JP3081980B2 - 空気膜構造 - Google Patents

空気膜構造

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JP3081980B2
JP3081980B2 JP04135623A JP13562392A JP3081980B2 JP 3081980 B2 JP3081980 B2 JP 3081980B2 JP 04135623 A JP04135623 A JP 04135623A JP 13562392 A JP13562392 A JP 13562392A JP 3081980 B2 JP3081980 B2 JP 3081980B2
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宏治 石井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、貯槽等の構造物上部
にコンクリートドーム屋根を構築するために用いる空気
膜構造、あるいは、ドーム形状の可撓性膜体自体で上部
を覆って人を収容する施設等の空気膜構造等に関し、貯
槽等の内部空気圧を加えてできる可撓性膜のドーム形状
殻体を、所定加圧時に所望の球面形状や曲面形状にする
空気膜構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、貯槽等の構造物上部に従来の空
気膜を取付けた側断面説明図であり、(a)は、空気圧
を加え始めた加圧初期の可撓性膜体側断面形状を示し、
(b)は、所定空気圧を加えて膨らんだ加圧時の可撓性
膜体側断面形状を示す。この従来例では、図5(b)に
示すように、底版2と側壁3からなる平底円筒形コンク
リート貯槽の構造物本体1上部開放面を、従来の可撓性
材料よりなる膜体104で覆い、その構造物本体1内に
は、膜体104上に加わる荷重に対応した圧力の所定圧
力を加えるために送風機5によって空気を送っている。
従来の膜体104は、樹脂コーティングした繊維織物の
膜素材から裁断した略扇形膜片を接合して(図示省略)
形成しており、加圧初期の膜体が膨らんで立ち上がった
時の形状、つまり膜体製作時の側断面形状は、図5
(a)の実線とハッチングで示すように、図の破線で示
した加圧時の所望ドーム形状とほぼ同一のドーム形状に
製作していた。
【0003】この従来の膜体104は、構造物本体1内
に所定空気圧を加えると、図5(b)の実線とハッチン
グで示したように、外周部107は膜素材の横糸方向と
ドーム円周方向が一致しているので大きく伸びて膨ら
み、天頂部106は膜片の接合部が集中しているので伸
びが抑えられて扁平となり、全体として略皿形状となっ
てしまう傾向があり、図5(b)の破線に示すような所
望のドーム形状が得られ難かった。この問題点を解決す
るために本願出願人は、空気膜の可撓性膜体を構成する
膜片の形状とその膜片の接合部を適切に配置することに
よって、膜素材の縦糸方向と横糸方向の伸びの相違によ
って生じるドーム形状の変形を少なくした空気膜構造を
発明し、特願平3−358324号として出願してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の発明は、膜片の
形状や接合部の配置等を工夫したものであり、この発明
は、さらに可撓性膜体の全体形状に着目して上述の問題
点を解決するためになされたもので、所定の空気加圧状
態で所望のドーム形状を得られるように、可撓性膜体に
空気圧が加えられたときの形状変化を配慮した空気膜構
造を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】空気圧を加えてドーム形
状に貯槽等上部を被覆する可撓性膜体の側面製作形状
を、直線又は曲線、もしくは直線と曲線を組合せた形状
とし、かつ、所定加圧時の所望ドーム形状を基準にし
て、天頂部及び外周部その基準より下に位置させると
ともに、その基準からの下がり量を天頂部より外周部を
大きくした形状、あるいは、その基準より天頂部が上で
外周部が下に位置する形状にして、所定加圧時に所望ド
ーム形状となるようにする。
【0006】また、上記可撓性膜体の側面製作形状を、
所定加圧時の所望ドーム形状と異なる略円錐形状等の異
形形状に形成したものである。
