JP2023157564A - 連結部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成要素が軽量、安価かつ施工が行いやすく、適切な強度を有したジオデシック構造を有した壁や構造物およびこれに使用する各種の構成要素を提供することを課題とする。【解決手段】空間を仕切る壁１００を構成するフレーム要素１０１の連結部材１であって、中心部から外側に向かって放射状に配置された複数の連結手段２を有し、連結手段２はフレーム要素１０１の末端と結合可能に構成されると共に、フレーム要素１０１に作用した荷重に応じて弾性変形可能な変形部位３を有していることを特徴とする。複数のフレーム要素１０１を弾性変形可能な連結手段によって連結することで、フレーム要素１０１の長さによって変動するフレーム要素１０１同士の取り付け角度が自動的に調節され、それにより様々な表面形状を要する壁の骨格を形成することができるものとなっている。【選択図】図１

Description

本発明は、多角形パネルの組み合わせによって構成される外壁を形成するための連結部材に関するものである。

建物などの在来工法は、柱等の垂直材、土台、梁、桁、軒等の水平材と筋交いを組み合わせて骨格を作ることが行われる。これらの建築物の耐震、耐風といった外力に対する強度は、建築物の骨格を形成する木材自体及び木材同士を結合した結合部の強度と、筋交いの配置によってもたらされている。
これに対してジオデシック構造と言われる、三角形を基本要素として形成した構造体がある。これは、応力を表面上で分散させることで外力に対して強度の高い建造物を構成できるものである。特許文献１には、このようなジオデシック構造を有したドームを建設するためのドーム構築用金具とドーム構築方法が記載されている。ドーム構築用金具は、六角形または五角形のコアプレートと、コアプレートに取り付けられたアームプレートを有したものである。アームプレートは板部材をコの字形に折り曲げて形成され、この部分に枠部材を介してパネルを取り付けることで半球状の壁面を有するドームを構築できるように構成したものである。

特開２００７－２３９３８８号公報

ジオデシック構造は、上記のように在来工法に比べて優れた強度を有しており壁の強度を高めることに適している。特許文献１記載の構造は、予め三角形状の外形を有したフレームによって構成されたパネルをドーム構築用金具によって組み合わせるものである。しかし、三角形状の外形を有したパネルは、単体において厚みのある剛体として形成されているため、強度はあるものの重量がある。また、パネルを連結するドーム構築用金具にも、このようなパネルを支えて保持するための強度が必要であるから、剛性の高い重量のある金具が必要になる。

一方、ジオデシック構造は、上記のような平面要素を用いずに、棒状の要素であるフレームを継ぎ足すように組み合わせて形成することができる。この構造の場合、棒状のフレーム要素に作用する荷重は長手方向に沿った圧縮力と引張り力と、各フレーム要素同士を接続する両端部分における接続部材との結合強度のみである。このため、ジオデシック構造を棒のようなフレーム要素のみの骨格構造体として構成すると、骨格構造体を維持できる程度の強度を有していればよいので軽量化が可能になり、施工自体の労力を少なくすることができるという特徴を有している。
本発明は当該事情に鑑み発明されたものであって、構成要素が軽量、安価かつ施工が行いやすく、適切な強度を有したジオデシック構造を有した壁や構造物およびこれに使用する各種の構成要素を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
空間を仕切る壁の骨格を構成するフレーム要素の連結部材であって、
中心部から外側に向かって放射状に配置された複数の連結手段を有し、
当該連結手段は前記フレーム要素の末端と結合可能に構成されると共に、前記フレーム要素に作用した荷重に応じて弾性変形可能な変形部を有していることを特徴とする連結部材。

また、本発明は上記連結部材において、前記連結手段を弾性変形可能な線状部材によって形成し、当該線状部材を先端部においてＵ字状に屈曲させたことを特徴とする。

また、本発明に係る連結部材は、空間を仕切る壁を構成するフレーム要素の連結部材であって、中心部から外側に向かって放射状に配置された複数の連結手段を有し、当該連結手段は弾性変形可能な線状部材をコイル状に巻回した巻回部を先端部に設けたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る連結部材は、空間を仕切る壁を構成するフレーム要素の連結部材であって、中心部から外側に向かって放射状に配置された複数の連結手段を有し、当該連結手段は前記フレーム要素の末端と結合可能に構成されると共に、前記フレーム要素に作用した荷重によって弾性変形する板状片によって形成されたことを特徴とする。

