JP4066023B2 - 構造物の屋根架構の構築方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長大スパン構造物に適用される張弦梁構造を備えた構造物の屋根架構の構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、長大スパン構造物における屋根架構には、架構形式の一つとして張弦梁屋根架構が一般に知られている。該張弦梁屋根架構は、鉛直方向の荷重が作用した際に、屋根架構の部材応力を低減することを目的に用いられるもので、上方へ湾曲させた屋根を構成する張弦材の中間位置に、鉛直下方向に延在する支持部材が固定されており、張弦材の両端部、及び支持部材の先端部を連結するように引張材が配されることにより張弦梁が構成されるものである。これらは、前記張弦梁を構成する引張材を緊張させることにより、張弦材に上方向の反力を付与することができ、また張弦梁を断面剛性の高い構造とすることができるものである。
【０００３】
このような張弦梁屋根架構は、例えば、特許文献１に示すように、屋根を構成する平行に配列された複数の張弦材を中間部で連結するように、張弦材に直交する鋼材を配置し、該鋼材の両端部各々に鉛直下方向に前記支持部材を配置し、屋根の両端部、及び支持部材を連結するように対をなして引張材を連結する等の構成が考案されている。
【０００４】
このような張弦梁屋根架構の張力導入方法は、複数の前記引張材を同時一斉に緊張させればよいため、導入張力の精度が確保され、さらに張力導入量に係る自動制御を行えば、導入過程や最終段階での管理を容易に行うことのできるものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１３６８２８号公報
【０００６】
一方で、長大スパン構造物の屋根架構に対して水平方向の剛性を付与することを目的に、平行に配列された複数の張弦材の各々に、該張弦材と構造物を構成する外周架構もしくは地盤等の両者を連結する引張材を備えるスケルション構造が考案されている。この場合の張力導入方法は、平行に配列された複数の張弦材に対して、１列づつ引張材を緊張させる方法を用いている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような長大スパン構造物の屋根架構に対して水平方向の剛性を付与することを目的にスケルション構造を用いる構成では、ある引張材に張力を導入すると、これと隣接する引張材にも張力の影響を与えることとなり、これらを推定した上で複数の引張材各々の張力を設定することは煩雑であり、張力の導入量に高い精度を期待することはできない。また、隣接する張弦材への影響を抑制するため、引張材への張力導入作業を複数回に分割して実施する必要があり、作業の長期化を招きかねない。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、長大スパン構造物の屋根架構に意図した張力を適切に導入できる構造物の屋根架構の構築方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の構造物の屋根架構の構築方法は、所定の離間間隔をもって向かい合うように配置された対をなす外周架構と、該外周架構に両側端部が支持されるように配される屋根架構とを備える構造物の屋根架構の構築方法であって、対をなす外周架構を所定の離間間隔をもって向かい合うように構築するとともに、平板型立体トラス構造の屋根フレームを地組し、該屋根フレームに、対をなす外周架構を連結する方向に延在する屋根フレームの下弦材、該下弦材の中間位置に対をなして配され、鉛直下方向に突出する第１の束材、及び対をなす該第１の束材の先端部及び前記下弦材の両端部を連結する第１の引張材よりなる第１の張弦梁架構を取り付けた上で、該屋根フレームを第１の仮支柱に支持した状態で、前記外周架構の上部に建て込む第１の工程と、第１の引張材に所望の張力を導入した後、屋根フレームより前記第１の仮支柱を撤去する第２の工程と、前記屋根フレームに、前記下弦材の一端と該下弦材の一端の近傍側に配される前記第１の束材の下弦材との接合点とを連結する前記第１の索状材、及び該第１の索状材の中間部と前記下弦材の一端を支持している外周架構の下部とを連結する第２の索状材よりなるスケルション架構を、前記第１の張弦材架構の両端部に対をなして取り付け、少なくとも第１の索状材が緊張するように、第２の索状材に張力を導入する第３の工程により構築され、第３の工程で、第２の索状材への張力導入には、隣り合う所定数の第２の索状材を１組として所定量の張力導入を行った後、新たな隣り合う複数の第２の索状材と、これと隣接し、既に張力導入を実施した第２の索状材を合わせて、１組の所定数の第２の索状材とし、所定量の張力導入を行う工程を順次繰り返すことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の構造物の屋根架構の構築方法は、第１の工程で、対をなす外周架構を中間部から一端に向かって、段階的に拡張するように構築するとともに、離間間隔が段階的に拡張している領域に位置する前記屋根フレームに、テンションリング、該テンションリングを前記屋根フレームの下弦材より吊り降ろす複数の第２の束材、及びテンションリングの外周面より放射状に延在し前記屋根フレームの外周縁に連結する第２の張弦材よりなる第２の張弦梁架構を取り付けるとともに、該第２の張弦梁架構及び屋根フレームを第２の仮支柱で支持し、第１の工程の後、第２の張弦梁架構を第２の仮支柱より開放した上で第２の張弦材を緊張させた後、屋根フレームより前記第２の仮支柱を撤去し、第２の工程を実施することを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の構造物の屋根架構の構築方法は、第３の工程の後、第４の工程として、第１の張弦梁架構を構成する対をなす第１の束材、張弦材、及び第１の引張材に囲まれた領域に斜材を構築することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の構造物の屋根架構の構築方法を、図１から図８に示す。本発明は、構造物の屋根架構に、鉛直方向の荷重が作用した際にも、屋根架構の部材応力を低減できる張弦梁架構を用いるとともに、水平方向の剛性を付与することを目的としたスケルション架構をあわせて適用しており、両者を組み合わせた張力導入を行うことにより、意図した張力を適切に導入し、屋根架構の性の確保と施工の簡略化を図るものである。
【００１３】
図１に示すように、構造物１は、外周架構２と屋根架構３とを備えている。外周架構２は、平板型立体トラス構造を垂直に立設することにより構成されており、長さ方向で中間部から一端側にむかって離間間隔が段階的に拡幅するものの、中間部から他端側は所定量の等間隔を離間するように、２体が対をなして向かい合うように配置されている。ここで、平板型立体トラス構造は、図２（ａ）に示すように、鋼管よりなる弦材５及び斜材６を、球体状のハブ７を介して連結したもので、多目的ドームやアリーナの屋根架構等に広く用いられているものである。
【００１４】
一方、前記屋根架構３も外周架構２と同様の平板型立体トラス構造よりなる屋根フレーム４を備えている。該屋根フレーム４は、図２（ｂ）に示すように、平板型立体トラス構造を水平に配置した上で、複数の上弦材本体８ａが水平方向に連接されることにより形成された上弦材８、これと同様に複数の下弦材本体９ａが水平方向に連接されることにより形成された下弦材９が、それぞれ上方に湾曲した形状を有している。該屋根フレーム４は、対をなす前記外周架構２に両方の側部４ａを支持されるように設置されているため、その平面視形状は、図１に示すように、略長方形の領域Ａと、扇形状の領域Ｂを足し合わせた形状に形成されている。
