JP3525579B2 - 立体トラス構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、大面積の壁面や
屋根を構成する立体トラス構造体に関する。 【０００２】 【従来の技術】剛性を備えた直線状の単位構造部材を
縦、横および厚みのどの方向にもトラス構造となるよう
にそれぞれの端部で結合した立体トラス構造体は、展示
場や体育館など、大型建造物の屋根や壁面を形成する構
造体として良く知られている。 【０００３】しかし、従来の、特に面を形成するための
立体トラス構造体は、屋根を形成するにしても、壁面を
形成するにしても、面を遮蔽するために用いるパネルユ
ニットの支持構造としてのみ採用され、パネルユニット
をその構造体の一部として一体に組み込むものはない。
例えば、立体トラス構造体を利用した壁面では、立体ト
ラス構造体を立設した後、その外面にパネルユニットを
取付け、カーテンウォールに類似の構造を付加してい
る。 【０００４】このため、壁面を形成するのに立体トラス
構造体の構築と、これにカーテンウォールを形成する作
業の二重手間を要する。また、パネルユニットをファス
ナーで躯体（立体トラス構造体）に取り付ける作業は狭
い空間で行わねばならず、困難であると共に高所作業で
危険をともなう。さらに、パネルを支持しているユニッ
ト枠は、構造材として十分な強度を有しているにもかか
わらず、カーテンウォールに形成されると、カーテンウ
ォールの強度はこれを面形成トラス構造体に取り付けて
いるファスナーの強度に左右される。このため構造、材
質共に強度の高いファスナーを使用するのでコストを押
し上げる一因となっている。一方、従来の面を形成する
ための立体トラス構造体の外面に直接、パネルを装着し
ようとすると単位構造部材の端部が寄り集まる箇所であ
る節点が、外部に露出して壁面の外観を著しく損ね、ま
た、防水が困難である。 【０００５】さらに、立体トラス構造体による壁面や屋
根は建築物の内側から見ると、そのトラス構造が丸見え
となることが多い。従来から、この特徴を逆に利用して
トラス構造体自体に装飾効果を持たせるように考慮され
ているが、単位構造部材のレベルから考慮されているも
のは少ない。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】大空間の壁面や屋根を
構成する立体トラス構造体とパネルユニットを一体化
し、施工の単純化、デザインのシンプル化を実現する。 【０００７】 【課題を解決するための手段】立体トラス構造体の、部
材で組まれた外面構造部に、パネル装着部を一体に形成
する。すなわち、外面構造部を形成する部材をパネルを
取付けるためのユニット枠に構成することで、トラス構
造体とパネルユニットを一体化する。 【０００８】外面構造部と内面構造部を形成する部材を
格子に組まれる一の部材と他の部材とする。他の部材と
斜部材が、一の部材に固定された連結ブロックを用いて
一の部材に結合され、節点を構成する。外面構造部の他
の部材は、端部を連結ブロックの横断面を包含する形状
で、かつ、少なくとも外面側部分を残して縦方向に貫通
して切欠く。これによって、この他の部材は節点におけ
る連結ブロックに対して随時上下方向から端部を嵌合す
ることができ、切欠き部の外面側部分を連結ブロックの
外面に当接させ、切欠き部で連結ブロックの一の部材に
対する取付け部分を隠蔽して取付けることができる。 【０００９】次の構成を採用することがある。一の部材
を中空とし、内部にブロック取付け用ナットを配置して
これにねじ込まれるボルトによって連結ブロックを固定
する。ブロック取付け用ナットは、連結ブロックのボル
ト位置に対応して一の部材の両側に配置されるナット部
を、一の部材の内壁面に沿って屈曲する連結部で結合し
た構造とすることがある。このようにすると、ブロック
取付け用ナットを一の部材の中空部に配置した時、位置
を定め易く、落下してしまうことが少ない。また、連結
ブロックを取り付ける際にボルトを締め込むと、ブロッ
ク取付け用ナットの内壁面に沿って屈曲する連結部が拡
開されて一の部材の内壁面に圧接されるので、取付け状
態をより安定させることができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】図２は、本発明による立体トラス
