JP2006193902A - 塔状構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信設備における鉄塔等に適用して最適な構造の塔状構造物を提供する。
【解決手段】 柱１と梁２とにより構成される立方体状ないし直方体状の架構フレーム７の内側に、該架構フレームの中心を通る対角線に沿って配置されて各頂点間に架設された立体ブレース８を設ける。立体ブレースは、架構フレームの中心位置に配置されたジョイント部材９と、該ジョイント部材に一端部が接合されてその周囲に放射状に延び他端部が架構フレームの各頂点の位置に接合された８本のブレース部材１０からなる。ジョイント部材は交差状態で一体に接合された複数の鋼板からなるガセットプレートからなり、ブレース部材は背中合わせ状態で組み合わせられた一対２本の溝形鋼からなる。複数の架構フレームを隣接配置してそれらの間に階段１３を組み込んだコア架構１２を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は各種の塔状構造物、特にたとえばアンテナ等の通信機器類を高所に設置するための鉄塔やマストとして適用して好適な塔状構造物に関する。

この種の塔状構造物の構造としては鋼材からなる柱と梁とブレースとによる架構を主体とする鉄骨造が一般的である。図４〜図５はその一例を示すもので、図４に示すものは柱１と梁２とを剛接合することでそれ自体で十分な剛性を確保するラーメン架構を主体とするものであり、図５に示すものは柱１と梁２とを剛接合することに代えて外周部に全面的に壁面ブレース３を設けることで剛性を確保するブレース架構を主体とするものであり、いずれの場合も各層に水平ブレース４を設けることが通常である。

また、たとえば特許文献１には、建設工事において支保工や作業足場等として設けられる仮設構造体として、パイプ材からなる支柱と水平ブレースと交叉ブレースとを解体可能に組み立てるようにしたものが提案されている。
特開平７−１１９２９０号公報

特許文献１に示される仮設構造体は作業足場や支保工等として仮設的に設けるものであるから、通信設備における鉄塔やマスト等の本設の塔状構造物にはそのまま適用できるものではないし、それ自体で安定に自立できるものでもない。

また、図４に示したラーメン架構によるものは柱１と梁２とを剛接合することから溶接が不可欠であって施工性や工費の点で難があるし、図５に示すブレース架構によるものは溶接を不要とすることも可能であるが、外周部に多数の壁面ブレース３を設けることから開放性が損なわれて内部に設置する機器５に対する通信障害が生じる懸念がある。さらに、いずれの場合も水平ブレース４によって上下方向の動線が分断されてしまうので内部に保守用の階段等を設置することは困難であり、通常は簡易なタラップ６が設けられるに過ぎないから保守性の点でも難がある。

上記事情に鑑み、本発明は十分な剛性が得られて安定に自立可能であることはもとより、安価にかつ効率的に施工でき、特に通信設備における鉄塔やマスト等に適用して最適な構造の塔状構造物を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、柱と梁とブレースとを主体として構築された塔状構造物であって、柱と梁とにより構成される立方体状ないし直方体状の架構フレームの内側に、該架構フレームの中心を通る対角線に沿って配置されて各頂点間に架設された立体ブレースを設けてなることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の発明の塔状構造物であって、立体ブレースは、架構フレームの中心位置に配置されたジョイント部材と、該ジョイント部材に一端部が接合されてその周囲に放射状に延び他端部が架構フレームの各頂点の位置に接合された８本のブレース部材からなることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載の発明の塔状構造物であって、ジョイント部材は交差状態で一体に接合された複数の鋼板からなるガセットプレートからなり、かつ各ブレース部材は背中合わせ状態で組み合わせられた一対２本の溝形鋼からなり、それら溝形鋼の両端部を、それぞれ前記ジョイント部材を構成しているガセットプレートおよび架構フレームの各頂点の位置に設けたガセットプレートに対して両面側から挟持した状態でボルト締結してなることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１、２または３記載の発明の塔状構造物であって、複数の架構フレームを隣接配置するとともにそれら架構フレーム間においては梁を省略し、双方の架構フレーム内の立体ブレース相互間に、階段を組み込んだコア架構を設けてなることを特徴とする。

本発明によれば、架構フレームの内側に三次元的な立体ブレースを設けることで、その立体ブレースがそれ自体で通常の平面的（二次元的）な壁面ブレースと水平ブレースの機能を併せ持ち、したがってブレースの所要本数を削減しつつ同等以上の剛性を確保できるばかりでなく、外周部に壁面ブレースを設ける必要がないので自ずと開放性を確保することができる。

