JP2008174980A - 立体骨組みトラス構造 - Google Patents

Abstract

【課題】立体トラス構造の利点である軽量性と経済性を維持しながら、建築物の梁材や橋梁の桁材のような、相対する２つの辺で支点支持する必要のある構造物に適用して好適な立体トラス構造を提供する。
【解決手段】複数個の三角形横構２により構成される上平面トラス３と、下平面トラス４と、上下両平面トラス間に配置される斜材５とからなり、上下の平面トラスにおける各三角形横構の各底辺２ａ間を連結する方向に沿って平行に配置された上弦材１１及び下弦材１２は、上下方向に重なる方向に配置されて、上下両弦材を連結するラチス６により、骨組みの軸方向に沿った平行な複数個のトラス桁８を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建築物における屋根などの用途以外にも、例えば、橋梁用桁材などにも利用することのできる立体骨組みトラス構造に関するものである。

従来における立体トラスの構造としては、それぞれ平行に配列された互いに角度を異にする二方向の部材を交差させて三角形、四角形、菱形などの格子目を構成した上平面トラスと、同様にして構成された下平面トラスとを、上下両平面トラス間に鉛直面方向に配置するラチスによって組み合わせるようにした構造のものが広く知られている。

これらの立体トラス構造は、上平面トラスを構成する上弦材により囲まれた三角形なり菱形の格子目の格点に対して、下平面トラスの下弦材により囲まれた三角形なり菱形の格子目の中心が、上下方向において重なること、つまり、上平面トラスの格点と下平面トラスの格点とは、互いに重ならないように位置をずらした形で配置されて、それぞれ上平面トラスの格点と下平面トラスの格点との間がラチスにより連結される構造となっている。

特開昭５４−１１８６１４号公報 実公昭６３−２０７２５号公報

上記の文献に開示された立体トラス構造は、いずれも、前記のように、上平面トラスの格点と下平面トラスの格点とが重ならないようにずらされて配置されていたり、また、上平面トラスと下平面トラスとを繋ぐラチスが、上平面トラス自体を形成するラチス、あるいは下平面トラスを形成するラチスと重なることなく配置されているので、トラス自重を等分布荷重で等しく受け持つような屋根構造などに適した版構造（等方性）の立体骨組み構造であるといえる。

このような立体トラス構造では、トラスを構成する格点の一点に集中荷重が載荷された場合、その荷重は、十字方向に広がって配置された上平面トラスと下平面トラスを繋ぐラチスによって、Ｘ方向とＹ方向との二方向に分散される等方性トラスとしての構造特性を有している。

そのことから、この構造特性は、立体トラス構造の周囲を、外周の四つの辺に設けられた接点で支点支持できる屋根構造のように、荷重をＸ方向とＹ方向の二方向に分担して支点支持するような場合に適しているといえる。

しかしながら、この立体トラス構造では、例えば、立体トラス構造の周囲を外周の四つの辺に設けられた接点で支点支持することができないというような条件のために、立体トラス構造をやむを得ず相対する二つの辺で支点支持する必要のある、屋根や橋梁の桁材のような構造に用いる場合では、この二つの辺で支点支持する方向に作用する荷重負担が大きくなり、このような問題に対応できるような構造を付加するなどの手段を必要とするので、不経済な構造とならざるを得ないという問題点を有している。

本発明は、従来における上記のような立体トラス構造の問題点を解決するために、例えば、立体トラスの周囲を外周の四つの辺の接点で支点支持することができず、相対する二つの辺で支点支持する必要のある、屋根や橋梁の梁桁材のような構造に適用して好適な立体トラス構造の提供を目的としたものである。

