JP2007291733A - ドーム状構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】外殻フレームに二階の根太部材を支持させる根太支持構造が簡略化されるドーム状構造物を提供。
【解決手段】ハブ21に補強平板部23を溶接し、この補強平板部23で、アーム22とハブ21との接合部分を補強し、これにより、従来二つのアームで強度を確保していたものを、一つのアーム22で強度が確保できるようにする。また、外殻フレーム２の完成時に側面22C が垂直となるように、ビーム用アーム22A を取り付け、ビーム用アーム22A で大きな荷重を受けられるようにする。これにより、ビーム用アーム22A に接合されるビーム用フレーム部材4Aは、直接床荷重を受けることができるようになり、従来の必要だった横木ハンガー及び横木が省略できる。以上により、二階の根太部材を支持させる根太支持構造を構成する部品数が削減され、その構造を簡略化することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、三本のフレーム部材からなる三角形を複数隙間なく立体的に連設することによりドーム状に形成された外殻フレームを備えたドーム状構造物に関する。

従来から、略半球形状の外観を有するドーム状構造物として、三本のフレーム部材を三角形に組んだ三角形トラスが複数立体的に組み合わされて、略半球形状に形成された軸組フレームを有する建物が利用されている。
例えば、五つの三角形トラスが略五角形状に連設された五角形状構造要素と、六つの三角形トラスが六角形状に連設された六角形状構造要素とを備え、五角形状構造要素の周囲に五個の六角形状構造要素を配置することにより、サッカーボール状に形成された外殻フレームを有する２階建ての建物が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような三角形トラスで構成された半球状の外殻フレームは、フレーム部材が木製であっても、充分な強度を発揮するうえ、自重も著しく軽量にできるので、地震や台風等の災害で倒壊することがない優れた耐久性を確保することができる。

前述のような外殻フレームでは、三角形トラスの頂点部分に寄せ集まる複数のフレーム部材の端部同士を連結するにあたり、外周部分へ向かって放射状に延びる複数のアームを備えたコネクタを利用している。
具体的に説明すると、コネクタには、外殻フレームの三角形トラスの頂点部分に配置されるハブと、このハブの中心から放射状に延びるとともに、フレーム部材の端部がそれぞれ接合される複数組のアームとが設けられている。
このうち、アームは、一つのフレーム部材に対して二つ設けられている。これらのアーム及びフレーム部材には、一対のアームの間にフレーム部材の端部を収納すると、互いに連通するボルト挿通孔がそれぞれ設けられている。

三角形トラスの頂点部分に寄せ集まるフレーム部材の各々は、その端部がコネクタの該当する一対のアームの間に収納され、この状態で、前述のボルト挿通孔にボルトが挿通され、このボルトの先端にナットが螺合されることにより、コネクタに接合されるようになっている。
ここで、一つのフレーム部材を二つのアームで受けるようにしたので、平板材でアームを形成しても、充分な接合強度が確保されるようになっている。
また、ドーム状構造物が二階建ての建物である場合に、二階の床を外殻フレームの内部に形成するとともに、二階の床荷重を外殻フレームで受ける必要があるので、外殻フレームに設けられたコネクタのうち、二階床部の高さレベルに相当する位置に配置されているコネクタであるビームコネクタを利用して二階の床を形成するとともに、このビームコネクタで二階の床荷重を受けるようにしている。

すなわち、ビームコネクタは、外殻フレームに設けられているフレーム部材のうち、二階の床の周りを囲むフレーム部材の端部同士を連結するものである。外殻フレームの二階高さレベルには、複数のビームコネクタが設けられ、これらのビームコネクタのそれぞれには、外殻フレームの内側へ突出する横木ハンガーを取り付けられている。この横木ハンガーの間に横木が架け渡されて配置され、この横木の側面に根太ハンガーが取り付けられ、この根太ハンガーに床板を受ける根太部材の端部が接合され、これにより、二階の床が形成されている。
特許第２６０１７２５号公報（第１図、第１１〜１５図、第２０〜２８図）

前述のようなドーム状構造物では、一つの構造物を構築するのに必要なコネクタ（ベースコネクタ及びアンカープレートを含む）の数が多いので、コネクタの構造を簡略化して、コネクタの単価を低減させれば、建築コストの削減が図れる。
特に、二階の床を形成する根太部材を外殻フレームに支持させる根太支持構造を形成するのに、二階床部の高さレベルに配置されている三角形トラスの頂点部分１箇所について、ビームコネクタ、横木ハンガー、横木及び根太ハンガーの４種類の部材が必要となるので、ビームコネクタ、横木ハンガー、横木及び根太ハンガーのうちの一つでも省略して当該根太支持構造の簡略化が図れれば、建築コストを大幅に削減することができる。

従って、ドーム状構造物に対しては、その建築コストを削減するために、外殻フレームに二階の根太部材を支持させる根太支持構造の簡略化が要望されている。
そこで、各請求項にそれぞれ記載された各発明は、上記した従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外殻フレームに二階の根太部材を支持させる根太支持構造が簡略化されるドーム状構造物を提供することである。