【００１５】
上述する屋根フレーム４を備える屋根架構３には、第１の張弦梁架構１０、第２の張弦梁架構１３、及びスケルション架構１８が備えられている。第１の張弦梁架構１０は、一般に複数束を備える直線型として知られる張弦梁架構であり、図３（ａ）に示すように、前記屋根フレーム４の略長方形な領域Ａに構築されている。これらは、対をなす外周架構２を連結するように延在しており、所定の離間間隔をもって、外周架構２の長さ方向に複数配置されている。図３（ｂ）に示すように、対をなす外周架構２を連結する方向に延在する前記屋根フレーム４の下弦材９を張弦材とし、該下弦材９、第１の束材１１及び第１の引張材１２により構成され、第１の束材１１は、張弦材として機能する下弦材９の中間部近傍の下端面に、所定の離間間隔をもって対をなして固定手段を介して固定されている。また、前記第１の引張材１２は、屋根フレーム４の両方の側部４ａ、及び対をなす第１の束材１１の突端部の４点を連結するように配置されている。
【００１６】
なお、本実施の形態において、図３（ａ）に示すように、第１の引張材１２は、第１の束材１１から前記屋根フレーム４の側部４ａにむかって二股に分かれている。したがって、第１の引張材１２は、両端部ともに前記屋根フレーム４の両方の側部４ａに対して、各々２点支持となるように構成されている。
また、対をなす第１の束材１１、第１の張弦梁架構１０の張弦材として機能する下弦材９、及び第１の引張材１２により構成される構面内に、図３（ｂ）に示すように、対をなす第１の束材１１の曲げを防止することを目的に、斜材２４が取り付けられている。
【００１７】
このような構成の第１の張弦梁架構１０は、第１の引張材１２に適切な張力が付与されることにより、前記第１の束材１１を介して張弦材として機能する前記下弦材９に、上方への反力を付与することができる。したがって、図３（ａ）に示すように、複数の第１の張弦梁架構１０を、平行となるように外周架構２の長さ方向に連設配置することにより、屋根フレーム４の略長方形な領域Ａ全体に上方への反力を付与することができることから、屋根フレーム４の領域Ａにおける部材応力を低減することができるため、鉛直荷重が作用することにより生じやすい屋根フレーム４の変形を抑制することができるものである。
【００１８】
一方、図４（ａ）に示すように、前記屋根フレーム４の略扇形状の領域Ｂには、第２の張弦梁架構１３が構築されており、これらは、テンションリング１４と、剛体よりなる第２の束材１５と、第２の引張材１６と、補剛部材１７により構成されている。前記テンションリング１４は、図４（ｂ）に示すように、前記屋根フレーム４の領域Ｂの略中央部で下方に配置されており、前記第２の束材１５で屋根フレーム４の下弦材９より支持されている。
また、前記第２の引張材１６は、一端を該テンションリング１４の外周縁に固定され、他端を前記屋根フレーム４の領域Ｂの外周縁近傍に固定されている。これら第２の引張材１６は、図５に示すように、テンションリング１４上に設けられた４つの引張作用領域Ｃ１各々より、複数が放射状に延在するように配置されており、引張作用領域Ｃ１の配置位置や数量、及び第２の引張材１６の本数は、テンションリング１４に均等な外方への張力を付与することができるとともに、所定の張力量を確保できれば何れを用いても良い。
【００１９】
さらに、前記テンションリング１４の内方には、複数の補剛部材１７が設置されている。これらは、張力を導入されることにより、テンションリング１４に作用する過剰な外方向の引張力に抵抗し、テンションリング１４の変形を抑制するよう、補剛するものである。本実施の形態では、テンションリング１４の内周面に５箇所の連結点Ｃ２が配置され、該連結点Ｃ２を介して平面視で星形を形成するように５本の補剛部材１７が配置されている。しかし、補剛部材１７の配置や本数はこれにこだわるものではなく、少なくとも前記テンションリング１４に過剰な外方への引張力が作用する可能性の高い部位、つまり引張作用領域Ｃ１近傍に連結点Ｃ２を配置し、かつ連結点Ｃ２を利用して、テンションリング１４全体に均等な大きさの引張力を、テンションリング１４の中心点方向Ｏに生じさせることができる構成であれば、その配置位置や本数は何れを用いても良い。
【００２０】
このような構成の第２の張弦梁架構１３は、前記第２の引張材１６に適切な張力を付与されることにより、前記第２の束材１５を介して前記屋根フレーム４の略扇形状の領域Ｂ全体に上方への反力を付与することができることから、屋根フレーム４の領域Ｂにおける部材応力を低減することができるため、鉛直荷重が作用することにより生じやすい屋根フレーム４の変形を抑制することができるものである。
したがって、前記屋根フレーム４を、略長方形状の領域Ａと、扇形状の領域Ｂという具合に、特徴的な平面視形状を有する部位に区分した上で、各々の形状に効果的な構成の張弦梁架構を付与することにことにより、自重や雪荷重等の鉛直荷重に対して前記屋根フレーム４全体の部材応力を低減することができ、変形の生じにくい安全な構造を構築することができるものである。
【００２１】
さらに、上述する屋根フレーム４には、前記第１の張弦梁架構１０及び第２の張弦梁架構１３に加えて、第１の張弦梁架構１０にスケルション架構１８が備えられて、屋根架構３を形成している。該スケルション架構１８は、図３（ｂ）に示すように、第１の索状材１９と、第２の索状材２０により構成されており、前記第１の張弦梁架構１０で張弦材として機能していた屋根フレーム４の下弦材９と、前記外周架構２とを連結するように配置されるものである。具体的には、第１の索状材１９が一端を前記下弦材９の一方の端部に、他端を下弦材９と該下弦材９の一方の端部に隣接する前記第１の束材１１との接合点に、弛んだ状態で連結され、前記第２の索状材２０が、該第１の索状材１９の中間部と、前記下弦材９の一方の端部が支持されている側の前記外周架構２の下部を連結するように配置されている。
これらは、前記第２の索状材２０に張力を付加することにより第１の索状材１９が緊張し、これに伴い、前記張弦材９の一方の端部が原位置を固定されて、地震や風等の水平荷重が作用した際にも、張弦材９の一方の端部が原位置を維持するものである。したがって、上述するものと同様のスケルション架構１８を、張弦材９の他方の端部にも備えることにより、前記屋根フレーム４は、水平荷重に対して適正な剛性を有する構造となるものである。
【００２２】
上述するような、前記屋根フレーム４に、第１の張弦梁架構１０、第２の張弦梁架構１３、及びスケルション架構１８を備えた、屋根架構３の構築方法を図６及び図７を用いて以下に詳述する。
【００２３】
第１の工程では、図６に示すように、前記構造物１を構成する対をなす外周架構２と、屋根フレーム４を構築する。
まず、前記構造物１を構成する対をなす外周架構２を構築するとともに、平板型立体トラス構造の屋根フレーム４を地組する。なお、本実施の形態において、前記外周架構２は、屋根フレーム４と同様の平板型立体トラス構造に構築しているが、必ずしもこれにこだわるものではなく、前記屋根フレーム４を支持できる構成を有していれば、何れを用いても良い。
【００２４】
次に、前記屋根フレーム４の領域Ａにおける対をなす外周架構２を連結する方向の下弦材９の中間部に、所定の離間距離をもって第１の張弦梁架構１０に備えられる対をなす第１の束材１１を、鉛直下方に延伸するように固定手段を介して固定する。なお、対をなす前記第１の束材１１は、前記屋根フレーム４を構築する際に、前記下弦材本体９ａに固定手段を固定しておく構成としても良い。
