状ブレースの最大直径は、関連する広幅フランジI形ビ ームの奥行“ d”よりも小さい。筒状のアルミニウム管は、I形ビーム・ストラットよりも相当 に小さな断面積および係数を有し得ると共に好適に有している。 図２５は、図２３および図２４に示された二重網状組織配置構成に限られない 重要点を示している。それは、網状組織の接台部に対するブレースの接続が、ピ ン接続150として設計され得ることである。ピン接続はモーメントを伝達し得ず 、軸心方向荷重即ち引張または圧縮のみを伝達する。本発明を実施する上で実際 に網状組織接合部に対してブレースのピン接続が使用され得るという事実は、ブ レース負荷の大きさおよび性質が、網状組織ストラットおよび網状組織接合部が 遭遇かつ伝達する荷重の大きさおよび性質と相当に異なることを例証している。 内側網状組織の配置構成に依存して、各接合部に取付けられる離間用ブレース の個数は変化する。図３および図７の実施例においては、各外側接合部36から３ 本の離間用ブレース32が３個の隣接内側接合部40に対して延在している。このこ とは、内側接合部に関しても同様である。３本の離間用ブレースは内側接合部か ら３個の隣接外側接合部へと延在する。図８に示された実施例においては、内側 接合部は３個の隣接外側接合部に対して延在する３本の離間用ブレースを有する が、内側網状組織においては結節点が省略されていることから、各外側接合部は 異なる隣接内側接合部に対して延在する２本の離間用ブレースを有している。図 １０の実施例においては、内側接合部はここでも３個の隣接外側接合部に対して 延在する離間用ブレースを有しているが、図８の実施例と同様に幾つかの結節点 は省略されている。しかし乍ら、図１０ではそれほど多くの結節点は省略されて いない。従って、外側接合部の幾つかは自身から延在する３本の離間用ブレース を有すると共に、他の接合部は自身から 延在する２本の離間用ブレースを有している。いずれの場合にも、ブレースは内 側網状組織の別個の隣接接合部に対して延在している。 上記した種類の二重網状組織配置構成は、それらの網状組織が位相を異にして いるという一律の特徴を有している。即ち、上側および下側網状組織における接 合部が、球形または類似した湾曲を有するドームの場合にはドームの湾曲の共通 中心からの共通線に沿って整列されておらず、または、円筒状または類似の湾曲 を有するドームの場合、対称の共通軸心に対して直交する共通線に沿って整列さ れていない、ということである。 図２３および図２４は、上側および下側網状組織表面が同様に網状化され(こ の場合には三角形状化され)ると共に一方の網状組織の格子が他方の網状組織の 格子上に重畳され(投影され)ている、というドーム構造160を示している。本発 明に係るこの後者の第２の種類のドームにおいては、対応する結節点が湾曲の中 心の共通半径に沿って、または、構造の表面に対する共通垂線に沿って整列され る。従って、網状組織は位相を同じくしている。この関係は、二重網状組織配置 構成の一部を(概略特性による)概略破断図である図２３に示されているが、同図 においては、網状組織格子の配置構成は同一であって重畳されている。 図２３において、実線は上側網状組織161におけるストラットを表し、比較的 に細い破線は下側網状組織162におけるストラットを表し、且つ、比較的に太い 破線は網状組織間のブレース163を表している。図２４においては、太線は上側 網状組織ストラット165およびその接合部166を表すと共に、細線は下側網状組織 ストラット167およびその接合部168を表している。図２３および図２４はこの種 の二重網状組織配置構成の特性を表しており、即ち、整列され た(揃えられたまたは重畳された)接合部の各対における一方の接合部のみにブレ ースが接続されると共に、これらのブレースは平行な上下のストラット部材によ り画成された平面内に存在することを示している。図２４においては、ブレース が接続された下側網状組織接合部は円形であり、且つ、ブレースが結合された上 側接合部は矩形により囲繞されている。