各請求項にそれぞれ記載された各発明は、前述の目的を達成するためになされたものである。以下に、各発明の特徴点を、図面に示した発明の実施の形態を用いて説明する。
なお、符号は、発明の実施の形態において用いた符号を示し、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
（請求項１）
（特徴点）
請求項１記載の発明は、次の点を特徴とする。
すなわち、請求項１に記載された発明は、三本のフレーム部材(４)からなる複数の三角形(５)を隙間なく立体的に連設することによりドーム状に形成された外殻フレーム(２)を備えたドーム状構造物(１)であって、前記外殻フレーム(２)は、最上部に５個の三角形(５)を隙間なく連接することにより略５角形状に形成された第１層構造部(S1)と、この第１層構造部(S1)の下方に１５個の三角形(５)を隙間なく連接することにより環状に形成された第２層構造部(S2)と、この第２層構造部(S2)の下方に２５個の三角形(５)を隙間なく連接することにより環状に形成された第３層構造部(S3)と、この第３層構造部(S3)の下方に３０個の三角形(５)を隙間なく連接することにより環状に形成された第４層構造部(S4)と、この第４層構造部(S4)の下方に３０個の三角形を隙間なく連接することにより環状に形成され、且つ、当該ドーム状構造物(１)の基礎(３)に連結される第５層構造部(S5)とを含んで構成された基本構造を備え、三本のフレーム部材(４)が形成する三角形(５)よりも大きな開口を形成するために、前記基本構造から少なくとも当該開口を横切るフレーム部材(４)が省略されるものであり、前記外殻フレーム(２)の前記三角形(５)の頂点部分の各々には、当該頂点部分に寄せ集まる複数のフレーム部材(４)の端部同士を連結するコネクタ(６)が設けられ、前記第４層構造部(S4)と前記第５層構造部(S5)との境界部分に沿って配置されるフレーム部材(４)は、床材から伝達される荷重を受けるために、その断面における高さ寸法が延長されたビーム用フレーム部材(4A)であり、前記第４層構造部(S4)と前記第５層構造部(S5)との境界部分に配置されるコネクタは、境界部分に配置に配置された三角形(５)の頂点部分に寄せ集まる複数のフレーム部材(４)及びビーム用フレーム部材(4A)の端部同士を連結するビームコネクタ(6A)とされ、このビームコネクタ(6A)には、筒状のハブ(21)と、当該ビームコネクタ(6A)が配置された三角形(５)の頂点部分に寄せ集まるフレーム部材(４)と同じ数だけ設けられて、これらのフレーム部材(４)と１対１に対応し、且つ、それぞれが前記ハブ(21)の周面から放射状に延びるとともに、それぞれに一のフレーム部材(４)の端部が接合される複数のアーム(22)と、前記外殻フレーム(２)の完成時に側面が垂直となるように、前記ハブ(21)への取付角度が設定されるとともに、当該ビームコネクタ(6A)が配置された三角形(５)の頂点部分に寄せ集まるビーム用フレーム部材(4A)と同じ数だけ設けられて、これらのビーム用フレーム部材(4A)と１対１に対応し、それぞれに一のビーム用フレーム部材(５)の端部が接合される複数のビーム用アーム(22A) と、筒状に形成されて両方の端部が開口された前記ハブ21の一方の端部に溶接された平板状の補強平板部(23)とが備えられ、前記複数のアーム(22)は、前記複数のフレーム部材(４)の側面にそれぞれ沿わせた状態で、該当するフレーム部材(４)にそれぞれ接合できるように、該当するフレーム部材(４)の軸線位置からオフセットした位置に配置され、前記複数のビーム用フレーム部材(4A)は、前記ビームコネクタ(6A)側に配置された端面の中央に前記高さ方向に延びる嵌合溝(4C)が形成されたものとされ、前記複数のビーム用アーム(22A) は、前記複数のビーム用フレーム部材(4A)のそれぞれに形成された嵌合溝(4C)の内部にそれぞれ嵌合された状態で、該当するビーム用フレーム部材(4A)に接合できるように、該当するビーム用フレーム部材(4A)の軸線上に配置され、前記補強平板部(23)は、その周縁部分が前記ハブ(21)の周面よりも外側に拡張され、この周縁部分が前記ハブ(21)の周面から突出する鍔部(23A) となっているものとされ、前記複数のアーム(４)の端部は、前記ハブ(４)の周面及び前記鍔部(23A) の表面の両方に溶接され、前記複数のビーム用アーム(22A) の端部は、前記ハブ(21)の周面及び前記アーム(22)の表面の両方に溶接されていることを特徴とする。

（請求項１の効果）
以上のように構成されている本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、ビームコネクタにおける当該フレーム部材の軸線位置からオフセットした位置に配置されるようにアームを設けたので、フレーム部材をアームの側面に沿わせて、当該アームに接合すれば、ビームコネクタに設定されたフレーム部材の軸線位置にフレーム部材の軸線を一致させた状態で、フレーム部材をビームコネクタに取り付けることができ、ビームコネクタに接合された複数のフレーム部材の各々を予め設定された姿勢で所定の位置に正確に配置でき、複数のフレーム部材の位置関係をドーム状を形成する所定の立体的な位置関係にすることができる。