【００２５】
次に、前記屋根フレーム４の領域Ｂの下方で略中央部に、テンションリング１４を位置決めし、屋根フレーム４の下弦材９と、テンションリング１４の上端縁を複数の第２の束材１５を介して連結する。また、前記テンションリング１４の外周面に備えられた複数の引張作用領域Ｃ１各々の近傍に、複数の第２の引張材１６の一端を固定手段を介して固定し、該第２の引張材１６が、引張作用領域Ｃ１を中心に放射状に延在するように、他端を前記屋根フレーム４の外周縁に固定手段を介して固定する。
なお、前記テンションリング１４には、あらかじめその内方に複数の補剛部材１７を取り付けておく。
【００２６】
この後、図６（ａ）に示すように、前記屋根フレーム４の領域Ａを第１の仮支柱２１、２１ａ、領域Ｂ及び前記テンションリング１４を第２の仮支柱２２、２２ａで支持した状態で、前記外周架構２の上部に建て込む。このとき、前記第２の引張材１６には張力を与えず、弛ませておく。なお、前記対をなす外周架構２を連結する方向の下弦材９は、前記第１の仮支柱２１を両側部、第１の仮支柱２１ａを前記下弦材９の中間部に配置し、３点で支持する。また、第２の仮支柱２２は、領域Ｂ及び前記テンションリング１４の両者を支持する位置、第２の仮支柱２２ａは、テンションリング１４の内方中央部で屋根フレーム４のみを支持する位置に配置する。
【００２７】
第２の工程では、前記屋根フレーム４に、第１の張弦梁架構１０と第２の張弦梁架構１３を構築する。
まず、図６（ｂ）に示すように、前記屋根フレーム４の領域Ｂにおいて、前記テンションリング１４のみを第２の仮支柱２２より開放した上で、複数の第２の引張材１６に図示しない油圧ジャッキを用いて同時一斉に所定量の張力を導入する工程を段階的な張力量をもって複数回繰り返す。なお、前記油圧ジャッキは、張力管理を自動制御するものである。
この後、前記テンションリング１４の内方中央部で領域Ｂのみを支持する第２の仮支柱２２ａをジャッキダウンし、さらに第２の引張材１６への張力を増加させた後、前記屋根フレーム４を支持している複数の前記第１の仮支柱２１から、前記屋根フレーム４をほぼ同時に開放することにより、図６（ｃ）に示すように、屋根フレーム４に第２の張弦梁架構１３を構築し、第２の仮支柱２２はすべて撤去する。
【００２８】
次に、図６（ｃ）に示すように、前記屋根フレーム４の領域Ａにおいて、対をなす第１の束材１１の突端部、及び前記下弦材９の両端部各々が連結されてる屋根フレーム４の外周縁を連結するように、複数の第１の引張材１２を固定手段を介して固定する。このとき、該第１の引張材１２は、第１の束材１１に曲げを生じない部材長を用いることとし、張力は導入しない。このとき、前記第１の引張材１２について、屋根フレーム４の外周縁と前記第１の束材１１を連結している第１の引張材１２ａは、第１の束材１１に曲げを生じさせないことを目的に、張力を付与するのではなく、長さ管理により緊張した状態を確保し、対をなす第１の束材１１間にを連結する第１の引張材１２ｂには、ターンバックルを備えておく。
【００２９】
次に、対をなす第１の束材１１間を連結する第１の引張材１２ｂに、図示しないターンバックルを用いて、所定量の張力を導入する工程を段階な張力量をもって複数回繰り返す。
これら第１の引張材１２ｂに張力を導入する際には、図８に示すように、まず、第１の番目ＨＳ１に所定量の張力を導入して、あらかじめ固定しておいたひずみゲージ２３ａをモニタリングし、所定量の張力を導入するために必要な、ターンバックルに付与するトルク量を決定する。このときトルク値は、１〜0.1tf・cm間隔とする。決定したトルク値に従い、第２番目から中央部に位置する第６番目ＨＳ６まで、順に所定量の張力を導入する。この後、中央部に位置する第６番目ＨＳ６の第１の引張材１２ｂにあらかじめ固定しておいたひずみゲージ２３ｂをモニタリングし、導入された張力が管理許容差内であるかを確認した後、残る第１の引張材１２ｂにも１台づつ順に張力を導入する。最後ＨＳ１１まで張力を導入した後、最後ＨＳ１１の第１の引張材１２にあらかじめ固定しておいたひずみゲージ２３ｃをモニタリングし、再度導入された張力が管理許容差内であるかを確認する。このような作業を導入する張力量を段階的に上げながら複数回繰り返し、必要張力を第１の引張材１２ｂに導入する。
なお、対をなす第１の束材１１間にを連結する第１の引張材１２ｂに備えられたターンバックルは、一般に用いられているものと同様で、トルクレンチを回転することにより張力を導入できる構成を有するものである。
【００３０】
この後、前記対をなす外周架構２を連結する方向の下弦材９の中間部を支持する前記第１の仮支柱２１ａをジャッキダウンし、さらに第１の引張材１２ｂの張力を増加させる。この後、前記対をなす外周架構２を連結する方向の下弦材９の両側部を支持する該第１の仮支柱２１から、対をなす外周架構２を連結する方向の下弦材９をほぼ同時に開放することにより、図６（ｄ）に示すように、前記屋根フレーム４に第１の張弦梁架構１０を構築し、第１の仮支柱２１はすべて撤去する。
【００３１】
第３の工程では、図７に示すように、第１の仮支柱２１、２１ａが撤去され、外周架構２のみに支持されている屋根フレーム４にスケルション架構１８を構築する。
まず、前記第１の張弦梁架構１０において張弦材として機能する前記下弦材９の一方の端部、及び該下弦材９の一方の端部に隣接する前記第１の束材１１と下弦材９との接点、の両者を連結するように第１の索状材１９を固定手段を介して固定するとともに、該第１の索状材１９の中間部と前記外周架構２の下部を連結するように、第２の索状材２０を固定手段を介して固定する。
【００３２】
次に、図７（ａ）に示すように、第１番目ＣＢ１から第３番目ＣＢ３の３本の第２の索状材２０を一組として、これらに図示しない油圧ジャッキを持ちいて所定量の張力を導入する。次に、図７（ｂ）に示すように、第３番目ＣＢ３から第５番目ＣＢ５の３本の第２の索状材２０を一組として、これらに油圧ジャッキを持ちいて所定量の張力導入する。このように、新たな第２の索状材２０に張力を導入しようとする際には、既に張力導入済みの隣接する第２の索状材２０を含めて組を形成し、これらに対して一斉同時に所定量の張力を導入する。
なお、本実施の形態では、３本を一組として所定量の張力を導入したが、必ずしもこれにこだわるものではなく、何れの本数を一組としても良い。
【００３３】
このような方法で最終ＣＢｅｎｄまで張力を導入する工程を、導入する張力量を段階的に上げながら必要張力に達するまで複数回繰り返す。なお、本実施の形態では、張力の導入ステップを必要張力の30、60、80、90、100％の５段階のステップを経る手順としているが、そのステップは必ずしもこれにこだわるものではない。
【００３４】
第４の工程では、図７（ｃ）に示すように、前記第１の張弦梁架構１０を構成する対をなす第１の束材１１の曲げを防止することを目的に、対をなす第１の束材１１、第１の張弦梁架構１０の張弦材として機能する下弦材９、及び第１の引張材１２により構成される構面内に斜材２４を取り付ける。
【００３５】
上述する工程により、前記屋根フレーム４に第１の張弦梁架構１０、第２の張弦梁架構１３及びスケルション架構１８を備える屋根架構３が、対をなす前記外周架構２の上部に設置され、この後、様々な設備工事等が実施されて、構造物１が構築される。
【００３６】
