JP4660815B2 - 張弦梁の支持構造 - Google Patents
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Description
本発明は、張弦梁の支持構造に関し、特に、風荷重による吹き上げの影響を受ける軽量な張弦梁の支持構造に関する。
従来より、大スパン構造物を実現する技術の一つして張弦梁構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。張弦梁構造は、山形またはアーチ状に形成されたビームの両端部をストリングで連結し、ビームとストリングとの間に束材を配したものであり、ビームが有するアーチ効果あるいはストリングが有するサスペンション効果が期待でき る形態抵抗構造である。
張弦梁構造は、比較的自重の重い建築物に適しており、張弦梁構造の効果を発揮するためには、ピン支点とローラー支点からなる単純支持状態とすることが有効である。一方、軽量な張弦梁構造の場合には、張弦梁の自重によって発生したストリング張力が、風荷重による吹き上げにより減殺されるおそれがある。ストリング張力が減殺されると、張弦梁はいわゆる単純梁となってしまうため、張弦梁の変形や部材応力が増大し、張弦梁構造の特徴を十分に発揮することができなくなる。このため、従来の張弦梁構造では、以下のような風対策が講じられてきた（図３参照）。
（ａ）屋根の重量を重くする。
（ｂ）ストリングに曲げ剛性を有する部材を用いて屋根の剛性を高める。
（ｃ）ステイロッド５０を追加する。
（ｄ）張弦梁構造の構面内にバレーケーブル５１を追加する。
特開平９−２３５８１６号公報 （第２−４頁、第１−３図）
（ａ）屋根の重量を重くする。
（ｂ）ストリングに曲げ剛性を有する部材を用いて屋根の剛性を高める。
（ｃ）ステイロッド５０を追加する。
（ｄ）張弦梁構造の構面内にバレーケーブル５１を追加する。
しかしながら、（ａ）は、軽くした屋根を重くするという矛盾を含んだ方法であるし、（ｂ）は、引張材であるべきストリングに曲げモーメントが負荷されるため、力学的に合理的な方法ではない。また、（ｃ）および（ｄ）は、部材の追加が必要となる。このように、いずれの方法もコストが掛かり経済的な方法ではない。
一方、張弦梁の自重による張力をストリングに生じさせた後、張弦梁を下部柱と接合して、張弦梁構造と下部柱とを一体の架構として風荷重に抵抗させる方法が考えられる。この方法によれば、ストリング張力の減少を極力抑えることができるが、下部構造の負担が大きくなり、不経済となるうえ、下部構造の剛性によりストリング張力の変動が左右されるため、一概に効果的とは言い切れない。
一方、張弦梁の自重による張力をストリングに生じさせた後、張弦梁を下部柱と接合して、張弦梁構造と下部柱とを一体の架構として風荷重に抵抗させる方法が考えられる。この方法によれば、ストリング張力の減少を極力抑えることができるが、下部構造の負担が大きくなり、不経済となるうえ、下部構造の剛性によりストリング張力の変動が左右されるため、一概に効果的とは言い切れない。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、張弦梁構造の特性を阻害せず、合理的かつ経済的に軽量な張弦梁構造を実現することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、張弦梁の端部を支持する少なくとも一方の支承部はローラー支承とされ、当該ローラー支承が水平方向に所定量移動するとピン支承となる張弦梁の支持構造であって、前記支承部は、前記張弦梁の端部に設けられたベースプレートと前記張弦梁を支持する下部架構との間に、前記ベースプレートより幅の狭い摺動板が介装され、前記ベースプレートが前記摺動板上を摺動するローラー支承となるとともに、前記ベースプレートが前記所定量移動した後に前記摺動板を回転軸として鉛直面内に回転するピン支承となることを特徴とする。
図２は、本発明に係る張弦梁の支持構造の原理を説明する概念図である。なお、図２（ａ）および（ｂ）では、張弦梁を支持する下部架構は省略している。
