JP3876364B2 - 立体トラス構造面版組立体 - Google Patents

Description

本発明は、立体トラス構造面版組立体に関する。

特許文献１には、鉄道車両車体の構造体が記載されている。この構造体は、外側板と内側板と該板を所定の間隔を保持して三角形を形成するように連結する隔壁とからなる閉断面形状を有する複数のアルミニウム合金製中空押し出し材から構成されている。

特許文献２には、木製の単板または合板からなるシート状板材を組み合わせてその側方からみた断面をトラス状に形成したトラスパネル型芯材であって、シート状板材から成る上層パネルと、シート状板材から成る下層パネルと、前記上層パネルと前記下層パネルとのそれぞれに接着剤で貼着された鋸刃状の中間ウエブとで構成され、前記中間ウエブは多数の短冊形のシート状板材と接着テープとで構成され、各シート状板材はその端縁の表と裏が互い違いに斜めに切り落とされており、斜めに切り落とされたテーパ部分の尖端どうしが突き合せられ、各テーパ部分の裏側に接着テープが貼着されているトラスパネル型芯材が記載されている。

特許文献３には、間隔を離して平行に配設される２枚のパネル間に介設されるパネル芯材であって、前記芯材は所定の厚みを有する紙で構成され、両側の２つの傾斜面が角縁となって互いに接続する複数の六角形の傾斜面と、この傾斜面の両端の辺に接続する載頭頂上部とにより、それぞれ反対方向に突出する複数の略四角錐部材の山形部を有した構成としたパネル芯材が記載されている。

特開平１０−１８１５９３号公報 特許第３３４０５３３号公報 特開平１０−１６６４８１号公報

中空状芯材による大面積の板あるいは組立体を得る手段として、従来は格子状のリブまたはハニカムボード等で中空芯材を作り、これに表面板を張って完成品として来たが、次のような問題がある。
１）どの材種の分野の加工板も耐力当りの力学的な効率が低く、生産効率の低
いものが多い。
２）中空芯材の格子ピッチを荒くすると表面板厚が厚くなり、逆に中空材の格
子ピッチを密に入れると中空格子材が太くなり、必要な耐力当りの経済効率
が非常に低い。
３）中空材としてウレタン樹脂やハニカム紙等が使われるが、これは強度が弱
く、ウレタン樹脂の場合は可燃材のため用途が限定される。
４）従来の方法での中空芯材による加工板のみで、車両や船・航空機・建築物
等の構造体に適用可能なものは現状ではない。
本発明は、かかる従来の問題を解決し、異なる高耐力の立体トラス構造面版の組立体を提供することを目的とする。

立体トラス構造面版組立体は次のようにして構成される。
同一平面上にある複数の底点菱を結んで画定される多角形状の中心点の上方に位置して頂点菱が画定され、前記底点菱のぞれぞれと前記頂点菱とを結んで複数の平面状の斜面を有して、角錐状に実質的に同一の高さにした角錐面体からなる群が形成され、１つの角錐面体の周囲の角錐面体が前記底点菱の１つをそれぞれ共有して隣接して、特定方向においてそれぞれ等ピッチの格子状に並列されて形成された１つの角錐面版が２つ使用され、格子状に並列する角錐面体を前記特定方向について半ピッチずつずらしてあって、それぞれの一方の角錐面体の頂点菱が他方の角錐面体の底点菱に対向し、他方の角錐面体の頂点菱が一方の角錐面体の底点菱に対向するようにして前記２つの角錐面版が組み立てられ、かつ一方の角錐面版の頂点菱とこれに対向する他方の角錐面版の底点菱とは接着もしくは溶接によって一体されて立体トラス構造状に組立体とされる。

同一平面上にある複数の、例えば３つまたは４つの底点菱を結んで画定される多角形状の、例えば三角形状もしくは四角形状の中心点の上方に位置して頂点菱が画定され、前記底点菱のぞれぞれと前記頂点菱とを結んで複数の、例えば３つまたは４つの平面状の斜面を有して、角錐状に実質的に同一の高さにした角錐面体からなる群が形成される。１つの角錐面体の周囲の角錐面体が前記底点菱の１つをそれぞれ共有して隣接して、特定方向、例えば二方向もしくは三方向においてそれぞれ等ピッチの格子状に並列されて形成された１つの角錐面版が２つ使用される。格子状に並列する角錐面体を前記特定方向について半ピッチずつずらしてあって、それぞれの一方の角錐面体の頂点菱が他方の角錐面体の底点菱に接して対向し、他方の角錐面体の頂点菱が一方の角錐面体の底点菱に接して対向するようにして前記２つの角錐面版が重ね合わされて組み立てられる。一方の角錐面版の頂点菱とこれに接して対向する他方の角錐面版の底点菱とは接着もしくは溶接によって一体されて立体トラス構造状に組立体とされる。
２つの角錐面版のそれぞれの外側に平板状の表面板を張り合わせて立体トラス構造状の組立体をサンドイッチ状に挟み込む。

本発明によれば、大型あるいは巨大な構造物に適用できるパネル芯材が量産化によって安価に製造できると共に、角錐面体のピッチを小さくできるので構成の、高耐力のトラス構造面版組立体を提供することができる。事例として、船の船体壁および界壁体、車両等の床、壁、屋根体、建築物の床、壁、屋根体等に柱や梁を不要として構築することが可能となる。金属の枠体を不要にした、巨大なガラス面版組立体が可能になる。これらの構造体を非常に安価に提供することができるようになる。

