JP2019060216A

JP2019060216A - 球面三角パネルドーム建築構造体

Info

Publication number: JP2019060216A
Application number: JP2017198862A
Authority: JP
Inventors: 中山　憲一; Kenichi Nakayama; 憲一中山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-04-18

Abstract

【課題】雨漏りの発生し難いドーム建築構造体の構築手段を提供する。【解決手段】パネル状の建築構造部材であって、略正三角形あるいはそれを複数個組み合わせた多角形形状の外形と、球面状あるいは楕円球面状のメンブレン部を有し、メンブレン部周縁にメンブレン部と一体形成されたフランジ部を有し、フランジ部同士を締結部材で締結する。【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は建築構造物の構造部材としての球面三角パネルと、これを用いて構築した球面三角パネルドーム建築構造体に関する。

ドーム建築構造は最少の部材で大面積の構造物が構築可能という特徴を有し、ジオデシックドームとして広く認知されている。特許文献１のようなメンブレン材と外枠材であらかじめ組み上げた平面三角形パネルを組み上げるドーム構造体、あるいは特許文献２のような連結金具等で組み上げたフレームに平面三角形のメンブレン材を張るドーム構造体は既知技術である。

特開平７−２２４４６４特開２０１４−０６６１１２

しかし、従来のドーム構造体を用いたドーム建築構造物は、経年に伴い雨漏りが頻発する。

従来のドーム構造は、ジオデシック理論等により略正三角形に分割した仮想球面上の３点を、直線で結んだ平面三角形が基本単位であり、複数の平面三角形の組み合わせから構成される。その外形は平面三角形の接合部に山折り状の直線部（以降「峰」と称する）を有する多面体形状である。

この峰付近に生ずる構造体の変形が、従来のドーム構造体を用いたドーム建築構造物に頻発する雨漏りの原因と考えられる。

図４を参照して従来技術について説明する。図４は特許文献１のような平面三角パネルドーム構造体の断面模式図である。
平面三角パネルドーム構造体に加わる外力は、パネル部材が全て直線的な形状であるため分散することなくパネルの端部に伝搬し、個々のパネルにおいてはそのメンブレン材８の端部と外枠材部分１０に、組み上げられた構造体においてはパネル外枠材とメンブレン材端部同士が重なる峰９付近に応力が集中する。この応力集中は経年に伴い徐々にドーム構造体を変形させる。

図５を参照して従来技術について説明する。図５は特許文献２のようなフレームに平面三角形のメンブレン材を張るドーム構造体の断面模式図である。
フレームに平面三角形のメンブレン材を張るドーム構造体に加わる外力は、フレーム１４を通じてメンブレン材１２へと伝搬する。メンブレン材は平面であるため加わった外力は分散することなく端部に伝搬し、隣接するメンブレン材との突合せ部分となる峰１３付近に応力が集中する。この応力集中は経年に伴い徐々にドーム構造体を変形させる。

特許文献１及び特許文献２のようなドーム構造体は複数の部材から構成されるため、各部材の製作時及び組み立て時に寸法誤差を生じ易い。ドーム構築時に各部材の寸法誤差が蓄積され大きな誤差となりドーム構造体の応力分布を偏らせる。この応力分布の偏りは経年に伴い徐々にドーム構造体を変形させる。この変形は各部材が直線的形状であるため峰付近に集中する。

従来のドーム構造体に頻発する雨漏りは、外力による峰付近への応力集中と、寸法誤差に起因する応力分布の偏りによって、構造体が峰付近を中心に徐々に経年変形することが原因と考えられる。

前述した課題を達成するため、本発明による球面三角パネルと球面三角パネルドーム建築構造体は下記（１）（２）を特徴とする。

（１）本発明による球面三角パネルはパネル状の建築構造部材であって、略正三角形の外形と、球面状のメンブレン部を有し、メンブレン部周縁にメンブレン部と一体形成されメンブレン部の仮想中心点に向かって屈曲したフランジ部を有することを特徴とする建築構造部材である。
（２）本発明による球面三角パネルドーム建築構造体は、上記（１）の建築構造部材を用いそのフランジ部同士を締結部材で締結し構築されたことを特徴とする建築構造体である。

当発明による球面三角パネルを用い、球面三角パネルドーム建築構造体を構築することで、雨漏りの原因となる応力集中や応力の偏りが起こり難いドーム構造体が構築できる。

本発明による球面三角パネルドーム建築構造体の外観図である。本発明による球面三角パネルドーム建築構造体の断面模式図である。本発明による球面三角パネルの屋外面外観図である。本発明による球面三角パネルの屋内面外観図である。特許文献１のような平面三角パネルによるドーム構造体の断面模式図である。特許文献２のようなフレームと平面三角メンブレン材によるドーム構造体の断面模式図である。

課題を実施するための最良の形態

本発明による球面三角パネルはジオデシック理論等により略正三角形に分割した仮想球面上の３点を結んだ「球面三角形」が基本単位である。一つのドーム建築構造体を構成する全ての球面三角パネルのメンブレン部は、同一の仮想中心点を持つ球面三角形形状となる。

