JP2003112622A - 構造要素及びそれを用いた構体構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外板の座屈補強の部材数の減少による重量の低
減、溶接量の減少による溶接ひずみの低減を達成する。 【解決手段】鉄道車両の側構体２１は、上部に窓開口部
２２を形成し、その窓開口部２２の前後両側にドア開口
部２３，２４をそれぞれ形成する。窓開口部２２とドア
開口部２３，２４との間に上下方向に延びる第１及び第
２の区画Ｓ１１，Ｓ１２を形成し、前記窓開口部２２の
下方に窓開口部２２の幅にほぼ等しい幅の第３の区画Ｓ
１３を形成する。各区画は、外板パネル１の内側面側に
芯材２を配置し、その芯材２の周囲の部分を、断面ほぼ
Ｚ型状の縁材３によって抱きかかえるように保持する。
芯材２の内側面側を覆うように内板４を芯材２及び縁材
３に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、構造要素及びそ
れを用いた構体構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の鉄道車両の側構体の外板は、図５
０〜図５２に示すように構成されている。すなわち、外
板１０１（側構体）に窓開口部１０２が形成され、その
両側に戸袋部１０７，１０８及びドア開口部１０３，１
０４が一定間隔を存して設けられている。戸袋部１０
７，１０８には、上下方向に延びる断面ほぼコ字形状の
突部１０５ａ，１０５ａを有する補強部材１０５Ａ，１
０５Ｂが溶接により固着されている。そして、前記第１
の補強部材１０５Ａ，１０５Ｂと窓開口部１０２との間
であって上側部分（窓開口部１０２の高さにほぼ対応す
る上側部分）にも、上下方向に延びる断面ほぼコ字形状
の突部１０５ｂ，１０５ｂを有する第２の補強部材１０
５Ｃ，１０５Ｄが設けられている。

【０００３】また、前記第１の補強部材１０５Ａ，１０
５Ｂの間であって窓開口部１０２の下側には、前後方向
に延びる３つの断面ほぼハット形状の第３の補強部材１
０５Ｅ〜１０５Ｇが平行に設けられている。窓開口部１
０２の下側においては、上下方向に延びる２つの断面ほ
ぼＺ字形状の第４の補強部材１０６Ａ，１０６Ｂが、前
記第３の補強部材１０５Ｅ〜１０５Ｇに直交するように
設けられている。前記窓開口部１０２の両側にも、上下
方向に延び前記第４の補強部材１０６Ａ，１０６Ｂより
も高さが高い断面ほぼＺ字形状の骨部材である側柱１０
６Ｃ，１０６Ｄが設けられている。前記第３の補強部材
１０５Ｅ〜１０５Ｇの上側であって窓開口部１０２の下
側にも断面ほぼＺ字形状の第５の補強部材１０６Ｅが車
体前後方向に延びるように設けられている。また、ドア
開口部１０３，１０４の両側にも、上下方向に延びる断
面ほぼＺ字形状の骨部材である入口柱１０６Ｆ，１０６
Ｇが設けられている。

【０００４】よって、窓開口部１０２の両側に形成され
る戸袋部１０７，１０８及びドア開口部１０３，１０４
それぞれの境界に外板１０１に溶接で取り付けられた側
柱１０６Ｃ，１０６Ｄ及び入口柱１０６Ｆ，１０６Ｇが
形成されていることになる。

【０００５】これは、これらの側柱や入口柱といった骨
部材によって側構体全体の形状が保持されるとともに、
多数の補強部材によって骨部材間の外板の形状が保持さ
れる構造である。

【０００６】このように、多数の補強部材１０５Ａ〜１
０５Ｇ，１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｅを外板１０１に
溶接するのは、車両の構体において、外板の座屈強度を
確保するためであり、この点については、いろいろな構
造が提案されている。 （１）例えば特開昭６１−２２０９６２号公報には、客
電車の側構体の構造として、側外板の内側に、凹凸部が
形成された補強板を溶接し、補強板と側外板との間の空
間に芯材を充填した構造が提案されている。 （２）例えば特許第３０１５０２０号公報には、ステン
レス製のダブルスキンパネルを用いた側構体の構造であ
り、外板と内板とが共に荷重を受け持つ構造が提案され
ている。この構造では、外板と内板とはほぼ同じ板厚
で、同じ材料であり、芯材にステンレス鋼の曲げ板を用
いている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６１−２２
０９６２号公報に記載の構造は、側外板の補強が必要な
領域ごとにその領域の寸法に合わせて補強板を各種製作
することになるが、補強板に凹凸部を形成しているの
で、加工が面倒である。また、側外板と補強板との間の
溶接量も従来の骨皮構造と変わらないため、溶接歪みの
低減の効果がない。さらに、充填材（芯材）を充填する
場合、その充填材の施工時の発泡圧力に耐えるために、
補強板にある程度の板厚が必要であり、補強板と芯材と
の重量が、従来の座屈補強構造の重量より重くなる。

【０００８】また、特許第３０１５０２０号公報に記載
の技術では、外板だけでなく、内板にも荷重が入力され
る構造であるので、内板は、外板とはほぼ同じ板厚で、
同じ材料（高強度部材）を用いており、さらにステンレ
ス鋼の曲げ板を芯材として用いているので、重量が増加
する。特に、構体構造を構成する際のパネル間の結合は
内板にも荷重を入力するために外板だけでなく、内板同
士を結合する必要があり、結合構造が複雑になる。ま
た、外板と内板との間の容積を、断熱や配線、配管など
に有効利用することができない。

【０００９】この発明は、補強部材の部材数の減少によ
る重量の低減、溶接量の減少による溶接工数及び溶接ひ
ずみの低減を達成することができる構造要素及びそれを
用いた構体構造を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、構造
材である外板と、前記外板より狭い面積の内板と、前記
外板と内板との間に位置する前記外板と内板と一体化し
た縁材と、前記外板と内板と縁材とによって構成される
閉鎖空間を満たす芯材とからなり、前記芯材は、前記外
板と内板の間にあって少なくともその両者に接着あるい
は融着等で合体され、他の構造材と一体化して構体構造
をなすものである。

【００１１】請求項１の発明によれば、外板と内板を結
合する縁材が前記内板の周縁に沿って設けられ、前記外
板、内板及び縁材によって囲まれる閉鎖空間が芯材（弾
性芯材）で満たされることで、前記外板が弾性支承され
る。このように弾性支承することで、外板の座屈強度が
確保され、部材の数の減少、溶接量の減少、溶接ひずみ
の減少が実現される。

