JP3056964U - 小三角形集合体による三角パネルとこれを用いたドーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 風荷重や積雪荷重等の応力伝達を考慮し剛性
を確保した上で、三角パネルで形成されるドームにマッ
チした窓や吹抜けを設置しやすいパネルを作ると共に、
それを用いた簡単でしかも短い工期で建てられるドーム
の提供。 【構成】 側面を突き合わせていきドームを形成してい
く構成材としての三角パネル１において、三角形の三辺
を形成し構築された状態でドーム状に形成させるため内
側への傾斜が側面に設けられた外枠材２ａと、三辺の各
中点を結んだ線上に設けられる内枠材２ｂと、により形
成される三角フレーム２と、外枠材と内枠材とで形成さ
れる小三角形の外皮を成すメンブレン板３と、を前記三
角フレームのフレームに沿った配置で前記メンブレン板
３を固着して成る三角パネルと、前記三角パネル同士を
ボルト６で締結しドーム状に構築する構成。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、ドーム構成部材としての三角パネルと、これを用いて構築したドー ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ドーム建築は、その形状のおもしろさや広い空間を得られることから国 内でもドーム型野球場や体育館等の大きなイベントに使用出来るものをはじめ、 一般の住宅として使用する小さなものまで広く利用されており、見かける機会も 多くなってきている。ドーム建築の歴史は古く、紀元前から存在していたと言わ れ、ルネッサンス期には丸天井を備えた教会が数多く建てられている。それらは 重い石材を用いた古代建築であった。現代のドーム建築の基礎は、２０世紀に入 ってからフラーにより三角形の集合体であるジオデシックドームによってもたら されている。

【０００３】 現在のドーム建築には、頂点から放射状に鉄筋を配して円形ドームの骨組を形 成し、その骨組をコンクリート等で固めてしまう方法やその他のやり方があるが 、ここでは前記三角形を基本とした多面体のジオデシックドームに限定する。 これまでのジオデシックドームは、メンバー部材で多数の三角形状に組合せた 骨組によりドームを形成しそこにパネルを取付けて外皮とする方法があった。 また、三角形パネルの側面に予め角度をつけておくことにより、パネル同士の 側面を突き合わせボルト止めしていくことでドーム形状にする方法があった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このようなメンバー部材とパネルを用いた従来のジオデシック ドームの構築方法ではメンバー部材を組み立てた後にパネルを取り付けるため、 現場でもある程度の技術が必要になり、複雑であるため熟練工が必要となるし工 期も長く要するという問題があった。一方、三角パネルの側面同士をボルト止め していきドームを形成していく方法は、プレハブ式に工場でパネルの加工をして いるので、現場では特別な技術を必要とせずただ組み立てるだけで良く工期もあ まり必要としない。しかし、これに使用されている三角パネルは単調であり、窓 を設けるためパネルを切り欠いたりすれば部分的にではあるが応力伝達のバラン スが悪くなりがちであり、そのために他のパネルと異なった補強材を必要とされ 効率的、コスト的に不利になるという問題があった。

【０００５】 本考案はこのような従来の問題点を考慮してなされたものであり、その目的と するところは、風荷重や積雪荷重等の応力伝達を考慮し剛性を確保した上で、三 角パネルで形成されるドームにマッチした窓や吹抜を設置しやすいようにしたパ ネル、そのパネルを用いて簡単でしかも短い工期で建てられるドームを提供する ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するための手段として、本考案請求項１記載の小三角形集合体 による三角パネルでは、側面を突き合わせていきドームを形成していく構成材と しての三角パネルであって、三角形の三辺を形成し構築された状態でドーム状に 形成させるため内側への傾斜が側面に設けられた外枠材と、三辺の各中点を結ん だ線上に設けられる内枠材と、により形成される三角フレームと、外枠材と内枠 材とで形成される小三角形の外皮を成すメンブレン板とを有し、前記メンブレン 板４枚を前記三角フレームのフレームに沿った配置で固着した構成とした。 請求項２記載のドームでは、請求項１記載の三角パネルを球面状に配置し、各 隣接する三角パネルの外枠材間を締結手段で連結して形成されたドーム構成とし た。 請求項３記載のドームでは、請求項１記載の三角パネル同士を連結し、切頭２ ０面体を構成する五角形と六角形にしたもので形成するドームであって、あらか じめ頂点部を除く五角形と、六角形の下半分を地組しておき基礎上にそれらを互 いに連結させ、その後六角形の上半分と頂点部の五角形部分を形成させる三角パ ネルを１枚ずつ連結して形成されたドーム構成とした。