網状組織内でブレースが結合された各接 合部は、その網状組織においてブレースが結合されていない接合部の六角形の中 心に在る。ブレースが結合されていない接合部で整列されていないものは無い。 上側網状組織においてブレースが結合された接合部の各々には、６本のブレース が接続されるのが典型的である。 図２５は、本発明の二重網状組織ドーム構造システムにおけるブレースは、個 々のブレースが接続される各接合部においてピン接続150を有し得ることを示し ている。ブレース結合部材151は、基部152と該基部に対して直交する離間壁部15 3とを有する略チャネル形状を有している。基部は、繋板に対して隣接する網状 組織ストラット155を固定すべく使用されるのと同一のボルトまたは留め具68を 使用することにより接合部繋板154に対して好適に固定される。ピン156は、対向 する側壁153内の一対の整列孔内に適切に保持される。ピンはブレースの丈に対 して直交して配設される。図２５に示された如きピン接続は、もし所望であれば 、例えば図１１および図２２に示されたブレース接続構造の代わりに使用され得 る。 ２つの網状組織と離間用ブレースの相乗的組合せにより、相当の設備荷重を支 持し乍ら900フィート以上の距離に亙り得る堅固な小断面構造の建築が可能とさ れる。この組合せはまた、斯かる大きな径間に対してさえも、容易に入手可能な サイズのアルミニウムI形ビーム押出材の使用を許容する。好適なサイズの奥行 “d”は10〜14 インチである。更に、網状組織の全体に亘り、同一サイズのストラットが使用さ れ得る。従って、網状組織内における各開口に対する閉塞システムの構成要素を 形成する外側ストラット頂面に関して図２６に示された特徴は別として、各スト ラットはその丈の全体に亙り実質的に一様な横断面を有すると共に各ストラット は実質的に同一の奥行を有する。内側および外側網状組織は異なる奥行のI形ビ ームを使用し得るが、簡素化の為には、内側および外側網状組織の両者が同一サ イズのI形ビームを使用するのが好適である。そして更に、上記相乗的組合せに より大きなまたは小さな径間を有する比較的小断面構造の建設が許容されると共 に、もし開放された構造が必要とされなければ、本発明は、上記構造から土台に まで延在する支柱などの垂直支持部材を有する巨大な構造または極限的に小断面 の構造を構築すべく活用され得る。 図１および図２に示された球形ドームの説明は、以下における種々の全体外郭 形状を有する他のドーム構造の説明に当てはまる。従って、以下におけるこれら の更なる構造の説明は、球形ドームから区別される外郭形状の特徴に焦点を絞っ ている。球形ドームにおいては、内側および外側網状組織は好適に同心的である 。然るに、以下の構造においては、内側および外側網状組織は外側および内側網 状組織の異なる外郭形状に対する共通体積中心および湾曲の共通中心または軸心 を好適に有している。 図１２は、外側網状組織が完全に三角形状化されたアーチ形状スタイルの二重 網状組織構造システム70の斜視図である。アーチ形状の端部72は、アーチ形状の 環状円筒または他のアーチ断面から土台74へ下方に延在する。図示された実施例 において土台は構築物であり、アーチ形状は構築物の外壁の頂部に固定されてい る。しかし乍ら、垂直壁、摺動トラック、地面、またはコンクリート・スラブな どの他の土台も、球形ドーム、アーチ形状、以下の構造システムおよびその他に 対する土台として機能する。 図１３は、丸形端部78を有すると共に外側網状組織が完全に三角形状化された 、アーチ形状スタイルの二重網状組織構造システム76の斜視図である。アーチ形 状の端部78は好適には球形湾曲を有すると共に円筒体79の半径よりも大きな湾曲 の半径を有することから、端部とアーチ形状体との間の交点は滑らかで無いが、 他の弧はアーチ形状および端部の両者に対して使用され得る。もし湾曲端部が円 筒体と同一の半径を有したとすれば、端部および円筒体との間の遷移部は滑らか である。これは好適である、と言うのも、滑らかな遷移部は当該構造にシェル作 用を呈せしめるからである。ここでも土台80は構築物から成っており、網状構造 は構築物の外壁の頂部に対して締着されている。