【００１２】請求項２に記載のように、前記芯材は、断
熱材として機能する発泡プラスチック又は木材とするこ
とができる。

【００１３】発泡プラスチックや木材は、密度が低いの
で、縁材のピッチと芯材の板厚及び密度とを適切に選択
することによって、構造の簡略化及び軽量化が無理なく
図れる。特に、芯材に断熱材として機能する発泡プラス
チックを用いれば、複雑な構造とすることなく、外板の
内側に形成される閉鎖空間を有効に活用して断熱効果が
得られる。

【００１４】また、請求項３に記載のように、前記内板
が、繊維強化プラスチック、アルミニウム合金又は前記
外板の板厚の１／３以下の板厚を有するステンレス鋼と
することができる。このように、内板として軽量材料
（繊維強化プラスチック、アルミニウム合金又は前記外
板の板厚の１／３以下の板厚を有するステンレス鋼）を
用いることができるのは、隣り合う内板同士は構造的に
結合されていないために、車体構造が受ける荷重のほと
んどは外板が伝達することになり、内板には前記荷重が
作用しないからである。

【００１５】このようにすれば、内板を軽量材料を用い
て構成するため、構造全体の軽量化を図る上で有利であ
る。

【００１６】さらに、構造の簡略化及び軽量化をさらに
図るために、請求項４に記載のように、前記縁材を、繊
維強化プラスチック、アルミニウム合金又は前記外板よ
り薄いステンレス鋼からなるようにしたり、請求項５に
記載のように、前記外板を、アルミニウム合金又はステ
ンレス鋼などの金属からなるようにしたりすることがで
きる。

【００１７】さらに、前記構造要素を用いて鉄道車両な
どの構体構造を構成することができる。それには、請求
項６に記載のように、構体構造を構成する請求項１記載
の構造要素と、構体構造を構成し補剛する骨部材を縦横
に配置し一体化した骨要素とからなり、前記構造要素の
うち内板のある部分を、前記骨要素の開口している部分
に位置させる構成とすればよい。

【００１８】その場合には、請求項７に記載のように、
前記骨要素の開口部分（骨部材が設けられていない部
分）の一部を、前記構造要素で覆わずに窓用開口部とし
たり、請求項８に記載のように、前記骨要素の開口部分
の一部を、前記構造要素で覆わずに出入り口用開口部と
したりすることができる。

【００１９】また、請求項９に記載のように、前記構造
要素の外板に、凸状に外方に突出するように折れ曲がっ
た部位が形成されている場合に、その折れ曲がった部位
を境として、前記芯材、縁材及び内板からなる弾性支承
部（後述の区画に対応）がそれぞれ独立して設けられて
いる構成とすることも可能である。

【００２０】このようにすれば、外板の折れ曲がった部
位を境として、芯材を分割することで、そのように折れ
曲がった芯材、縁材や内板を用いることなく、平板状の
芯材、内板及び直線的な縁材を用いて構成することがで
き、構造を複雑とすることがない。

【００２１】請求項１０に記載のように、隣り合う互い
に平行な前記骨要素の骨部材と前記構造要素の縁材との
間隔ｂが、次の関係式（１）を満足することが望まし
い。

【００２２】

【数３】 このようにすれば、前記骨要素の骨部材と前記構造要素
の縁材との間には、前記構造要素の外板のみが存在する
が、その外板において骨部材と平行方向についての必要
な座屈強度が確保される。

【００２３】また、外板の圧縮応力の向きが骨部材と直
交する場合、請求項１１に記載のように、隣り合う互い
に平行な前記骨要素の骨部材と前記構造要素の縁材との
間隔ｂが、次の関係式（２）を満足することが望まし
い。

【００２４】

【数４】 このようにすれば、前記骨要素の骨部材と前記構造要素
の縁材との間に存在する外板において、骨部材と直交す
る方向についての必要な座屈強度が確保される。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に沿って説明する。

【００２６】図１（ａ）（ｂ）は本発明に係る構造要素
を示す説明図である。

【００２７】本発明に係る構造要素は、例えば図１
（ａ）に示すように、前後方向及び上下方向に延び鉄道
車両の外面を構成する外板１の内面側に、矩形状の芯材
２が接着により取り付けられている。その芯材２の周囲
の部分は、外板１と内板４とを結合する縁材３によって
保持されている。そして、芯材２を覆うように内板４が
前記芯材２に接着により取り付けられている。ここで、
Ｐは縁材ピッチである。

【００２８】これにより、外板１は、芯材２にて弾性支
承されるので、外板１の座屈強度が確保される。また、
従来構造に必要な座屈止め補強を廃止することができる
ため、部材数の減少、溶接量、溶接ひずみの低減を実現
できる。

【００２９】前記芯材２としては、構造材としては柔ら
かい材料である断熱材などを使用することができる。芯
材２の厚さは、必要とされる断熱性能を満足するように
決定される。具体的には、芯材としては、例えばウレタ
ンフォーム、塩化ビニル樹脂フォーム（商品名：クレゲ
セル）、ポリエチレンフォーム、フェノールフォームな
どの発泡プラスチックを用いることができる。

【００３０】特に、芯材２として発泡プラスチックを用
いれば、外板１を構成するステンレス鋼板に比べて比重
が１／２０〜１／８０以下である。このように、非常に
軽量であるので、縁材３のピッチＰと、芯材２の板厚Ｌ
１及び密度とを適切に選択することで、軽量化を図る上
で有利な構造となる。

【００３１】前記縁材３は、板材（ステンレス鋼）を折
り曲げられて構成され、それぞれ外板１の内面１ａ（車
室側の面）に溶接により固着される取付部３ａと、この
取付部３ａの内周縁部よりほぼ鉛直内方に延びる縦壁部
３ｂと、この縦壁部３ｂの先端縁より前記取付部３ａと
平行にかつ前記取付部３ａと反対方向に延び前記芯材２
のみ、又は芯材２と内板４とを同時に前記外板１側に押
さえ付ける保持部３ｃとを有する。

【００３２】なお、前記縁材３の取付部３ａは、必ずし
も溶接により外板１の内面１ａに固着する必要はなく、
接着により取り付けることも可能である。

【００３３】次に、芯材のヤング率が外板の座屈強度に
いかに影響するかを見るために、前記図１（ａ）（ｂ）
に示す構造は、外板１を梁１１と、縁材３（補強部材）
を支点１２Ａ，１２Ｂと、芯材２を複数のばね１３とそ
れぞれみなすことで、図２に示すように、弾性支承系と
してモデル化する。