同一平面上にある４つの底点菱を結んで画定される多角形状の中心点の上方に位置して頂点菱が画定され、前記底点菱のぞれぞれと前記頂点菱とを結んで４つの平面状の斜面を有して、角錐状に実質的に同一の高さにした角錐面体からなる群が形成され、１つの角錐面体の周囲の角錐面体が前記底点菱の１つをそれぞれ共有して隣接して、特定方向においてそれぞれ等ピッチの格子状に並列されて形成された１つの角錐面版が２つ使用され、格子状に並列する角錐面体を前記特定方向について半ピッチずつずらしてあって、それぞれの一方の角錐面体の頂点菱が他方の角錐面体の底点菱に対向し、他方の角錐面体の頂点菱が一方の角錐面体の底点菱に対向するようにして前記２つの角錐面版が組み立てられ、かつ一方の角錐面版の頂点菱とこれに対向する他方の角錐面版の底点菱とは接着もしくは溶接によって一体されて立体トラス構造状に組立体とされる立体トラス構造面版組立体が構成される。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１から図４までは本発明の第１の実施例を示し、図１は立体トラス構造面版の組立体の構成の仕方を説明する図、図２は図１の一部詳細図、図３および図４は本実施例で使用する２枚１組の角錐面版の組立の仕方を示す図である。
図１において、立体トラス構造面版組立体を構成するために２つの角錐面版１、２が使用される。

まず、図２によって角錐面版１、２の構成について説明する。角錐面版１、２は１枚の板状材料、例えば金属薄板から押し型による成形加工によって作製する。後述するように板状材料としては金属薄板以外にもダンボール材、木材、合板材、プラスチック材、ガラス材等の非金属材料も使用可能である。

図２に示すように、角錐面版１、２は４つの底点菱１１、１２、１３、１４を結んで画定される四角形１０の中心点の上方に位置して頂点菱１５が画定される。従って、頂点菱１５は半ピッチ線上に来る。底点菱のそれぞれの１１、１２、１３、１４と頂点菱１５とを結んで、４つの平面状の四角錐にして実質的に同一の高さにして角錐面体２０の集合体である角錐面体群が形成される。ここで、「底点菱」は、底点を含んだ底点周囲の稜線を含めて使用し、「頂点菱」は、頂点を含んだ頂点周囲の稜線を含めて使用する。「菱部」とは稜線全体を含んで使用する。そして、この角錐体である角錐面体群を使用して、１つの角錐面体２０の周囲の角錐面体２０ａ、２０ｂ、２０ｃが角錐面体２０と共に底点菱の１つ、例えば１１を共通の底点菱としてそれぞれ共有する。すなわち共有点は共通して使用する点である。このように隣接して格子状に並列された形状で１つの角錐面版１、２が形成される。更に付言するならば、角錐面体は規則正しく縦方向、横方向に同一ピッチ幅Ｐ_１、Ｐ_２で並列する。１つの角錐面体は８つの隣接する角錐面体（４つは線接触で、４つは点接触で）に囲まれるが、その囲まれ方は、紙面上で左右方向にそれぞれ１個、上下方向にそれぞれ１個、斜めの対角線上にそれぞれ１個によって囲まれる。１つの角錐面体２０は、底部が四角形状をなし、前述のようにして囲まれて、４つの隣接する角錐面体の隣接点である位置であって四角形状の各部に底点菱が形成される。この底点菱は、頂点菱から前述の四角形状に向けて斜面１６、１７、１８、１９の外形線が到達する最終点でもある。ここで「菱」とするのは、図に示すように底点である１点から４方に４つの稜線が伸び、菱状に視覚的に感知されることによる。

頂点菱は尖った槍穂先形状となし、尖った角部として形成する。この部分を平坦化してしまうと後述する立体トラスを構成することができない。この尖った角部は後述するように溶着あるいは接着のために使用される。角錐面体の高さは使用目的に応じて適宜設定され得る。
１つの角錐面版１、２上に加工成形によって形成された角錐面体の列は、本実施例にあっては特定方向、この例の場合二方向列、即ち左右方向、上下方向（あるいは２つの斜線方向）において等ピッチで格子状に並列される。従って、頂点菱の列、底点菱の列についても左右方向、上下方向において、等ピッチで格子状に並列される。

このようにして形成された２つの角錐面版１、２を図１に示すように、対面させ、角錐面体の列を半ピッチずつずらして接合する。このようにすると、それぞれの角錐面体の頂点菱が他方の角錐面体の底点菱に接し、他方の角錐面体の頂点菱が一方の角錐面体の底点菱に接して重ね合わされることになる。
このように対向配置し、矢印で示すように移動して両者を重ね合わせる。図１を使用して重ね合わせについて説明する。

図１において、組立体構成のために２つの角錐面版１、２が使用される。下側の角錐面版１は、上方に向かって角錐面体２０が上方に向かって突起（凸）し、上側の角錐面版２は、下方向に向かって角錐面体２０Ａ（角錐面体２０と同じ構成であり、ここでは“Ａ”を付けて表示する）が突起（凸）する。このような配置において、一方の角錐面体の頂点菱が他方の角錐面体の底点菱に対向して接し、底点菱が頂点菱に対向して接するようにして、他側の角錐面体から見れば他方の角錐面体の頂点が一方の角錐面体の底点菱に対向して接し、底点菱が頂点菱に対向して接するようにして重ね合わされる。
この両者の重ね合わせは、角錐面体２０、２０Ａをそれぞれ備えた２つの角錐面版１、２がかみ合った様子を呈する。

このようにして２枚の角錐面版１、２を重ね合わせ、かみ合わされた凹凸点である頂点菱、底点菱を一点接点として、全ての重なり合った頂点菱と底点菱を交点として接着または溶接で接合する。接着するか溶接するかは角錐面版１、２の材質に応じて適宜定めればよい。
重ねあった２本の菱の稜線は必要に応じて断続接着または継続溶接にて接合する。

