JP2023075890A - Modular framework structure - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a modular framework structure capable of forming a truss structured facility by combining unit modules only.
SOLUTION: The modular framework structure is configured to construct a three-dimensional truss structured facility by building unit modules serving as unit frames for a three-dimensional truss structure, and then, connecting the unit modules. In the unit module, ridge portions of a tetrahedron or octahedron are formed of frames 3 each having an elongated joint surface, and the ends of each frame 3 having the elongated joint surface are connected by a joint member 4 to be assembled into a tetra module 1 as a tetrahedral frame, or an octa-module as an octahedral structure, and then, the frames 3 having the elongated joint surfaces are joined to each other with the elongated joint surfaces being joined so that the tetra modules 1 or octa-modules being the unit modules, are connected with each other, and each portion where joints of the unit modules are aggregated together is covered with a gusset plate 9 to be connected together so as to reinforce the joint between unit modules.
SELECTED DRAWING: Figure 17
COPYRIGHT: (C)2023,JPO&INPIT

Description

本発明は、立体トラスを用いた構造物のモジュール式骨組構造に関する。 The present invention relates to a modular framework of structures using space trusses.

単一形状の部材を正四面体又は正八面体に組み合わせた立体トラスのモジュールで構造物の屋根や側壁等を構成するトラス構造体は、形状の部材のみで構成されているので部材の管理や施工手順を簡単化できると共に、部材のモジュール化により施工作業の効率化を図ることができる。 The truss structure, which consists of the roof and side walls of a structure with a three-dimensional truss module that combines single-shaped members into regular tetrahedrons or regular octahedrons, is composed only of shaped members, so management and construction of members The procedure can be simplified, and the construction work can be made more efficient by modularizing the members.

例えば、下記特許文献は、リチャードバックミンスター・フラー(Richard Buckminster Fuller)氏によって提案されたもので、単一形状の部材を正四面体又は正八面体に組み合わせた立体トラスのモジュールで構造物の屋根や側壁等を構成するオクテットトラス構造を開示している。
米国特許第2986241号明細書
For example, the following patent document was proposed by Mr. Richard Buckminster Fuller. An octet truss structure is disclosed that comprises the sidewalls and the like.
U.S. Pat. No. 2,986,241

この特許文献1では平面状または層状になったベクトル平衡体のような構造であるオクテットトラス構造ついて述べられており、図39、図40に示すようなB-36爆撃機のドックの屋根と壁を形成する例が示されている。 This patent describes an octet truss structure, which is a planar or layered vector counterbalance-like structure, and is used for the dock roof and wall of a B-36 bomber as shown in FIGS. An example of forming is shown.

なお、オクテットトラス構造については従来多くの提案がなされており、フレーム(弦材)をジョイント(連結部材)で結合して立体トラス構造の単位架構となる4面体架構を造り、4面体架構を相互に接合して立体トラス構造物を構築する内容は下記特許文献にその例がある。
特許第4431805号公報 特許第4709982号公報
As for the octet truss structure, many proposals have been made in the past. Frames (strings) are connected with joints (connecting members) to create a tetrahedral frame that becomes a unit frame of the space truss structure, and the tetrahedral frames are mutually connected. The content of constructing a three-dimensional truss structure by joining to is shown in the following patent document.
Japanese Patent No. 4431805 Japanese Patent No. 4709982

単一形状の部材を組み合わせて立体トラス構造物を形成するのにモジュール(ユニット)化が重要な要素となるが、前記特許文献1ではストラットモジュールの代わりに図41に示すようなシートモジュールを構築したオクテットトラス構造の例が示されている。オクテットトラス構造とは正四面体状架構領域と正八面体状架構領域からなり、そのどちらか一方を相補的な空間領域とするトラス構造である。 Modularization (unitization) is an important factor in forming a space truss structure by combining members of a single shape, but in Patent Document 1, a seat module as shown in FIG. 41 is constructed instead of a strut module. An example of an octet truss structure is shown. An octet truss structure is a truss structure that consists of a regular tetrahedral frame region and a regular octahedral frame region, one of which is a complementary spatial region.

シートモジュールは図36に示すようにフランジ40が1つの縁から延びるアルミニウムの薄いシート39であってもよいが、その片方の端から延びるフランジ41と42は、その他の2つのエッジから、適切な角度で延びて、フレームワークシステムの八面体および四面体の面に横たわる。 The sheet module may be a thin sheet of aluminum 39 with a flange 40 extending from one edge as shown in FIG. Extends at an angle and overlies the octahedral and tetrahedral faces of the framework system.

フランジ41はシートの上方および外側方向に向いて、フランジ42は下方および外側に向いている。 Flange 41 faces upward and outward of the seat and flange 42 faces downward and outward.

図38のトラスの八面体の1つは4枚のアルミニウムシート39が組み立てられる。 One octahedron of the truss of FIG. 38 is assembled from four aluminum sheets 39 .

下記特許文献4の構造物のユニット式骨組構造及び骨組部材ユニットはベクトル平衡体形トラスを基本モジュールとすることにより、内部に広い空間を確保できるようにとの提案である。
特許4889020号公報
The unit-type frame structure and frame member units of the structure of Patent Document 4 below are proposed to secure a wide space inside by using a vector balance truss as a basic module.
Japanese Patent No. 4889020

特許文献4は、同じ長さの骨組部材で構成された複数のベクトル平衡体形トラスのユニットを2ユニットずつ何れかの側面で対向させ、対向する側面の底辺及び頂辺の対応する4節点をそれぞれ骨組部材Aと同じ長さの連結部材Bで架渡して接合すると共に、対向する側面の三角形対の対合節点を相互に接合して側面方向に連結する。 In Patent Document 4, a plurality of vector-balanced truss units composed of frame members of the same length are opposed on either side by two units, and the corresponding four nodes on the bottom and top sides of the opposed sides are respectively A connecting member B having the same length as the framework member A is used to bridge and join, and the mating nodes of the triangular pairs on the opposite sides are joined to connect in the lateral direction.

この特許文献4によれば、連結するベクトル平衡体形トラスの側面間に四角錐トラスが形成されるので、単一では不安定なベクトル平衡体形トラスのユニットを安定トラス構造として組み立てることができる。 According to Patent Document 4, since a quadrangular pyramid truss is formed between the side surfaces of the vector-balanced trusses that are connected, a unit of the vector-balanced truss that is unstable as a single unit can be assembled as a stable truss structure.

また、立方体(正六面体)の各頂点を切り落とした形状のベクトル平衡体形トラスを基本ユニットとするので、各トラス構造の内部に比較的大きな立方体の内部空間を確保できる。 In addition, since the basic unit is a vector equilibrium truss having a shape obtained by cutting off each vertex of a cube (regular hexahedron), a relatively large internal space of the cube can be secured inside each truss structure.

前記特許文献1では図36に示すモジュールでは、シートのフランジのシートの角度は統一されたものではなく、その使用箇所によって適宜変わるもので、すべて同一の部材というものではない。また、図37のトラスの八面体は4枚のアルミニウムシート39が組み立てられるが、この八面体を単一のモジュールとしてトラス構造物を構築するには難がある。 In the module shown in FIG. 36 in Patent Document 1, the angle of the seat flange of the seat is not uniform and varies depending on the location of use, and not all members are the same. Also, the octahedron of the truss of FIG. 37 is assembled from four aluminum sheets 39, but it is difficult to construct a truss structure by using this octahedron as a single module.

