JP3449066B2 - 組立式トラス用ハブ組体およびトラスベースの接合構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハブと呼ばれる接
続部材によってパイプ、押出形材のような任意の断面形
状を有し構造材を構成するフレーム部材を順次接続して
組立式立体トラス構造物を構築する組立式トラス用ハブ
組体およびそれを用いたトラスベースの接合構造に関
し、特にフレーム部材の面内方向の変形を規制すること
によりフレーム部材とハブとの接続部を強化したもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】組立式立体トラス構造物は、組立におい
てボルトや溶接による接合を必要としないため組立作業
が簡単で、高い継手効率が得られ、スマートで高い採光
性と広い無柱空間が得られるなどの優れた特徴を有して
いることから、野外コンサートホール、ガソリンスタン
ド、プール、展示場等の屋根、ビルの側面外壁、植物園
用ドーム、寺院ドーム等に広く採用されている。このよ
うなトラス構造物のジョイント方式を大別すると、 ボールジョイント方式 円筒ジョイント方式 の２方式がある。前者は、トラス格点に球状ジョイント
（ハブ）を使用し、これによってフレーム部材を順次連
結するものである（特開平７−１１７０５号公報等）。
後者は、円筒ジョイント（ハブ）と、押し潰しによって
形成された接続端部を有するフレーム部材とを使用する
ものであり（米国特許第２，９３１，４６７号、実開平
２−９８１２１号公報、特開平７−１０２６３３号公報
等）、本発明はこの後者のジョイント方式を採用した組
立式立体トラスベースの接合構造に関するものである。
なお、ここで組立式立体トラスとは、トラス部分がドー
ム型、モスク型、ピラミッド型、フラットストラクチャ
ー型あるいはパレルヴォール型等の形状を呈するトラス
構造体を言い、それらが独立した構築物とされる場合並
びに構築物の一部の構造部分として併設される構築物と
される場合がある。また、以下の記述ではドーム型を代
表例として取り上げたが、それぞれの方式に対応したト
ラス構造とすれば良いことは勿論である。

【０００３】図６（Ａ），（Ｂ）は円筒ジョイント方式
を採用した組立式立体トラス構造物におけるトラスベー
スの一例を示すドーム型構造物の平面図および正面図、
図７は従来方式でトラス格点を形成する接合構造を示す
分解斜視図、図８（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）はフレーム部
材の正面図、平面図および側面図である。これらの図に
おいて、１はドーム状のトラス構造物におけるトラスベ
ースで、多数のフレーム部材２と、これらのフレーム部
材２を接続するハブ３とで構成されている。フレーム部
材２は、通常アルミニウム合金等の直管からなり、その
両端部をプレス加工等により押し潰して偏平状の接続端
部５とし、さらにその両面にディンプルと称する凹凸４
を設けている。ハブ３は、通常アルミニウム合金（例：
Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）製の押出型材、鍛造品等によ
って円筒体に形成され、中心にボルト挿通孔６を有して
いる。また、ハブ３は、外周面に放射状に形成され溝壁
面に凹凸７を有する６〜９個の連結溝（スロット）８を
備え、この連結溝８に前記フレーム部材２の接続端部５
が軸線方向から圧入嵌合されることによりフレーム部材
２を互いに接続し、トラス格点を形成している。ボルト
挿通孔６にはボルト９が挿通され、その上下の突出端部
にワッシャ１０および保持板１１が嵌装され、ナット１
２の締結によって保持板１１をハブ３の上下面に押し付
けることで、接続端部５が連結溝８から抜けるのを防止
している。また、このボルト９と保持板１１は、ルーフ
パネル部材をハブ３上に取り付けるためにも利用され
る。そして、このトラス格点をフレーム部材２で連結す
ることにより組立式トラス構造物のトラスベース構造体
１が構築され、さらにその上に屋根部材が載置されてド
ーム型トラス構築物が完成される。

