JP2016084693A - 膜屋根構造構築方法 - Google Patents
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(1)所定位置(天井部)における膜屋根体設置工程を省くことができるため、観客席などの地上作業を早期に着手することができ、その結果、従来よりも大幅に短い工期で施設を完成させることができる。
(2)従来手法では、膜屋根体を設置するため相当なボリュームの足場を設ける必要があったが、本願発明では膜屋根体設置用の足場を必要としない。したがって、少なくとも足場に要する費用を削減することができる。
(3)収容函体(キール)を地組みするときに、すなわち地上で膜屋根体を収容函体内に設置することから、当該作業を容易かつ安全に行うことができる。
説明のためここで例示する競技場屋根Lfは、図1に示すように、一葉双曲面の一部を平面配置した形状であり、いわばポテトチップスと似た形状となっている。したがって、屋根の短軸方向(X−X)の断面を見ると下に凸のカテナリー曲線を示し、長軸方向(Y−Y)の断面を見ると上に凸の曲線を示している。もちろん本願発明が対象とする開閉式膜屋根構造は、ここで示す形状の屋根に限らず様々な形状の屋根に採用でき、また競技場に限らず種々の建築物で利用することができる。
膜屋根体は、複数の膜屋根ユニット100からなる膜屋根ユニット列によって構成されることから、まずは膜屋根ユニット100について説明する。図4は、膜屋根ユニット100の外観を示す斜視図である。この図に示すように、膜屋根ユニット100は、開閉軸直角方向に配置される架構フレーム110と、開閉軸方向に配置されるサイドフレーム120、上部に張設される屋根膜材130、伸縮装置140によって構成される。より具体的には、複数(図4では3つ)の架構フレーム110が略平行(平行含む)に配置され、その両側にはそれぞれサイドフレーム120や伸縮装置140が配置されており、対向配置される複数の架構フレーム110の上部を覆うように屋根膜材130が張設されている。また、屋根膜材130には、開閉軸方向に折り畳むことができるよう「中折れ部131」が設けられ、その下方には屋根膜材130を下向きに引張する上下緊張材150が設置されている。
図5は、架構フレーム110を開閉軸方向に見た正面図である。この図に示すように、架構フレーム110は、上部梁111と下部梁112を主部材として構成されている。上部梁111と下部梁112は、それぞれ管状又は棒状のいわゆる軸部材であり、その軸方向が開閉軸直角方向であって略水平(水平含む)姿勢となるよう配置される。また、上部梁111と下部梁112との間には、複数の補強鉛直材113と補強斜材114が設置され、これら補強材によって架構フレーム110は所定の剛性を確保している。なお、左右2つのサイドフレーム120からなる区間Lが、架構フレーム110の1スパンであり、図4に示す架構フレーム110の開閉軸直角方向長さに相当する。
図6は、サイドフレーム120を開閉軸直角方向に見た正面図であり、伸長時のサイドフレーム120を示している。既述のとおり、膜屋根ユニット100を開閉軸方向に見たとき、その両側面にはそれぞれサイドフレーム120が配置されており、その一方の側面を示しているのが図6である。この図に示すように、サイドフレーム120は2本の斜材121からなる「V字構造122」を基礎として構成され、V字構造122を形成する2本の斜材121は端部123でピン結合されている。
伸縮装置140は、サイドフレーム120が置かれる左右の側面部の両方又は一方に配置される。この伸縮装置140が伸縮することによって、V字構造122の端部123を上下させて、サイドフレーム120を伸長状態や屈折状態とする。すなわち、伸縮装置140が伸びることで、V字構造122の端部123を上方に上げてサイドフレーム120を伸長状態とし、伸縮装置140が縮むことで、V字構造122の端部123を下方に下げてサイドフレーム120を屈折状態とする。
屋根膜材130は、図6に示すように、対向する2つの架構フレーム110の上部梁111間に架け渡されて取り付けられる。このとき、2面の屋根膜材130が用意され、開閉軸方向に接続して屋根面を形成している。すなわち、前方の屋根膜材130と後方の屋根膜材130が開閉軸方向に並べられ、前方の屋根膜材130の前端は前方の上部梁111に固定され、後方の屋根膜材130の後端は後方の上部梁111に固定されるとともに、前方の屋根膜材130の後端と後方の屋根膜材130の前端が連結される。前方と後方の屋根膜材130の連結手段は、縫合や溶着など従来から用いられている種々の手法を採用することができる。そして、前方の屋根膜材130と後方の屋根膜材130の連結部分が、開閉軸直角方向にわたって線状に設けられる「中折れ部131」として形成される。図6から分かるように、あらかじめ中折れ部131を設けることによって、屋根膜材130は開閉軸方向に折り畳むことが可能であり、サイドフレーム120が伸長状態から屈折状態に変化するときにも、横座屈等が生じるおそれがない。
