JP2010196391A

JP2010196391A - 屋根構造体

Info

Publication number: JP2010196391A
Application number: JP2009043639A
Authority: JP
Inventors: Koji Okamura; 耕治岡村; Eiichiro Saeki; 英一郎佐伯; Kohei Higuchi; 公平樋口; Kenichi Hayashi; 賢一林; Atsushi Tomimoto; 淳富本
Original assignee: Kajima Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Kajima Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: JP5547411B2

Abstract

【課題】屋根で覆いたい場所の地形にとらわれず、山間部などの複雑な敷地形状であっても、施工しやすく大屋根の架設を可能とすることはもちろんのこと、軽量、廉価で耐久性があり、屋根構造部材を少なくできて簡略化を図れる屋根構造体を得る。
【解決手段】所定間隔で立設される一対の支柱２と、この支柱２間に下向き凸に架設される上ケーブル３と、前記上ケーブル３の下で前記一対の支柱２間にアーチ形状に架設される下ケーブル４と、前記上下のケーブル３，４間に架設される複数の縦ケーブル５と、前記下ケーブル４の上面にこれにそって設置される屋根材６とで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複雑な敷地形状に対応可能な大スパンの屋根構造体に関するものである。

例えば、廃棄物最終処分場施設のように、雨や風、日差しを避けるため、あるいは収容物を外部に飛散させないために、屋外の広い範囲を屋根で覆いたい場合があるが、施設は山間部の複雑な地形の敷地に建設されることが多く、地形に高低差があったり、谷状の敷地で架設のための足場の設置が困難な場所であるため、平らな場所（例えば、スポーツ空間、展示場、イベント空間、倉庫等）に設置する従来の大空間架構技術では対応することができなかった。

このような高低差のある複雑な敷地に対して、屋根を架構する方法として、従来、例えば特許文献１に示すものがあり、これは、蛇腹状の膜屋根を上面のケーブルで吊り上げ、下面のケーブルで引き降ろすことで安定形状を保持する屋根構造で、所定間隔離して設けられた一対の支柱体と、前記一対の支柱体間に下向き凸に架設された上ケーブル材と、前記上ケーブル材の下側において前記一対の支柱体間に上向き凸に架設された下ケーブル材と、前記上下のケーブル材間に架設された複数の縦材と、前記複数の縦材に支持された屋根材とを備える。

そして、前記縦材の高さ方向略中央位置には、連結部材が複数の縦材にわたって略水平に架設されており、この連結部材に屋根材が接合されている。

このように、従来発明は、蛇腹状の膜屋根を上面のケーブルで吊り上げ、下面のケーブルで引き降ろすことにより安定形状を保つ吊り構造による屋根架構であり、屋根面の形状が比較的自由に設定できるので、一定の水勾配を必要とする屋根に向いた屋根架構で、膜屋根等の柔軟性を利用した蛇腹状の屋根が足場の悪い地形での施工（屋根展張）を容易にする。
特開２００７−１１３２７７号公報

前記従来例は、吊構造による膜屋根であるため、屋根葺き材が膜材等の柔軟性のある材料で葺いた屋根に限定され、また、屋根材を支持する部材として上ケーブル、下ケーブル、縦材のほかに、この縦材に架設する連結部材を必要とし、屋根を構成する部材が多くなるとともに、構造が複雑となる。

本発明は前記従来例の不都合を解消し、屋根で覆いたい場所の地形にとらわれず、山間部などの複雑な敷地形状であっても、施工しやすく大屋根の架設を可能とすることはもちろんのこと、軽量、廉価で耐久性があり、屋根構造部材を少なくできて簡略化を図れる屋根構造体を提供するものである。

