JP2007239388A - ドーム構築用金具とドーム構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単で正確に作られるドーム構築用金具を使用して、安全で正確にドームを建設するドーム構築用金具とドーム構築方法を提供する。
【解決手段】多角形のコアプレート１２と、コアプレート１２に取り付けられたアームプレート１６が設けられたドーム構築用金具１０から成る。アームプレート１６は板部材をコの字形に折り曲げて形成され、アームプレート１６の折曲線の間の中央部１６ａがコアプレート１２の辺を形成する端面に溶接されている。コアプレート１２の正面から見てアームプレート１６のコの字形が放射方向に開口して位置する。アームプレート１６の互いに平行な部分は、ドーム構築用のパネル２０の枠部材２４が固定される取付部である。
【選択図】図６

Description

この発明は、ドームを構築するドーム構築用金具とドーム構築方法に関する。

従来、同じ大きさの三角形の外装材を組み合わせて作られるドーム状建築物があった。このようなドームの構築方法は、例えば建築現場で支柱を継手金具で連結し、ドームの骨組みとする方法がある。これは同じ長さの支柱を、継手金具を中心に６本または５本を放射状に連結し、これを繰り返して、連続する三角形からなるドームの骨組みを組み立てる。そして、組み立てられた支柱に、外壁となる三角形の板部材を取り付けて閉鎖するものである。

ここで使用する継手金具は、鋼管を切断して作られた円筒形のコア部材を有し、コア部材の側周面に、平鋼を一定の長さで切断して作られたアームプレートが溶接されている。アームプレートは一方向に長い矩形であり、長手方向がコア部材に放射状に、そして厚み方向がコア部材の接線方向に向いて取り付けられている。アームプレートは、所定間隔離れて互いに平行な一対が、コア部材の円周に沿って等間隔に６対設けられている。各アームプレートには、ボルトが挿通される取付穴が形成されている。

支柱を組み立てるときは、継手金具の一対のアームプレートの間に支柱を差し込み、アームプレートの取付穴にボルトを差し込み、支柱を貫通して反対側の取付穴に達しナットで締めて固定する。

この継手金具を使用するドーム構築方法は、ドームの骨組みを簡単迅速に組み立てることができる。また、継手金具は支柱に掛かる大きな圧縮荷重に十分耐える強度を有し、支柱にかかる圧縮荷重に起因する破壊を減少させることができる。

また、他のドーム構築方法として、木製パネル同士を直接連結する方法がある。木製パネルは、木製枠材が三角形に組まれ、この木製枠材は厚み方向の一方が互いに近づくように、内側に傾斜している。三角形に組まれた木製枠材の、傾斜により互いに広がる面には、三角形の板部材が取り付けられている。このような木製パネルを組み立てるときは、一対の木製パネルを隣接させ互いに接する木製枠材同士をボルトで固定し、これを繰り返してドームを構築する。

このような木製パネルを使用する方法は、隣り合う辺の木製枠材の接合によって組み立てられるため、部材が集中するジョイント部に金属製の連結部材を用いる必要がなく、軽量化が可能で、組立と解体の作業が容易となる。また、木製枠材に間伐材を使用することにより、間伐材の消費拡大につながり、森林保護のみならず地球環境改善に寄与することができる。また、高いドームを構築する場合であっても比較的小型建設機械を使用し、比較的低い位置で組立作業を行うことができる。これにより、労力の削減、工期短縮が可能となり、工費の節減を図ることができる。
特開平４−４１８３１号公報 特許３１６８５５５号公報 特開平７−２２４４６４号公報 特開平７−１１９２０８号公報

上記従来の技術の、継手金具により支柱を組み立て板部材を取り付ける方法は、継手金具に支柱を１本ずつ締結していくため、時間がかかるものである。また、ドームの下段から組んでいき高さが増すにつれて上段での作業となり、高所作業が多く作業者にとって危険であった。支柱を組み立てる工程の後に、外壁となる板部材を取り付ける工程が必要であり、作業工程が多かった。また、継手金具は、円筒状のドーム形にアームプレートを所定角度に正確に溶接することが難しかった。

また上記従来の技術の、木製パネル同士を直接連結する方法は、膜構造としてコンピュータによる構造力学解析が簡単にできないものであり、建築物として確認申請を取るためには耐力試験や国土交通大臣の認定を別途受けなければならず、事実上認定を取ることは困難である。従って、小規模建築物のみに適用されるものであった。

この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単で正確に作られるドーム構築用金具を使用して、安全で正確にドームを建設するドーム構築用金具とドーム構築方法を提供することを目的とする。

