JP4392612B2

JP4392612B2 - テンセグリッド構造物の施工方法

Info

Publication number: JP4392612B2
Application number: JP2005027374A
Authority: JP
Inventors: 知巳兼光
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2025-02-03
Also published as: JP2006214142A

Description

本発明は、大規模施設における屋根架構等に適用して好適なテンセグリッド構造物の施工方法に関する。

テンセグリッド構造は特許文献１に示されているように一種の張弦トラス構造であって、図３に示すようなグリッドユニットＡ（テンセグリティーとも称される）を構成要素としてそれを多数連結した形態の架構を構成するものである。

すなわち、テンセグリッド構造における構成要素としてのグリッドユニットＡは、図３に示すように鋼管や鋼棒等による４本のグリッド材１を枠状（図示例では正方形状）に組んでフレーム体２を形成し、そのフレーム体２の内側に同じく鋼管や鋼棒等による束材３を配し、束材３の両端とフレーム体２の各頂点との間にそれぞれケーブルからなる全８本の斜材４を所定張力で張設してなるものである。

そして、図４に示すように、多数のグリッドユニットＡを組み合わせて各フレーム体２の頂点どうしを互いに連結することで単層のグリッドフレームＢを構成するとともに、隣接するグリッドユニットＡの束材３の上端部どうしおよび下端部どうしをそれぞれ所定張力を付与したケーブルからなる弦材５により連結することにより、単層のグリッドフレームＢ全体が弦材５によって支持されて安定な構造を実現することができる。このようなテンセグリッド構造による構造物は十分に軽量でありながら大スパンが可能であり、しかも自己釣合型で自ずと十分に安定な架構であることから、たとえばスタジアムや体育館のような大規模施設の屋根架構に適用して好適なものである。

ところで、上記のようなテンセグリッド構造による構造物の施工方法としては、特許文献１にも示されているように構造物全体を複数のブロックに分割した形態の分割体を予め先行施工し、それら分割体を連結することで大規模な構造物全体を完成させるというものが提案されている。

すなわち、そのような施工方法によりたとえば図５に示すようなアーチ状の構造物を施工するに際しては、まず構造物全体を２つのブロックに分割した形態の分割体Ｃをそれぞれ先行施工して、それらの分割体Ｃをジャッキアップして仮設構台６により仮支持し、その状態で双方の間に弦材５としてのケーブルを架設するとともにそれら弦材５をジャッキ７によって緊張し所定張力を付与して定着するという手順が取られる。
特開２０００−５４４９２号公報

上記のような従来の施工方法では各分割体Ｃの施工は特に困難ではないが、分割体Ｃどうしを連結するための最終段階の作業、すなわち連結するべき双方の分割体Ｃの間に弦材５を架設してそれら弦材５をジャッキ７により緊張し、所定張力を導入した後に双方の分割体Ｃに対して定着するという作業は、必ずしも容易に行えるものではなく、そのための有効適切な手法の開発が望まれていた。

上記事情に鑑み、本発明はテンセグリッド構造物の施工に際して弦材に対する最終的な張力導入を容易に行い得る有効適切な施工方法を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、グリッド材を枠状に組んでなるフレーム体の内側に束材を配して、該束材の両端と前記フレーム体の各頂点との間にケーブルからなる斜材を所定張力を付与して張設してなるグリッドユニットを構成要素とし、該グリッドユニットのフレーム体の頂点どうしを互いに連結して単層のグリッドフレームを構成するとともに、隣接するグリッドユニットの束材どうしをケーブルからなる弦材により連結して該弦材に所定張力を付与してなるテンセグリッド構造の構造物を施工するに際し、最終的に施工するべき構造物全体を複数のブロックに分割した形態の分割体をそれぞれ先行施工して、それら分割体どうしを相互に連結することで構造物全体を完成させることを基本として、各分割体を先行施工する際には、他の分割体に連結される外周部のグリッドユニットにおける最外周部の斜材に対して最終的に付与するべき張力よりも大きい仮張力を導入しておき、各分割体どうしを連結する際には、連結するべき双方の分割体の外周部のグリッドユニットにおけるフレーム体どうしを直接連結するとともにそれらグリッドユニット間に弦材を架設した後、前記斜材に導入しておいた仮張力を開放して斜材から弦材に転嫁することによって弦材に張力を導入し、それにより斜材および弦材の双方にそれぞれ適正な張力を最終的に付与することを特徴とする。

