JP5500912B2

JP5500912B2 - ラチスシェル構造の節点構造及びその施工方法

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Publication number: JP5500912B2
Application number: JP2009197043A
Authority: JP
Inventors: 賢一林
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2029-08-27
Also published as: JP2011047205A

Description

本発明は、ラチスシェル構造の節点構造及びその施工方法に関し、曲面形状を有するラチスシェル構造に最適な節点構造及びその施工方法に関する。

建築物の屋根などを構成するため、構造体にラチスシェル構造（グリッドシェル構造）が採用される場合がある。ラチスシェル構造は、梁材と、複数の梁材が集合して互いに接合される節点（node）からなる。ラチスシェル構造による構造体の上面又は下面にガラス、鋼板などの板材が設置されて、屋根が構成される。

例えば、特許文献１〜５には、梁材と節点における接合部材からなる節点構造に関する技術が開示されている。特許文献１〜４には、梁材と接合部材がボルトによって接合される節点構造が記載され、特許文献５には、梁材に相当する骨組部材３と接合部材に相当する本体部４が溶接よって接合される節点構造が記載されている。その他、ラチスシェル構造の節点は、複数の梁材が溶接によって互いに直接接合されたり、接合部材に梁材が嵌め込まれたりして構成される。

特開平６−５７８２９号公報国際公開第９４／２０６９８号ソビエト連邦国特許第７７７１７０号ソビエト連邦国特許第６１４１８５号特開平９−２７９７４９号公報

ところで、ラチスシェル構造による構造体は、平面形状ではなく、曲面形状を有するものがある。曲面形状を有するラチスシェル構造は、複数の梁材が集合する節点において、梁材ごとに梁材の取り付け位置や取り付け方向が異なる。従って、節点において、梁材ごとに梁材の端部面の形状を異ならせる必要がある。特に、対称形状ではない複雑な曲面形状であると、節点ごとに異なる加工が必要となるため、ラチスシェル構造の施工には労力と時間がかかるという問題があった。

そして、ラチスシェル構造の節点を現場で施工するには、ボルト接合、溶接又はボルト接合と溶接の併用などがある。節点の施工に溶接を採用すると、更にラチスシェル構造の施工において労力と時間がかかるという問題があった。

また、ラチスシェル構造の構造体を構築する際、まず、梁材が集合する接合部材を所定の位置に設置する。そして、２つの接合部材の間に梁材を挿入して、梁材と接合部材を接合する。ラチスシェル構造の構造体を構築する際、初めのうちは、互いに接合された梁材や接合部材はある程度自由に動かすことができる。しかし、構造体が構築されるにつれて梁材や接合部材の位置が固定し、２つの接合部材の間に梁材を挿入しづらくなってくる。特に、対向関係にある２つの接合部材の梁材との接触面がねじれの位置関係にあり、更に接触面が曲面を有すると、施工現場では梁材の端部の加工が困難である上、２つの接合部材の間に梁材を挿入しにくいという問題があった。

更に、梁材の設置位置によっては、他の部材が干渉するなどの理由によって、２つの接合部材の間に梁材を挿入できる方向が限られる場合がある。このとき、梁材の端部の形状や、対向関係にある２つの接合部材の梁材との接触面の向きによっては、梁材を挿入できる限られた方向からも梁材を実際に挿入できないという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、２つの接合部材の間に梁材を容易かつ正確に挿入でき、曲面形状を有するラチスシェル構造を構築することが可能な、新規かつ改良されたラチスシェル構造の節点構造及びその施工方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、梁材と、平面状の接触面を有する接合部材と、接合部材の接触面と接触し接合部材とボルト接合される平面状の第１の面と、第１の面と異なる梁材と溶接される第２の面とを有し、第１の面が接合部材の接触面とボルト接合されたときに、接合部材の接触面に対する第２の面の角度を一意に規定する形状に形成された端部材とを備え、対向して設けられる２つの接合部材の対向するそれぞれの接触面は、２つの接合部材が所定の位置に設置された後に、端部材が溶接された梁材を２つの接合部材の間に挿入できるように形成され、梁材は、接合部材の接触面とボルト接合されたときに規定される端部材の第２の面の角度と、中心軸に対する梁材の設置角度とに基づいて形状が決定され、第２の面と溶接される端部面を有するラチスシェルの節点構造が提供される。

対向して設けられる２つの接合部材のそれぞれの接触面は、互いに平行になるように形成されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、梁材と、外周面を有する接合部材と、接合部材の外周面と接触する第１の接触面と、第１の接触面と異なる平面状の第２の接触面とを有する調節部材と、調節部材の第２の接触面と接触し調節部材を間に挟んで接合部材とボルト接合される平面状の第１の面と、第１の面と異なり梁材と溶接される第２の面とを有し、調節部材を間に挟んで接合部材とボルト接合されたときに、調節部材の第２の接触面に対する第２の面の角度を一意に規定する形状に形成された端部材とを備え、対向して設けられる２つの接合部材に設けられる調節部材の対向するそれぞれの第２の接触面は、調節部材が設けられた２つの接合部材が所定の位置に設置された後に、端部材が溶接された梁材を対向する２つの調節部材の間に挿入できるように形成され、梁材は、調節部材を間に挟んで接合部材とボルト接合されたときに規定される端部材の第２の面の角度と、中心軸に対する梁材の設置角度とに基づいて形状が決定され、第２の面と溶接される端部面を有するラチスシェルの節点構造が提供される。