【００３４】ただし、このモデル化においては、内板は
芯材に対して十分高い剛性があるものとして、バネ１３
を剛に支持している。

【００３５】図２に示すモデル化された弾性支承系にお
ける梁１１の支配方程式は、次に示す式（３）の通りで
ある。

【００３６】

【数５】 図１に示す構造において、芯材２のヤング率をＥ１、芯
材２の有効深さ（厚さ）をＬ１（図１参照）とすれば、
芯材２の単位面積当たりのばね定数ｋは、次の式（４）
に示すようになる。

【００３７】

【数６】 ここで、円筒体の対称変形の場合の基礎方程式は、次の
式（５）に示す通りであり、式（１）と同じ形で表され
る。

【００３８】

【数７】 ここで、前記式（５）におけるＤ（板の曲げ剛性）は、
次の式（６）にて求められる。

【００３９】

【数８】 ところで、式（３）と式（５）は等価とみなせるので、
両式の右辺より、以下の関係が導ける。

【００４０】

【数９】 これにより、弾性支承系における梁１１を、前記円筒体
とみなした場合のその等価半径ｒが、次の式（８）のよ
うに求まる。

【００４１】

【数１０】 円筒体の軸圧縮座屈応力σ_crは次の式（９）で求まるこ
とが知られている。

【００４２】

【数１１】 この式（９）の等価半径ｒとは、式（８）に示すよう
に、弾性支承系のバネ定数ｋによって表すことができ
る。そして、式（８）を式（９）に代入することによ
り、次のように計算される。

【００４３】

【数１２】 よって、弾性支承系における座屈応力σ_crは、弾性支承
系のバネ定数ｋの平方根に比例する。

【００４４】ところで、通常、鉄道車両の側構体の必要
な座屈強度は、最大で１５ｋｇｆ／ｍｍ² 程度であるこ
とを考えると、弾性支承系のばね定数ｋは、

【００４５】

【数１３】 に示す通り、０．０２ｋｇｆ／ｍｍとなる。

【００４６】さらに、芯材のヤング率Ｅ１は、芯材の厚
さＬ１を３０ｍｍとした場合、 Ｅ１＝Ｋ・Ｌ１＝０．０２×３０ ＝０．６ｋｇｆ／ｍｍ² となり、前記発泡プラスチックは、それのヤング率が約
１ｋｇｆ／ｍｍ² であるかあるいはそれ以上であること
から、断熱材などに用いられる発泡プラスチックが芯材
として適用可能である。

【００４７】この点を利用して、図１（ａ）（ｂ）に示
すような基本構造を有する本発明に係る構体構造を、座
屈強度が必要とされる部分に用いることで、簡単な構造
でもって座屈強度を高めることができることがわかる。

【００４８】続いて、内板や縁材の剛性を考察するため
に、表１の各構造要素について、鉄道車両の構体に作用
する応力を解析する手法として知られている、有限要素
法（ＦＥＭ）を用いて座屈強度解析を行った。これは、
各部材を多数のメッシュに分割し、その各メッシュを、
板要素（ＣＱＵＡＤ４，ＣＴＲ｜Ａ３）として、応力解
析モデルを作成し、その応力解析モデルに所定の荷重を
作用させ、その状態の応力を演算する解析手法である。

【００４９】

【表１】 まず、解析対象についてであるが、図６（ａ）（ｂ）に
示すように、外板１（Ｌ１１＝１２９０ｍｍ，Ｌ１２＝
７４８ｍｍ、ｔ１１＝１．５ｍｍ）に、４つの縁材３−
１〜３−４（取付部（Ｌ１３＝２４ｍｍ）、縦壁部（Ｌ
１４＝３０ｍｍ）、保持部（Ｌ１５＝２５ｍｍ）を有す
る）で、板状の発泡プラスチックからなる芯材２（厚さ
３０ｍｍ）を接着により取り付け、ステンレス鋼板から
なる内板４（ｔ１２＝０．５ｍｍ）をそれらに接着固定
した構造である。これは、窓開口部の下側部分の区画に
相当する。

【００５０】ここで、ステンレス鋼は、ヤング率１９７
００ｋｇｆ／ｍｍ²、ポアソン比０．３とし、ＧＦＲＰ
は、ヤング率１４１０ｋｇｆ／ｍｍ²、発泡プラスチッ
クは、ヤング率３ｋｇｆ／ｍｍ²（密度５０ｋｇｆ／ｍ²
の場合のおおよその値）とする。

【００５１】次に、解析結果であるが、従来、パネルの
座屈強度σ_crは、パネルの曲げ剛性に比例する（図７の
破線参照）ものとして設計されていたが、図７に示すよ
うに、芯材の厚さを、断熱材として使用できる程度（厚
さ３０ｍｍ）まで厚くすると、Ｆ２を除き前記比例関係
が成立しないことが確認された。これは、外板が主に圧
縮荷重を負担し、内板には芯材や縁材を介して間接的に
荷重が負荷される構造であること、及び芯材のヤング率
が構造材としてはかなり低いためであると考えられる。

【００５２】なお、Ｆ２についても同様の現象が生じて
いると考えられるが、内板に用いているＧＦＲＰのヤン
グ率が１４１０ｋｇｆ／ｍｍ² であり、Ｓ２（ステンレ
ス）の１９７００ｋｇｆ／ｍｍ² やＡ２（アルミ）の７
２００ｋｇｆ／ｍｍ² の約１／１０であるため、板（パ
ネル）の曲げ剛性の計算値が小さい値となり、たまたま
図７の破線の近くにきているものと考えられる。これ
は、次に示すように，Ｆ２の座屈強度が、芯材の面外撓
みのバネ定数の平方根√ｋに比例することからも裏付け
られる。

【００５３】図８に示すように、芯材が厚い場合（Ａ
２，Ｓ２，Ｆ２）、弾性支承された板として座屈変形す
るため、芯材の面外撓みのばね定数の平方根√ｋに座屈
強度が比例する場合の式（１０）で表される直線（図８
の破線参照）に、Ａ２，Ｓ２，Ｆ２の値が近づく。

【００５４】芯材としては断熱材程度の柔らかい材料で
よいため、芯材の密度が低くなる。このため、芯材の厚
さを１０ｍｍから３０ｍｍに変化させた場合の重量増加
は非常に少ないが、座屈強度σ_crは大きく向上すること
がわかる（図９参照）。