請求項１記載の本発明は、所定間隔で立設される一対の支柱と、この支柱間に下向き凸に架設される上ケーブルと、前記上ケーブルの下で前記一対の支柱間にアーチ形状に架設される下ケーブルと、前記上下のケーブル間に架設される複数の縦ケーブルと、前記下ケーブルの上面にこれにそって設置される屋根材とで構成されることを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、上ケーブルによる吊構造と下ケーブルによるアーチ構造により構成されるから、吊構造とアーチ構造の相乗効果により剛性が高く軽量である。屋根材を下ケーブルと同じ位置に設置することで、屋根面と下ケーブルとを一体化でき、従来必要とした連結部材や横力に対して抵抗する部材をなくすことができ、屋根構成部材が簡略化され架構の合理化が図れる。また、屋根面が下ケーブルの位置にセットされるため、屋根材の高さを最小限に抑えることができて、屋根材と地面との壁面を少なくでき、また、支柱、縦ケーブルなどの長さも短くでき、風の影響を少なくできる。

さらに、支柱中間に屋根面からの力が作用しないので、支柱に曲げモーメントが生じない。また、縦ケーブル中間に屋根面からの力が作用しないから、縦ケーブルが大きく変形しない。

請求項２記載の本発明は、前記屋根材は、金属やプラスチックなどの剛性のある材料で構成し、ボールト等のシェル型の面体を形成することを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、屋根材を金属やプラスチックなどの剛性のある屋根材料とすることで、安価な材料で剛性を得ることができ、ポンディング（水溜まりが発生して局部的に雨水が集中して屋根が抜け落ちる）を低減できる。さらに、不均質な荷重や風による吹き上げ荷重に抵抗でき、吊り構造に必要なプレテンションを低減でき構造的負担を少なくできる。

また、金属やプラスチックなどの剛性のある材料で構成する屋根材はアーチ形状の下ケーブルにそって設置されるから緩やかな凸面となり、シェル型の屋根面体が構成され、剛性が高く軽量である。

請求項３記載の本発明は、前記屋根材は、剛性のある屋根材料を小梁と組み合わせることを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、前記面内剛性のある屋根材料を小梁と組み合わせることにより、より剛性を高くすることができ、あるいは屋根材料を薄くすることができる。

請求項４記載の本発明は、前記屋根材は、小梁とブレースの骨組と屋根材料とで構成することを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、小梁とブレースの骨組みを組み合わせることで、剛性の小さい屋根材料を用いることができる。

請求項５載の本発明は、前記下ケーブルを形鋼やトラス構造部材とし、下ケーブルを屋根材と一体的に連結することを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、屋根面内に必要とされる構造部材である下ケーブルを形鋼にして、下ケーブル位置に設置される屋根面の剛性を高めることができ、シェル型の面体を形成することで屋根面にかかる不均等な荷重に対して抵抗できる安定した屋根面を構成できる。

下ケーブルをトラス構造部材とした場合も同様であるが、これに加えてトラス構造部材にすることによって軽量化することができる。

以上述べたように本発明の屋根構造体は、屋根で覆いたい場所の地形にとらわれず、山間部などの複雑な敷地形状であっても、施工しやすく大屋根の架設を可能とし、構造部材を少なくした吊構造とシェル構造を組み合わせた屋根架構としたから、軽量、廉価で屋根面の変形を抑えることができて耐久性があり、安定した屋根面を構成でき、また、屋根構造部材を少なくできて簡略化を図れるものである。

以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の屋根構造体の実施形態を示す一部切欠いた斜視図、図２は同上ケーブルの構成図で、本発明の屋根構造体は、例えば廃棄物処分場のように、山間部で高低差が大きく複雑な地形の場所を敷地１としてここを広く覆うものに関する。

本発明の屋根構造体は、基本構成として、敷地１の両側に所定間隔で立設される一対の支柱２と、この支柱２間に下向き凸に架設される上ケーブル３と、前記上ケーブル３の下で前記一対の支柱間に上向き凸に架設される下ケーブル４と、前記上下のケーブル３，４間に架設される複数の縦ケーブル５と、前記下ケーブル４の上面にこれにそって設置される屋根材６とで構成される。