対向して設けられる２つの調節部材のそれぞれの第２の接触面は、互いに平行になるように形成されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、対向して設けられる２つの接合部材の対向するそれぞれの接触面を、２つの接合部材が所定の位置に設置された後に、梁材を２つの接合部材の間に挿入できるように形成するステップと、接合部材の平面状の接触面と端部材の平面状の第１の面とがボルト接合されたときにおける、接合部材の接触面に対する第１の面と異なる端部材の第２の面の角度を決定するステップと、第２の面の接触面に対する角度と、梁材の設置角度とに基づいて、第２の面と溶接される梁材の端部面の形状を決定し加工するステップと、梁材の端部面と端部材の第２の面とを溶接するステップと、端部材の第１の面と接合部材の接触面とをボルト接合するステップとを有するラチスシェル構造の節点構造の施工方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、対向して設けられる２つの接合部材に設けられる調節部材の対向するそれぞれの第２の接触面を、調節部材が設けられた２つの接合部材が所定の位置に設置された後に、梁材を２つの接合部材の間に挿入できるように形成するステップと、調節部材の平面状の第２の接触面と端部材の平面状の第１の面とが接触して調節部材を間に挟んで接合部材と端部材とがボルト接合されたときにおける、調節部材の第２の接触面に対する第１の面と異なる端部材の第２の面の角度を決定するステップと、第２の面の第２の接触面に対する角度と、梁材の設置角度とに基づいて、第２の面と溶接される梁材の端部面の形状を決定し加工するステップと、梁材の端部面と端部材の第２の面とを溶接するステップと、調節部材を間に挟んで端部材と接合部材とをボルト接合するステップとを有するラチスシェル構造の節点構造の施工方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、２つの接合部材の間に梁材を容易かつ正確に挿入でき、曲面形状を有するラチスシェル構造を構築することができる。

本発明の第１の実施形態に係るラチスシェル構造の構造体１を示す斜視図である。同実施形態に係る節点構造１００を示す平面図である。同実施形態に係る節点構造１００を示す断面図である。同実施形態に係る節点構造１００を示す断面図である。同実施形態に係る節点構造１００を示す側面図である。同実施形態に係る節点構造１００を示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係る節点構造２００を示す平面図である。同実施形態に係る節点構造２００を示す断面図である。同実施形態に係る節点構造２００を示す側面図である。同実施形態に係る節点構造２００を示す断面図である。同実施形態に係る梁材１０及び節点構造２００を示す模式的な側面図である。同実施形態に係る梁材１０及び節点構造２００を示す模式的な側面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るラチスシェル構造について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るラチスシェル構造の構造体１を示す斜視図である。

ラチスシェル構造は、例えば建築物の屋根などを架構するために用いられる。図１は、本実施形態を説明するために示した形状であり、ラチスシェル構造の構造体の形状は構造体１の形状に限定されず、他の形状で構成されてもよい。

ラチスシェル構造の構造体１は、例えば、梁材１０と、筋交材２０などからなる。また、複数の梁材１０が集合するラチスシェル構造の節点には、梁材１０と筋交材２０と接合ブロック１０２と端部ブロック１１２などからなる節点構造１００が形成される（図２以降も参照）。ラチスシェル構造の構造体１の上面又は下面にガラスや鋼板などの板材が設置されて、屋根が構成される。

ラチスシェル構造の構造体１を構築する際、まず、梁材１０が集合する接合ブロック１０２を所定の位置に設置する。そして、２つの接合ブロック１０２の間に梁材１０を挿入して、梁材１０と接合ブロック１０２を、端部ブロック１１２を介して接合する。

次に、図２〜図６を参照して、本実施形態に係る節点構造１００について説明する。
図２は、本実施形態に係る節点構造１００を示す平面図である。図３は、本実施形態に係る節点構造１００を示す断面図であり、図５のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。図４は、本実施形態に係る節点構造１００を示す断面図であり、図５のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。図５は、本実施形態に係る節点構造１００を示す側面図である。図６は、本実施形態に係る節点構造１００を示す断面図であり、図２のＡ−Ａ線で切断した断面図である。

節点構造１００は、梁材１０と、筋交材２０と、接合ブロック１０２と、端部ブロック１１２と、高力ボルト１２２、１２４と、上蓋１３２と、筋交材押さえ板１４２、１４４、１４８と、通しボルト１５２を有する。節点構造１００は、複数の梁材１０が集合する節点において形成される。図１に示すように、４つの梁材１０で四角形を構成する場合、筋交材２０を節点に固定することで、ラチスシェル構造を安定的に維持することができる。

以下で、節点構造１００の各構成部材について詳細に説明する。
梁材１０は、例えば棒状部材であり、鋼製である。梁材１０の端部には端部面１１が形成され、端部面１１は端部ブロック１１２と接合される。梁材１０は、ラチスシェル構造における梁の一部として作用する。

筋交材２０は、例えば線状部材であり、鋼製ケーブルなどである。筋交材２０は筋交材押さえ板１４２、１４４、１４８によって節点で固定される。

接合ブロック１０２は、接合部材の一例であり、例えば筒形状であり、中心軸と平行な開口を有している。接合ブロック１０２の外周面は、例えば多角柱面に近い形状を有しており、端部ブロック１１２と接合される位置に平面状の接触面１０８が形成される。接合ブロック１０２の内周面は高力ボルト１２２、１２４を固定する面が平面である。接合ブロック１０２は、梁材１０から伝達されるモーメントに耐え得る強度を有する強度を有する材質、構造を有する。接合ブロック１０２は、梁材１０が接合される方向であって端部ブロック１１２と接合される位置において、接合ブロック１０２を貫通するボルト穴１０４、１０６が形成される。

ボルト穴１０４、１０６は、高力ボルト１２２、１２４の直径より広い径を有し、接合ブロック１０２の中心軸から外周面に向かって、中心軸に対して垂直に形成される。ボルト穴１０４は、接合ブロック１０２の上側に位置し、ボルト穴１０６は、接合ブロック１０２の下側に位置する。上下関係にある１つのボルト穴１０４と１つのボルト穴１０６は、接合ブロック１０２の中心軸と平行に配置される。

