JP4742944B2 - トラス構造体 - Google Patents

Description

本発明は、フレーム部材を立体的に組んだものにパネルを取付けたトラス構造体に関する。

従来、トラス構造体にパネルを取付けたものとして、トラスを構成するフレーム部材の上面にパネルの支持部を一体に設け、この支持部と、フレーム部材の上面にネジで取付けた押縁とで、パネルの縁部を挟んで取付けたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
このようなトラス構造体は、多数のフレーム部材をハブで連結して組み立てた後、フレーム部材により区画された各開口部に一枚ずつパネルを載置し、各フレーム部材に押縁を取付けてパネルを固定しなければならず、パネルの取付けに手間がかかる。
特開平７−１０２６４０号公報

本発明は以上に述べた実情に鑑み、組み立てが容易に行えるパネル付きのトラス構造体の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明によるトラス構造体は、前側弦材と、後側弦材と、前側水平材と、後側水平材と、一方側斜材と、他方側斜材と、パネルとを備え、前側弦材は、フラットな後側面に長手方向に間隔をおいて設けた複数の連結部を有する長尺部材であり、互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、後側弦材は、フラットな前側面に長手方向に間隔をおいて設けた複数の連結部を有する長尺部材であり、互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、前側水平材は、後側面に長手方向に間隔をおいて設けた複数のフラットな連結部を有し且つ前側面がフラットな長尺部材であり、前側弦材の配置方向と直交する方向に互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、後側水平材は、後側面に長手方向に間隔をおいて設けた複数のフラットな連結部を有する長尺部材であり、後側弦材の配置方向と直交する方向に互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、前側弦材同士の間隔寸法と後側弦材同士の間隔寸法とが等しく、前側水平材同士の間隔寸法と後側水平材同士の間隔寸法とが等しく、且つ後側弦材は前側弦材の真後位置から間隔寸法の１／２の寸法分だけ後側弦材の配置方向にずれた位置にあると共に、後側水平材は前側水平材の真後位置から間隔寸法の１／２の寸法分だけ後側水平材の配置方向にずれた位置にあり、一方側斜材と他方側斜材は、フラットな前側連結部及びフラットな後側連結部と、前側連結部と後側連結部の間に位置する直線部とを複数有するジグザグ状の部材であり、一方側斜材は、弦材及び水平材に対して斜めに且つ互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、他方側斜材は、一方側斜材と交差して弦材及び水平材に対して斜めに且つ互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、パネルは、前側弦材と前側水平材とで形成される複数の区画にまたがっており、且つ前側弦材と前側水平材の間に挟んであり、後側弦材の連結部と後側水平材の連結部と一方側斜材の後側連結部と他方側斜材の後側連結部とが積層して固定してあり、一方側斜材の前側連結部と他方側斜材の前側連結部と前側水平材の連結部とパネルと前側弦材の連結部とが積層して固定してあることを特徴とする。

請求項２記載の発明によるトラス構造体は、請求項１記載の発明の構成に加え、前側弦材は、前側面に突出する少なくとも２条の突条を有する非中空断面の部材であり、後側弦材は、後側面に突出する少なくとも２条の突条を有する非中空断面の部材であり、前側水平材と後側水平材は、連結部間の繋ぎ部の断面において曲がり部を有する非中空断面の部材であり、一方側斜材と他方側斜材は、直線部の断面において曲がり部を有する非中空断面の部材であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によるトラス構造体は、前側・後側弦材、前側・後側水平材、一方側・他方側斜材に、それぞれフラットな連結部を有しており、これらの部材を連結部が積層するように順次配置し、且つ前側弦材と前側水平材の間にパネルを挟み、積層した各部材の連結部及びパネルをリベット等で固定することにより、簡単にパネル付きのトラス構造体を組み立てることができる。パネルは、前側弦材と前側水平材とで形成される複数の区画にまたがるようにしているので、パネルの設置を短時間で行うことができると共に、パネルを前側弦材と前側水平材の間に挟んであることで、パネルにかかる上向き、下向き両方の外力を小さくでき、パネルの板厚を薄くすることができる。さらに、前側弦材の後側面と前側水平材の前側面がフラットなので、パネルを安定して取付できる。

