JP5467211B2 - Building structure whose vertical cross-sectional shape is approximated by inverse catenary curve and its connecting material - Google Patents
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Description
本発明は、アーチ状またはドーム状建築構造物に関するものであり、特にその垂直方向の断面形状が逆カテナリー曲線に外接または内接または逆カテナリー曲線を含む建築構造物に関するものである。さらにこの建築構造物を構成する連結材に関するものである。 The present invention relates to an arch-like or dome-like building structure, and more particularly to a building structure whose vertical cross-sectional shape includes a circumscribed, inscribed, or inverse catenary curve in a reverse catenary curve. Furthermore, it is related with the connection material which comprises this building structure.
アーチ状またはドーム状建築は大空間を造るのに適した構造であり、大競技場の屋根や広い空間を囲うのに有利な構造となっている(特開2003−301517号公報)。中でも、鎖の両端を固定して吊り下げた時にできる形はカテナリー曲線(以下で、懸垂曲線と呼ぶことがある)を示し、それを逆さまにした逆カテナリー曲線からなる建築物では、構造体を形成する構造材に圧縮力が主として作用する結果、少量の使用材料で構成でき構造物重量が軽くなるので、工業的に有利である。(文献1) The arched or dome-shaped building is a structure suitable for building a large space, and is advantageous for enclosing a large stadium roof or a large space (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-301517). Above all, the shape that can be formed when hanging both ends of the chain is a catenary curve (hereinafter sometimes referred to as a suspension curve). As a result of compressive force mainly acting on the structural material to be formed, it can be constructed with a small amount of material used, and the weight of the structure is reduced, which is industrially advantageous. (Reference 1)
文献1には、逆カテナリー曲線からなるドームを平板の組み合わせで造形した実験的作品が示され、自然のなかにある美しさや合理性を再発見させる造形表現として紹介されている。また、逆カテナリー曲線からなる建築物として、エーロ・サーリネンが設計したエントランスアーチは最軽量で材料の無駄がなく大スパンの空間が得られる有効な構造体であると同時に、形状を最適化した建築物の持つ美しさを兼ね備えていると説明されている。
文献2にはアーチ状またはドーム状建築構造物において円形アーチまたは円形ドーム構造の場合には、構造体を形成する各部分にはアーチまたはドームを外側に押し広げる力(以下、フープ力と呼ぶ)が作用することが述べられている。従って、構造体の各部分に圧縮力のみが作用することは、逆カテナリー曲線に特有の性質ということができる。 In
一方、アーチ状またはドーム状建築構造物では曲面を連結するために色々な方法が考案されている。特開2003−301517号公報には、丸パイプ材で構成した周辺枠フレームの枠面内に面内補強部材を配置することにより、壁体を構成する方法が提示されている。また、特開2006−322241号公報には、木質軸部材を接合ブロックと両者の隙間を埋める隙間充填部材とを使用して連結する方法が開示されている。 On the other hand, various methods have been devised for connecting curved surfaces in an arch-shaped or dome-shaped building structure. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-301517 proposes a method of configuring a wall body by arranging an in-plane reinforcing member in a frame surface of a peripheral frame frame formed of a round pipe material. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-322241 discloses a method of connecting a wood shaft member using a joining block and a gap filling member that fills the gap between the both.
連結材を使用せずに、四角形の底板と対向する一対の台形状の直立板からなる構造ユニットを作成し、つぎにこの構造ユニットを四角形の底板が曲面を構成するように積み重ねてゆくことにより造られたドーム状建築構造物と、その建築方法については特開2002−227304号公報に開示されている。 By creating a structural unit consisting of a pair of trapezoidal upright plates facing a rectangular bottom plate without using a connecting material, and then stacking this structural unit so that the rectangular bottom plate forms a curved surface The constructed dome-shaped building structure and its building method are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-227304.