【０００７】

【作用】

本考案の三角パネルは、外枠材で形成した三角形の中点を内枠材で結ぶことに より、小三角形４個が連設された状態となっている。フレーム側面は内側に傾斜 しているため、これらのパネルを接合するだけでドーム状になる。 また、ドームにおいては、前記の構成による三角パネルを使用することにより 、ドームに三角窓や吹抜を設けたい場合は、三角パネル中央の小三角形部である メンブレン板のかわりにガラスや透明樹脂板をつけたり、何も施さない吹抜の空 間を残すことも容易であり他のパネルと異なった補強をしなくても強度や応力伝 達にほとんど影響のないものが出来る。ドームを建てる際も窓や吹抜の有無にか かわらず三角パネルの側面を突き合わせ連結させるだけでドームを組立てていく ことが出来る。

【０００８】

【実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を図面により詳述する。 図１、図２、図３は、それぞれ本実施の形態の三角パネルを示す正面図、Ａ− Ａ断面図、背面図である。

【０００９】 本実施の形態の三角パネル１は木製で、三角形フレーム２と、メンブレン板３ と、を主要な部材として構成され、前記三角フレームは外枠材２ａと内枠材２ｂ から構成されている。 外枠材２ａは三角フレームの斜辺４を成す２本と、底辺５を成す一本で形成さ れている。そして図２に示すようにそれぞれに三角パネルを連結する際のボルト 穴６ａが横貫開設され、片面は鉛直方向に対し角度θの傾斜が設けられ、この傾 斜のある側が三角形の外周を形成するようにそれぞれの端部で面合されている。 この外枠材２ａの内側には、パネルを補強する内枠材２ｂが図３に示すように 三角形の中点同士を結んだ線上に端部が外枠材２ａに固着するようにして設けら れている。尚、前述の三角パネルと角度θについては、後述するペンタゴンパネ ル用とヘキサゴンパネル用では同一ではないが、サイズと角度が違うだけのため 統一して説明する。

【００１０】 構造用合板を三角フレーム２の小三角形に沿った形状に切断されたメンブレン 板３は、三角フレーム２の上面に三角フレームによって形成された小三角形に沿 った形に配列されており、接着剤７と釘８によって固着されている（図１参照） 。 また、背面の各コーナーには金属補強板９が付設され剛性を高めている。

【００１１】 三角パネル１を製作する場合、よく乾燥された変形のない角材を使用し外枠材 ２ａに角度θのテーパーを付ける。その後外枠材２ａと内枠材２ｂを必要な長さ にカットし、ボルト穴６ａを開設する。こうして出来た外枠材２ａと内枠材２ｂ を、図４，５，６に示すパネル型枠１０にセットし上面に接着剤７を塗布してメ ンブレン板３を圧着後釘８により固着する。最後にパネル型枠１０から取り出し 金属補強板９を背面から三角パネルまたはメンブレン板の各コーナーに固着させ 完成となる。また、図７，８に示す窓３ａを設けたい場合は、三角パネルの中央 のメンブレン板３に変えてガラスや樹脂の透明板を用いれば良い。

【００１２】 前記パネル型枠１０について説明すると、図５のように構造用合板の台１１の 上にアルミパネルの台座１２と、その両縁上にアルミ角パイプ１３が設けられ、 パネル製作時のずれを防止すると共に、底辺固定用のバー１４をピン１５で位置 決めするピン穴１５ａが開設されたアルミパネルの固定板１６が前記アルミ角パ イプ柱１３に固着された構成で、この三角パネル型枠を使用することにより均一 な三角パネルを製作出来る。またバーの位置を変更出来るので１つの三角パネル 型枠でサイズの異なった三角パネルを製作出来る。 次にこれまで説明してきた三角パネルを使用して切頭２０面体のジオデシック ドームを構築する方法を述べる。

【００１３】 切頭２０面体は、五角形面と六角形面の組合せで球が形成されるもので、これ を基本形として本考案で構築するドームは、五角形面と六角形面を三角形に分割 したパネルを作成し、その組合せで屋根を形づくるものである。尚、六角形の場 合隣近する面が五角形か六角形かによって角度θが異なる。よって三角パネルを 製作する場合は、五角形用を１種類、六角形用を２種類作ることになる。使用す る三角パネルの枚数は形成するドームの半径が変更されても五角形面用、六角形 面用それぞれ３０枚ずつの合計６０枚である。これらのパネルは前記の角度θが 設けられており、パネルの側面を面合して組付けていけば球面三角法によりドー ムが形成されるいわゆるプレハブ工法によって構築する。