付加的に図１４を参照すると、 構造システムの形状は、回旋93の表面の一部として得られる。仮想平面95は、回 旋対称軸心91を有する表面を貫通せしめられると共に、該表面と当該平面の交差 線が支持構造または土台80に等しい基礎伏図(footprint)となる如く位置せしめ られる。 図１５は、交差アーチ形状スタイルの二重網状組織構造システム82の斜視図で ある。交差アーチ形状は、４個のアーチ領域84、86、88、90を備えて成る。４個 の領域の全てが異なる湾曲を有し得るが、図示された好適実施例においては対向 するアーチ領域が同一湾曲を有している。従って、前部領域84および後部領域86 は同一湾曲を有すると共に、右側領域88および左側領域90は同一湾曲を有してい る。他のアーチ形状と同様に、示された土台94は構築物である。このアーチ形状 構造は、図書館、博物館、コンベンション・センターなどの実質的に矩形または ４辺形の用途に特に有用であり、且つ、屋内水泳場に対してはアルミニウムが理 想的である。これらの用途 は、600フィート以上の径間を必要とすることも多い。本発明の二重網状組織構 造が開発される以前は、これらの大型径間用途において網状化アルミニウム構造 は使用され得なかった。従って、開示された二重網状組織ドーム技術は、経済的 に実現し得る網状化構造を、大きな径間をカバーするに十分な様に強固とし、且 つ、比較的容易に入手し得る通常サイズの構造要素から成る様にすることにより 、構築物コストおよび構築物のメンテナンス費用を削減し得るものである。 図１６は、三角形状格子式二重網状組織三角形構造96の斜視図である。この形 状は、丸形頂点を有する三角形またはデルタ形状と記述され得る。三角形構造は 野球スタジアムをカバーする上で有用であり、図示された実施例においては、野 球スタジアムは三角形構造に対する土台98である。大寸径間をカバーし得る能力 と二重網状組織構造の簡素性により、既存の野球スタジアムに対して屋根を付加 することが経済的にも構造的にも実現可能である。 図１７は、中央開口102を備えた三角形グリッド式二重網状組織によるスタジ アム形(長楕円)環状構造システム100の斜視図である。本明細書中で使用された スタジアム形状とは、中央開口を残して土台の外側部分を覆う構造を指しており 、球技場104上にはドーム構造は無いがスタジアムの座席106は覆われ得るもので あり、且つ、覆われている。上記構造と同様に、該スタジアムは網状化ドーム状 構造に対する土台108の役割を果たしている。 図１８は、三角形グリッド式二重網状組織による楕円形構造システム110の斜 視図である。この楕円形構造は、楕円状の基礎伏図の土台を有する構築物または スタジアムである土台112上に支持されている。付加的に図１９を参照すると、 ドーム構造の外郭形状は、ここでは楕円形である所望の閉塞形状を長軸116の回 りで回転する ことにより回転楕円面118を形成することで得られている。仮想平面120は回旋表 面と交差せしめられて回旋表面の構造部分122の外郭形状を得ており、且つ、該 平面は、表面118との交差線が土台112の平面視形状に対応する如く位置せしめら れる。構造部分は次に、正方形、矩形、三角形および他の形状などの幾何学的多 角形状に網状化(細分)される。平面120は実際の土台の描写と置き換え得ること から、構造設計は非平坦土台に対して決定され得る。回旋の軸心116に対して直 交する楕円形構造の要素114の各列は、部分的錐体である。これらの錐体は円滑 に交わり、全体的ドーム構造を完成かつ画成している。従って、これらの錐体は 、土台の楕円形状に合致する楕円形基礎伏図を協働して形成する。表面を細分す るというこの試みは、楕円形配置構成を得るべく使用される方法を相当に簡素化 するものである。更に、簡素化された楕円形構造を二重網状組織テクノロジに組 み合わせて使用したことから、フットボール・スタジアムの如き大型径間用途に おける楕円形状構造の使用が可能とされる。 図２０には、更に別の構造システムが示されている。図２０の二重網状組織構 造124は円錐形状であると共にその土台126を越えて延在している。