JP2688631B2 - 張弦梁構造体と張弦梁構造体におけるプレストレス導入方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、張弦梁構造体と該張弦梁構造体におけプレ
ストレス導入方法に関するものである。

（従来技術と発明が解決すべき課題） 従来の屋根構造に用いられてきた張弦梁構造は、ケー
ブル等の引張材によるプレストレス導入により梁材の応
力と変形とを制御する点に最大の特徴がある。

即ち、該張弦梁構造体は、第８図に示す例の如く、所
定間隔をおいて対向立設された一対の柱体１、１間に梁
２を架設するとともに、該梁２の下側位置においてケー
ブル３を前記柱体１、１間に張設し、梁２とケーブル３
とを略中央部で補助部材４により連結してなるものが代
表的であり、梁２及びケーブル３と一対の柱対１、１と
の接合部は、例えば一方がピン支点５で他方がローラー
支点６になっている。

よって、梁２の自重によりケーブル３に生じる張力を
梁２自体に軸力として負担させることができ、また、い
わゆる自碇式であるからアンカーが不要であり、さらに
ケーブル３に対する所定のプレストレスの導入により、
梁２に対して最適な応力分布を得ることが可能となる等
の利点を有するものである。

しかしながら、従来の張弦梁構造では、ケーブル等の
引張材の端部にプレストレス導入装置が設けられている
だけであり、要求される条件や施工状態に応じて、プレ
ストレスの導入手段を使い分けたりすることは不可能で
あり、引張材に導入する張力の大きさを調節することに
より、梁部材への応力分布、変形量を制御するというよ
うなことは困難であった。

そこで、本発明は張弦梁構造による上記効果が、付加
荷重に比較して固定荷重が大きい程、あるいはスパンが
大きい程増大する点に着目し、上記課題を解決しうる張
弦梁構造体とプレストレス導入方法を提供することを目
的として提案されたものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明に係る張弦梁構造体
では、梁部材と、その下部に配設された引張材とを束部
材で連結してなる張弦梁構造体において、前記束部材が
パンタグラフ形状をなし、該束部材の頂部が前記梁部材
に接合され、底部が前記引張材の中間位置に接合されて
おり、左右隅角部間を引張装置にて連結し、該引張装置
を前記左右隅角部相互が近接する方向に締付けうるよう
にしたことを特徴とするものである。

なお、前記束部材は、前記頂部と、前記底部と、前記
両隅角部に各々接続金物が配置され、該各接続金物間を
連結する所定断面の各集成材端部を各接続金物で固定し
て一体に形成され、前記引張装置は一対のねじ付き鉄筋
材とターンバックルとで構成され、両ねじ付き鉄筋材の
一端が前記左右隅角部に各々固着され、他端がターンバ
ックルに連結されている構成とするのが好適である。

また、前記引張材はその両端部及びまたはその中間部
に各々締付装置が設けられており、該締付装置により引
張材にプレストレスを導入しうるように構成するのが望
ましい。

上記目的を達成するため、本発明に係る張弦梁構造体
におけるプレストレス導入方法では、束部材はパンタグ
ラフ形状をなし、該束部材の頂部が前記梁部材に接合さ
れ、底部が前記引張材の中間位置に接合されており、さ
らに、左右隅角部間を引張装置にて連結されており、一
方、前記引張材はその両端部及びまたはその中間部に各
々締付装置が設けられており、前記束部材の引張装置を
前記左右隅角部相互が近接する方向に締付けることによ
り、束部材を上下方向に変形させて、前記引張材にプレ
ストレスを導入するか、前記締付装置により前記引張材
にプレストレスを導入するか、あるいは前記引張装置と
締付装置の両方により引張材にプレストレスを導入しう
るようにしたことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例を図面により説明する。

第１図乃至第７図は、本発明に係る張弦梁構造体を屋
根構造に適用した一実施例を示すもので、本実施例に係
る屋根張弦梁構造体Ｔは、梁部材10、束部材11、第１引
張材30及び第２引張材31で構成されている。

本実施例では、一対の前記梁部材10、10が、所定スパ
ンをおいて対向立設された支持部材13、13（一方は図示
せず）間の中央部を頂点として山形状に配設されて架設
されており、該梁部材10、10と、その下部に配設された
第１引張材30及び第２引張材31とを複数個の束部材11で
連結して屋根張弦梁構造体Ｔを形成している。