本発明は、多角形のコアプレートと、前記コアプレートに取り付けられたアームプレートを有したドーム構築用金具であって、前記アームプレートは板部材をコの字形に折り曲げて形成され、前記アームプレートの折曲線の間の中央部が前記コアプレートの辺を形成する端面に繋がれ、前記コアプレートの正面から見て前記アームプレートのコの字形が放射方向に開口して位置し、前記アームプレートの互いに平行な部分はドーム構築用のパネルの枠部材が固定される取付部であり、前記取付部には前記パネルを固定する金具の係合部が形成され、前記ドーム構築用金具で前記パネルをドーム状に連結するドーム構築用金具である。

また、前記コアプレートは六角形または五角形であり、前記アームプレートは、前記コアプレートの各辺に各1個設けられている。また、前記コアプレートの下端部の辺にはドームの土台に当接する土台用板部材が取り付けられている。

またこの発明は、コの字形に折り曲げられた複数のアームプレートが放射状に設けられたドーム構築用金具を用意し、略正三角形の取付板の各辺に、角部を除いて枠部材を取り付けたパネルを作り、一対の前記パネルの辺同士を合わせて一対の枠部材を並べ、並べられた前記枠部材を、前記ドーム構築用金具の前記アームプレートの内側に嵌合させて金具で固定し、複数の前記パネルを前記ドーム構築用金具により連結してドームを構築するドーム構築方法である。

また、前記ドーム構築用金具は、多角形のコアプレートと、前記コアプレートに取り付けられたコの字形のアームプレートが設けられ、前記アームプレートの折曲線で囲まれた中央部が前記コアプレートの辺を形成する端面に溶接され、前記コアプレートの正面から見てコの字形のアームプレートが放射方向に開口して位置している。前記アームプレートのコの字形の一対の平行な部分の間の長さは、前記パネルの枠部材の幅の略２倍の長さに僅かにゆとりを有するものであり、前記ドーム構築用金具の周囲に前記パネルを一周して連結する。

そして、前記パネルの前記枠部材には、前記アームプレートの取付穴に連通する挿通孔が形成され、前記取付穴は前記アームプレートの突出方向に対して平行な仮想線上に複数個が設けられ、前記枠部材の前記挿通孔は、前記パネルが前記アームプレートに対してコアプレート中央に向かうとともに外側に向くように傾斜して取り付けられている。前記取付穴と前記挿通孔を一致させて、ボルトを差し込みナットで固定し、前記ドーム構築用金具と前記パネルを連結する。

本発明のドーム構築用金具とドーム構築方法は、簡単で正確に作ることができるドーム構築用金具を使用して、簡単に強度の高いドームを正確に構築することができる。さらに、高所作業が少なく、安全で短時間に作業を行うことができ、作業者の負担を減らすことができる。

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１はこの発明の一実施形態を示すもので、この実施形態のドーム構築用金具１０は、中心に金属板で作られたコアプレート１２が設けられている。金属板は、例えば平鋼である。コアプレート１２は、正六角形にカットされ、コアプレート１２の中心には穴１４が形成されている。

コアプレート１２の各辺１２ａには、それぞれアームプレート１６が溶接されている。アームプレート１６は、コアプレート１２と同様の平綱を細長い矩形に切断して、コの字形に折り曲げられ、その中央部１６ａの側面がコアプレート１２に溶接されている。コの字形の互いに平行な面は、後述するパネル２０の枠部材２４を挟持して固定する取付部１６ｂであり、２個の取付穴１８がそれぞれ設けられている。取付穴１８は、アームプレート１６の突出方向に対して平行な中心線上に並んで形成されている。アームプレート１６の、折曲線で囲まれた中央部１６ａの、折曲線に対する直角方向幅は、コアプレート１２の各辺１２ａとほぼ等しい長さに形成されている。コアプレート１２の各辺１２ａを形成する端面に、アームプレート１６の中央部１６ａの外側面が溶接されている。これにより、アームプレート１６の正面から見て取付部１６ｂのコの字形が放射方向に開口して位置している。なお、コアプレート１２の辺１２ａは、アームプレート１６の中央部１６ａの外側面の幅方向中心に位置するとともに、アームプレート１６の長手方向に沿う中心線上に位置して溶接されて取り付けられる。

図２は、ドーム構築用金具１０の製造工程を示したものである。まず、平鋼を細長い矩形に切断し、４個の取付穴１８を形成する。そして切断した平鋼をコの字形に折り曲げ、アームプレート１６を形成する。また、平鋼をほぼ正六角形に打ち抜いてコアプレート１２を形成し、コアプレート１２の６個の辺１２ａに、６個のアームプレート１６を溶接する。