これらの種々 の実施例は、本発明の設計の融通性を示している。 図２１は、三角形ではなく矩形130に分割(網状化)された構造システム128を示 している。システム128は、ドームの全体外郭形状が円筒状であり且つ円筒状の 軸心が矩形の短辺と平行な用途に非常に適している。システム128は、上側網状 組織を形成する上側ストラット132と下側網状組織を形成する下側ストラット134 を有している。明瞭化の為に、下側ストラットの全てが示されてはいない。内側 および外側網状組織は、結節点138に接続された離間用ブレ ース136により接続されている。この実施例においては、内側および外側網状組 織は位相を異にしている。即ち、夫々の網状組織の結節点は、他方の網状組織の 開口の重心(centroid)に対して直交すると共に該重心から延伸するラインと整列 されていない。しかし乍ら所望であれば、図２７に示された如く位相を同じくし た矩形二重網状組織構造システムが使用され得る。図２７は、上側網状組織181 および下側網状組織182の両者が夫々のストラット間に正方形開口を画成する矩 形グリッドを有する、という構造180の典型的部分を示している。網状組織内で 整列された各接合部の対に関し、唯一個の接合部のみに４本のブレース183が接 続されている。各網状組織において、ブレースが結合された接合部とブレースが 結合されない接合部は各グリッド・ラインに沿って交互配置されている。各ブレ ースは、夫々の網状組織において整列された平行ストラットにより画成される平 面内に存している。結果として、各ブレースは同一の締着具を使用して網状組織 の接合部に接続され得るが、これらの締着具はそれらの接合部に対して夫々の網 状組織のストラットの非溶着接続を確立すべく使用されるものであり、これは、 ２つの網状組織の対応配置における平行ストラットにより画成される平面内にブ レースが存在するという特徴を有する同位相網状組織の有用な特性である。 図２２は、図１１に示されたのと同様の接合部140を示しており、これはシス テム128の典型的なものである。この実施例においては、頂部繋板142および(不 図示の)底部繋板は矩形であると共に、夫々の辺に取付けられた４本のストラッ ト132および角隅部から対角線的に延在する４本の離間用ブレース136を有してい る。離間用ブレースおよびストラット部材は締着具144により繋板に接続される 。 図２６は、上記米国特許第3,909,994号の図６と本質的に同一であり、該特許 の図面および関連説明を参照する。図２６は、本発明を実施する上で好適な上側 網状組織ストラット177の上部に形成された特定形状に対する板金(好適にはアル ミニウム)閉塞パネル17０の対の接続を示している。該閉塞パネルはプラットフ ォーム形状を有しているが、これは、そのストラットが境界を形成する三角形ま たは矩形の上側網状組織開口に合致している。接合部にてシールを行うべく米国 特許第3,909,994号に記述された様に別の手法で各パネルが作製されるという角 隅部を除き、各パネルの各縁部は外郭形状172とされ、ストラットの上側構造に より画成されて上方に開放且つ長手方向に延在する一対の凹所の内で対応する方 のものの内部で協働するオフセット縁部を形成する。その様に凹所内に配設され たときにパネル縁部は、ストラットの他側における網状組織開口を閉塞するパネ ルと共に目板173により把持されるが、該目板173はその両側の長縁部の両者に沿 って弾性ガスケット174を担持している。該目板は該目板を貫通する一連のネジ1 75または他の螺条締着具によりストラットに対して固定されるが、この固定は、 ストラットの上側部分に形成された第３の対向上向開放中央凹所の鋸歯状長手表 面に対し該目板の丈に沿って所定間隔で上記ネジまたは螺条締着具を螺着係合す ることで行われ、好適には、押出処理によりストラットを製造する間に行われる 。上記凹所は、その全てが相互に平行である適切な外郭形状の2本の外側リブ176 および2本の内側リブ177の間に画成される。 