上述する構成によれば、前記屋根架構３は、平板型立体トラス構造の屋根フレーム４に、複数束を備える直線型の前記第１の張弦梁架構１０及びテンションリング１４を用いた第２の張弦梁架構１３と、スケルション架構１８の両者を兼ね備える。これにより、自重や雪荷重等の鉛直荷重に対して前記屋根フレーム４全体の部材応力を低減することができ、変形の生じにくい安全な構造の屋根架構３を構築することが可能になるとともに、地震や風等の水平荷重が作用した際にも、屋根フレーム４を前記外周架構２の所定位置に確実に固定でき、水平荷重に対して適正な剛性を有する屋根架構３を構築することが可能となる。
【００３７】
前記第１の張弦梁架構１０には、前記第１の束材１１に生じやすい曲げを防止する斜材２４が備えられることから、過剰な自重や雪荷重等の鉛直荷重に対しても、第１の張弦梁架構１０が有効に機能し、前記屋根フレーム４全体の部材応力を低減することが可能となる。
【００３８】
前記屋根架構３は、平面視長方形の領域Ａに複数束を備える直線型の第１の張弦梁架構１０、平面視扇形状の領域Ｂにテンションリング１４を用いた第２の張弦梁架構１３を構築したことから、各々の形状に効果的な構成の張弦梁架構を付与することにより、簡略な構成で効果的に自重や雪荷重等の鉛直荷重に対して前記屋根フレーム４全体の部材応力を低減することが可能となる。
【００３９】
前記屋根架構３の構築方法は、前記スケルション架構１８の設置工程において、第２の索状材２０を複数を一組として張力導入を行い、新たな一組には、隣接する張力導入済みの第２の索状材２０を含めて張力導入を行う工程を順次繰り返す。これにより、平行に複数配置されている第２の索状材２０に順次張力を導入する工程において、張力導入中の第２の索状材２０に隣接する張力導入後の第２の索状材２０への張力量への影響を、最小限に抑えることが可能となり、高い精度で意図した張力を第２の索状材２０に容易に付与することが可能となり、工費削減、工期短縮に大きく寄与できるとともに、容易に設計品質を確保することが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１から３に記載の屋根架構の構築方法によれば、所定の離間間隔をもって向かい合うように配置された対をなす外周架構と、該外周架構に両側端部が支持されるように配される屋根架構とを備える構造物の屋根架構の構築方法であって、対をなす外周架構を所定の離間間隔をもって向かい合うように構築するとともに、平板型立体トラス構造の屋根フレームを地組し、該屋根フレームに、対をなす外周架構を連結する方向に延在する屋根フレームの下弦材、該下弦材の中間位置に対をなして配され、鉛直下方向に突出する第１の束材、及び対をなす該第１の束材の先端部及び前記下弦材の両端部を連結する第１の引張材よりなる第１の張弦梁架構を取り付けた上で、該屋根フレームを第１の仮支柱に支持した状態で、前記外周架構の上部に建て込む第１の工程と、第１の引張材に所望の張力を導入した後、屋根フレームより前記第１の仮支柱を撤去する第２の工程と、前記屋根フレームに、前記下弦材の一端と該下弦材の一端の近傍側に配される前記第１の束材の下弦材との接合点とを連結する前記第１の索状材、及び該第１の索状材の中間部と前記下弦材の一端を支持している外周架構の下部とを連結する第２の索状材よりなるスケルション架構を、前記第１の張弦材架構の両端部に対をなして取り付け、少なくとも第１の索状材が緊張するように、第２の索状材に張力を導入する第３の工程により構築され、第３の工程で、第２の索状材への張力導入には、隣り合う所定数の第２の索状材を１組として所定量の張力導入を行った後、新たな隣り合う複数の第２の索状材と、これと隣接し、既に張力導入を実施した第２の索状材を合わせて、１組の所定数の第２の索状材とし、所定量の張力導入を行う工程を順次繰り返す。
【００４１】
または、第１の工程で、対をなす外周架構を中間部から一端に向かって、段階的に拡張するように構築するとともに、離間間隔が段階的に拡張している領域に位置する前記屋根フレームに、テンションリング、該テンションリングを前記屋根フレームの下弦材より吊り降ろす複数の第２の束材、及びテンションリングの外周面より放射状に延在し前記屋根フレームの外周縁に連結する第２の張弦材よりなる第２の張弦梁架構を取り付けるとともに、該第２の張弦梁架構及び屋根フレームを第２の仮支柱で支持し、第１の工程の後、第２の張弦梁架構を第２の仮支柱より開放した上で第２の張弦材を緊張させた後、屋根フレームより前記第２の仮支柱を撤去し、第２の工程を実施する。
【００４２】
もしくは、第３の工程の後、第４の工程として、第１の張弦梁架構を構成する対をなす第１の束材、張弦材、及び第１の引張材に囲まれた領域に斜材を構築する。
【００４３】
これにより、スケルション架構を構成する平行に複数配置されている第２の索状材に順次張力を導入する工程において、張力導入中の第２の索状材に隣接する張力導入後の第２の索状材への張力量への影響を、最小限に抑えることが可能となり、高い精度で意図した張力を第２の索状材に容易に付与することが可能となり、工費削減、工期短縮に大きく寄与できるとともに、容易に設計品質を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る屋根架構の概略を示す図である。
【図２】 本発明に係る外周架構、及び屋根架構を構成する屋根フレームの詳細を示す図である。
【図３】 本発明に係る屋根架構の詳細（その１）を示す図である。
【図４】 本発明に係る屋根架構の詳細（その２）を示す図である。
【図５】 本発明に係る屋根架構のテンションリングの概略を示す図である。
【図６】 本発明に係る屋根架構を構成する第１の張弦梁架構及び第２の張弦梁架構の構築方法を示す図である。
【図７】 本発明に係る屋根架構を構成するスケルション架構の構築方法を示す図である。
【図８】 本発明に係る屋根架構の平面視を示す図である。
【符号の説明】
１ 構造物
２ 外周架構
３ 屋根架構
４ 屋根フレーム
５ 弦材
６ 斜材
７ ハブ
８ 上弦材
８ａ 上弦材本体
９ 下弦材
９ａ 下弦材本体
１０ 第１の張弦梁架構
１１ 第１の束材
１２ 第１の引張材
１３ 第２の張弦梁架構
１４ テンションリング
１５ 第２の束材
１６ 第２の引張材
１７ 補剛部材
１８ スケルション架構
１９ 第１の索状材
２０ 第２の索状材
２１ 第１の仮支柱
２２ 第２の仮支柱
２３ａ ひずみゲージ
２３ｂ ひずみゲージ
２３ｃ ひずみゲージ
２４ 斜材
【発明の属する技術分野】
本発明は、長大スパン構造物に適用される張弦梁構造を備えた構造物の屋根架構の構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、長大スパン構造物における屋根架構には、架構形式の一つとして張弦梁屋根架構が一般に知られている。該張弦梁屋根架構は、鉛直方向の荷重が作用した際に、屋根架構の部材応力を低減することを目的に用いられるもので、上方へ湾曲させた屋根を構成する張弦材の中間位置に、鉛直下方向に延在する支持部材が固定されており、張弦材の両端部、及び支持部材の先端部を連結するように引張材が配されることにより張弦梁が構成されるものである。これらは、前記張弦梁を構成する引張材を緊張させることにより、張弦材に上方向の反力を付与することができ、また張弦梁を断面剛性の高い構造とすることができるものである。
【０００３】
このような張弦梁屋根架構は、例えば、特許文献１に示すように、屋根を構成する平行に配列された複数の張弦材を中間部で連結するように、張弦材に直交する鋼材を配置し、該鋼材の両端部各々に鉛直下方向に前記支持部材を配置し、屋根の両端部、及び支持部材を連結するように対をなして引張材を連結する等の構成が考案されている。
【０００４】