本発明の立体骨組みトラス構造は、そのための具体的手段として、複数個の三角形横構が組み合わされて構成される上平面トラスと、同様に複数個の三角形横構により構成される下平面トラスと、上下両平面トラス間の鉛直面方向に配置されるラチスとを組み合わせた骨組みからなり、上下の平面トラスは、前記各三角形横構の各底辺間を連結する方向に沿って平行に配置された上弦材及び下弦材と、各三角形横構の各斜辺間を連結して互いに交差する方向に沿って平行に配置される上横構及び下横構とからなり、前記上弦材と下弦材は、上下方向に重なる方向に配置されて、上下両弦材を連結するラチスにより骨組みの軸方向に沿った平行な複数個のトラス桁を構成し、上下両平面トラス間の鉛直面方向に配置されるラチスは、前記トラス桁を構成する上弦材及び下弦材と上下方向に重なる方向のラチスと、上弦材及び下弦材とは上下方向に重ならない方向のラチスとから構成されることを特徴とする。

トラス桁を構成する上弦材及び下弦材の軸方向と直交する向きに、上下両平面トラス間の内側の空間を仕切るような端部対傾構と中間対傾構を設けることが好ましい。この端部対傾構と中間対傾構は、トラス桁の格点間を結ぶラチスで構成されている。

上弦材の接続端とこの上弦材に接続されるラチスとの接続手段としては、水平接続板を水平に支持するための水平面部と、上弦材の長さ方向と平行な向きの面をもつ垂直面部と、上弦材の長さ方向と直交する向きの面をもつ垂直面部とが、一枚の板を加圧して成形された組立て部品の組み合わせにより構成されていることが好ましい。

本発明の立体骨組みトラス構造は、上平面トラスと下平面トラスとを、上下両平面トラス間の鉛直面方向に配置するラチスにより組み合わせた立体骨組みトラス構造において、上下両平面トラスの上弦材及び下弦材を、上下方向に重なる方向に配置して、上下両弦材をラチスにより連結することにより、骨組みの軸方向に沿った平行な複数個のトラス桁もしくはトラス梁を備える構造としたので、荷重を相対する２辺で支点支持するような場合に、荷重を周囲へ分散させずに、上弦材及び下弦材と、上弦材と下弦材とを上下方向に重ねるラチスだけに荷重負担させることができるので、相対する二辺間で支持される屋根構造や橋梁の桁構造などの構築物に適している。

また、本発明の立体骨組みトラス構造は、骨組み内に、相対する２辺間で支持されるような軸方向に沿った平行な複数個のトラス桁を構成することができるので、従来の立体骨組みトラス構造の場合ならば、相対する二辺間で支持するために必要とされる補強部材を付け加えたり大きくする必要がなく、荷重負担の大きい軸方向に、荷重負担を経済的に受け持つことができるトラス桁を有する立体骨組み構造としたことで、立体トラス構造の利点である軽量性を活かして経済的な立体トラス構造とすることができる。

従来において、相対する二辺間で支持される構造物としては一般的に鋼製の構造ではＩ形断面の桁構造が用いられていたが、本発明の立体骨組みトラス構造は、相対する二辺間で支持されるような複数個のトラス桁を構成することによって、立体トラス構造の利点である軽量性と経済性を維持しながら、構造物の荷重負担に耐えられるような立体トラス構造とすることができるので、従来のＩ形断面の桁構造に替えてアルミニウムやＦＲＰなどを構成素材として用いて、建築物や橋梁の梁材、桁材のような、新しい分野の構造物の設計に応用することが望まれる。

本発明に係る立体骨組みトラス構造の構成を図面に示す実施例について説明すると、本発明の立体トラス構造１は、図３のａに示す、複数個の三角形横構２が組み合わされて構成される上平面トラス３と、図３のｃに示す、同様にして複数個の三角形横構２が組み合わされて構成される下平面トラス４と、図３のｂに示したような、前記上下両平面トラス３，４の間に鉛直面方向に配置されて、上下両平面トラス３，４を一体に接続するための斜材５とから基本的に構成されている。