図３に、同一形状の薄板の面状四角錐連続成形版である角錐面版を２枚の菱部対向で重ねて接合して立体トラス構造面版組立体を構成するに当っての配置を示す。２つの角錐面版１、２はパネル芯材となる。上述のように、角錐面版１、２は半ピッチＰ（Ｐ_１、Ｐ_２）ずつずらして対向してあり、これによって角錐面版１の頂点菱１５は相手方の角錐面版２の底点菱１２´に対向し、相手方の角錐面版２の頂点菱１５´は一方側の角錐面版１の底点菱１３に対向する。斜面１８は、相手方の角錐面体間に形成される空間部に対向する。斜面１８´についても同様である。斜面１８、１８´は薄板であり、従ってそれらの裏側は溝状の空間部として形成されている。本実施例の場合、Ｐ_１＝Ｐ_２である。

図３において、２枚１組として対向重ねあわせ、各頂点とこれに重ね合わされた底点とを接着または溶接で接合する。重ね目の稜線部である菱部については必要に応じて連続または断続的に接着または溶着によって接合する。しかし、菱部の接合は必要条件ではない。
２枚１組を接合した結果、上弦と下弦の角錐面版に接合された格子形状が得られる。この線状格子が立体トラス構造体面版組立体にとって重要な働きをなす。

図４に示すように、上弦と下弦の角錐面版１、２にそれぞれ仕上板（表面板あるいは補強平板）３１、３２を張り合わせることができる。すなわち芯材として形成された立体トラス構造体面版組立体１００を仕上板３１、３２によってサンドイッチ状に挟み込む。

図５から図７までは本発明の第２の実施例を示し、図５は角錐面版の詳細図、図６および図７は本実施例で使用する２枚１組の角錐面版の組立の仕方を示す図である。

立体トラス構造面版組立体を構成するために２つの角錐面版１０１、１０２が図１と同様に使用される。重ね合わせ方法は図１と同様であり、図は省略する。図５によって角錐面版１０１、１０２の構成について説明する。角錐面版１０１、１０２は１枚の板状材料、例えば金属板から押し型による成形加工によって作製する。

図５に示すように、角錐面版１０１、１０２は３つの底点菱１１１、１１２、１１３を結んで画定される。三角形１１０の中心点の上方に位置して頂点菱１１５が画定され、底点菱のそれぞれ１１１、１１２、１１３と頂点菱１１５とを結んで３つの平面状の斜面１１６、１１７、１１８を有して角錐の１つとしての三角錐にして実質的に同一の高さにして角錐面体１２０の集合体である角錐面体群が形成される。そして、この角錐面体群を使用して、１つの角錐面体１２０の周囲の角錐面体１２０ａ、１２０ｂ、が角錐面体１２０と共に底点菱の１つ、例えば１１１を共通の底点菱としてそれぞれ共有する。このように、隣接して格子状に並列された形状で１つの角錐面版１０１、１０２が形成される。更に付言するならば角錐面体は、規則正しく二つの斜め方向、横方向（紙面を回転すれば方向が変わる）に同一ピッチ幅Ｐ_３、Ｐ_４で並列する。１つの角錐面体は６つの隣接する角錐面体によって囲まれるが、その囲まれ方は第１の実施例と多少異なっている。１つの角錐面体は、その周囲に形成された平面状の三角形状１４１、１４２、１４３を介して上方に２個、側方に２個そして下方に２個の隣接する角錐面体によって囲まれる。１つの角錐面体１２０は、底部が三角形状をなし、前述のようにして囲まれて、３つの隣接する角錐面体の隣接点である位置であって三角形状の角部に底点菱が形成される。この底点菱は、頂点菱から前述の三角形状に向けて斜面１１６、１１７、１１８の外形線が到達する最終点でもある。
頂点菱は尖った槍穂先形状をなし、尖った角部をなして形成する。

１つの角錐面版１０１、１０２上に加工成形によって形成された角錐面体の列は、本実施例にあっては特定方向、例えば三方向列、すなわち二つの斜め方向、横方向において、等ピッチで格子状に並列される。従って、頂点菱の列、底点菱の列についても２つの斜め方向、横方向において、等ピッチで格子状に並列される。このようにして形成された２つの角錐面版１０１、１０２を対面させ、角錐面体の列を半ピッチずつずらして接合する。このようにすると、それぞれの角錐面体の頂点菱が他方の角錐面体の底点菱に接し、他方の角錐面体の頂点菱が一方の角錐面体の底点菱に接して重ね合わされることになる。

図５に、同一形状の薄板の面状三角錐連続成形板である角錐面版を２枚の菱部対向で重ねて接合して立体トラス構造面版組立体を構成するに当っての配置を示す。２つの角錐面版１０１、１０２はパネル芯材となる。
上述のように、角錐面版１０１、１０２は半ピッチＰ（Ｐ_３、Ｐ_４）ずつずらして対向してあり、これによって角錐面版１０１の頂点菱１１５は相手方の角錐面版１１２の底点菱１１２´に対向し、相手方の角錐面版１０２の頂点菱１１５´は一方側の角錐面版１０１の底点菱１１３´に対向する。
このように対向配置し、図１に示すと同様にして両者を移動して重ね合わせる。

図６において、２枚１組として対向重ね合わせ、各頂点とこれに重ね合わされた底点とを接着または溶接で接合する。重ね目の稜線部である菱部については必要に応じて連続または断続的に接着または溶着によって接合する。しかし、菱部の接合は必要条件ではない。
２枚１組で接合した結果、上弦と下弦の角錐面版に接合された格子形状が得られる。この線状格子が立体トラス構造体面版組立体にとって重要な働きをなす。

図７に示すように、上弦と下弦の角錐面版１０１、１０２にそれぞれ仕上板１３１、１３２によってサンドイッチ状に挟み込む。
先の２つの実施例では四角形状もしくは三角形状の角錐面体のある角錐面版について説明したが、五角形状以上の多角形状とすることができる。