そして、ドーム構築用金具１０により、ドーム構築用のパネル２０同士を連結する。ここで、パネル２０について説明する。パネル２０は、図３に示すようにほぼ正三角形の板体である取付板２２が設けられ、取付板２２の各辺２２ａには、枠部材２４が取り付けられている。枠部材２４は、取付板２２の辺２２ａより短く形成された四角柱であり、パネル２０の角部２２ｂには達していなく、交差する枠部材２４同士の間に空間２４ａが設けられている。枠部材２４の、組立状態でドーム構築用金具１０のアームプレート１６の取付穴１８に対向する位置には、挿通孔２６が形成されている。挿通孔２６は枠部材２４を貫通して形成され、枠部材２４の端部付近に２個ずつ形成されている。ドーム構築用金具１０の取付穴１８は、アームプレート１６の突出方向に対して平行な中心線上に２個設けられているのに対し、枠部材２４の挿通孔２６は、パネル２０がアームプレート１６に対してコアプレート１２中央に向かって外側へ盛り上がるように傾斜して取り付けられる傾斜角度の仮想線上に設けられている。枠部材２４の内側には、図６に示すように棒状の補強部材２８が設けられても良い。補強部材２８は、図６のように縦横に適宜数本設けられても良く、また取付板２２の一つの角部付近に火打枠が設けられ、火打枠とこれに平行な辺２２を連結する中間枠が設けられても良い。

次に、ドーム構築用金具１０を使用するドーム構築方法について、図４、図５、図６に基づいて説明する。まず、パネル２０の作り方は、取付板２２の３個の辺２２ａに枠部材２４をそれぞれ取り付ける。そして、一対のパネル２０の辺２２ａ同士を合わせ、横に並べられた２本の枠部材２４を、ドーム構築用金具１０の一つのアームプレート１６の一対の取付部１６ｂの間に差し込み、アームプレート１６の取付穴１８と枠部材２４の挿通孔２６を一致させ、ボルト１９を差し込みナット２１で強固に固定する。このとき、ドーム構築用金具１０にパネル２０を取り付ける角度は、図５（ｂ）に示すように取付部１６ｂの突出方向に対して僅かに傾斜し、コアプレート１２中央に向かって外側へ盛り上がるように取り付けられる。このように一つのドーム構築用金具１０に６個のパネル２０を連結した六角形のユニットを必要個数を組み立て、さらにユニット同士を互いに交わる三角頂点をドーム構築用金具１０で連結し、図６に示すようにドームを形成する。

次に、ドーム構築用金具１０のその他の形態について説明する。構築したドームを、後述する土台４２の上に連結する部分には、図７に示す土台用のドーム構築用金具３０が使用される。ドーム構築用金具３０は、中心に金属板で作られたコアプレート３２が設けられ、コアプレート３２は、左右対称の５角形に形成されている。土台４２に当接する水平な底辺３２ａを有し、底辺３２ａに隣接する一対の横側辺３２ｂはほぼ垂直に位置し、底辺３２ａより長く形成されている。横側辺３２ｂの上端部に隣接して一対の上側辺３２ｃが三角形状に設けられ、上側辺３２ｃは横側辺３２ｂよりも短く形成されている。コアプレート３２の底辺３２ａには、土台４２の上端面４２ａに重ねられる土台板３４が溶接されている。横側辺３２ｂの下半分には、土台板３４に一辺が当接する補助板３６が溶接され、上半分にはアームプレート３８が溶接されている。上側辺３２ｃにもアームプレート３８が溶接されている。アームプレート３８は、ドーム構築用金具１０のアームプレート１６とほぼ同形であり、平鋼を細長い矩形に切断して、コの字形に折り曲げられている。コの字形の互いに平行な面は後述するパネル２０の枠部材２４を取り付ける取付部３８ｂであり、２個の取付穴４０がそれぞれ設けられている。

また、ドームの出入り口等の開口部を作る際には、開口部の周辺に後述するパネル２０を５枚連結するドーム構築用金具３９が使用される。ドーム構築用金具３９は図８に示すように、コアプレート１２がほぼ正五角形に形成され、５個のアームプレート４１が取り付けられている。その他に、ドームの開口部の周辺部等には、適宜様々に変形したドーム構築用金具が使用される。

図９に示すように、ドームの設置場所には地面に直接か、または支持部材を介して間接的に、コンクリート等で土台４２が設けられている。土台４２の上端面に、ドーム構築用金具３０の土台板３４が固定され、ドーム構築用金具３０の取付プレート３８には、パネル２０の枠部材２４が固定され、ドームが土台４２に固定される。また、ドームの一部には、パネル２０以外に窓ガラス４４や扉４６、天体望遠鏡用のドーム４８等が適宜取り付けられ、居住性が考慮され、また趣味を生かした構造とすることができる。扉４６の近傍には、ほぼ正五角形のドーム構築用金具４１が使用され、５枚のパネル２０を連結することで扉４６を取り付ける開口部を設けることができる。