また、特許文献1のトラス構造物では、図39、図40に示すように三角形を形成するトラスからなる屋根、壁および床の枠組を形成するのに、屋根に対して壁が斜めに形成されてしまう。 In addition, in the truss structure of Patent Document 1, the walls are formed obliquely with respect to the roof to form the framework of the roof, walls and floor made up of trusses forming a triangle as shown in FIGS. end up

前記特許文献4の構造物のユニット式骨組構造及び骨組部材ユニットはベクトル平衡体形トラスのユニットを複数組み合わせて立体トラス構造とするのに、骨組部材Aと同じ長さの連結部材Bで架渡して接合するという2種類の部材の組合せを必要としている。 The unit type frame structure and frame member units of the structure of Patent Document 4 combine a plurality of units of vector balance type truss to form a three-dimensional truss structure. A combination of two types of members to be joined is required.

本発明の目的前記従来例の不都合を解消し、単位モジュールを組み合せてトラス構造物を形成するのに、単位モジュール以外の連結部材を用いることなく、単位モジュールだけの組み合わせで可能となり、しかも、ガセットプレートにより単位モジュール間の接合をジョイント部材相互の間で補強することができるモジュール式骨組構造を提供することにある。 OBJECTS AND SUMMARY OF THE INVENTION To solve the above-described problems of the prior art, it is possible to combine unit modules to form a truss structure by combining only unit modules without using connecting members other than the unit modules, and furthermore, gussets. It is an object of the present invention to provide a modular framework structure capable of reinforcing joints between unit modules between joint members by means of plates.

前記目的を達成するため本発明は、モジュール式骨組構造としては、第1に、立体トラス構造の単位架構となる単位モジュールを造り、単位モジュールを相互に接合して立体トラス構造物を構築するモジュール式骨組構造であり、単位モジュールは、四面体または八面体の稜線部分を細長接合面を有するフレームで形成し、これら細長接合面を有するフレームの端部をジョイント部材で連結して四面体状架構であるテトラモジュール、または八面体状架構であるオクタモジュールに組み立て、細長接合面を有するフレームの相互を細長接合面を接合させて単位モジュールであるテトラモジュールまたはオクタモジュール同士を相互に連結し、単位モジュールのジョイント同士の集合箇所をガセットプレートで覆って連結し、単位モジュール間の接合を補強することを要旨とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a modular frame structure. Firstly, a module is constructed to construct a space truss structure by constructing unit modules that are unit frames of a space truss structure and connecting the unit modules to each other. A unit module has a tetrahedral or octahedral ridgeline portion formed by a frame having elongated joint surfaces, and the ends of the frames having elongated joint surfaces are connected by joint members to form a tetrahedral structure. or an octahedral frame, which is an octahedral structure, and the frames having elongated joint surfaces are joined together at the elongated joint surfaces to connect the tetramodules or octamodules, which are unit modules, to each other. The gist of the invention is to cover and connect joints of modules with a gusset plate to reinforce the joints between unit modules.

第2に、ガセットプレートはディスクプレートによること、第3に、外周部の単位モジュールのジョイント同士の集合箇所を90°に折曲げたディスクプレートで覆って連結し、単位モジュール間の接合を補強することを要旨とするものである。 Secondly, the gusset plate is made of a disk plate. Thirdly, the joints of the unit modules on the outer periphery are covered with a disk plate bent at 90 degrees and connected to reinforce the joint between the unit modules. This is the gist of it.

本発明によれば、ブロック的に用いることができる単位モジュールを構築し、この単位モジュールを立体トラス構造物を構築するように組みあわせるのに、四面体または八面体の稜線部分となるフレームを細長接合面を有する部材の細長接合面を接合させて行うことができるので、特に、単位モジュール以外の部材を連結部材として用いることなく、単位モジュールだけの組み合わせで立体トラス構造物を構築することが可能となり、組立を少ない工数で簡易かつ迅速に行うことができ、しかも単位モジュールのみの組みあわせで形成できるので、プレハブ化が向上する。 According to the present invention, in constructing unit modules that can be used in blocks and combining the unit modules so as to construct a space truss structure, frames that form the ridges of tetrahedrons or octahedrons are elongated. Since it can be done by joining the elongated joint surfaces of members having joint surfaces, it is possible to construct a space truss structure by combining only unit modules without using members other than unit modules as connecting members. As a result, assembly can be performed easily and quickly with a small number of man-hours, and can be formed by assembling only unit modules, thereby improving prefabrication.

さらに、単位モジュールを組み合わせるのに、四面体または八面体の稜線部分となるフレームは相互に重なり、2重となるので強度が増し、これが立体トラス構造物の斜材の部分であれば立体トラス構造物自体が堅牢なものとなる。 Furthermore, when unit modules are combined, the frames forming the ridges of the tetrahedron or octahedron are overlapped with each other to form a double layer, which increases the strength. The object itself becomes solid.

さらに、ガセットプレートにより単位モジュール間の接合をジョイント部材相互の間で補強することができる。また、ガセットプレートはディスクプレートによることで、一枚のガセットプレートで4つの単位モジュールの接合を補強することができる。さらに、外周部の単位モジュールのジョイント同士の集合箇所を90°に折曲げたディスクプレートで覆って連結し、単位モジュール間の接合を補強することができる。 Furthermore, the gusset plate can reinforce the joint between the unit modules between the joint members. Further, since the gusset plate is a disk plate, it is possible to reinforce the connection of the four unit modules with a single gusset plate. Furthermore, joints of the unit modules on the outer periphery can be covered with a disc plate bent at 90 degrees to connect the joints of the unit modules, thereby reinforcing the joints between the unit modules.

また、各単位モジュールは稜線部分となるフレームを細長接合面を接合させて行うことにより、側面方向だけでなく上下方向にもモジュールを積み重ねて多層の安定トラス構造を組み立てることができる。 In addition, each unit module can be assembled by joining the slender joining surfaces of the frame, which is the ridgeline portion, so that the modules can be stacked not only in the lateral direction but also in the vertical direction to assemble a multi-layered stable truss structure.

このように、単位モジュールを単純に繋ぎ合わせることで形状可変の安定トラス構造を構築できるので、構築後の仕様変更やスペース変化の要求に容易に対処することができる。 In this way, a stable truss structure with a variable shape can be constructed by simply connecting unit modules, so it is possible to easily cope with requests for changes in specifications and space after construction.

必要な単位モジュール空間の数に応じてビニールハウス、ロッジ、シェルター等の小規模な組立式構造物からビルディング、橋梁、人工地盤等の大規模構造物まで様々なモジュール空間構造物への適用が可能である。 Depending on the number of required unit module spaces, it can be applied to various modular space structures, from small prefabricated structures such as vinyl houses, lodges, and shelters to large-scale structures such as buildings, bridges, and artificial ground. is.

単位モジュールのみの組みあわせで構造物の骨組を構築できるので部材の製作や管理が容易であり、組み立てに当たっても同じ形状のモジュールを同じパターンで連結すれば足りるので施工の効率化・コストダウンが図れる。 Since the framework of the structure can be constructed by combining only the unit modules, it is easy to manufacture and manage the members, and when assembling, it is sufficient to connect modules of the same shape in the same pattern, so construction efficiency and cost reduction can be achieved. .