図２６に示される如く、上側網状組織ストラットに対する閉塞パネルの把持は 、座屈に対して側方でストラットを支持することによりパネルがストラットを構 造的に強化(augment)する如くして達成される。網状組織、好適には二重網状組 織ドーム構造により囲繞さ れる空間上の屋根を形成すべくパネルが接続される上側網状組織は屋根を単に支 持するものでなく、二重網状組織配置構成に屋根を一体化する。斯かる一体化は 、二重網状組織の有益な作用および二重網状組織ドームの経済的利点に寄与する ものである。 図１１、図２２および図２５は、アルミニウム構造システムに関して重要な点 を示している。それは、各網状組織におけるストラット間の接続が非溶着接続で あり、且つ、網状組織に対するブレースの接続が、網状組織ストラットまたは網 状組織ストラット接続配置構成に影響を与え得る一切の場所で溶着使用に依存し ないことである。アルミニウムの構造的特性は、良好な構造設計原理としては溶 着要素の許容応力による相当な減少(50%のオーダー)を見込む必要がある程に溶 接により影響を受ける。図１１および図２２にはブレースに対する接続フランジ またはプレートの溶接が示されているが、これらの溶接は網状組織ストラットお よびそれらの相互連結に影響しない箇所である。従って、本発明の二重網状組織 ドーム構造においては、相応の奥行および利用性を有するストラットが効果的且 つ効率的に使用され得る。一方、公知の離間フレームシステムの殆どのものは、 それらの構造要素間に何らかの形態で溶着接続を有している。 完成された二重網状組織の閉塞パネルに対して加えられた風または雪の荷重な どの環境荷重は、境界部のストラットに対して曲げ荷重として伝達される。全て のストラットにおける曲げモーメントは、モーメント屈伏性では無くモーメント 耐性を有するストラット接合部により、本質的に隣接ストラットにおける軸心方 向荷重として該隣接ストラットに伝達される。曲げ荷重に晒される所定ストラッ トから３個または４個の結節点だけ離間したストラットにおいては、所定ストラ ットから伝達された荷重は純粋に軸心方向荷重と見な される。同様に、二重網状組織配置構成におけるいずれかの網状組織が環境荷重 または内部付与荷重に依る不均衡に大きい局所的荷重を担持する限りにおいて、 斯かる局所的な網状組織の荷重差は、その領域におけるブレースおよび近傍にお けるブレースの軸心方向荷重により各網状組織間で分散される。 本発明が関する分野の当業者であれば、概念的にも構造的にもかなり異なるが 、本発明に係る二重網状組織配置構成は、表面シートが同様の荷重を担持すると 共にハニカム・コアが最小限の荷重を担持する一方で表面シートは所望の平行ま たは他の離間関係に維持されるというハニカム・パネルの荷重担持作用、と類似 した荷重担持作用を有することを銘記し得よう。 本発明の二重網状組織ドーム構造は、900フィートを超える径間を有する二重 湾曲の屋根、および、600フィートを超える径間を有する単一湾曲の屋根に対し て使用され得る。上記二重網状組織構造が可能とする大型径間および形状の範囲 と、斯かるドームの重量の故に、斯かる大型径間二重網状組織構造は前述の中央 塔を使用した方法によっては構築され得ない。しかし乍ら、上記二重網状組織構 造の剛性は構造の大寸サブアセンブリを可能とし、これは、約100フィート×60 フィート程度であって地面レベルで構築されると共に所定位置に上昇せしめられ て其処で土台または既に構築された部分に接続され得るものである。更に、サブ アセンブリは建設現場から離間した箇所で構築してからそこに搬入することも可 能である。 本発明の二重網状組織の概念を活用した好適な構築方法は、網状構造の最外側 部分を一連のサブアセンブリとして構築する段階と、好適には最終位置である所 望の姿勢および位置にて最外側部分を土台に対して位置決めする段階とを備えて 成る。多くの場合、最外側ドーム部分は、ドームの周縁部全体の回りで組立ると 共に適切な支 柱止めで土台に対して位置決めするのが好適である。また、殆どの用途に対し、 最初に組立てられたドームの部分は着手する前に土台に取付けるのが好適である 。