安全性を確保した上で効率的に建築物を構築することが可能であり、大幅に建築コストを低減できる工法が、特開2000−319996号公報に開示されている。この公報によれば、支柱の上にユニット屋根構造体を組み付け、他のユニットを水平方向に伸びるように組み付け、他方の仮設支柱で支持しながら順次ユニットを増しつつ仮設支柱を広げてゆく工法により、円弧状ドームが構築される。また、特開平11−280153には、断面形状が台形をなす複数のユニット部材を、その台形の長辺部がアーチの外周部であり短辺部がアーチの内周部となるように平行に並べて、隣り合うユニットは長辺側で接続され、その接続部は自由回転できるようにした構造物が開示されている。さらに、このユニットを連ねた連結構造物を組み上げ、端部を固定し他端に力を加えて連続構造物の中央部が高くなるように立ち上げることにより、アーチ状構造物を造る施工方法も開示されている。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-319996 discloses a construction method that can efficiently construct a building while ensuring safety and can greatly reduce the construction cost. According to this publication, the unit roof structure is assembled on the support column, the other units are assembled so as to extend in the horizontal direction, and the temporary support column is expanded while sequentially increasing the unit while being supported by the other temporary support column. An arc-shaped dome is constructed. In JP-A-11-280153, a plurality of unit members having a trapezoidal cross-sectional shape are arranged in parallel so that the long side portion of the trapezoid is the outer peripheral portion of the arch and the short side portion is the inner peripheral portion of the arch. Side by side, adjacent units are connected on the long side, and a structure is disclosed in which the connecting portion can freely rotate. In addition, there is also a construction method for building an arched structure by assembling a connection structure with this unit connected, fixing the end and applying force to the other end so that the center of the continuous structure is raised. It is disclosed.
特開2000−17768号公報には、集成材梁からなるアーチ状または懸垂曲線状の屋根構造が開示され、ストランド材を集成材梁の内部に取り込むことにより、アーチ状屋根では屋根下空間を有効に利用でき、懸垂曲線状屋根では押さえケーブルが不要となるので、施工方法が簡便となり建設費を押さえることができるとされている。懸垂曲線状からなる構造物の場合には、構造材には主として引張り力のみが作用する。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-17768 discloses an arch-like or suspended-curved roof structure composed of laminated timber beams, and by incorporating strand material into the laminated timber beams, an arch-shaped roof effectively uses the space under the roof. It is said that the cable can be used for a suspended-curved roof, so that a holding cable is not required, so that the construction method is simplified and the construction cost can be reduced. In the case of a structure having a suspended curve shape, only a tensile force acts mainly on the structural material.
このように、従来の技術はその多くがアーチ状建築構造物に関する技術開示であった。文献1では逆カテナリー曲線からなるドーム状模型を平板の組み合わせでデサインしているが、アイディアのみであり実際の建築物を設計するために必要な設計に関する記述はない。特許文献1と3では具体的にアーチ構造を建築するための連結材または構造ユニットを開示しているが、逆カテナリー曲線の優位性については言及されていない。特許文献2では木質軸部材の軸方向に圧縮力が支配的に作用する構造において、接合ブロックを使用して木質軸部材を接合する際に、隙間充填部材を使用して隙間を無くし圧縮力を伝達する構造を開示しているが、施工時に隙間を充填する工法が述べられているのみで、どのような構造の場合に、木質構造材の軸方向に圧縮力が支配的に作用するかについては記載されていない。 As described above, most of the conventional techniques are technical disclosures related to arched building structures. In
www.wakayama−u.ac.jp/`motonari/study02.htmlwww. wakayama-u. ac. jp / ` motonari / study02. html
天才建築家ブルネレスキ フィレンチェ・花のドームはいかにして建築されたか、ロス・キング/田辺希久子/東京書籍Genius architect Brunelleschi Florence, how the flower dome was built, Ross King / Kikuko Tanabe / Tokyo Books
本発明の課題は、アーチ状またはドーム状建築物において、主要構造部材に圧縮力が主として作用する形状を有し、柱状またはパネル状である構造部材から構成される建築物と、この建築物を合理的に建設するために形状が規格化された連結材を提供することにある。 An object of the present invention is an arched or dome-shaped building having a shape in which a compressive force mainly acts on a main structural member, and a building composed of a columnar or panel-shaped structural member, and this building It is to provide a connecting material having a standardized shape for rational construction.