本発明の骨組構造の1実施形態を示すものでガセットプレートがない状態の平面図である。1 is a plan view of one embodiment of the frame structure of the present invention without the gusset plates; FIG. 本発明の骨組構造に用いる単位モジュールが正四面体状架構である場合の単位モジュール相互の組立状態を示すもので、ガセットプレートがない状態の説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which unit modules are assembled together when the unit modules used in the frame structure of the present invention are regular tetrahedral frames, and in which there is no gusset plate; 本発明の骨組構造で全体が盤状体である状態の図1の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of FIG. 1 showing the frame structure of the present invention in a state where the whole is a disk-like body; 本発明の骨組構造で盤状体を直交させた状態を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a state in which the board-like body is orthogonal to the frame structure of the present invention; 本発明の骨組構造で盤状体を直交させた状態を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the board-like bodies are orthogonal to each other in the framework structure of the present invention; 本発明の骨組構造に用いる単位モジュールがテトラモジュールである1実施形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an embodiment in which unit modules used in the frame structure of the present invention are tetramodules. FIG. 本発明の骨組構造に用いる単位モジュールがテトラモジュールである1実施形態を示す平面図である。1 is a plan view showing an embodiment in which a unit module used in the frame structure of the present invention is a tetramodule; FIG. 本発明の骨組構造に用いる単位モジュールに使用するジョイント部材の一例を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing an example of a joint member used in unit modules used in the frame structure of the present invention; 本発明の骨組構造に用いる単位モジュールに使用するジョイント部材の一例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an example of a joint member used in unit modules used in the frame structure of the present invention; ジョイント部材相互の結合を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing coupling between joint members; 細長接合面を有するフレームに対するジョイント部材の接合を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing joining of a joint member to a frame having elongated joining surfaces; 単位モジュールの相互の接合の一例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an example of mutual joining of unit modules; 本発明の骨組構造で、単位モジュールがテトラモジュールの場合に、内部に四角錐状トラス架構領域が形成されることを示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing that a quadrangular pyramid-shaped truss frame region is formed inside when the unit module is a tetra-module in the frame structure of the present invention. 本発明の骨組構造で、単位モジュールがテトラモジュールの場合に、内部に四角錐状トラス架構領域が構成れる結合の状態を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a state of connection in which a quadrangular pyramid-shaped truss frame region is formed inside when the unit module is a tetra-module in the framework structure of the present invention. 本発明の骨組構造で、単位モジュールがテトラモジュールの場合に、内部に四角錐状トラス架構領域が形成されることを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing that in the frame structure of the present invention, when the unit modules are tetramodules, a quadrangular pyramid-shaped truss frame region is formed inside. 本発明の骨組構造で、単位モジュールがテトラモジュールの場合に、内部に正八面体状架構領域が形成されることを示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing that, in the frame structure of the present invention, when the unit module is a tetramodule, a regular octahedral frame region is formed inside. 図16の部分拡大図である。FIG. 17 is a partially enlarged view of FIG. 16; ガセットプレートの応用例を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing an application example of the gusset plate; 本発明の骨組構造で単位モジュールの組立の展開を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing development of assembly of unit modules in the frame structure of the present invention; 正四面体の説明図である。It is explanatory drawing of a regular tetrahedron. 正四面体の中心と頂点の関係を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the center and vertices of a regular tetrahedron; 本発明の骨組構造に用いる単位モジュールが、正八面体状架構であるオクタモジュールの場合の1実施形態示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment in which unit modules used in the frame structure of the present invention are octahedral-shaped frames. 本発明の骨組構造に用いる単位モジュールが正八面体状架構であるオクタモジュールの場合の1実施形態示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an embodiment in which the unit modules used in the frame structure of the present invention are octahedral-shaped frames. 本発明の単位モジュールが正八面体状架構であるオクタモジュールの場合の単位モジュールの組立によるトラス構造物で、内部に正四面体状架構領域が形成されることの1例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an example of forming a tetrahedral frame region inside a truss structure obtained by assembling unit modules in the case of an octa module in which the unit modules of the present invention are octahedral frames. 図23の単位モジュールをさらに増殖させた場合の平面図である。FIG. 24 is a plan view when the unit modules of FIG. 23 are further increased; 正八面体状架構であるオクタモジュールをテトラモジュール2個で作成することを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing that an octamodule, which is a regular octahedral frame, is created from two tetramodules. テトラモジュール2個で作成したオクタモジュールの組み合わせを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a combination of octamodules made from two tetramodules; 単位モジュールの細長接合面を有するフレームをアングル材で作成した例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an example in which a frame having elongated joint surfaces of unit modules is made of angle members; 細長接合面を有するフレームをH形鋼で形成したテトラモジュールの実施形態示す斜視図である。1 is a perspective view of an embodiment of a tetramodule in which a frame with elongated joint surfaces is formed of H-beam steel; FIG. 細長接合面を有するフレームをH形鋼で形成したテトラモジュールの組み合わせ状態を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a combined state of tetra modules in which a frame having elongated joint surfaces is formed of H-shaped steel; 単位モジュールの細長接合面を有するフレームをチャンネル材で作成した例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an example in which a frame having elongated joint surfaces of unit modules is made of a channel material; 細長接合面を有するフレームをチャンネル材で形成したテトラモジュールの組み合わせ状態を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a combined state of tetra-modules in which a frame having elongated joint surfaces is formed of a channel material; テトラモジュール4個の組合せによる正八面体状架構の形成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing formation of a regular octahedral frame by combining four tetramodules; テトラモジュール64個の組合せによる骨組構造の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a frame structure by combining 64 tetramodules; テトラモジュール216個の組合せによる骨組構造の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a frame structure by combining 216 tetramodules; 従来例で、バックミンスター・フラーが提案した単位モジュールの一例を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an example of a conventional unit module proposed by Buckminster Fuller; FIG. 従来例で、バックミンスター・フラーが提案した提案の単位モジュールで組まれた立体トラス構造物を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a conventional space truss structure composed of unit modules proposed by Buckminster Fuller. 従来例で、バックミンスター・フラーが提案した提案の単位モジュールで組まれた八面体の斜視図である。1 is a perspective view of an octahedron composed of unit modules proposed by Buckminster Fuller as a conventional example. FIG. 従来例で、バックミンスター・フラーが提案した提案の立体トラス構造物で飛行機ドックの屋根と壁を形成する例を示す正面図である。FIG. 10 is a front view showing an example of forming the roof and walls of an airplane dock with a space truss structure proposed by Buckminster Fuller as a conventional example. 従来例で、バックミンスター・フラーが提案した提案の立体トラス構造物で飛行機ドックの屋根と壁を形成する例を示す側面図である。FIG. 10 is a side view showing an example of forming the roof and walls of an aircraft dock with a space truss structure proposed by Buckminster Fuller as a conventional example.

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の骨組構造の1実施形態を示す平面図で、立体トラス構造の単位架構(単位モジュールと称する)となる4面体架構を造り、4面体架構であるテトラモジュール1を相互に接合して立体トラス構造物を構築する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of the frame structure of the present invention. A tetrahedral frame that is a unit frame (referred to as a unit module) of a space truss structure is constructed, and tetramodules 1, which are tetrahedral frames, are interconnected. Join to construct a space truss structure.

まず、テトラモジュール1について説明する。テトラモジュール1は正四面体であり、正四面体は図20に示すように、正三角形の3つの面Aからなるもので、4つの頂点Bと6つの辺Cを有する。さらに、図21に示すように、正4面体の中心Dと正4面体の頂点Bを結ぶ線Eの相互の角度が109.5度である。 First, the tetramodule 1 will be explained. The tetramodule 1 is a regular tetrahedron, and the regular tetrahedron consists of three equilateral triangular faces A and has four vertices B and six sides C, as shown in FIG. Furthermore, as shown in FIG. 21, the mutual angle between the line E connecting the center D of the regular tetrahedron and the vertex B of the regular tetrahedron is 109.5 degrees.

フレーム3の細長接合面2は正4面体の辺C(稜線)を平面的に削り取った面であり、その平面のなす角度は正4面体の中心Dに対して細長接合面2の幅方向では傾きのないものである。また、細長接合面2の幅寸は前記削り取った程度によるが、特に限定されるものではない。 The elongated joint surface 2 of the frame 3 is a plane obtained by cutting off the side C (ridge line) of the regular tetrahedron, and the angle formed by the plane is It has no inclination. Also, the width of the elongated joint surface 2 depends on the degree of scraping, but is not particularly limited.

