JP5033273B1 - 圧力膜複合構造物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部圧力を持つ圧力膜構造と剛構造の複合構造である圧力膜複合構造物は、剛構造だけの場合に比較して圧力膜構造の分担する荷重分、耐荷重が増加する効果を有する。さらに圧力膜複合構造は剛構造に比べて非常に軽量構造とすることが出来るため、構造全体の重量を軽減化できる。その結果、より高い構造物を低コストに建設することが可能となる効果を有する。
【選択図】図1
Description
この問題についての公知技術として、特許文献1が知られている。特許文献1には、主に、風による空気力や構造重量以外の設備や搭載物、ペイロードの重量による荷重の一部または全部、あるいは膜構造との接続部で発生する正また負の荷重を支えるためのトラス構造の構造重量と設備や搭載物、ペイロードの重量による加重の一部または全部を支えるための膜構造を持つ「極超高層構造物」が開示されている。しかしながら特許文献1では、具体的な構造についての開示が行われていない。また、圧力膜はどの程度の圧力とすべきか、剛構造と圧力膜構造の面積比をどの程度とすべきか等の具体的な構造の開示がなされていないという問題があった。
1.剛構造と圧力膜構造を有することを特徴とする圧力膜複合構造物であり、剛構造として、トラス構造、ラーメン構造、モノコック構造、シェル構造であることを特徴とし、圧力膜構造が、円あるいは長方形等の任意の形状をした上下面を持つ袋状の圧力膜を有し、前記圧力膜の上下の面、あるいは上下面の外周が前記剛構造と結合することにより、前記圧力膜から前記剛構造に荷重が伝達される構造を持つ特徴を有し、前記圧力膜構造が構造的に区分できる最小単位の圧力膜構造からなる圧力膜構造体を有し、前記圧力膜構造体を上下方向に複数段有し、前記圧力膜構造体の内部圧力が下段ほど高く維持される特徴を有し、圧力膜構造に圧力センサを持ち、内部圧力を調整する圧力コントローラを有することを特徴とする圧力膜複合構造物。
である。
構造重量以外に大きな重量を支える用途の構造においては、上記以外の面積比を用いても良い。圧力膜が分担する、あるいは下部構造に伝達できる荷重は圧力膜の上部、下部が接する面積に比例する。圧力膜は内部圧力により膨張する。膨張により、膜構造の上部の投影面積より小さい面積しか膜構造同士は接触しない。膨張の度合は膜の形状と弾性係数と内部圧力により求められる。圧力膜の接触面積は圧力膜の断面が直方体あるいは立方体の場合は、投影面積の0.50〜0.99倍とするのが良い。より好ましくは0.70〜0.95倍、最も好ましくは0.80〜0.90倍とするのが良い。圧力膜の断面が円形である場合は、投影面積の0.70〜0.99倍とするのが良い。より好ましくは0.80〜0.99倍、最も好ましくは0.90〜0.99倍とするのが良い。
また、下部の構造は上部構造の重量を支えることから、下部になるほど圧力が徐々に大きくなることが好ましい。例えば、圧力膜の構造が100段であるテーパーの少ない構造ならば、隣接する上下の圧力比は1対1〜1対1.10にすることが好ましい。より好ましくは1対1〜1対1.05、最も好ましくは1対1.01である。
ここでは、トラス構造と膜構造の複合構造について説明する。
2 最小単位の構造となるユニットのラーメン構造による剛構造体
3 ラーメン構造によるユニット上部の桁
4 圧力膜構造体と一体構造の輪形状の断面を持つ襟部
5 ラーメン構造によるユニット下部の桁
6 ラーメン構造の柱
7 剛構造がシェル構造、圧力膜構造が3重冗長の場合の圧力膜複合構造体
8a〜8c 3重冗長の圧力膜複合体
9 圧力膜複合構造を補強する構造の張線
10a シェル構造の内部に2層の圧力膜構造部を持つ例の外側の層の圧力膜構造体
10b シェル構造の内部に2層の圧力膜構造部を持つ例の内側の層の圧力膜構造体
11 トラス構造の柱
12 トラス構造の桁
13 トラス構造の柱、桁、斜め材を結合するためのL型フランジ
14 トラス構造の柱、桁、斜め材を結合するためのボルト・ナット
15 トラス構造の斜め材
16 圧力膜構造体の襟部
17 圧力コントローラ
18 空気ポンプ
19 空気流入弁
20 圧力解放弁
21 圧力タンク
22 圧力膜構造体
23 温度センサ
24 ヒーター
25 温度コントローラ
26 シェル構造を基礎と結合するフランジ
27 電線を通すための配管
28 風力発電部
29 タワーの直径
30 タワーの高さ
31 風力発電設備の全高
32 風車の直径
33 タワーの縦通フランジ
34 トラス構造による圧力膜複合構造
35 貯水層
36 トラス構造による剛構造
37 圧力膜構造
Claims (1)
- 剛構造と圧力膜構造を有することを特徴とする圧力膜複合構造物であり、剛構造として、トラス構造、ラーメン構造、モノコック構造、シェル構造であることを特徴とし、圧力膜構造が、円あるいは長方形等の任意の形状をした上下面を持つ袋状の圧力膜を有し、前記圧力膜の上下の面、あるいは上下面の外周が前記剛構造と結合することにより、前記圧力膜から前記剛構造に荷重が伝達される構造を持つ特徴を有し、前記圧力膜構造が構造的に区分できる最小単位の圧力膜構造からなる圧力膜構造体を有し、前記圧力膜構造体を上下方向に複数段有し、前記圧力膜構造体の内部圧力が下段ほど高く維持される特徴を有し、圧力膜構造に圧力センサを持ち、内部圧力を調整する圧力コントローラを有することを特徴とする圧力膜複合構造物。
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