構造体１の全体を示し、屋根等の“面”を構成するため
のものである。図３は、図１中の（Ｊ）部分を説明用に
拡大したものである。立体トラス構造体１は、剛性を備
えた直線状の縦部材２、横部材３および斜部材４などの
単位構造部材を縦、横および厚みのどの方向にもトラス
構造となるようにそれぞれの端部で結合した構造を有す
る。 【００１１】この構造を構成部的に見ると、縦部材２
（一の部材）と横部材３（他の部材）で格子に組まれた
外面構造部５と、同様に縦部材２と横部材３で格子に組
まれた内面構造部６および斜部材４とを備え、外面構造
部５と内面構造部６とを間隔をおいて配置し、外面構造
部５の格子の一つの交点ｐ0 とこれに近接する内面構造
部６の格子の４つの交点（ｐ1 〜p4）を斜部材４で四角
錐を形成するように結合し、格子の縦部材２と横部材３
および斜部材４の結合箇所を節点Ｊとする基本構造を繰
り返し形成した構造体と把握することができる。 【００１２】なお、トラス構造体１の辺縁部では内面構
造部３が、外面構造部２の一つの交点ｐ0 に対する４つ
の交点（ｐ1 〜p4）を完全には備えないので、「内面構
造部６の格子の４つの交点（ｐ1 〜p4）を斜部材４で四
角錐を形成するように結合する」との構造を完全には満
足していないが、これは、単にトラス構造体１の辺縁部
であることによるもので、外面構造部５の格子の交点ｐ
0 とこれに近接する内面構造部６の格子の４つの交点
（ｐ1 〜p4）を斜部材４で四角錐を形成するように結合
し、格子の縦部材２と横部材３および斜部材４の結合箇
所を節点Ｊとする基本構造を繰り返し構成したものであ
ることに相違ない。 【００１３】さらに、「外面構造部５の格子の一つの交
点ｐ0 とこれに近接する内面構造部６の格子の４つの交
点（ｐ1 〜p4）を斜部材４で四角錐を形成するように結
合し」との基本構造は、外面構造部２、内面構造部３共
に縦部材２と横部材３が升目が矩形の格子に組まれた構
造によるものであり、外面構造部２が、例えば８角形の
升目を持つような場合には“四角錐”との表現は異なっ
てくる。一般には「外面構造部２の部材が形成する一つ
の交点とこれに近接する内面構造部３の交点を斜部材４
で結合し、部材および斜部材４の結合箇所を節点Ｊとす
る基本構造」ということができる。 【００１４】また、図２の立体トラス構造体１は、壁面
構成用であるために、全体が平板状であるが、図４、図
５のように全体が円筒状曲面の一部、全体が円錐曲面の
一部として形成される場合もある。さらに、図示してい
ないが全体が球面の一部として形成されることもある。
この様な曲面形成の場合も、基本構造は平面状の場合と
同じであって、各節点Ｊにおいて、長さや角度が多少異
なるものの、剛性を備えた直線状の縦部材２、横部材３
および斜部材４などの単位構造部材を縦、横および厚み
のどの方向にもトラス構造となるように、それぞれの端
部で結合して構成されている。 【００１５】外面構造部５を形成する縦部材２、横部材
３は中空構造の押出し成形材であり、横部材３は比較的
短いが、縦部材２はトラスの数ピッチ分を有する。これ
らの横断面は寸法および形状共に同じで（図１、図
６）、内面側がＵ字形を呈し、外面側にパネル装着部
７，８が一体に形成されている。パネル装着部７，８
は、断面において、外面側の中央に外方に突出してガス
ケット９（ａ〜ｃ）の取付け部１０が形成されると共
に、外面の左右両側にタイト材１１（図１）が装着され
る取付け溝１２（ａ，ｂ）が形成され、取付け部１０の
両側でガスケット９（ａ，ｂ）とタイト材１２（ａ，
ｂ）の間がそれぞれパネル取付け溝１３（ａ，ｂ）に形
成されている。 【００１６】なお、縦部材２のパネル取付け溝１３
（ａ，ｂ）と横部材３のパネル取付け溝１３（ａ，ｂ）
は外面構成部５が格子状に完成されたとき、その交点ｐ
0 箇所で相互に連続し、格子のそれぞれ升目の内周に沿
って一巡するパネル取付け溝１３が形成される。ガスケ
ット９（ａ，ｂ）およびタイト材１１（ａ，ｂ）につい
ても同じで格子のそれぞれの升目毎に連続し、一巡して
取付けられる。 【００１７】この実施形態では、パネル取付け溝１３に
パネル体としてガラス板１４が、周囲の端面を取付け溝
１３の底部に嵌め込んだ弾性材１５に接触させ、内面を