図6、図7に示すようにテトラモジュール1は、正四面体であるが、正確には正四面体を想定し、正四面体の稜線部分となるフレームを細長接合面2を有するフレーム3で形成し、これら細長接合面2を有するフレーム3の端部をジョイント部材4で連結して正四面体状架構に組み立てた。正四面体の正三角形は開口面となる。なお、フレーム3はすべて同一の長さである。 As shown in FIGS. 6 and 7, the tetramodule 1 is a regular tetrahedron, but to be precise, it is supposed to be a regular tetrahedron, and a frame 3 having an elongated joint surface 2 is used as a ridge line portion of the regular tetrahedron. The end portions of the frame 3 having these elongated joint surfaces 2 were connected by joint members 4 to assemble a regular tetrahedral frame. The equilateral triangle of the regular tetrahedron becomes the opening surface. Note that all frames 3 have the same length.

前記細長接合面2を有するフレーム3は、正四面体状架構の軸材となるものであり、計6本がジョイント部材4で相互に組まれる。前記、正四面体状架構の「状」とは、テトラモジュール1では細長接合面2が計6面あり、また4つの頂点部分にジョイント部材4の天井部である正三角形の平面7があり、全部で14面体であるが、概正四面体状であることによる。 The frame 3 having the elongated joint surfaces 2 serves as a shaft member of the regular tetrahedron frame, and a total of six pieces are assembled together with joint members 4 . The "shape" of the regular tetrahedral frame means that the tetramodule 1 has a total of six elongated joint surfaces 2, and the four vertices have equilateral triangular planes 7 that are the ceilings of the joint members 4, It is a tetrahedron, although it is a total of 14 faces.

前記細長接合面2を有するフレーム3は図示では帯状角材である長方形細長平板であるが、正四面体状架構として組んだ時に外側に向かう面が細長接合面2であれば、軸材としてその断面が蒲鉾形もしくは三角形その他の角形、もそくは中空のパイプ状など特に形状を問わない。 The frame 3 having the slender joint surface 2 is shown in the figure as a rectangular slender flat plate that is a band-shaped square bar. It can be of any shape, such as a semi-cylindrical shape, a triangle or other square shape, and a hollow pipe shape.

このようにフレーム3は細長接合面2を有するものであれば種々の断面形状のものを用いることができ、平板、中空管材、H形その他の型鋼、アングル材、チャンネル材のいずれかを選択することが可能である。 As described above, the frame 3 can have various cross-sectional shapes as long as it has an elongated joint surface 2, and a flat plate, hollow tube, H-shaped or other type steel, angle material, or channel material can be selected. Is possible.

図28にフレーム3をアングル材11で作成した例を、図29、図30にH形鋼13で形成した例を、図31,図32にチャンネル材14で作成した例を示す。 28 shows an example in which the frame 3 is made of angle material 11, FIGS. 29 and 30 show an example in which it is made of H-shaped steel 13, and FIGS. 31 and 32 show an example in which it is made of channel material 14.

また、細長接合面2を有するフレーム3の材質も完成する立体トラス構造物の用途によって種々選択でき、鋼、アルミニュウムなどの金属、木、合成樹脂等である。海洋構造物等を対象とする場合防食性の高いチタンを使用することも可能である。 The material of the frame 3 having the elongated joint surface 2 can also be selected from various materials depending on the use of the space truss structure to be completed, such as steel, metal such as aluminum, wood, synthetic resin, and the like. Titanium with high anti-corrosion properties can be used for offshore structures and the like.

ジョイント部材4の材質も同様であり、用途によって種々選択でき、鋼、アルミニュウムなどの金属、木、合成樹脂等である。 The material of the joint member 4 is also the same, and can be selected from various materials depending on the application, such as metal such as steel and aluminum, wood, synthetic resin, and the like.

細長接合面2を有するフレーム3を組み立てるジョイント部材4はこの細長接合面2を有するフレーム3により正四面体架構に組み立てる事ができるものであれば特に形状を問わないが、細長接合面2を有するフレーム3への接合片部5を3つ平面視で相互に120°の開きで展開し、これら接合片部5は天板もしくは側板6で相互に連結するものが好適である。図示の例は側板6で相互に連結した。側板6はこれがなくてもよい。 The joint member 4 for assembling the frame 3 having the elongated joint surface 2 may have any shape as long as the frame 3 having the elongated joint surface 2 can be assembled into a regular tetrahedral structure. It is preferable that three joint pieces 5 to the frame 3 are developed with a mutual opening of 120° in a plan view, and these joint pieces 5 are connected to each other by a top plate or a side plate 6 . The illustrated example is interconnected by side plates 6 . The side plate 6 may be without this.

なお、単位モジュールであるテトラモジュール1の相互の接合に支障をきたさないように、長方形細長平板2の端面はジョイント部材4の天井部には覆い被さらないようにし、ジョイント部材4の天井部7は正三角形の開口面とするとか、図示のように平面視略正三角形状(六角形状)の天板とする。この天井部7の各(辺)縁に接合片部5の端部や側板6が連続的に接続している。ジョイント部材4の拡大を図8、図9に示す。 In order not to interfere with the mutual joining of the tetramodules 1, which are unit modules, the end faces of the rectangular elongated flat plates 2 should not be covered with the ceiling portion 7 of the joint member 4. is an equilateral triangular opening, or a substantially equilateral triangular (hexagonal) top plate as shown in the figure. The end portions of the joint pieces 5 and the side plates 6 are continuously connected to each (side) edge of the ceiling portion 7 . An enlarged view of the joint member 4 is shown in FIGS. 8 and 9. FIG.

図示は省略するが、ジョイント部材4の天井部7を天板で構成する場合は、その中央部にボルト接合用の貫通孔を設けてもよい。 Although illustration is omitted, when the ceiling portion 7 of the joint member 4 is composed of a top plate, a through hole for bolt connection may be provided in the central portion thereof.

また、ジョイント部材4は図10に示すように、複数個(図示では4個)を溶接やその他の手段で結合させて全体を大きな塊とすることもできる。 Also, as shown in FIG. 10, a plurality of joint members 4 (four in the figure) can be joined together by welding or other means to make the whole into a large mass.

前記細長接合面2を有するフレーム3とジョイント部材4との結合に関しては、ジョイント部材4の接合片部5と長方形細長平板2の結合箇所では、双方を重ね合わせてから固定することや、細長接合面2を有するフレーム3にスリットを形成し、接合片部5をこのスリットへ差し込んで挟み込むものであり、接合片部5とフレーム3の双方の固定はボルト・ナットによる締結や溶接などによる。 Regarding the connection between the frame 3 having the elongated joint surface 2 and the joint member 4, at the joint portion of the joint piece 5 of the joint member 4 and the rectangular elongated flat plate 2, the two are overlapped and then fixed, or the elongated joint is applied. A slit is formed in the frame 3 having the surface 2, and the joint piece 5 is inserted into the slit and sandwiched between them.

図6、図7はジョイント部材4の接合片部5が細長接合面2を有するフレーム3の外側で接合する例を示したが、これが逆に内側で接合するものでもよい。図11に内側(図11a参照)で接合する場合と、外側(図11b参照)で接合する場合の両方の接合例を示す。 6 and 7 show an example in which the joint piece 5 of the joint member 4 is joined on the outside of the frame 3 having the elongated joint surface 2, but conversely, it may be joined on the inside. FIG. 11 shows examples of joining both inside (see FIG. 11a) and outside (see FIG. 11b).

