JP6709747B2

JP6709747B2 - 膜構造

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Publication number: JP6709747B2
Application number: JP2017068316A
Authority: JP
Inventors: 佳央飯塚; 昌也河端
Original assignee: 協立工業株式会社
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: JP2018168637A

Description

本発明は、屋根の構造等に用いられ、空気層を有するクッション構造体を備えた膜構造に関する。

近年、競技場等の建物の屋根を、膜材を用いた膜構造で構成する場合がある。この膜構造の１つとして、２枚の膜材の間に空気を充填して膨らませることにより、膜材に張力を与えるクッション構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、膜部と、膜部の周囲を支持する枠体を備える膜パネルが記載されている。この膜パネルの膜部は、厚さが５０〜１，０００μｍである第１の含フッ素樹脂層と、第１の含フッ素樹脂層の一面側に空気層を介して配置された、ガラス繊維布帛または金属繊維布帛を含む防炎層とを有する。

特開２０１５−１５１７６３号公報

本発明の目的は、防火性能を有する膜構造を提供することにある。

・上記課題を解決するための膜構造は、第１フィルムの端部及び第２フィルムの端部を支持する支持体と、前記第１フィルムと前記第２フィルムとの間に空気層を有するクッション構造体を備えた膜構造において、前記支持体は、前記第１フィルム及び前記第２フィルムの端部を溶着した状態で支持し、前記第１フィルムと前記第２フィルムとの間に、不燃材料により構成される不燃シートを設けた防火構造を備えた。これにより、防火性能を有する膜構造とすることができる。

・上記膜構造において、前記第１フィルム及び第２フィルムをＥＴＦＥフィルムにより構成することが好ましい。これにより、耐食性に優れた膜構造体とすることができる。
・上記膜構造において、前記支持体は、前記第１フィルムの端部と前記第２フィルムの端部とを接触させて保持するフィルム支持部と、前記フィルム支持部よりも前記空気層側に配置され、前記不燃シートを、前記第１フィルム及び前記第２フィルムの間に配置させる不燃シート支持部を備えていることが好ましい。これにより、第１フィルム及び第２フィルムの間に不燃シートを的確に配置することができる。

・上記膜構造において、前記支持体は、前記クッション構造体の上側を形成する前記第１フィルムの前記支持体に対する傾斜に対応する傾斜で、前記第１フィルムを支持することが好ましい。これにより、支持体の負担を軽減することができる。

・上記膜構造において、前記不燃シートと前記第１フィルムとの間の空間と、前記不燃シートと前記第２フィルムとの空間とが連通していることが好ましい。これにより、第１フィルム及び第２フィルムに加わる圧力をほぼ均等にすることができる。

・上記膜構造において、前記不燃シートは、燃え抜けない材料であって、建築基準法で定められる防火性能を有する材料である。これにより、防火性能を有する膜構造を実現することができる。

本発明によれば、防火性能を有する膜構造を提供することができる。

本実施形態における膜構造を説明する全体図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図。図１において２−２線方向から見た上面図。本実施形態における膜構造の支持体の構成を説明する断面図。本実施形態における膜構造の要部の構成を説明する模式図。

以下、図１〜図４を用いて、膜構造を具体化した一実施形態を説明する。本実施形態では、膜構造を屋根構造に用いる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態の膜構造１０は、膜構造１０を屋根に用いた建築物の構造部材５０の上に、膜部１５の各辺に延在するジョイント部材５１を介して設けられる。図２は、図１（ｂ）において２−２線方向から見た図面である。
膜構造１０は、膜部１５と、複数の支持体２０とを備えている。本実施形態では、膜部１５は、略正方形状を有している。支持体２０は、膜部１５の各辺に延在するように、ジョイント部材５１の上に一列に並んで配置される。

図１（ｂ）に示すように、膜部１５は、第１フィルム１６及び第２フィルム１７の間に、不燃シート１８を配置し、それぞれ空気層Ｓ１，Ｓ２を介して配置された３層のクッション構造で構成される。

第１フィルム１６及び第２フィルム１７は、可撓性があり、密閉性及び耐候性が高い材料で構成される。これらフィルム（１６，１７）は、具体的には、ＥＴＦＥ（エチレン・四フッ化エチレン共重合樹脂：テトラフルオロエチレン（Ｃ_２Ｆ_４）とエチレン（Ｃ_２Ｈ_４）の共重合体の樹脂）で構成される。第１フィルム１６の端部と第２フィルム１７の端部とが熱溶着されて一体化されている。また、支持体２０の内側端部において、上側の第１フィルム１６が成す傾斜と同じ傾斜となるように、ジョイント部材５１の上面が傾斜されている。

不燃シート１８は、燃え抜けない材料であって、建築基準法で定められる防火性能及びし柔軟性を有する材料（例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）コーティングガラス繊維布等）で構成される。更に、この不燃シート１８には、連通孔（図示せず）が形成されている。この連通孔は、不燃シート１８の上側の空気層Ｓ１の空間（第１フィルム１６との間の空間）と下側の空気層Ｓ２の空間（第２フィルム１７との間の空間）とを連通する。