タイト材１１（ａ，ｂ）に当接させ、外面をガスケット
９（ａ，ｂ）で押圧されて装着されている。ガスケット
９（ａ〜ｃ）は、合成ゴムなどのある程度弾性を有する
耐候性のある素材で作られており、ガラス板１４の辺縁
間の目地部分に装填される。ガスケット９（ａ〜ｃ）
は、中央のガスケット９ｃを両側のガスケット９（ａ，
ｂ）間に押し込み装着することで両側のガスケットを取
付け部１０に固定するもので、ジッパータイプの取付け
部材である。 【００１８】縦部材２と横部材３および斜部材４を結合
する節点Ｊの形成には連結ブロック１６が用いられる。
連結ブロック１６は、鋳物によるブロックで、基本形は
内外方向の寸法（幅）が縦部材２の見込み方向（内外）
寸法より小さい直方体であり、直方体の裏面を縦部材２
の側面に対する接触面１７とし、表面側の上部角部を切
除して切除面の法線が上方、内側、横方向のそれぞれに
４５°の角度となるように形成された上部傾斜取付け面
１８、表面側の下部角部を切除して切除面の法線が下方
内側に向かうよう同様に形成された下部傾斜取付け面１
９および上・下の傾斜取付け面１８，１９の間が、取付
け面２０に形成されている。 【００１９】取り付け面２０には、連結ブロック１６自
体を縦部材２に固定するボルト２１を挿通する孔２２が
形成され、上下の傾斜取付け面１８，１９には斜部材４
を結合するためのねじ孔２３，２４がそれぞれ形成され
ている（図７）。なお、上部、下部あるいは内、外など
の方向を示す語は、実施の形態として壁面を形成するト
ラス構造体１を説明しているためで、トラス構造体１が
使用される態様（例えば、屋根）によって変わる相対的
なものである。 【００２０】図６において、符号２５はブロック取付け
用ナットであり、縦部材２の中空部に配置されており、
ナット部２６（ａ，ｂ）と連結部２７で全体としてＵ字
形に構成されている。ナット部２６（ａ，ｂ）は、縦部
材２の両側に取付けられる連結ブロック１６のボルト２
１の位置に対応して、縦部材２の中空部で両側に配置さ
れる部分にボルト２１に対する雌ねじがタップ形成され
ている。連結部２７は両側のナット部２６（ａ，ｂ）を
結合するもので、この部分は薄く、弾性を有する程度に
形成されている。 【００２１】節点Ｊ間を結合する斜部材４（図８）は、
ロッド２８とロッド２８の両側にそれぞれ配置されるカ
ラー２９（ａ，ｂ）およびねじ棒３０（ａ，ｂ）を備え
る。ロッド２８は同心に配置された外筒３１と内筒３２
をリブ３３で結合した押出し成形材で内筒３２の両端に
雌ねじ３４（ａ，ｂ）が形成されている。また、カラー
２９（ａ，ｂ）にはそれぞれのねじ棒３０（ａ，ｂ）を
貫通させることができ、かつ、内部に設けた突起により
回転方向に係合可能とされている。つまり、カラー２９
（ａ，ｂ）を回動するとねじ棒３０（ａ，ｂ）をそれぞ
れ回動することができる。 【００２２】ねじ棒３０（ａ，ｂ）は、ロッド２８のそ
れぞれ対応する端部において、内筒３２に形成された雌
ねじ３４（ａ，ｂ）に一端をねじ込んで取り付けてお
く。この実施形態において、ねじ棒３０ａはロッド２８
側が左ねじ、他端側が右ねじであり、３０ｂはいずれも
右ねじとされている。内面構造部６は、縦部材２、横部
材３にパネル装着部７，８を形成しない点をのぞいて、
外面構成部５と同じ構成なので、説明を省略する。 【００２３】立体トラス構造体１は次の手順で構築され
る。まず、外面構造部５の横部材３に、端部が連結ブロ
ック１６の横断面（第６図）を包含する形状で、かつ、
少なくとも外面側部分３５を残して縦方向に貫通する切
欠き部３６を加工する（図９）。 【００２４】縦部材２の側面に連結ブロック１６の接触
面１７を当接させ、取付け面２０のボルト挿通孔２２に
ボルト２１を差し込み、ボルト２１の先端を、縦部材２
の中空部に配置したブロック取付け用ナット２５のナッ
ト部２６に形成された雌ねじにねじ込むことにより、連
結ブロック１６を縦部材２に固定する。 【００２５】ボルト２１を締め込むとブロック取付け用
ナット２５のナット部２６は両側へ広がるように縦部材
２の内壁面に引寄せられ、連結部２７が拡開する。この
ため、連結部２７は縦部材２の内壁面に押付けられるよ
うになり、ブロック取付け用ナット２５を用いた連結ブ
ロック１６の取付け状態がより強く安定する。連結部２