図８に六角形状の角錐面体のある角錐面版を使用した例を示す。
図８から図１１までは本発明の第３の実施例を示し、図８は立体トラス構造面版の組立体の構成の仕方を説明する図、図９は図８の一部詳細図、図１０および図１１は本実施例で使用する２枚１組の角錐面版の組立の仕方を示す図である。
図８において、立体トラス構造面版組立体を構成するために２つの角錐面版１、２が使用される。

まず、図９によって角錐面版１、２の構成について説明する。角錐面版１、２は１枚の板状材料、例えば金属薄板から押し型による成形加工によって作製する。
図９に示すように、角錐面版１、２は６つの底点菱４１、４２、４３、４４、４５、４６を結んで画定される六角形４０の中心点の上方に位置して頂点菱４７が画定される。従って、頂点菱４７は半ピッチ線上に来る。底点菱のそれぞれの４１、４２、４３、４４、４５、４６と頂点菱４７とを結んで、４つの平面状の六角錐にして実質的に同一の高さにして角錐面体５０の集合体である角錐面体群が形成される。そして、この角錐体である角錐面体群を使用して、１つの角錐面体５０の周囲の角錐面体５０ａ、５０ｂ、５０ｃが角錐面体５０と共に底点菱の１つ、例えば４１を共通の底点菱としてそれぞれ共有する。すなわち共有点は共通して使用する点である。このように隣接して格子状に並列された形状で１つの角錐面版１、２が形成される。更に付言するならば、角錐面体は規則正しく縦方向、横方向に同一ピッチ幅Ｐ_６で並列する。１つの角錐面体は６つの隣接する角錐面体に囲まれる。１つの角錐面体５０は、底部が六角形状をなし、前述のようにして囲まれて、６つの隣接する角錐面体の隣接点である位置であって六角形状の各部に底点菱が形成される。この底点菱は、頂点菱から前述の六角形状に向けて斜面６１、６２、６３、６４、６５、６６の外形線が到達する最終点でもある。

頂点菱は尖った槍穂先形状となし、尖った角部として形成する。この部分を平坦化してしまうと後述する立体トラスを構成することができない。この尖った角部は後述するように溶着あるいは接着のために使用される。角錐面体の高さは使用目的に応じて適宜設定され得る。

１つの角錐面版１、２上に加工成形によって形成された角錐面体の列は、本実施例にあっては特定方向、この例の場合二方向列、即ち左右方向、上下方向（あるいは２つの斜線方向）において等ピッチで格子状に並列される。従って、頂点菱の列、底点菱の列についても左右方向、上下方向において、等ピッチで格子状に並列される。

このようにして形成された２つの角錐面版１、２を図８に示すように、対面させ、角錐面体の列を半ピッチずつずらして接合する。このようにすると、それぞれの角錐面体の頂点菱が他方の角錐面体の底点菱に接し、他方の角錐面体の頂点菱が一方の角錐面体の底点菱に接して重ね合わされることになる。
このように対向配置し、矢印で示すように移動して両者を重ね合わせる。図８を使用して重ね合わせについて説明する。

図８において、組立体構成のために２つの角錐面版１、２が使用される。下側の角錐面版１は、上方に向かって角錐面体５０が上方に向かって突起（凸）し、上側の角錐面版２は、下方向に向かって角錐面体５０Ａ（角錐面体５０と同じ構成であり、ここでは“Ａ”を付けて表示する）が突起（凸）する。このような配置において、一方の角錐面体の頂点菱が他方の角錐面体の底点菱に対向して接し、底点菱が頂点菱に対向して接するようにして、他側の角錐面体から見れば他方の角錐面体の頂点が一方の角錐面体の底点菱に対向して接し、底点菱が頂点菱に対向して接するようにして重ね合わされる。
この両者の重ね合わせは、角錐面体５０、５０Ａをそれぞれ備えた２つの角錐面版１、２がかみ合った様子を呈する。
このようにして２枚の角錐面版１、２を重ね合わせ、かみ合わされた凹凸点である頂点菱、底点菱を一点接点として、全ての重なり合った頂点菱と底点菱を交点として接着または溶接で接合する。接着するか溶接するかは角錐面版１、２の材質に応じて適宜定めればよい。
重ねあった２本の菱の稜線は必要に応じて断続接着または継続溶接にて接合する。

図１０に、同一形状の薄板の面状六角錐連続成形版である角錐面版を２枚の菱部対向で重ねて接合して立体トラス構造面版組立体を構成するに当っての配置を示す。２つの角錐面版１、２はパネル芯材となる。上述のように、角錐面版１、２は半ピッチＰ_６ずつずらして対向してあり、これによって角錐面版１の頂点菱４７は相手方の角錐面版２の底点菱４７´に対向し、相手方の角錐面版２の頂点菱４７´は一方側の角錐面版１の底点菱４１に対向する。斜面６１は、相手方の角錐面体間に形成される空間部に対向する。斜面６１´についても同様である。斜面６１、６１´は薄板であり、従ってそれらの裏側は溝状の空間部として形成されている。

図１０において、２枚１組として対向重ねあわせ、各頂点とこれに重ね合わされた底点とを接着または溶接で接合する。重ね目の稜線部である菱部については必要に応じて連続または断続的に接着または溶着によって接合する。しかし、菱部の接合は必要条件ではない。
２枚１組を接合した結果、上弦と下弦の角錐面版に接合された格子形状が得られる。この線状格子が立体トラス構造体面版組立体にとって重要な働きをなす。