なお、接合片部5が細長接合面2を有するフレーム3の外側で接合する場合は細長接合面2に対してジョイント部材4の接合片部5は突出しないように面一を同じくすれば、ジョイント部材4の存在が細長接合面2を有するフレーム3同士の重ね合わせ接合に邪魔になることはない。 When the joint piece 5 is joined outside the frame 3 having the elongated joint surface 2, the joint piece 5 of the joint member 4 should be flush with the elongated joint surface 2 so that the joint piece 5 does not protrude. The presence of the member 4 does not interfere with overlapping joining of the frames 3 having the elongated joining surfaces 2 .

次にかかるテトラモジュール1により立体トラス構造物を形成することについて説明する。テトラモジュール1は単位モジュールとして相互に接合して組立てられて立体トラス構造物を形成するが、このテトラモジュール1同士の接合は図2等に示すように細長接合面2を有するフレーム3の相互を細長接合面2で重ね合せて接合する。 Next, the formation of a space truss structure with such tetramodules 1 will be described. The tetramodules 1 are assembled as unit modules by joining together to form a three-dimensional truss structure. As shown in FIG. The elongated joint surfaces 2 are overlapped and joined.

なお、このテトラモジュール1の相互を接合し、かつ固定するは、細長接合面2を有するフレーム3の相互をフレーム3の部分で固定する行う場合と、細長接合面2を有するフレーム3同士は固定せずにジョイント部材4相互を結合して行う場合と、その両方を採用する場合とがある。 The tetramodules 1 are joined and fixed to each other by fixing the frames 3 having the elongated joint surfaces 2 to each other at the portion of the frame 3, or by fixing the frames 3 having the elongated joint surfaces 2 to each other. There is a case where the joint members 4 are connected to each other without doing so, and a case where both of them are adopted.

また、細長接合面2を有するフレーム3を重ね合わせての相互をこのフレーム3の部分で固定するには、ボルト・ナットによる締結、溶接、凹凸結合、バンド等による加締めなどの手段で結合することが可能である。 In addition, in order to stack frames 3 having elongated joint surfaces 2 and fix each other at the portion of the frames 3, they are joined by means such as fastening with bolts and nuts, welding, concavo-convex joining, crimping with a band or the like. Is possible.

さらに、フレーム3相互に重ね合わせを強固にするため、図12に示すように細長接合面2に凹凸8を形成し、この凹凸8による相欠きによる接合としてもよい。 Furthermore, in order to strengthen the mutual superposition of the frames 3, as shown in FIG.

かかる凹凸8による相欠きによる接合例としては、図12の図示の他に細長接合面2を点状の凹凸のエンボスにする場合、歯の波状のギザギザによる場合などが想定できる。 As an example of bonding by interlacing due to such unevenness 8, in addition to the illustration in FIG. 12, a case where the elongated bonding surface 2 is embossed with point-like unevenness, a case where teeth are notched, etc. can be assumed.

テトラモジュール1の相互の接合によって組み立て可能な立体トラス構造物の形態は盤状やキューブ状など種々可能であり、図1に示すように内部に相補的な四角錐状トラス架構領域Bを構成することができる。 The shape of the three-dimensional truss structure that can be assembled by joining the tetramodules 1 to each other is possible in various forms such as a board shape and a cube shape, and as shown in FIG. be able to.

テトラモジュール1で組み立てる立体トラス構造物は、テトラモジュール1同士の細長接合面2を有するフレーム3の相互を細長接合面2を接合させた結合の結果、立体トラス構造物の内部に相補的な四角錐状トラス架構領域Bが構成される。 The space truss structure assembled with the tetramodules 1 has a complementary four-dimensional structure inside the space truss structure as a result of joining the frames 3 having the elongated joint surfaces 2 of the tetramodules 1 to each other by joining the elongated joint surfaces 2 to each other. A pyramidal truss frame region B is constructed.

図13に示すようにテトラモジュール1を頂点を一点に集めるように4個を組み合わせた場合、テトラモジュール1の頂点が対向する面を形成する辺に該当するフレーム3の細長接合面2のうち1つは前記一点に集めるようにした頂点の集合に対してこれを囲むような正方形枠Aを構成し、ここに相補的な四角錐状トラス架構領域Bが形成される。 As shown in FIG. 13, when four tetramodules 1 are combined so that the vertexes are gathered at one point, one of the elongated joint surfaces 2 of the frame 3 corresponding to the sides forming the surfaces facing the vertexes of the tetramodules 1 First, a square frame A surrounding the set of vertices gathered at one point is formed, and a complementary quadrangular pyramid-shaped truss frame region B is formed here.

この相補的な四角錐状トラス架構領域Bについて、さらに説明すると、正四面体状架構である単位モジュールのテトラモジュール1を2個稜線部分となるフレーム3の部分で細長接合面2を接合させると、この細長接合面2が重なるフレーム3は斜材となり、一方、他のフレーム3は細長接合面2を外側に向けて水平または垂直にかつ直交方向に並ぶ。これが組み合わさると前記相補的な四角錐状トラス架構領域Bの底辺面の正方形枠Aが形成される。 To further explain the complementary quadrangular pyramid-shaped truss frame region B, two tetra-modules 1, which are unit modules of a regular tetrahedral frame, are joined together at their elongated joint surfaces 2 at the portion of the frame 3 that serves as the ridgeline portion. , the frame 3 on which this elongate joint surface 2 overlaps serves as a diagonal member, while the other frames 3 are arranged horizontally or vertically and orthogonally with the elongate joint surface 2 facing outward. When these are combined, a square frame A on the bottom surface of the complementary quadrangular pyramid-shaped truss frame region B is formed.

ちなみに、前記相補的な四角錐状トラス架構領域Bの体積はテトラモジュール1を2つ合わせた体積と同一である。 Incidentally, the volume of the complementary square-pyramidal truss frame region B is the same as the volume of two tetramodules 1 combined.

このように連結するテトラモジュール1が前後、左右に組まれた場合、単位モジュールの側面間に相補的な四角錐状トラス架構領域Bを形成することができ、テトラモジュールだけで安定したトラス構造を組み立てることができる。 When the tetramodules 1 that are connected in this way are assembled in the front, back, left, and right, it is possible to form a complementary quadrangular pyramid-shaped truss frame region B between the side surfaces of the unit modules, and a stable truss structure can be formed only by the tetramodules. Can be assembled.

さらに、テトラモジュール1を組み合わせるのに、正四面体の稜線部分となるフレーム3は相互に重なり、2重となるので強度が増し、これが斜材の部分であれば立体トラス構造物の斜材が堅牢なものとなる。 Furthermore, when combining the tetramodules 1, the frames 3 that form the ridges of the regular tetrahedron are overlapped with each other, making them double, which increases the strength. becomes robust.

また、図14、図15、図16に示す様に前記相補的な四角錐状トラス架構領域Bを合体させた正八面体状架構領域Cを内部に組むようにトラス構造物を形成することも可能である。 Further, as shown in FIGS. 14, 15, and 16, it is also possible to form a truss structure so as to incorporate a regular octahedral frame region C into which the complementary quadrangular pyramid-shaped truss frame regions B are united. be.

図33は図14の構造体と同じものであるが、4個のテトラモジュール1から形成される稜線の長さがテトラモジュール1の2倍の正四面体状トラス(グレーで示す)が形成され、その内部に、相補的な正八面体状架構領域Cを形成する。 FIG. 33 is the same as the structure in FIG. 14, but a regular tetrahedral truss (shown in gray) having a ridge length twice that of the tetramodule 1 formed by four tetramodules 1 is formed. , forming a complementary regular octahedral framework region C therein.