また、ハブの一方の端部に平板状の補強平板部を溶接し、この補強平板部の周縁部分をハブの周面よりも外側に拡張して鍔部を形成し、ハブの周面及び鍔部の表面の両方にアームの端部を溶接するようにしたので、各アームのハブとの接合部分の強度が補強され、一つのアームに一つのフレーム部材を対応させるようにしても、アームのビームコネクタへの接合強度を充分確保することができる。
さらに、外殻フレームの完成時に側面が垂直となるように、ハブへの取付角度が設定されるビーム用アームを設け、このビーム用アームにビーム用フレーム部材の端部を接合するようにし、外殻フレームの完成時には、ビーム用アームの側面、及び、このビーム用アームに接合されるビーム用フレーム部材の側面の両方が垂直となるようにしたので、ビーム用アーム及びビーム用フレーム部材の垂直方向の寸法を充分確保すれば、床荷重を受けるのに充分な強度を保有することとなる。

これにより、ビーム用フレーム部材で根太部材を受けることが可能となり、従来構造においては必要であったビームコネクタ、横木ハンガー及び横木が不要となり、これらのビームコネクタ、横木ハンガー及び横木を省略することができる。
以上のように、外殻フレームに二階の根太部材を支持させる根太支持構造において、従来フレーム部材の接合のために設けていた一対のアームのうちの一つが省略され、且つ、従来の根太支持構造から横木ハンガー及び横木が省略されるので、ビームコネクタ自体の構造が簡略化され、その製造コストを低減できるうえ、当該根太支持構造も簡略化でき、これにより、ドーム状構造物の建築コスト削減を図ることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態である一の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（図面の説明）
図１〜図１９は、本実施形態を示すものであり、図１は、本実施形態に係るドーム状構造物に設けられる外殻フレームの基本構造を示す斜視図、図２は、本実施形態に係るベースコネクタを示す正面図、図３は、本実施形態に係るベースコネクタを示す平面図、図４は、本実施形態に係るビームコネクタを示す正面図、図５は、本実施形態に係るビームコネクタを示す平面図、図６は、本実施形態に係るフレーム部材６本用の標準コネクタを示す正面図、図７は、本実施形態に係るフレーム部材６本用の標準コネクタを示す底面図、図８は、本実施形態に係るフレーム部材５本用の標準コネクタを示す正面図、図９は、本実施形態に係るフレーム部材５本用の標準コネクタを示す底面図、図１０は、本実施形態に係る床構造の概略を示す正面図、図１１は、本実施形態に係る床構造の概略を示す平面図、図１２は、本実施形態に係る中心柱部材の下端近傍部分を示す正面図及び断面図、図１３は、本実施形態に係る中心柱部材の上端近傍部分を示す平面図及び断面図、図１４は、本実施形態に係る根太部材をビームコネクタに支持させる支持構造を示す側面図、図１５は、本実施形態に係るビームコネクタに取り付けられる根太ハンガーを示す三面図、図１６は、本実施形態に係る根太部材をビーム用フレーム部材に支持させる支持構造を示す側面図、図１７は、本実施形態に係るビーム用フレーム部材に取り付けられる根太ハンガーを示す三面図、図１８は、本実施形態に係る外殻フレームの玄関開口が設けられた状態を示す正面図、図１９は、本実施形態に係る外殻フレームの玄関開口が設けられた状態を示す斜視図である。

（外殻フレームの基本構造）
図１には、本実施形態に係るドーム状構造物１に設けられる外殻フレーム２の基本構造が示されている。図１において、外殻フレーム２は、基礎３の上において、三本のフレーム部材４からなる三角形である三角形トラス５を複数隙間なく立体的に連設することにより、ドーム状に形成されたものである。
ここで、基礎３は、上面のほぼ全体が平坦となった、いわゆるベタ基礎である。また、フレーム部材４は、細長い板材と見なせる程、扁平な断面を有する木製の角材である。
この外殻フレーム２の基本構造は、図１に示すように、頂上部分から基礎３へ向かって第１から第５までの順次形成された五つの層構造部S1〜S5を備えている。

最上部に配置された第１層構造部S1は、５個の三角形トラス５を隙間なく連接することにより略５角形状に形成されたものである。
第２層構造部S2は、第１層構造部S1の下方において、当該第１層構造部S1の周囲に沿って１５個の三角形トラス５を隙間なく連接することにより環状に形成されたものである。
第３層構造部S3は、第２層構造部S2の下方において、当該第２層構造部S2の周囲に沿って２５個の三角形トラス５を隙間なく連接することにより環状に形成されたものである。
第４層構造部S4は、第３層構造部S3の下方において、当該第３層構造部S3の周囲に沿って３０個の三角形トラス５を隙間なく連接することにより環状に形成されたものである。

第５層構造部S5は、第４層構造部S4の下方において、当該第３層構造部S3の周囲に沿って３０個の三角形トラス５を隙間なく連接することにより環状に形成されたものであり、且つ、基礎３に連結されるものとなっている。
ここで、第１層構造部S1、第２層構造部S2、第３層構造部S3及び第４層構造部S4を構成する三角形トラス5Aは、その頂点が一つの球面に内接するように配置されている。
また、第５層構造部S5を構成する三角形トラス5Bは、その頂点が一つの円筒の側面に内接するように配置されている。
また、第４層構造部S4と第５層構造部S5との境界部分は、ほぼ２階の床の高さレベルに位置している。そして、この第４層構造部S4と第５層構造部S5との境界部分に沿って配置されるフレーム部材４は、長手方向が水平に配置されるとともに、２階の床材から伝達される荷重を受けるために、その断面における高さ寸法が延長されたビーム用フレーム部材4Aとなっている。