図１１に示すように、上弦と下弦の角錐面版１、２にそれぞれ仕上板（表面板あるいは補強平板）１３１、１３２を張り合わせることができる。すなわち芯材として形成された立体トラス構造体面版組立体１００を仕上板１３１、１３２によってサンドイッチ状に挟み込む。
前述した実施例に示す立体トラス構造面版の力学的な効果と特徴を図１２および図１３に基づいて説明する。

図１２は成形済みの角錐面版の断面図、図１３は上板の角錐面版Ｂと下板の角錐面版Ａを接合して完成した立体トラス構造面版組立体１００の断面図を示す。
図１２の成形済みの単体である角錐面版１、２は、立体トラス構造面版を組み立てるための角錐面版である。角錐面版は常に上板の角錐面版２と下板の角錐面版１を一体接合して組み立てて、立体トラス構造面版として使用する。

図１３に示すように、接合点は上板の角錐面版２の弦材部ｂ_１線上のｂ_３点と、下板の角錐面版１の弦材部ａ_１線状のａ_３点に生じる、接合点ａ_３、ｂ_３は接着または溶接によって一体品とする。
こうして完成した図１３の立体トラス構造面版組立体１００の上板の角錐面版ｂ_１と下板のａ_１の各面端は、それぞれ凹面の角錐状に空洞化されているが、組立接合された立体トラス構造面版組立体１００は、非常に高耐力な構造版となるので、特に上板の角錐面版と下板の角錐面版の外面に別の補強平板を設けなくても使用に耐える。

上板の角錐面版２と下板の角錐面版１の外面に、更に別の平板を追加補強してサンドイッチ状にすれば（図４、図７参照）、更に高耐力の構造版が得られ、この構造版を必要に応じて多層に重ねると、更なる高耐力の多層形状の立体トラス構造面版がパネル芯材として得られる。

立体トラス構造面版の組立体の力学的な性状について図１４に基づいて説明する。
図１４に示したＶ_１とＶ_２は立体トラス構造面版（以下、構造面版と呼ぶ）の支持点を示す。

構造面版の力学的な性状を詳しく説明する。
構造面版は平版として耐力に方向性のない均一な版であることが特徴である。
図１４に示すように、構造面版の上面側に荷重を載荷すると、版部の中央部０点の曲げモーメントが最大となる。この曲げモーメントは、構造面版の上面側が圧縮力、下面側が引張力として版部の曲げモーメントは上弦部ｂ_１と下弦部ａ_１に、共に軸方向力として変換される。
それぞれの軸方向応力は、上面側はＵ_１からＵ_２へと支持点Ｖ_１、Ｖ_２の方向に圧縮応力は減少する。同じく下面側もＤ_１からＤ_２の支持点Ｖ_１、Ｖ_２の方向に引張応力は減少する。

図１３の菱部ａｂ線の斜材部の応力は、圧縮力と引張力のペアの応力となり、載荷された版荷重の応力を支持点Ｖ_１、Ｖ_２へ伝える性状をもつため、斜材部の応力はＣ_１からＣ_２へと支持点Ｖ_１、Ｖ_２の方向に、逆に応力は増加する。ここまでの応力のメカニズムは、鉄パイプ等の一般の立体トラス版でも同様であるが、この構造面版との大きな違いは、鉄パイプの立体トラス版の場合は、パイプが圧縮座屈するために、耐力がこれに左右されて力学効率が低下するのに対し、構造面版の場合はトラス部材が線材でなく、全ての部材が２次元に広がったトラス面材になっている違いである。このため、この構造面版は図１３に示すように、弦材ａ_１、ｂ_１と斜材ａｂの両部材が図１５に示すように、Ｖ字状の面状部材として機能するため、パイプ部材の場合のような座屈による耐力の低下が非常に少なく、版の耐力と剛性が大幅にアップする優れた効果がある。
このため、力学的効率の大幅向上によって、材料の省資源化と共に大きなコストダウンとなる。

図１５に版の弦材部ａ_１、ｂ_１と斜材部ａｂの両部材が面状になり、力学的に等価な有効幅Ｂ_１、Ｂ_２をもつ部材として働く応力のメカニズムを示す。
両部材が共にＶ字状と逆Ｖ字状の有効幅を持つ部材として機能すれば、図中の各三角面の重心部分の０は、これらの部材Ｖと逆Ｖと面状に連続されているため、各部材の座屈防止に非常に有効に働く応力メカニズムを形成する。

産業界には効率化を向上させるため、中空構造版が種々実用化されているが、板状の中空構造板を得る方法として、前述の角錐面版を使用した立体トラス構造面版は今までになかった、最大の力学的な高効率化を有する、版の構造メカニズムである、と言える。このため、小物板類から大物の板まで材種を問わずあらゆる産業界への中空構造板を提供することができる。力学的な高効率化はそのまま格安化につながるため、従来になかった超コストダウンで、省資源化によるあらゆる構造版が得られる。このため、この発明による立体トラス構造面版の進歩と貢献は限りなく大きいものがある。

立体トラス構造面版の用途別な使用法と特徴について図１６から図２３に基づいて説明する。
前述の立体トラス構造面版は、産業界の多くの中空な板状構造版に材種を問わずに利用できる。
構造面版は、トラス角錐成形サイズのピッチの大、小によって、小物の版から大物の版まで利用範囲はきわめて広い。
角錐面版の小ピッチの版から大ピッチの版の順に、本実施例の構造面版の具体的な使用方法と特徴を以下に示す。

○段ボール紙板に使用する例
従来の段ボール紙板は、図１６（ａ）に示すように、波型成形紙の両側にロール紙をサンドイッチ状に接着したものであるため、強度に方向性があり、紙器の大きさには限度がある。巨大な箱等に使用する場合は、多層に成形されたものもあるが、強度は比較的に弱く、１００ｋｇを超えるような重機器等の梱包には適さない。前述の立体トラス構造面版で段ボールを成型する場合は、ロータリー式金型等で紙の角錐面版は連続成型ができるので、これを２枚１組で構造面版に加工し、これに両面から２枚のロール紙を圧着貼りすれば完成する。これを多層に成型するのも容易である。