そして、立体ブレースをジョイント部材の周囲に８本のブレース部材を放射状に設けた構成とすることにより、その立体ブレースを安価にかつ簡単に組み立てることができるのでコスト的に有利であり、特にジョイント部材を複数の鋼板からなるガセットプレートを一体に接合したものとし、ブレース部材を対の溝形鋼からなるものとすることで、最も安価にかつ簡単に製作することができ、施工も容易である。さらに、架構フレームを並設してそれらの間に階段を組み込んだコア架構を設けることにより、従来のタラップによる場合に較べて保守性を大きく改善することができる。

図１〜図３は本発明の塔状構造物の一実施形態を示すものである。本実施形態の塔状構造物は、基本的には図５に示したブレース架構によるものと同様に柱と梁とブレースとを主体とする鉄骨造のものであるが、従来のブレース架構によるものとはブレースの設置形態が異なるものである。

すなわち、図５に示した従来のブレース架構は外周部に壁面ブレース３を設置するとともに各層には水平ブレース４を設置するものであるが、本実施形態では柱１と梁２とによる立方体状あるいは直方体状の架構フレーム７の内側に三次元的に組み立てられた立体ブレース８を設け、その立体ブレース８に従来の壁面ブレース３と水平ブレース４の双方の機能を併せ持たせたものとなっている。

本実施形態における立体ブレース８は、図２〜図３に示すように、架構フレーム７の中心位置に配置されるジョイント部材９と、その周囲からそれぞれ架構フレーム７の対角線に沿って各頂点に向かうように放射状に延びる８本のブレース部材１０からなる。ジョイント部材９は図３（ａ）に示すように４枚のガセットプレート９ａ〜９ｄを全体として側面視Ｘ状に交差する状態となるように所望角度で一体に溶接したものであり、図３（ｂ）に示すようにそれらガセットプレート９ａ〜９ｄのそれぞれにブレース部材１０を２本ずつボルト締結により接合するようにしたものである。

各ブレース部材１０は一対２本の溝形鋼１０ａ，１０ｂからなり、図３に示すようにそれら溝形鋼１０ａ，１０ｂが背中合わせ状態で組み合わせられてそれらの一端部が上記のようにジョイント部材９におけるガセットプレート９ａ〜９ｄを両面側から挟持した状態でそこにボルト締結され、かつそれら溝形鋼１０ａ，１０ｂの他端部は、図２に示すように架構フレーム７の各頂点の位置に予め溶接されたガセットプレート１１に対してボルト締結されるようになっている。

また、本実施形態の塔状構造物は、図１（ｂ）に示すように長方形の各頂点と長辺の中間部に位置する計６本の柱１を有するものであり、したがって平面視においては２つの架構フレーム７が並設された形態となっているが、梁２は外周部のみに設けられていて双方の架構フレーム７の間においては梁２は省略されており、したがって双方の架構フレーム７の内側に設けられている立体ブレース８の間には上下方向に連続している空間が自ずと確保され、そこにはコア架構１２が設けられるとともにその外側には保守用の階段１３が組み込まれている。

上記構造の塔状構造物によれば、図５に示した従来のブレース架構における壁面ブレース３と水平ブレース４の双方の機能を立体ブレース８に兼用させたことから、従来と同等ないしそれ以上の剛性を確保しつつブレースの所要本数を削減することができるし、図４に示したような従来のラーメン架構による場合に較べれば溶接作業を省略ないし大幅に軽減できるものであり、したがって従来一般のラーメン架構やブレース架構による塔状構造物に較べて遙かに施工性に優れ工費削減を図ることができる。

勿論、立体ブレース８は単にジョイント部材９の周囲に８本のブレース部材１０を放射状に接合したものであり、ジョイント部材９は単なる鋼板からなる４枚のガセットプレート９ａ〜９ｄを交差状態で溶接したものであり、各ブレース部材１０も単なる２本の溝形鋼１０ａ，１０ｂを背中合わせに組み合わせたものであるから、何等特殊な部材や特殊な作業を必要とせずに簡単かつ安価に組み立てることができるものであるし、架構フレーム７の内側への設置作業も何等面倒ではなく、したがってこれを通常の壁面ブレース３と水平ブレース４に代えて設置することでコスト増となることはない。しかも、架構フレーム７の形態と寸法に合わせてジョイント部材９の形状と交差角度およびブレース部材１０の長さを変更することのみで様々な形態、寸法の架構フレーム７に幅広く適用することができる。

さらに、立体ブレース８は架構フレーム７の内側に設けられるのみであるから外周部の開放性は自ずと確保され、従来のように多数の壁面ブレース３を設ける場合のように機器５に対して通信障害が生じる懸念はない。なお、通信機能に悪影響を及ぼすことのない壁面材を外周部に設けることは支障はない。