請求項２記載の発明は請求項１記載の発明のテンセグリッド構造物の施工方法であって、仮張力を導入する斜材を２本ずつ独立に設けておいてそれら双方の斜材にそれぞれ仮張力を導入しておき、最終的にはいずれか一方の斜材に導入しておいた仮張力を開放してその斜材を撤去することにより、その斜材からの開放張力を弦材に転嫁して該弦材に張力を導入することを特徴とする。

請求項３記載の発明は請求項１または２記載の発明のテンセグリッド構造物の施工方法であって、分割体の施工に際してはその外周部のグリッドユニットにおける束材に対して弦材を仮定着しておき、分割体どうしの連結に際しては双方の弦材どうしを連結することでそれら弦材を分割体間に架設し、しかる後に、束材に対する弦材の仮定着を解除するとともに、斜材に導入しておいた仮張力を開放して弦材に転嫁することで弦材に張力を導入し、その状態で弦材を束材に対して本定着することを特徴する。

請求項１記載の発明によれば、弦材に導入するべき張力を予め斜材に仮張力として導入しておいて、分割体間に弦材を架設した後にその仮張力の少なくとも一部を開放して斜材から弦材に転嫁することによって弦材に張力を導入するので、従来のように弦材をジャッキ等により直接的に緊張して張力を導入するという面倒にして煩雑な作業を無くすことができ、作業性を大きく改善することができる。

請求項２記載の発明によれば、仮張力を付与しておく斜材を２本ずつ設けておくことにより、最終的に斜材に付与するべき張力と、最終的に弦材に付与するべき張力の総和分に相当する大きな仮張力を、それら２本の斜材に分散させて支障なく付与することができるし、いずれか一方の斜材の仮張力を開放することのみでその開放張力をそのまま弦材に転嫁して弦材張力を自ずと適正に設定でき、しかも他方の斜材は残置してそのまま本来の斜材として機能させることができるので最も効率的である。

請求項３記載の発明によれば、分割体の施工時には弦材をグリッドユニットに仮定着しておき、斜材から弦材に張力転嫁して弦材に張力を導入する際には弦材の仮定着を一旦解除して張力導入後に本定着することにより、斜材から弦材への張力転嫁を容易にかつ確実に行うことができる。

本発明の施工方法の一実施形態を図１〜図２を参照して説明する。図１に施工手順の概要を示すように、本実施形態の施工方法は基本的には図５に示した従来の施工方法と同様に、最終的に施工するべき構造物全体を複数のブロックに分割した形態の分割体Ｃを先行施工して、それら分割体Ｃどうしを連結することで構造物全体を完成させるようにしたものであるが、特に分割体Ｃどうしを連結するための最終段階の工程を次のようにして行うことを主眼としている。

まず、図１（ａ）に示しているように、各分割体Ｃを先行施工する際には各分割体Ｃの弦材５に余張を持たせておき、その弦材５を束材３に対して仮定着しておいて余張部を分割体Ｃの外周部に延出させておく。また、他の分割体Ｃが連結される最外周部においては斜材４を２本ずつ独立に設けておき、それら斜材４のそれぞれに独立に仮張力を導入しておく。後述するようにそれら斜材４に導入しておく仮張力の一部は最終的には開放されて弦材５に転嫁されるものであるので、双方の斜材４に予め導入しておく仮張力の総和は、最終的に斜材４に導入するべき適正張力よりも、弦材５に転嫁する張力分だけ大きく設定しておくこととする。