【００５５】よって、芯材としては、柔らかく、密度が
低いもの（内板はできるだけ薄いもの）を用いると有利
である。

【００５６】次いで、表２のタイプＳ２の前記座屈変形
の様子について検討する。

【００５７】図１０（ａ）（ｂ）に示すように、Ｘ，Ｙ
方向にそれぞれ単位荷重Ｆｘ，Ｆｙを作用させた場合に
ついて、Ｘ，Ｙ方向の座屈を調べると共に、図１０
（ｃ）に示すように、Ｘ方向に単位荷重Ｆを、Ｙ方向に
（ａ／ｂ）×Ｆの荷重をそれぞれ作用させることによっ
て、剪断座屈を調べたところ、次の解析結果が得られ
た。

【００５８】なお、応力解析の結果については、各メッ
シュの応力値を複数の段階に分別し、その段階ごとに異
なる色彩で表示するようにして、一見して、モデル全体
の応力状態を認識することができるようにしている（図
１１〜図１４、図１５〜図１８、図１９〜図２２参
照）。 （Ａ）Ｘ方向座屈 座屈荷重Ｆ_cr＝２７８８６ｋｇｆ 外板の断面積Ａ＝１
１２２ｍｍ² 平均座屈強度σ_cr＝Ｆ／Ａ＝２４．９ｋｇｆ／ｍｍ² 変形モードは図１１に示すようになり、外板、内板及び
発泡プラスチックの応力分布は、それぞれ、図１２〜図
１４に示すようになる。 （Ｂ）Ｙ方向座屈 座屈荷重Ｆ_cr＝４５３５８ｋｇｆ 外板の断面積Ａ＝１
９３５ｍｍ² 平均座屈強度σ_cr＝Ｆ／Ａ＝２３．４ｋｇｆ／ｍｍ² 変形モードは図１５に示すようになり、外板、内板及び
発泡プラスチックの応力分布は、それぞれ、図１６〜図
１８に示すようになる。 （Ｃ）剪断座屈 座屈荷重Ｆ_cr＝４９３７７ｋｇｆ 外板の断面積Ａ＝１
９３５ｍｍ² 平均剪断座屈強度σ_cr＝Ｆ／Ａ＝２５．５ｋｇｆ／ｍｍ
² 変形モードは図１９に示すようになり、外板、内板及び
発泡プラスチックの応力分布は、それぞれ、図２０〜図
２２に示すようになる。

【００５９】以上の解析結果から、解析対象のＸ方向の
発生応力は、最大で１５ｋｇｆ／ｍｍ²程度であるの
で、前記解析結果から得られるＸ方向の平均座屈強度は
２４．９ｋｇｆ／ｍｍ²で、十分に実用に耐える値であ
ると考えられる。

【００６０】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は前記構造要素と
骨要素とからなる本発明に係る構体構造の他の例を示す
説明図である。骨部材５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃが外板１
Ａ，１に結合され、骨部材５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ間に内
板４ａ，４ｂ，４’と縁材３Ａ，３’からなる区画（弾
性支承部）が構成される。そして、区画ごとに内板４
ａ，４ｂ，４’は分断され互いに独立していることにな
るため、構体構造が受ける荷重のほとんどは外板１Ａ，
１が伝達することになる。このため、前記内板４ａ，４
ｂ，４’には、構体構造が受ける荷重がほとんど作用し
ない。よって、内板４ａ，４ｂ，４’としては、外板１
Ａ，１より厚さが薄い（例えば外板の板厚の１／３以下
の板厚を有する）ステンレス鋼板、又は繊維強化プラス
チック（ＦＲＰ）若しくはアルミニウム合金などの軽量
材料を用いることができるようになる。また、このよう
な内板４ａ，４ｂ，４’が前記芯材２Ａ，２を覆うよう
に接着によって取り付けられることにより、芯材２Ａ，
２が空気に直接触れない構造となり、難燃性の構造とす
ることができる。

【００６１】前記構造要素の縁材としては、断面ほぼＺ
字形状の縁材３，３’に限定されず、断面ほぼコ字形状
の縁材を用いたり、それらを組み合わせて用いることも
可能である。芯材２の周縁部分を保持できる形状であれ
ば、他の形状のものを用いてもよい。

【００６２】例えば、断面ほぼＺ字形状の縁材に代え
て、図３（ａ）に示すように、断面ほぼコ字形状の縁材
３Ａを用いることができる。

【００６３】前記縁材３Ａは、外板１Ａの内面１Ａａに
接着される外側取付部３Ａａと、この外側取付部３Ａａ
の内周縁部よりほぼ鉛直内方に延びる縦壁部３Ａｂと、
この縦壁部３Ａｂの先端縁より前記外側取付部３Ａａと
平行にかつ同一側に延び内板４Ａの内面４Ａａに接着に
より固着される内側取付部３Ａｃとを有し、芯材２Ａが
位置する側とは反対側に開口する断面ほぼコ字形状で、
外向きに開口している。また、縁材３Ａの両取付部３Ａ
ａ，３Ａｂの周縁部に内板２Ａの周縁部がほぼ一致し、
内板２Ａが縁部材３Ａより外方に突出しないようにして
いるが、必ずしもそれらを一致させる必要はない。

【００６４】前記骨部材５は、板材（ステンレス鋼）を
折り曲げることで構成され、それぞれ外板１Ａの内面１
Ａａ（車室側の面）に溶接により固着される外側取付部
５ａと、この外側取付部５ａの一縁部よりほぼ鉛直内方
に延びる縦壁部５ｂと、この縦壁部５ｂの先端縁より前
記外側取付部５ａと平行に反対方向に延びる内側取付部
５ｃとを有する。前記骨部材５と縁部材４Ａとの間で座
屈変形が生じるのを回避するために、前記骨部材５と縁
部材４Ａとはできるだけ接近するように配置することが
望ましい。

【００６５】また、図３（ｂ）に示すように、断面ほぼ
コ字形状の縁材３Ａと断面ほぼＺ字形状の縁材３’とを
組み合わせて用いることもできる。この場合には、Ｚ字
形状の縁材３’は、外板１Ａの内面１Ａａに接着される
外側取付部３ａ’と、この外側取付部３ａ’の内周縁部
よりほぼ鉛直内方に延びる縦壁部３ｂ’と、この縦壁部
３ｂ’の先端縁より前記外側取付部３ａ’と平行にかつ
反対側に延び内板４Ｂの内面４Ｂａに接着により固着さ
れる内側取付部３ｃ’とを有する。