該正四面体状トラスと同じ大きさの正四面体状トラス(白で示す)が正四面体状トラスの互いの中点で交差して、新たな双対の正四面体状トラスを形成する。この場合、双対の正四面体状トラスの外側に位置する4個ずつの頂点は、キューブ状トラス構造の8個の頂点を構成している。該キューブ状トラス構造は、8個の正四面体状モジュールからなる。 A tetrahedral truss of the same size as the tetrahedral truss (shown in white) intersects at each other's midpoints to form a new dual tetrahedral truss. In this case, the four outer vertices of the dual tetrahedral trusses form the eight vertices of the cube truss structure. The cube-shaped truss structure consists of eight regular tetrahedral modules.

図15の右側が四角錐状トラス架構領域Bをあわせて内部に正八面体状架構領域Cを構成する場合、左側は四角錐状トラス架構領域Bの底辺面四角形を開放面として外側に向けて正八面体状架構領域Cを構成しない場合である。上側が組立後の状態、下側が組立後の状態である。 In the case where the right side of FIG. 15 includes the quadrangular pyramidal truss frame region B to form a regular octahedral frame region C inside, the left side is a square pyramidal truss frame region B facing outward with the quadrangular bottom face of the quadrangular pyramidal truss frame region B as an open face. This is the case where the face piece-shaped frame region C is not configured. The upper side is the state after assembly, and the lower side is the state after assembly.

なお、テトラモジュール1の組合せは比較的自由であり、図18にその展開の例を示すと、テトラモジュール1の4つを3回転対称で結合させたもの(図18の左端)を2つ準備し、そのうちの1つを裏返して(図18の中央)、互いの頂点4箇所が合うようにフレーム3を接合すると平面状の3回回転対称のトラス構造(図18の右端)が形成できる。 The combination of the tetramodules 1 is relatively free, and an example of its development is shown in FIG. Then, one of them is turned over (the center of FIG. 18) and the frame 3 is joined so that the four vertexes of each other are aligned to form a planar truss structure with three-fold rotational symmetry (the right end of FIG. 18).

図16、図17に示すように前記正四面体状架構であるテトラモジュール1の頂点のジョイント4同士の集合箇所をガセットプレート9よる連結で被覆した。 As shown in FIGS. 16 and 17, the gusset plate 9 was used to connect the joints 4 at the apexes of the tetramodule 1, which is the regular tetrahedral frame, to cover the joints.

ガセットプレート9は図示の例では円形のディスクプレートであり、ガセットプレート9により単位モジュール間の接合をジョイント部材相互の間で補強する。 The gusset plate 9 is a circular disc plate in the illustrated example, and reinforces the connection between the unit modules between the joint members.

また、ガセットプレート9はディスクプレートによることで、一枚のガセットプレートで4つの単位モジュールの接合を補強することができる。 Further, since the gusset plate 9 is a disk plate, it is possible to reinforce the connection of the four unit modules with a single gusset plate.

さらに、図18に示すように、外周部の単位モジュールのジョイント同士の集合箇所を90°に折曲げたディスクプレートによるガセットプレート9′で覆って連結し、単位モジュール間の接合を補強する。このようにすれば、ガセットプレート9′が単位モジュール間の接合を補強することができる。 Furthermore, as shown in FIG. 18, joints of the unit modules on the outer periphery are covered with a gusset plate 9' made of a disk plate bent at 90 degrees and connected to reinforce the joints between the unit modules. In this way, the gusset plate 9' can reinforce the connection between the unit modules.

図34、図35にテトラモジュール1の組合せの増殖形態を示す。図34は正四面体状モジュールの稜線の長さの4倍の正四面体状トラス構造(グレーで示す)は、24個の正四面体状モジュールから形成される。 Figures 34 and 35 show the growth morphology of the tetramodule 1 combination. FIG. 34 shows a tetrahedral truss structure four times the length of the ridgeline of the tetrahedral module (shown in gray) is formed from 24 tetrahedral modules.

該稜線の長さが4倍の正四面体状トラス構造と同じ大きさの正四面体状トラス構造(白で示す)が互いの稜線の中点で交差して、双対の正四面体状トラス構造を形成する。この場合、双対の正四面体状トラスの外側に位置する4個ずつの頂点は、キューブ状トラス構造の8個の頂点を構成している。最終的にキューブ状トラス構造は、64個の正四面体状モジュールから形成される。 A regular tetrahedral truss structure with four times the length of the ridgeline and a regular tetrahedral truss structure of the same size (shown in white) intersect at the midpoint of each other's ridgeline to form a dual regular tetrahedral truss. form a structure. In this case, the four outer vertices of the dual tetrahedral trusses form the eight vertices of the cube truss structure. Finally, a cube-shaped truss structure is formed from 64 regular tetrahedral modules.

図35では、双対の正四面体状トラスの外側に位置する4個ずつの頂点は、キューブ状トラス構造の8個の頂点を構成している。すべて正四面体状モジュールからなるキューブ状トラス構造は、216個の正四面体状モジュールから形成される。 In FIG. 35, the four outer vertices of the dual tetrahedral trusses constitute the eight vertices of the cube truss structure. A cube-like truss structure consisting of all tetrahedral modules is formed from 216 tetrahedral modules.

本発明のモジュール式骨組構造で、その構築物として床X・壁Yや屋根Zのあるものを構築する場合は、前記四角錐状トラス架構領域Bの底辺面四角形が水平または垂直に並び、構築面を形成するようにすればよい。 In the modular frame structure of the present invention, when constructing a structure having a floor X, a wall Y, and a roof Z, the quadrangles on the base surface of the quadrangular pyramidal truss frame region B are arranged horizontally or vertically, and the construction surface should be formed.

図3は全体が盤状体である状態の斜視図で、水平にテトラモジュール1が相互に結合するための接合面aとテトラモジュール1を相互に接合するための接合面bとが形成される。 FIG. 3 is a perspective view of the board-like body as a whole, in which a bonding surface a for mutually bonding the tetramodules 1 and a bonding surface b for mutually bonding the tetramodules 1 are formed horizontally. .

前記盤状体を直交させた状態を図4、図5に示す。図4,図5に示すように床X部分と壁Y部分の結合、もしくは壁Yと屋根Z部分の接合は水平または垂直にかつ直交方向に並ぶフレーム同士の接合となり、床X・壁Yや屋根Zとしての立体トラス構造物を直角に組むことができ、床や屋根Zに対して直角に立ち上がる(または立ち下がる)壁Yを形成することができる。 FIGS. 4 and 5 show the state in which the board-shaped bodies are orthogonalized. As shown in FIGS. 4 and 5, the connection between the floor X portion and the wall Y portion or the connection between the wall Y and the roof Z portion is the connection between the frames arranged horizontally or vertically and in the orthogonal direction. A space truss structure as a roof Z can be assembled at right angles, and a wall Y can be formed that rises (or falls) at right angles to the floor or roof Z.

図4において、cは水平にテトラモジュール1を相互に接合するための該モジュールの接合面で床Xの拡張となる。dは垂直にテトラモジュール1を相互に接合するための該モジュールの接合面で、壁Yの拡張となる。eは水平にテトラモジュール1を相互に接合するための該モジュールの接合面で、屋根Zの拡張となる。 In FIG. 4, c is the extension of the floor X at the joining surface of the tetramodules 1 horizontally for joining them to each other. d is an extension of the wall Y, the joining surface of the tetramodules 1 for joining them together vertically. e is the joint surface of the tetramodules 1 for joining them together horizontally and is an extension of the roof Z;

このようにして構築された立体トラス構造物の耐力・変形形状については、テトラモジュールによる相補的な四角錐トラスである四角錐状トラス架構領域Bの効用について説明する。 As for the yield strength and deformation shape of the space truss structure constructed in this way, the utility of the quadrangular pyramidal truss frame area B, which is a complementary quadrangular pyramidal truss by the tetramodule, will be explained.