このような張弦梁屋根架構の張力導入方法は、複数の前記引張材を同時一斉に緊張させればよいため、導入張力の精度が確保され、さらに張力導入量に係る自動制御を行えば、導入過程や最終段階での管理を容易に行うことのできるものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１３６８２８号公報
【０００６】
一方で、長大スパン構造物の屋根架構に対して水平方向の剛性を付与することを目的に、平行に配列された複数の張弦材の各々に、該張弦材と構造物を構成する外周架構もしくは地盤等の両者を連結する引張材を備えるスケルション構造が考案されている。この場合の張力導入方法は、平行に配列された複数の張弦材に対して、１列づつ引張材を緊張させる方法を用いている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような長大スパン構造物の屋根架構に対して水平方向の剛性を付与することを目的にスケルション構造を用いる構成では、ある引張材に張力を導入すると、これと隣接する引張材にも張力の影響を与えることとなり、これらを推定した上で複数の引張材各々の張力を設定することは煩雑であり、張力の導入量に高い精度を期待することはできない。また、隣接する張弦材への影響を抑制するため、引張材への張力導入作業を複数回に分割して実施する必要があり、作業の長期化を招きかねない。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、長大スパン構造物の屋根架構に意図した張力を適切に導入できる構造物の屋根架構の構築方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の構造物の屋根架構の構築方法は、所定の離間間隔をもって向かい合うように配置された対をなす外周架構と、該外周架構に両側端部が支持されるように配される屋根架構とを備える構造物の屋根架構の構築方法であって、対をなす外周架構を所定の離間間隔をもって向かい合うように構築するとともに、平板型立体トラス構造の屋根フレームを地組し、該屋根フレームに、対をなす外周架構を連結する方向に延在する屋根フレームの下弦材、該下弦材の中間位置に対をなして配され、鉛直下方向に突出する第１の束材、及び対をなす該第１の束材の先端部及び前記下弦材の両端部を連結する第１の引張材よりなる第１の張弦梁架構を取り付けた上で、該屋根フレームを第１の仮支柱に支持した状態で、前記外周架構の上部に建て込む第１の工程と、第１の引張材に所望の張力を導入した後、屋根フレームより前記第１の仮支柱を撤去する第２の工程と、前記屋根フレームに、前記下弦材の一端と該下弦材の一端の近傍側に配される前記第１の束材の下弦材との接合点とを連結する前記第１の索状材、及び該第１の索状材の中間部と前記下弦材の一端を支持している外周架構の下部とを連結する第２の索状材よりなるスケルション架構を、前記第１の張弦材架構の両端部に対をなして取り付け、少なくとも第１の索状材が緊張するように、第２の索状材に張力を導入する第３の工程により構築され、第３の工程で、第２の索状材への張力導入には、隣り合う所定数の第２の索状材を１組として所定量の張力導入を行った後、新たな隣り合う複数の第２の索状材と、これと隣接し、既に張力導入を実施した第２の索状材を合わせて、１組の所定数の第２の索状材とし、所定量の張力導入を行う工程を順次繰り返すことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の構造物の屋根架構の構築方法は、第１の工程で、対をなす外周架構を中間部から一端に向かって、段階的に拡張するように構築するとともに、離間間隔が段階的に拡張している領域に位置する前記屋根フレームに、テンションリング、該テンションリングを前記屋根フレームの下弦材より吊り降ろす複数の第２の束材、及びテンションリングの外周面より放射状に延在し前記屋根フレームの外周縁に連結する第２の張弦材よりなる第２の張弦梁架構を取り付けるとともに、該第２の張弦梁架構及び屋根フレームを第２の仮支柱で支持し、第１の工程の後、第２の張弦梁架構を第２の仮支柱より開放した上で第２の張弦材を緊張させた後、屋根フレームより前記第２の仮支柱を撤去し、第２の工程を実施することを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の構造物の屋根架構の構築方法は、第３の工程の後、第４の工程として、第１の張弦梁架構を構成する対をなす第１の束材、張弦材、及び第１の引張材に囲まれた領域に斜材を構築することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の構造物の屋根架構の構築方法を、図１から図８に示す。本発明は、構造物の屋根架構に、鉛直方向の荷重が作用した際にも、屋根架構の部材応力を低減できる張弦梁架構を用いるとともに、水平方向の剛性を付与することを目的としたスケルション架構をあわせて適用しており、両者を組み合わせた張力導入を行うことにより、意図した張力を適切に導入し、屋根架構の性の確保と施工の簡略化を図るものである。
【００１３】
図１に示すように、構造物１は、外周架構２と屋根架構３とを備えている。外周架構２は、平板型立体トラス構造を垂直に立設することにより構成されており、長さ方向で中間部から一端側にむかって離間間隔が段階的に拡幅するものの、中間部から他端側は所定量の等間隔を離間するように、２体が対をなして向かい合うように配置されている。ここで、平板型立体トラス構造は、図２（ａ）に示すように、鋼管よりなる弦材５及び斜材６を、球体状のハブ７を介して連結したもので、多目的ドームやアリーナの屋根架構等に広く用いられているものである。
【００１４】
一方、前記屋根架構３も外周架構２と同様の平板型立体トラス構造よりなる屋根フレーム４を備えている。該屋根フレーム４は、図２（ｂ）に示すように、平板型立体トラス構造を水平に配置した上で、複数の上弦材本体８ａが水平方向に連接されることにより形成された上弦材８、これと同様に複数の下弦材本体９ａが水平方向に連接されることにより形成された下弦材９が、それぞれ上方に湾曲した形状を有している。該屋根フレーム４は、対をなす前記外周架構２に両方の側部４ａを支持されるように設置されているため、その平面視形状は、図１に示すように、略長方形の領域Ａと、扇形状の領域Ｂを足し合わせた形状に形成されている。
【００１５】
上述する屋根フレーム４を備える屋根架構３には、第１の張弦梁架構１０、第２の張弦梁架構１３、及びスケルション架構１８が備えられている。第１の張弦梁架構１０は、一般に複数束を備える直線型として知られる張弦梁架構であり、図３（ａ）に示すように、前記屋根フレーム４の略長方形な領域Ａに構築されている。これらは、対をなす外周架構２を連結するように延在しており、所定の離間間隔をもって、外周架構２の長さ方向に複数配置されている。図３（ｂ）に示すように、対をなす外周架構２を連結する方向に延在する前記屋根フレーム４の下弦材９を張弦材とし、該下弦材９、第１の束材１１及び第１の引張材１２により構成され、第１の束材１１は、張弦材として機能する下弦材９の中間部近傍の下端面に、所定の離間間隔をもって対をなして固定手段を介して固定されている。また、前記第１の引張材１２は、屋根フレーム４の両方の側部４ａ、及び対をなす第１の束材１１の突端部の４点を連結するように配置されている。
【００１６】
なお、本実施の形態において、図３（ａ）に示すように、第１の引張材１２は、第１の束材１１から前記屋根フレーム４の側部４ａにむかって二股に分かれている。したがって、第１の引張材１２は、両端部ともに前記屋根フレーム４の両方の側部４ａに対して、各々２点支持となるように構成されている。