この実施形態のドーム構築用金具１０とドーム構築方法によれば、短時間で簡単にドームを構築することができる。パネル２０をドーム構築用金具１０に取り付けるだけで、正確に所定角度で連結することができ、熟練を要することなく容易に構築することができる。また、パネル２０とドーム構築用金具１０の取り付けを地上で行うことができるため、高所での作業が少なく、作業者の負担が少なく、安全である。さらに、パネル２０の頂点には枠部材２４が達していなく一対の枠部材２４の間に空間が設けられ、取付板２２の角部をドーム構築用金具１０の裏側に重ねた状態で連結することができるため、枠部材２４をドーム構築用金具１０のアームプレート１６に取り付けやすく、また隙間が少ない状態で連結することができる。ドーム構築用金具１０はパネル２０をボルト１９とナット２１で連結するため、ドームに加わる地震や風、積雪荷重に十分耐える強度を得ることができる。そして、ドームに加わる地震や風荷重等をコンピュータによる構造力学的解析で構造計算することができ、安全な強度を証明し確認申請の許可を容易に取得することができる。

なお、この発明のドーム構築用金具とドーム構築方法は、上記実施の形態に限定されるものではなく、ドーム構築用金具の形状やアームプレートの数等、構築されるドームに合わせて適宜変更可能である。パネルの形状や大きさ、一つのドームに使用される枚数等も適宜変更可能である。

この発明の一実施形態のドーム構築用金具の斜視図である。 この実施形態のドーム構築用金具の作り方を示す工程図である。 この実施形態のドーム構築方法に使用するパネルの斜視図である。 この実施形態のドーム構築方法を示す工程図である。 この実施形態のドーム構築方法の横断面図（ａ）と側面図（ｂ）である。 この実施形態のドーム構築方法の斜視図である。 この実施形態の土台用のドーム構築用金具の斜視図である。 この実施形態の開口部用のドーム構築用金具の横断面図（ａ）と側面図（ｂ）である。 この実施形態のドーム構築方法により作られたドームの斜視図である。

符号の説明

１０ ドーム構築用金具
１２ コアプレート
１４ 穴
１６ アームプレート
１６ａ 中央部
１８ 取付穴
２０ パネル
２２ 取付板
２４ 枠部材
２６ 挿通孔

Claims (5)

1. 多角形のコアプレートと、前記コアプレートに取り付けられたアームプレートを有したドーム構築用金具において、前記アームプレートは板部材をコの字形に折り曲げて形成され、前記アームプレートの折曲線の間の中央部が前記コアプレートの辺を形成する端面に繋がれ、前記コアプレートの正面から見て前記アームプレートのコの字形が放射方向に開口して位置し、前記アームプレートの互いに平行な部分はドーム構築用のパネルの枠部材が固定される取付部であり、前記取付部には前記パネルを固定する金具の係合部が形成され、前記ドーム構築用金具で前記パネルをドーム状に連結することを特徴とするドーム構築用金具。
2. 前記コアプレートは六角形または五角形であり、前記アームプレートは、前記コアプレートの各辺に各1個設けられていることを特徴とする請求項１記載のドーム構築用金具。
3. 前記コアプレートの下端部の辺には、ドームの土台に当接する土台用板部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のドーム構築用金具。
4. コの字形に折り曲げられた複数のアームプレートが放射状に設けられたドーム構築用金具を設け、略正三角形の取付板の各辺に、角部を除いて枠部材を取り付けたパネルを作り、一対の前記パネルの辺同士を合わせて一対の枠部材を並べ、並べられた前記枠部材を、前記ドーム構築用金具の前記アームプレートの内側に嵌合させて金具で固定し、複数の前記パネルを前記ドーム構築用金具により連結してドームを構築することを特徴とするドーム構築方法。
5. 前記ドーム構築用金具は、多角形のコアプレートと、前記コアプレートに取り付けられたコの字形のアームプレートが設けられ、前記アームプレートの折曲線で囲まれた中央部が前記コアプレートの辺を形成する端面に溶接され、前記コアプレートの正面から見てコの字形のアームプレートが放射方向に開口して位置し、前記アームプレートのコの字形の一対の平行な部分の間の間隔は、前記パネルの枠部材の幅の略２倍の長さに僅かにゆとりを有するものであり、前記ドーム構築用金具の周囲に前記パネルを一周して連結することを特徴とする請求項４記載のドーム構築方法。
   

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