【００６６】また、断面ほぼコ字形状の骨部材５Ａを用
いており、外板１Ａの内面１Ａａ（車室側の面）に接着
により固着される外側取付部５Ａａと、この外側取付部
５Ａａの一縁部よりほぼ鉛直内方に延びる縦壁部５Ａｂ
と、この縦壁部５Ａｂの先端縁より前記外側取付部５Ａ
ａと平行に同一方向に延びる内側取付部５Ａｃとを有す
る。

【００６７】さらに、図３（ｃ）に示すように、骨部材
としては、外側取付部５Ｂａと縦壁部５Ｂｂとを有する
断面ほぼＬ字形状の骨部材５Ｂや、断面ほぼコの字形状
の骨本体部５Ｃａと、反対方向に延びる２つの外側取付
部５Ｃｂ、５Ｃｃとを有する断面ほぼハット形状の骨部
材５Ｃを用いることも可能である。

【００６８】尚、本発明に係る構体構造においては、縁
材と骨部材との間には外板のみが存在する平板構造とな
っており、この部分においても必要な座屈強度を確保す
る必要がある。

【００６９】まず、骨部材と平行な方向の座屈強度を確
保する場合について説明する。

【００７０】図４に示す平板の座屈強度σｃｒは、一般
に次の式（１２）で表される。

【００７１】

【数１４】 前記座屈係数Ｋは、平板周辺の拘束条件やａ／ｂの値に
よって変化するが、周辺支持条件で、板幅ｂに対して板
長さが十分に大きい場合（ａ／ｂ≧１）には、図５の曲
線Ｃ’に示すように、座屈係数Ｋ＝４とみなせる。

【００７２】よって，Ｋ＝４とすれば、

【００７３】

【数１５】 となる。

【００７４】前記骨要素の骨部材と前記構造要素の縁材
との間には、前記構造要素の外板のみが存在するが、前
記（１）式を満たす板幅ｂとすれば、その外板において
骨部材と平行方向についての必要な座屈強度を確保する
ことができる。

【００７５】そこで、ステンレス鋼の板厚１．５ｍｍの
外板で互いに隣り合う平行な骨部材と縁材との間の外板
における骨部材と平行な方向の圧縮応力σｃ１が１５ｋ
ｇｆ／ｍｍ²生じる場合には、

【００７６】

【数１６】 となり、板幅ｂは１０３ｍｍ以下とする必要がある。

【００７７】次に、骨部材と直交する方向の座屈強度を
確保する場合については、板幅ｂに対して板長さが十分
に小さい（ａ／ｂ≦０．５）として、応力方向と直交す
る方向に単位幅を有する梁の座屈として平板の座屈強度
を近似することができる。そして、両端支持条件の梁の
座屈強度は、次の式（１３）で表される。

【００７８】

【数１７】 さらに、板厚ｔの平板の単位幅の断面２次モーメントＩ
＝ｔ³／１２，Ａ＝ｔであるので、

【００７９】

【数１８】 よって、前記骨要素の骨部材と前記構造要素の縁材との
間に存在する外板において、上記（２）式を満たす板幅
ｂとすれば、骨部材と平行方向についての必要な座屈強
度を確保することができる。

【００８０】そこで、ステンレス鋼の板厚１．５ｍｍの
外板で互いに隣り合う平行な骨部材と縁材との間の外板
における骨部材と直交する方向の圧縮応力σｃ２が１５
ｋｇｆ／ｍｍ²生じる場合には、

【００８１】

【数１９】 となり、板幅ｂは４９ｍｍ以下とする必要がある。

【００８２】続いて、上記構体構造を用いた鉄道車両の
一例について、図面に沿って具体的に説明する。 （実施例１）本発明に係る構体構造を鉄道車両の側構体
に実施した例を、図２３〜図２９に示す。すなわち、鉄
道車両の側構体２１は、上部に窓開口部２２が形成さ
れ、その窓開口部２２の前後両側にドア開口部２３，２
４がそれぞれ形成されている。前記窓開口部２２とドア
開口部２３，２４とを除く部分が複数の区画（弾性支承
部）に区分されている。つまり、前記窓開口部２２とド
ア開口部２３，２４との間に上下方向に延びる第１及び
第２の区画Ｓ１１，Ｓ１２が形成され、前記窓開口部２
２の下方に窓開口部２２の幅にほぼ等しい幅の第３の区
画Ｓ１３が形成されている。

【００８３】なお、補強部材１０５Ａ，１０５Ｂ、骨部
材１０６Ｃ，１０６Ｄ，１０６Ｆ，１０６Ｇが設けられ
ている点は、従来の構造と同様である。

【００８４】そして、前記区画Ｓ１１〜Ｓ１３は、いず
れも、車両前後方向及び上下方向の辺を有する側面視矩
形状とされ、前記各辺が異なる縁材、すなわち前後方向
に延びる上下１対の縁材３Ａ１〜３Ｃ１，３Ａ２〜３Ｃ
２と、上下方向に延びる前後１対の縁材３Ａ３〜３Ｃ
３，３Ａ４〜３Ｃ４とによって構成されている。そし
て、その縁材３Ａ１〜３Ｃ１，３Ａ２〜３Ｃ２，３Ａ３
〜３Ｃ３，３Ａ４〜３Ｃ４に内板４Ａ〜４Ｃが接着によ
り固定され、外板１の内側に芯材２Ａ〜２Ｃを保持する
ようになっている。なお、隣り合う内板４Ａ〜４Ｃ同士
は結合していない。

【００８５】この構造によれば、外板１が内面側を芯材
４Ａ〜４Ｃにて弾性支承されているので、そのように支
承されてない従来構造に比べて、座屈強度が高められる
こととなり、従来のように多数の補強部材による補強を
必要としないので、補強部材の数を減少させることで、
溶接量を減少させ、溶接ひずみやスポット溶接の圧痕を
大幅に減少させることができる。すなわち、従来と同様
の補強部材は、ドア開口部２３，２４についてのみ用い
られている。

【００８６】また、弾性支承構造とする際に外板を継ぐ
際の板割りの制限がないので、外板の継ぎ目をなくし、
前記溶接量及び溶接ひずみを減少させることができるこ
とと相俟って、外観を向上させる上で有利となる。芯材
２は、断熱材（発泡プラスチック）を使用することがで
きるので、構造の簡略化及び軽量化が図れる。