接触面１０８は、接合ブロック１０２の外周面の一部であり、平面状に形成される。接触面１０８は、端部ブロック１１２の第１接合面１１８と接触する。接合ブロック１０２の中心軸に対する接触面１０８の角度は、対向して設けられる別の接合ブロック１０２の接触面１０８との関係で決定される。即ち、対向して設けられる２つの接合ブロック１０２の対向するそれぞれの接触面１０８は、２つの接合ブロック１０２が所定の位置に設置された後に、端部ブロック１１２が溶接された梁材１０を２つの接合ブロック１０２の間に挿入できるように形成される。具体的には、対向して設けられる２つの接合ブロック１０２のそれぞれの接触面１０８は、互いに平行になるように形成される。または、対向して設けられる２つの接合ブロック１０２のそれぞれの接触面１０８間の間隔は、一側の間隔が広く他側の間隔が狭くなるように形成される。これにより、間隔が広い一側から梁材１０を挿入できる。

端部ブロック１１２は、端部材の一例であり、梁材１０の端部に溶接によって設けられる。端部ブロック１１２の形状は、節点構造１００の設置位置や方向に関わらず一定である。端部ブロック１１２は、第１の面の一例である第１接合面１１８と、第２の面の一例である第２接合面１１３を有する。

端部ブロック１１２の第１接合面１１８は、接合ブロック１０２の接触面１０８と接触し、ボルト１２２、１２４によって接合ブロック１０２とボルト接合される。第１接合面１１８の形状は、接合ブロック１０２の接触面１０８の形状に沿った平面形状を有する。端部ブロック１１２は、接合ブロック１０２の第１接合面１１８側に開口したボルト穴１１４、１１６が形成される。

端部ブロック１１２の第２接合面１１３は、梁材１０の端部面１１と溶接される。第２接合面１１３は、例えば第１接合面１１８と対向する位置に設けられる。
端部ブロック１１２は、梁材１０の取り付け位置や取り付け方向、接合ブロック１０２との接合位置に影響されず、また節点の位置にも影響されず、常に同一の形状を有する。即ち、端部ブロック１１２は、第１接合面１１８が接合ブロック１０２とボルト接合されたときに、接合ブロック１０２の接触面１０８に対する第２接合面１１３の角度が一意に規定される形状に形成されている。

ボルト穴１１４、１１６は、端部ブロック１１２が接合ブロック１０２に接合されたとき、接合ブロック１０２の中心軸から端部ブロック１１２に向かって、中心軸に対して垂直である直線上に形成される。ボルト穴１１４は、端部ブロック１１２の上側に位置し、ボルト穴１１６は、端部ブロック１１２の下側に位置する。上下関係にある１つのボルト穴１１４と１つのボルト穴１１６は、端部ブロック１１２が接合ブロック１０２に接合されたとき、接合ブロック１０２の中心軸と平行になるように配置される。ボルト穴１１４は接合ブロック１０２のボルト穴１０４と対応し、ボルト穴１１６は接合ブロック１０２のボルト穴１０６と対応する。ボルト穴１１４、１１６は、内部に雌ねじが形成される。

高力ボルト１２２、１２４は、先端部分に雄ねじが形成される。高力ボルト１２２は、接合ブロック１０２の内部から外側に向かって挿入され、接合ブロック１０２のボルト穴１０４を貫通し、端部ブロック１１２のボルト穴１１４で螺合される。高力ボルト１２４は、接合ブロック１０２の内部から外側に向かって挿入され、接合ブロック１０２のボルト穴１０６を貫通し、端部ブロック１１２のボルト穴１１６で螺合される。上下関係で挿入される１つの高力ボルト１２２と１つの高力ボルト１２４が１対となって、１つの端部ブロック１１２と接合ブロック１０２をボルト接合する。

上蓋１３２は、例えば板状部材であり、接合ブロック１０２の軸方向端部、例えば上端部に設けられる。上蓋１３２は、図６に示すように、接合ブロック１０２に形成された開口部に嵌め合わせ可能なように、突起形状を有する。これにより、筋交材２０の引張り力などによる上蓋１３２のずれを防止できる。上蓋１３２は、中心にボルト穴１３４が形成される。
ボルト穴１３４は、上蓋１３２を例えば貫通して形成され、内部に雌ねじが形成される。

筋交材押さえ板１４２、１４４、１４８は、例えば板状部材であり、上蓋１３２と反対側に設けられる。筋交材押さえ板１４２は、接合ブロック１０２の軸方向端部、例えば下端部に設けられる。筋交材押さえ板１４４は、筋交材押さえ板１４２と筋交材押さえ板１４８に挟まれて設けられる。筋交材押さえ板１４８は、節点構造１００の最下端部に設けられる。筋交材押さえ板１４４の両面には、溝１４６が形成され、溝１４６に沿って筋交材２０が配設される。また、筋交材押さえ板１４２、１４４、１４８はそれぞれ中心に、筋交材押さえ板１４２、１４４、１４８を貫通する貫通孔１４３、１４５、１４９が形成される。

貫通孔１４３、１４５、１４９は、通しボルト１５２の直径より広い径を有し、通しボルト１５２が貫通して設置される。
通しボルト１５２は、先端部に雄ねじが形成される。通しボルト１５２は、貫通孔１４３、１４５、１４９を貫通し、ボルト穴１３４で螺合される。

次に、本実施形態に係るラチスシェル構造の構造体１及び節点構造１００の設計・施工方法について説明する。

節点構造１００に用いる端部ブロック１１２は、節点構造１００の設置位置や設置方向に関わらず一定の形状のものを用いる。本実施形態によれば、ラチスシェル構造の構造体１の施工現場で、梁材１０等に合わせて、端部ブロック１１２を加工する必要がない。

ラチスシェル構造の構造体１を構築するためには、まず、節点の位置や数、梁材１０の位置や数を決定する。これにより、梁材１０のおおよその長さや筋交材２０の長さなどが決定される。