さらに、第５層構造部S5を構成する三角形トラス5Bのフレーム部材４のうち、ほぼ基礎３の高さレベルからほぼ２階の床の高さレベルまで斜めに延びているものは、１階の階高を確保するために、他のフレーム部材４よりも長く延長された長尺フレーム部材4Bとなっている。
以上のような外殻フレーム２を構成する三角形トラス５の頂点部分の各々には、当該頂点部分に寄せ集まる複数のフレーム部材の端部同士を連結するコネクタ６が設けられている。
すなわち、第５層構造部S5における基礎３との境界部分に配置されるコネクタ６は、基礎に結合されて、第５層構造部S5を基礎３に連結するベースコネクタ6Bとなっている。

また、第４層構造部S4と第５層構造部S5との境界部分に配置されるコネクタ６は、境界部分に配置に配置された三角形の頂点部分に寄せ集まる複数のフレーム部材４及びビーム用フレーム部材4Aの端部同士を連結するビームコネクタ6Aとなっている。
さらに、残りの部分、具体的には、第４層構造部S4と第５層構造部S5との境界部分、及び、第５層構造部S5における基礎３との境界部分を除く部分に配置されるコネクタ６は、標準コネクタ6C, 6Dである。すなわち、残りの部分には、６本のフレーム部材４が寄せ集まる頂点部分に配置される６本用標準コネクタ6Cと、５本のフレーム部材４が寄せ集まる頂点部分に配置される５本用標準コネクタ6Dとが設けられている。

ベースコネクタ6Bは、図２に示すように、基端部分が基礎３に植設されるとともに、先端部分が基礎３の上面3Aから突出するアンカーボルト７によって基礎３に固定され、これにより、外殻フレーム２の基礎３への連結を行うものとなっている。
すなわち、ベースコネクタ6Bには、図２及び図３に示すように、断面が略長方形の筒状部材であるハブ11と、それぞれにフレーム部材４の端部が接合される複数のアーム12と、ハブ11の一方の端部に溶接されている長方形の平板状に形成された補強平板部13とが設けられている。
ハブ11は、四つの平坦な側面が形成された周面を備え、そのうちの一側面が基礎３の上面3Aへの載置の際に、当該上面3Aに当接するものとなっている。換言すると、ハブ11には、基礎３の上面3Aに安定して載置可能となるように、周面の一部を平坦にすることにより形成された底部11A が設けられている。

また、ハブ11の底部11A には、基礎３の上面3Aから突出するアンカーボルト７を挿通させるために、一つのアンカー挿通孔11B が開けられている。これにより、ベースコネクタ6Bを固定するためのナット８は、ハブ11の補強平板部13が溶接されていない他方の端部の開口を通じてハブ11の内部に入れることができ、且つ、アンカー挿通孔11B からハブ11の内部に突き出させたアンカーボルト７の先端に螺合することが可能となっている。
アーム12は、ベースコネクタ6Bが配置された三角形トラス５の頂点部分に寄せ集まるフレーム部材４と同じ数だけベースコネクタ6Bに設けられているものである。そして、これらのアーム12は、ハブ11の周面から放射状に延びるとともに、それぞれがフレーム部材４と１対１に対応し、それぞれにボルト挿通孔12A が形成されて、該当するフレーム部材４の端部がボルトで接合されるようになっている。

ここで、これらのアーム12は、フレーム部材４の側面に沿わせた状態で当該フレーム部材４に接合できるように、ベースコネクタ6Bにおける当該フレーム部材４の軸線位置からオフセットした位置に配置されている。
そして、アーム12のうち、長尺フレーム部材4Bに対応するアーム12は、長尺フレーム部材4Bが斜めの姿勢で設置されることに対応して、基礎３に結合すると傾斜するようにハブ11に取り付けられている。
残りのアーム12は、水平に設置されるフレーム部材４に対応するとともに、その上にフレーム部材４を載置できるように、基礎３に結合すると、水平となるようにハブ11に取り付けられている。

補強平板部13は、ハブ11の底部11A に対応する部分を除いた周縁部分がハブ11の周面よりも外側に拡張され、この部分がハブの周面から突出する鍔部13A となっている。
ベースコネクタ6Bに設けられている複数のアーム12の各々は、その端部がハブ11の周面及び鍔部13A の表面の両方に溶接されている。
ビームコネクタ6Aは、図４及び図５に示すように、第４層構造部S4側の斜め下方へ延びるフレーム部材４、第５層構造部S5側の斜め上方へ延びるフレーム部材４、及び、水平に延びるビーム用フレーム部材4Aの端部同士を連結するものである。
すなわち、ビームコネクタ6Aには、断面が円形に形成された円筒状の部材であるハブ21と、それぞれにフレーム部材４の端部が接合される複数のアーム22と、ハブ21の一方の端部に溶接されている円形の平板状に形成された補強平板部23とが設けられている。

このうち、アーム22は、ビームコネクタ6Aが配置された三角形トラス５の頂点部分に寄せ集まるフレーム部材４と同じ数だけビームコネクタ6Aに設けられているものである。そして、これらのアーム22は、それぞれフレーム部材４と１対１に対応し、それぞれにボルト挿通孔22B が形成されるとともに、該当するフレーム部材４の端部がボルトで接合されるようになっている。
更に詳しく説明すると、これらのアーム22のうち、斜めに延びるフレーム部材４に対応するものは、ハブ21の周面から放射状に延びている。これらの放射状に延びるアーム22は、軸線が交差するように配置されている複数のフレーム部材４と同じ数だけ設けられ、該当するフレーム部材４の側面にそれぞれ沿わせた状態で、当該フレーム部材４に接合できるように、ビームコネクタ6Aにおける当該フレーム部材４の軸線位置からオフセットした位置に配置されている。