また、本発明は上記連結部材において、空間を仕切る壁を構成するフレーム要素の連結部材であって、中心部から外側に向かって放射状に配置された複数の連結手段を有し、前記放射状に配置された複数の連結手段は、弾性変形可能な単一の板状材若しくは複数の板状材を組み合わせて構成されていることを特長とする。

本発明に係る連結部材は空間を仕切る壁を構成するためのフレーム要素の連結部材である。フレーム要素の一例は３０ｃｍ～４０ｃｍ程度の長さを有する棒状体である。このような棒状体によって構成される空間を仕切る壁とは、複数の棒状体を端部で接続することによって形成した格子のようにフレーム要素間の空間が開いている骨格、若しくはこの骨格を基礎として空間を塞ぐ面要素を貼り付けたような仕切りをいうものである。
最適な例として、三角形要素を組み合わせて構成される球面に近似したポリゴン状の壁面を構成する際に、フレーム要素同士を曲面の曲率に応じて適切な角度で屈曲した状態で配置できるという効果を有している。本発明に係る連結部材は、フレーム要素同士を作用した力に応じて自動的に変形することで、両者間に生じる歪みを吸収した状態で連結し、結果として様々な壁形状に対応し組み立てやすいという効果を有するものである。

本発明に係る連結部材の外観を表した説明図である。 多面体状の側壁面を有した壁の説明図である。 連結部材の他の形態を表した説明図である。 連結部材の他の形態を表した説明図である。 連結部材の他の形態を表した説明図である。 連結部材の他の形態を表した説明図である。 図6に示した連結部材に用いる連結手段の説明図である。 連結部材に関するさらに他の形態を表した説明図である。 連結部材に関するさらに他の形態を表した説明図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る連結部材について図を用いて説明する。連結部材には多数の形態がある。図１は連結部材の一例である連結部材１の外観を表した説明図である。連結部材の形態は複数あるが、図２に示したような多面体状の側壁面を有した壁１００の骨格を構成する棒状のフレーム要素１０１を連結する部材として使用されるものである。
複数のフレーム要素１０１の端部を連結部材を用いて接続すると、最小単位として三角形状の外形を有する複数の枠１０２が構成され、この三角形状の外形を有する枠１０２を連続的に設けるとポリゴン状の多面体を有した壁の骨格１０３が形成される。壁の形状はフレーム要素１０１の全長によって変化するものであり、平面にしたり湾曲した面を形成したり、半球形状、２０面体などの球形に近似させた多面体を形成することが可能になるものである。

連結部材１は、中心部から外側に向かって放射状に配置された６個の連結手段２を有している。連結部材１における連結手段２は、先端にＵ字状の折り返し部を設けた弾力性のある２本の平行な金属線によって形成されたアーム部３を有している。連結部材１には６本のアーム部３が設けられており、各アーム部３は基部４を中心に等角度で放射状に配置されている。アーム部３は一本の線材を連続的に屈曲させて放射状に形成したものであり、この放射状に形成されたアーム部３の中心部５を、強度のある変形しない保持部材６、７によって形成した基部４に保持されたものである。

基部４は、アーム部３の中心部５を上下方向から挟持するように装着した２個の保持部材６、７によって構成され、両保持部材６、７をネジ８等の締結手段によって固定したものである。
また、一例として保持部材６、７の間に連結部材１を配置し、中央部分にアーム部３の線径と同一の肉厚を有する座金状のスペーサ９を配置し、ネジ８によって固定している。スペーサ９は、連結手段２を適正な位置に配置するとともに、保持部材６、７による適切な保持力を得るために設けられて部材である。
アーム部３は、弾性変形可能な素材によって形成された変形部となっており、端部に形成した円形孔１０４を使用して差し込むように装着されたフレーム要素１０１に作用する荷重に応じて、フレーム要素１０１を保持した状態のまま弾性的に変形するようになっている。アーム部３は一例としてバネ性を有する鋼材によって形成されているが、必要とされる強度に応じて合成樹脂等の素材によって形成されてもよいものである。

図１に示した連結部材１は６本の連結手段を有しているが、壁１００の周縁部に配置される連結部材の場合には、連結手段の数が６本未満のものを用いる。例えば、周縁に配置する連結部材１ａは図３に示すように４本の連結手段２ａを有し、角部に配置する連結部材１ｂは図４に示すように３本の連結手段２ｂを有している。