次に、構造の内部サブアセンブリまたは他の最外側サブアセンブリは地面レベ ルで組立てられると共に、既に構築された単一個のまたは複数のサブアセンブリ に対して所定位置に上昇せしめられる。サブアセンブリは次に、既に構築された 構造部分の所望箇所に取付けられると共に、必要ならば付加的支柱止めにより支 持される。好適には、幾つかの内部サブアセンブリが実質的に同時に上昇して取 付けられると共に、構造の構築の縁部が常に実質的に同じ高さである様に内部サ ブアセンブリが取付けられる。而してサブアセンブリはそれらが少なくとも３個 の接合部を含む如く構築されるが、これよりも更に大きなサブアセンブリが好適 である。図３、図５および図６に示されたサブアセンブリは31個までの接合部を 含んでいる。各サブアセンブリは、離間用ブレースにより接続された外側網状組 織の一部および内側網状組織の一部を含むものである。これにより、サブアセン ブリは該方法による構築に対する十分な曲げ剛性を提供する。当該構造が完成す るまで、更なるサブアセンブリが反復して構築されると共に以前のサブアセンブ リに取付けられる。 代替的に、構造の周縁部上のひとつの点から構造の周縁部の対向する点まで延 在する構造の一部が完成される。サブアセンブリのこの取付け手順は、ドームの 形態によっては好適である。また、サブアセンブリが接続されつつある接合部ま で作業者を吊り上げる為に移動昇降機が使用される。従来の方法においては、移 動昇降機は構造の全ての接続点まで作業者を吊り上げねばならなかった。然るに 、本発明の方法においては、作業者が地面から高い箇所で作業に費やす時間は遙 かに少ない。この構築方法は支柱止めの量も最小限の ものとする、と言うのも、設置されたドームの部分が大きな曲げ剛性を有すると 共にそれらに対してサブアセンブリが付加されるからである。 アルミニウム二重網状組織の構築物は剛直であることから、位置決めおよび取 付け用のクレーンにより吊下された大寸サブアセンブリは、剛性の低い単層の網 状組織構造の様には変形しない。例えば、単層網状組織構造またはモーメント支 持接合部を有さない構造は、本方法による好首尾な構築に対しては剛性が不十分 である。更に、二重網状組織構造の剛性は、構築の間において構造を支柱止めす る必要性を相当に減ずるものである。従って、ドーム構造を構築するに必要な時 間、必要な足場および支柱止め材料、並びに、高所での作業時間は、上記で開示 された二重網状組織による網状構造システムの大きな曲げ剛性により可能とされ た本発明の構築方法により、全てが減少される。 従って、好適に同心的で同様の２個の構造網状組織を活用することにより、網 状構造が実用的かつ経済的にカバーし得る径間を劇的に増大するドーム構造が開 示される。また、当該構造の各部分の地上構築を利用することにより大型径間の 網状構造および種々の形状の網状構造を更に効率的に且つ安全に構築する構築方 法が開示される。更に、複数の円筒状または他の規則的湾曲部分を活用すること により楕円形または他の所望の基礎伏図を有する網状構造を更に効率的に構築す る、という楕円形および他の種々の外郭形状とされたドーム構造が記述される。 そして更に、当該構造の全体形状を画成すべく平面により分割された回転表面を 活用した、ドーム構造設計方法が開示される。以上、本発明の好適実施例および 特定用途を示すと共に記述して来たが、当業者であれば、本発明の正当な範囲か ら逸脱すること無く他の実施例および本発明の応用が可能なことは 明らかであろう。従って、添付の請求の範囲の範囲内において、本発明は詳細に 記述された処とは異なる様に実施され得ることは理解されよう。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年４月６日（１９９９．４．６） 【補正内容】 請求の範囲 １．