上下緊張材150は、図6に示すように、中折れ部131の下で垂下するように設置される。また、図5に示すように、開閉軸直角方向にわたって帯状に配置される上部緊張材151と、上部緊張材151の複数箇所に取り付けられる線状の下部緊張材152によって上下緊張材150を構成することもできる。線状の下部緊張材152は、例えばワイヤーを用いることができる。このとき、上方の屋根膜材130と上部緊張材151の連結手段は、縫合や溶着など従来から用いられている種々の手法を採用することができる。
既述のとおり、サイドフレーム120を構成する斜材121上部と、架構フレーム110の上部梁111とは、ピン結合される。この場合、斜材121上部と上部梁111の一部を直接連結したピン結合とすることもできるし、図13に示すように、連結治具300を介して斜材121上部と上部梁111の一部をピン結合することもできる。図13は、膜屋根体(膜屋根ユニット100)の上部を示す部分詳細図であり、(a)は開閉軸方向に見た詳細図、(b)は開閉軸直角方向に見た詳細図である。なお、図13(b)に示す2つの斜材121は、一方がサイドフレーム120を構成する一方(前方)のV字構造122のものであって、他方がサイドフレーム120の他方(後方)のV字構造122のものである。
閉扉状態から開扉状態にする際、図3(a)から(d)の手順で、個々の膜屋根ユニット列を縮めていくのは既述のとおりである。このとき、屋根端部側(図3では右側)から順にサイドフレーム120を屈折状態とし、膜屋根ユニット列を縮めていく。一方、多節リンク機構式の伸縮装置140を用いた場合、一つの膜屋根ユニット100によって一つの膜屋根ユニット列を形成すれば、全てのサイドフレーム120が徐々に縮められながら、膜屋根ユニット列全体が縮められていく。
走行レール400は、例えばワイヤーで形成することができ、競技場屋根Lfの開口部に開閉軸方向に張設置され、下に凸のカテナリー曲線を呈する。また走行レール400は、膜屋根ユニット列の開閉軸方向の移動をガイドするものであり、一つの膜屋根ユニット列に対して2以上の走行レール400を並列配置するとよい。
台車500は、走行レール400に取り付けられるとともに、この走行レール400をスライドするものであり、その下方に膜屋根体(膜屋根ユニット100)を吊り下げるものである。例えば台車500は、図13(a)に示すように、中央に開口部を設けたドーナツ状の環体とすることができる。ただし環体の上部は、吊り下げワイヤー200に固定される吊り具21を交わすため、上方一部に欠損部を設けている。また、走行レール400を円滑にスライドできるよう、台車500の内部には走行ローラー510を設置すると良い。図13では、環体の開口部の周方向を3等分するような配置で(つまり120度間隔で)、3箇所それぞれ2個ずつ(図13(b))の走行ローラー510を設けている。
図3(d)に示すように、屋根端部(図の右側)に収容函体600を設けることもできる。この収容函体600は、縮められて折り畳まれた複数の膜屋根ユニット100(つまり膜屋根体)を収容するもので、膜屋根体の収容スペースである「収容空間」と、伸縮する際に膜屋根体が通過し得る「開口部」を備えている。また、開口部の前面には開閉扉610を設けることもできる。膜屋根体が収容空間に収められたとき開閉扉610は閉じられ、膜屋根体を閉扉状態とするときには開閉扉610が開けられる。
次に、本願発明の膜屋根構造構築方法の実施形態の例について、図14と図15を参照しながら詳しく説明する。図14は、膜屋根構造構築方法の第1の例を示すフロー図、図15は、膜屋根構造構築方法の第2の例を示すフロー図である。第1の例は、収容函体全体を地上で組み立て(以下、「地組み」という。)、完成形としての収容函体を天井部まで吊り上げて設置する方法であり、一方の第2例は、収容函体を分割したブロック(以下、「分割収容函体」という。)を地組みし、分割収容函体ごとに天井部まで吊り上げながら連結して完成させる方法である。以下、それぞれの例について順を追って説明する。
図14に示すように、ここまで説明した膜屋根ユニット100(膜屋根体の部品)が工場で製作され(Step10)、収容函体600は施工現場である競技場の地上部分で地組みされる(Step20)。膜屋根ユニット100は、施工現場に製作ヤードが確保できればその場で製作することもできるが、通常は工場で製作されて膜屋根ユニット100単位で施工現場まで搬送される。また、膜屋根ユニット製作工程(Step10)が工場で行われ、収容函体製作工程(Step20)が施工現場で行われることから、これらの工程は並行して(つまり、両工程の一部または全部をラップして)行うことができる。
図15を参照しながら、本願発明の膜屋根構造構築方法の第2例について説明する。既述のとおり、第2例は、収容函体を分割した「分割収容函体」を地組みし、分割収容函体ごとに天井部まで吊り上げながら連結して完成させる方法である。なお、第1例と同じ工程に関する説明はここでは割愛し、第2例特有の工程、あるいは第1例と異なる点について説明することとする。すなわち、ここで説明しない内容は、既に説明した第1例と同様である。
110 架構フレーム
111 (架構フレームの)上部梁
112 (架構フレームの)下部梁
113 (架構フレームの)補強鉛直材
114 (架構フレームの)補強斜材
120 サイドフレーム
121 斜材
122 V字構造
123 端部
130 屋根膜材
131 (屋根膜材の)中折れ部