【００８７】内板４Ａ〜４Ｃには荷重が作用しないた
め、外板１より薄い板厚としたり、繊維強化プラスチッ
クあるいはアルミニウム合金などの軽量材料を用いるこ
とができるため、軽量構造を図る上で有利である。 （実施例２）前述したような弾性支承構造とされる区画
は、図２３に示すものに限定されるものではなく、図３
０〜図３４に示すように構成することもできる。すなわ
ち、鉄道車両の側構体２１'は、前記窓開口部２２とド
ア開口部２３，２４との間に、前記窓開口部２２の下辺
部付近を境として上下に２分割して、第１〜第４の区画
Ｓ２１〜Ｓ２４が形成され、前記窓開口部２２の下方
に、前後方向に３分割して第５〜第７の区画Ｓ２５〜Ｓ
２６が形成されるようにしてもよい。

【００８８】そして、前記区画Ｓ２１〜Ｓ２７は、いず
れも、前述した実施例１の場合と同様に、車両前後方向
及び上下方向の辺を有する側面視矩形状とされ、前記各
辺が異なる縁材、すなわち前後方向に延びる上下１対の
縁材３Ｄ１〜３Ｊ１，３Ｄ２〜３Ｊ２と、上下方向に延
びる前後１対の縁材３Ｄ３〜３Ｊ３，３Ｄ４〜３Ｊ４と
によって構成されている。そして、その縁材３Ｄ１〜３
Ｊ１，３Ｄ２〜３Ｊ２，３Ｄ３〜３Ｊ３，３Ｄ４〜３Ｊ
４に内板４Ｄ〜４Ｊが接着により固定され、外板１の内
側に芯材２Ｄ〜２Ｊを保持するようになっている。 （実施例３）また、弾性支承構造とされる区画は、図３
５〜図４１に示すように構成することも可能である。す
なわち、前記窓開口部２２とドア開口部２３との間にお
いて第１及び第２の区画Ｓ３１，Ｓ３２が、前記窓開口
部２２とドア開口部２４との間において第３及び第４の
区画Ｓ３３，Ｓ３４がそれぞれ上下に形成されている。
つまり、外板１’が、上下方向の中間部分（下方寄り）
において凸状に外方に突出するように断面ほぼくの字形
状に折れ曲がるように形成され、その突出部分（折れ曲
がり部分）を境として上下に、側面視ほぼ矩形状の第１
及び第２の区画Ｓ３１，Ｓ３２並びに第３及び第４の区
画Ｓ３３，Ｓ３４（弾性支承部）がそれぞれ配置されて
いる。また、前記突出部分（折れ曲がり部分）は、芯材
にて弾性支承されていないが、曲面板となっているの
で、必要な座屈強度は確保されている。

【００８９】そして、前記窓開口部２２の下方に窓開口
部２２の幅にほぼ等しい幅の第５の区画Ｓ３５が形成さ
れている。そして、前記各区画Ｓ３１〜Ｓ３５が、区画
ごとに前述した構造要素（図４２〜図４５参照）とされ
ている。なお、側構体２１’の窓開口部２２の両側に戸
袋部１０７，１０８及びドア開口部２３，２４がそれぞ
れ形成され、それぞれの境界に外板に溶接で取り付けら
れた側柱１０６Ｃ，１０６Ｄや入口柱１０６Ｆ，１０６
Ｇが設けられ、骨要素（図４６〜図４９参照）が構成さ
れる。この骨要素３２は、縦方向の骨部材１０６Ｆ，１
０６Ｃ，１０６Ｄ，１０６Ｇ（図３５参照）と、それら
の上端部を連結する横方向の骨部材１０６Ｈ，１０６Ｉ
と、骨部材１０６Ｃ，１０６Ｄを連結する横方向の骨部
材１０６Ｊにより主要部が構成されている。なお、１０
５Ｈは補強部材である。

【００９０】そして、骨要素３２は、開口部分（骨部材
１０６Ｆなどが存在していない部分）として、ドア開口
部２３，２４となる開口部分Ｗ１，Ｗ２、窓開口部２２
が位置する開口部分Ｗ３、第１及び第２の区画が位置す
る第３の開口部分Ｗ３、第３及び第４の区画が位置する
第４の開口部分Ｗ４及び第５の区画が位置する第５の開
口部分Ｗ５が形成されている。

【００９１】そして、前記区画Ｓ３１〜Ｓ３５は、いず
れも、車両前後方向及び車両上下方向に延びる辺を有す
るものであり、側面視矩形状とされる。そして、前記区
画Ｓ３１〜Ｓ３５の各辺は、異なる縁材、すなわち車両
前後方向に延びる上下１対の縁材３Ｊ１〜３Ｎ１，３Ｊ
２〜３Ｎ２，３Ｊ３〜３Ｎ３，３Ｊ４〜３Ｎ４とによっ
て構成されている。

【００９２】前記芯材２Ｊ〜２Ｎの周縁部分に、縁材３
Ｊ１〜３Ｎ１，３Ｊ２〜３Ｎ２，３Ｊ３〜３Ｎ３，３Ｊ
４〜３Ｎ４が接着により固定され、外板１’の内側に芯
材２Ｊ〜２Ｎを保持するようになっている。前記芯材２
Ｊ〜２Ｎ及び縁材３Ｊ１〜３Ｎ１，３Ｊ２〜３Ｎ２，３
Ｊ３〜３Ｎ３，３Ｊ４〜３Ｎ４の内側に内板４Ｊ〜４Ｎ
が接着されている。なお、隣り合う内板４Ｊ〜４Ｎ同士
は結合していない。

【００９３】この構造によれば、車両の外面を構成する
外板１は、内面側を芯材２Ｊ〜２Ｎにて弾性支承されて
いるので、そのように弾性支承されてない従来構造に比
べて、座屈強度が高められることとなる。

【００９４】よって、従来構造のように多数の補強部材
による補強を必要としないので、補強部材の数を減少さ
せることで、溶接量を低減し、溶接ひずみやスポット溶
接の圧痕を大幅に減少させることができる。

【００９５】また、このような芯材２Ｊ〜２Ｎを利用し
た弾性支承構造とする際に、その区画分けは外板の継ぎ
位置とは無関係に決められるので、外板の素材寸法が許
す限り外板を継ぐ必要がなくなる。よって、外板の継ぎ
目をなくすることができ、前記溶接量及び溶接ひずみを
減少させることができることと相俟って、外観を向上さ
せる上で有利となる。