図１は、上下両平面トラス３，４を斜材５によって一体に接続した骨組みの形状を示す斜視図、図２は上下両平面トラス３，４の配置関係を上方から見た平面図、図３は上下両平面トラス３，４と、この両平面トラス３，４を一体に接続するための斜材５を分解した状態の平面形状を示している。

図１乃至図３では、上平面トラス３と下平面トラス４と、上下両平面トラス３，４を一体に接続するための斜材５について、理解しやすいように、上平面トラス３は実線で示し、下平面トラス４は点線で示し、上平面トラス３と下平面トラス４との間の鉛直面方向に配置されて、上下両平面トラス３，４を一体に接続するための斜材５は一点鎖線で示している。

図３に示すように、上下両平面トラス３，４は、それぞれの三角形横構２における各底辺２ａ間を連結する方向に沿って平行に配置されるラチスからなる上弦材１１及び下弦材１２と、各三角形横構２における各斜辺２ｂ間を連結して、互いに交差する方向に沿って平行に配置される上横構１３と下横構１４とからなっている。

図２から判るように、上横構１３と下横構１４は、各三角形横構２の格点９及び格点１０の位置が、三角形横構２の底辺２ａの長さの２分の１の間隔だけずれるように配置されており、一方、上下両平面トラス３，４の上弦材１１及び下弦材１２は上下方向に重なるように配置されている。

図３ａに示すように、上平面トラス３は、上弦材１１と上横構１３との格点９が白丸により表示されており、図３ｃに示すように、下平面トラス４は、下弦材１２と下横構１４との格点１０が黒丸で表示されている。

一方、図３ｂで示すように、上下両平面トラス３，４間の鉛直面方向に配置されて、上下両平面トラス３，４を一体に接続するための斜材５は、上下両平面トラス３，４の上弦材１１及び下弦材１２とは上下方向から見て互いに重なる方向に位置するラチス６と、上弦材１１及び下弦材１２とは上下方向から見て互いに重ならない方向、つまり上から見て上弦材１１及び下弦材１２と直交するような向きに位置するラチス７、とから構成されている。

また、それぞれのラチス６，７は、白丸で示した上端が、上平面トラス３の上弦材１１と上横構１３との格点９に接続され、黒丸で示した下端が、下平面トラス４の下弦材１２と下横構１４との格点１０に接続されされるように構成されている。

上弦材１１と下弦材１２とは、いずれも上下方向に重なる方向に配置されているとともに、その中間が上弦材１１及び下弦材１２と上下方向において重なる方向のラチス６により連結されるので、図１に示すように、骨組みのＸ軸方向に沿った平行な複数個のトラス桁８が構成され、Ｘ軸方向に対する強度が付加されることになる。その結果、骨組み全体が梁材、桁材としての荷重負担に耐えられる構造とすることができる。

図１及び図４に示すように、上記立体トラス構造１における前記トラス桁８の長さ方向と直交する向きの端部には、それぞれのトラス桁８における上弦材１１及び下弦材１２との間を鉛直面方向に接続する垂直部材１７と、この垂直部材１７の上端及び下端に接続される水平部材１８と、斜材１９とにより端部対傾構１６が設けられている。なお、図１では、端部対傾構１６のみを示したが、立体トラス構造における内部空間の適宜に位置に、トラス桁８の長さ方向と直交する向きの、前記端部対傾構１６と同様な中間対傾構を設けるようにしてもよい。

この立体トラス構造１は、アルミニウムを素材とする所定の長さの管材を接続することにより構成することで、構造全体の軽量化を図ることができる。しかも、アルミニウムは表面の汚れや腐食を防止するための加工が施されているので、メンテナンスも容易である。

また、管材の端部は、プレス成形により容易に加工できるが、プレス成形の場合、金属の一部の組織が引っ張られて、この部分の強度が低下するという問題があるが、アルミニウムの場合は、再度熱処理することにより引張力が固定化され，強度が復元するという性質を有していることから、プレス成形による不都合はない。

