JP2005002604A - Chord tensioning truss structure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば大規模な構造物の屋根架構等に適用して好適な張弦トラス構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】
大規模な構造物の屋根架構等に適用して好適な構造として、フレームとケーブルとの組み合わせによる張弦トラス構造があり、その一例として特許文献1に示されるようなテンセグリッド構造と称されるものがある。
【0003】
これは、鋼管等を矩形枠状に組んでなるフレーム体の内側に束材を配して、束材の両端とフレームの各頂点との間にケーブルを張設してなるグリッドユニット(テンセグリティー)を構成単位とし、それら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することにより、フレーム体およびフレーム体間に形成される空隙を升目とする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を引張材により連結して張力を付与した構造のものである。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−54492号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のテンセグリティーによる従来の張弦トラス構造は、架構全体が充分に軽量であり、応力制御や変形制御も簡便かつ容易に行うことが可能であり、自己釣り合い形の架構であるので任意形状の曲面を構成できる、といった優れた特性を有するものであるが、その構成単位であるテンセグリティーにおけるフレーム体の形状は矩形(特に正方形)のものに限定されていることから、設計の自由度や意匠的な多様性は必ずしも充分ではなく、その点での改善策が望まれていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項1の発明の張弦トラス構造は、3本のグリッド材を三角形の枠状に連結したフレーム体の内側に束材を配し、束材の両端とフレーム体の各頂点との間に6本のケーブルを張設して形成されるグリッドユニットを構成単位とし、各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することにより、それらフレーム体および各フレーム体間に形成される空隙を升目とする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張設したことを特徴とする。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1の発明の張弦トラス構造体において、グリッドユニットどうしの連結点にヒンジを設けて、グリッドフレームを折り畳み可能に構成したことを特徴とする。
【0008】
請求項3の発明は、請求項1または2の発明の張弦トラス構造体において、ケーブルの一端をフレーム体の頂点に固定し、ケーブルの他端は連結部材に連結するとともにその連結部材を束材の軸方向に変位可能かつ束材の端部に固定可能に装着し、連結部材を束材の端部に固定した状態でケーブルに所定張力が付与されるようにケーブル長さを設定したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1〜図4を参照して本発明の実施形態を説明する。図1は本実施形態の張弦トラス構造体(以下、単に構造体と略す)の一部を示す概略構成図、図2〜図3はその構成単位であるグリッドユニットを示す図、図4はこの構造体全体の折り畳み状態を示す図である。
【0010】
まず、図2を参照してグリッドユニット1について説明する。これは、3本のグリッド材2を三角形の枠状に連結したフレーム体3の内側に束材4を配し、束材4の上下両端とフレーム体3の各頂点との間にそれぞれ3本ずつ計6本のケーブル5を張設して形成されたものである。グリッド材2および束材4としては小径の鋼管やCFRP管が好適に採用可能であり、ケーブル5としてはPC鋼線やCFRPケーブルが好適に採用可能である。
【0011】
なお、ケーブル5の両端はフレーム体3の頂点と束材4の端部に対してそれぞれ直接的に固定することでも良く、またケーブル5に対する張力導入は適宜行えば良いが、たとえば図3に示すように構成することが考えられる。図3に示す実施形態では、ケーブル5の一端はフレーム体3の頂点に対して直接的に固定するが、ケーブル5の他端は環状の連結部材6に連結し、その連結部材6を束材4の軸方向に変位可能かつ束材4の端部に対して固定可能に装着する。そして、図3(a)に示すように連結部材6が束材4の端部に固定された状態でケーブル5に所定の張力が付与されるようにそのケーブル5の長さを予め厳密に設定しておき、図3(b)に示すように連結部材6を内側に変位させることでケーブル5を自ずと緩めることができるようにしている。
【0012】
図1に示すように、本実施形態では2つのグリッドユニット1により単位フレーム11を構成し、さらにそれら単位フレーム11を横方向に多数連結することで構造体の全体が構成されている。
【0013】
すなわち、2つのグリッドユニット1を対向させてそれらのフレーム体3の一頂点どうしを互いに連結し、かつそれら双方のグリッドユニット1の束材4の上端間および下端間にそれぞれ弦材12a、12bを張設することで、双方のグリッド材2がX状に交差する形状の単位フレーム11を構成している。
【0014】