本発明者らは鋭意検討した結果、本発明を見出した。即ち、本発明は以下の通りである.
(1)アーチ状またはドーム状建築物において、垂直方向の断面形状は連結された矩形から構成され、この矩形の連結面は逆カテナリー曲線に内接または外接または逆カテナリー曲線を含んでおり、隣り合う矩形の接する面の傾きが、対応する位置にある逆カテナリー曲線の接面に垂直な面の傾きと同じであることを特徴とする建築構造物。
(2)項(1)において、その垂直方向の断面形状が三角形状または多角形状の連結部を介して長方形が連なった形状であり、この断面形状が逆カテナリー曲線に内接または外接または逆カテナリー曲線を含むことを特徴とする建築構造物。
(3)項(2)において、長方形状断面は建築物を構成するパネル状構造材の断面であり、三角形状または多角形状状断面はこのパネルを連結する連結部の断面であることを特徴とする建築構造物。
(4)項(2)または(3)において、断面形状を形成する全ての長方形が実質的に合同であることを特徴とする建築構造物。
(5)項(2)、(3)または(4)の断面形状が三角形状または多角形状の連結材において、長方形と接する面の傾きが、建築構造物の垂直方向の断面形状が逆カテナリー曲線に内接または外接または逆カテナリー曲線を含むように、加工されたことを特徴とする断面形状が三角形または多角形の連結材。As a result of intensive studies, the present inventors have found the present invention. That is, the present invention is as follows.
(1) In an arched or dome-shaped building, the cross-sectional shape in the vertical direction is composed of connected rectangles, and the connecting surfaces of the rectangles include inscribed or circumscribed or inverted catenary curves in the inverse catenary curve, and are adjacent to each other. The building structure characterized in that the inclination of the surface of the matching rectangle is the same as the inclination of the surface perpendicular to the contact surface of the inverse catenary curve at the corresponding position.
(2) In the item (1), the vertical cross-sectional shape is a shape in which rectangles are connected via a triangular or polygonal connecting portion, and the cross-sectional shape is inscribed, circumscribed, or inverse catenary to the inverse catenary curve. A building structure characterized by including a curve.
(3) In the item (2), the rectangular cross section is a cross section of the panel-like structural material constituting the building, and the triangular or polygonal cross section is a cross section of the connecting portion connecting the panels. Building structure to do.
(4) The building structure according to item (2) or (3), wherein all rectangles forming a cross-sectional shape are substantially congruent.
(5) In the connecting material in which the cross-sectional shape of the item (2), (3) or (4) is a triangular shape or a polygonal shape, the inclination of the surface in contact with the rectangle is the vertical cross-sectional shape of the building structure is the reverse catenary curve A connecting member having a triangular or polygonal cross-sectional shape processed so as to include an inscribed, circumscribed, or inverse catenary curve.
本発明によれば、逆カテナリー曲線からなる構造であれば主要構造部材に圧縮力が主として作用するという特徴を維持しつつ、断面形状が単純な矩形で構成された建築構造物を造ることが出来る。加えて、この矩形を規格化された構造部材と連結材との組み合わせとすることにより、工業的に安価に建築構造物を造ることが出来る。 According to the present invention, it is possible to produce a building structure having a simple cross-sectional shape with a rectangular shape, while maintaining the feature that compressive force mainly acts on the main structural member as long as it has a reverse catenary curve. . In addition, by making this rectangle a combination of a standardized structural member and a connecting material, a building structure can be manufactured industrially at a low cost.
以下、本発明を詳細に説明する。初めに、直線またはパネル状の構造部材の組み合わせよりなる建築構造物において、構造部材に圧縮力が主として作用するための関係式を示す。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, a relational expression for compressive force mainly acting on a structural member in a building structure composed of a combination of straight or panel-shaped structural members will be shown.