図２（ａ）に示すように、山形またはアーチ状に形成されたビーム２の両端部をストリング３で連結し、ビーム２とストリング３との間に束材４を配した張弦梁１は、一端がピン支承６、他端がローラー支承５となった単純支持状態にある。ビーム２の自重を含む固定荷重ＷＤＬがビーム２に作用すると、ストリング３には張力Ｔ＝ＴＤＬが発生し、張力Ｔにより、ローラー支承５は外方にδＤＬだけ水平移動する。
この状態において、図２（ｂ）に示すように、風荷重Ｗ１がビーム２に作用し、ビーム２が上方へ吹き上げられると、ローラー支承５は内方へ水平移動するため、ストリング３の張力Ｔは減殺され、Ｔ＝ＴＤＬ−Ｔｗ１となる。
本発明では、ローラー支承５が内方にδＷ１移動すると、ローラー支承５はピン支承５’に変化する（図２（ｃ）参照）。このため、その後の風荷重Ｗ２に対して、張弦梁１は下部架構７と一体となって抵抗する。
図２（ａ）に示すように、山形またはアーチ状に形成されたビーム２の両端部をストリング３で連結し、ビーム２とストリング３との間に束材４を配した張弦梁１は、一端がピン支承６、他端がローラー支承５となった単純支持状態にある。ビーム２の自重を含む固定荷重ＷＤＬがビーム２に作用すると、ストリング３には張力Ｔ＝ＴＤＬが発生し、張力Ｔにより、ローラー支承５は外方にδＤＬだけ水平移動する。
この状態において、図２（ｂ）に示すように、風荷重Ｗ１がビーム２に作用し、ビーム２が上方へ吹き上げられると、ローラー支承５は内方へ水平移動するため、ストリング３の張力Ｔは減殺され、Ｔ＝ＴＤＬ−Ｔｗ１となる。
本発明では、ローラー支承５が内方にδＷ１移動すると、ローラー支承５はピン支承５’に変化する（図２（ｃ）参照）。このため、その後の風荷重Ｗ２に対して、張弦梁１は下部架構７と一体となって抵抗する。
本発明では、張弦梁の端部を支持する少なくとも一方のローラー支承が水平方向に所定量移動するとピン支承となり、下部架構と一体となって風荷重に抵抗するので、張弦梁の断面を経済的に設計することができ、張弦梁および下部架構をトータルで合理的な架構とすることができる。
また、ベースプレートと下部架構との間に、ベースプレートより幅の狭い摺動板を介装し、ベースプレートは摺動板上を水平方向に摺動するとともに、摺動板を回転軸として鉛直面内に回転することができ、安価にローラー支承を実現することができる。
また、ベースプレートと下部架構との間に、ベースプレートより幅の狭い摺動板を介装し、ベースプレートは摺動板上を水平方向に摺動するとともに、摺動板を回転軸として鉛直面内に回転することができ、安価にローラー支承を実現することができる。
また、本発明では、張弦梁の端部を支持する少なくとも一方の支承部はローラー支承とされ、当該ローラー支承が水平方向に所定量移動するとピン支承となる張弦梁の支持構造であって、前記支承部は、前記張弦梁の端部に設けられたベースプレートと前記張弦梁を支持する下部架構との間に、前記ベースプレートより幅の狭い摺動板が介装され、前記下部架構から突出するアンカーボルトが前記ベースプレートに形成された長孔を挿通し、遊びを持たせた状態で座金を挟んでナットで緊結された構成とされ、前記ベースプレートの側方には、当該ベースプレートに当接するストッパーが所定間隔をおいて配設されるとともに、前記ベースプレートに摺接する前記座金の面には摺動材が貼着されていることを好適とする。
ここで、前記所定間隔は、前述の所定量と同一変位量である。
本発明では、張弦梁の端部を支持する少なくとも一方のローラー支承が水平方向に所定量移動するとピン支承となり、下部架構と一体となって風荷重に抵抗するので、張弦梁の断面を経済的に設計することができ、張弦梁および下部架構をトータルで合理的な架構とすることができる。
また、ベースプレートと下部架構との間に、ベースプレートより幅の狭い摺動板を介装し、ベースプレートに形成された長孔を挿通するアンカーボルトにより、ベースプレートと下部架構とを遊びを持たせた状態で緊結する構成としているので、ベースプレートは摺動板上を水平方向に摺動するとともに摺動板を回転軸として鉛直面内に回転することができ、安価にローラー支承を実現することができる。さらに、ベースプレートの側方に所定間隔をおいてストッパーを配設することにより、ローラー支承からピン支承へ変化する支承部を実現することができる。