次に、接合ブロック１０２の設置方向を決定し、設置時における接合ブロック１０２の中心軸方向を決定する。そして、節点構造に用いる接合ブロック１０２や端部ブロック１１２の形状を決定する。接合ブロック１０２の形状は、接合ブロック１０２の中心軸に対する接触面１０８の角度によって変わる。接合ブロック１０２の中心軸に対する接触面１０８の角度は、対向して設けられる別の接合ブロック１０２の接触面１０８との関係で決定される。即ち、対向して設けられる２つの接合ブロック１０２の対向するそれぞれの接触面１０８は、２つの接合ブロック１０２が所定の位置に設置された後に、端部ブロック１１２が溶接された梁材１０を２つの接合ブロック１０２の間に挿入できるように形成される。

端部ブロック１１２は、端部ブロック１１２の第１接合面１１８が接合ブロック１０２の接触面１０８とボルト接合されたときに、接合ブロック１０２の接触面１０８に対する第２接合面１１３の角度が一意に規定される形状に形成される。端部ブロック１１２は、節点構造１００の設置位置や設置方向に関わらず一定の形状のものを共通して用いるから、節点の数に合わせて作製すればよい。上述した例では、接合ブロック１０２には、４つの端部ブロック１１２が設けられ、それぞれ隣接する端部ブロック１１２の接合位置のなす角度が９０度である。

次に、梁材１０の端部面１１の形状を決定する。即ち、接合ブロック１０２の接触面１０８に対する第２接合面１１３の角度と、接合ブロック１０２の中心軸に対する梁材１０の設置角度を考慮して、第２接合面１１３と溶接される梁材１０の端部面１１の形状が決定される。そして、決定された形状に梁材１０の端部面１１を加工する。そして、梁材１０の端部面１１と端部ブロック１１２の第２接合面１１３とを溶接する。この溶接作業は、ラチスシェル構造の構造体１の施工現場ではなく、例えば工場などで行う。この梁材１０と端部ブロック１１２が溶接されて組み合わされた部材（以下、「端部ブロック付き梁材」という。）を、複数作製して、施工現場に搬出する。この端部ブロック付き梁材の端部ブロック１１２の２つの第１接合面１１８は、２つの接触面１０８に対応するように設けられている。例えば、２つの接触面１０８が互いに平行な関係にあれば、２つの第１接合面１１８も平行である。

そして、ラチスシェル構造の構造体１の施工現場において、接合ブロック１０２に端部ブロック付き梁材をボルト接合する。それぞれの接合ブロック１０２は、接触面１０８の角度を考慮した形状を有しているため、予め決定してある適切な節点に配置する。また、端部ブロック付き梁材も、梁材１０の取り付け位置および取り付け方向を考慮して、梁材１０に端部ブロック１１２が接合されている部材であるから、予め決定してある適切な節点に配置する。

対向関係にある２つの接合ブロック１０２の対向するそれぞれの接触面１０８は、２つの接合ブロック１０２が設置された後に、端部ブロック付き梁材を２つの接合ブロック１０２の間に挿入できるように形成されている。例えば、対向して設けられる２つの接合ブロック１０２のそれぞれの接触面１０８は、互いに平行になるように形成されている。また、端部ブロック付き梁材の端部ブロック１１２の２つの第１接合面１１８も、２つの接触面１０８に対応するように設けられている。従って、２つの接合ブロック１０２の間に端部ブロック付き梁材を容易かつ正確に挿入できる。

その後、端部ブロック１１２の第１接合面１１８と、接合ブロック１０２の接触面１０８とをボルト接合する。このボルト接合作業を１つの接合ブロック１０２において複数の端部ブロック付き梁材に対して行い、更に、別の節点の接合ブロックにおいても同様の作業をすることで、ラチスシェル構造の構造体１を構築する。

通常、図１に示すように、曲面形状を有するラチスシェル構造の節点において、接合部材に複数の梁材が接合されるとき、梁材の取り付け位置や取り付け方向は、梁材ごとに異なる。従って、従来、梁材ごとに接合部材と接合する梁材の端部面の形状を異ならせる必要があった。また、節点の位置によっても、梁材の端部面の形状が異なってくる。従って、梁材を工場で作製したとしても、施工現場で梁材の端部面を加工する必要があり、労力と時間がかかっていた。

また、従来、接合部材と梁材とを接合する節点構造で、接合部材を節点位置に関わらず全て同じにしてボルト接合を用いるものもあったが、梁材の取り付け方向や取り付け位置は、接合部材の形状に依存していた。そのため、接合部材を共通化し、接合部材と梁材との接合をボルト接合にすると、決められた方向にしか梁材を取り付けることができないため、例えば対称形状ではない複雑な曲面形状を有するラチスシェル構造を構築できなかった。

一方、本実施形態によれば、節点構造を現場施工する前に、端部ブロック１１２を梁材１０の端部面１１に接合して、端部ブロック付き梁材を作製する。このとき、すでに梁材１０の端部面１１と、端部ブロック１１２の第２接合面１１３との間で、梁材１０の部材軸や接合ブロック１０２の中心軸の角度が調節されて、梁材１０と端部ブロック１１２が接合されている。従って、施工現場では、端部ブロック付き梁材を別途加工することなく、端部ブロック付き梁材を接合ブロック１０２にボルト接合するだけで、梁材１０を適切な位置、方向に設置することができる。接合ブロック１０２と端部ブロック付き梁材との接合はボルト接合であり、溶接に比べて容易かつ精度良く部材を接合することができる。よって、本実施形態によれば、節点構造１００の施工が容易になる。

また、ラチスシェル構造の構造体１を構築する際、初めのうちは、互いに接合された梁材１０や接合ブロック１０２はある程度自由に動かすことができる。しかし、従来の梁材を用いると、構造体１が構築されるにつれて梁材や接合ブロック１０２の位置が固定し、２つの接合ブロック１０２の間に梁材を挿入しづらくなってくる。