上記のようにして先行施工した各分割体Ｃの一端部を本設あるいは仮設の支柱８により支持するとともに、他の分割体Ｃに連結するべき他端部をジャッキ１０を介して仮設の支柱９より支持してそれら支柱８，９間に架設し、双方の分割体Ｃどうしを突き合わせて連結することにより、構造物全体のグリッドフレームＢをまず完成させる。

次に、（ｂ）に示すように双方の分割体Ｃから延出させておいた弦材５の先端どうしを適宜のカップラー１１を介して接合する。

しかる後に、各グリッドユニットＡに設けておいた２本ずつの斜材４のうちのいずれか一方に導入していた仮張力を開放し、同時に束材３に対する弦材５の仮定着を解除する。これにより、斜材４から開放された仮張力は自ずと弦材５に転嫁されてその弦材５に張力が導入されるから、その状態で弦材５を束材３に対して本定着する。これにより斜材４の張力は最終的に付与するべき本来の適正張力となり、同時に弦材５にも自ずと適正張力が付与されるので、（ｃ）に示すように不要となった１本の斜材４を撤去する。

以上により分割体Ｃどうしが弦材５を介して連結され、その弦材５には適正張力が付与されるので、（ｄ）に示すようにジャッキ１０および仮設の支柱９を撤去すればテンセグリッド構造の構造物が完成する。あるいは、以上のようにして完成させた構造物をより大規模な構造物を施工するための新たな分割体とし、それをさらに連結することでより大規模な構造物を完成させることも可能である。

なお、上記のように斜材４から弦材５への張力の転嫁をスムーズに行うために、本実施形態ではグリッドユニットＡに対する弦材５の定着を図２に示す構造で行うようにしている。これは、束材３の端部（上端部および下端部）に両方向の弦材５を交差させてそれぞれを圧着状態で定着可能な圧着グリップ機構１２を設け、分割体Ｃの施工時には弦材５を圧着グリップ機構１２によって仮定着しておくとともに、上記のようにして斜材４から弦材５に張力を転嫁する際には仮定着を一旦解除した後に最終的に本定着するようにしたものである。また、斜材４はターンバックル１３により張力を調整可能な状態で束材３に定着するものとしておくとともに、上記のように分割体Ｃの最外周部においては２本の斜材４を並設可能としておき、最終的にはいずれか一方の斜材４の張力を開放して撤去するようにしておく。このような構造で弦材５および斜材４を定着すれば、弦材５と斜材４の定着や、斜材４から弦材５への張力転嫁を容易にかつ確実に行い得るし、分割体Ｃの内側に設ける弦材５をそのまま外側へ延長してその余長部を分割体Ｃどうしを連結するための弦材５として使用することができるから、施工性に優れるのみならず構造的にも合理的である。

以上のように、本実施形態の施工方法によれば、最終的に弦材５に導入するべき張力を予め斜材４に仮張力として導入しておき、弦材５どうしを連結した後に仮張力を開放して斜材４から弦材５に転嫁することによって弦材５に張力を導入するようにしたので、従来のように弦材５をジャッキ７等により直接的に緊張して張力を導入するという面倒にして煩雑な作業を無くすことができ、作業性を大きく改善することができる。

特に、上記実施形態のように斜材４を２本ずつ設けておくことにより、最終的に斜材４に付与するべき張力と弦材５に付与するべき張力の総和分に相当する大きな仮張力をそれら２本の斜材４に分散させて支障なく付与することができるし、いずれか一方の斜材４の仮張力を開放してそれを撤去することでその開放した張力をそのまま弦材５に転嫁して弦材張力を自ずと適正に設定でき、しかも他方の斜材４はそのまま残置して本来の斜材４として機能させることができるから、最も施工性に優れるものである。