また、本発明では、ベースプレートに摺接する座金面に摺動材が貼着されているので、風の吹き上げ荷重に対しても摩擦を最小限に軽減でき、構造品質を確保することができる。
ここで、前記所定間隔は、前述の所定量と同一変位量である。
本発明では、張弦梁の端部を支持する少なくとも一方のローラー支承が水平方向に所定量移動するとピン支承となり、下部架構と一体となって風荷重に抵抗するので、張弦梁の断面を経済的に設計することができ、張弦梁および下部架構をトータルで合理的な架構とすることができる。
また、ベースプレートと下部架構との間に、ベースプレートより幅の狭い摺動板を介装し、ベースプレートに形成された長孔を挿通するアンカーボルトにより、ベースプレートと下部架構とを遊びを持たせた状態で緊結する構成としているので、ベースプレートは摺動板上を水平方向に摺動するとともに摺動板を回転軸として鉛直面内に回転することができ、安価にローラー支承を実現することができる。さらに、ベースプレートの側方に所定間隔をおいてストッパーを配設することにより、ローラー支承からピン支承へ変化する支承部を実現することができる。
また、本発明では、ベースプレートに摺接する座金面に摺動材が貼着されているので、風の吹き上げ荷重に対しても摩擦を最小限に軽減でき、構造品質を確保することができる。
本発明では、張弦梁の端部を支持する少なくとも一方のローラー支承が水平方向に所定量移動するとピン支承となり、下部架構と一体となって風荷重に抵抗するので、張弦梁構造の特性を阻害せず、合理的かつ経済的に軽量な張弦梁構造を実現することができる。
以下、本発明に係る張弦梁の支持構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る張弦梁の支持構造の一例を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は平面図である。なお、図１（ｂ）では、ナットおよび座金について一箇所しか記載していないが、他のアンカーボルトもナットおよび座金で緊結されている。
図１は、本発明に係る張弦梁の支持構造の一例を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は平面図である。なお、図１（ｂ）では、ナットおよび座金について一箇所しか記載していないが、他のアンカーボルトもナットおよび座金で緊結されている。
張弦梁８は、Ｈ形鋼をアーチ状に形成したビーム１１と、ビーム１１端部に溶接されたガセットプレート２４に端部がピン接合１２ａされたタイロッド（ストリング）１２と、張弦梁８のスパン中央部においてビーム１１とタイロッド１２とを繋ぐ束材（図示省略）とからなり、支承部１０を介して、鉄筋コンクリートからなる下部架構１４上に構築されている。
支承部１０は、張弦梁８の端部に溶接されたベースプレート１３の下面に貼着されたステンレス板１６と、モルタル１９を介して下部架構１４上に固定されたトッププレート１８との間に、ベースプレート１３より狭い幅Ｌの摺動板１５が介装され、下部架構１４から突出するアンカーボルト２０…がベースプレート１３に形成された長孔２３…を挿通し、座金２１を挟んでナット２２で緊結された構成となっている。
ベースプレート１３に形成された長孔２３…は、張弦梁８のスパン方向に長い長孔とされており、ベースプレート１３は摺動板１５上をスパン方向に摺動できるようになっている。ここで、スパン方向とは、張弦梁８が架け渡されている方向のことである。
また、ベースプレート１３の側方（ベースプレート１３が摺動する側）には、ベースプレート１３に当接するストッパー１７が所定間隔ＤＸをおいてトッププレート１８上に設置されている。ストッパー１７をトッププレート１８上に設置するには、固定荷重が張弦梁８に作用し、張弦梁８が所定位置にセットされた状態で、ベースプレート１３から所定間隔ＤＸをあけて、現場溶接によりストッパー１７をトッププレート１８上に固定する。