図３Ａ、図３Ｂを参照して本発明による球面三角パネルについて説明する。図３Ａは本発明による球面三角パネルの屋外面外観図である。図３Ｂは本発明による球面三角パネルの屋内面外観図である。なお図３Ａ、図３Ｂにおける平行斜線は曲面の表記である。
本発明による球面三角パネルは、略正三角形の外形を有するパネル状の建築構造部材であり、球面三角形形状のメンブレン部３を有すること、及びメンブレン部とフランジ部５が屈曲部４を経て一体に形成されることを特徴とする。

本発明による球面三角パネルは、主に曲面と曲線から構成されることで適度な剛性と柔軟性を併せ持つ建築構造部材となる。球面三角パネルに加わった外力は、主に曲面と曲線から構成されるその形状により部材全体に広く分散するため、特許文献１のような平面三角パネルに発生していたようなパネル端部への応力集中が起こり難い。

図１、図２を参照して本発明による球面三角パネルドーム建築構造体について説明する。図１は球面三角パネルドーム建築構造体の外観図である。図２は球面三角パネルドーム建築構造体の断面模式図である。
本発明による球面三角パネルドーム建築構造体は環状の布基礎（垂直壁）２の上端に、本発明による球面三角パネル１のフランジ部５を締結部材で締結し、さらに球面三角パネルのフランジ部同士を締結部材６で締結しながら次々と球面三角パネルを組み上げ構築する。その外観は球面形状となる。
組み上げた球面三角パネルドーム構造体に内外装を施し球面三角パネルドーム建築構造物が完成する。

図１に示すように本発明による球面三角パネルドーム建築構造体の外形は球面形状となり、従来のドーム構造体において応力集中部となっていた峰が存在しない。

図２に示すように本発明による球面三角パネルドーム建築構造体では、従来のドーム構造体と異なりメンブレン材同士の接触が発生しない。球面三角パネルドーム構造体に加わる外力は球面形状のメンブレン部から、屈曲部を通じてフランジ部、そしてドーム構造体全体へと分散される。これにより従来のドーム構造体において峰付近に発生していたような、特定部分への応力集中が発生し難い。

本発明による球面三角パネルはその構造上、工場生産の一体成型品となるため寸法精度管理が容易で寸法誤差を抑制できる。寸法誤差の小さな球面三角パネルを用いて構築する球面三角パネルドーム構造体の寸法誤差も抑制することができ、従来のドーム構造体と比して寸法誤差に起因する応力の偏りが発生し難い。

本発明による球面三角パネルを用いて構築した球面三角パネルドーム建築構造体には従来のドーム構造体のように応力の集中する峰が存在せず、応力分布が均一で寸法誤差による応力の偏りが少ない構造体となる。これにより構造体の経年変形が抑制され、経年変形に起因する雨漏りの発生を防止できる。

本発明の主眼である球面三角パネルの他、略正三角形を複数個組み合わせた五角形あるいは六角形といった多角形の外形を有する「多角形球面パネル」及びそれを用いた「多角形球面パネルドーム構造体」も構築可能である。これも当発明に含まれる。

本発明の主眼である球面三角パネルの他、メンブレン部を楕円球面とした「楕円球面パネル」及びそれを用いた「楕円球面パネルドーム構造体」も構築可能である。これも当発明に含まれる。

本発明による球面三角パネルは工場生産品となることから、大量生産による製造コスト低減や、軽量な素材を用いて製作し構造部材の可搬性や構築時の作業性を向上させることが期待できる。これによって強固な球面三角パネルドーム構造体を大規模な機材を使用することなく大量に構築することが可能となり、建築構造物のみならず災害時の避難シェルターや仮設住宅としての活用が期待される。

本発明による球面三角パネルドーム建築構造体は、同様の外形を持ち一体成型された球面三角パネルのみで構築されることにより、形状の異なる部材を複雑に組み合わせた従来のドーム構造体に比して経年劣化の低減が期待できる。これにより球面三角パネルドーム建築構造体は耐用年数の延伸が可能となり、建て替えサイクルを伸長することで頻繁な建て替えに伴う環境負荷を低減することができる。

１球面三角パネル
２布基礎（垂直壁）
３メンブレン部
４屈曲部
５フランジ部
６締結部材
７締結部材取付け穴
８メンブレン材
９峰
１０外枠材
１１締結部材
１２メンブレン材
１３峰
１４フレーム材

Claims

パネル状の建築構造部材であって、略正三角形あるいはそれを複数個組み合わせた多角形形状の外形と、球面状あるいは楕円球面状のメンブレン部を有し、メンブレン部周縁にメンブレン部と一体形成されたフランジ部を有することを特徴とする建築構造部材。
建築構造体の全てまたは一部に請求項１記載の建築構造部材を用い、そのフランジ部同士を締結部材で締結し構築されたことを特徴とする建築構造体。