直線状ロッドの組み合わせにより、逆カテナリー曲線を近似した場合の応力相関を図1に示す。この図でロッドの軸方向に圧縮力が主として作用する場合に、ロッドが満足すべき条件を求めた。まず、この直線状ロットを組み合わせた構造物について、以下の▲1▼〜▲3▼の条件を設定した。
▲1▼ロッドは剛直な線分で表現され、接合点でロッドは自由に回転できる。
▲2▼応力は隣り合うロッドの仮想の接触面に垂直に作用する。
▲3▼接触面の傾きは、隣り合うロッドが接合する位置での逆catenary曲線との接線に垂直な線分の傾きとする。FIG. 1 shows the stress correlation when an inverse catenary curve is approximated by a combination of linear rods. In this figure, the conditions that the rod should satisfy when the compression force mainly acts in the axial direction of the rod were obtained. First, the following conditions (1) to (3) were set for the structure obtained by combining the linear lots.
(1) The rod is represented by a rigid line segment, and the rod can freely rotate at the joint point.
(2) The stress acts perpendicularly to the virtual contact surface of the adjacent rod.
(3) The inclination of the contact surface is the inclination of the line segment perpendicular to the tangent to the reverse catenary curve at the position where adjacent rods join.
この条件下で各ロッドに作用する両側のロッドからの応力の和と、隣接するロッド接点周りのモーメントの和が夫々零となる条件を求めた。図1の頂部のロッド10(計算の便宜上2つのロッドを一体と考える)に作用する応力は左右のロッドからの圧縮力1(σ1)と圧縮力3(σ1)とロッドの自重2(2w)である。y軸方向の応力バランスは式(1)で表せるので、σ1は式(2)で示される。
2σ1・sinh(x1/H)/(1+sinh2(x1/H))1/2−2w=0 (1)
(ここで、逆カテナリー曲線はy=−H*cosh(x/H)+V+Hで示され、Vは逆カテナリー曲線の高さ、Hはパラメータ、σ1はロッド10に作用するロッド11または対称位置にあるロッドからの応力であり、wはロッドの単位重量、x1はロッド10とロッド11が接する位置に相当する逆カレナリー曲線のx座標である。)
σ1=w・(sinh−2(x1/H)+1)1/2 (2)Under these conditions, a condition was obtained in which the sum of the stress from the rods on both sides acting on each rod and the sum of the moments around the adjacent rod contacts were each zero. The stress acting on the
2σ 1 · sinh (x 1 / H) / (1 + sinh 2 (x 1 / H)) 1/2 −2w = 0 (1)
(Here, the inverse catenary curve is represented by y = −H * cosh (x / H) + V + H, where V is the height of the inverse catenary curve, H is a parameter, σ 1 is the rod 11 acting on the
σ 1 = w · (sinh −2 (x 1 / H) +1) 1/2 (2)
図1でのロッド11を1番目のロッドと表記して、このロッドに作用するロッド10からの反力をσ1、ロッド12からの応力をσ2と記す。ロッド12は2番目となり、n番目のロッドに作用する反力と応力は夫々σnとσn+1と表記される。σnのy軸方向の応力(σn)yとx軸方向の応力(σn)xは夫々式(3)と式(4)で示される。
(σn)y=nw (3)
(σn)x=nwsinh(xn/H)−1 (4)
(ここで、σnはロッド点(xn,yn)での応力(添え字は夫々y成分、x成分)、nは自然数、wはロッドの単位重量、xnは点(xn,yn)でのx座標、Hはパラメータである。)
n番目のロッドについての応力のバランス、即ち(σn)x−(σn+1)x=0と(σn)y−(σn+1)y−w=0の式を満足する条件は式(5)となる。式(5)を満足する場合に、構造力学モデルを構成する各ロッド長は等しくなる。
sinh(xn/H)/sinh(xn−1/H)=n/(n−1) (5)The rod 11 in FIG. 1 is referred to as a first rod, the reaction force from the
(Σ n ) y = nw (3)
(Σ n ) x = nwsinh (x n / H) −1 (4)
(Where σ n is the stress at the rod point (x n , y n ) (subscripts are the y component and x component, respectively), n is a natural number, w is the unit weight of the rod, and x n is the point (x n , x coordinate in y n ), H is a parameter.)
