JP5722856B2 - ドーム状構造物 - Google Patents
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Description
ところで、ドーム状構造物においては、室外側面状体を構造用合板とすることにより、フレーム部材の座屈止めをその構造用合板に負担させていた。
具体的には、室外側面状体と、室内側面状体との間には、三角形構造体のフレーム部材間に多数の下地材を設けている。これらのフレーム部材や下地材に対して構造用面材(耐力壁)としての室外側面状体を固定して、三角形構造体の室外側を覆うようにフレーム部材に沿って三角形の構造用面材を配置している。各三角形構造体の三角形の形状に適合する構造用面材を作成して、この構造用面材を各三角形構造体へ取り付けるための手間がかかり組立作業が繁雑になるという問題点があった。
請求項1記載の発明は、三角形の各辺に相当する位置に設けられている3本のフレーム部材50の端部同士を連結することにより構成される三角形構造体40が、複数個、立体的に連設されることによりドーム状に形成されたドーム状構造物10であって、前記三角形構造体40の3つの前記フレーム部材50のうち2つの前記フレーム部材50間には、両者を連結するブロッキング材140が設けられ、前記フレーム部材50の構造計算上、座屈防止上有効な位置に前記ブロッキング材140が配置されたことによって前記三角形構造体40を覆う構造用面材を不要としたとともに、前記ブロッキング材140には、2つの前記フレーム部材50間に上下に渡され、その2つのうちの1つのフレーム部材50に対して垂直に設けられるものがあることを特徴とする。
ここで、「ブロッキング材140」は、1つの三角形構造体40の内部に複数設けてもよいものである。その際、「ブロッキング材140」が設けられる「前記三角形構造体40の3つの前記フレーム部材50のうち2つの前記フレーム部材50」は、1つの三角形構造体40の内部で常に固定されたものでもよく(たとえば左辺と右辺との間に複数設ける)、3つのフレーム部材50から2つのフレーム部材50を選択する組み合わせのうちから適宜選択してもよい(たとえば左辺と底辺との間、左辺と右辺との間、右辺と底辺との間にそれぞれ設ける)。
ここで、「前記フレーム部材50の構造計算上、座屈防止上有効な位置に前記ブロッキング材140が配置され」とは、前記フレーム部材50が座屈するときの座屈長さを抑えることによってフレーム部材50に加わる荷重によって生じる座屈の発生を抑えることができるような位置にブロッキング材140が配置されていることを意味する。具体的には、たとえば長尺状のフレーム部材50が弱軸回りに変形しようとするのを抑えて座屈を防止することができるような位置にブロッキング材140が配置されるものである。フレーム部材50がかかる方向に変形移動しようとするのをブロッキング材140が拘束することにより変形を抑えて座屈を防止することができるようにしているものである。
請求項2記載の発明は、上記した請求項1記載の発明の特徴点に加え、次の点を特徴とする。すなわち、前記三角形構造体40の3つの前記フレーム部材50のうち前記ブロッキング材140が連結されていない残りの1つの前記フレーム部材50と、前記ブロッキング材140との間には、両者を連結するサブブロッキング材164が設けられていることを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、部材数の減少化、部材の共通化、組立作業の簡単化を図ることができ、結果として製造コストを低減させることができるドーム状構造物を提供することができる。
請求項2記載の発明によれば、上記した請求項1記載の発明の効果に加え、三角形構造体の剛性を高めることができるドーム状構造物を提供することができる。
前記ドーム壁520は、三角形の各辺に相当する位置にそれぞれ設けられている3本のフレーム部材50の端部同士を連結することにより構成される三角形構造体40が複数個、隙間なく立体的に連設されることによりドーム状に形成されている。
キューポラ400の屋根440は、5個の三角形構造体40を隙間なく五角錐状に組み合わせたものである。
前記層構造部Lは、最上部に位置する構造部であって同一の球に内接する5個の三角形構造体40を隙間なく五角錐状に組み合わせた形状の頂上部分としての第1構造部11を有している。この第1構造部11の頂上部分の上面には、五角筒状のキューポラ400が載置されたような状態で固定されている。
そして、層構造部Lは、第1構造部11の下側に第1構造部11とは隙間なく連設されるものであって同一の球に内接する15個の三角形構造体40を隙間なく環状に組み合わせた形状の第2構造部12を有している。そして、層構造部Lは、第2構造部12の下側に第2構造部12とは隙間なく連設されるものであって同一の球に内接する25個の三角形構造体40を隙間なく環状に組み合わせた形状の第3構造部13を有している。そして、層構造部Lは第3構造部13の下側に第3構造部13とは隙間なく連設されるものであって同一の球に内接する30個の三角形構造体40を隙間なく環状に組み合わせた形状の第4構造部14を有している。そして、層構造部Lは、第4構造部14の下側に第4構造部14とは隙間なく連設されるものであって複数個の三角形構造体40を略環状に組み合わせた形状の第5構造部15を有している。この第5構造部15はコンクリートからなる基礎30(図2参照)の上に固定されている。なお、三角形構造体40の個数は、限定されるものではない。具体的にはたとえば第5構造部15に大きな出入り口や開口窓や当該三角形構造体40の室内を拡張する部屋等を設けるような場合には、隣接する複数(たとえば3個)の三角形構造体40を設けずにそのような機能を有するものを形成することができる。