【0007】また、上記可撓性膜体の側面製作形状から
なる空気膜構造を、空気膜の上にモルタルやコンクリー
トを打設して形成するドーム屋根の空気膜構造とするも
のである。
【0008】
【作用】この発明は、可撓性膜体の側面製作形状を、直
線又は曲線、もしくは直線と曲線を組合せた形状とする
とともに、所定加圧時の所望ドーム形状を基準にして、
天頂部及び外周部その基準より下に位置させ、かつそ
の基準からの下がり量を天頂部より外周部を大きくした
形状、あるいはその基準より天頂部が上で外周部が下に
位置する形状に形成しているので、膜体上に加わる荷重
に対応した所定圧力の空気圧を加えると、その空気圧力
で膜素材が伸びて直線又は曲線、もしくは直線と曲線を
組合せた形状から球殻のドーム形状へ変形し、天頂部及
び外周部が前記基準より下に位置するものは天頂部がや
や小さく膨らみ、外周部が大きく膨らみ上がって基準位
置へ移動し、天頂部が上で外周部が前記基準より下に位
置するものは外周部が膨らみ上がるとともに天頂部が下
がって基準位置へ移動し、可撓性膜体の空気膜形状は、
望むところのドーム形状を呈する。
【0009】 また、上記可撓性膜体の側面製作形状を
形形状の略円錐形状としたものは、所定の空気圧を加え
ると、円周方向に膜体が延びて天頂部が球殻状に変形す
るとともに、外周部が膨らみ上がって所望のドーム形状
へ変形する。そして、上記の変形過程を経ることによっ
て、可撓性膜体素材の横糸が伸びて縦糸と横糸の緊張力
が平均化され、可撓性膜体の全体は平均化された緊張力
で展設された所望のドーム形状となる。
【0010】 また、上記可撓性膜体の側面製作形状から
なる空気膜構造の空気膜膜体上部にモルタルやコンクリ
ートを打設してドーム屋根を形成すると、構造物の側壁
上端部からの立ち上がり部における膜体上面の傾斜が、
所定加圧時にドーム形状膜体の外周部が大きく膨らん
で、必要以上に急になるということもない。従って、屋
根外周部に施工するモルタルやコンクリートが外周側に
崩れたり流動することがなく、施工がし易く、曲面形状
も整え易くなる。
【0011】
【実施例】実施例について、図面を参照して説明する。
図1は、この発明に係る空気膜の第1と第2の実施例を
示す側断面説明図であり、破線で示した所定加圧時の所
望ドーム形状を基準にして、可撓性膜体の製作形状を、
(a)の第1実施例は天頂部及び外周部が上記基準より
下に位置し、かつ上記基準からの下がり量を天頂部より
外周部を大きくした形状、(b)の第2実施例は上記基
準より天頂部が上で外周部が下に位置する形状にしてそ
れぞれ形成したものである。(a)、(b)は加圧初期
の膜体4,14が膨らんで立ち上がった時の側面製作形
状を示し、(a’)、(b’)は所定加圧時の所望ドー
ム形状に膨らんだ状態を示す。膜体4,14は、例えば
樹脂コーティングした繊維織物の膜素材から裁断した略
扇形膜片を接合して、図1(a)のように天頂部6及び
外周部7が破線で示した所望のドーム形状位置よりも下
がった状態で、かつ所望のドーム形状位置からの下がり
量を天頂部より外周部を大きくした状態に形成するか、
図1(b)に示すように、破線で示した所望のドーム形
状位置よりも天頂部16が上がり外周部17が下がった
状態に形成する。
【0012】 膜体4,14内部へ、膜体上部に加わる荷
重等に対応した比較的高い所定圧力の空気圧を加える
と、第1実施例の図1(a’)に示すように、天頂部6
はやや小さく膨らみ、天頂部6より下がり量を大きくし
外周部7は大きく膨らんで、また図1(b’)に示す
ように、外周部17は大きく膨らみ上がり、天頂部16
の膨らみは小さく下がり、膜体4,14は、全体として
所望ドーム形状を呈した空気膜の屋根となる。なお、こ
の実施例では、樹脂コーティングした繊維織物の膜素材
から裁断した略扇形膜片を接合して膜体4,14を形成
したが、この材料に限定されることなく、方向によって
伸びが異なる膜材料を用いるときには、本発明を有効に
適用できる。
【0013】 図2及び図4は、この発明に係る可撓性膜
体で形成される空気膜の直線又は曲線、もしくは直線と
曲線を組合せた側面製作形状の各実施例を示した側面説
明図である。図2における(a)は膜体24aを略円錐
形状、(b)は膜体24bを略放物線曲面形状、(c)