図１６（ｂ）に示すように、段ボール紙板を立体トラス構造面版で成型すると、強度に方向性のない板が容易に得られ、その強度は絶大である。板厚を種々に変えることで、従来の板では不可能であった巨大な梱包箱が自由に得られる。版の強度はむくのコンパネ合板にも匹敵する程の、絶大な耐力の版が得られるため、数百ｋｇ程の重機器の梱包箱も容易に作ることができる。
前述の角錐面版は段ボール紙板として形成され、前記頂点菱と前記底点菱とは接着される前述の立体トラス構造面版組立体が構成される。

○家具のボディー板や段板類に使用する例
家具のボディー板や段板類を中空板で作る場合は、従来は下地に木材格子やハニカム紙等を芯材にして、両面から仕上用の合板等を接着加工して得ているが、これを立体トラス構造面版を芯材にして作ると今までになかった高強度の板が容易に得られるので、任意の厚さの板が非常に格安化されたコストで生産できる。家具類の板は樹脂を浸透させた紙で、小ピッチの角錐面版を成型した芯材で十分のため、これを芯材にして両面を合板等で仕上げれば完成する。

非常に軽量で絶大な強度と剛性をもつので、今まで不可能であった巨大サイズの板が格安に得られる利点もある。また、従来の木材格子ピッチに比べ、構造面版の角錐のピッチは桁違いに小さいので、両面に使用する仕上面材の板厚は非常に薄くできる利点もある。
前述の角錐面版は薄い木材板もしくは合板によって形成される立体トラス構造面版組立体が構成される。

○貨物自動車のデッキ板やコンテナ車の屋根壁のボディーに使用する例
従来、貨物自動車のデッキ板やコンテナ車の屋根壁のボディーは、力骨材を入れて軽金属板等を成型したものが使用されている。図１７に示すように、立体トラス構造面版はこのような車輪のデッキ板に使用できる以外に、コンテナ車の屋根壁を一体成型によって剛性を高めることができる。特に、コンテナ車の屋根と壁は角錐面版の内板と外板のピッチを変えて成型することにより、コーナー部は力骨なしで一体成型することも可能になり、きわめて高剛性な屋根壁のボディーが得られる。内外共に軽金属板で仕上れば、突起物の全くないスマートなボディーが得られる。図１７は構造面版を屋根・壁・床に使用した場合の断面図である。
格子状に並列された角錐面体のピッチを変えた２種類の立体トラス構造状の組立体が１つの構造体に使用される立体トラス構造面版組立体が構成される。

○航空機のボディーや床に使用する例
従来、航空機のボディーや床は行使の力骨材とハニカム紙等を芯材にした中空版を組み合わせて、これに軽金属板を内外共に貼って仕上げているが、図１８に示すように立体トラス構造面版はこのような曲面状の成型加工もできるので、このようなボディーも床版との一体成型による高剛性の構造体を得ることができる。図１８（ａ）は胴体と床に、図１８（ｂ）は翼の部分に使用した場合の断面図である。
前述の２つの角錐面版を使用して全体に曲面上に成形加工されたものである立体トラス構造面版組立体を構成する。

○タンカー等の造船のデッキや界壁に使用する例
従来、図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、タンカー等の船のデッキや界壁は形鋼による格子状の力骨材を設け、この両面に鋼板を溶接する方法が行われている。この場合に、力骨材の格子ピッチを大きく荒くすると、１ブロックの鋼板部分の面積が大きくなるため、両面に貼る鋼板の板厚が厚くなる。逆に格子ピッチを小さく密にすると、１ブロックの鋼板部分の面積が小さくなり使用鋼板の板厚は薄くなるが、格子の力骨材の使用部材数が増し使用鋼材量が多くなる。この方法での設計は格子材も鋼板も共に、曲げ応力の耐力で決めるため、力学的な効率が非常に低くて不経済であり、また工事も手工業的で量産性はほとんどない。

このような造船のデッキや界壁に図１９（ｃ）に示すようにして前述の立体トラス構造面版を使用すると、大型プレスによって鋼板から角錐面版への工程に量産性が得られる。鋼板による立体トラス構造面版は非常に高耐力の版が高効率に得られるため、大きな効果が生じる。角錐面版のピッチは格子状力骨材のピッチに比べ桁違いに小さいため、両面に貼る鋼板の板厚は非常に薄くて済み、高効率な力学特性と相まって大幅なコストダウンと省資源化が可能となる。
前述の角錐面版は鋼板をプレス加工して構成されたものである立体トラス構造面版組立体が構成される。

○住宅等建築物の床版と壁版に使用する例
従来の住宅等建築物の床体と壁体は、ＲＣ造の構造体以外は全て柱と梁を必要とし、床と壁は仕上材として取り扱われ構造体ではない。図２０に示す立体トラス構造面版は、ＲＣ造以外のこれらの建築物の木造や鉄骨造のメイン構造体として柱、梁なしに全面的に使用できる。図２０は立体トラス構造面版を構造体として使用した場合の断面図である。構造面版は角錐成型のピッチを変えることにより好みの厚さとサイズの版が自由に得られ、また、非常に高強度・高耐力の版が容易に設計できるため、従来の柱、梁のない構造面版のみによる構造体が得られるのは利点である。このような版用の建材として使用される角錐面版の部材は非常に安く成型できるのも利点である。