【００９６】そして、前記芯材２（２Ｊ〜２Ｎ）は、構
造材である外板１’に比べて軽い材料である断熱材（発
泡プラスチック）を使用することができるので、構造の
簡略化及び軽量化が図れる。

【００９７】とくに、前記内板４Ｊ〜４Ｎには荷重が作
用しないため、外板１’より薄い板厚としたり、繊維強
化プラスチックあるいはアルミニウム合金などの軽量材
料を用いることができる。そのため、軽量の構体構造と
する上で有利である。

【００９８】続いて、補強重量について、前述した本発
明に係る構造（実施例１，２）と従来構造とを比較す
る。

【００９９】重量軽減のため、内板は、板厚が外板（ス
テンレス鋼板）の板厚の１／３の板厚である０．５ｍｍ
のステンレス鋼板とし、芯材（発泡プラスチック、具体
的には発泡ウレタン）の厚さを３０mm（一定）とした。

【０１００】

【表２】 この表２より、使用する芯材の密度が、補強重量に及ぼ
す影響が大きいことがわかる。従来構造と同程度の重量
とするには、芯材の厚さ３０mmの場合には、発泡プラス
チックの密度を１００kg/m³以下とする必要があり、発
泡プラスチックの密度は、発泡プラスチックの機械的性
質に関係してくるため、最適値を求める必要がある。

【０１０１】区画は、総数が少ない方が、重量効率がよ
く、部材数の低減も図れる。よって、実施例１の方が、
実施例２よりもよいと考えられる。

【０１０２】また、本発明に係る構造（実施例３）と従
来構造（従来例）とを、補強重量について比較する。

【０１０３】実施例３について、内板は、板厚が外板
（ステンレス鋼板）の板厚の１／３の板厚である０．５
ｍｍのステンレス鋼板とし、芯材（発泡プラスチック、
具体的には発泡ウレタン）の厚さを３０ｍｍ（一定）と
し、実施例１，２にある補強部材１０５Ａ，１０５Ｂも
無くしている。

【０１０４】

【表３】 この表３からも、構体構造に使用する芯材の密度が、補
強重量に及ぼす影響が大きいことがわかる。

【０１０５】発泡プラスチックとしては、高密度の２０
０ｋｇ／ｍ³を用いた場合でも、従来構造と比較して、
軽量構造となる。

【０１０６】前記実施の形態は、鉄道車両の構体構造と
同様と考えられる応力外皮構造に適用したものである
が、本発明はこれに制限されるものではなく、例えば航
空機の胴体構造などにも適用可能である。

【０１０７】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように実施
され、以下に述べるような効果を奏する。

【０１０８】請求項１の発明は、外板の内面に芯材を接
着によって取り付け、前記芯材を覆うように内板を接着
によって取り付け、外板と内板とを縁材によって結合す
ることで、前記外板を弾性支承するようにしているの
で、外板に溶接されている補強部材を無くしても、座屈
強度を確保することができる。そして、主に補強部材の
部材数を減少させること、外板と補強部材との溶接量を
減少させること、溶接ひずみを減少させる上で有利とな
る。

【０１０９】請求項２に記載のような芯材とすること
で、一般に、構造材としては軽い材料を用いることにな
り、縁材のピッチと芯材の板厚及び密度とを適切に選択
することによって、軽量化を図ることができる。また、
前記芯材は、断熱材として機能する発泡プラスチックで
あるので、外板と内板の間に形成される空間部を有効に
利用して、断熱効果を得ることができ、構造の簡略化が
図れる。

【０１１０】内板には荷重が作用しないため、請求項３
に記載のように、外板に対して薄い板厚としたり、ＦＲ
Ｐあるいはアルミニウム合金などの軽量材料を用いるこ
とができる。そのため、軽量構造を図る上で有利であ
り、構造の軽量化が図れる。

【０１１１】また、請求項４に記載のように、前記縁材
が、繊維強化プラスチック、アルミニウム合金又は前記
外板より薄いステンレス鋼からなるようにしたり、請求
項５に記載のように、前記外板が、アルミニウム合金又
はステンレス鋼などの金属からなるようにしたりすれ
ば、構造の軽量化を図ることができる。

【０１１２】請求項６に記載のように、構体構造を構成
する請求項１〜５のいずれかに記載の構造要素と、前記
構体構造を構成し補強する骨部材を縦横に配置し一体化
した骨要素からなり、前記構造要素の内板のある部分を
前記骨要素の開口している部分に位置させ、前記骨部材
と縁材との間隔を極力狭くすると共に、前記骨要素の厚
さを前記縁材の厚さより大きくすれば、外板の座屈強度
を確保したい部分に芯材、縁材及び内板を内側から接着
し、芯材の弾性を利用した弾性支承構造とすることによ
り、必要とする部位に必要な座屈強度を確保することが
できる。また、区画の間で外板を継ぐ必要がないので、
溶接量、溶接ひずみを減らすことができ、外観の向上を
図ることができる。

【０１１３】その場合には、請求項７に記載のように、
前記骨要素の開口部分の一部を、前記構造要素で覆わず
に窓用開口部としたり、請求項８に記載のように、前記
骨要素の開口部分の一部を、前記構造要素で覆わずに出
入り口用開口部としたりする構成を、簡単にとらせるこ
とができる。

【０１１４】請求項９に記載のように、前記外板の側
に、凸状に外方に突出するように折れ曲がった部位を有
する場合に、その部位を境として、前記芯材を分割した
構成とすれば、平板状の芯材及び直線的な縁材を用いる
ことができるため、製作が容易となる。

【０１１５】請求項１０や請求項１１に記載のように、
骨要素の骨部材と構造要素の縁材との間隔ｂを定めれ
ば、前記骨要素の骨部材と前記構造要素の縁材との間に
おける外板において骨部材と平行な方向や直交する方向
についての必要な座屈強度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）は本発明に係る構造要素を示す図
である。

【図２】図１（ａ）に示す構造要素（弾性支承系）をモ
デル化した説明図である。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明に係る構体構造の
他の例を示す図である。

【図４】構造要素の縁材と骨要素の骨部材との間の外板
の座屈強度の計算の説明図である。

【図５】座屈係数の説明図である。

【図６】座屈強度解析に用いた構造要素を示すもので、
（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断
面図である。