そして、それらの単位フレーム11を横方向に多数連結することで、各フレーム体3により形成される三角形の升目と、それらの間に形成される菱形の升目とによるグリッドフレーム13が構成され、かつ隣り合う単位フレーム11における束材4の上端間および下端間に弦材14a、14bが張設されることにより本実施形態の構造体が形成されている。弦材12a,12b、14a、14bとしては上記のケーブル5と同様にPC鋼線やCFRPケーブルが好適に採用可能である。なお、弦材12a,12b、14a、14bは束材4の端部に直接的に連結することでも良いが、上記の連結部材6を用いる場合には、その連結部材6に弦材12a,12b、14a、14bを連結することでも良い。
【0015】
また、単位フレーム11どうしの連結は、各グリッドユニット1のフレーム体3の頂点どうしを連結することで行うのであるが、本実施形態ではその連結点にヒンジ15を設けて、ケーブル5および弦材12a,12b、14a、14bを緩めた状態では、図4に示すようにグリッドフレーム13をヒンジ15によりジグザク状に折り畳むことができるようにされ、それによりこの構造体の全体を小さく折り畳むことが可能とされている。なお、図1および図4に示す鎖線は折り畳み位置であり、図4(b)ではケーブルと弦材の図示は略している。
【0016】
上記の構造体は、特許文献1に示されるような従来のテンセグリティーによる構造体と同様に、充分に軽量な構造であり、応力制御や変形制御も簡便かつ容易に行うことが可能であり、自己釣り合い形の架構であるので任意形状の曲面を構成できるといった優れた特性を有することはもとより、その構成単位であるグリッドユニット1として、従来一般の矩形のフレーム体によるテンセグリティーに代えて三角形状のフレーム体3によるものを採用したので、従来のテンセグリティーを構成単位とする場合に較べて部材点数を削減でき、したがってより一層の軽量化と施工の簡略化を図ることができるし、この種の構造体の設計的な自由度を高めることができ、様々な意匠の多様な構造体を実現することができる。
【0017】
なお、上記実施形態では、2つのグリッドユニット1を組み合わせた単位フレーム11を横方向に連結することで、三角形と菱形の升目を有するグリッドフレーム13を構成したが、グリッドユニット1の組み合わせの形態、それにより形成されるグリッドフレーム13全体の形態は任意であって、構築しようとする構造体の形態や規模に応じて適宜設計すれば良い。勿論、この構造体は構造物の屋根としての用途に限らず、たとえば宇宙関連構造物等の各種の用途に広く適用することができることは言うまでもない。
【0018】
また、上記実施形態では、単位フレーム11どうしをヒンジ15を介して連結することでグリッドフレーム13全体を折り畳み可能としたので、たとえばこの構造体を折り畳んだ状態で工場製作し、それを現地に搬送して現地において展開することでその施工を容易に行い得るとともに、たとえば仮設的な構造物に適用する場合にはその設置や撤去、移設も容易に行うことができる利点がある。ただし、本発明の構造体は展開式に限定されるものではなく、固定構造物に適用する場合等において折り畳む必要がなければ各グリッドユニット1を単に固定的に連結することでも良い。
【0019】
さらに、上記実施形態では、予め適正な長さに設定したケーブル5を連結部材6に連結しておき、その連結部材6を束材4の軸方向に変位させて端部に固定することでケーブル5に対して張力を導入するようにしたので、ケーブル5に張力を容易に導入できかつケーブル5を容易に緩めることができ、特にグリッドフレーム13を展開式とする場合に特に最適であるが、ケーブル5を束材4に対して連結固定するための構成や、ケーブル5に張力を付与するための構成は任意である。
【0020】
【発明の効果】
請求項1の発明の張弦トラス構造は、その構成単位であるグリッドユニットにおけるフレーム体を三角形の枠状としたので、従来のテンセグリティーを構成単位とする場合に較べて部材点数を削減でき、したがってより一層の軽量化と施工の簡略化を図ることができるし、この種の構造体の設計的な自由度を高めることができ、様々な意匠の多様な張弦トラス構造体を実現することができる。
【0021】
請求項2の発明は、グリッドユニットどうしをヒンジにより折り畳み可能に連結したので、この構造体の全体を小さく折り畳むことができ、かつ容易に展開することができ、したがって折り畳んだ状態で組み立てて展開することでその施工を容易に行い得るとともに、たとえば仮設的な構造物に適用する場合にはその設置や撤去、移設も容易に行うことができる。
【0022】
請求項3の発明は、束材に装着した連結部材にケーブルを連結したので、連結部材を束材の軸方向に変位させてその端部に固定することでケーブルへの張力導入が容易であるし、かつケーブルを簡単に緩めることができ、展開式の張弦トラス構造体に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態である張弦トラス構造体の概略構成を示す斜視図である。
【図2】同、その構成単位であるグリッドユニットを示す斜視図である。
【図3】同、ケーブルの張設手法の一例を説明するための図である。
【図4】同、構造体全体の折り畳み状態を説明するための図である。
【符号の説明】
1 グリッドユニット
2 グリッド材
3 フレーム体
4 束材
5 ケーブル
6 連結部材
11 単位フレーム
12a、12b 弦材
13 グリッドフレーム
14a、14b 弦材
15 ヒンジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stringed truss structure suitable for application to, for example, a roof structure of a large-scale structure.