特に、図１からも分かるように、ラチスシェル構造の構造体１が平面形状ではなく、曲面形状を有する場合、複数の梁材１０が集合する節点ごとに、梁材１０は異なる角度で集合する。従って、対向関係にある２つの接合ブロック１０２がねじれの位置関係にあり、更に梁材との接触面が曲面を有すると、施工現場では梁材の端部の加工が困難である上、２つの接合ブロック１０２の間に梁材を挿入しにくいという問題があった。

更に、梁材の設置位置によっては、他の部材が干渉するなどの理由によって、２つの接合ブロック１０２の間に梁材を挿入できる方向が限られる場合がある。このとき、梁材の端部の形状や、対向関係にある２つの接合ブロック１０２の梁材との接触面の向きによっては、梁材を挿入できる限られた方向からも梁材を実際に挿入できないという問題があった。

本実施形態は、対向関係にある２つの接合ブロック１０２の対向するそれぞれの接触面１０８は、２つの接合ブロック１０２が設置された後に、端部ブロック１１２が溶接された梁材１０を２つの接合ブロック１０２の間に挿入できるように形成されている。例えば、対向して設けられる２つの接合ブロック１０２のそれぞれの接触面１０８は、互いに平行になるように形成されている。従って、本実施形態によれば、２つの接合ブロック１０２の間に端部ブロック１１２が溶接された梁材１０を容易かつ正確に挿入でき、曲面形状を有するラチスシェル構造の構造体１を構築することができる。

（第２の実施形態）
次に、図７〜図１０を参照して、本発明の第２の実施形態に係る節点構造２００について説明する。図７は、本実施形態に係る節点構造２００を示す平面図である。図８は、本実施形態に係る節点構造２００を示す断面図であり、図９のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。図９は、本実施形態に係る節点構造２００を示す側面図である。図１０は、本実施形態に係る節点構造２００を示す断面図であり、図７のＡ−Ａ線で切断した断面図である。なお、図９のＣ−Ｃ線で切断した断面図は、図４で示した断面図と同様に表される。

節点構造２００は、梁材１０と、筋交材２０と、接合ブロック２０２と、端部ブロック２１２と、高力ボルト２２２、２２４と、上蓋１３２と、筋交材押さえ板１４２、１４４、１４８と、通しボルト１５２と、ワッシャー２６２を有する。梁材１０と、筋交材２０と、上蓋１３２と、筋交材押さえ板１４２、１４４、１４８と、通しボルト１５２は、第１の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。

以下で、節点構造２００のその他の各構成部材について詳細に説明する。
接合ブロック２０２は、接合部材の一例であり、例えば筒形状であり、中心軸と平行な開口を有している。接合ブロック２０２の形状は、節点構造２００の設置位置や方向に関わらず一定である。接合ブロック２０２は、第１の実施形態の接合ブロック１０２と異なり、節点毎に形状を変える必要がなく、全ての節点で共通化できる。

接合ブロック２０２の外周面２０８は、例えば円柱面であり、接合ブロック２０２の内周面は高力ボルト２２２、２２４を固定する面が平面である。接合ブロック２０２は、梁材１０から伝達されるモーメントに耐え得る強度を有する強度を有する材質、構造を有する。接合ブロック２０２は、梁材１０が接合される方向であって端部ブロック２１２と接合される位置において、接合ブロック２０２を貫通するボルト穴２０４、２０６が形成される。

ボルト穴２０４、２０６は、高力ボルト２２２、２２４の直径より広い径を有し、接合ブロック２０２の中心軸から外周面２０８に向かって、中心軸に対して垂直に形成される。ボルト穴２０４は、接合ブロック２０２の上側に位置し、ボルト穴２０６は、接合ブロック２０２の下側に位置する。上下関係にある１つのボルト穴２０４と１つのボルト穴２０６は、接合ブロック２０２の中心軸と平行に配置される。

端部ブロック２１２は、端部材の一例であり、梁材１０の端部に溶接によって設けられる。端部ブロック２１２の形状は、節点構造２００の設置位置や方向に関わらず一定である。端部ブロック２１２は、第１の面の一例である第１接合面２１８と、第２の面の一例である第２接合面２１３を有する。

端部ブロック２１２の第１接合面２１８は、ワッシャー２６２の第２接触面２６８と接触し、端部ブロック２１２は、ボルト２２２、２２４によってワッシャー２６２を間に挟んで接合ブロック２０２とボルト接合される。第１接合面２１８の形状は、ワッシャー２６２の第２接触面２６８の形状に沿った平面形状を有する。端部ブロック２１２は、接合ブロック２０２の第１接合面２１８側に開口したボルト穴２１４、２１６が形成される。

端部ブロック２１２の第２接合面２１３は、梁材１０の端部面１１と溶接される。第２接合面２１３は、例えば第１接合面２１８と対向する位置に設けられる。
端部ブロック２１２は、梁材１０の取り付け位置や取り付け方向、接合ブロック２０２との接合位置に影響されず、また節点の位置にも影響されず、常に同一の形状を有する。即ち、端部ブロック２１２は、第１接合面２１８がワッシャー２６２を介して接合ブロック２０２とボルト接合されたときに、ワッシャー２６２の第２接触面２６８に対する第２接合面２１３の角度が一意に規定される形状に形成されている。

ボルト穴２１４、２１６は、端部ブロック２１２がワッシャー２６２を介して接合ブロック２０２に接合されたとき、接合ブロック２０２の中心軸から端部ブロック２１２に向かって、中心軸に対して垂直である直線上に形成される。ボルト穴２１４は、端部ブロック２１２の上側に位置し、ボルト穴２１６は、端部ブロック２１２の下側に位置する。上下関係にある１つのボルト穴２１４と１つのボルト穴２１６は、端部ブロック２１２が接合ブロック２０２に接合されたとき、接合ブロック２０２の中心軸と平行になるように配置される。ボルト穴２１４は接合ブロック２０２のボルト穴２０４と対応し、ボルト穴２１６は接合ブロック２０２のボルト穴２０６と対応する。ボルト穴２１４、２１６は、内部に雌ねじが形成される。