【図７】単位幅当たりのパネルの曲げ剛性ＥＩと座屈強
度との関係を示す図である。

【図８】単位面積当たりのばね定数の平方根と座屈強度
との関係を示す図である。

【図９】パネルの単位面積当たりの重量と座屈強度との
関係を示す図である。

【図１０】座屈強度解析の拘束条件を示す図で、（ａ）
（ｂ）（ｃ）はそれぞれＸ方向の座屈、Ｙ方向の座屈及
び剪断座屈の場合を示す。

【図１１】Ｘ方向の座屈の場合の変形モードを示す図で
ある。

【図１２】Ｘ方向の座屈の場合の外板の応力状態の説明
図である。

【図１３】Ｘ方向の座屈の場合の内板の応力状態の説明
図である。

【図１４】Ｘ方向の座屈の場合の芯材の応力状態の説明
図である。

【図１５】Ｙ方向の座屈の場合の変形モードを示す図で
ある。

【図１６】Ｙ方向の座屈の場合の外板の応力状態の説明
図である。

【図１７】Ｙ方向の座屈の場合の内板の応力状態の説明
図である。

【図１８】Ｙ方向の座屈の場合の芯材の応力状態の説明
図である。

【図１９】剪断座屈の場合の変形モードを示す図であ
る。

【図２０】剪断座屈の場合の外板の応力状態の説明図で
ある。

【図２１】剪断座屈の場合の内板の応力状態の説明図で
ある。

【図２２】剪断座屈の場合の芯材の応力状態の説明図で
ある。

【図２３】本発明に係る側構体の内側から見た図であ
る。

【図２４】図２３のＡ−Ａ線における断面図である。

【図２５】図２３のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図２６】図２３のＣ−Ｃ線における断面図である。

【図２７】図２３のＤ−Ｄ線における断面図である。

【図２８】図２４のＥ部の拡大図である。

【図２９】図２６のＦ部の拡大図である。

【図３０】本発明に係る他の側構体の内側から見た図で
ある。

【図３１】図３０のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３２】図３０のＣ−Ｃ線における断面図である。

【図３３】図３１のＥ部の拡大図である。

【図３４】図３２のＦ部の拡大図である。

【図３５】本発明に係る他の実施の形態についての図２
３と同様の図である。

【図３６】図３５のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３７】図３５のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図３８】図３５のＣ−Ｃ線における断面図である。

【図３９】図３５のＤ−Ｄ線における断面図である。

【図４０】図３６のＥ部の拡大図である。

【図４１】図３６のＦ部の拡大図である。

【図４２】本発明に係る構造要素の正面図である。

【図４３】図４２のＡ−Ａ線における断面図である。

【図４４】図４２のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図４５】図４２のＣ−Ｃ線における断面図である。

【図４６】本発明に係る骨要素の正面図である。

【図４７】図４６のＡ−Ａ線における断面図である。

【図４８】図４６のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図４９】図４６のＣ−Ｃ線における断面図である。

【図５０】従来例についての図２３と同様の図である。

【図５１】図５０のＡ−Ａ線における断面図である。

【図５２】図５０のＣ−Ｃ線における断面図である。

【符号の説明】 １，１’，１Ａ 外板 ２ 芯材 ２Ａ〜２Ｏ 芯材 ３ 縁材 ３−１〜３−４ 縁材 ３ａ 取付部 ３ｂ 縦壁部 ３ｃ 取付部 ３Ａ１〜３Ｏ１ 縁材 ３Ａ２〜３Ｏ２ 縁材 ３Ａ３〜３Ｏ３ 縁材 ３Ａ４〜３Ｏ４ 縁材 ４ 内板 ４Ａ〜４Ｏ 内板 ５ 骨部材 ２１，２１’、２１” 側構体 ２２ 窓開口部 ２３，２４ ドア開口部 ３１ 構造要素 ３２ 骨要素 Ｓ１１〜Ｓ１３ 区画 Ｓ２１〜Ｓ２６ 区画 Ｓ３１〜Ｓ３５ 区画 Ｗ１〜Ｗ５ 開口部分

フロントページの続き (72)発明者 田口 真 兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号 川崎重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 平嶋 利行 兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号 川崎重工業株式会社兵庫工場内 (72)発明者 矢木 誠一郎 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 松本 晃一 兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目12番14 号 川重車両エンジニアリング株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造材である外板と、 前記外板より狭い面積の内板と、 前記外板と内板との間に位置する前記外板と内板と一体
   化した縁材と、 前記外板と内板と縁材とによって構成される閉鎖空間を
   満たす芯材とからなり、 前記芯材は、前記外板と内板の間にあって少なくともそ
   の両者に接着あるいは融着等で合体され、 他の構造材と一体化して構体構造をなすための構造要
   素。
2. 【請求項２】 前記芯材は、断熱材として機能する発泡
   プラスチック又は木材からなる請求項１記載の構造要
   素。
3. 【請求項３】 前記内板は、繊維強化プラスチック、ア
   ルミニウム合金又は前記外板の板厚の１／３以下の板厚
   を有するステンレス鋼からなる請求項１記載の構造要
   素。
4. 【請求項４】 前記縁材は、繊維強化プラスチック、ア
   ルミニウム合金又は前記外板より薄いステンレス鋼から
   なる請求項１記載の構造要素。
5. 【請求項５】 前記外板は、アルミニウム合金又はステ
   ンレス鋼などの金属からなる請求項１記載の構造要素。
6. 【請求項６】 構体構造を構成する請求項１記載の構造
   要素と、 構体構造を構成し補剛する骨部材を縦横に配置し一体化
   した骨要素とからなり、 前記構造要素のうち内板のある部分を、前記骨要素の開
   口している部分に位置させることを特徴とする構体構
   造。
7. 【請求項７】 前記骨要素の開口部分の一部を、前記構
   造要素で覆わずに窓用開口部とした請求項６記載の構体
   構造。
8. 【請求項８】 前記骨要素の開口部分の一部を、前記構
   造要素で覆わずに出入り口用開口部とした請求項６記載
   の構体構造。
9. 【請求項９】 前記構造要素の外板に、凸状に外方に突
   出するように折れ曲がった部位が形成されている場合
   に、その折れ曲がった部位を境として、前記芯材、縁材
   及び内板からなる弾性支承部がそれぞれ独立して設けら
   れている請求項６記載の構体構造。
10. 【請求項１０】 隣り合う互いに平行な前記骨要素の骨
    部材と前記構造要素の縁材との間隔ｂが、次の関係式
    （１）を満足する請求項６記載の構体構造。 【数１】
11. 【請求項１１】 隣り合う互いに平行な前記骨要素の骨
    部材と前記構造要素の縁材との間隔ｂが、次の関係式
    （２）を満足する請求項６記載の構体構造。 【数２】