The stress balance for the n-th rod, that is, the condition that satisfies the equations (σ n ) x − (σ n + 1 ) x = 0 and (σ n ) y − (σ n + 1 ) y −w = 0 ) When the expression (5) is satisfied, the lengths of the rods constituting the structural dynamic model are equal.
sinh ( xn / H) / sinh ( xn-1 / H) = n / (n-1) (5)
上述の解析結果をまとめると、n番目のロッドについて応力がバランスするためには、次の▲1▼と▲2▼の条件を満足することが必要であり、ロッドの接点での式(6)
wx[−((2n−1)/2)(xn−xn−1)
+n(sinh(xn/H))−1H(−cosh(xn−1/H)+cosh(xn/H))] (6)
で示されるモーメントが零であれば、構造力学的に安定な構造が可能となりロッドに軸方向の応力が主として作用することになる。数値計算の結果実質的に零となることが確認された。以上の解析より本発明の建築構造物は、構造材の断面形状を構成する矩形をロッドと見なした時に、矩形は▲1▼と▲2▼の条件を満足することが証明された。
▲1▼矩形の接合面は対応する接合点での逆catenary曲線との接線に垂直である。
▲2▼catenary構造を構成する矩形の長さは同じ。Summarizing the above analysis results, it is necessary to satisfy the following conditions (1) and (2) in order to balance the stress for the n-th rod.
wx [- ((2n-1 ) / 2) (x n -x n-1)
+ N (sinh ( xn / H)) - 1H (-cosh ( xn-1 / H) + cosh ( xn / H))] (6)
If the moment indicated by 0 is zero, a structurally stable structure is possible, and axial stress mainly acts on the rod. As a result of numerical calculation, it was confirmed that it was substantially zero. From the above analysis, it was proved that the building structure of the present invention satisfies the conditions (1) and (2) when the rectangle constituting the cross-sectional shape of the structural material is regarded as a rod.
(1) The rectangular joint surface is perpendicular to the tangent to the inverse catenary curve at the corresponding joint point.
(2) The lengths of the rectangles constituting the catenary structure are the same.
上述の構造力学的解析では、逆カテナリー曲線を分割する数には依存せず、任意の区間で分割数を変えても同じ解析結果となるので、その垂直方向の断面形状が逆カテナリー曲線に内接または外接または逆カテナリー曲線を含んでいれば、圧縮力は構造材の軸方向に主として作用することが容易に演繹できる。このことを建築構造物に置き換えて説明すると、アーチ状またはドーム状建築物において、垂直方向の断面形状は連結された矩形から構成され、この矩形が連結された構造物の断面形状は逆カテナリー曲線に内接または外接または逆カテナリー曲線を含んでおり、隣り合う矩形の接する面の傾きが、対応する位置にある逆カテナリー曲線の接面に垂直な面の傾きと同じである建築構造物となる。最も単純な例を図2にしめす。図2では、逆カテナリー曲線に内接する場合について、5つの矩形の組み合わせからなる構造物を示す。矩形が接する面の傾きを構造物19では一点鎖線、構造物20では二点鎖線で示した。 The structural mechanical analysis described above does not depend on the number of divisions of the inverse catenary curve, and the same analysis results are obtained even if the number of divisions is changed in an arbitrary section. Therefore, the vertical cross-sectional shape is included in the inverse catenary curve. If a tangent or circumscribed or inverse catenary curve is included, it can be easily deduced that the compressive force acts mainly in the axial direction of the structural material. When this is replaced with a building structure, in an arched or dome-shaped building, the vertical cross-sectional shape is composed of connected rectangles, and the cross-sectional shape of the structure to which the rectangles are connected is an inverted catenary curve. Includes an inscribed, circumscribed, or inverse catenary curve, and the slope of the adjacent rectangular contact surface is the same as the inclination of the surface perpendicular to the contact surface of the inverse catenary curve at the corresponding position. . The simplest example is shown in FIG. In FIG. 2, the structure which consists of a combination of five rectangles about the case where it inscribes to a reverse catenary curve is shown. The inclination of the surface in contact with the rectangle is indicated by a one-dot chain line in the