また、アーム22のうち、水平に延びるビーム用フレーム部材に対応するビーム用アーム22A は、当該ビームコネクタ6Aが配置された三角形トラス５の頂点部分に寄せ集まるビーム用フレーム部材4Aと同じ数だけ設けられて、これらのビーム用フレーム部材4Aと１対１に対応するものとなっている。これらのビーム用アーム22A には、それぞれに該当するビーム用フレーム部材4Aの端部が接合されるようになっている。
このようなビーム用アーム22A は、外殻フレーム２の完成時に、その側面22C が垂直となるように、ハブ21への取付角度が設定されたものとなっている。また、ビーム用フレーム部材4Aは、その軸線がベースコネクタ6Bに結合されたフレーム部材４の軸線と平面視で一致する位置に配置されるものとなっている。

ここで、ビーム用フレーム部材4Aの端面の中央には、ビーム用フレーム部材4Aの上面側から垂直に延びて下面側まで到達する嵌合溝4C（図５にのみ示す。）が形成されている。そして、このようなビーム用フレーム部材4Aは、その嵌合溝4Cの内部にビーム用アーム22A を嵌合させた状態で、当該ビーム用アーム22A に接合されるようになっている。
これにより、二階の床荷重を受けるビーム用フレーム部材4Aは、ビームコネクタ6Aのビーム用アーム22A と軸線同士を平面視で一致させることができるので、幅寸法に比べて高さ寸法が大きく確保された縦長の断面を有していても、二階の床荷重により縦長の断面が傾斜するようなことがなくなり、ビームコネクタ6Aを介して二階の床荷重を確実に外殻フレーム２に伝達することが可能となる。

補強平板部23は、その周縁部分がハブ21の周面よりも外側に拡張され、この周縁部分がハブ21の周面から突出する鍔部23A となっている。そして、アーム22の端部は、ハブ21の周面及び鍔部23A の表面の両方に溶接されている。また、ビーム用アーム22A の端部は、ハブ21の周面及びアーム22の表面の両方に溶接されている。
ここで、補強平板部23の中心部分には、ハブ21の内径とほぼ同一の内径を有する開口23B が設けられている。これにより、ビームコネクタ6Aには、ハブ21の一端から他端まで貫通する挿通孔21A が形成されている。この挿通孔21A には、後述する根太ハンガー60に設けられている取付ポスト61を内部に嵌合させるものとなっている。

６本用標準コネクタ6Cは、図６及び図７に示すように、外殻フレーム２における、第４層構造部S4と第５層構造部S5との境界部分、及び、第５層構造部S5における基礎３との境界部分を除く部分に配置された三角形トラス５の頂点部分のうち、６本のフレーム部材４が寄せ集まった頂点部分に配置されるものである。
この６本用標準コネクタ6Cには、断面が円形に形成された円筒状の部材であるハブ31と、それぞれにフレーム部材４の端部が接合される複数のアーム32と、ハブ31の一方の端部に溶接されている円形の平板状に形成された補強平板部33とが設けられている。
このうち、アーム32は、６本用標準コネクタ6Cが配置された三角形トラス５の頂点部分に寄せ集まる６本のフレーム部材４と同じ数だけ、すなわち６個だけ６本用標準コネクタ6Cに設けられているものである。そして、これらのアーム32は、それぞれフレーム部材４と１対１に対応し、それぞれにボルト挿通孔32B が形成されるとともに、該当するフレーム部材４の端部がボルトで接合されるようになっている。

更に詳しく説明すると、アーム32は、ハブ31の周面から放射状に延びたものであり、軸線が交差するように配置されている複数のフレーム部材４と同じ数だけ設けられ、該当するフレーム部材４の側面にそれぞれ沿わせた状態で、当該フレーム部材４に接合できるように、６本用標準コネクタ6Cにおける当該フレーム部材４の軸線位置からオフセットした位置に配置されている。
補強平板部33は、その周縁部分がハブ31の周面よりも外側に拡張され、この周縁部分がハブ31の周面から突出する鍔部33A となっている。そして、アーム32の端部は、ハブ31の周面及び鍔部33A の表面の両方に溶接されている。

５本用標準コネクタ6Dは、図８及び図９に示すように、外殻フレーム２における、第４層構造部S4と第５層構造部S5との境界部分、及び、第５層構造部S5における基礎３との境界部分を除く部分に配置された三角形トラス５の頂点部分のうち、５本のフレーム部材４が寄せ集まった頂点部分に配置されるものである。
この５本用標準コネクタ6Dには、断面が円形に形成された円筒状の部材であるハブ41と、それぞれにフレーム部材４の端部が接合される複数のアーム42と、ハブ41の一方の端部に溶接されている円形の平板状に形成された補強平板部43とが設けられている。
このうち、アーム42は、５本用標準コネクタ6Dが配置された三角形トラス５の頂点部分に寄せ集まる５本のフレーム部材４と同じ数だけ、すなわち５個だけ５本用標準コネクタ6Dに設けられているものである。そして、これらのアーム42は、それぞれフレーム部材４と１対１に対応し、それぞれにボルト挿通孔42B が形成されるとともに、該当するフレーム部材４の端部がボルトで接合されるようになっている。