支柱２は、鋼管製や鉄筋コンクリート製、鉄骨鉄筋コンクリート製であり、地盤中に打ち込まれた杭によって固定され、支柱２の上端には上ケーブル３の一端が接続され、上ケーブル３の架設方向と反対側の方向に斜めケーブル７が張設されて上ケーブル３に接続される。

この斜めケーブル７は、上ケーブル３の張力のうち、水平方向の分力が地盤に伝達されるようにする役目を果たす。

上ケーブル材３は、鋼製ワイヤやＰＣ鋼線を複数撚り合わせて形成した可撓性の線状部材であって、放物線形状に下向き凸に架設され、重力を含め上からの荷重を負担する。

下ケーブル４は、風の吹き上げなどの下からの荷重を負担するもので、鋼製ワイヤやＰＣ鋼線等の複数の線状部材であって、形鋼やトラス構造部材とすることができ、後述のように屋根材６を支持する下ケーブル４間のトラス構造の小梁８と一体化させる。

縦ケーブル５は、上ケーブル材３と同様の線状部材であって、上下のケーブル材３，４間に略等間隔で略垂直に複数本が接続される。そして、この縦ケーブル５によって、下ケーブル４が一定の曲率でアーチ形状に保持される。

下ケーブル４の上面にこれにそって設置される屋根材６は、安価で耐久性があり、剛性も有する材質のものとして、例えば金属製の折板屋根葺き材を使用する。これにより、ポンディング（水溜まりが発生し局部的に雨水が集中して屋根が抜け落ちる）を防止できる。

また、屋根面が下ケーブル４の位置にセットされるため、天井高さを最小限に抑えて伏せた形状にすることができ、コストを低くできるだけでなく表面積も最小限にできて風の影響を少なくできる。

そして、屋根材６が下ケーブル４と一体化されることで、屋根面内に必要とされる構造部材である下ケーブル４を利用して、下ケーブル４に設置される屋根材６に剛性をもたせることができ、シェル型の面体を形成することで屋根面にかかる不均等な荷重に対して抵抗できる安定した屋根面を構成できる。

このように、金属製の屋根材６はアーチ形状の下ケーブル４にそって設置されるから緩やかな凸面となり屋根面にシェル構造的効果を持たせることで、構造部材を少なくした吊構造とシェル構造を組み合わせた屋根架構が得られる。その結果、不均質な荷重や風による吹き上げ荷重に抵抗でき、吊り構造に必要なプレテンションを低減でき構造的負担を少なくできる。

なお、支柱２は前記のように屋根が設置される敷地の両側に立設されるが、支柱１の立設場所の外側に排水溝を設け、さらにその外側に管理用の道路を設けておけば、降雨量の多いときはこの管理用の道路が排水路として機能する。

本発明の屋根構造体の実施形態を示す一部切欠いた斜視図である。本発明の屋根構造体の実施形態を示す上下のケーブルの構造を示す斜視図である。本発明の屋根構造体の実施形態を示す正面図である。

１敷地２支柱
３上ケーブル４下ケーブル
５縦ケーブル６屋根材
７斜めケーブル８小梁

Claims

所定間隔で立設される一対の支柱と、この支柱間に下向き凸に架設される上ケーブルと、前記上ケーブルの下で前記一対の支柱間にアーチ形状に架設される下ケーブルと、前記上下のケーブル間に架設される複数の縦ケーブルと、前記下ケーブルの上面にこれにそって設置される屋根材とで構成されることを特徴とする屋根構造体。
前記屋根材は、金属やプラスチックなどの剛性のある屋根材料で構成し、ボールト等のシェル型の面体を形成する請求項１記載の屋根構造体。
前記屋根材は、剛性のある屋根材料を小梁と組み合わせる請求項２記載の屋根構造体。
前記屋根材は、小梁とブレースの骨組と屋根材料とで構成する請求項３記載の屋根構造体。
前記下ケーブルを形鋼やトラス構造部材とし、下ケーブルを屋根材と一体的に連結する請求項１記載の屋根構造体。