上平面トラス３を構成する上弦材１１と上横構１３、下平面トラス４を構成する下弦材１２と下横構１４、及び上下平面トラス３，４の間を接続する斜材５としてのラチス６、７は、例えば、図５に示すように、アルミニウム製管材の端部を、管材の長さ方向に沿った中心部に小径の筒状部２０が残されるようにして、この筒状部２０の両側に扁平状に押し潰された端部接続辺１５が設けられるような形状とすることが好ましい。

図６及び図７は、上平面トラス３に設けられる各格点９と、この格点９に接続されるラチス６の接続関係を、図３ａのＡ−Ａ線方向から見た図であって、この格点９は、上平面トラス３と平行に水平方向に延びて、各上弦材１１の端部接続辺１５を同軸方向に支持接続するための水平接続板２２と、この水平接続板２２の上に配置されて、上弦材１１の端部接続辺１５を固定するための押え板２３と、上下平面トラス３，４の間に斜めに配置される斜材５のうち、上弦材１１と上下方向に重なる方向のラチス６を接続するための垂直接続板２４とからなっている。なお、図７に示すように、水平接続板２２と垂直接続板２４との隅部には垂直補強板２５が設けられている。

前記水平接続板２２と押え板２３とには、上弦材１１の端部接続辺１５を配置する位置に、図５で示すような、筒状部２０を挟み込むための凹溝２１が設けられている。

図８は、上平面トラス３の格点９を図３ｂのＢ−Ｂ線方向から見た図であって、前記と同様に、各上弦材１１の端部接続辺１５を同軸方向に支持接続するための水平接続板２２と、この水平接続板２２の上に配置される押え板２３と、上下平面トラス３，４の間に斜めに配置される斜材５のうち、上弦材１１とは互いに上下方向に重ならないる方向のラチス７を接続するための垂直補強板２５とからなっている。

また、図９は、上平面トラス３における各格点９と、その周囲の一部を上方から見た平面図であり、上弦材１１の端部接続辺１５が水平接続板２２の上面で互いに同軸方向に接続されるとともに、水平接続板２２の四隅に各上横構１３の端部接続辺１５がそれぞれ接続されて、三角形横構２の斜辺２ｂを構成する。

さらに、図１０は、格点９のより具体的な構造を示しており、図６及び図７に示した、上弦材１１とこの上弦材に対して上下方向に重なる方向のラチス６とを接続する格点９の機能と、図８に示した、上弦材１１とこの上弦材に対して上下方向に重ならない方向のラチス７とを接続する格点９の機能とを、共通した形状の部品を用いることで兼用でき、しかも大きな強度が得られるようにした例を示している。

この図１０の格点９では、図７に示した格点９のように、水平接続板２２と、
垂直接続板２４と、垂直接続板２５とが一個の部品として構成されておらず、水平接続板２２を水平に支持するための面をもつ水平面部２２ａと、上弦材１１の長さ方向と平行な向きの面をもつ垂直面部２４ａと、上弦材１１の長さ方向と直交する向きの面をもつ垂直面部２５ａとが、一枚の板を鍛造、鋳造もしくは押出し成形することにより、対称的な形状の組立て部品２６として構成されている。

この格点９では、四個の部品２６を、それぞれ上弦材１１の長さ方向と平行な向きの面をもつ垂直面部２４ａが互いに重合し、上弦材１１の長さ方向と直交する向きの面をもつ垂直面部２５ａが互いに重合するように組み合わせ、二枚の垂直面部２４ａの間にラチス６の端部接続辺１５が挟み込まれ、同様にして、二枚の垂直面部２５ａの間にラチス７の端部接続辺１５が挟み込まれるようにして、それぞれの面をボルトにより固定する。

四個の組立て部品２６を一体に重ね合わせると、水平面部２２ａも一枚の板として組合わされるので、この水平面部２２ａの上に水平接続板２２を配置するとともに、凹溝２１内に上弦材１１の端部接続辺１５を挿着し、押え板２３を被せてボルトにより一体に固定する。