また、従来一般の平面的（二次元的）なブレースでは圧縮時における面外方向への座屈長さは支点間距離となるが、本実施形態の三次元的な立体ブレース８では各ブレース部材１０がジョイント部材９を介して他のブレース部材１０により常に面外方向から補剛されることになるから、設計上の座屈長さはブレース部材１０の部材長さとでき、したがって通常の平面的なブレースに較べて座屈長さが実質的に半分程度になり、小断面であっても十分な座屈強度を確保できる利点もある。

そのうえ本実施形態の塔状構造物は、２つの架構フレーム７を並設してそれらの間では梁２を省略してそこにコア架構１２を設けたから、それらの全体で優れた構造安定性と変形性能を有するものであるばかりでなく、コア架構１２に階段１３を設けることで従来のタラップ６による場合に較べて遙かに安全で効率的な保守作業が可能となる。

なお、上記実施形態はあくまで好適な一例に過ぎず、本発明は柱と梁とによる立方体状ないし直方体状の架構フレームの内側に３次元的な立体ブレースを設けるものであれば良く、その限りにおいて塔状構造物全体の形態や規模、用途、柱や梁および立体ブレースの素材や形態、その他の細部の構成については任意であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に限定されることなく様々な設計的変更が可能であることは言うまでもない。

たとえば、上記実施形態ではブレース部材１０として対の溝形鋼を採用したが、それに限らず、適宜断面の鋼材や鋼管が採用可能であり、場合によってはジョイント部材を用いることなく４本のブレース部材を直接的に交差させた状態で架設することも考えられる。

また、上記実施形態ではジョイント部材９を４枚のガセットプレート９ａ〜９ｄを交差状態で溶接した構成としたが、たとえば上記実施形態におけるガセットプレート９ａとガセットプレート９ｂとを１枚のガセットプレートとしてその両面側に他の２枚のガセットプレート９ｃ、９ｄを溶接する構成としたり、可能であればガセットプレート９ｃとガセットプレート９ｄも１枚のガセットプレートとしてそれら２枚のガセットプレートを交差状態で組み合わせて溶接することも考えられ、さらには、ガセットプレート９ａとガセットプレート９ｃ、ガセットプレート９ｂとガセットプレート９ｄとをそれぞれＶ状に一体に曲げ加工したものとしておいてそれらをＸ状に接合することも考えられる。但し、ジョイント部材が徒に複雑化したり、ジョイント部材としてたとえば特殊な鋳物製品等を使用することはコスト的にも好ましくなく、上記実施形態のように単なる鋼板を組み合わせて溶接することが現実的である。

さらに、コア架構１２や階段１３の設置も任意であり、塔状構造物全体の規模や用途によってはそれらを省略しても差し支えない。

本発明の実施形態である塔状構造物の概略構成を示す立面図および平面図である。 同、立体ブレースを示す斜視図である。 同、立体ブレースの中心部を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 従来のラーメン架構による塔状構造物を示す図である。 従来のブレース架構による塔状構造物を示す図である。

符号の説明

１ 柱
２ 梁
７ 架構フレーム
８ 立体ブレース
９ ジョイント部材
９ａ〜９ｄ ガセットプレート
１０ ブレース部材
１０ａ，１０ｂ 溝形鋼
１１ ガセットプレート
１２ コア架構
１３ 階段

Claims (4)

1. 柱と梁とブレースとを主体として構築された塔状構造物であって、
   柱と梁とにより構成される立方体状ないし直方体状の架構フレームの内側に、該架構フレームの中心を通る対角線に沿って配置されて各頂点間に架設された立体ブレースを設けてなることを特徴とする塔状構造物。
2. 請求項１記載の塔状構造物であって、
   立体ブレースは、架構フレームの中心位置に配置されたジョイント部材と、該ジョイント部材に一端部が接合されてその周囲に放射状に延び他端部が架構フレームの各頂点の位置に接合された８本のブレース部材からなることを特徴とする塔状構造物。
3. 請求項２記載の塔状構造物であって、
   ジョイント部材は交差状態で一体に接合された複数の鋼板からなるガセットプレートからなり、かつ各ブレース部材は背中合わせ状態で組み合わせられた一対２本の溝形鋼からなり、
   それら溝形鋼の両端部を、それぞれ前記ジョイント部材を構成しているガセットプレートおよび架構フレームの各頂点の位置に設けたガセットプレートに対して両面側から挟持した状態でボルト締結してなることを特徴とする塔状構造物。
4. 請求項１、２または３記載の塔状構造物であって、
   複数の架構フレームを隣接配置するとともにそれら架構フレーム間においては梁を省略し、双方の架構フレーム内の立体ブレース相互間に、階段を組み込んだコア架構を設けてなることを特徴とする塔状構造物。

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