また、対をなす第１の束材１１、第１の張弦梁架構１０の張弦材として機能する下弦材９、及び第１の引張材１２により構成される構面内に、図３（ｂ）に示すように、対をなす第１の束材１１の曲げを防止することを目的に、斜材２４が取り付けられている。
【００１７】
このような構成の第１の張弦梁架構１０は、第１の引張材１２に適切な張力が付与されることにより、前記第１の束材１１を介して張弦材として機能する前記下弦材９に、上方への反力を付与することができる。したがって、図３（ａ）に示すように、複数の第１の張弦梁架構１０を、平行となるように外周架構２の長さ方向に連設配置することにより、屋根フレーム４の略長方形な領域Ａ全体に上方への反力を付与することができることから、屋根フレーム４の領域Ａにおける部材応力を低減することができるため、鉛直荷重が作用することにより生じやすい屋根フレーム４の変形を抑制することができるものである。
【００１８】
一方、図４（ａ）に示すように、前記屋根フレーム４の略扇形状の領域Ｂには、第２の張弦梁架構１３が構築されており、これらは、テンションリング１４と、剛体よりなる第２の束材１５と、第２の引張材１６と、補剛部材１７により構成されている。前記テンションリング１４は、図４（ｂ）に示すように、前記屋根フレーム４の領域Ｂの略中央部で下方に配置されており、前記第２の束材１５で屋根フレーム４の下弦材９より支持されている。
また、前記第２の引張材１６は、一端を該テンションリング１４の外周縁に固定され、他端を前記屋根フレーム４の領域Ｂの外周縁近傍に固定されている。これら第２の引張材１６は、図５に示すように、テンションリング１４上に設けられた４つの引張作用領域Ｃ１各々より、複数が放射状に延在するように配置されており、引張作用領域Ｃ１の配置位置や数量、及び第２の引張材１６の本数は、テンションリング１４に均等な外方への張力を付与することができるとともに、所定の張力量を確保できれば何れを用いても良い。
【００１９】
さらに、前記テンションリング１４の内方には、複数の補剛部材１７が設置されている。これらは、張力を導入されることにより、テンションリング１４に作用する過剰な外方向の引張力に抵抗し、テンションリング１４の変形を抑制するよう、補剛するものである。本実施の形態では、テンションリング１４の内周面に５箇所の連結点Ｃ２が配置され、該連結点Ｃ２を介して平面視で星形を形成するように５本の補剛部材１７が配置されている。しかし、補剛部材１７の配置や本数はこれにこだわるものではなく、少なくとも前記テンションリング１４に過剰な外方への引張力が作用する可能性の高い部位、つまり引張作用領域Ｃ１近傍に連結点Ｃ２を配置し、かつ連結点Ｃ２を利用して、テンションリング１４全体に均等な大きさの引張力を、テンションリング１４の中心点方向Ｏに生じさせることができる構成であれば、その配置位置や本数は何れを用いても良い。
【００２０】
このような構成の第２の張弦梁架構１３は、前記第２の引張材１６に適切な張力を付与されることにより、前記第２の束材１５を介して前記屋根フレーム４の略扇形状の領域Ｂ全体に上方への反力を付与することができることから、屋根フレーム４の領域Ｂにおける部材応力を低減することができるため、鉛直荷重が作用することにより生じやすい屋根フレーム４の変形を抑制することができるものである。
したがって、前記屋根フレーム４を、略長方形状の領域Ａと、扇形状の領域Ｂという具合に、特徴的な平面視形状を有する部位に区分した上で、各々の形状に効果的な構成の張弦梁架構を付与することにことにより、自重や雪荷重等の鉛直荷重に対して前記屋根フレーム４全体の部材応力を低減することができ、変形の生じにくい安全な構造を構築することができるものである。
【００２１】
さらに、上述する屋根フレーム４には、前記第１の張弦梁架構１０及び第２の張弦梁架構１３に加えて、第１の張弦梁架構１０にスケルション架構１８が備えられて、屋根架構３を形成している。該スケルション架構１８は、図３（ｂ）に示すように、第１の索状材１９と、第２の索状材２０により構成されており、前記第１の張弦梁架構１０で張弦材として機能していた屋根フレーム４の下弦材９と、前記外周架構２とを連結するように配置されるものである。具体的には、第１の索状材１９が一端を前記下弦材９の一方の端部に、他端を下弦材９と該下弦材９の一方の端部に隣接する前記第１の束材１１との接合点に、弛んだ状態で連結され、前記第２の索状材２０が、該第１の索状材１９の中間部と、前記下弦材９の一方の端部が支持されている側の前記外周架構２の下部を連結するように配置されている。
これらは、前記第２の索状材２０に張力を付加することにより第１の索状材１９が緊張し、これに伴い、前記張弦材９の一方の端部が原位置を固定されて、地震や風等の水平荷重が作用した際にも、張弦材９の一方の端部が原位置を維持するものである。したがって、上述するものと同様のスケルション架構１８を、張弦材９の他方の端部にも備えることにより、前記屋根フレーム４は、水平荷重に対して適正な剛性を有する構造となるものである。
【００２２】
上述するような、前記屋根フレーム４に、第１の張弦梁架構１０、第２の張弦梁架構１３、及びスケルション架構１８を備えた、屋根架構３の構築方法を図６及び図７を用いて以下に詳述する。
【００２３】
第１の工程では、図６に示すように、前記構造物１を構成する対をなす外周架構２と、屋根フレーム４を構築する。
まず、前記構造物１を構成する対をなす外周架構２を構築するとともに、平板型立体トラス構造の屋根フレーム４を地組する。なお、本実施の形態において、前記外周架構２は、屋根フレーム４と同様の平板型立体トラス構造に構築しているが、必ずしもこれにこだわるものではなく、前記屋根フレーム４を支持できる構成を有していれば、何れを用いても良い。
【００２４】
次に、前記屋根フレーム４の領域Ａにおける対をなす外周架構２を連結する方向の下弦材９の中間部に、所定の離間距離をもって第１の張弦梁架構１０に備えられる対をなす第１の束材１１を、鉛直下方に延伸するように固定手段を介して固定する。なお、対をなす前記第１の束材１１は、前記屋根フレーム４を構築する際に、前記下弦材本体９ａに固定手段を固定しておく構成としても良い。
【００２５】
次に、前記屋根フレーム４の領域Ｂの下方で略中央部に、テンションリング１４を位置決めし、屋根フレーム４の下弦材９と、テンションリング１４の上端縁を複数の第２の束材１５を介して連結する。また、前記テンションリング１４の外周面に備えられた複数の引張作用領域Ｃ１各々の近傍に、複数の第２の引張材１６の一端を固定手段を介して固定し、該第２の引張材１６が、引張作用領域Ｃ１を中心に放射状に延在するように、他端を前記屋根フレーム４の外周縁に固定手段を介して固定する。
なお、前記テンションリング１４には、あらかじめその内方に複数の補剛部材１７を取り付けておく。
【００２６】
この後、図６（ａ）に示すように、前記屋根フレーム４の領域Ａを第１の仮支柱２１、２１ａ、領域Ｂ及び前記テンションリング１４を第２の仮支柱２２、２２ａで支持した状態で、前記外周架構２の上部に建て込む。このとき、前記第２の引張材１６には張力を与えず、弛ませておく。なお、前記対をなす外周架構２を連結する方向の下弦材９は、前記第１の仮支柱２１を両側部、第１の仮支柱２１ａを前記下弦材９の中間部に配置し、３点で支持する。また、第２の仮支柱２２は、領域Ｂ及び前記テンションリング１４の両者を支持する位置、第２の仮支柱２２ａは、テンションリング１４の内方中央部で屋根フレーム４のみを支持する位置に配置する。
【００２７】
第２の工程では、前記屋根フレーム４に、第１の張弦梁架構１０と第２の張弦梁架構１３を構築する。