さらに請求項２記載の発明によるトラス構造体は、前側・後側弦材、前側・後側水平材、一方側・他方側斜材を、それぞれ非中空断面の部材としたので、円形や矩形断面のパイプを使用した場合と比べて、フラットな連結部を設けるのが容易であることから各部材の製作が容易であり、尚且つ大幅な軽量化を図ることができる。しかも前側弦材と後側弦材は、前側面と後側面にそれぞれ突出する少なくとも２条の突条を有することにより、前側水平材と後側水平材と一方側斜材と他方側斜材は、連結部間の繋ぎ部及び直線部が断面において曲がり部を有することにより、十分な座屈強度が確保できるので、要求される強度を満足するトラス構造体とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５は、本発明のトラス構造体の一実施形態を示している。このトラス構造体は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上水場の貯水槽３１を覆う覆い蓋として用いるものであり、左右方向の長さＬが６．７ｍ、奥行き方向の長さＷが１．９ｍあり、このトラス構造体を奥行き方向に複数並べて設置して、貯水槽３１の上面全体を覆うようにしている。図中の符号３２は、トラス構造体の左右端部を貯水槽３１の縁に支持しているブラケットである。
このトラス構造体は、図４と図５に示すように、前側弦材１、後側弦材２、前側水平材３、後側水平材４、一方側斜材５、他方側斜材６の、６種類のアルミ製のフレーム部材を組合わせて骨組みが構成され、上面に前側弦材１と前側水平材３の間に挟んでアルミ製の薄いパネル３０を全面に取付けている。また本トラス構造体は、図２（ｂ）に示すように、正面から見てスパンの中央部が１００ｍｍ程度盛り上がった形状となっている。

図１や図４に示すように、本トラス構造体を上方から見て最も後側の位置には、後側弦材２が奥行き方向に一定の間隔をおいて平行に配置してある。後側弦材２の前側面には、後側水平材４が、後側弦材２に交差して、左右方向に一定の間隔をおいて平行に配置してある。本トラス構造体の最も前側の位置には、前側弦材１が奥行き方向に一定の間隔をおいて平行に配置してある。前側弦材１のすぐ後側にはパネル３０が配置してあり、パネル３０のすぐ後側に前側水平材３が、前側弦材１に交差して、左右方向に一定の間隔をおいて平行に配置してある。前側弦材１同士の間隔寸法と後側弦材２同士の間隔寸法は等しく、前側水平材３同士の間隔寸法と後側水平材４同士の間隔寸法は等しく、水平材３，４同士の間隔寸法は弦材１，２同士の間隔寸法の約２倍となっている。後側弦材２は、前側弦材１の真後ろ位置から、その間隔寸法の１／２の寸法分だけ奥行き方向にずれた位置に位置しており、後側水平材４は、前側水平材３の真後ろ位置から、その間隔寸法の１／２の寸法分だけ左右方向にずれた位置に位置している。前側弦材１同士の間隔寸法と後側弦材２同士の間隔寸法は約２５０ミリ、前側水平材３同士の間隔寸法と後側水平材４同士の間隔寸法は約５００ミリ、前側弦材１と後側弦材２との間隔寸法Ｌｙ（図１参照）は約２５０ミリとしてある。
一方側斜材５は、弦材１，２及び水平材３，４に対して斜めに且つ互いに一定の間隔をおいて平行に配置され、前側弦材１と前側水平材３の交差部と後側弦材２と後側水平材４の交差部とを連結している。他方側斜材６は、一方側斜材５と交差して弦材１，２及び水平材３，４に対して斜めに且つ互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、前側弦材１と前側水平材３の交差部と後側弦材２と後側水平材４の交差部とを連結している。前側弦材１と前側水平材３と一方側斜材５と他方側斜材６とが交差する前側の部材連結箇所２１と、後側弦材２と後側水平材４と一方側斜材５と他方側斜材６とが交差する後側の部材連結箇所２２は、それぞれリベット２０により固定してある。