現在、ごみとされている再生成不能の廃紙を再生成すれば、芯材の角錐面版の成型に使用できる。最終の廃紙を再分解してセメントでまぶし、これをロータリー式金型等連続成型すると、立体トラス構造面版の角錐面版の部材が容易にできるので、これを組み合わせて両面に珪酸カルシウム板等の薄板建材を張れば版建材としての構造面版が完成する。セメントでまぶした再生紙パルプは不燃材となり、これによる構造面版は今までになかった非常に格安な高付加価値の建材の登場となり、これの使用で建築物の概念まで根本から改革されることが期待される。
平板として珪酸カルシウム板等の薄板建材が使用されて両面に張られる立体トラス構造面版組立体が構成される。

○巨大な高さのガラス壁版と屋根版に使用する例
限りなく大サイズのガラス壁の建物が最近設計できるようになってきているが、今高さ３０ｍのガラス壁体を金属の枠材を一切使わずに設計する方法はない。前述の立体トラス構造面版をガラスで作れば、上記の夢は達成される。図２１にガラスで構造面版を作った場合の断面図を示す。
ガラスによる構造面版は、成型したいピッチと高さの角錐面版用の金型を水平に置き、ガラス板をこの上に乗せ、高温度の炉中で必要な温度に高めると、ガラス板は半溶融状態の水飴状になり金型面に密着され、前述の角錐面版が成型される。この板を炉外に出すと硬くなった状態の角錐面版が得られる。この角錐面版を２枚１組として立体トラス構造面版の下地を加工し、この両面にガラス板を千鳥状に張り合わせると、ガラスによる立体トラス構造面版が得られる。

図２１のようにガラス板による構造面版は、屋根のコーナー部分も一緒に成型加工することも理論的に可能で、曲面によるコーナー成型加工も工事は可能であるので、今まで見たこともない非常に高耐力の巨大なガラス壁体の実現が期待できる。
前述の角錐面版がガラス材版として構成される立体トラス構造面版組立体が構成される。

○圧力容器の大型円形タンクに使用する例
石油備蓄等に活用されている巨大な円形タンクがある。円形タンクは通常は床はＲＣ造の床版上面に鋼板を張った構造であるが、壁体は多くがむくの鋼板を溶接工事によって得る、ふたのない桶のようなものである。設計はほとんどが曲げ応力によって決めるため、著しく経済効率は悪い。
タンクが巨大になると曲げ応力も巨大になり、これに耐えるために使用鋼板の板厚は２０〜５０ミリの最大の厚板が使われ自重は非常に大きい。

図２２は高効率で超軽量で高耐力の立体トラス構造面版で、円形タンクを設計した場合の平面図（図２２（ａ））と断面図（図２２（ｂ））である。
＊構造面版で大型タンクを設計した場合の特徴
１）力学的な高効率化により使用鋼板の板圧が非常に薄くなり、超軽量のタン
クが得られる。
２）このため、使用鋼材量は従来の半分以下に減る。
３）従来では不可能であった超巨大タンクが容易に得られる。
４）在来工法より優れた剛性と保有耐力のあるタンクが得られる。
５）在来工法より大幅なコストダウンが達成される。
６）角錐面版の成型は大きな版厚になれば、一個ずつ個別にプレス成型したものを組み
立て、両面張りの鋼板と共に現場溶接で工事することができる。
７）必要に応じてタンク壁の上部の版厚は薄く、応力の非常に大きい下部の版
厚は厚くした、変断面の壁版が容易に得られる。

○船の船体構造として使用する例
造船の船体構造は、基本的には図２３（ａ）に示すように、船底から曲線状に肋骨材を立ち上げ、これに甲板ビームを接合して船体構造をかためる。甲板ビームと肋骨材の直交方向は、これを横補剛するための直交ビームを設け、中間部に床ビームのある場合は甲板ビームと同様に、肋骨材に一体接合し水圧に耐えるようにする。船の長さ方向に対しては、甲板部と船底部に設けた直交ビームが従方向からの波動圧に対して重要な働きをする。
図２３（ｂ）に示す立体トラス構造面版は、船体が一体構造として溶接可能な材種であれば全て使用できる。ＦＲＰ材、鉄材、アルミ材等は理想的な船体構造材である。

＊構造面版で船体構造を設計した場合の特徴
１）力学的な高効率化により使用材料の板厚が非常に薄くなり、超軽量の船体が得られ
る。
２）このため、使用されるＦＲＰ材および鋼材の使用量が大幅に減る。
３）構造面版は内部が全て中空であるので、版厚をうまく設計すると版体の比重が下が
るため、船内が水没しても沈まない船が得られる。
４）鉄船が水没しても沈まない。
５）船底版、側板版、床ビーム版、甲板版が肋骨材や直交ビーム材等の力骨材不要で、
超軽量で高耐力の一体構造体が得られる。
６）従来の造船工事は殆どが手工業であるのに対し、構造面版の場合は主要部の版がプ
レス成型という量産性の高い工法に変わるため、生産性が非常に高まる。
７）角錐面版の成型は大きな版厚になれば１個ずつ個別にプレス成型したものを組み立
て両面張りの表面板は現場溶接で工事する。
８）必要に応じて船体各部の版厚は変えられるので、変断面の版厚も自由に設計できる
。

また、必要な場合は２〜３重立体トラス構造面版として設計することも可能である。
本実施例の立体トラス構造面版組立体を適用すれば下記する全ての事件に適用できる。
１）１００ｋｇを超える重器を梱包できる巨大な耐力の段ボール紙の箱。
巨大な保有耐力をもち、超軽量で格安な２ｍ×４ｍの巨大サイズの合板。
両端部に２本ずつ足のある、２ｍ×５ｍサイズの超軽量で格安な巨大なテーブル。
３〜５ｍの支持間に耐える非コンクリートで超軽量な床用建材。
超軽量で格安な２ｍ×４ｍの巨大サイズの合板型板と鉄板型枠。
２）金属の補強なしで高さ３０ｍの巨大サイズのガラス壁体。
２ｍ×６ｍサイズのアクリル樹脂板のみによる屋根板または壁板。
３）超軽量で高剛性の床・壁・屋根一体構造体の貨物自動車鉄道車両。
４）肋骨材のない水没しても沈まない鉄船およびＦＲＰ船の構造体。
超軽量で高耐震の床・壁一体構造の住宅等の構造建築物。
５）直径１００以上、高さ５０ｍ以上の巨大タンクの格安な建設。