更に詳しく説明すると、アーム42は、ハブ41の周面から放射状に延びたものであり、軸線が交差するように配置されている複数のフレーム部材４と同じ数だけ設けられ、該当するフレーム部材４の側面にそれぞれ沿わせた状態で、当該フレーム部材４に接合できるように、５本用標準コネクタ6Dにおける当該フレーム部材４の軸線位置からオフセットした位置に配置されている。
補強平板部43は、その周縁部分がハブ41の周面よりも外側に拡張され、この周縁部分がハブ41の周面から突出する鍔部43A となっている。そして、アーム42の端部は、ハブ41の周面及び鍔部43A の表面の両方に溶接されている。

このような外殻フレーム２を有するドーム状構造物１に二階を設ける場合、外殻フレーム２の内部には、次のような床構造９が形成される。
すなわち、図１０及び図１１に示すように、ドーム状構造物１の基礎３の平面視における中心には、二階の床荷重を受けるために、中心柱51が立設されている。
外殻フレーム２に設けられる二階の床の高さレベルには、長手方向を水平にした状態で配置された前述のビーム用フレーム部材4Aと、このビーム用フレーム部材4A同士を連結しているビームコネクタ6Aとが設けられている。
中心柱51の上端部とビームコネクタ6Aとの間、及び、中心柱51の上端部とビーム用フレーム部材4Aの中心部との間には、ドーム状構造物１の平面視における中心から周囲へ放射状に延びる複数の根太部材52がそれぞれ架け渡されている。

これらの根太部材52の上には、当該根太部材52と交差する複数の桟部材53が互いに平行となるように配列されている。そして、これらの桟部材53の上に、二階の床面を構成する図示しない床板材が載置され、これにより、二階の床が形成される。
ここで、中心柱51は、一階の階高に対応した長さ寸法を有する長尺部材である。この中心柱51には、図１２及び図１３に示すように、円形の断面を有する筒状に形成された本体51A と、本体51A の根本部分に設けられて、当該中心柱51を基礎３に固定する基礎固定部51B と、本体51A の上端部分に設けられて、ドーム状構造物１の中心に集まる複数の根太部材52の端部を支持する根太支持部51C とが設けられている。

このうち、基礎固定部51B は、図１２（Ｂ）の如く、平面形状が略正方形状とされ、本体51A 周面よりも外側へ延出する鍔状の部位である。この基礎固定部51B には、基礎３から突出する図示しないアンカーボルトを挿通させるためのアンカー挿通孔51D が形成されている。
また、根太支持部51C は、図１３（Ａ）及び（Ｂ）の如く、中心柱51の上端近傍において笠状に開いた円盤状の部位である。この根太支持部51C には、ドーム状構造物１の中心に集まるように放射状に配置された複数の根太部材52の各軸線と一致するように形成された複数の突条部51E と、当該根太支持部51C に各根太部材52を接合するためのビス等の接合具を挿通させる接合具挿通孔51F が設けられている。

このうち、突条部51E は、根太部材52から伝達される床荷重によって、平板状の根太支持部51C が大きく撓まないように、根太支持部51C を補強する補強部位となっている。
根太部材52の端面には、その中心部に上下に延びるとともに、根太支持部51C の突条部51E を内部に嵌合させる嵌合溝52A が設けられている。根太部材52は、根太支持部51C の突条部51E を嵌合溝52A の内部に嵌合させた状態で、根太支持部51C の上に載置され、根太支持部51C の接合具挿通孔51F に挿通された接合具で根太支持部51C に接合されるようになっている。
根太部材52のビームコネクタ6A側の端部は、図１４に示すように、ビームコネクタ6A用の根太ハンガー60を介してビームコネクタ6Aに結合されるようになっている。

根太ハンガー60は、図１４及び図１５に示すように、側板部62及び底板部63をＬ字形に連結した支持体64と、側板部62及び底板部63が形成するＬ字の内部に収納された状態で側板部62及び底板部63の両方に溶接された突条部65と、側板部62の背面に突出する取付ポスト61とを備えたものである。
支持体64は、根太部材52の端部が底板部63の上に載置されて、根太部材52が受けた床荷重をビームコネクタ6Aに伝達するものである。この支持体64の底板部63には、図１５（Ａ）如く、根太部材52を接合するためのビス等の接合具を挿通させる接合具挿通孔66が設けられている。

突条部65 は、図１４及び図１５の如く、根太部材52から伝達される床荷重によって、平板状の底板部63が大きく撓まないように補強する補強部位となっている。根太部材52のこちら側の端面にも、反対側の端面と同様に、その中心部に上下に延びるとともに、根太ハンガー60の突条部65を内部に嵌合させる嵌合溝52A が設けられている。
根太部材52は、根太ハンガー60の突条部65を嵌合溝52A の内部に嵌合させた状態で、根太ハンガー60の底板部63の上に載置され、底板部63の接合具挿通孔66に挿通された接合具で根太ハンガー60に接合されるようになっている。
取付ポスト61は、円筒状の部位であり、ビームコネクタ6Aに設けられたハブ21の挿通孔21A に挿通され、取付ポスト61及びハブ21の両方の側壁を貫通するピン等により、ハブ21に接合されるようになっている。