断面形状が矩形となる構造部材としては、柱状、パネル状などであり、材質的にはプレストレスト鉄筋コンクリート製、鉄鋼製、集成材を含む木質製などを適用できるが、本発明はこれらに限定されるものではない。各構造部材の連結方法には本発明の背景技術の項で引用した技術を含めて、これらを適用することができる。この場合には、断面形状が矩形の構造部材の隣り合う面夫々について、全体の断面形状が逆カテナリー曲線に接するか、逆カテナリー曲線を含むように加工しなくてはならない。所定の大きさの逆カテナリー曲線からなる建築構造物に応じて、個々に矩形を組み合わせて造ることもできるが、大量生産にはあまり適していない。 The structural member having a rectangular cross-sectional shape is a columnar shape, a panel shape, etc., and the material can be made of prestressed reinforced concrete, steel, wood including laminated wood, etc., but the present invention is limited to these. It is not a thing. These can be applied to the connection methods of the structural members, including the techniques cited in the background section of the present invention. In this case, for each adjacent surface of the structural member having a rectangular cross-sectional shape, the entire cross-sectional shape must be in contact with or include the reverse catenary curve. Depending on the building structure consisting of reverse catenary curves of a predetermined size, it can be made by combining rectangles individually, but it is not very suitable for mass production.
本発明のアーチ状またはドーム状建築物において、その垂直方向の断面形状が三角形状または多角形状の連結部を介して長方形が連なった形状である建築構造物とすることができる。この断面形状が逆カテナリー曲線に内接または外接または逆カテナリー曲線を含むような構造とするには、断面形状が三角形状または多角形状の連結部が長方形と接する面の傾きが重要である。即ち、この面の傾きは、長方形の断面形状が逆カテナリー曲線と接するかこの曲線を内包するように決められる。この連結材を共通部材として、両側に連結する断面形状が長方形である構造材の長さを変えることで、相似でサイズの異なるアーチ状またはドーム状の建築物を造ることが可能となる。図3では、5つの矩形を組み合わせた構造物19を例にとり、断面形状が長方形の構造材と断面形状が三角形または四角形の連結材とからなる建築構造物の断面形状を示した。 In the arch-shaped or dome-shaped building of the present invention, the building structure can be a building structure whose vertical cross-sectional shape is a shape in which rectangles are connected via a triangular or polygonal connecting portion. In order to obtain a structure in which the cross-sectional shape includes an inscribed or circumscribed or reverse catenary curve in the inverse catenary curve, the inclination of the surface where the cross-sectional shape is a triangular shape or a polygonal connecting portion contacts the rectangle is important. That is, the inclination of this surface is determined so that the rectangular cross-sectional shape is in contact with or contains the inverse catenary curve. By using this connecting material as a common member and changing the length of the structural material having a rectangular cross-sectional shape connected to both sides, it is possible to construct an arch-like or dome-like building of similar size. FIG. 3 shows a cross-sectional shape of a building structure composed of a structural material having a rectangular cross-sectional shape and a connecting material having a cross-sectional shape of a triangle or a quadrangle, taking as an example a
断面形状が長方形である全構造材の長きさを同じにすることにより、大量生産が可能となる。安定した品質の構造材を大量生産できるので、工業的に有利である。同じ大きさの主要構造材が使用できるだけでなく、連結材についても少ない種類で規格化が可能となる。具体的には図3に示すように、頂部は断面形状が三角形の連結材23により断面形状が長方形の構造材21と22結合され、他の連結材は断面形状が四角形である。図3の断面形状の原型は、図2の5つの矩形を組み合わせた構造物19である。この矩形の隣り合う部分を直角に切り取り、長方形21または22と三角形23と四角形24に分割したものである。矩形からなる構造部材を断面形状が長方形の部材と連結材に分割することで、連結材の形状を変えることなく、断面形状が長方形の構造部材の長さを変えるだけで、建築物全体の大きさを変えることが出来る。 By making the lengths of all the structural members having a rectangular cross-sectional shape the same, mass production becomes possible. Since it is possible to mass-produce stable quality structural materials, it is industrially advantageous. Not only main structural materials of the same size can be used, but also the number of types of connecting materials can be standardized. Specifically, as shown in FIG. 3, the top portion is connected to the