前記ドーム状構造物10は、フレーム部材50の端部同士を連結するとともに三角形構造体40の三角形の各頂点に相当する位置にそれぞれ設けられている固定手段70としてのコネクタ71を備えている。
前記コネクタ71の材質は金属であり、フレーム部材50の材質は木質である。もちろん、コネクタ71及びフレーム部材50の材質はこれに限定されるものではなく、木質、金属、合成樹脂等の他の材質や、それらの組合せたものを採用することもできる。
前記第5構造部15の下端に設けられるコネクタ71をベースコネクタ72とする。このベースコネクタ72は、第5構造部15の下端の頂点に集まるフレーム部材50の端部同士を連結するためのものである。また、ベースコネクタ72は、2本のフレーム部材50の端部同士を連結するための部材として機能するとともに、トラス骨格を基礎30に接合するための部材としても機能する。
前記ベースコネクタ72及びビームコネクタ73以外のコネクタ71であって、5本のフレーム部材50の端部が集まる位置(5個の三角形構造体40の頂点が集まる位置)に設けられるコネクタ71を5アームコネクタ74とする。この5アームコネクタ74は、その位置に集まる5本のフレーム部材50の端部同士を連結するためのものである。
前記ベースコネクタ72及びビームコネクタ73以外のコネクタ71であって、6本のフレーム部材50の端部が集まる位置(6個の三角形構造体40の頂点が集まる位置)に設けられるコネクタ71を6アームコネクタ75とする。この6アームコネクタ75は、その位置に集まる6本のフレーム部材50の端部同士を連結するためのものである。また、屋根440の五角形の中心部分には、前記5アームコネクタ74が配置され、5個の三角形構造体40を形成する5本のフレーム部材50の端部が集まっている。
前記6アームコネクタ75は、ハブ76と、補強平板部78と、アーム77とを有している。
前記ハブ76は、円筒状のものである。前記補強平板部78は、ハブ76の一方の開口を塞ぐように設けられた円板状のものである。前記アーム77は、フレーム部材50を接合するためのものであってハブ76の外周面から外方へ向けて突出する6枚の平板状のものからなる。
また、各アーム77は、その端部がハブ76の外周面と補強平板部78との双方に接合されている。これにより、フレーム部材50を1枚のアーム77で支持するのに十分な強度を発揮する。
三角形構造体40の室外側に位置する面には、当該面を覆うシート状の室外側シート材95が貼付されている。この室外側シート材95は、湿気は透過するが水分は通さない透湿防水シートからなるものである。この室外側シート材95は、複数の三角形構造体40の室外側に跨るように貼付されている。
前記ブロッキング材140は、三角形構造体40の3つのフレーム部材50のうち2つのフレーム部材50間に位置して、両者を連結するものである。
前記ブロッキング材140は、具体的には、図4の中央の三角形構造体40内部において、左右に渡されたコーナーブロッキング材162と、上下に渡された2本のスタッドブロッキング材170とがある。
前記スタッドブロッキング材170は、図4の中央の三角形構造体40の左右に位置して上下のフレーム部材50間に鉛直方向に渡されている。
ブロッキング材140(コーナーブロッキング材162及びスタッドブロッキング材170)の端部と、フレーム部材50との接続は、所定間隔に配置した複数の木ねじにより強固に固定されている。
図4に示す三角形構造体40の中央には、底辺位置のフレーム部材50と、コーナーブロッキング材162とを連結するサブブロッキング材164が縦方向に設けられている。このサブブロッキング材164は、前記三角形構造体40の3つのフレーム部材50のうちコーナーブロッキング材162が連結されていない残りの1つのフレーム部材50(底辺位置のフレーム部材50)の中央と、コーナーブロッキング材162の中央との間を連結しているものである。
各三角形構造体40には、その胴縁の室外側に位置する面に固定されるとともに室外側シート材95との間に胴縁を挟み込んだ状態で室外側シート材95を覆う屋外側面状体90が形成されている。この屋外側面状体90は木質からなる三角形の平板である。この三角形構造体40の内部には、胴縁を挟み込んだ状態で屋外側面状体90と室外側シート材95との間に内部空間100が形成されている。
フレーム部材50を有する三角形構造体40の室内側には、防湿シート(図示せず)が貼付されることで防湿層が形成されている。防湿シートの室内側には、1つの三角形構造体40の室内側に位置する三角形の面を覆う内装仕上げ材(図示せず)が形成されている。この三角形構造体40の内部には、室外側シート材95と防湿シートとの間に室内側空間226が形成されている。この室内側空間226が、前記ブロッキング材140及びサブブロッキング材164により小空間に分割されている。なお、この小空間同士を連通させて小空間同士の通気を促すためにブロッキング材140及びサブブロッキング材164の表裏に貫通する複数の貫通孔を設けてもよい。