前側弦材１は、アルミニウム合金の押出形材であり、図６に示すように、前側面の両側縁部に前側に突出する突条７，７を有し、両突条間に板状の基部２３を有している。２条の突条７，７間は、当接し合う各フレーム部材の連結部をリベット２０で固定するための固定空間Ｓとしてあり、突条７，７間に１５ｍｍの間隔をあけてある。基部２３の厚みは１．５ｍｍとなっている。前側弦材１のフラットな後側面には、長手方向に一定の間隔をおいて複数の連結部８を設けてあり、連結部８にはリベット挿通孔２４を形成してある。連結部８同士の間隔寸法は、前側水平材３同士の間隔寸法と同一となる。後側弦材２は、前側弦材１と同一の断面形状を有するアルミニウム合金の押出形材であり、突条７，７が後側面に突出するように前側弦材１とは突条７の向きを逆にして用いている。後側弦材２は、前側弦材１と同じように、フラットな前側面の長手方向の一定の間隔毎に後側水平材４を連結する連結部９を複数設けてあり、連結部９にはリベット挿通孔２４が形成されている。前側弦材１と後側弦材２は、図２（ｂ）に示すように、弓状に緩やかに湾曲させてある。

前側水平材３は、板厚１．５ｍｍのアルミニウム合金の板材から切り出した幅２０ｍｍの帯状の板から形成したものであり、図７（ａ）に示すように、長手方向の一定の間隔毎にフラットな板状の連結部１０が後側面に複数形成してあり、各連結部１０間の繋ぎ部１１は、プレス機で曲げ加工を行って、図７（ｃ）に示すように、曲がり部２５を有するアングル状断面としてある。前側水平材３は、繋ぎ部１１の上面を連結部１０の上面と同一高さとし、前側面がフラットになっている。連結部１０の中心にはリベット挿通孔２４が形成されている。後側水平材４は、前側水平材３と同一形状の部材であり、前側水平材３と同じようにアルミニウム合金の板材から帯状板を切り出し、連結部１２を残してプレス機で曲げ加工を行うことで、フラットな板状の連結部１２と、アングル状断面の繋ぎ部１３を複数形成してある。

一方側斜材５は、板厚１．５ｍｍのアルミニウム合金の板材から切り出した幅１５ｍｍの帯状の板から形成したものであり、図８（ａ）（ｂ）に示すように、長手方向の一定の間隔毎にフラットな板状の前側連結部１４と後側連結部１５が交互に形成してあり、各連結部間は、前側・後側水平材３，４と同じようにプレス機で曲げ加工を行って、図８（ｃ）に示すような、曲がり部２５を有するアングル状断面の直線部１６を複数設けてある。さらに、図８（ｂ）に示すように、前側連結部１４の長手方向の端部を後側に斜めに折り曲げると共に、後側連結部１５の長手方向の端部を前側に斜めに折り曲げることで、ジグザグ状に曲がった形に形成してある。前側連結部１４及び後側連結部１５の中心には、リベット挿通孔２４が形成されている。他方側斜材６は、一方側斜材５と同一形状の部材であり、アルミニウム合金の板材から切り出した帯状の板に曲げ加工を施すことにより、フラットな板状の前側連結部１７及び後側連結部１８と、アングル状断面の直線部１９とを形成してある。前側連結部１７と後側連結部１８の間の長さ（直線部１６，１９の長さ）も、一方側斜材５と他方側斜材６で同じになっている。