は膜体24cを略欠球形状、(d)は膜体24dを懸垂
線曲面の略カテナリー形状に形成した場合を示す。ま
た、図4における(e)及び(f)は、図2(a)の略
円錐形状膜体24aの変形例で、(e)は膜体4eの天
頂部6eを曲線で凸状に、外周部7eを直線に形成し、
(f)は、膜体4fの天頂部6fを直線で凸状に、外周
部7fを曲線で凹状に形成し、(g)は、図2(b)の
略放物線形状膜体24bの変形例で、膜体4gの天頂部
6gを曲線で凸状に、外周部7gを曲線で凸状に形成
し、(h)は、図2(c)の略欠球形状膜体24cの変
形例で、膜体4hの天頂部6hを直線で凸状に、外周部
7hを曲線で凸状に形成し、(i)は、図2(d)の略
カテナリー形状膜体24dの変形例で、膜体4iの天頂
部6iを曲線で凸状に、外周部7iを曲線で凹状に形成
し、(j)は、図2(d)の略カテナリー形状膜体24
dの変形例で、膜体4jの天頂部6jを曲線で凸状に、
外周部7jを曲線でS字状に形成した場合を示す。上記
いずれの側面製作形状であっても、空気圧が加わった所
定加圧時には、所望のドーム形状を呈した空気膜の屋根
となる。
【0014】 上述の各実施例の内、図2(a)の略円錐
形状膜体24aについて更に詳述すると、例えば図3に
示したように、可撓性膜体を構成する膜片8は、膜素材
9から2等辺の略三角形状又は略扇形状に、端切れや切
捨て部が少なく歩留まりが良くなるように原反幅を最大
に使って上下対象交互に裁断し、裁断した膜片8を側面
製作形状が略円錐形状となるように接合し、空気膜の可
撓性膜体24aを形成する。なお、延性の大きい材料を
用いるときや加える所定空気圧が大きいときは、所定加
圧時の所望ドーム形状を基準にして、天頂部26aはそ
の基準より下に位置した形状に形成する。この側面製作
形状が略円錐形状の可撓性膜体24aを貯槽等の上部に
取付けて膜体24aに覆われた内部から膜体24a上に
加わる荷重に対応した比較的高い所定圧力の空気圧を加
えると、外周部27aは横糸方向の円周方向に膜体24
が延びて膨らみ、天頂部26aは集中している膜片8
の接合部によって延びが抑えられてそのままか下がり、
空気膜は、可撓性膜体24aの横糸が伸びて縦糸と横糸
の緊張力が平均化され、可撓性膜体24aの全体が平均
化された緊張力で展設された所望のドーム形状となる。
なお、材料が延性の大きいときや加える所定空気圧が大
きいときは、天頂部26aが膨らみ上がって空気膜は所
望のドーム形状となる。なお、図2における(a)の略
円錐形状膜体24aについて詳述したが、(b)の略放
物線曲面形状膜体24b、略欠球形状膜体24c及び略
カテナリー形状膜体24dにおいても同様となり、これ
らの側面製作形状は、膜体の材料、膜体が取付けられる
構造物の形状や大きさ、膜体上部に加わる荷重、所定加
圧の程度等を考慮して選定され、所定加圧時に所望のド
ーム形状となる側面製作形状が採用される。
【0015】 また、上記可撓性膜体4,14の側面製作
形状からなる空気膜構造の空気膜膜体4,14上部にモ
ルタルやコンクリートを打設してドーム屋根を形成する
と、構造物の側壁上端部からの立ち上がり部における膜
体4,14上面の傾斜が、所定加圧時にドーム形状膜体
の外周部7,17が大きく膨らんで、必要以上に急にな
るということもない。よって、屋根外周部に施工するモ
ルタルやコンクリートが外周側に崩れたり流動すること
がなく、施工がし易く、曲面形状も整え易くなる。
【0016】
【発明の効果】この発明は上述のように構成されている
ので、以下の効果を奏する。可撓性膜体の製作形状を所
定加圧時の所望ドーム形状と同一形状に製作するのでは
なく、その側面製作形状を、直線又は曲線、もしくは直
線と曲線を組合せた形状とするとともに、所定加圧時の
所望ドーム形状を基準にして、天頂部及び外周部その
基準より下に位置させ、かつその基準からの下がり量を
天頂部より外周部を大きくした形状、あるいはその基準
より天頂部が上で外周部が下に位置する形状に形成して
いるので、所定圧力の空気圧力が加わると、可撓性膜体
の全体形状は変形して、平均化された緊張力で展設され
た所望のドーム形状の空気膜が得られ、所定加圧時にお
けるドーム形状の膜体形状維持のために特別の補強材や
矯正材を用いる必要がない。
【0017】 また、可撓性膜体の側面製作形状は、略円