まず、図６（ｂ）に示すように、前記屋根フレーム４の領域Ｂにおいて、前記テンションリング１４のみを第２の仮支柱２２より開放した上で、複数の第２の引張材１６に図示しない油圧ジャッキを用いて同時一斉に所定量の張力を導入する工程を段階的な張力量をもって複数回繰り返す。なお、前記油圧ジャッキは、張力管理を自動制御するものである。
この後、前記テンションリング１４の内方中央部で領域Ｂのみを支持する第２の仮支柱２２ａをジャッキダウンし、さらに第２の引張材１６への張力を増加させた後、前記屋根フレーム４を支持している複数の前記第１の仮支柱２１から、前記屋根フレーム４をほぼ同時に開放することにより、図６（ｃ）に示すように、屋根フレーム４に第２の張弦梁架構１３を構築し、第２の仮支柱２２はすべて撤去する。
【００２８】
次に、図６（ｃ）に示すように、前記屋根フレーム４の領域Ａにおいて、対をなす第１の束材１１の突端部、及び前記下弦材９の両端部各々が連結されてる屋根フレーム４の外周縁を連結するように、複数の第１の引張材１２を固定手段を介して固定する。このとき、該第１の引張材１２は、第１の束材１１に曲げを生じない部材長を用いることとし、張力は導入しない。このとき、前記第１の引張材１２について、屋根フレーム４の外周縁と前記第１の束材１１を連結している第１の引張材１２ａは、第１の束材１１に曲げを生じさせないことを目的に、張力を付与するのではなく、長さ管理により緊張した状態を確保し、対をなす第１の束材１１間にを連結する第１の引張材１２ｂには、ターンバックルを備えておく。
【００２９】
次に、対をなす第１の束材１１間を連結する第１の引張材１２ｂに、図示しないターンバックルを用いて、所定量の張力を導入する工程を段階な張力量をもって複数回繰り返す。
これら第１の引張材１２ｂに張力を導入する際には、図８に示すように、まず、第１の番目ＨＳ１に所定量の張力を導入して、あらかじめ固定しておいたひずみゲージ２３ａをモニタリングし、所定量の張力を導入するために必要な、ターンバックルに付与するトルク量を決定する。このときトルク値は、１〜0.1tf・cm間隔とする。決定したトルク値に従い、第２番目から中央部に位置する第６番目ＨＳ６まで、順に所定量の張力を導入する。この後、中央部に位置する第６番目ＨＳ６の第１の引張材１２ｂにあらかじめ固定しておいたひずみゲージ２３ｂをモニタリングし、導入された張力が管理許容差内であるかを確認した後、残る第１の引張材１２ｂにも１台づつ順に張力を導入する。最後ＨＳ１１まで張力を導入した後、最後ＨＳ１１の第１の引張材１２にあらかじめ固定しておいたひずみゲージ２３ｃをモニタリングし、再度導入された張力が管理許容差内であるかを確認する。このような作業を導入する張力量を段階的に上げながら複数回繰り返し、必要張力を第１の引張材１２ｂに導入する。
なお、対をなす第１の束材１１間にを連結する第１の引張材１２ｂに備えられたターンバックルは、一般に用いられているものと同様で、トルクレンチを回転することにより張力を導入できる構成を有するものである。
【００３０】
この後、前記対をなす外周架構２を連結する方向の下弦材９の中間部を支持する前記第１の仮支柱２１ａをジャッキダウンし、さらに第１の引張材１２ｂの張力を増加させる。この後、前記対をなす外周架構２を連結する方向の下弦材９の両側部を支持する該第１の仮支柱２１から、対をなす外周架構２を連結する方向の下弦材９をほぼ同時に開放することにより、図６（ｄ）に示すように、前記屋根フレーム４に第１の張弦梁架構１０を構築し、第１の仮支柱２１はすべて撤去する。
【００３１】
第３の工程では、図７に示すように、第１の仮支柱２１、２１ａが撤去され、外周架構２のみに支持されている屋根フレーム４にスケルション架構１８を構築する。
まず、前記第１の張弦梁架構１０において張弦材として機能する前記下弦材９の一方の端部、及び該下弦材９の一方の端部に隣接する前記第１の束材１１と下弦材９との接点、の両者を連結するように第１の索状材１９を固定手段を介して固定するとともに、該第１の索状材１９の中間部と前記外周架構２の下部を連結するように、第２の索状材２０を固定手段を介して固定する。
【００３２】
次に、図７（ａ）に示すように、第１番目ＣＢ１から第３番目ＣＢ３の３本の第２の索状材２０を一組として、これらに図示しない油圧ジャッキを持ちいて所定量の張力を導入する。次に、図７（ｂ）に示すように、第３番目ＣＢ３から第５番目ＣＢ５の３本の第２の索状材２０を一組として、これらに油圧ジャッキを持ちいて所定量の張力導入する。このように、新たな第２の索状材２０に張力を導入しようとする際には、既に張力導入済みの隣接する第２の索状材２０を含めて組を形成し、これらに対して一斉同時に所定量の張力を導入する。
なお、本実施の形態では、３本を一組として所定量の張力を導入したが、必ずしもこれにこだわるものではなく、何れの本数を一組としても良い。
【００３３】
このような方法で最終ＣＢｅｎｄまで張力を導入する工程を、導入する張力量を段階的に上げながら必要張力に達するまで複数回繰り返す。なお、本実施の形態では、張力の導入ステップを必要張力の30、60、80、90、100％の５段階のステップを経る手順としているが、そのステップは必ずしもこれにこだわるものではない。
【００３４】
第４の工程では、図７（ｃ）に示すように、前記第１の張弦梁架構１０を構成する対をなす第１の束材１１の曲げを防止することを目的に、対をなす第１の束材１１、第１の張弦梁架構１０の張弦材として機能する下弦材９、及び第１の引張材１２により構成される構面内に斜材２４を取り付ける。
【００３５】
上述する工程により、前記屋根フレーム４に第１の張弦梁架構１０、第２の張弦梁架構１３及びスケルション架構１８を備える屋根架構３が、対をなす前記外周架構２の上部に設置され、この後、様々な設備工事等が実施されて、構造物１が構築される。
【００３６】
上述する構成によれば、前記屋根架構３は、平板型立体トラス構造の屋根フレーム４に、複数束を備える直線型の前記第１の張弦梁架構１０及びテンションリング１４を用いた第２の張弦梁架構１３と、スケルション架構１８の両者を兼ね備える。これにより、自重や雪荷重等の鉛直荷重に対して前記屋根フレーム４全体の部材応力を低減することができ、変形の生じにくい安全な構造の屋根架構３を構築することが可能になるとともに、地震や風等の水平荷重が作用した際にも、屋根フレーム４を前記外周架構２の所定位置に確実に固定でき、水平荷重に対して適正な剛性を有する屋根架構３を構築することが可能となる。
【００３７】
前記第１の張弦梁架構１０には、前記第１の束材１１に生じやすい曲げを防止する斜材２４が備えられることから、過剰な自重や雪荷重等の鉛直荷重に対しても、第１の張弦梁架構１０が有効に機能し、前記屋根フレーム４全体の部材応力を低減することが可能となる。
【００３８】
前記屋根架構３は、平面視長方形の領域Ａに複数束を備える直線型の第１の張弦梁架構１０、平面視扇形状の領域Ｂにテンションリング１４を用いた第２の張弦梁架構１３を構築したことから、各々の形状に効果的な構成の張弦梁架構を付与することにより、簡略な構成で効果的に自重や雪荷重等の鉛直荷重に対して前記屋根フレーム４全体の部材応力を低減することが可能となる。
【００３９】