また、ベースプレート１３の側方（ベースプレート１３が摺動する側）には、ベースプレート１３に当接するストッパー１７が所定間隔ＤＸをおいてトッププレート１８上に設置されている。ストッパー１７をトッププレート１８上に設置するには、固定荷重が張弦梁８に作用し、張弦梁８が所定位置にセットされた状態で、ベースプレート１３から所定間隔ＤＸをあけて、現場溶接によりストッパー１７をトッププレート１８上に固定する。
ベースプレート１３がスパン方向にスムーズに摺動できるように、摺動板１５はポリ４フッ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥ樹脂と呼ぶ。）から構成されている。さらに、座金２１がベースプレート１３に摺接する面には、ＰＴＦＥ樹脂からなる摺動材２１ａが貼着されている。
一方、摺動板１５の幅Ｌはベースプレート１３よりかなり狭くするとともに、摺動板１５上面の角部１５ａを面取りしているので、ベースプレート１３は、摺動板１５を回転軸として鉛直面内に回転することができる。また、ベースプレート１３が鉛直面内に回転しやすいように、ベースプレート１３は、遊びＤＺを持たせた状態でアンカーボルト２０により下部架構１４に緊結されている。
上記構成からなる支承部１０は、長期荷重に対してローラー支承として機能し、張弦梁８が風荷重による吹き上げを受けると、ベースプレート１３がスパン方向に摺動してストッパー１７に当接し、風荷重が作用している間、支承部１０はピン支承として機能する。
なお、ベースプレート１３とストッパー１７との間の間隔ＤＸ、ベースプレート１３とトッププレート１８との間隔ＤＹ、およびナット２２の遊びＤＺは、張弦梁８に作用する荷重に応じて設定する必要がある。
本実施形態による張弦梁の支持構造では、張弦梁８の端部を支持する支承部１０が、長期荷重に対してローラー支承として機能し、風荷重による吹き上げを受けてベースプレート１３がスパン方向に所定量ＤＸ移動するとピン支承となり、下部架構１４と一体となって風荷重に抵抗する。このため、張弦梁８の断面を経済的に設計することができ、張弦梁８および下部架構１４をトータルで合理的な架構とすることができる。
また、本実施形態による張弦梁の支持構造では、ベースプレート１３の下面に貼着されたステンレス板１６とトッププレート１８との間に、ベースプレート１３より狭い幅Ｌの摺動板１５を介装し、ベースプレート１３に形成された長孔２３…を挿通するアンカーボルト２０…により、ベースプレート１３と下部架構１４とを遊びＤＺを持たせた状態で緊結する構成としているので、ベースプレート１３は摺動板１５上をスパン方向に摺動するとともに摺動板１５を回転軸として鉛直面内に回転することができ、安価にローラー支承を実現することができる。しかも、ベースプレート１３の側方に所定間隔ＤＸをおいてストッパー１７を配設するので、所定間隔ＤＸに制約がなく、自由に所定間隔ＤＸを設定することができる。
さらに、本実施形態による張弦梁の支持構造では、ベースプレート１３に摺接する座金２１面に摺動材２１ａが貼着されているので、風の吹き上げ荷重に対しても摩擦を最小限に軽減でき、構造品質を確保することができる。
また、本実施形態による張弦梁の支持構造では、ベースプレート１３の下面に貼着されたステンレス板１６とトッププレート１８との間に、ベースプレート１３より狭い幅Ｌの摺動板１５を介装し、ベースプレート１３に形成された長孔２３…を挿通するアンカーボルト２０…により、ベースプレート１３と下部架構１４とを遊びＤＺを持たせた状態で緊結する構成としているので、ベースプレート１３は摺動板１５上をスパン方向に摺動するとともに摺動板１５を回転軸として鉛直面内に回転することができ、安価にローラー支承を実現することができる。しかも、ベースプレート１３の側方に所定間隔ＤＸをおいてストッパー１７を配設するので、所定間隔ＤＸに制約がなく、自由に所定間隔ＤＸを設定することができる。
さらに、本実施形態による張弦梁の支持構造では、ベースプレート１３に摺接する座金２１面に摺動材２１ａが貼着されているので、風の吹き上げ荷重に対しても摩擦を最小限に軽減でき、構造品質を確保することができる。