高力ボルト２２２、２２４は、先端部分に雄ねじが形成される。高力ボルト２２２は、接合ブロック２０２の内部から外側に向かって挿入され、接合ブロック２０２のボルト穴２０４と、ワッシャー２６２のボルト穴２６４を貫通し、端部ブロック２１２のボルト穴２１４で螺合される。高力ボルト２２４は、接合ブロック２０２の内部から外側に向かって挿入され、接合ブロック２０２のボルト穴２０６と、ワッシャー２６２のボルト穴２６６を貫通し、端部ブロック２１２のボルト穴２１６で螺合される。上下関係で挿入される１つの高力ボルト２２２と１つの高力ボルト２２４が１対となって、ワッシャー２６２を介して１つの端部ブロック２１２と接合ブロック２０２をボルト接合する。

ワッシャー２６２は、調節部材の一例であり、接合ブロック２０２の外周面２０８に設けられる。ワッシャー２６２は、第１の接触面の一例である第１接触面２６１と、第２の接触面の一例である第２接触面２６８を有する。ワッシャー２６２は、貫通したボルト穴２６４、２６６が形成される。

ワッシャー２６２の第１接触面２６１は、接合ブロック２０２の外周面２０８と接触する。第１接触面２６１の形状は、接合ブロック２０２の外周面２０８の形状に沿った形を有する。本実施形態では、外周面２０８は円筒面であるから、第１接触面２６１も円筒面に沿った凹面を有する。

第２接触面２６８は、第１接触面２６１と反対側の面であり、平面状に形成される。第２接触面２６８は、端部ブロック２１２の第１接合面２１８と接触する。

接合ブロック２０２に設けられたときの接合ブロック２０２の中心軸に対するワッシャー２６２の第２接触面２６８の角度は、対向して設けられる別のワッシャー２６２の第２接触面２６８との関係で決定される。即ち、対向して設けられる２つのワッシャー２６２の対向するそれぞれの第２接触面２６８は、ワッシャー２６２が設けられた２つの接合ブロック２０２が所定の位置に設置された後に、端部ブロック２１２が溶接された梁材１０を対向する２つのワッシャー２６２の間に挿入できるように形成される。具体的には、対向して設けられる２つのワッシャー２６２のそれぞれの第２接触面２６８は、互いに平行になるように形成される。または、対向して設けられる２つのワッシャー２６２のそれぞれの第２接触面２６８間の間隔は、一側の間隔が広く他側の間隔が狭くなるように形成される。これにより、間隔が広い一側から梁材１０を挿入できる。

ボルト穴２６４、２６６は、ワッシャー２６２が接合ブロック２０２に接合されたとき、接合ブロック２０２の中心軸から端部ブロック２１２に向かって、中心軸に対して垂直である直線上に形成される。ボルト穴２６４は、ワッシャー２６２の上側に位置し、ボルト穴２６６は、ワッシャー２６２の下側に位置する。上下関係にある１つのボルト穴２６４と１つのボルト穴２６６は、端部ブロック２１２が接合ブロック２０２に接合されたとき、接合ブロック２０２の中心軸と平行になるように配置される。ボルト穴２６４は接合ブロック２０２のボルト穴２０４と対応し、ボルト穴２６６は接合ブロック２０２のボルト穴２０６と対応する。

次に、図１１及び図１２も参照しながら、本実施形態に係るラチスシェル構造の構造体１及び節点構造２００の設計・施工方法について説明する。図１１及び図１２は、本実施形態に係る梁材１０及び節点構造２００を示す模式的な側面図である。図１１は、梁材１０の両端側に設けられる接合ブロック２０２がねじれの位置関係にあるときを示している。図１２は、梁材１０の両端側に設けられる接合ブロック２０２が互いに傾斜した関係にあるときを示している。

節点構造２００に用いる接合ブロック２０２、端部ブロック２１２は、節点構造２００の設置位置や設置方向に関わらず一定の形状のものを用いる。本実施形態は、ワッシャー２６２で角度の調整がされるため、接合ブロック２０２についても節点に関わらず同一形状のものを使用することかできる。本実施形態によれば、ラチスシェル構造の構造体１の施工現場で、梁材１０等に合わせて、接合ブロック２０２、端部ブロック２１２を加工する必要がない。

次に、接合ブロック２０２の設置方向を決定し、設置時における接合ブロック２０２の中心軸方向を決定する。そして、節点構造に用いる接合ブロック２０２、端部ブロック２１２及びワッシャー２６２の形状を決定する。ワッシャー２６２の形状は、接合ブロック２０２に設けられたときの接合ブロック２０２の中心軸に対するワッシャー２６２の第２接触面２６８の角度によって変わる。接合ブロック２０２の中心軸に対するワッシャー２６２の第２接触面２６８の角度は、対向して設けられる別のワッシャー２６２の第２接触面２６８との関係で決定される。即ち、対向して設けられる２つのワッシャー２６２の対向するそれぞれの第２接触面２６８は、ワッシャー２６２が設けられた２つの接合ブロック２０２が所定の位置に設置された後に、端部ブロック２１２が溶接された梁材１０を対向する２つのワッシャー２６２の間に挿入できるように形成される。

端部ブロック２１２は、端部ブロック２１２の第１接合面２１８がワッシャー２６２の第２接触面２６８とボルト接合されたときに、ワッシャー２６２の第２接触面２６８に対する第２接合面２１３の角度が一意に規定される形状に形成される。端部ブロック２１２は、節点構造２００の設置位置や設置方向に関わらず一定の形状のものを共通して用いるから、節点の数に合わせて作製すればよい。上述した例では、接合ブロック２０２には、４つの端部ブロック２１２が設けられ、それぞれ隣接する端部ブロック２１２の接合位置のなす角度が９０度である。