前記屋根架構３の構築方法は、前記スケルション架構１８の設置工程において、第２の索状材２０を複数を一組として張力導入を行い、新たな一組には、隣接する張力導入済みの第２の索状材２０を含めて張力導入を行う工程を順次繰り返す。これにより、平行に複数配置されている第２の索状材２０に順次張力を導入する工程において、張力導入中の第２の索状材２０に隣接する張力導入後の第２の索状材２０への張力量への影響を、最小限に抑えることが可能となり、高い精度で意図した張力を第２の索状材２０に容易に付与することが可能となり、工費削減、工期短縮に大きく寄与できるとともに、容易に設計品質を確保することが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１から３に記載の屋根架構の構築方法によれば、所定の離間間隔をもって向かい合うように配置された対をなす外周架構と、該外周架構に両側端部が支持されるように配される屋根架構とを備える構造物の屋根架構の構築方法であって、対をなす外周架構を所定の離間間隔をもって向かい合うように構築するとともに、平板型立体トラス構造の屋根フレームを地組し、該屋根フレームに、対をなす外周架構を連結する方向に延在する屋根フレームの下弦材、該下弦材の中間位置に対をなして配され、鉛直下方向に突出する第１の束材、及び対をなす該第１の束材の先端部及び前記下弦材の両端部を連結する第１の引張材よりなる第１の張弦梁架構を取り付けた上で、該屋根フレームを第１の仮支柱に支持した状態で、前記外周架構の上部に建て込む第１の工程と、第１の引張材に所望の張力を導入した後、屋根フレームより前記第１の仮支柱を撤去する第２の工程と、前記屋根フレームに、前記下弦材の一端と該下弦材の一端の近傍側に配される前記第１の束材の下弦材との接合点とを連結する前記第１の索状材、及び該第１の索状材の中間部と前記下弦材の一端を支持している外周架構の下部とを連結する第２の索状材よりなるスケルション架構を、前記第１の張弦材架構の両端部に対をなして取り付け、少なくとも第１の索状材が緊張するように、第２の索状材に張力を導入する第３の工程により構築され、第３の工程で、第２の索状材への張力導入には、隣り合う所定数の第２の索状材を１組として所定量の張力導入を行った後、新たな隣り合う複数の第２の索状材と、これと隣接し、既に張力導入を実施した第２の索状材を合わせて、１組の所定数の第２の索状材とし、所定量の張力導入を行う工程を順次繰り返す。
【００４１】
または、第１の工程で、対をなす外周架構を中間部から一端に向かって、段階的に拡張するように構築するとともに、離間間隔が段階的に拡張している領域に位置する前記屋根フレームに、テンションリング、該テンションリングを前記屋根フレームの下弦材より吊り降ろす複数の第２の束材、及びテンションリングの外周面より放射状に延在し前記屋根フレームの外周縁に連結する第２の張弦材よりなる第２の張弦梁架構を取り付けるとともに、該第２の張弦梁架構及び屋根フレームを第２の仮支柱で支持し、第１の工程の後、第２の張弦梁架構を第２の仮支柱より開放した上で第２の張弦材を緊張させた後、屋根フレームより前記第２の仮支柱を撤去し、第２の工程を実施する。
【００４２】
もしくは、第３の工程の後、第４の工程として、第１の張弦梁架構を構成する対をなす第１の束材、張弦材、及び第１の引張材に囲まれた領域に斜材を構築する。
【００４３】
これにより、スケルション架構を構成する平行に複数配置されている第２の索状材に順次張力を導入する工程において、張力導入中の第２の索状材に隣接する張力導入後の第２の索状材への張力量への影響を、最小限に抑えることが可能となり、高い精度で意図した張力を第２の索状材に容易に付与することが可能となり、工費削減、工期短縮に大きく寄与できるとともに、容易に設計品質を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る屋根架構の概略を示す図である。
【図２】 本発明に係る外周架構、及び屋根架構を構成する屋根フレームの詳細を示す図である。
【図３】 本発明に係る屋根架構の詳細（その１）を示す図である。
【図４】 本発明に係る屋根架構の詳細（その２）を示す図である。
【図５】 本発明に係る屋根架構のテンションリングの概略を示す図である。
【図６】 本発明に係る屋根架構を構成する第１の張弦梁架構及び第２の張弦梁架構の構築方法を示す図である。
【図７】 本発明に係る屋根架構を構成するスケルション架構の構築方法を示す図である。
【図８】 本発明に係る屋根架構の平面視を示す図である。
【符号の説明】
１ 構造物
２ 外周架構
３ 屋根架構
４ 屋根フレーム
５ 弦材
６ 斜材
７ ハブ
８ 上弦材
８ａ 上弦材本体
９ 下弦材
９ａ 下弦材本体
１０ 第１の張弦梁架構
１１ 第１の束材
１２ 第１の引張材
１３ 第２の張弦梁架構
１４ テンションリング
１５ 第２の束材
１６ 第２の引張材
１７ 補剛部材
１８ スケルション架構
１９ 第１の索状材
２０ 第２の索状材
２１ 第１の仮支柱
２２ 第２の仮支柱
２３ａ ひずみゲージ
２３ｂ ひずみゲージ
２３ｃ ひずみゲージ
２４ 斜材
Claims (3)
- 所定の離間間隔をもって向かい合うように配置された対をなす外周架構と、該外周架構に両側端部が支持されるように配される屋根架構とを備える構造物の屋根架構の構築方法であって、
対をなす外周架構を所定の離間間隔をもって向かい合うように構築するとともに、平板型立体トラス構造の屋根フレームを地組し、該屋根フレームに、対をなす外周架構を連結する方向に延在する屋根フレームの下弦材、該下弦材の中間位置に対をなして配され、鉛直下方向に突出する第１の束材、及び対をなす該第１の束材の先端部及び前記下弦材の両端部を連結する第１の引張材よりなる第１の張弦梁架構を取り付けた上で、該屋根フレームを第１の仮支柱に支持した状態で、前記外周架構の上部に建て込む第１の工程と、
第１の引張材に所望の張力を導入した後、屋根フレームより前記第１の仮支柱を撤去する第２の工程と、
前記屋根フレームに、前記下弦材の一端と該下弦材の一端の近傍側に配される前記第１の束材の下弦材との接合点とを連結する前記第１の索状材、及び該第１の索状材の中間部と前記下弦材の一端を支持している外周架構の下部とを連結する第２の索状材よりなるスケルション架構を、前記第１の張弦材架構の両端部に対をなして取り付け、少なくとも第１の索状材が緊張するように、第２の索状材に張力を導入する第３の工程により構築され、
第３の工程で、第２の索状材への張力導入には、隣り合う所定数の第２の索状材を１組として所定量の張力導入を行った後、新たな隣り合う複数の第２の索状材と、これと隣接し、既に張力導入を実施した第２の索状材を合わせて、１組の所定数の第２の索状材とし、所定量の張力導入を行う工程を順次繰り返すことを特徴とする屋根架構の構築方法。 - 請求項１に記載の構造物の屋根架構の構築方法において、
第１の工程で、対をなす外周架構を中間部から一端に向かって、段階的に拡張するように構築するとともに、離間間隔が段階的に拡張している領域に位置する前記屋根フレームに、テンションリング、該テンションリングを前記屋根フレームの下弦材より吊り降ろす複数の第２の束材、及びテンションリングの外周面より放射状に延在し前記屋根フレームの外周縁に連結する第２の張弦材よりなる第２の張弦梁架構を取り付けるとともに、該第２の張弦梁架構及び屋根フレームを第２の仮支柱で支持し、
第１の工程の後、第２の張弦梁架構を第２の仮支柱より開放した上で第２の張弦材を緊張させた後、屋根フレームより前記第２の仮支柱を撤去し、第２の工程を実施することを特徴とする屋根架構の構築方法。 - 請求項１または２に記載の構造物の屋根架構の構築方法において、
第３の工程の後、第４の工程として、第１の張弦梁架構を構成する対をなす第１の束材、張弦材、及び第１の引張材に囲まれた領域に斜材を構築することを特徴とする屋根架構の構築方法。
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