JP3242757B2 - トラス構造物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドーム式屋根の鉄骨ト
ラスに取り付ける大スパンの屋根パネルや、一般の建物
で大梁間に設けられる床板パネルなどのパネルユニット
からなるトラス構造物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、室内の運動競技施設用等として、
大規模な固定ドーム式屋根が採用されてきている。その
固定ドーム式屋根の構造形式としては、鉄骨トラス構
造、ケーブル構造、これら鉄骨トラス構造およびケーブ
ル構造を組み合わせた構造のものが知られている。

【０００３】このようなドーム式屋根において、その鉄
骨トラスに大きな曲げ応力があると、その鉄骨の断面が
著しく大きくなり、不経済なものとなってしまう。ま
た、金属板などによる屋根仕上材の重量を受けるために
は、受材間の距離を一定以内とする必要がある。

【０００４】ところが、屋根鉄骨トラスを細かく配置す
るのは不経済であるため、現状では一般に、例えば図１
１に示すように、その主架構をなす鉄骨１，１，１，…
による各トラス（鉄骨接合部（交点）Ａ，Ａ，Ａで囲ま
れる部分）間に、小梁材もしくは母屋材２，２，２，
…，３，３，３，…などをそれぞれ架設している。そし
て、その間に、例えば図１２に示すように、屋根仕上材
４を載せている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合、屋
根仕上材４の重量は、小梁材もしくは母屋材２を通して
鉄骨トラスの接合部（交点）Ａ，Ａ間の任意の位置に集
中して加わる。このため、鉄骨トラスには、ドーム全体
変形からくる曲げ応力とは別に、集中荷重による大きな
曲げ応力が発生する。

【０００６】また、一般に、ドーム全体変形からくる曲
げ応力は小さいため、トラスを形成する鉄骨材を極めて
強固なものとする必要があり、不経済なものとなってい
た。さらに、従来のように、多数の小梁材、母屋材を取
り付けるのは、材料および作業の面からも共に不経済で
あり、また、その取付作業は高所作業のため、危険性が
伴っていた。

【０００７】そこで、本発明の目的は、小梁材、母屋材
を不要として、屋根鉄骨トラスの交点に直接、屋根パネ
ルの全荷重あるいは荷重の大部分を伝達できるようにし
た大面積に対応のパネルユニットを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
本願請求項１記載の発明は、トラス構造の躯体と、これ
に取り付けられるパネルユニットとからなるトラス構造
物であって、前記パネルユニットは、前記トラス構造内
の3以上のトラス部材に囲まれた領域の形状と相似の多
角形平面形状を有するパネル材と、前記パネル材の裏面
側のほぼ中央から周辺部へ放射状に延在する複数本の補
強材と、この補強材に対し前記パネル材のほぼ中央部で
交わる部分においてほぼ鉛直配置により一端部を接続さ
れる束材と、この束材の他端部と前記補強材の放射状に
延びた各先端部との間にそれぞれ架設され、張力の導入
により前記束材によって前記補強材の交点部分を押し上
げる複数条のケーブルと、を備え、前記パネルユニット
が前記３以上のトラス部材を繋ぐ各交点（格点）に接合
されてなることを特徴としている。また、本願請求項２
記載の発明は、前記補強材が各先端部が前記パネル材の
頂点に設けられてなることを特徴としている。

【０００９】

【００１０】

【作用】トラス構造の躯体に取り付けられるパネルユニ
ットとからなるトラス構造物であるため、パネルユニッ
トを３以上のトラス部材を繋ぐ各交点（格点）に接合し
た場合に、トラス部材を繋ぐ各交点（格点）間の任意の
位置に集中荷重を与えることがなくなり、トラス構造の
躯体に大きな曲げ応力が発生することがなくなる。すな
わち、トラス構造の躯体の曲げや捩り応力の発生が押さ
えられることとなり、トラス構造の躯体全体の強度が増
すことになる。また、トラス構造の躯体において、トラ
ス部材を繋ぐ各交点（格点）間に小梁材もしくは母屋材
を設ける必要がないため、現場での手間が省け、施工性
が向上することになる。 また、パネル材の裏面側におい
て、ほぼ中央部から放射状に延在する補強材に対しその
交点部分でほぼ鉛直配置により接続した束材と、補強材
の各先端部との間の放射状のケーブルに張力が導入され
ることにより、ほぼ鉛直配置された束材の軸力によって
補強材の交点部分が押し上げられる。即ち、ケーブルの
張力により束材を通してパネル材のほぼ中央部が押し上
げられ、これにより、補強材の曲げ応力が低減するの
で、補強材は軽微なもので足りる。