断面形状が長方形の構造材としては、柱状やパネル状の構造材を好適に用いることが出来るが、広い面積を効率的に覆うことができる観点からはパネル状構造材が望ましい。断面形状が三角形または四角形の連結材は、水平方向に所定の長さを有し、パネルを効率的に連結できる構造である。パネルも連結材も、建築構造物を組み立てる前に、所定の形状に加工しておくことが望ましい。これらのパネル状構造材と連結材の材質としては、プレストレスト鉄筋コンクリート製、鉄鋼製、集成材を含む木質製などを適用できるが、本発明はこれらに限定されるものではない。 As the structural material having a rectangular cross-sectional shape, a columnar or panel-shaped structural material can be suitably used, but a panel-shaped structural material is desirable from the viewpoint of efficiently covering a large area. The connecting member having a triangular or quadrangular cross-sectional shape has a predetermined length in the horizontal direction and has a structure that allows the panels to be connected efficiently. It is desirable that both the panel and the connecting material are processed into a predetermined shape before assembling the building structure. As the material of the panel-like structural material and the connecting material, prestressed reinforced concrete, steel, and wood including laminated material can be applied, but the present invention is not limited to these.
断面形状が矩形の構造材を連結する具体例を示すが本発明はこれらに限定されるものではない。構造材が鉄鋼材であれば溶接、高力ボルト、或いは併用する方法、プレストレストコンクリート材や集成材や木質パネルの場合には接着剤、継手金具、ボルト接合、或いは併用する方法などが挙げられる。必要に応じてストランド材などで補強することも可能である。また、特許文献5に準じて、アーチ状構造物の外側になる接合部分を回転自由とし、水平な地面で矩形の構造材を組み合わせて連結構造体としてから、連結構造体の端を固定して他端に力を加えて連続構造体の中央部が高くなるようにして持ち上げることにより、本発明のアーチ状建築構造物を、足場を用意しなくても、造ることができる。 Although the specific example which connects the structural material whose cross-sectional shape is a rectangle is shown, this invention is not limited to these. If the structural material is a steel material, welding, a high-strength bolt, or a method of using it together, and a prestressed concrete material, a laminated material, or a wood panel, an adhesive, a fitting, a bolt connection, or a method of using them together. If necessary, it can be reinforced with a strand material or the like. Further, according to
断面形状が三角形または多角形の連結材に関しては、長方形と接する面の傾きを調整して、構造物全体の断面形状が逆カテナリー曲線に内接または外接または逆カテナリー曲線を含むように加工されることが最も重要であり、本発明の特徴となっている。連結材の断面構造の例を図4に示す。図4は木質パネル25と29を連結材28で連結するために、夫々をボルトで固定した場合の仮想断面図である。木質パネル25の表面は凸状部26があり、連結材側は対応する位置に凹部27があり、位置ズレを防止する構造となっている。図4に例示する連結材は、図3に示した左右夫々5枚ずつのパネルからなる建築構造物において、右側の頂部から3番目の連結材24に対応する。 For connecting materials with a triangular or polygonal cross-sectional shape, the slope of the surface in contact with the rectangle is adjusted so that the cross-sectional shape of the entire structure includes the inscribed or circumscribed or inverse catenary curve in the inverse catenary curve Is the most important and is a feature of the present invention. An example of the cross-sectional structure of the connecting material is shown in FIG. FIG. 4 is an imaginary cross-sectional view when the
本発明で木質製パネルと木質製連結材からなる建築物の例を図5に示す。木質製パネルの種類としては、壁または屋根となるパネルと窓付きパネルなどに規格化して、連結材も図3に示すように6種類に統一すれば、少ない種類の部材で木造建築物を造ることができる。かつ、屋根と外壁を構成する構造材には圧縮力が主として作用することから、木材が一般的に曲げや剪断に弱いことを配慮すれば、少ない材料で建築することができるので、安価に製造できるなど工業的に有利となる。かつ簡便に造ることができるので、別荘や週末住宅などのゆとりある生活の場を提供するための建築構造物として最適である。 The example of the building which consists of a wooden panel and a wooden connection material by this invention is shown in FIG. As the types of wooden panels, if standardized to walls or roof panels and panels with windows, etc., and connecting materials are unified into six types as shown in FIG. 3, a wooden building is made with fewer types of members. be able to. In addition, because the compressive force mainly acts on the structural material that constitutes the roof and the outer wall, it can be built with less material if considering that wood is generally vulnerable to bending and shearing, so it is manufactured at a low cost. This is industrially advantageous. Since it can be easily constructed, it is ideal as a building structure to provide a comfortable place to live such as a villa or a weekend house.