図5に示すように第1構造部11から第4構造部14までの三角形構造体40のブロッキング材140の配置と、第5構造部15の三角形構造体40のブロッキング材140の配置とは異なるように形成されている。
第5構造部15の三角形構造体40のブロッキング材140は、横方向に3本配置されている横ブロッキング材150からなる。さらに、第5構造部15の1つの三角形構造体40では、この横ブロッキング材150間の略中央で上下方向3箇所に配置された下地材としてのブロッキング補助材152が設けられている。なお、図5及び図6の三角形構造体40では、ブロッキング材140を記載していないものがあるが、これらはブロッキング材140の記載を省略しているものであって実際には同様のブロッキング材140が設けられている。
図6に示すように、第5構造部15の三角形構造体40には、1つの三角形構造体40の3つのフレーム部材50のうち左右2つのフレーム部材50を連結するブロッキング材140としての横ブロッキング材150が3個設けられている。
ここで、ブロッキング材140としての横ブロッキング材150の端部と、左右のフレーム部材50との接続は、所定間隔に配置した複数の木ねじにより強固に固定されている。なお、特に図示していないが、これらの木ねじは、横方向に渡した横ブロッキング材150の斜め上方向(順三角形構造体42のときは斜め下方向)からフレーム部材50の表面に垂直方向となるようにねじ込まれている。また、横ブロッキング材150の木ねじのねじ込み位置の表面には、段差状に加工して木ねじ頭部のすわりを安定させるため、フレーム部材50の固定面に平行となるように平らにする座繰り加工が施されている(図示せず)。なお、本実施の形態では、フレーム部材50は三角形構造体40の1辺に1枚のものを使用している。フレーム部材50を僅かな間隔を空けて1辺に2枚使用するような場合には、前記木ねじをねじ込む位置の前記間隔内に当該隙間を埋める木質からなる薄板を2枚のフレーム部材50間に挟ませると好適である。
この横ブロッキング材150も、第1構造部11から第4構造部14のブロッキング材140と同様に、フレーム部材50の構造計算上、座屈防止上有効な位置に配置されている。これにより、三角形構造体40を覆うために従来用いられた構造用面材を不要としている。
本実施の形態では、図5に示すように、前記フレーム部材50の構造計算上、座屈防止上有効な位置にブロッキング材140が配置されたことによって、前記フレーム部材50間に渡される構造用面材が不要となる。このブロッキング材140は下地材としても使用できる。これにより、ブロッキング材140に構造用面材と下地材との両方の機能を持たせることができ、部材数の減少や、部材の共通化を図ることができる。また、構造用面材が不要となることにより、構造用面材を取り付けるための手間も不要となり、組立作業も簡単にすることができる。結果として製造コストの低減化を図ることができる。
11 第1構造部 12 第2構造部
13 第3構造部 14 第4構造部
15 第5構造部 20 交互層構造部
30 基礎 40 三角形構造体
41 逆三角形構造体 42 順三角形構造体
50 フレーム部材 70 固定手段
71 コネクタ 72 ベースコネクタ
73 ビームコネクタ 74 5アームコネクタ
75 6アームコネクタ 76 ハブ
77 アーム 78 補強平板部
90 屋外側面状体 95 室外側シート材
100 内部空間 140 ブロッキング材
150 横ブロッキング材 152 ブロッキング補助材
160 Tブロッキング材 162 コーナーブロッキング材
164 サブブロッキング材 170 スタッドブロッキング材
220 内装仕上げ材 226 室内側空間
400 キューポラ 420 立設壁
440 屋根 460 通気層
520 ドーム壁
Claims (2)
- 三角形の各辺に相当する位置に設けられている3本のフレーム部材の端部同士を連結することにより構成される三角形構造体が、複数個、立体的に連設されることによりドーム状に形成されたドーム状構造物であって、
前記三角形構造体の3つの前記フレーム部材のうち2つの前記フレーム部材間には、両者を連結するブロッキング材が設けられ、
前記フレーム部材の構造計算上、座屈防止上有効な位置に前記ブロッキング材が配置されたことによって前記三角形構造体を覆う構造用面材を不要としたとともに、
前記ブロッキング材には、2つの前記フレーム部材間に上下に渡され、その2つのうちの1つのフレーム部材に対して垂直に設けられるものがあることを特徴とするドーム状構造物。 - 前記三角形構造体の3つの前記フレーム部材のうち前記ブロッキング材が連結されていない残りの1つの前記フレーム部材と、前記ブロッキング材との間には、両者を連結するサブブロッキング材が設けられていることを特徴とする請求項1記載のドーム状構造物。
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