立体トラス構造は軽量で大径間を形成できることから屋根構造等に用いられることが多い 。したがって、荷重は雪荷重や風荷重等の鉛直荷重が支配的であり、設計上は強度設計により検討が行われる。平面的に大径間を形成する立体トラス構造 を長期にわたり極めて大きな鉛直荷重を支持する構造物に適用することを考える 。この場合、地震による影響も考慮しなければならず、水平荷重に対する 立体トラスの保有耐力や塑性変形能力が要求される。 Space truss structures are often used for roof structures because they are lightweight and can form large spans. Therefore, vertical loads such as snow load and wind load are dominant, and the design is examined based on strength design. Consider applying a space truss structure that forms a large planar span to a structure that supports an extremely large vertical load over a long period of time. In this case, the impact of earthquakes must also be considered, and the capacity of the space truss to withstand horizontal loads and plastic deformation capacity are required.

図1に示す立体トラスをラチス形式として見れば、テトラモジュールによる相補的な四角錐状領域が構成される立体トラスは上面、下面を正方形のラチスとし,斜材を下面を構成する下弦材への投影面で重ね合わせる部材構成として見立てられる。この場合、相補的な四角錐状トラス架構領域を形成する各個材は、3次元方向の部材を構成している。 If the space truss shown in Fig. 1 is viewed as a lattice structure, the space truss composed of complementary quadrangular pyramid-shaped regions by tetramodules has square lattices on the upper and lower surfaces, and diagonal members are connected to the lower chord members that constitute the lower surface. It can be regarded as a component structure that overlaps on the projection plane. In this case, the individual members forming the complementary quadrangular pyramid-shaped truss frame regions constitute three-dimensionally oriented members.

したがって、立体トラス構造を構成するトラス個材が座屈しても応力の再配分が考えられ、地震力に対する靱性が期待できる。また、テトラモジュールによる相補的な四角錐状トラス架構領域を構成するトラス構造は他の立体トラスの部材構成と比較すると、部材数と節点数が最小限のテトラモジュールによるプレハブ化によって経済性に富む立体トラスが形成可能である。 Therefore, even if the truss members of the space truss structure buckle, the stress can be redistributed, and toughness against seismic force can be expected. In addition, the truss structure, which constitutes the complementary quadrangular pyramidal truss frame area with tetra modules, is more economical than other three-dimensional truss member configurations because it is prefabricated with tetra modules, which has a minimum number of members and nodes. A space truss can be formed.

次に本発明の第2実施形態として、図22、図23に示すように立体トラス構造の単位架構となる単位モジュールを正八面体状架構であるオクタモジュール10とした場合について説明する。正八面体とは正多面体の一種であり、空間を8枚の正三角形で囲んだ立体である。正四面体の各頂点を辺の中心まで切り落とした形でもある。 Next, as a second embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 22 and 23, the case where the unit modules that are the unit frames of the space truss structure are octahedral frames 10 will be described. A regular octahedron is a type of regular polyhedron, and is a three-dimensional solid whose space is surrounded by eight equilateral triangles. It is also a shape in which each vertex of a regular tetrahedron is cut down to the center of the side.

本発明のオクタモジュール10の場合も前記テトラモジュール1と同じく、正確には正八面体を想定し、八面体の稜線部分となるフレームを細長接合面2を有するフレーム3で形成し、これら細長接合面2を有するフレーム3の端部をジョイント部材4で連結して正八面体状架構に組み立てた。 In the case of the octamodule 10 of the present invention, as in the case of the tetramodule 1, a regular octahedron is assumed to be precise, and the frame serving as the ridge line portion of the octahedron is formed of a frame 3 having an elongated joint surface 2, and these elongated joint surfaces are formed. 2 were connected by joint members 4 to assemble a regular octahedral structure.

フレーム3はすべて同一の長さである。オクタモジュールは2つの四角錐状フレームが正方形フレームを共通にして上下に構成されたもので、3組の正方形のフレームが相互に交差して8個の三角形格子を形成するものである。 All frames 3 are of the same length. The octa-module consists of two quadrangular pyramid-shaped frames arranged vertically with a square frame in common, and three sets of square frames cross each other to form eight triangular lattices.

図示は省略するが、ジョイント部材4は、細長接合面を有するフレームへの接合片部を3つ平面視で相互に90°の開きで展開し、これら接合片部は天板もしくは側板で相互に連結してなる。 Although illustration is omitted, the joint member 4 has three joint pieces that are connected to the frame having an elongated joint surface and are spread out at an angle of 90° to each other in a plan view. It becomes connected.

細長接合面2を有するフレーム3は、正八面体状架構の軸材となるものであり、ジョイント部材4で計12本が組まれ、正八面体状架構の「略」とは、細長接合面2が12面あり、また6つの頂点部分には正四角形の平面があり、側面である正三形のトラス面の8個にこれらが加わり全部で26面体であることによる。 The frame 3 having the elongated joint surface 2 serves as a shaft member of the regular octahedral frame, and a total of 12 joint members 4 are assembled. There are 12 faces, and 6 vertices have regular quadrangular planes, and these are added to the 8 regular triangular truss faces that are the side faces, making a total of 26 faces.

ジョイント部材4はこの細長接合面2を有するフレーム3により正八面体状架構に組み立てる事ができるものであれば特に形状を問わないが、細長接合面2を有するフレーム3への接合片部5の4個を平面視で相互に90°の開きで展開し、これら接合片部5は天板もしくは側板で相互に連結してもよい。 The joint member 4 may have any shape as long as it can be assembled into a regular octahedral frame by the frame 3 having the elongated joint surface 2. The pieces may be developed with an opening of 90° to each other in a plan view, and these joining piece portions 5 may be connected to each other by a top plate or a side plate.

前記細長接合面2を有するフレーム3は図示では帯状角材である長方形細長平板であるが、正八面体状架構として組んだ時に外側に向かう面が細長接合面2であれば、軸材としてその断面が蒲鉾形もしくは三角形その他の角形、もそくは中空のパイプ状など特に形状を問わない。 The frame 3 having the slender joint surface 2 is shown in the figure as a rectangular slender flat plate that is a belt-shaped square bar. It can be of any shape, such as a semi-cylindrical shape, a triangular shape, a rectangular shape, or a hollow pipe shape.

前記テトラモジュール1の場合と同じく、細長接合面2を有するフレーム3は、平板、中空管材、H形その他の型鋼、アングル材、チャンネル材のいずれかを選択することができる。 As in the case of the tetramodule 1, the frame 3 having the elongated joint surfaces 2 can be selected from flat plates, hollow tubes, H-shaped or other shaped steel, angles, or channels.

また、細長接合面2を有するフレーム3の材質も完成する立体トラス構造物の用途によって種々選択でき、鋼、アルミニュウムなどの金属、木、合成樹脂等である。海洋構造物等を対象とする場合防食性の高いチタンを使用することも可能である。 The material of the frame 3 having the elongated joint surface 2 can also be selected from various materials depending on the use of the space truss structure to be completed, such as steel, metal such as aluminum, wood, synthetic resin, and the like. Titanium with high anti-corrosion properties can be used for offshore structures and the like.

ジョイント部材4の材質も同様であり、用途によって種々選択でき、鋼、アルミニュウムなどの金属、木、合成樹脂等である。 The material of the joint member 4 is also the same, and can be selected from various materials depending on the application, such as metal such as steel and aluminum, wood, synthetic resin, and the like.

フレーム3の細長接合面2は正八面体の辺C(稜線)を平面的に削り取った面であり、その平面のなす角度は正八面体の中心に対して細長接合面2の幅方向では傾きのないものである。また、細長接合面2の幅寸は前記削り取った程度によるが、特に限定されるものではない(図示しない。)。 The elongated joint surface 2 of the frame 3 is a plane obtained by cutting off the side C (ridgeline) of the regular octahedron, and the angle formed by the plane is not tilted in the width direction of the elongated joint surface 2 with respect to the center of the regular octahedron. It is. Also, the width of the elongated joint surface 2 depends on the degree of scraping, but is not particularly limited (not shown).