前記梁部材10は、第１図のＡ−Ａ断面図である第２図
に示すように、集成材からなる比較的小断面の梁エレメ
ント14（本実施例では18cm角）を逆Ｖ字形に連結、一体
化して形成されている。

即ち、本実施例では、５本の梁エレメント14を逆Ｖ字
形に組合せ、相互を各々４本のボルト15とナット16で緊
結して一体化している。

前記束部材11は、第２図に示すように、前記梁部材10
の断面形状に対応したパンタグラフ形状（菱形形状）を
なし、該束部材11の頂部に前記梁部材10が載置、接合さ
れている。

また、該束部材11は、前記梁部材10と同様に集成材を
主部材として構成されており、本実施例では、前記梁エ
レメント14よりも小断面（本実施例では150cm角）の４
本の束エレメント20を４個の接続金物により緊結一体化
して形成されている。

即ち、前記頂部に第１接続金物17が、底部に第２接続
金物18が配置され、さらに、左右両隅角部に各々第３接
続金物19、19が配置され、前記４本の束エレメント20
が、各々の端部を各接続金物17、18、19て穿設形成され
た所定個数の取付孔21の位置で、ボルト及びナット（図
示せず）により緊結、固定されて一体化されているもの
である。

なお、第３図及び第４図に示すように、各接続金物1
7、18、19は、各々平板状の本体部17a,18a,19aが前記束
エレメント端部の中央位置に押込み接合されており、外
部からは各本体部が見えないように接合されている。

また、前記第１接続金物17では、第３図に示すように
本体部17aが束エレメント20の端部の位置決めと補強を
兼ねたプレート17b,17cが一体に突出形成されており、
第３図中左側のプレート17bには、前記第２引張材31の
一方の端部31aが接続固定されている。

さらに、プレート17b,17cの上端からは、第２図及び
第３図に示すように、Ｖ字形をなして一対の接合プレー
ト17dが延設形成されており、上記した梁部材10の梁エ
レメント14相互の接合部に該接合プレート17dが挟持さ
れて上記ボルト接合がなされている。

よって、接合プレート17dには、本実施例では４個の
ボルト貫通用の孔22が第３図に示すように形成されてい
る。

なお、梁部材10の端部に位置する梁エレメント14に
は、第２図に示すように各々補強プレート23が当接され
ており、締付時のめりこみ等を防止している。

次に、前記第２接続金物18では、図示の如く第１接続
金物17と同様に、本体部18aから束エレメント20の端部
の位置決めと補強を兼ねたプレート18b,18cが一体に突
出形成されており、さらに、プレート18b,18cの上端か
らは、Ｖ字形をなして一対の接合プレート18dが延設形
成されている。

一対の接合プレート18dには、各々同一位置に２個の
取付孔24が形成されており、該取付孔24に、第２図及び
第３図に示すように２個の略Ｕ字形ボルト25がナット26
により取付けられ、前記第１引張材30が、略Ｕ字形ボル
ト25により把持されている。

また、前記第３接続金物19では、第４図に示すよう
に、前記本体部19aから束エレメント20の端部の位置決
めと補強を兼ねたプレート19b,19cが一体に突出形成さ
れており、さらに、本体部19aの内端部を挟んで一対の
接合プレート19dが一体延設形成されている。

しかして、左右の接合プレート19d間には、引張装置2
7が配設されている。

前記引張装置27は、本実施例では一対のねじ付き鉄筋
材28とターンバックル29とで構成され、両ねじ付き鉄筋
材28の一端28aが前記一対の接合プレート19aの間に溶接
などの手段で各々固着され、他端28bに形成されたねじ
部が各々ターンバックル29に螺合して連結されている。

よって、ターンバックル29を所定方向に回転すること
により、前記一対の第３接続金物19が相互に近接する方
向に締付けうるようになっている。

なお、他の束部材11でも、上記したのと同様の構成と
なっている。

また、本実施例では、上記の如く引張材が前記第１引
張材30と第２引張材31とからなり、第１図に示すよう
に、前記梁部材10の前記支持部材13側に位置する最も応
力の集中する部位に第１束部材11aが取付けられてい
る。