基礎部分上に支持され得る網状ドーム構造であって、 所望の外形を有する外側表面における外側構造網状組織を具備し、前記外側構 造網状組織は、耐モーメント外側接合部にて接続された複数の外側ストラットを 有すると共に、前記外側表面を本質的に均一の多角形状の外側網状組織開口に細 分し、更に 前記外側網状組織から内方に離間された前記外側表面の外形と同様の外形を有 する内側表面における内側構造網状組織を具備し、前記内側構造網状組織は、耐 モーメント内側接合部にて接続された複数の内側ストラットを有すると共に、前 記内側表面を内側網状組織開口に細分し、更に 選択された内側網状組織接合部と選択された外側網状組織接合部との間に相互 連結された間隔をあけるための複数の直線状ブレースを具備し、前記複数の直線 状ブレースは、前記ストラットに比べて小さな断面領域を有すると共に、網状組 織間において 実質的に局所的にかつ実質的に軸心方向にのみ荷重を伝達し、 各網状組織が他の網状組織から離間して基礎部分上に支持可能である、構造。 ２．前記外側ストラットおよび内側ストラットはアルミニウムの広幅フランジ ・ビームにより形成され、前記ブレースはアルミニウムの管状要素により形成さ れる、請求項１に記載の構造。 ３．網状ドーム構造の建造方法であって、 実質的に平行な外側および内側構造網状組織が、夫々外側表面および内側表面 を形成すると共に、夫々の網状組織結節点にて相互連結された直線状構造ストラ ットから構成され、網状組織が、少なくとも選択された結節点間でブレースによ り相互連結され、前記ブレースが前記ストラットに比べて小さな断面領域を有し 、 各網状組織の少なくとも３個の結節点と関連するブレースとを有する安定した 第１サブアセンブリを建造する段階と、 完成されたドーム構造において占有することになる位置に、支持部に対し前記 第１サブアセンブリを位置決めする段階と、 各網状組織の少なくとも３個の結節点と関連するブレースとを有する安定した 第２サブアセンブリを建造する段階と、 完成されたドーム構造において占有することになる位置に、前記第１サブアセ ンブリに隣接させて前記第２サブアセンブリを位置決めする段階と、 第２サブアセンブリを第１サブアセンブリに接続する段階と、 関連するブレースにより相互連結された各網状組織の少なくとも３個の結節点 を有する更なる安定したサブアセンブリを、建造し、位置決めし且つ接続する段 階と、 適宜な時点で、サブアセンブリを前記支持部に接続する段階と、を含む方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基礎部分上に支持され得る網状ドーム構造であって、 所望の外形を有する外側表面における外側構造網状組織を具備し、前記外側構 造網状組織は、耐モーメント外側接合部にて接続された複数の外側ストラットを 有すると共に、前記外側表面を本質的に均一の多角形状の外側網状組織開口に細 分し、更に 前記外側網状組織から内方に離間された前記外側表面の外形と同様の外形を有 する内側表面における内側構造網状組織を具備し、前記内側構造網状組織は、耐 モーメント内側接合部にて接続された複数の内側ストラットを有すると共に、前 記内側表面を内側網状組織開口に細分し、更に 選択された内側網状組織接合部と選択された外側網状組織接合部との間に相互 連結された間隔をあけるための複数の直線状ブレースを具備し、前記複数の直線 状ブレースは、前記ストラットに比べて小さな断面領域を有すると共に、網状組 織間の荷重を実質的に局所的にかつ実質的に軸心方向にのみ伝達し、 各網状組織が他の網状組織から離間して基礎部分上に支持可能である、構造。 ２．前記外側および内側網状組織は本質的に平行である、請求項１に記載の構 造。 ３．前記外側ストラットおよび内側ストラットはアルミニウムの広幅フランジ ・ビームにより形成される、請求項１に記載の構造。 ４．前記外側および内側ストラットの断面積および寸法は同一である、請求項 １に記載の構造。 ５．前記ブレースはアルミニウムの管状要素により形成される、請求項１〜４ のいずれかに一項に記載の構造。 ６．前記外側ストラットに接続されると共に前記複数の外側網状組織開口を閉 塞する複数の閉塞パネルを含む閉塞用サブシステムを更に備えて成る、請求項１ に記載の構造。 ７．前記外側および内側網状組織は共通の基礎部分に向けて延在する、請求項 １に記載の構造。 ８．