ジョイント部材4の接合片部5と長方形細長平板2の結合は、重ね合わせ、もしくは差し込みであり、固定はボルト・ナットによる締結、溶接などであり、ジョイント部材4の接合片部5が細長接合面2を有するフレーム3の内側で接合する場合、外側で接合する場合、また、差込による場合など前記テトラモジュール1と同じである。 The joining piece portion 5 of the joint member 4 and the rectangular elongate flat plate 2 are joined by overlapping or inserting, and fixed by fastening with bolts and nuts, welding, etc., and the joining piece portion 5 of the joint member 4 is an elongate joint surface. It is the same as the tetramodule 1 when joining on the inside of the frame 3 with 2, when joining on the outside, by inserting, etc.

次にかかるオクタモジュール10により立体トラス構造物を形成することについて説明する。オクタモジュール10は相互に接合して立体トラス構造物を形成するが、前記テトラモジュール1と同じくこの接合は細長接合面2を有するフレーム3の相互を細長接合面2で重ね合せて接合する。 Next, the formation of a space truss structure with such octamodules 10 will be described. The octamodules 10 are joined together to form a three-dimensional truss structure. Similar to the tetramodules 1, this joining involves overlapping and joining frames 3 having elongated joint surfaces 2 at the elongated joint surfaces 2. As shown in FIG.

なお、このオクタモジュール10の相互の接合には、細長接合面2を有するフレーム3の相互の固定を行う場合と細長接合面2を有するフレーム3同士は固定せずにジョイント部材4相互の結合で行う場合と、その両方を採用する場合がある。 The octamodules 10 can be joined together by either fixing the frames 3 having the elongated joint surfaces 2 to each other or by joining the joint members 4 to each other without fixing the frames 3 having the elongated joint surfaces 2 to each other. Sometimes it does and sometimes it does both.

また、細長接合面2を有するフレーム3を重ね合わせての相互をこのフレーム3部分で固定するには、ボルト・ナットによる締結、溶接、凹凸結合、バンド等によるカシメなどの手段で結合することが可能であるが、細長接合面2に凹凸を形成し、相欠きによる接合としてもよい。 In addition, in order to stack frames 3 having elongated joint surfaces 2 and fix them together at this frame 3 portion, they can be joined by means such as fastening with bolts and nuts, welding, concavo-convex joining, and caulking with a band or the like. Although it is possible, unevenness may be formed on the elongated joint surface 2 and jointing may be performed by interlacing.

前記のように、内部に四角錐トラスの2つを底辺面四角形を共通にして有するオクタモジュール10は、図24に示すように、3回回転対称性で組んだ場合に、立体トラス構造物内部に相補的正四面体状架構領域Dが形成される。 As described above, the octamodule 10 having two quadrangular pyramidal trusses inside with a quadrangular bottom surface in common, when assembled with three-fold rotational symmetry as shown in FIG. A complementary regular tetrahedral framework region D is formed in the .

図25はさらにオクタモジュール10の組合せを展開して盤体を構成した場合であり、細長接合面2を有するフレーム3の細長接合面2を接合させると、この細長接合面2が重なるフレームは斜材となる。立体トラス構造物の内部に相補的な正四面体状架構領域Dが形成されることについては、図24と同様である。 FIG. 25 shows a case in which the combination of the octamodules 10 is further expanded to form a board. material. Formation of a complementary regular tetrahedron frame region D inside the space truss structure is the same as in FIG. 24 .

このようにオクタモジュールのみによって形成される相補的正四面体状架構領域を有する立体トラス構造物の耐力・変形形状については、前記説明した通りである。 The strength and deformation shape of the space truss structure having the complementary regular tetrahedron frame region formed only by octamodules in this way are as described above.

本発明の第3実施形態として、図26に示すように、前記オクタモジュール10をテトラモジュール2個を相互に連結し、かつ、フレーム3の√2の長さを有するフレーム3aを追加して形成した。 As a third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 26, the octamodule 10 is formed by connecting two tetramodules to each other and adding a frame 3a having a length of √2 of the frame 3. bottom.

図27に示すようにこのオクタモジュール10を相互に連結することによって、√2の長さを有するフレーム3aによって形成される相補的な四面体状架構領域Dが形成できる。 By interconnecting the octamodules 10 as shown in FIG. 27, a complementary tetrahedral frame region D formed by a frame 3a having a length of √2 can be formed.

図示は省略するが、前記オクタモジュール10の場合も図36、図38に示す一体型のテトラモジュール1と同様にショイント部材を用いない一体型のモジュールとして構成してもよい。 Although not shown, the octamodule 10 may also be configured as an integrated module without using joint members, like the integrated tetramodule 1 shown in FIGS.

1…テトラモジュール 2…細長接合面
3,3a…フレーム 4…ジョイント部材
5…接合片部 6…側板
7…天井部 8…凹凸
9,9′…ガセットプレート
10…オクタモジュール 11…アングル材
13…H形鋼 14…チャンネル材
39…アルミニウムシート 40,41,42…フランジ
A…正方形枠 B…四角錐状トラス架構領域
C…正八面体状架構領域 D…正四面体状架構領域
X…床 Y…壁
Z…屋根
a,b,c,d,e…正方形枠の一部


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Tetra module 2... Elongated joint surface 3, 3a... Frame 4... Joint member 5... Joint piece part 6... Side plate 7... Ceiling part 8... Concave and convex portion 9, 9'... Gusset plate 10... Octa module 11... Angle member 13... H-shaped steel 14 Channel material 39 Aluminum sheet 40, 41, 42 Flange A Square frame B Quadrangular pyramid truss frame region C Octahedral frame region D Tetrahedral frame region X Floor Y Wall Z... Roof a, b, c, d, e... Part of square frame


Claims (3)

立体トラス構造の単位架構となる単位モジュールを造り、単位モジュールを相互に接合して立体トラス構造物を構築するモジュール式骨組構造であり、単位モジュールは、四面体または八面体の稜線部分を細長接合面を有するフレームで形成し、これら細長接合面を有するフレームの端部をジョイント部材で連結して四面体状架構であるテトラモジュール、または八面体状架構であるオクタモジュールに組み立て、細長接合面を有するフレームの相互を細長接合面を接合させて単位モジュールであるテトラモジュールまたはオクタモジュール同士を相互に連結し、単位モジュールのジョイント同士の集合箇所をガセットプレートで覆って連結し、単位モジュール間の接合を補強することを特徴としたモジュール式骨組構造。 It is a modular frame structure that builds unit modules that become the unit frame of the space truss structure, and joins the unit modules to build the space truss structure. The frame is formed by a frame having a surface, and the ends of the frame having the elongated joint surface are connected by a joint member to assemble a tetramodule, which is a tetrahedral structure, or an octamodule, which is an octahedral structure, and the elongated joint surface is assembled. The tetramodules or octamodules, which are unit modules, are connected to each other by joining the elongated joint surfaces of the frames, and the joints of the unit modules are covered with a gusset plate to connect the joints between the unit modules. A modular frame structure characterized by reinforcing the ガセットプレートはディスクプレートによる請求項1記載のモジュール式骨組構造。 2. The modular frame structure of claim 1, wherein the gusset plates are disk plates. 外周部の単位モジュールのジョイント同士の集合箇所を90°に折曲げたディスクプレートで覆って連結し、単位モジュール間の接合を補強する請求項2記載のモジュール式骨組構造。


3. The modular frame structure according to claim 2, wherein joints of the unit modules on the outer circumference are covered and connected by a disk plate bent at 90 degrees to reinforce the joints between the unit modules.


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