パネル３０は、前側弦材１と前側水平材３とで形成される複数の区画３３，３３…にまたがり、且つ前側弦材１と前側水平材３の間に挟んで取り付けてある。パネル３０は、板厚１ｍｍのアルミニウム合金の板材を使用している。パネル３０は、一枚で製作してもよいし、トラス構造体の左右方向や奥行き方向に複数に分割してあってもよい。

次に、上述の各部材を使用してトラス構造体を構築する際の手順を、図９に即して説明する。まず、図９（ａ）に示すように、後側弦材２を奥行き方向に一定の間隔をおいて平行に配設する。次に図９（ｂ）に示すように、後側水平材４を、その連結部１２を後側弦材２の連結部９に載せるようにして、後側弦材２に交差して縦に順次配設する。次に、図９（ｃ）に示すように、一方側斜材５を、その後側連結部１５を後側水平材４の連結部１２に載せるようにして、斜めに順次配設する。次に、図９（ｄ）に示すように、他方側斜材６を、一方側斜材５に交差して、且つ後側連結部１８と前側連結部１７を一方側斜材５の後側連結部１５と前側連結部１４にそれぞれ載せるようにして、斜めに順次配設する。その後、各フレーム部材の連結部が積層する後側の部材連結箇所２２にリベット２０を貫通させて固定する。次に、図９（ｅ）に示すように、前側水平材３を、その連結部１０を他方側斜材６の前側連結部１７に載せるようにして、縦に順次配設する。次に、図９（ｆ）に示すように、前側水平材３の上にパネル３０を載せる。次に、図９（ｇ）に示すように、前側弦材１を、その連結部８を前側水平材３の連結部１０に載せるようにして、横に順次配設する。その後、各フレーム部材の連結部及びパネルが積層する前側の部材連結箇所２１にリベット２０を貫通させて固定する。

以上に述べたように、本トラス構造体は、各フレーム部材１，２，３，４，５，６にそれぞれフラットな連結部８，９，１０，１２，１４，１７，１５，１８を有しており、各フレーム部材を連結部が積層するように順次配設し、且つ前側弦材１と前側水平材３の間にパネル３０を挟み、図１に示すように、後側弦材２の連結部９と後側水平材４の連結部１２と一方側斜材５の後側連結部１５と他方側斜材６の後側連結部１８とが積層した後側の部材連結箇所２２と、一方側斜材５の前側連結部１４と他方側斜材６の前側連結部１７と前側水平材３の連結部１０とパネル３０と前側弦材１の連結部８とが積層した前側の部材連結箇所２１をリベット２０で固定することで、簡単にパネル付きのトラス構造体を組み立てることができる。パネル３０は、前側弦材１と前側水平材３の間に挟んで取付けてあることで、パネル３０にかかる上向き、下向き両方の外力を小さくでき、パネル３０の板厚を薄くすることができる。さらに、前側弦材１の後側面と前側水平材３の前側面がフラットになっているので、図１に示すように、パネル３０と前側弦材１及び前側水平材３の間に隙間が開かず、パネル３０を安定して取付けできる。前側の部材連結箇所２１と後側の部材連結箇所２２は、図４に示すように、左右方向と奥行き方向にずれた位置にあるので、固定作業がしやすい。
また、各フレーム部材１，２，３，４，５，６を非中空断面とすることで、パイプを使用する場合と比較して、フラットな連結部を容易に形成できるので製作コストを削減でき、尚且つ大幅な軽量化を図ることができる。しかも前側弦材１と後側弦材２は、前側面と後側面にそれぞれ突出する２条の突条７，７を有することにより、前側水平材３と後側水平材４と一方側斜材５と他方側斜材６は、連結部間に断面において曲がり部２５を有する繋ぎ部１１，１３、直線部１６，１９を有することにより、十分な座屈強度が確保できる。また、パイプを使用しないことで、フレーム部材１，２，３，４，５，６のエッジや角部が強調され、見るものにシャープな印象を与える。
さらに本トラス構造体は、図２（ｂ）に示すように、スパンの中央部が盛り上がった形状とすることで、自重や、風雨や積雪等の荷重による変形が抑えられる。