【０００４】このようなトラスベースの接合構造におい
ては、フレーム部材２の端部に偏平状に押し潰された接
続端部５を設けているので、連結部材の部品点数が削減
できるとともに、立体曲面構造の構造物を構築する場合
には、ハブ３の連結溝８間の割り角度θ以外に接続部に
３つの角度付け（コイン角α、ベント角β、ツイスト角
γ）をすることによってフレーム部材自体での球面度を
出すことができる。また、ハブ３の軸線方向（面外方
向）の負荷に対しては耐力が高く、設計上は一層のトラ
スでよいのでトラスベース構造体を簡略化することがで
きる。なお、コイン角αは接続端部５の切断角度、ベン
ト角βはフレーム部材２の軸線と接続端部５の軸線との
なす角度、ツイスト角γはフレーム部材を介して隣合い
高さおよびハブ軸方向の曲率中心位置が異なるハブ間の
連結溝を連結するフレーム部材における接続端部間のな
す角度である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のトラス
ベースの接合構造において、フレーム部材２の接続端部
５はハブ３の軸線方向（面外方向）に長い偏平状に形成
されていることから、ハブ３の軸線方向の外力に対して
は強度的に特に問題はないが、ハブ３の面内方向（ハブ
の円周方向）に対しては相対的に弱く、そのため大型の
トラス構造体において積雪、地震等でフレーム部材２に
軸線方向の圧縮または引張荷重が加わった場合、フレー
ム部材２がトラス面内において周方向に変形して接続端
部５が折れ曲がり、部分的に破壊したり構造物全体の強
度が崩壊する危険性が想定されるという問題があった。
特に、図６に示すようにドーム体の場合にその頂点から
下方への角度出しのために複数箇所に三角形以外の異形
部分、本図では１Ａおよび１Ｂの円周方向に四辺形部分
が現れている。このような部分が他の部分よりバランス
が異なるためにトラス構造体での弱点部分となり易く、
この分を優先的に補強するのが効果的であり、コスト的
に許容されれは図部手のトラス格点を補強すればより望
ましい。

【０００６】そのため、大きな構造物を構築するために
は、厚肉パイプからなるフレーム部材を使用したり、フ
レーム部材の長さを短くしたり、あるいは上記した特開
平７−１０２６３３号公報に開示されているように補強
板を接続端部に設けるなど種々の対策を講じている。し
かしながら、厚肉パイプを使用すると、当然のことなが
らハブ３も大型化してベース構造体自体の重量が増加
し、フレーム部材を短くすると、フレーム部材およびト
ラス格点が増加するため組立作業に時間を要する。ま
た、補強板を用いると、接続端部５の厚みが増大するた
め、連結溝８の溝幅が大きくなり、ハブ３の径も比例し
て大きくなり、ハブ重量も大きくなるという不具合があ
った。

【０００７】本発明は上記した従来の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、比較
的簡単な構成でフレーム部材の割り角度θを保持しフレ
ーム部材の周方向の変形を規制することにより、トラス
ベース構造物の強度を増大させることができるようにし
た組立式トラス用ハブ組体およびトラスベースの接合構
造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、トラス構造物用フレーム部材の接続端部が圧
入嵌合される複数個の連結溝が放射状に形成されたトラ
ス格点用ハブにおいて、前記ハブとフレーム部材の端部
を２枚のカバープレートによって上下から覆い、これら
両カバープレート間に互いに密接して各々のフレーム部
材の周囲を取り囲みフレーム部材の割り角度を保持する
筒状の規制部材を介在させたことを特徴とする組立式ト
ラス用ハブ組体とするものである。また、本発明は、両
端に偏平な接続端部を有するフレーム部材と、前記接続
端部が圧入嵌合される複数個の連結溝が放射状に形成さ
れたハブとによって組立式立体トラス構造物を構築する
トラスベースの接合構造において、前記ハブおよびフレ
ーム部材の端部を２枚のカバープレートによって上下か
ら覆い、これら両カバープレート間に互いに密接して各
々のフレーム部材の端部の周囲を取り囲みフレーム部材
の割り角度を保持する複数個の筒状の規制部材を介在さ
せてなるハブ組体をトラス格点の弱点部分のみにまたは
全ての部分に配設したことを特徴とするトラスベースの
接合構造とするものである。

【０００９】本発明において、規制部材はフレーム部材
の割り角度を保持し、フレーム部材の周方向の変形を規
制する。また、規制部材は、フレーム部材が挿通される
先細り状の筒体に形成され互いに密接することによりフ
レーム部材の端部間の空間を埋める。カバープレートの
折曲部は、規制部材の外面に係合することにより、規制
部材がハブの径方向外方に変形するのを規制する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る組
立式トラスベースの接合構造部の実施の形態を示す一部
を破断した正面図、図２はボルトと上側のカバープレー
トを取り外して示す一部を破断した同トラスベースの接
合構造部の平面図、図３（Ａ）、（Ｂ）は規制部材の平
面図および正面図である。なお、従来技術の欄で説明し
た構成部材等と同一のものについては同一符号をもって
示し、その説明を省略する。これらの図において、本実
施の形態においては、２枚のカバープレート２１によっ
てハブ３とフレーム部材２の端部２Ｂを上下から覆い、
これら両カバープレート２１間にハブ３の周囲を取り囲
みフレーム部材２の割り角度θを保持する筒状の規制部
材２２を複数個介在させている。