[0002]
[Prior art]
As a structure suitable for a roof structure of a large-scale structure or the like, there is a string truss structure by a combination of a frame and a cable, and an example thereof is a tense grid structure as shown in
[0003]
This is a grid unit (tensegrity) in which a bundle material is arranged inside a frame body formed by assembling steel pipes in a rectangular frame shape, and a cable is stretched between both ends of the bundle material and each vertex of the frame. ) Are connected to each other and the vertices of the frame bodies of the grid units are connected to each other to form a grid frame having a grid formed between the frame bodies and a gap formed between the frame bodies, and a bundle of adjacent grid units. It has a structure in which materials are connected by a tensile material to give tension.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-54492
[Problems to be solved by the invention]
The conventional string truss structure with the above tensegrity is light enough for the entire frame, and can be easily and easily controlled for stress and deformation. It has excellent characteristics such as being able to form a curved surface, but the shape of the frame body in tensegrity, which is its structural unit, is limited to rectangular (especially square), so design freedom and design Diversity is not always sufficient, and an improvement plan in that respect has been desired.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above circumstances, the stringed truss structure according to the first aspect of the present invention has a bundle member arranged inside a frame body in which three grid members are connected in a triangular frame shape, and both ends of the bundle member and each of the frame bodies are arranged. A grid unit formed by stretching 6 cables between the vertices is used as a structural unit, and the vertices of the frame bodies of each grid unit are connected to each other to form the frame bodies and each frame body. A grid frame having a grid as a grid is formed, and a chord member is stretched between bundle members of adjacent grid units.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the stringed truss structure according to the first aspect of the present invention, a hinge is provided at a connection point between the grid units so that the grid frame can be folded.
[0008]
According to a third aspect of the invention, in the stringed truss structure according to the first or second aspect of the invention, one end of the cable is fixed to the apex of the frame body, the other end of the cable is connected to the connecting member, and the connecting member is bundled. The cable length was set so that a predetermined tension was applied to the cable with the connecting member fixed to the end of the bundle with the connecting member fixed to the end of the bundle. It is characterized by.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a part of a stringed truss structure body (hereinafter simply referred to as a structure body) according to the present embodiment, FIGS. 2 to 3 are diagrams showing a grid unit as a structural unit, and FIG. It is a figure which shows the folding state of this whole structure.
[0010]
First, the
[0011]
Note that both ends of the
[0012]
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a
[0013]
That is, the two
[0014]
Then, by connecting a large number of these
[0015]
The
[0016]
The above structure is a sufficiently lightweight structure, similar to a conventional tensegrity structure as shown in
[0017]
In the above embodiment, the
[0018]
Further, in the above embodiment, since the
[0019]
Furthermore, in the above-described embodiment, the
[0020]
【The invention's effect】
The stringed truss structure of the invention of
[0021]
In the invention of
[0022]
In the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a stringed truss structure that is an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a grid unit that is a structural unit of the same.
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a cable stretching method.
FIG. 4 is a diagram for explaining a folded state of the entire structure.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003165078A JP2005002604A (en) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Chord tensioning truss structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003165078A JP2005002604A (en) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Chord tensioning truss structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005002604A true JP2005002604A (en) | 2005-01-06 |
Family
ID=34091677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003165078A Pending JP2005002604A (en) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Chord tensioning truss structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005002604A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006214089A (en) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Shimizu Corp | Tense grid structure |
JP2009035861A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Sankyo Tateyama Aluminium Inc | Truss material |
-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003165078A patent/JP2005002604A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006214089A (en) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Shimizu Corp | Tense grid structure |
JP4552129B2 (en) * | 2005-02-01 | 2010-09-29 | 清水建設株式会社 | Tense grid structure |
JP2009035861A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Sankyo Tateyama Aluminium Inc | Truss material |
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