次に、梁材１０の端部面１１の形状を決定する。即ち、ワッシャー２６２の第２接触面２６８に対する第２接合面２１３の角度と、接合ブロック２０２の中心軸に対する梁材１０の設置角度を考慮して、第２接合面２１３と溶接される梁材１０の端部面１１の形状が決定される。そして、決定された形状に梁材１０の端部面１１を加工する。そして、梁材１０の端部面１１と端部ブロック２１２の第２接合面２１３とを溶接する。この溶接作業は、ラチスシェル構造の構造体１の施工現場ではなく、例えば工場などで行う。この梁材１０と端部ブロック２１２が溶接されて組み合わされた部材（以下、「端部ブロック付き梁材」という。）を、複数作製して、施工現場に搬出する。この端部ブロック付き梁材の端部ブロック２１２の２つの第１接合面２１８は、ワッシャー２６２の２つの第２接触面２６８に対応するように設けられている。例えば、２つの第２接触面２６８が互いに平行な関係にあれば、２つの第１接合面２１８も平行である。

そして、ラチスシェル構造の構造体１の施工現場において、接合ブロック２０２に端部ブロック付き梁材をボルト接合する。接合ブロック２０２は、全て同一形状であるから、いずれの節点に配置してもよい。接合ブロック２０２に設けられるワッシャー２６２は、ワッシャー２６２の第２接触面２６８の角度を考慮した形状を有しているため、予め決定してある適切な節点に配置する。また、端部ブロック付き梁材も、梁材１０の取り付け位置および取り付け方向を考慮して、梁材１０に端部ブロック２１２が接合されている部材であるから、予め決定してある適切な節点に配置する。

対向関係にある２つのワッシャー２６２の対向するそれぞれの第２接触面２６８は、２つの接合ブロック２０２が設置された後に、端部ブロック付き梁材を２つの接合ブロック２０２の間に挿入できるように形成されている。例えば、対向して設けられる２つのワッシャー２６２のそれぞれの第２接触面２６８は、互いに平行になるように形成されている。また、端部ブロック付き梁材の端部ブロック２１２の２つの第１接合面２１８も、２つの第２接触面２６８に対応するように設けられている。従って、２つの接合ブロック２０２に設けられたワッシャー２６２の間に端部ブロック付き梁材を容易かつ正確に挿入できる。

その後、端部ブロック２１２の第１接合面２１８と、ワッシャー２６２の第２接触面２６８とをボルト接合する。このボルト接合作業を１つの接合ブロック２０２において複数の端部ブロック付き梁材に対して行い、更に、別の節点の接合ブロックにおいても同様の作業をすることで、ラチスシェル構造の構造体１を構築する。

通常、曲面形状を有するラチスシェル構造の節点において、接合部材に複数の梁材が接合されるとき、梁材の取り付け位置や取り付け方向は、梁材ごとに異なる。従って、従来、梁材ごとに接合部材と接合する梁材の端部面の形状を異ならせる必要があった。また、節点の位置によっても、梁材の端部面の形状が異なってくる。従って、梁材を工場で作製したとしても、施工現場で梁材の端部面を加工する必要があり、労力と時間がかかっていた。

一方、本実施形態によれば、節点構造を現場施工する前に、端部ブロック２１２を梁材１０の端部面１１に接合して、端部ブロック付き梁材を作製する。このとき、すでに梁材１０の端部面１１と、端部ブロック２１２の第２接合面２１３との間で、梁材１０の部材軸や接合ブロック２０２の中心軸の角度が調節されて、梁材１０と端部ブロック２１２が接合されている。従って、施工現場では、端部ブロック付き梁材を別途加工することなく、端部ブロック付き梁材を接合ブロック２０２にボルト接合するだけで、梁材１０を適切な位置、方向に設置することができる。接合ブロック２０２と端部ブロック付き梁材との接合はボルト接合であり、溶接に比べて容易かつ精度良く部材を接合することができる。よって、本実施形態によれば、節点構造２００の施工が容易になる。

特に、図１からも分かるように、ラチスシェル構造の構造体１が平面形状ではなく、曲面形状を有する場合、複数の梁材１０が集合する節点ごとに、梁材１０は異なる角度で集合する。従って、図１１に示すように、対向関係にある２つの接合ブロック１０２がねじれの位置関係にあり、更に梁材との接触面が曲面を有すると、施工現場では梁材の端部の加工が困難である上、２つの接合ブロック１０２の間に梁材を挿入しにくいという問題があった。

更に、梁材の設置位置によっては、他の部材が干渉するなどの理由によって、２つの接合ブロック１０２の間に梁材を挿入できる方向が限られる場合がある。例えば図１２に示すような接合ブロックの関係にあって、梁材の挿入は図の上側からのみに限られるときがある。このとき、梁材の端部の形状や、対向関係にある２つの接合ブロック１０２の梁材との接触面の向きによっては、梁材を挿入できる限られた方向（図１２の上側）からも梁材を実際に挿入できないという問題があった。

本実施形態は、対向関係にある２つの接合ブロック２０２に設けられるワッシャー２６２の対向するそれぞれの第２接触面２６８は、２つの接合ブロック２０２が設置された後に、端部ブロック２１２が溶接された梁材１０を２つの接合ブロック２０２の間に挿入できるように形成されている。例えば、対向して設けられる２つのワッシャー２６２のそれぞれの第２接触面２６８は、互いに平行になるように形成されている。従って、本実施形態によれば、２つのワッシャー２６２の間に端部ブロック２１２が溶接された梁材１０を容易かつ正確に挿入でき、曲面形状を有するラチスシェル構造の構造体１を構築することができる。また、本実施形態は、ワッシャー２６２で角度の調整がされるため、接合ブロック２０２は節点に関わらず同一形状のものを使用することかできる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、ラチスシェル構造の節点構造及びその施工方法に適用可能であり、特に曲面形状を有するラチスシェル構造の節点構造及びその施工方法に適用可能である。

