JP2005068821A - 屋根架構 - Google Patents

Abstract

【課題】 充分にシンプルで低梁成かつ低ライズとすることができる構造の屋根架構を提供する。
【解決手段】 建物の両側部の位置にキールトラス４をそれぞれ架設し、それらキールトラスにより支持して多数の梁９を直交方向に架設して各梁の両端部をキールトラスより外側に突出させ、各梁の両端部に設けた側柱１１に引張力を付与してその反力をキールトラスから取ることにより各梁を上方に湾曲させるようなプレストレスを導入する。キールトラスの上弦材と梁とを接合し、その接合点の両側においてキールトラスの下弦材と梁との間に斜材１０を設ける。キールトラスの両端部をそれぞれサイドコア部を構成しているコア架構１により支持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は建物の屋根の構造に係わり、特に充分にシンプルかつ低梁成、低ライズで大空間を構成し得る構造の屋根架構に関する。

周知のように、大空間を構成するための屋根の構造としては、トラス構造、スペースフレーム構造、ケーブル構造、シエル構造、折板構造、膜構造、張弦梁構造（特許文献１参照）等、様々なものが知られている。
特開平６−１３６８２８号公報

しかし、上記従来の屋根構造は、スタジアム等の巨大構造物には適するものではあっても、たとえば体育館程度の比較的小規模な建物に適用する場合には、構造的に複雑に過ぎるものであったり、梁成やライズが大き過ぎるものであったり、建物高さが過度に大きくなるものであり、必ずしも最適とはいえないものである。

上記事情に鑑み、本発明は充分にシンプルかつ低梁成、低ライズとすることができる屋根架構を提供することを目的としている。

請求項１の発明の屋根架構は、建物の両側部の位置にキールトラスをそれぞれ架設し、それらキールトラスにより支持して多数の梁を直交方向に架設して各梁の両端部をキールトラスより外側に突出させ、各梁の両端部に設けた側柱に引張力を付与してその反力をキールトラスから取ることにより各梁を上方に湾曲させるようなプレストレスを導入したことを特徴とする。

請求項２の発明の屋根架構は、請求項１の発明において、キールトラスの上弦材と梁とを接合し、その接合点の両側においてキールトラスの下弦材と梁との間に斜材を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明の屋根架構は、請求項１または２の発明において、キールトラスの両端部をそれぞれサイドコア部を構成しているコア架構により支持したことを特徴とする。

請求項１の発明の屋根架構によれば、全屋根荷重を２本のキールトラスに負担させつつ、その直交方向に架設した多数の梁の応力および変形をプレストレスにより最適に制御することにより、従来の各種の屋根架構に比較して低梁成かつ低ライズとすることができ、全体として充分に薄くかつフラットな屋根架構を実現でき、したがって建物高さを抑制しながら室内の有効高さを充分に大きく確保することができる。

請求項２の発明の屋根架構は、キールトラスの上弦材と梁とを接合してその接合点の両側においてキールトラスの下弦材と梁との間に斜材を設けたので、梁に対するキールトラスの側方変形を有効に拘束することができる。

請求項３の発明の屋根架構は、サイドコア部を構成しているコア架構によりキールトラスの両端部を支持したので、屋根荷重をキールトラスから効率的にコア架構に伝達することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図３に示す。本実施形態は鉄骨造の体育館への適用例であって、その体育館はサイドコア部の間にバレーボールやハンドボール等のスポーツ競技を行うための空間を確保した形態とされている。

符号１はサイドコア部を構成しているコア架構であり、これは柱２と梁３とによる鉄骨造のラーメン架構とされ、必要に応じてブレースが要所に設けられるものである。

符号４は、それらコア架構１の間に架設されたキールトラスであり、これは上弦材５、下弦材６、束材７、斜材８とによる鉄骨造のトラス梁であって、この建物の両側部よりもやや内側の位置に配置され、キールトラス４の下弦材６の両端部がコア架構１の２本の柱２により支持された状態でそれらコア架構１間に架設されている。

符号９は、キールトラス４に支持されてその直交方向に架設された多数の梁である。これらの梁９は鉄骨材からなる小断面のもので、キールトラス４の上弦材５に対して交差状態で接合され、これら梁９の両端部はキールトラス４の外側に突出している。また、図２（ｂ）に示すように、梁９とキールトラス４との接合点の両側にはキールトラス４の下弦材６と梁９との間に斜材１０が設けられ、梁９に対するキールトラス４の側方変形が拘束されるようになっている。

そして、各梁９の両端には鋼材からなる小断面の側柱１１が設けられ、それら側柱１１は引張力が付与された状態で立設されており、その引張力によって梁９の端部は下方に付勢されるとともに、キールトラス４がその反力を受けることで、各梁９には上方に湾曲するようなプレストレスが導入されたものとなっている。

図３はこの屋根架構の応力状態を示すもので、（ａ）は自重および仕上げ荷重による応力状態、（ｂ）は側柱１１により梁９に導入されたプレストレスＰＳによる応力状態、（ｃ）はトータルの応力状態であり、これから明らかなように、自重および仕上げ荷重による下向きのモーメントがプレストレスＰＳによる上向きのモーメントにより相殺されることになり、プレストレスＰＳを適正に設定することで屋根全体の応力および変形を最適に制御することができるものである。

上記構造の屋根架構は、全屋根荷重を２本のキールトラス４によって負担して効率的にコア架構１に伝達することができ、また梁９の応力および変形をプレストレスにより最適に制御できることから、従来の各種の屋根架構に比較して低梁成かつ低ライズとすることができ、全体として充分に薄くかつフラットな屋根架構を実現でき、したがって建物高さを抑制しながら室内の有効高さを充分に大きく確保することができる。なお、キールトラス４はある程度の梁成を必要とし、その周囲には斜材１０を設けるので、その直下では他の位置よりも有効高さが小さくなることは避けられないが、キールトラス４の位置は自ずと建物の両側の位置となるので、建物の中央部には競技を行う上での支障のない充分な有効高さを確保することができる。

以上で本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な用途、規模、形態の建物に広く適用できるものであるし、それに応じてキールトラスや梁、コア架構を適宜設計すれば良い。

本発明の実施形態である屋根架構の構造を示す斜視図である。 同、両方向の断面図である。 同、屋根架構の応力状態を示す図である。

符号の説明

１ コア架構
２ 柱
３ 梁
４ キールトラス
５ 上弦材
６ 下弦材
７ 束材
８ 斜材
９ 梁
１０ 斜材
１１ 側柱

Claims (3)

1. 建物の両側部の位置にキールトラスをそれぞれ架設し、それらキールトラスにより支持して多数の梁を直交方向に架設して各梁の両端部をキールトラスより外側に突出させ、各梁の両端部に設けた側柱に引張力を付与してその反力をキールトラスから取ることにより各梁を上方に湾曲させるようなプレストレスを導入したことを特徴とする屋根架構。
2. 請求項１記載の屋根架構において、キールトラスの上弦材と梁とを接合し、その接合点の両側においてキールトラスの下弦材と梁との間に斜材を設けたことを特徴とする屋根架構。
3. 請求項１または２記載の屋根架構において、キールトラスの両端部をそれぞれサイドコア部を構成しているコア架構により支持したことを特徴とする屋根架構。
   

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