以上、本発明に係る張弦梁の支持構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、ベースプレートの下面にステンレス板を貼着しているが、トッププレートにステンレス板を貼着し、摺動板の裏面側をベースプレートに固定してもよい。また、張弦梁を構成するストリングは、タイロッドに代えてケーブルなど他の材料でもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。
１、８ 張弦梁
２、１１ ビーム
３ ストリング
４ 束材
５ ローラー支承
６、５’ ピン支承
７ 下部架構
１０ 支承部
１２ タイロッド（ストリング）
１３ ベースプレート
１４ 下部架構
１５ 摺動板
１６ ステンレス板
１７ ストッパー
１８ トッププレート
１９ モルタル
２０ アンカーボルト
２１ 座金
２１ａ 摺動材
２２ ナット
２３ 長孔
２４ ガセットプレート
２、１１ ビーム
３ ストリング
４ 束材
５ ローラー支承
６、５’ ピン支承
７ 下部架構
１０ 支承部
１２ タイロッド（ストリング）
１３ ベースプレート
１４ 下部架構
１５ 摺動板
１６ ステンレス板
１７ ストッパー
１８ トッププレート
１９ モルタル
２０ アンカーボルト
２１ 座金
２１ａ 摺動材
２２ ナット
２３ 長孔
２４ ガセットプレート
Claims (2)
- 張弦梁の端部を支持する少なくとも一方の支承部はローラー支承とされ、当該ローラー支承が水平方向に所定量移動するとピン支承となる張弦梁の支持構造であって、
前記支承部は、前記張弦梁の端部に設けられたベースプレートと前記張弦梁を支持する下部架構との間に、前記ベースプレートより幅の狭い摺動板が介装され、前記ベースプレートが前記摺動板上を摺動するローラー支承となるとともに、前記ベースプレートが前記所定量移動した後に前記摺動板を回転軸として鉛直面内に回転するピン支承となることを特徴とする張弦梁の支持構造。 - 張弦梁の端部を支持する少なくとも一方の支承部はローラー支承とされ、当該ローラー支承が水平方向に所定量移動するとピン支承となる張弦梁の支持構造であって、
前記支承部は、前記張弦梁の端部に設けられたベースプレートと前記張弦梁を支持する下部架構との間に、前記ベースプレートより幅の狭い摺動板が介装され、前記下部架構から突出するアンカーボルトが前記ベースプレートに形成された長孔を挿通し、遊びを持たせた状態で座金を挟んでナットで緊結された構成とされ、
前記ベースプレートの側方には、当該ベースプレートに当接するストッパーが所定間隔をおいて配設されるとともに、前記ベースプレートに摺接する前記座金の面には摺動材が貼着されていることを特徴とする張弦梁の支持構造。
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| CN113982127A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-28 | 青岛城建集团有限公司 | 用于大跨度弧形屋顶的固定球铰支座 |
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| JPH03156059A (ja) * | 1989-11-14 | 1991-07-04 | Norihide Imagawa | 張弦梁構造体と張弦梁構造体におけるプレストレス導入方法 |
| JPH03235840A (ja) * | 1990-02-09 | 1991-10-21 | Tomoegumi Iron Works Ltd | 構造物支承部の支持装置 |
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-
2005
- 2005-04-04 JP JP2005107367A patent/JP4660815B2/ja active Active
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