しかして、前記梁部材10の長手方向の略中央部に取付
けられた中央束部材11b及び中央引張部材61の底部か
ら、中間位置に配設された第３束部材11d及び第２束部
材11cの底部を介して前記第１部材11aの頂部にかけて前
記第１引張材30が張架されている。

即ち、第５図及び第６図に示すように、前記中央引張
部材61の下端は、リング状の連結プレート70に接合され
ており、該連結プレート70に第１引張材30の端部に設け
られた締付装置62が溶接等により固着されている。

本実施例では、第１引張材30は、ネジ付き鉄筋材で形
成されており、また、締付装置62はカプラー63と一対の
ナット64、64とで構成されており、第１引張材30の端部
に形成されたねじ部65がナット64に螺合しているため、
ナット64を締付けることにより、第１引張材30にプレス
トレスを導入することができるようになっている。

また、第１図に示すように、本実施例では第１引張材
30の中間位置にも同様の締付装置62が設けられており、
さらに、第７図に示すように、第１束部材11aの頂部と
梁部材10とを緊結する接続金物56には、第１引張材30の
他端に設けられた上記と同様の締付装置62が固着されて
おり、これらの締付装置62によっても、上記したと同様
に第１引張材30にプレストレスを導入しうるようになっ
ている。

一方、第１図に示すように、前記第１束部材11aの中
央側に隣接する第２束部材11cの頂部から第１束部材11a
の底部を介して、前記支持部材13の柱材40の上部にかけ
て前記第２引張材31が張架されている。

即ち、第３図に示すように、第２引張材31の一端は、
上記の如く第２束部材11cの上端に配設された第１接続
金物17のプレート17bにボルト接合により固定されてお
り、第７図に示すように第１束部材11aの下端で、第２
接続金物17bに設けられた上記略Ｕ字形ボルトにより挟
持されて延設され、他端は、支持部材13を構成する柱材
40の上端に配設された接合プレート49にボルト接合によ
り固定されている。

また、本実施例では第２引張材31もネジ付き鉄筋材で
形成されており、第１図及び第７図に示すように該第２
引張材31の中間位置には、締付装置66としてのターンバ
ックルが２個所に設けられており、該ターンバックル66
により第２引張材31にプレストレスを導入しうるように
なっている。

かかる構成からなる本実施例においては、第１引張材
30に関しては中央束部材11b,第２束部材11c,第３束部材
11dに各々設けられた引張装置27を前記一対の第３接続
金物19、19が近接する方向に締付けることにより、各束
部材が上下方向に変形させて、第１引張材31にプレスト
レスを導入することができ、また、両端部と中間位置に
各々設けられた前記締付装置62により第１引張材31にプ
レストレスを導入することもできる。

よって、条件に応じて前記引張装置27と締付装置62の
いずれか一方だけでもプレストレスの導入が可能である
と同時に、両装置を使用して第１引張材30により大きな
プレストレスを導入することも可能であるというよう
に、要求される条件や施工状態に応じて、使い分けるこ
とができるようになっている。

また、前記第２引張材31についても、第１束部材の引
張装置27及び中間位置に設けられた一対の前記締付装置
66のいずれか一方によってプレストレスの導入が可能で
あると同時に、両装置を使用して第２引張材31により大
きなプレストレスを導入することも可能であるから、第
１引張材30の場合と同様の作用効果を奏しうるものであ
る。

しかして、各引張材30、31に導入する張力の大きさを
調節することにより、屋根面の応力分布、変形量を制御
することが可能であるため、従来の屋根構造では実現が
困難であった大スパン構造が経済的に形成できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、例えば本発明を床構造に適用することも可能であ
る。

しかして、床構造に適用した場合には、上記した作用
効果の他に、施工面で、従来の床構造はコンクリート打
設時に支保工等の仮設材が必要であり、この仮設材撤去
時には、床スラブの自重による応力及び変形が生じる等
の問題があったが、本発明に係る張弦梁構造を採用すれ
ば、仮設材が不要であることや、コンクリート打設時に
自重に相当する変形が生じているため、コンクリート硬
化後の応力のみが構造設計対象となることなどの利点が
ある。

また、本発明に係る張弦梁構造体を床施工時の仮設材
としても利用することができる。

即ち、梁部材10上に例えば床コンクリートを打設する
設計となっている場合には、該床コンクリートの打設、
硬化が完了するまで、本実施例に係る張弦梁構造体を形
成しておいて、上部荷重を合理的に処理し、床コンクリ
ートの硬化後に、仮設材としての引張材30、31と束部材
11を除去することができる。