第１の実施例である立体構造面版の組立体の構成の仕方を説明する図。 図１の一部詳細図。 ２枚１組の角錐面版の組み立て前の配置を示す図。 第１の実施例の組立体を示す図。 他の角錐面版の詳細図。 ２枚１組の角錐面版の組み立て前の配置を示す図。 第２の実施例の組立体を示す図。 第３の実施例である立体構造面版の組立体の構成の仕方を説明する図。 図８の一部詳細図。 ２枚１組の角錐面版の組み立て前の配置を示す図。 第３の実施例の組立体を示す図。 成形済みの角錐面版の断面図。 立体トラス構造面版組立体の断面図。 立体トラス構造面版組立体の力学的な性状を説明する図。 応力メカニズム図。 図１６（ａ）は従来例を示す図であり、図１６（ｂ）は段ボール紙板に使用する例を示す図。 貨物自動車のデッキ板やコンテナ車の屋根壁のボディーに使用する例を示す図。 図１８（ａ）は航空機のボディーや床に使用する例を示す図であり、図１８（ｂ）は翼に使用する例を示す図。 図１９（ａ）は従来例の側面図であり、図１９（ｂ）は従来例の断面図を示す図であり、図１９（ｃ）はタンカー等の船のデッキや界壁に使用する例を示す図。 住宅等建築物の床版と壁版に使用する例を示す図。 巨大な高さのガラス壁版と屋根版に使用する例を示す図。 圧力容器の大型円形タンクに使用する例を示す図であり、図２２（ａ）は平面図であり、図２２（ｂ）は断面図。 図２３（ａ）は従来例を示す図であり、図２３（ｂ）は立体トラス構造面版の船体構造図。

符号の説明

１、２、１０１、１０２…角錐面版、１１、１２、１３、１４、１１１、１１２、１１３…底点菱、１５、１１５…頂点菱、１６、１７、１８、１９、１１６、１１７、１１８…斜面、２０、１２０…角錐面体、３１、３２…仕上板（表面板あるいは補強平板）、１００…立体トラス構造面版組立体。

Claims (11)

1. 同一平面上にある複数の底点菱を結んで画定される多角形状の中心点の上方に位置して頂点菱が画定され、前記底点菱のそれぞれと前記頂点菱とを結んで複数の平面状の斜面を有して、角錐状に実質的に同一の高さにした角錐面体からなる群が形成され、１つの角錐面体の周囲の角錐面体が前記底点菱の１つをそれぞれ共有して隣接して、特定方向においてそれぞれ等ピッチの格子状に並列されて形成された１つの角錐面版が２つ使用され、格子状に並列する角錐面体を前記特定方向について半ピッチずつずらしてあって、それぞれの一方の角錐面体の頂点菱が他方の角錐面体の底点菱に対向し、他方の角錐面体の頂点菱が一方の角錐面体の底点菱に対向するようにして前記２つの角錐面版が組み立てられ、かつ一方の角錐面版の頂点菱とこれに対向する他方の角錐面版の底点菱とは接着もしくは溶接によって一体とされて立体トラス構造状に組立体とされることを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
2. 同一平面上にある３つ、４つまたは６つの底点菱を結んで画定される三角形状もしくは四角形状の中心点の上方に位置して頂点菱が画定され、前記底点菱のそれぞれと前記頂点菱とを結んで３つ、４つまたは６つの平面状の斜面を有して、角錐状に実質的に同一の高さにした角錐面体からなる群が形成され、１つの角錐面体の周囲の角錐面体が前記底点菱の１つをそれぞれ共有して隣接して、特定方向においてそれぞれ等ピッチの格子状に並列されて形成された１つの角錐面版が２つ使用され、格子状に並列する角錐面体を前記特定方向について半ピッチずつずらしてあって、それぞれの一方の角錐面体の頂点菱が他方の角錐面体の底点菱に対向し、他方の角錐面体の頂点菱が一方の角錐面体の底点菱に対向するようにして前記２つの角錐面版が組み立てられ、かつ一方の角錐面版の頂点菱とこれに対向する他方の角錐面版の底点菱とは接着もしくは溶接によって一体されて立体トラス構造状に組立体とされることを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
3. 請求項１または２において、２つの角錐面版のそれぞれの外側に平板状の表面板を張り合わせて立体トラス構造状の組立体をサンドイッチ状に挟み込むことを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
4. 請求項１から３のいずれかにおいて、前記角錐面版は金属薄板で形成されることを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
5. 請求項１から３のいずれかにおいて、前記角錐面版は段ボール紙板として形成され、前記頂点菱と前記底点菱とは接着されることを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
6. 請求項１から３のいずれかにおいて、前記角錐面版は薄い木材板もしくは合板によって形成されることを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
7. 請求項４において、格子状に並列された角錐面体のピッチを変えた２種類の立体トラス構造状の組立体が１つの構造体に使用されることを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
8. 請求項４において、２つの角錐面版は全体に曲面上に成形加工されたものであることを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
9. 請求項４において、前記角錐面版は鋼版をプレス加工して構成されたものであることを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
10. 請求項３において、平板として珪酸カルシウム板等の薄板建材が使用されて両面に張られることを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
11. 請求項３において、前記角錐面版がガラス材版として構成されることを特徴とする立体トラス構造面版組立体。
    

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