７は、弾性を備え、両側のナット部２６を離間させる方
向に付勢力を有したものにすると、この機能を明確に発
揮させることができると共に、ブロック取付け用ナット
２５を縦部材２の中空部に配置した際に弾力で位置ずれ
を防止することができる。 【００２６】連結部材１６は、立体トラス構造体１の辺
縁部を除き、節点Ｊを形成する箇所において縦部材２の
両側面に対向させて取り付ける（図１０ イ）。このと
き、連結ブロック１６は、長手方向に接続される縦部材
２の接続部３７に配置されて（図１０ ロ）、接続部両
側の縦部材２，２を結合する連結部材を兼用することが
ある。すなわち、縦部材２を接続する場合は、トラス構
造１の節点Ｊで行う。 【００２７】縦部材２の間に横部材３を配置し、横部材
３の端部を上下方向から連結ブロック１６に嵌合させる
（図１１）。これによって、切欠き部３６の外面側部分
３５を連結ブロック１６の外面に当接し、切欠き部３６
で連結ブロック１６の縦部材２に対する取付け面２０
（取付け部）を隠蔽することができる。また、外面側で
縦部材２と横部材３が平坦に交差し（交点ｐ0 ）、内面
側では通常のパネルユニットの角部のように、左右の横
部材３と縦部材２が“留め”結合されているように断絶
感なしに結合される。縦部材２と横部材３が平坦に交差
する構造は、パネルを安定に装着する上で重要であり、
防水のための施工も行い易い。横部材３は、外面側から
外面側部分３５をボルト３７で連結ブロック１６に固定
する（図１２）。 【００２８】横部材３は、縦部材２に対して上下方向か
ら、連結部材１６を嵌合する形で取り付けることができ
るので、トラス構造体１が組み上がる最後に組付けるな
ど、都合に合わせて組付ける時期を任意に選択すること
ができる。これにより、縦部材２が縦通しとされ、横部
材３が直交する格子形態の外面構造部５が完成する。ま
た、格子の升目毎にパネル体を装着することが可能とな
る。縦部材２が縦通しとされることにより、複数の縦部
材２の中空部が縦方向に連通する。 【００２９】ついで、外面構造部５の一つの交点ｐ0 に
おける連結ブロック１６と、内面構造部６の４つの交点
（ｐ1 〜p4）との間に斜部材４を四角錐を形成するよう
に配置し、両端のねじ棒３０（ａ，ｂ）の露出した端部
を連結ブロック１６の上部傾斜取付け面１８と下部傾斜
取付け面１９のねじ２３，２４にねじ込む。 【００３０】このとき、まず、ねじ棒３０ａ（右ねじ、
左ねじ）側のカラー２９を回動して、ねじ棒３０ａの露
出した端部を連結ブロック１６のねじ孔２３（あるいは
同２４）に、ねじ棒３０ａの進退方向に余裕を持たせ
て、あらかじめねじ込んでおく。ついで、他の側のねじ
棒３０ｂ側のカラー２９ｂを右回動してねじ棒３０ｂの
露出している端部を連結部材１６のねじ孔２４（あるい
は同２３）にねじ込み、ついでカラー２９ｂの先端を連
結部材１６に当接させた後、ロッド２８を右回転させて
固定する。そして、再び、他の側のねじ棒３０ａをカラ
ー２９ａで回動してロッド２８を連結部材１６側に引寄
せるように緊張させる。これを繰り返して、交点ｐ0 と
交点（ｐ1 〜p4）間をそれぞれに均等に緊張させる（図
１３）。 【００３１】以上で立体トラス構造体１は完成し、その
外面構造部５にタイト材１１、弾性材１５を装填した
後、ガラス板１４を装填し、ガスケット９を用いてガラ
ス板１４を装着する。ガスケット９はほとんどが合成ゴ
ムなど断熱の高い素材で形成され、実施形態ではジッパ
ータイプとされているので、パネルの装着交換が容易で
あり、また、断熱性のガスケットであることにより、金
属の取付け部材のように、パネルの目地部から外気温が
内部のトラス構造部分に伝達されることがないので、ト
ラス構造体の内面側で結露が生じる等の恐れが少ない。
縦部材２の中空部は、雨水の導水路や配線のための用途
空間として利用することができる。以上は、実施形態の
一つであって、外面構造部２、内面構造部３を形成する
部材（縦部材２や横部材３など）の断面形状あるいは斜
部材４の構造等、本願発明は、図示した具体的構成に限
定されない。外面構造部５を形成する部材（例えば、縦
部材２、横部材３）にパネル装着部（７，８）を一体に
形成した構造は、いわゆるサッシとなる構造のものも包
含される。 【００３２】 【発明の効果】従来、立体トラス構造体とは別途の構造