【００１１】カバープレート２１は、図７に示す上下一
対の保持板１１を兼ねて用いることもでき、ボルト９お
よびナット１２によってハブ３の上下面に固定されるこ
とにより、フレーム部材２の接続端部５がハブ３の連結
溝８からハブ３の軸線方向に抜けるのを防止する機能を
も有している。このようなカバープレート２１は、ハブ
３より十分に大きな外径を有する円板状に形成され、そ
の中央には前記ボルト９が挿通される図示しないボルト
挿通孔が形成され、外周縁部には規制部材２２の外面２
２ａに係合する環状の折曲部２３が全周にわたって一体
に設けられている。カバープレート２１および規制部材
２２は、たとえばアルミニウムなどの金属あるいはキョ
ウカプラスチックから製作される。

【００１２】前記規制部材２２は、ハブ３と略同一の高
さを有する先細り状（平面視扇型）の筒体に形成されて
前記フレーム部材２の端部２Ｂが嵌合する嵌合孔２４を
有し、ハブ３の周囲を取り囲むようにハブ３の周方向に
互いに密接して配列される。嵌合孔２４は、規制部材２
２の外面２２ａと内面２２ｂに開口し内側に向かって孔
幅が漸次減少するテーパ孔を形成している。規制部材２
２の外面２２ａは、前記カバープレート２１の折曲部２
３の内径と略等しい曲率の円弧面を形成している。

【００１３】規制部材２２の嵌合孔２４に嵌合される前
記フレーム部材２の端部２Ｂは、プレス加工等により両
側から押し潰されることにより先細り状のテーパ部２５
と、このテーパ部２５の先端部に設けられた偏平状の接
続端部５とを含み、前記接続端部５が嵌合孔２４から突
出しハブ３の連結溝８に圧入されている。このため、テ
ーパ部２５の両側面は、嵌合孔２４の内壁面にそれぞれ
密接する。

【００１４】組立式トラスの組立に際しては、予め個々
の規制部材２２をフレーム部材２の端部２Ｂに嵌合して
おき、この状態で接続端部５をハブ３の連結溝８にハブ
３の軸線方向から圧入嵌合する。そして、全てのフレー
ム部材２をハブ３に連結した後、２枚のカバープレート
２１を規制部材２２に上下から嵌合して挾み込み、ボル
ト９をカバープレート２１およびハブ３のボルト挿通孔
に挿通してナット１２を締結すると、カバープレート２
１がハブ３に取り付けられ、トラス格点を形成する。な
お、その他の構成は図６〜図８に示した従来の組立式ト
ラスの接合構造と同様である。

【００１５】このような構造からなるトラスベースの接
合構造においては、２枚のカバープレート２１間に介在
させた複数個の規制部材２２によってフレーム部材２の
ツイスト角γを一定に保持し面内方向（図２の矢印Ａ，
Ｂ方向）の変形を規制しているので、フレーム部材２が
軸線方向の圧縮または引張荷重を受けたとき、フレーム
部材２に周方向の回転モーメントが発生せず、フレーム
部材２の面内方向の回転に対する抵抗力を増大させるこ
とができる。したがって、フレーム部材２の接続端部５
が面内方向に折れ曲がったりせず、トラスベースの強度
を増大させることができる。また、カバープレート２１
に規制部材２２の外面２２ａに係合する折曲部２３を設
けているので、規制部材２２がハブ３の径方向外方に変
形するのを確実に規制防止することができる。さらに、
カバープレート２１および規制部材２２の構造も簡単
で、容易に製作することができる。さらに、先細り状の
筒体に形成された規制部材２２は強度が大きく、またハ
ブ３の周方向に密接して配列されるとともに、上下のカ
バープレート２１によって挾持されているので、接合部
の強度を一層増大させる。

【００１６】図４は本発明の他の実施の形態を示す組立
式トラスベースの接合構造部の一部を破断した平面図で
ある。なお、図４においてもボルトと上側のカバープレ
ートは図示を省略している。トラス構造体の周端部や柱
脚部などでは３〜５本のフレーム部材２が連結されるの
で、ハブ３の連結溝８に空きができる。その場合は、図
に示すように大きさの異なる２種類の規制部材２２Ａ，
２２Ｂは短尺状に形成されており、ハブ３の周方向に密
接して配列すればよい。その他の構成は上記した実施の
形態と同じである。上記のハブ組体をトラス格点の中で
の弱点部分に設け、他の部位では従来型のハブを用いて
トラスベースを構築したり、あるいは全てのトラス格点
に上述のハブ組体を用いて構築することができ、その全
体構造の外観は図６と同様なものとなる。