140 伸縮装置
150 上下緊張材
151 (上下緊張材の)上部緊張材
152 (上下緊張材の)下部緊張材
160 引下げ材
200 吊り下げワイヤー
210 (吊り下げワイヤーの)吊り具
300 連結治具
400 走行レール
400a 端部走行レール
401 仮設レール
500 台車
510 (台車の)走行ローラー
520 (台車の)取付け治具
600 収容函体
601 (収容函体の)収容空間
602 (収容函体の)開口部
610 (収容函体の)開閉扉
700 被覆膜
800 多節リンク機構
801 (多節リンク機構の)アーム材
802 (多節リンク機構の)先端交差部
803 (多節リンク機構の)中間交差部
804 (多節リンク機構の)連結部
805 (多節リンク機構の)アーム自由端
810 (多節リンク機構の)V字状アーム機構
820 (多節リンク機構の)X字状アーム機構
830 (多節リンク機構の)滑車
831 (滑車の)ガイド溝
832 (滑車の)回転軸
Lf 競技場屋根
Claims (7)
- 開閉軸方向に伸縮可能な膜屋根体と、開閉軸方向に配置される複数の走行レールと、該走行レールの端部に配置される収容函体と、を含む膜屋根構造を構築する方法であって、
前記膜屋根体は、2つの斜材をピン結合したV字構造を開閉軸方向に複数連結したサイドフレームを、開閉軸直角方向に平行又は略平行に複数配置するとともに、開閉軸方向に折り畳める中折れ部を具備する屋根膜材をサイドフレーム上部に取り付け、サイドフレームを開閉軸方向に伸縮させる伸縮装置をサイドフレーム下部に取り付け、さらに前記走行レール方向にスライド可能な台車をサイドフレーム上部に取り付けたものであり、
前記収容函体は、前記膜屋根体を収容可能な収容空間と、伸縮する際に前記膜屋根体が通過し得る開口部と、を有するものであり、
前記膜屋根体を開閉軸方向及び開閉軸直角方向に分割した膜屋根ユニットを製作するとともに、前記台車がスライド可能な仮設レールを該膜屋根ユニットに取り付ける膜屋根ユニット製作工程と、
前記収容函体を地組みするとともに、前記収容空間に前記走行レールの一部を設置する収容函体製作工程と、
前記収容空間の前記走行レールの一部と、前記仮設レールとを連結し、前記台車をスライドして該走行レールの一部に該台車を取り付けることで、該収容空間内の所定位置に前記膜屋根ユニットを設置する膜屋根ユニット設置工程と、
前記収容空間に搬入された複数の前記膜屋根ユニットを、開閉軸方向に連結する開閉軸方向膜屋根ユニット連結工程と、
前記収容空間に搬入された複数の前記膜屋根ユニットを、開閉軸直角方向に連結する開閉軸直角方向膜屋根ユニット連結工程と、
前記収容空間に前記膜屋根ユニットを収容した前記収容函体を、所定位置まで吊り上げて設置する収容函体設置工程と、
前記収容空間に設置された前記走行レールの一部と、残りの前記走行レールとを連結し、複数の前記走行レールを所定位置で張設する走行レール張設工程と、
を備えたことを特徴とする膜屋根構造構築方法。 - 前記膜屋根ユニット製作工程では、前記伸縮装置を除く前記膜屋根ユニットを製作し、
前記膜屋根ユニット設置工程後に、所定位置に前記伸縮装置を取り付けて前記膜屋根ユニットを完成させる伸縮装置取り付け工程と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の膜屋根構造構築方法。 - 前記膜屋根ユニット製作工程と前記収容函体製作工程は異なる場所で行われ、前記膜屋根ユニット製作工程と前記収容函体製作工程の一部又は全部が同時に行われる、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の膜屋根構造構築方法。 - 前記収容函体設置工程の前に、前記開閉軸方向膜屋根ユニット連結工程、又は前記開閉軸直角方向膜屋根ユニット連結工程が行われる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の膜屋根構造構築方法。 - 前記収容函体設置工程の後に、前記開閉軸方向膜屋根ユニット連結工程、又は前記開閉軸直角方向膜屋根ユニット連結工程が行われる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の膜屋根構造構築方法。 - 前記収容函体製作工程では、前記収容函体を分割した分割収容函体ごとに製作され、
前記収容函体製作工程と前記膜屋根ユニット設置工程の一部が同時に行われる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の膜屋根構造構築方法。 - 前記収容函体製作工程では、前記収容函体を分割した分割収容函体ごとに製作され、
前記収容函体設置工程では、前記分割収容函体を所定位置まで吊り上げるとともに、該分割収容函体どうしを連結していくことで、前記収容函体を所定位置に設置し、
前記開閉軸直角方向膜屋根ユニット連結工程は、前記収容函体設置工程の後に、又は前記収容函体設置工程と並行して行われる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の膜屋根構造構築方法。
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