【００１１】従って、例えば、多角形形状をなすパネル
材の各角部にそれぞれ対応して設けられた補強材の各先
端部において、躯体にそれぞれ接合できる。即ち、例え
ば、ドーム式屋根の鉄骨トラスの交点に直接、屋根パネ
ルの全荷重あるいは荷重の大部分を伝達できる。

【００１２】そして、このようなパネル材、補強材、束
材およびケーブルからなるパネルユニットを予め作って
おくことで、現場での僅かな箇所の接合作業で迅速に、
例えば、屋根の仕上げができ、工期短縮、安全性向上が
図れる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明に係るパネルユニットの実施
例を図１乃至図１０に基づいて説明する。

【００１４】先ず、図１は本発明を適用した一例として
の屋根パネルを示すもので、このパネルユニット１０
は、パネル材である三角形形状をなす屋根パネル１１
と、その裏面に中央部から各角部に放射状に設けた３本
の補強材１２，１２，１２と、同じく裏面の周辺部に沿
って設けた３本の補強材１３，１３，１３と、放射状の
補強材１２，１２，１２の交点部（屋根パネル１１の中
央部）に鉛直配置により上端部を接続した図示せぬ１本
の鉄骨束材（ストラット）と、その鉄骨束材の下端部と
放射状の補強材１２，１２，１２の各先端部との間に張
力を付与してそれぞれ架設した図示せぬ３本のケーブル
とから構成されている。

【００１５】このパネルユニット１０は、図１１に示し
たドーム式屋根の主架構をなす鉄骨１，１，１，…によ
る各トラス接合部（交点）Ａ，Ａ，Ａにそれぞれ対応す
る３個の接合部Ｂ，Ｂ，Ｂを備えている。図２に示すよ
うに、各接合部Ｂは、補強材１２，１３，１３の集合部
から軸部材１４を介して連続する適当な金属構造部であ
る。なお、屋根パネル１１としては、防水性・耐候性を
具備する適宜の材質のものが採用される。補強材１２，
１３および鉄骨束材としては、ともに幅が狭いＨ形鋼も
しくは鋼管が採用されている。ケーブルとしては、可撓
性を具備し、且つ適度の張力を発生する鋼線をより合わ
せたもの、あるいは鉄筋が採用される。この実施例で
は、鉄骨トラス接合部（交点）Ａ，Ａ，Ａに直接、パネ
ルユニット１０の全荷重を伝達させるために、図１１に
示すメイントラスで囲まれた部分に屋根仕上材を受ける
ための周辺部の補強材１３，１３，１３を設けている
が、このようにすると、補強材が長くなり、補強材自身
の曲げ応力も大きくなり、かえって不経済なものとな
る。

【００１６】そこで、図３乃至図５に示した実施例で
は、周辺部に沿った補強材を持たないパネルユニット３
０としている。即ち、このパネルユニット３０は、図示
の通り、三角形形状をなす屋根パネル３１と、その裏面
の放射状の３本の補強材３２，３２，３２と、その放射
状の補強材３２，３２，３２の交点部（屋根パネル３１
の中央部）に鉛直配置により上端部を接続した１本の鉄
骨束材（ストラット）３５と、その鉄骨束材３５の下端
部と放射状の補強材３２，３２，３２の各先端部との間
に張力を付与してそれぞれ架設した３本のケーブル３
６，３６，３６とから構成されている。

【００１７】このパネルユニット３０は、例えば、図６
に示すように、適宜の接続金具２１等により接合一体化
等された屋根パネル３１の内側に、軽量溝形鋼２２，２
２，２２，…を介してグラスウール等の吸音材２３，２
３，２３，…を備えている。そして、放射状の補強材３
２，３２，３２の交点部に備えたブラケット３７に対
し、鉄骨束材３５の上端部を枢着軸３８により回転自在
に取り付けている。さらに、この鉄骨束材３５の下端部
を通すようにして、ケーブル３６，３６，３６を取り付
け、図５に矢印を付して示すように、このケーブル３
６，３６，３６に張力を入れておく。