図１０に示したような格点構造は、強度的に十分な信頼性を高めることができるとともに、部品の形状を単純化させて製造の面で規格を統一化することができ、また、現場での取扱が簡単で、組み立て作業を能率的に行えるという利点を有する。

なお、図６乃至図１０に示した格点構造は、上弦材１１側の格点９について説明したものであるが、下弦材１２側の格点１０についても同様な構造であることは述べるまでもない。

本発明の立体骨組みトラス構造では、骨組み内に、軸方向に沿った平行な複数個のトラス桁もしくはトラス梁を備えた構造とすることができるので、荷重を相対する二辺で支点支持するような場合に、荷重を周囲へ分散させずに、上弦材と下弦材とを上下方向に重ねるラチスの断面だけに集中させることができ、相対する二辺間で支持される屋根構造や橋梁の桁構造などの、新しい分野への利用を可能にするものである。

本発明の立体骨組みトラス構造の構成を示す立体斜視図。 図１に示す立体骨組みトラス構造の平面図。 図１に示す立体骨組みトラス構造を上面と中間と下面とに分解した平面図。 立体骨組みトラス構造の端部に設けられる対傾構の側面図。 ラチスにおける端部接続辺の形状を示す斜視図。 図３ａのＡ−Ａ線における格点の構成を示す側面図。 図６の格点における接続部の構成を示す斜視図。 図３ｂのＢ−Ｂ線における格点の構成を示す側面図。 図３ａの各格点の構成を示す平面図。 格点の構造の別の実施例を示す斜視図。

符号の説明

１：立体トラス構造子、
２：三角形横構、
２ａ：底辺、
２ｂ：斜辺、
３：上平面トラス、
４：下平面トラス、
５：斜材、
６：ラチス、
７：ラチス、
８：トラス桁、
９：格点、
１０：格点、
１１：上弦材、
１２：下弦材、
１３：上横構、
１４：下横構、
１５：端部接続辺、
１６：端部対傾構、
１７：垂直部材、
１８：水平部材、
１９：斜材、
２０：筒状部、
２１：凹溝、
２２：水平接続板、
２３：押え板、
２４：垂直接続板、
２５：垂直補強板

Claims (3)

1. 複数個の三角形横構が組み合わされて構成される上平面トラスと、同様に複数個の三角形横構により構成される下平面トラスと、上下両平面トラス間の鉛直面方向に配置されるラチスとを組み合わせた骨組みからなり、
   上下の平面トラスは、前記各三角形横構の各底辺間を連結する方向に沿って平行に配置された上弦材及び下弦材と、各三角形横構の各斜辺間を連結して互いに交差する方向に沿って平行に配置される上横構及び下横構とからなり、
   前記上弦材と下弦材は、上下方向に重なる方向に配置されて、上下両弦材を連結するラチスにより骨組みの軸方向に沿った平行な複数個のトラス桁を構成し、
   上下両平面トラス間の鉛直面方向に配置されるラチスは、前記トラス桁を構成する上弦材及び下弦材と上下方向に重なる方向のラチスと、上弦材及び下弦材とは上下方向に重ならない方向のラチスとから構成される立体骨組みトラス構造。
2. トラス桁を構成する上弦材及び下弦材の軸方向と直交する向きに、上下両平面トラス間の内側の空間を仕切る端部対傾構と中間対傾構を備えている請求項１の立体骨組みトラス構造。
3. 上弦材の接続端とこの上弦材に接続されるラチスとの接続手段が、水平接続板を水平に支持するための水平面部と、上弦材の長さ方向と平行な向きの面をもつ垂直面部と、上弦材の長さ方向と直交する向きの面をもつ垂直面部とが、一枚の板を加圧して成形された組立て部品の組み合わせにより構成されている請求項１の立体骨組みトラス構造。

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