【００１４】 ドームを組み立てる手順としては、まず在来工法により基礎工事及び腰壁の打 設をし土台の設置及び固定をし建物の壁を作る。この段階でドームに付加外力を 及ぼさない構造にする。 次に三角パネル１を締結手段であるボルト６とジベル（本実施の形態ではスプ リットリング）接合により連結させ五角形面を形成するペンタゴンパネル１７を 地組する。このペンタゴンパネル１７を５組組立て、土台の上に立て裏から支え る（図９参照）。 そして、前記ペンタゴンパネル１７と同様に三角形パネル１を連結させ六角形 面を形成するヘキサゴンパネル１８、５組をまず下の三枚を地組により組立てペ ンタゴンパネル１７同士の間に組付ける（図１０参照）。それからヘキサゴンパ ネル１８の上部を成す部分を１枚づつ各組とも組立てる（図１１参照）。最後に ドーム頂点のペンタゴンパネル１７を一枚づつ組み立てていきドーム型を完成さ せる（図１２参照）。屋根の仕上としては、ルーフィングや塗装その他の防水加 工を行う。この様に６０枚の三角パネルのうち半数以上を地組で作業出来るため より一層作業効率が良いといえる。このドーム屋根はシェル構造となっており、 固定荷重、積載荷重、積雪荷重による鉛直力はドームから壁を通じて基礎に伝達 され、地震及び風による水平力は三角パネル１の三角フレーム２からなるビーム 要素と、メンブレン板３のメンブレン要素に負担させる仕組であり、とくに三角 フレーム２の構成部材である内枠材２ｂが三角形の中点に設けられているため効 率の良い応力分散が出来、パネルの中央に窓や吹抜を設けても強度は確保されて いる。それゆえメンバー部材を用いることなくドームを形成することが出来、各 種の応力に対しても十分な剛性を有する。

【００１５】 以上、本考案の実施の形態を図面により詳述したが、その具体的構成は、この 実施の形態に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲における設 計変更等があっても本考案に含まれる。

【００１６】 例えば、実施の形態では、三角パネル１の主要な構成は木材であるが、そのほ か樹脂、鉄、または非鉄金属、またはこれ等の混用であっても良い。 また実施の形態では三角パネルの各コーナーに補強板を使っているが負荷の高 くないものを作るときには何も付けなくても良い。 そのほか実施の形態では、木材を使用しているため外枠材２ｂとメンブレン板 ３との固着には釘を使用しているが三角パネルを構成する材質に金属や樹脂を使 う場合は溶接や一体成形をしても良い。

【００１７】

【考案の効果】

以上、説明してきたように本考案の小三角形集合体による三角パネルとこれを 用いたドームでは、前記構成としたため、三角パネルで形成されたドームにマッ チした窓や吹抜を付けることが出来、且つ後付も容易である。しかも高い剛性を 有する。また三角パネルは、より小さな三角形であるメンブレン板４枚の集合体 であるため、材料取りが有効に行えるほかメンブレン板の色彩をそれぞれ違った ものにすることも簡単に出来る。これにより切頭２０面体を基本形とするドーム 屋根であるが、それ以上に緻密な幾何学模様感じさせ、見る人の目を楽しませる ことも出来る。

【００１８】 また、この三角パネルを用いることによってメンバー部材を用いてドームを形 成するタイプのものに比べて、側面を突き合わせ連結部材でつなげていくだけで ドームが形成され、特別な技術も必要とせず、簡単でしかも工期を短く出来ると いう効果がある。 また、形成されたドームは前記の視覚的に優れたものであるだけではなく応力 伝達にも優れ軽量でありながら高い剛性を持ったドーム屋根となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施の形態の三角パネルを示す平面図で
ある。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線による断面図である。

【図３】実施の形態の三角パネルを示す背面図である。

【図４】三角パネルの製作に使用するパネル型枠を示す
平面図である。

【図５】図４におけるＢ−Ｂ線による断面図である。

【図６】図４におけるＣ部分の拡大図である。

【図７】三角パネルによって形成されたドーム建築物の
一例を示す正面図である。

【図８】図７の建築物を示す平面図である。

【図９】ドームの組立順序を（イ），（ロ），（ハ），
（ニ）の順で示す説明図である。

【符号の説明】

１ 三角パネル ２ 三角フレーム ２ａ 外枠材 ２ｂ 内枠材 ３ メンブレン板 ６ ボルト（締結手段）

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 側面を突き合わせていきドームを形成し
   ていく構成材としての三角パネルであって、三角形の三
   辺を形成し構築された状態でドーム状に形成させるため
   内側への傾斜が側面に設けられた外枠材と、三辺の各中
   点を結んだ線上に設けられる内枠材と、により形成され
   る三角フレームと、外枠材と内枠材とで形成される小三
   角形の外皮を成すメンブレン板とを有し、前記メンブレ
   ン板４枚を前記三角フレームのフレームに沿った配置で
   固着して成ることを特徴とする三角パネル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の三角パネルを球面状に配
   置し各隣接する三角パネルの外枠材間を締結手段で連結
   して形成されたことを特徴とするドーム。
3. 【請求項３】 請求項１記載の三角パネル同士を連結
   し、切頭２０面体を構成する五角形と六角形にしたもの
   で形成するドームであって、あらかじめ頂点部を除く五
   角形と、六角形の下半分とを地組しておき基礎上にそれ
   らを互いに連結させ、その後、六角形の上半分と頂点部
   の五角形部分を形成させる三角パネルを１枚ずつ連結し
   て形成されたことを特徴とするドーム。