ビーム用フレーム部材4Aの中心部に支持される根太部材52の端部は、図１６に示すように、ビーム用フレーム部材4A用の根太ハンガー70を介してビームコネクタ6Aに結合されるようになっている。
根太ハンガー70は、図１６及び図１７に示すように、側板部72及び底板部73をＬ字形に連結した支持体74と、側板部72及び底板部73が形成するＬ字の内部に収納された状態で側板部72及び底板部73の両方に溶接された突条部75と、ビーム用フレーム部材4Aに掛止させる係止部71とを備えたものである。
支持体74は、根太部材52の端部が底板部73の上に載置されて、根太部材52が受けた床荷重をビーム用フレーム部材4Aに伝達するものである。この支持体74の底板部73には、根太ハンガー60の底板部63と同様に、図１７（Ａ）如く、根太部材52を接合するためのビス等の接合具を挿通させる接合具挿通孔76が設けられている。

突条部75 は、図１７及び図１８の如く、根太部材52から伝達される床荷重によって、平板状の底板部73が大きく撓まないように補強する補強部位となっている。根太部材52の根太ハンガー70に対向する端面にも、根太ハンガー60に対向する端面と同様に、その中心部に上下に延びるとともに、根太ハンガー70の突条部75を内部に嵌合させる嵌合溝52A が設けられている。
根太部材52は、根太ハンガー70の突条部75を嵌合溝52A の内部に嵌合させた状態で、根太ハンガー70の底板部73の上に載置され、底板部73の接合具挿通孔76に挿通された接合具で根太ハンガー70に接合されるようになっている。

係止部71は、ビーム用フレーム部材4Aに掛止できる鉤形の部位であり、その上面に、図１７（Ａ）如く、根太部材52を接合するためのビス等の接合具を挿通させる接合具挿通孔77が設けられたものとなっている。
以上のような構造が外殻フレーム２の基本構造である。このような基本構造を有する外殻フレーム２は、三本のフレーム部材４が形成する三角形トラス５よりも大きな開口を形成する場合には、その基本構造から少なくとも当該開口を横切るフレーム部材４が省略されるものとなっている。
例えば、ドーム状構造物には、図１８に示すように、玄関出入口80が設けられるのが一般的である。ここで、玄関出入口80は、三角形トラス５よりも大きな開口である。

このような玄関出入口80を設ける場合、外殻フレーム２は、図１９に示すように、玄関出入口80を横切る二本の長尺フレーム部材4Bと、玄関出入口80の底辺となるとともに、基礎３に近接する二本のフレーム部材４と、これらのフレーム部材４の端部を相互に連結する一個のベースコネクタ6Bが基本構造から省略されるものとなっている。
前述のような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ビームコネクタ6Aにおける当該フレーム部材４の軸線位置からオフセットした位置に配置されるようにアーム22を設けたので、フレーム部材４をアーム22の側面に沿わせて、当該アーム22に接合すれば、ビームコネクタ6Aに設定されたフレーム部材４の軸線位置にフレーム部材４の軸線を一致させた状態で、フレーム部材４をビームコネクタ6Aに取り付けることができ、ビームコネクタ6Aに接合された複数のフレーム部材４の各々を予め設定された姿勢で所定の位置に正確に配置でき、複数のフレーム部材４の位置関係をドーム状を形成する所定の立体的な位置関係にすることができる。

また、ハブ21の一方の端部に平板状の補強平板部23を溶接し、この補強平板部23の周縁部分をハブ21の周面よりも外側に拡張して鍔部23A を形成し、ハブ21の周面及び鍔部23A の表面の両方にアーム22の端部を溶接するようにしたので、各アーム22のハブ21との接合部分の強度が補強され、一つのアーム22に一つのフレーム部材４を対応させるようにしても、アーム22のビームコネクタ6Aへの接合強度を充分確保することができる。
さらに、外殻フレーム２の完成時に側面22C が垂直となるように、ハブ21への取付角度が設定されるビーム用アーム22A を設け、このビーム用アーム22A にビーム用フレーム部材4Aの端部を接合するようにし、外殻フレーム２の完成時には、ビーム用アーム22A の側面22C 、及び、このビーム用アーム22A に接合されるビーム用フレーム部材4Aの側面の両方が垂直となるようにしたので、ビーム用アーム22A 及びビーム用フレーム部材4Aの垂直方向の寸法を充分確保すれば、床荷重を受けるのに充分な強度を保有することとなる。