リベット２０は、セルフ・ピアス・リベットを使用してもよい。図１２は、セルフ・ピアス・リベット２０ａにより固定する場合の工程を示しており、まず図１２（ａ）に示すように、積層した各フレーム部材１，３，５，６の連結部８，１０，１７，１４及びパネル３０を工具２７，２８で挟持し（弦材１の固定空間Ｓに工具２７が差し込まれる）、図１２（ｂ）に示すように、前側の工具２７にセルフ・ピアス・リベット２０ａを供給して加圧する。連結部８，１０，１７，１４とパネル３０には、予め下孔（リベット挿通孔２４）を空ける必要はない。セルフ・ピアス・リベット２０ａの軸の部分は、図１２（ｃ）に示すように、前側弦材１の連結部８とパネル３０と前側水平材３の連結部１０を貫通し、斜材の連結部１４，１７内でダイ２９の形状に展開し、各フレーム部材の連結部８，１０，１７，１４とパネル３０とが強固に固定される。セルフ・ピアス・リベット２０ａの上面は弦材１の連結部８の前側面と同面となり、前側面がフラットな連結部が形成される。
また各部材連結箇所２１，２２の固定には、リベットの代わりにボルト・ナットを用いることもできる。さらに、リベットやボルト・ナット等の固定具により機械的に固定する代わりに、摩擦撹拌接合により各部材連結箇所２１，２２を固定することもできる。各部材連結箇所２１，２２の固定作業は、前側からのみ行ってもよいが、前側と後側の両側から行ってもよい。

前側水平材３と後側水平材４と一方側斜材５と他方側斜材６は、断面がアングル状や溝状のアルミ押出形材から形成することもできる。図１１は、断面アングル状のアルミ押出形材２６から前側水平材３を製作する手順を示しており、この場合には図１１（ｂ）に示すように、アルミ押出形材２６の所定の部分を押し広げることでフラットな板状の連結部１０を形成すればよく、連結部１０間がそのまま繋ぎ部１１になる。一方側斜材５と他方側斜材６を形成する場合も、同様に形材を部分的に押し広げてフラットな前側連結部と後側連結部を形成し、その後で図８（ｂ）に示すように前側連結部と後側連結部で部材を斜めに折り曲げることで形成できる。

本発明は、以上に述べた実施形態に限定されない。本発明のトラス構造体は、各フレーム部材の長さ、用いる本数、各フレーム部材の間隔寸法を適宜変えることで、任意の大きさ、形に製作することができる。前側・後側弦材の間隔寸法と前側・後側水平材の間隔寸法を等しくすることもできる。本トラス構造体の用途は特に限定されるものではなく、例えば簡易構造物の床版や屋根に用いるなど、各種構造物の構成要素として広く用いることができるし、平面的に用いるばかりでなく、斜めや縦の姿勢で用いることもできる。前側・後側水平材の連結部間の繋ぎ部と一方側・他方側斜材の直線部は、必要な座屈強度が確保できる断面形状に形成してあればよく、例えば図１０（ａ）に示すように、縁部に板状の部分を残して中央部をアングル状の断面に形成したものであってもよいし、図１０（ｂ）に示すように、コ字形の溝状の断面に形成してあってもよい。前側水平材と後側水平材と一方側斜材と他方側斜材は、アルミ板から切り出したものに限らず、平らな帯板状の押出形材から形成することもできる。実施形態のものは、前側・後側弦材を弓状に緩やかに湾曲させているが、前側・後側弦材をまっすぐにして、前側・後側水平材を弓状に緩やかに湾曲させることもできる。また、前側・後側弦材、前側・後側水平材、一方側・他方側斜材は、材質がマグネシウム合金等であってもよい。パネルは、樹脂製のパネルであってもよい。