外側および内側接合部におけるストラット間の接続、ならびに、外側およ び内側接合部に対するブレースの接続はボルト接続である、請求項１に記載の構 造。 ９．前記外側および内側網状組織における前記開口は矩形であり、且つ、各内 側接合部は外側網状組織開口の中央領域において外側表面に直角なライン上に存 在する、請求項１に記載の構造。 １０．各外側接合部および各内側接合部に対しては４本のブレースが接続する 、請求項９に記載の構造。 １１．前記内側および外側網状組織における開口は矩形であり、且つ、各内側 接合部は前記外側網状組織接合部の中心において外側表面に直交するライン上で 外側網状組織接合部と整列される、請求項１に記載の構造。 １２．各整列された外側および内側接合部の対の内で、唯一個の接合部にブレ ースが接続される、請求項１１に記載の構造。 １３．前記矩形の外側開口は夫々の内側網状組織開口に平行な辺および端部を 有すると共に、前記ブレースは対応する外側および内側ストラットにより画成さ れる平面内に存在する、請求項１２に記載の構造。 １４．ブレースが結合される各接合部には４本のブレースが接続される、請求 項13に記載の構造。 １５．外側網状組織開口は三角形である、請求項１に記載の構造。 １６．外側および内側網状組織は夫々の表面を同一の頻度で三角形状化する、 請求項１５に記載の構造。 １７．各内側接合部は、前記外側接合部の中心において外側表面に直交するラ イン上で外側接合部と整列する、請求項１６に記載の構造。 １８．整列された外側および内側接合部の各対において、唯一個の接合部に対 してのみブレースが結合される、請求項１７に記載の構造。 １９．ブレースが結合された外側接合部の各々には６本のブレースが接続され る、請求項１８に記載の構造。 ２０．各内側接合部は、三角形の外側網状組織開口の領域の中心を通過して外 側表面に対して直交するライン上に存在する、請求項１５に記載の構造。 ２１．外側接合部よりも少ない内側接合部が存在する、請求項１７もしくは２ ０のいずれかにに記載の構造。 ２２．内側網状組織開口は六角形開口を含む、請求項２１に記載の構造。 ２３．内側網状組織は、外側網状組織が外側表面を三角形状化する頻度よりも 少ない三角形状化頻度にて内側表面を三角形状化する、請求項１５に記載の構造 。 ２４．外側および内側網状組織に対する各ブレースの接続はピン接続である、 請求項１に記載の構造。 ２５．網状ドーム構造の建造方法であって、 実質的に平行な外側および内側構造網状組織が、夫々外側表面および内側表面 を形成すると共に、夫々の網状組織結節点にて相互連結された直線状構造ストラ ットから構成され、網状組織が、少なくとも選択された結節点間でブレースによ り相互連結され、 各網状組織の少なくとも３個の結節点と関連するブレースとを有する安定した 第１サブアセンブリを建造する段階と、 完成されたドーム構造において占有することになる位置に、支持部に対し前記 第１サブアセンブリを位置決めする段階と、 各網状組織の少なくとも３個の結節点と関連するブレースとを有する安定した 第２サブアセンブリを建造する段階と、 完成されたドーム構造において占有することになる位置に、前記第１サブアセ ンブリに隣接させて前記第２サブアセンブリを位置決めする段階と、 第２サブアセンブリを第１サブアセンブリに接続する段階と、 関連するブレースにより相互連結された各網状組織の少なくとも３個の結節点 を有する更なる安定したサブアセンブリを、建造し、位置決めし且つ接続する段 階と、 適宜な時点で、サブアセンブリを前記支持部に接続する段階と、 を含む方法。 ２６．最初のサブアセンブリの群は、建造され、位置決めされ、且つ、相互に 対し且つ支持用基礎部分に対してリング状に接続されてドームの周縁部の回りに 完全な外側部分を形成し、 第２のサブアセンブリの群は、建造され、位置決めされ、且つ、前記第１群の サブアセンブリに対してリング状に接続されてドームの更なる環状部分を形成し 、且つ、 更なるサブアセンブリ群を順次に、建造し、位置決めし、且つ、接続してドー ムの更なる漸進的小寸環状部分を形成する段階を反復する段階を含む、請求項２ ５に記載の方法。