これにより、ビーム用フレーム部材4Aで根太部材52を受けることが可能となり、従来構造においては必要であった横木ハンガー及び横木が不要となり、これらの横木ハンガー及び横木を省略することができる。
以上のように、外殻フレーム２に二階の根太部材52を支持させる根太支持構造において、従来フレーム部材の接合のために設けていた一対のアームのうちの一つが省略され、且つ、従来の根太支持構造から横木ハンガー及び横木が省略されるので、ビームコネクタ6A自体の構造が簡略化され、その製造コストを低減できるうえ、当該根太支持構造も簡略化でき、これにより、ドーム状構造物１の建築コストの削減を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るドーム状構造物に設けられる外殻フレームの基本構造を示す斜視図である。 前記実施形態に係るベースコネクタを示す正面図である。 前記実施形態に係るベースコネクタを示す平面図である。 前記実施形態に係るビームコネクタを示す正面図である。 前記実施形態に係るビームコネクタを示す平面図である。 前記実施形態に係るフレーム部材６本用の標準コネクタを示す正面図である。 前記実施形態に係るフレーム部材６本用の標準コネクタを示す底面図である。 前記実施形態に係るフレーム部材５本用の標準コネクタを示す正面図である。 前記実施形態に係るフレーム部材５本用の標準コネクタを示す底面図である。 前記実施形態に係る床構造の概略を示す正面図である。 前記実施形態に係る床構造の概略を示す平面図である。 前記実施形態に係る中心柱部材の下端近傍部分を示す正面図及び断面図である。 前記実施形態に係る中心柱部材の上端近傍部分を示す平面図及び断面図である。 前記実施形態に係る根太部材をビームコネクタに支持させる支持構造を示す側面図である。 前記実施形態に係るビームコネクタに取り付けられる根太ハンガーを示す三面図である。 前記実施形態に係る根太部材をビーム用フレーム部材に支持させる支持構造を示す側面図である。 前記実施形態に係るビーム用フレーム部材に取り付けられる根太ハンガーを示す三面図である。 前記実施形態に係る外殻フレームの玄関開口が設けられた状態を示す正面図である。 前記実施形態に係る外殻フレームの玄関開口が設けられた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ ドーム状構造物
２ 外殻フレーム
３ 基礎
3A 上面
４ フレーム部材
4A ビーム用フレーム部材
4C 嵌合溝
５ 三本のフレーム部材からなる三角形である三角形トラス
６ コネクタ
6A ビームコネクタ
21 ハブ
22 アーム
22A ビーム用アーム
23 補強平板部
23A 鍔部
S1 第１層構造部
S2 第２層構造部
S3 第３層構造部
S4 第４層構造部
S5 第５層構造部

Claims (1)

1. 三本のフレーム部材からなる複数の三角形を隙間なく立体的に連設することによりドーム状に形成された外殻フレームを備えたドーム状構造物であって、
   前記外殻フレームは、最上部に５個の三角形を隙間なく連接することにより略５角形状に形成された第１層構造部と、
   この第１層構造部の下方に１５個の三角形を隙間なく連接することにより環状に形成された第２層構造部と、
   この第２層構造部の下方に２５個の三角形を隙間なく連接することにより環状に形成された第３層構造部と、
   この第３層構造部の下方に３０個の三角形を隙間なく連接することにより環状に形成された第４層構造部と、
   この第４層構造部の下方に３０個の三角形を隙間なく連接することにより環状に形成され、且つ、当該ドーム状構造物の基礎に連結される第５層構造部とを含んで構成された基本構造を備え、三本のフレーム部材が形成する三角形よりも大きな開口を形成するために、前記基本構造から少なくとも当該開口を横切るフレーム部材が省略されるものであり、
   前記外殻フレームの前記三角形の頂点部分の各々には、当該頂点部分に寄せ集まる複数のフレーム部材の端部同士を連結するコネクタが設けられ、
   前記第４層構造部と前記第５層構造部との境界部分に沿って配置されるフレーム部材は、床材から伝達される荷重を受けるために、その断面における高さ寸法が延長されたビーム用フレーム部材であり、
   前記第４層構造部と前記第５層構造部との境界部分に配置されるコネクタは、境界部分に配置された三角形の頂点部分に寄せ集まる複数のフレーム部材及びビーム用フレーム部材の端部同士を連結するビームコネクタとされ、
   このビームコネクタには、筒状のハブと、
   当該ビームコネクタが配置された三角形の頂点部分に寄せ集まるフレーム部材と同じ数だけ設けられて、これらのフレーム部材と１対１に対応し、且つ、それぞれが前記ハブの周面から放射状に延びるとともに、それぞれに一のフレーム部材の端部が接合される複数のアームと、
   前記外殻フレームの完成時に側面が垂直となるように、前記ハブへの取付角度が設定されるとともに、当該ビームコネクタが配置された三角形の頂点部分に寄せ集まるビーム用フレーム部材と同じ数だけ設けられて、これらのビーム用フレーム部材と１対１に対応し、それぞれに一のビーム用フレーム部材の端部が接合される複数のビーム用アームと、
   筒状に形成されて両方の端部が開口された前記ハブの一方の端部に溶接された平板状の補強平板部とが備えられ、
   前記複数のアームは、前記複数のフレーム部材の側面にそれぞれ沿わせた状態で、該当するフレーム部材にそれぞれ接合できるように、該当するフレーム部材の軸線位置からオフセットした位置に配置され、
   前記複数のビーム用フレーム部材は、前記ビームコネクタ側に配置された端面の中央に前記高さ方向に延びる嵌合溝が形成されたものとされ、
   前記複数のビーム用アームは、前記複数のビーム用フレーム部材のそれぞれに形成された嵌合溝の内部にそれぞれ嵌合された状態で、該当するビーム用フレーム部材に接合できるように、該当するビーム用フレーム部材の軸線上に配置され、
   前記補強平板部は、その周縁部分が前記ハブの周面よりも外側に拡張され、この周縁部分が前記ハブの周面から突出する鍔部となっているものとされ、
   前記複数のアームの端部は、前記ハブの周面及び前記鍔部の表面の両方に溶接され、
   前記複数のビーム用アームの端部は、前記ハブの周面及び前記アームの表面の両方に溶接されていることを特徴とするドーム状構造物。