【００１７】図５はフレーム部材の他の実施の形態を示
す一部を破断した正面図である。この実施の形態におい
ては、両端に偏平状の連結端部５がそれぞれ一体に設け
られた２本の直管３０と、これらの直管３０を連結する
連結板３１とによって断面眼鏡状を呈するフレーム部材
２Ａを構成している。このようなフレーム部材２Ａは、
２本の直管３０と連結板３１とからなる押出形材を所定
寸法に切断して各直管３０の端部を偏平状に押し潰すと
ともに、連結板３１の両端部を凹状に切断除去すること
により容易に製作することができる。このような眼鏡状
のフレーム部材２Ａを用いて組立式トラスを構成する
と、細い直管３０が使用でき、ハブの外径を小さくする
ことができ、かつ、より高強度のトラスベースが構築さ
れる。

【００１８】なお、上記した実施の形態においては、カ
バープレート２１を円板に形成した例を示したが、これ
に何等特定されるものではなく、多角形に形成してもよ
い。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係る組立式ト
ラス用ハブ組体は、トラス構造物用フレーム部材の接続
端部が圧入嵌合される複数個の連結溝が放射状に形成さ
れたトラス格点用ハブにおいて、前記ハブとフレーム部
材の端部を２枚のカバープレートによって上下から覆
い、これら両カバープレート間に互いに密接して各々の
フレーム部材の周囲を取り囲みフレーム部材のツイスト
角を保持する筒状の規制部材を介在させたので、各部材
が容易に製作でき、従来の組立作業も大きく変えること
なく利用でき、フレーム部材の変形を適切に防止するこ
とができる。

【００２０】また、本発明に係るトラスベースの接合構
造は、両端に偏平な接続端部を有するフレーム部材と、
前記接続端部が圧入嵌合される複数個の連結溝が放射状
に形成されたハブとによって組立式立体トラス構造物を
構築するトラスベースの接合構造において、前記ハブお
よびフレーム部材の端部を２枚のカバープレートによっ
て上下から覆い、これら両カバープレート間に互いに密
接して各々のフレーム部材の端部の周囲を取り囲みフレ
ーム部材の割り角度を保持する複数個の筒状の規制部材
を介在させてなるハブ組体を弱点部分のみにまたは全て
の部分に配設したので、フレーム部材が面内方向に曲が
り難く、トラスベース全体の強度を高めることができ、
大型トラスを容易に構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る組立式トラスベースの接合構造
部の実施の形態を示す一部を破断した正面図である。

【図２】 上側のカバープレートを取り外して示す一部
を破断した同トラスベースの接合構造部の平面図であ
る。

【図３】 （Ａ）、（Ｂ）は規制部材の平面図および正
面図である。

【図４】 本発明の他の実施の形態を示すトラスベース
の接合構造部の一部を破断した平面図である。

【図５】 フレーム部材の他の実施の形態を示す一部を
破断した正面図である。

【図６】 （Ａ），（Ｂ）は組立式トラス構造物におけ
るトラスベースの一例を示すドーム型トラスベース構造
体の平面図および正面図である。

【図７】 従来方式でトラス格点を形成する接合構造部
を示す分解斜視図である。

【図８】 （Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）はフレーム部材の正
面図、平面図および側面図である。

【符号の説明】

１…ドーム型トラスベース構造体、２，２Ａ…フレーム
部材、２Ｂ…フレーム部材の端部、３…ハブ、５…接続
端部、８…連結溝、９…ボルト、１１…保持板、２１…
カバープレート、２２，２２Ａ，２２Ｂ…規制部材、２
３…折曲部、２４…嵌合孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−102633（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−45018（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 1/00 - 1/36 E04B 1/38 - 1/61 E04C 3/00 - 3/46 E04H 15/00 - 15/64

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラス構造物用フレーム部材の接続端部
   が圧入嵌合される複数個の連結溝が放射状に形成された
   トラス格点用ハブにおいて、前記ハブとフレーム部材の
   端部を２枚のカバープレートによって上下から覆い、こ
   れら両カバープレート間に互いに密接して各々のフレー
   ム部材の周囲を取り囲みフレーム部材の割り角度を保持
   する筒状の規制部材を介在させたことを特徴とする組立
   式トラス用ハブ組体。
2. 【請求項２】 両端に偏平な接続端部を有するフレーム
   部材と、前記接続端部が圧入嵌合される複数個の連結溝
   が放射状に形成されたハブとによって組立式立体トラス
   構造物を構築するトラスベースの接合構造において、前
   記ハブおよびフレーム部材の端部を２枚のカバープレー
   トによって上下から覆い、これら両カバープレート間に
   互いに密接して各々のフレーム部材の端部の周囲を取り
   囲みフレーム部材の割り角度を保持する複数個の筒状の
   規制部材を介在させてなるハブ組体を弱点部分のみにま
   たは全ての部分に配設したことを特徴とするトラスベー
   スの接合構造。