る。

また、上記実施例では２本の引張材30、31を使用した
例を示したが、条件によっては、１本の引張材で構成す
ることも可能であり、また、束部材11の配設個数や、梁
部材10の梁エレメント14の使用個数なども条件に応じて
任意に設定可能である。

また、引張材30、31は本実施例では鉄筋材にて成形さ
れているが、この他にも設計条件等に応じてケーブルや
形鋼等を使用することも可能である。

さらに、梁部材10、束部材11、支持部材13などは、上
記実施例のように集成材を使用しないで、一般の鉄骨材
等で構成することも可能である等、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内で種々の変形例が可能なことは言うまでも
ない。

（発明の効果） 本発明は上記した如く構成されており、束部材の引張
装置を前記左右隅角部相互が近接する方向に締付けるこ
とにより、束部材を上下方向に変形させて、前記引張材
にプレストレスを導入するか、前記締付装置により前記
引張材にプレストレスを導入するか、あるいは前記引張
装置と締付装置の両方により引張材にプレストレスを導
入しうるため、要求される条件や施工状態に応じて、使
い分けることができ、引張材に導入する張力の大きさを
調節することにより、梁部材への応力分布、変形量を制
御することが可能であるため、従来の構造体では実現が
困難であった大スパン構造が経済的に形成できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示すものであ
り、第１図は本実施例に係る張弦梁構造の概略構成を示
す要部説明図、第２図は梁部材と束部材の構成を示す要
部説明図、第３図はその側面図、第４図は引張装置を示
す説明図、第５図は構造体中央部の構成を示す要部説
明、第６図はその断面図、第７図は第２引張材の構成を
示す説明図、第８図は従来の張弦梁構造体を示す説明図
である。 10……梁部材、 11……束部材、 13……支持部材、 17……第１接続金物、 18……第２接続金物、 19……第３接続金物、 20……束エレメント、 27……引張装置、 30……第１引張材、 31……第２引張材、 40……柱材、 61……中央引張部材、 62、66……締付装置。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】梁部材と、その下部に配設された引張材と
   を束部材で連結してなる張弦梁構造体において、前記束
   部材がパンタグラフ形状をなし、該束部材の頂部が前記
   梁部材に接合され、底部が前記引張材の中間位置に接合
   されており、左右隅角部間を引張装置にて連結し、該引
   張装置を前記左右隅角部相互が近接する方向に締付けう
   るようにしたことを特徴とする張弦梁構造体。
2. 【請求項２】前記束部材は、前記頂部と、前記底部と、
   前記両隅角部に各々接続金物が配置され、該各接続金物
   間を連結する所定断面の各集成材端部を各接続金物で固
   定して一体に形成され、前記引張装置は一対のねじ付き
   鉄筋材とターンバックルとで構成され、両ねじ付き鉄筋
   材の一端が前記左右隅角部に各々固着され、他端がター
   ンバックルに連結されている特許請求の範囲第１項に記
   載の張弦梁構造体。
3. 【請求項３】前記引張材はその両端部及びまたはその中
   間部に各々締付装置が設けられており、該締付装置によ
   り引張材にプレストレスを導入しうるように構成された
   特許請求の範囲第１項もしくは第２項に記載の張弦梁構
   造体。
4. 【請求項４】梁部材と、その下部に配設された引張材と
   を束部材で連結してなる張弦梁構造体におけるプレスト
   レス導入方法にして、前記束部材はパンタグラフ形状を
   なし、該束部材の頂部が前記梁部材に接合され、底部が
   前記引張材の中間位置に接合されており、さらに、左右
   隅角部間を引張装置にて連結されており、一方、前記引
   張材はその両端部及びまたはその中間部に各々締付装置
   が設けられており、前記束部材の引張装置を前記左右隅
   角部相互が近接する方向に締付けることにより、束部材
   を上下方向に変形させて、前記引張材にプレストレスを
   導入するか、前記締付装置により前記引張材にプレスト
   レスを導入するか、あるいは前記引張装置と締付装置の
   両方により引張材にプレストレスを導入しうるようにし
   たことを特徴とする張弦梁構造体におけるプレストレス
   導入方法。