1……ロッド10に作用する応力(σ1)、
2……ロッド10の重力(2w)、
3……ロッド10に作用する応力(σ1)、
4……ロッド11に作用する応力(ロッド10からの反力、σ1)、
5……ロッド11の重力(w)、
6……ロッド11に作用する応力(σ2)、
7……ロッド12に作用する応力(ロッド11からの反力、σ2)
8……ロッド12の重力(w)、
9……ロッド12に作用する応力(σ3)、
10……一番上(頂部)のロッド(自重=2w)、
11……頂部を0番目とした時の頂部から1番目のロッド、
12……頂部から2番目のロッド、
13……ロッド10とロッド11との接面の傾き、
14……ロッド11とロッド12との接面の傾き、
15……ロッド12と頂部から4番目との接面の傾き、
16……ロッド10とロッド11との接点(x1、y1)、
17……ロッド11とロッド12との接点(x2、y2)、
18……ロッド12と頂部から4番目との接点(x3、y3)、
19……逆カテナリー曲線に内接する5つのロッドの組合せからなる構造物
(高さ9m、幅9m)、
20……逆カテナリー曲線に内接する5つのロッドの組合せからなる構造物
(高さ9m、幅12.6m)、
21……一番上(頂部)の断面形状が長方形の木質製パネル(左)、
22……一番上(頂部)の断面形状が長方形の木質製パネル(右)、
23……木質製連結材(断面形状が三角形)、
24……木質製連結材(断面形状が四角形)、
25……木質製パネル
26……木質製パネルの凸部
27……木質製連結材の凹部
28……木質製連結材
29……木質製パネル1 …… Stress (σ 1 ) acting on the
2 …… Gravity of rod 10 (2w),
3 ... Stress (σ 1 ) acting on the
4 ... Stress acting on the rod 11 (reaction force from the
5: Gravity (w) of rod 11
6: Stress (σ 2 ) acting on the rod 11,
7: Stress acting on the rod 12 (reaction force from the rod 11, σ 2 )
8: Gravity (w) of the
9: Stress acting on the rod 12 (σ 3 ),
10 …… Top (top) rod (self-weight = 2w),
11 …… The first rod from the top when the top is 0th,
12 ... The second rod from the top,
13: Tilt of contact surface between
14: The inclination of the contact surface between the rod 11 and the
15: Tilt of the contact surface between the
16: Contact points (x 1 , y 1 ) between the
17... Contact (x 2 , y 2 ) between the rod 11 and the
18... Contact (x 3 , y 3 ) between the
19 …… Structure (height 9m, width 9m) consisting of a combination of five rods inscribed in the reverse catenary curve,
20. Structure consisting of a combination of five rods inscribed in the reverse catenary curve (height 9m, width 12.6m),
21 ...... The top (top) cross-sectional shape of a rectangular wooden panel (left),
22 ... The top (top) cross-sectional shape of a rectangular wooden panel (right),
23 …… Connecting material made of wood (cross-sectional shape is triangular),
24 …… wooden connecting material (cross-sectional shape is square),
25 ……
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