図５は、他の形態の一例として三角フレーム５面と６面で構成するジオデシック構造に用いる５本の連結手段１２を有した連結部材１０の説明図である。
連結部材１０は、中心部から外側に向かって放射状に配置された５個の連結手段１２を有している。連結部材１０における連結手段１２は、先端にＵ字状の折り返し部を設けた弾力性のある２本の平行な金属線によって形成されたアーム部１３を有している。連結部材１０には５本のアーム部１３が設けられており、各アーム部１３は基部１４を中心に等角度で放射状に配置されている。アーム部１３は一本の線材を連続的に屈曲させて放射状に形成したものであり、この放射状に形成されたアーム部１３の中心部を、強度のある変形しない部材によって形成した基部１４に保持したものである。内部的な構造は、前述した連結部材１と同様であるので説明を省略する。

連結部材１は例示した壁１００のように三角形の枠１０２を６個まとめると六角形状の外形を成すようになり、これらを連続的に連結していくと多面体状の壁面を構成することができる。
また、連結部材１０は三角形の枠を５個まとめると５角形状の外形を成すようになる。６角形のパネルと５角形のパネルを組み合わせるとサッカーボールのような球体を形成することができるが、連結部材１と連結部材１０を組み合わせた枠を形成すると、同様にサッカーボールのような球体状の多面体を形成することができる。連結部材１と連結部材１０を組み合わせた枠を用いて、湾曲した表面形状の壁面を構成することが可能になる。

図６は、他の構造を有した連結部材２０の説明図である。連結部材２０は、一例として中心部から外側に向かって放射状に配置された６個の連結手段２２を有している。
連結部材２０における連結手段２２は１本の金属線によって形成した直線状のアーム部２３とアーム部２３の先端に形成したコイル部２４を設けた構造を有している。連結手段２２の先端に設けたコイル部２４は先端面に開口２５を有した筒状を成しており、筒状内にフレーム要素１０１の端部を差し込むことで、フレーム要素１０１を保持することができるようになっている。
連結部材２０の中央部は、複数個の連結手段２２をまとめて固定する固定部２６であり、一例としてボルトとナットで複数個の連結手段２２を結合している。

図７は連結手段２２単体の外観を表した説明図である。この連結手段２２を６個連結すると、図６に示したものと同様の連結部材２０が構成される。
複数個の連結手段２２は、先端部に開口２５を設けたコイル部２４を有すると共に、反対端に結合環２７を設けたものである。結合環２７は、複数の連結手段２２を結合させるために使用する部位であり、ボルト等の締結手段を挿通させるための孔として使用される部位である。結合環２７はアーム部２３の末端を環状に曲げて成形することで形成することができる。なお、コイル部２４の先端には、コイルを構成する線材の先端を折り曲げて構成した操作部２８を設けてもよく、この場合操作部２８を操作してコイル部２４の締め付けを緩めたり締め付けたりといった操作をすることが可能になる。

連結部材２０は、連結部材１と同様に複数のフレーム要素１０１の端部を接続することができる。複数のフレーム要素１０１を接続すると、全述した壁１００のように三角形の枠１０２を連続的に形成する多面体状の壁面枠を構成することができる。この際構成される壁面は平面ではなく、球面に近似した湾曲面になるため、連結部材１に対してフレーム要素１０１が屈曲した状態で取り付けられる必要がある。この際、アーム部２３およびコイル部２４が撓んでフレーム要素１０１に作用した力に応じて屈曲し、使用するフレーム要素１０１の長さに応じて湾曲した壁面を有する壁１００が形成される。

図８は、さらに他の構造を有した連結部材３０の説明図である。連結部材３０は、一例として中心部から外側に向かって放射状に配置された６個の連結手段３２を有した単一の板状材によって形成されている。連結手段３２は、壁面の構成に使用するフレーム要素１０１を接続する部位であり、弾性変形可能な金属板によって構成されており、中央部には連結手段３２の表裏を挟むように基部３４を設けている。基部３４は前述した基部１４と同様の部材である。板状の連結手段３２には複数の孔３３が設けられており、孔３３を用いてビス等の締結手段によってフレーム要素１０１を固定できるようになっている。
連結手段３２を構成する板状の部位は、弾性変形可能な素材によって形成されており、本実施の形態の場合には、弾性変形可能なステンレスや鉄等のバネ性を有する鋼材によって形成されている。この連結手段３２の弾性により、装着したフレーム要素１０１を適度な角度で保持できるようになっている。
連結手段３２は、中央から先端にかけて一定の幅を有するように形成してもよいが、図８に示したものは中央付近にくびれ部３５を設けている。くびれ部３５は、連結手段３２を上下方向（矢印Ｖで示した方向）および水平方向（矢印Ｈで示した方向）に対して弾性的に湾曲するように構成されている。なお、くびれ部３５の幅を太くしたり無くすことによって水平方向への湾曲を制限したり無くすことが可能になる。
なお、上記の例は連結部材３０を金属素材によって形成した場合について説明したが、素材には合成樹脂を用いても良い。