体とされていたパネルユニットのユニット枠を外面構造
部を形成する部材として立体トラス構造体の一部に取り
入れているので、本来、強度の高いユニット枠を有効に
利用することができる。また、立体トラス構造体の構築
と同時に、パネルユニットによるカーテンウォール同様
の構造が完成するので、二重作業の無駄が省かれる。 【００３３】トラス構造の外面を一の部材に他の部材が
交叉する、従来のカーテンウォールの場合と変わらない
外観とすることができる上、確実な防水構造を取ること
ができる。更に他の部材の取付け時期を任意に選択でき
るので、トラス構造を構築する際の手順に自由度が高
く、また、構築後の他の部材の交換を容易に行える。 【００３４】

【図面の簡単な説明】 【図１】トラス構造体の一部を示す斜視図（一部断
面）。 【図２】トラス構造体の全体を示す斜視図（一部破
断）。 【図３】トラス構造の要部を説明するための斜視図。 【図４】トラス構造体の全体を示す斜視図（他の実施形
態）。 【図５】トラス構造体の全体を示す斜視図（他の実施形
態）。 【図６】一部を断面で示す要部の斜視図。 【図７】連結ブロックの斜視図。 【図８】斜部材を分解して示す斜視図。 【図９】横部材の端部を示す斜視図。 【図１０】組付け手順の第１ステップを示す屋内側から
の正面図。 【図１１】組付け手順の第２ステップを示す屋内側から
の正面図。 【図１２】組付け手順の第３ステップを示す屋内側から
の正面図。 【図１３】組付け手順の第４ステップを示す屋内側から
の正面図。 【符号の説明】 １ 立体トラス構造体 ２ 縦部材（一の部材） ３ 横部材（他の部材） ４ 斜部材 ５ 外面構造部 ６ 内面構造部 ７ パネル装着部（縦部材） ８ パネル装着部（横部材） ９ ガスケット １０ 取付け部 １１ タイト材 １２（ａ，ｂ） タイト材の取付け溝 １３（ａ，ｂ） パネル取付け溝 １４ ガラス板（パネル体） １５ 弾性材 １６ 連結ブロック １７ 接触面 １８ 上部傾斜取付け面 １９ 下部傾斜取付け面 ２０ 取付け面 ２１ 連結ブロックを固定するボルト ２２ ボルト挿通孔 ２３ ねじ孔 ２４ ねじ孔 ２５ ブロック取付け用ナット ２６ ナット部 ２７ 連結部 ２８ ロッド ２９（ａ，ｂ） カラー ３０（ａ，ｂ） ねじ棒 ３１ 外筒 ３２ 内筒 ３３ リブ ３４ 雌ねじ ３５ 外面側部分 ３６ 切欠き部 ３７ 接合部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｅ０４Ｄ 3/40 Ｅ０４Ｄ 3/40 Ｙ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 1/19 E04B 1/32 E04B 1/342 E04B 2/88 - 2/96 E04B 7/08 E04D 3/35 E04D 3/40

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 部材同士の連結で構成した外面構造部
   と、部材同士の連結で構成した内面構造部と、斜部材、
   およびパネル体を備え、外面構造部と内面構造部を間隔
   をおいて配置し、外面構造部の部材が形成する一つの交
   点とこれに近接する内面構造部の交点を斜部材で結合
   し、部材および斜部材の結合個所を節点とする基本構造
   を繰り返し構成している構造体であって、外面構造部及
   び内面構造部は、一の部材と他の部材が交点を形成して
   組まれており、一の部材に対して、他の部材と斜部材
   が、一の部材に固定された連結ブロックを用いて節点を
   構成して結合されており、連結ブロックは一の部材の側
   面に取り付けられると共に、外面構造部の他の部材は、
   端部が連結ブロックの横断面を包含する形状で、かつ、
   少なくとも外面側部分を残して縦方向に貫通して切欠か
   れており、外面構造部において他の部材は切欠き部の外
   面側部分を節点における連結ブロックの外面に当接し、
   切欠き部で連結ブロックの一の部材に対する取付け部分
   を隠蔽し、外面側部分を連結ブロックに固定して取り付
   けられており、外面構造部を形成する部材にパネル装着
   部を一体に形成し、パネル体をパネル装着部に取り付け
   ることを特徴とする立体トラス構造体。