【００１８】このパネルユニット３０によれば、図５に
示したように、ケーブル３６，３６，３６の張力によっ
て、鉄骨束材（ストラット）３５を通して補強材３２，
３２，３２の交点部分、即ち、屋根パネル３１の中央部
が押し上げられ、これにより、補強材３２，３２，３２
の曲げ応力が低減して、補強材３２，３２，３２は軽微
なものとすることができる。

【００１９】そして、図１１に示したドーム式屋根の鉄
骨トラスの各接合部（交点）Ａ，Ａ，Ａに直接、パネル
ユニット３０の接合部Ｂ，Ｂ，Ｂをそれぞれ結合して、
屋根パネル３１を含むパネルユニット３０の全荷重ある
いはその荷重の大部分を伝達できる。即ち、従来は必要
としていた小梁材、母屋材を不要にできるので、経済的
なものとなる。

【００２０】また、このような屋根パネル３１、補強材
３２，３２，３２、鉄骨束材（ストラット）３５および
ケーブル３６，３６，３６は予め組み立てたパネルユニ
ット３０なので、その３つの接合部Ｂ，Ｂ，Ｂを鉄骨ト
ラス接合部（交点）Ａ，Ａ，Ａにそれぞれ結合する現場
での僅かな箇所の接合作業によって、迅速にドーム式屋
根の仕上げを行うことができ、工期短縮、安全性向上に
大きく寄与できる。

【００２１】以上の実施例では、鉄骨トラスに対応した
三角形形状の屋根パネル１１，３１によるパネルユニッ
ト１０，３０としたが、メイントラスに囲まれた形状が
三角形以外でも同様に可能である。

【００２２】即ち、例えば、図７（ａ）に示すように、
四角形形状の屋根パネル４１に４本の放射状補強材４
２，４２，４２，４２を設けて、前記実施例と同様に、
鉄骨束材（ストラット）および４本のケーブルを設けた
パネルユニット４０としてもよい。また、例えば、図７
（ｂ）に示すように、五角形形状の屋根パネル５１に５
本の放射状補強材５２，５２，５２，５２，５２を設け
て、前記実施例と同様に、鉄骨束材（ストラット）およ
び５本のケーブルを設けたパネルユニット５０としても
よい。

【００２３】さらに、パネルが大きい場合には、前記実
施例のように、ケーブルの張力の大きさによって調整す
るほか、補強材をさらに設けるようにしてもよい。即
ち、例えば、図８に示すように、三角形形状の屋根パネ
ル８１に３本の放射状補強材８２，８２，８２を設け
て、前記実施例と同様に、鉄骨束材（ストラット）およ
び３本のケーブルを設けた上で、さらに、その放射状補
強材８２，８２，８２の各中間部の間に架け渡す３本の
補強材８９，８９，８９を設けたパネルユニット８０と
してもよい。

【００２４】以上の各実施例では、ドーム式屋根の鉄骨
トラスに取り付ける屋根パネルに本発明を適用したが、
例えば、一般の建物で大梁間に設けられる床板パネルに
も本発明は適用可能である。

【００２５】即ち、図９および図１０に示すように、大
スパンをもって配置した４本の柱１０１，１０１，１０
１，１０１による大梁１０２，１０２，１０２，１０２
間において、四角形形状の床板パネル９１に４本の放射
状補強材９２，９２，９２，９２を設けて、その交点部
である中央部に鉄骨束材（ストラット）９５を設けると
共に、この鉄骨束材９５と放射状補強材９２，９２，９
２，９２の各先端部との間に４本のケーブル９６，９
６，９６，９６をそれぞれ張ったパネルユニット９０を
取り付けるようにしてもよい。

【００２６】なお、以上の実施例においては、ドーム式
屋根の鉄骨トラスに取り付ける屋根パネル、または、一
般の建物で大梁間に設けられる床板パネルとしたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、一般建築の躯体
に取り付ける大スパンの屋根パネルや床板パネルや壁板
パネル等であってもよい。また、パネル材の材質や形状
等も任意であり、その他、具体的な細部構造等について
も適宜に変更可能であることは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るトラス構造
物によれば、トラス構造の躯体の曲げや捩り応力の発生
が押さえられることとなり、トラス構造の躯体全体の強
度が増すことになる。また、トラス構造の躯体におい
て、トラス部材を繋ぐ各交点（格点）間に小梁材もしく
は母屋材を設ける必要がないため、現場での手間が省
け、施工性が向上することになる。また、放射状のケー
ブルの張力により、ほぼ鉛直配置された束材の軸力によ
って補強材の交点部分を押し上げ、即ち、パネル材のほ
ぼ中央部を押し上げて、補強材の曲げ応力を低減できる
ため、補強材は軽微なものとすることができる。