図９は、さらに他の構造を有した連結部材４０の説明図である。連結部材４０は、長方形状の外形を有した板状材からなる連結手段４１を複数組み合わせて構成されるものである。連結手段４１は、前述した連結手段３２のように孔３３が設けられており、孔３３を用いてビス等の締結手段によってフレーム要素１０１を固定できるようになっている。孔３３を設けた側の反対端付近には取り付け用の穴４２が設けられている。穴４２を中心として複数枚の連結手段４１を重ね合わせ、重ね合わせた連結手段４１の表裏を基部３４、３４によって挟持して連結させると、基部３４、３４を中心として連結手段４１を放射状に配置した連結部材４０を構成することができる。このように構成した連結部材４０は、連結手段４１の取り付け方向を、任意の方向に向けて固定することができるという特徴を有している。連結手段４１は弾性を有する金属素材によって形成されているが素材には合成樹脂を用いても良い。

以上説明した本発明に係る連結部材は、壁の骨格を構成する複数のフレーム要素を連結できるものである。特に、三角形要素を組み合わせて構成される球面に近似したポリゴン状の壁面を構成する際に適したものであり、フレーム要素同士を曲面の曲率に応じて適切な角度に屈曲した状態で固定できるように構成されていることを特徴とするものである。
上述した例は、真球体に近似した多面体の一部を壁として使用する場合を説明しているが、他の外観形状であってもポリゴン状に三角形要素を配置することで壁面を構成することが可能になる。外観形状は、連結手段によって結合するフレーム要素の長さによって形成されるものであり、長さの異なる様々なフレーム要素を組み合わせることで、任意の外形形状を有する壁面若しくは中空状の立体形状を形成することが可能になる。この際、結合されるフレーム要素同士の成す角度は様々であるが、連結手段は結合を維持したまま自由に屈曲できる構造を有しているので、様々な形態に応じてフレーム要素を結合することが可能になっている。

以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、これは一例として示したものであって、発明の技術的範囲の限定を意図したものではない。また、例示した各例および技術的要素は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において適宜組み合わせ、省略、置き換え、変更、追加を伴って使用することができるものであり、これらについても本明細書に記載されているものであり本発明の技術的範囲に属するものである。

本発明は、壁を構成することができるフレームの形成、ドーム状の建築物に利用可能である。

１ 連結部材
２ 連結手段
３ アーム部
４ 基部
５ 中心部
６、７ 保持部材
８ ネジ
９ スペーサ
１０ 連結部材
１２ 連結手段
１３ アーム部
１４ 基部
２０ 連結部材
２２ 連結手段
２３ アーム部
２４ コイル部
２５ 開口
２６ 結合環
２７ 固定部
３０ 連結部材
３２ 連結手段
３３ 孔
１００ 壁
１０１ フレーム要素
１０２ 枠
１０３ 骨格
１０４ 円形孔
１ａ 連結部材
１ｂ 連結部材
１ｃ 連結部材

Claims (5)

1. 空間を仕切る壁の骨格を構成するフレーム要素の連結部材であって、
   中心部から外側に向かって放射状に配置された複数の連結手段を有し、
   当該連結手段は前記フレーム要素の末端と結合可能に構成されると共に、前記フレーム要素に作用した荷重に応じて弾性変形可能な変形部を有していることを特徴とする連結部材。
2. 前記連結手段を弾性変形可能な線状部材によって形成し、当該線状部材を先端部においてＵ字状に屈曲させたことを特徴とする請求項１記載の連結部材。
3. 空間を仕切る壁を構成するフレーム要素の連結部材であって、
   中心部から外側に向かって放射状に配置された複数の連結手段を有し、
   当該連結手段は弾性変形可能な線状部材をコイル状に巻回した巻回部を先端部に設けたものであることを特徴とする連結部材。
4. 空間を仕切る壁を構成するフレーム要素の連結部材であって、
   中心部から外側に向かって放射状に配置された複数の連結手段を有し、
   当該連結手段は前記フレーム要素の末端と結合可能に構成されると共に、前記フレーム要素に作用した荷重によって弾性変形する板状片によって形成されたことを特徴とする連結部材。
5. 空間を仕切る壁を構成するフレーム要素の連結部材であって、
   中心部から外側に向かって放射状に配置された複数の連結手段を有し、
   前記放射状に配置された複数の連結手段は、弾性変形可能な単一の板状材若しくは複数の板状材を組み合わせて構成されていることを特長とする請求項４記載の連結部材。