１ラチスシェル構造の構造体
１０梁材
１１端部面
２０筋交材
１００、２００節点構造
１０２、２０２接合ブロック
１０４、１０６、２０４、２０６ボルト穴
１０８接触面
１１２、２１２端部ブロック
１１３、２１３第２接合面
１１４、１１６、２１４、２１６ボルト穴
１１８、２１８第１接合面
１２２、１２４、２２２、２２４ボルト
１３２上蓋
１３４ボルト穴
１４２、１４４、１４８筋交材押さえ板
１４３、１４５、１４９貫通孔
１４６溝
１５２通しボルト
２０８外周面
２６１第１接触面
２６２ワッシャー
２６４、２６６ボルト穴
２６８第２接触面

Claims

梁材と、
平面状の接触面を有する接合部材と、
前記接合部材の前記接触面と接触し前記接合部材とボルト接合される平面状の第１の面と、前記第１の面と異なる前記梁材と溶接される第２の面とを有し、前記第１の面が前記接合部材の前記接触面とボルト接合されたときに、前記接合部材の前記接触面に対する前記第２の面の角度を一意に規定する形状に形成された端部材と
を備え、
対向して設けられる２つの前記接合部材の対向するそれぞれの前記接触面は、前記２つの接合部材が所定の位置に設置された後に、前記端部材が溶接された前記梁材を前記２つの接合部材の間に挿入できるように形成され、
前記梁材は、
前記接合部材の前記接触面とボルト接合されたときに規定される前記端部材の前記第２の面の角度と、前記梁材の設置角度とに基づいて形状が決定され、前記第２の面と溶接される端部面を有し、
前記接合部材と前記端部材とを接合するボルトは、前記接合部材の内部空間から前記接触面を貫通して前記端部材の内部まで挿入される、ラチスシェル構造の節点構造。
対向して設けられる２つの前記接合部材のそれぞれの前記接触面は、互いに平行になるように形成された、請求項１に記載のラチスシェル構造の節点構造。
梁材と、
外周面を有する接合部材と、
前記接合部材の前記外周面と接触する第１の接触面と、前記第１の接触面と異なる平面状の第２の接触面とを有する調節部材と、
前記調節部材の前記第２の接触面と接触し前記調節部材を間に挟んで前記接合部材とボルト接合される平面状の第１の面と、前記第１の面と異なり前記梁材と溶接される第２の面とを有し、前記調節部材を間に挟んで前記接合部材とボルト接合されたときに、前記調節部材の前記第２の接触面に対する前記第２の面の角度を一意に規定する形状に形成された端部材と
を備え、
対向して設けられる２つの前記接合部材に設けられる前記調節部材の対向するそれぞれの前記第２の接触面は、前記調節部材が設けられた前記２つの前記接合部材が所定の位置に設置された後に、前記端部材が溶接された前記梁材を対向する前記２つの前記調節部材の間に挿入できるように形成され、
前記梁材は、
前記調節部材を間に挟んで前記接合部材とボルト接合されたときに規定される前記端部材の前記第２の面の角度と、前記梁材の設置角度とに基づいて形状が決定され、前記第２の面と溶接される端部面を有し、
前記接合部材と前記端部材とを接合するボルトは、前記接合部材の内部空間から前記外周面及び前記調節部材を貫通して前記端部材の内部まで挿入される、ラチスシェル構造の節点構造。
対向して設けられる２つの前記調節部材のそれぞれの前記第２の接触面は、互いに平行になるように形成された、請求項３に記載のラチスシェル構造の節点構造。
対向して設けられる２つの接合部材の対向するそれぞれの接触面を、前記２つの接合部材が所定の位置に設置された後に、梁材を前記２つの接合部材の間に挿入できるように形成するステップと、
前記接合部材の平面状の前記接触面と端部材の平面状の第１の面とがボルト接合されたときにおける、前記接合部材の前記接触面に対する前記第１の面と異なる前記端部材の第２の面の角度を決定するステップと、
前記第２の面の前記接触面に対する角度と、前記梁材の設置角度とに基づいて、前記第２の面と溶接される前記梁材の端部面の形状を決定し加工するステップと、
前記梁材の前記端部面と前記端部材の前記第２の面とを溶接するステップと、
前記端部材の前記第１の面と前記接合部材の前記接触面とをボルト接合するステップと
を有し、
前記接合部材と前記端部材とを接合するボルトは、前記接合部材の内部空間から前記接触面を貫通して前記端部材の内部まで挿入される、ラチスシェル構造の節点構造の施工方法。
対向して設けられる２つの接合部材に設けられる調節部材の対向するそれぞれの第２の接触面を、前記調節部材が設けられた前記２つの接合部材が所定の位置に設置された後に、梁材を前記２つの接合部材の間に挿入できるように形成するステップと、
前記調節部材の平面状の前記第２の接触面と端部材の平面状の第１の面とが接触して前記調節部材を間に挟んで前記接合部材と前記端部材とがボルト接合されたときにおける、前記調節部材の前記第２の接触面に対する前記第１の面と異なる前記端部材の第２の面の角度を決定するステップと、
前記第２の面の前記第２の接触面に対する角度と、前記梁材の設置角度とに基づいて、前記第２の面と溶接される前記梁材の端部面の形状を決定し加工するステップと、
前記梁材の前記端部面と前記端部材の前記第２の面とを溶接するステップと、
前記調節部材を間に挟んで前記端部材と前記接合部材とをボルト接合するステップと
を有し、
前記接合部材と前記端部材とを接合するボルトは、前記接合部材の内部空間から前記接合部材の前記調節部材との接触面及び前記調節部材を貫通して前記端部材の内部まで挿入される、ラチスシェル構造の節点構造の施工方法。