図２（ａ）のＸ方向から見たトラス構造体の側面図である。 （ａ）は本発明のトラス構造体の平面図であり、（ｂ）は同正面図である。 本発明のトラス構造体の底面図である。 図２（ａ）のＡ部を拡大した平面図である。 本発明のトラス構造体の概略構成を示す斜視図である。 （ａ）は前側弦材の部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は前側水平材の部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は一方側斜材の平面図であり、（ｂ）は同正面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明のトラス構造体の組み立てる際の手順を順に示す平面図である。 連結部間の繋ぎ部の他の実施形態を示す繋ぎ部の断面図である。 アングル状のアルミ押出形材から前側水平材を製作する手順を示す図であって、（ａ）は加工を行う前の状態の部材の平面図と側面図、（ｂ）は加工後の部材の平面図と側面図である。 積層した各フレーム部材の連結部及びパネルをセルフ・ピアス・リベットにより固定する場合の工程を示す断面図である。

符号の説明

１ 前側弦材
２ 後側弦材
３ 前側水平材
４ 後側水平材
５ 一方側斜材
６ 他方側斜材
７ 突条
８，９，１０，１２ 連結部
１４，１７ 前側連結部
１５，１８ 後側連結部
１１，１３ 連結部間の繋ぎ部
１６，１９ 直線部
２０ リベット（固定具）
２５ 曲がり部
３０ パネル
３３ 区画

Claims (2)

1. 前側弦材と、後側弦材と、前側水平材と、後側水平材と、一方側斜材と、他方側斜材と、パネルとを備え、前側弦材は、フラットな後側面に長手方向に間隔をおいて設けた複数の連結部を有する長尺部材であり、互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、後側弦材は、フラットな前側面に長手方向に間隔をおいて設けた複数の連結部を有する長尺部材であり、互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、前側水平材は、後側面に長手方向に間隔をおいて設けた複数のフラットな連結部を有し且つ前側面がフラットな長尺部材であり、前側弦材の配置方向と直交する方向に互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、後側水平材は、後側面に長手方向に間隔をおいて設けた複数のフラットな連結部を有する長尺部材であり、後側弦材の配置方向と直交する方向に互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、前側弦材同士の間隔寸法と後側弦材同士の間隔寸法とが等しく、前側水平材同士の間隔寸法と後側水平材同士の間隔寸法とが等しく、且つ後側弦材は前側弦材の真後位置から間隔寸法の１／２の寸法分だけ後側弦材の配置方向にずれた位置にあると共に、後側水平材は前側水平材の真後位置から間隔寸法の１／２の寸法分だけ後側水平材の配置方向にずれた位置にあり、一方側斜材と他方側斜材は、フラットな前側連結部及びフラットな後側連結部と、前側連結部と後側連結部の間に位置する直線部とを複数有するジグザグ状の部材であり、一方側斜材は、弦材及び水平材に対して斜めに且つ互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、他方側斜材は、一方側斜材と交差して弦材及び水平材に対して斜めに且つ互いに等間隔をおいて平行に配置してあり、パネルは、前側弦材と前側水平材とで形成される複数の区画にまたがっており、且つ前側弦材と前側水平材の間に挟んであり、後側弦材の連結部と後側水平材の連結部と一方側斜材の後側連結部と他方側斜材の後側連結部とが積層して固定してあり、一方側斜材の前側連結部と他方側斜材の前側連結部と前側水平材の連結部とパネルと前側弦材の連結部とが積層して固定してあることを特徴とするトラス構造体。
2. 前側弦材は、前側面に突出する少なくとも２条の突条を有する非中空断面の部材であり、後側弦材は、後側面に突出する少なくとも２条の突条を有する非中空断面の部材であり、前側水平材と後側水平材は、連結部間の繋ぎ部の断面において曲がり部を有する非中空断面の部材であり、一方側斜材と他方側斜材は、直線部の断面において曲がり部を有する非中空断面の部材であることを特徴とする請求項１記載のトラス構造体。
   

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