錐形状とすればシンプルな形状のために製作が容易で経
済的であり、また、天頂部に接合部が集中したり、付属
品が取付いて天頂部が拘束されるときには略放物線曲面
形状が有利となり、さらに、比較的均一な伸びの膜体材
料を使用するときには略欠球形状が適し、また、略カテ
ナリー形状とすれば膜素材横糸方向の円周方向が伸び易
い膜体材料の使用に適した形状である。
【0018】 また、上記空気膜構造の空気膜膜体上部に
モルタルやコンクリートを打設してドーム屋根を形成す
、構造物の側壁上端部からの立ち上がり部における
膜体上面の傾斜が、所定加圧時にドーム形状膜体の外周
部が大きく膨らんで、必要以上に急になるということも
ないので、屋根外周部に施工するモルタルやコンクリー
トが外周側に崩れたり流動することがなく、施工がし易
く、曲面形状も整え易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空気膜の第1及び第2の実施例を
示す側面説明図で、(a)、(b)は製作形状、
(a’)、(b’)は所定加圧時の膜体形状を示す。
【図2】本発明に係る空気膜の製作形状の各実施例を示
す膜体の側面説明図で、(a)は略円錐形状、(b)は
略放物線曲面形状、(c)は略欠球形状、(d)は略カ
テナリー形状に形成した膜体である。
【図3】図2の略円錐形状膜体の膜片採取方法の一例を
示す説明図である。
【図4】図2に示した各実施例の変形例を示す側面説明
図である。
【図5】貯槽等の上部に取付けた空気膜の従来例を示す
側断面説明図である。
【符号の説明】

構造物本体 2
底 版 3
側 壁 4,14,24a,24b,24c,24d,104
膜 体 5
送 風 機 6,16,26a,26b,26c,26d,106
天 頂 部 7,17,27a,27b,27c,27d,107
外 周 部 8
膜 片 9
膜 素 材 4e,4f,4g,4h,4i,4j
膜 体 6e,6f,6g,6h,6i,6j
天 頂 部 7e,7f,7g,7h,7i,7j
外 周 部

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気圧を加えてドーム形状に貯槽等上
    部を被覆する可撓性膜体において、その可撓性膜体の側
    面製作形状、直線又は曲線、もしくは直線と曲線を組
    合せた形状とするとともに、その可撓性膜体が所定加圧
    時に膨らんで所望ドーム形状になるように、所定加圧時
    の所望ドーム形状を基準にして、天頂部及び外周部
    の基準より下に位置させ、かつその基準からの下がり量
    を天頂部より外周部を大きくした形状に形成することを
    特徴とする空気膜構造。
  2. 【請求項2】 空気圧を加えてドーム形状に貯槽等上
    部を被覆する可撓性膜体において、その可撓性膜体の側
    面製作形状は、直線又は曲線、もしくは直線と曲線を組
    合せた形状とするとともに、その可撓性膜体が所定加圧
    時に膨らんで所望ドーム形状になるように、所定加圧時
    の所望ドーム形状を基準にして、その基準より天頂部が
    上で外周部が下に位置する形状に形成することを特徴と
    する空気膜構造。
  3. 【請求項3】 上記可撓性膜体の側面製作形状を、略円
    錐形状、略放物線曲面形状、略欠球形状、もしくは略カ
    テナリー形状に形成したことを特徴とする請求項1また
    は2記載の空気膜構造。
  4. 【請求項4】 上記空気膜構造を、空気膜の上にモルタ
    ルやコンクリートを打設して形成するドーム屋根の空気
    膜構造とすることを特徴とする請求項1、2または3記
    載の空気膜構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0579535U (ja) * 1992-03-26 1993-10-29 三菱電機株式会社 照明装置

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JP5585759B2 (ja) * 2009-12-28 2014-09-10 株式会社石井鐵工所 ドーム屋根構築用の空気膜体構造

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