【００２８】従って、例えば、多角形形状をなすパネル
材の各角部にそれぞれ対応して設けられた補強材の各先
端部において、躯体にそれぞれ接合でき、特に、小梁
材、母屋材を不要として経済的に、ドーム式屋根の鉄骨
トラスの交点に直接、屋根パネルの全荷重あるいは荷重
の大部分を伝達することができる。

【００２９】さらに、本発明によれば、このようなパネ
ル材、補強材、束材およびケーブルを予め組み立てたパ
ネルユニットであるため、現場での僅かな箇所の接合作
業で迅速に、例えば、屋根の仕上げができ、工期短縮、
安全性向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一例としての屋根パネルを示
す概略平面図である。

【図２】躯体への接合部を示す拡大図である。

【図３】本発明を適用した他の屋根パネルを示すもの
で、周辺部に沿った補強材を持たない場合の概略平面図
である。

【図４】本発明によるパネル材、補強材、束材およびケ
ーブルの関係を示す概略斜視図である。

【図５】同じくケーブルの張力による束材の軸力の発生
を示す概略側面図である。

【図６】ドーム式屋根の鉄骨トラスへの本発明による屋
根パネルの取付例を示す放射方向に沿った断面図であ
る。

【図７】本発明を適用する屋根パネルの他の形状例を示
すもので、（ａ）は四角形パネルの場合の概略平面図、
（ｂ）は五角形パネルの場合の概略平面図である。

【図８】ケーブルの張力に関与しない他の補強材を設け
た屋根パネル例を示す概略平面図である。

【図９】本発明を適用した他の例としての大梁間に設け
られる床板パネルを示す概略平面図である。

【図１０】同じく大梁間に設けられる床板パネルを示す
概略側面図である。

【図１１】従来のドーム式屋根の鉄骨トラス構造例を部
分的に示した概略平面図である。

【図１２】同じく従来の屋根パネルの屋根鉄骨トラスへ
の取付例を示す放射方向に沿った断面図である。

【符号の説明】

１ 鉄骨 １０，３０，４０，５０，８０，９０ パネルユニット １１，３１，４１，５１，８１，９１ パネル材 １２，１３，３２，４２，５２，８２，８９，９２ 補
強材 ３５，９５ 束材 ３６，９６ ケーブル ３７ ブラケット ３８ 枢着軸 １０１ 柱 １０２ 大梁 Ａ 躯体側接合部 Ｂ パネルユニット側接合部

フロントページの続き (72)発明者 立道 郁生 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前田建設工業株式会社内 (72)発明者 藤原 智 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前田建設工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−112997（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−297650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−211472（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 7/08 E04B 1/32 E04B 5/02 E04B 5/43 E04C 2/30

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トラス構造の躯体と、これに取り付けられ
   るパネルユニットとからなるトラス構造物であって、 前記パネルユニットは、前記トラス構造内の3以上のト
   ラス部材に囲まれた領域の形状と相似の多角形平面形状
   を有するパネル材と、 前記パネル材の裏面側のほぼ中央から周辺部へ放射状に
   延在する複数本の補強材と、 この補強材に対し前記パネル材のほぼ中央部で交わる部
   分においてほぼ鉛直配置により一端部を接続される束材
   と、 この束材の他端部と前記補強材の放射状に延びた各先端
   部との間にそれぞれ架設され、張力の導入により前記束
   材によって前記補強材の交点部分を押し上げる複数条の
   ケーブルと、を備え、前記パネルユニットが前記３以上のトラス部材を繋ぐ各
   交点（格点）に接合されてなる ことを特徴とするトラス
   構造物。
2. 【請求項２】前記補強部材の各先端部が前記パネル材の
   頂点に設けられてなることを特徴とする請求項1に記載
   のトラス構造物。