但し、本発明は必ずしも斜材４を２本ずつ設けることに限るものではなく、要は弦材５に対して最終的に導入するべき張力を予め斜材４に対して仮張力とし導入しておき、その仮張力の少なくとも一部を斜材４から弦材５に転嫁することで弦材５に張力を導入すれば良いのであり、その限りにおいて斜材４への仮張力の導入の形態や、斜材４から弦材５への張力転嫁の形態は適宜であって、場合によってはそのような張力転嫁を単一の斜材４のみによって行うことも不可能ではない。

また、図２に示したようにグリッドユニットＡの束材３に対する弦材５の定着を仮定着可能な圧着グリップ機構１２により行うことが好ましいが、本発明はそのような圧着グリップ機構１２を用いることに限るものでもなく、束材３に対して弦材５や斜材４を確実に定着できかつ上記のような張力転嫁を支障なく行い得るものである限りにおいて、グリッドユニットＡに対する弦材５の定着の構造や束材３に対する斜材４の定着の構造は任意である。

本発明の実施形態である施工方法の概要を工程順に示す図である。同、施工対象の構造物の要部詳細を示す図である。テンセグリッド構造の構成要素であるグリッドユニットを示す図である。テンセグリッド構造物の基本構成を示す図である。テンセグリッド構造物の施工方法の従来例を示す図である。

符号の説明

Ａグリッドユニット
Ｂグリッドフレーム
Ｃ分割体
１グリッド材
２フレーム体
３束材
４斜材（ケーブル）
５弦材（ケーブル）
１１カップラー
１２圧着グリップ機構

Claims

グリッド材を枠状に組んでなるフレーム体の内側に束材を配して、該束材の両端と前記フレーム体の各頂点との間にケーブルからなる斜材を所定張力を付与して張設してなるグリッドユニットを構成要素とし、該グリッドユニットのフレーム体の頂点どうしを互いに連結して単層のグリッドフレームを構成するとともに、隣接するグリッドユニットの束材どうしをケーブルからなる弦材により連結して該弦材に所定張力を付与してなるテンセグリッド構造の構造物を施工するに際し、
最終的に施工するべき構造物全体を複数のブロックに分割した形態の分割体をそれぞれ先行施工して、それら分割体どうしを相互に連結することで構造物全体を完成させることを基本として、
各分割体を先行施工する際には、他の分割体に連結される外周部のグリッドユニットにおける最外周部の斜材に対して最終的に付与するべき張力よりも大きい仮張力を導入しておき、
各分割体どうしを連結する際には、連結するべき双方の分割体の外周部のグリッドユニットにおけるフレーム体どうしを直接連結するとともにそれらグリッドユニット間に弦材を架設した後、前記斜材に導入しておいた仮張力を開放して斜材から弦材に転嫁することによって弦材に張力を導入し、それにより斜材および弦材の双方にそれぞれ適正な張力を最終的に付与することを特徴とするテンセグリッド構造物の施工方法。
請求項１記載のテンセグリッド構造物の施工方法であって、
仮張力を導入する斜材を２本ずつ独立に設けておいてそれら双方の斜材にそれぞれ仮張力を導入しておき、最終的にはいずれか一方の斜材に導入しておいた仮張力を開放してその斜材を撤去することにより、その斜材からの開放張力を弦材に転嫁して該弦材に張力を導入することを特徴とするテンセグリッド構造物の施工方法。
請求項１または２記載のテンセグリッド構造物の施工方法であって、
分割体の施工に際してはその外周部のグリッドユニットにおける束材に対して弦材を仮定着しておき、分割体どうしの連結に際しては双方の弦材どうしを連結することでそれら弦材を分割体間に架設し、しかる後に、束材に対する弦材の仮定着を解除するとともに、斜材に導入しておいた仮張力を開放して弦材に転嫁することで弦材に張力を導入し、その状態で弦材を束材に対して本定着することを特徴するテンセグリッド構造物の施工方法。