（支持体２０の構成）
次に、図２〜図４を用いて、支持体２０の構成について説明する。
図３に示すように、支持体２０は、取付部２１、ケダー支持部２２、スペーサＰ１、膜固定板２３及びカバー部２４から構成される。支持体２０の取付部２１、ケダー支持部２２、スペーサＰ１、膜固定板２３及びカバー部２４は、アルミニウム製の金物で形成されている。更に、支持体２０は、フィルム（１６，１７）を支持するフィルム支持部としての第１ケダー部２７と、不燃シート１８を支持する不燃シート支持部としての第２ケダー部２８とを備える。

取付部２１の下面は、ジョイント部材５１にボルトＢ１、ロックワッシャーＷ１及びナットＮ１を介して固定される。取付部２１の上部には、凹部２１ａが形成されている。凹部２１ａには、クッション構造側（内側）及び中央において、外側に突出した突条部２１ｂ，２１ｃが、それぞれ形成されている。

ケダー支持部２２は、取付部２１の凹部２１ａ内に配置される。
ケダー支持部２２の下部には、ボルトＢ１のボルト頭を収納する凹部２２ａが形成されている。
更に、ケダー支持部２２の下部には、内側及び中央において、外側に突出した突条部２２ｂ，２２ｃが、それぞれ形成されている。ケダー支持部２２の各突条部２２ｂ，２２ｃと、対応する取付部２１の各突条部２１ｂ，２１ｃとが嵌合し、ケダー支持部２２と取付部２１との間にスペーサＰ１を挿入することにより、ケダー支持部２２を、取付部２１に取り付ける。

また、ケダー支持部２２の上面には、クッション構造側（内側）に配置された溝２２ｅと、凹部２２ａの外側（クッション構造の反対側）に配置された溝２２ｄとを備える。これら溝２２ｄ，２２ｅは、クッション構造の辺に沿って延在している。更に、溝２２ｄの外側には複数のボルト孔２２ｈが形成されている。
本実施形態では、図２に示すように、ケダー支持部２２のボルト孔２２ｈには、膜固定板２３を固定するボルトＢ２と、カバー部２４を固定するボルトＢ３とが螺合する。ボルトＢ３と螺合するボルト孔２２ｈは、支持体２０の両端近傍に設けられている。また、ボルトＢ２と螺合するボルト孔２２ｈは、ボルトＢ３と螺合するボルト孔２２ｈよりも短いピッチで設けられている。
図３に示すように、ケダー支持部２２の溝２２ｄ，２２ｅは、それぞれＵ字形状の断面形状を有している。これら溝２２ｄ，２２ｅには、第１ケダー部２７及び第２ケダー部２８が収容される。これら第１ケダー部２７及び第２ケダー部２８の詳細は後述する。

ケダー支持部２２の上部には、板形状の膜固定板２３が配置される。膜固定板２３は、ケダー支持部２２との間のフィルム（１６，１７）及び不燃シート１８を固定する。この膜固定板２３には、ケダー支持部２２のボルト孔２２ｈと整合する位置に貫通孔２３ｈが設けられている。この貫通孔２３ｈに挿入されたボルトＢ２を、ケダー支持部２２のボルト孔２２ｈに螺合させることにより、膜固定板２３はケダー支持部２２に固定される。

カバー部２４は、膜固定板２３の上方及び外端辺側を覆う。このため、カバー部２４は、膜固定板２３の外端辺を覆う突条部を備えている。この突条部の下端部には、クッション構造側（内側）に突出する規制部２４ｂが設けられている。この規制部２４ｂは、スペーサＰ１の上方への動きを規制する。
更に、カバー部２４には、下部の中央には、凹部２４ａが形成されている。
また、カバー部２４の上面には、複数のスティ２５が取り付けられる。このスティ２５は、下端部で取付角度を調整することができる。複数のスティ２５を、一列に立設させることにより、鳥害対策の防鳥ワイヤ２６（図１にのみ図示）を架設する。

更に、カバー部２４の凹部２４ａ上には、複数の貫通孔２４ｈが設けられている。この貫通孔２４ｈは、ケダー支持部２２の両端近傍に設けられたボルト孔２２ｈ及び膜固定板２３の貫通孔２３ｈに対応する位置に設けられている。この貫通孔２４ｈに、ロックワッシャーＷ３を介して、ボルトＢ３を上方から螺合させることにより、カバー部２４は、ケダー支持部２２に固定される。

次に、第１ケダー部２７及び第２ケダー部２８の詳細について説明する。
図４は、第１ケダー部２７及び第２ケダー部２８と、フィルム（１６，１７）及び不燃シート１８との配置を説明するための模式図である。この模式図においては、フィルム（１６，１７）及び不燃シート１８の区別のために、フィルム（１６，１７）及び不燃シート１８は、厚みを厚くし、ハッチングで示す。

図４に示すように、第１ケダー部２７及び第２ケダー部２８は、それぞれロッドを備えている。
第１ケダー部２７のロッドにおいて、第１フィルム１６の端部１６ａと第２フィルム１７の端部１７ａとが一体化された状態で、巻回される。
また、第２ケダー部２８は、第１フィルム１６と第２フィルム１７との間に配置される。この第２ケダー部２８のロッドには、不燃シート１８の端部１８ａが巻回されている。

（膜構造の設置方法）
次に、図２及び図３を用いて、膜構造１０の設置方法について説明する。
まず、膜構造１０を現場で設置するよりも前に、工場等において、膜部１５、ケダー支持部２２及び膜固定板２３を予め緊結させる。
具体的には、不燃シート１８を第２ケダー部２８に取り付ける。そして、不燃シート１８及び第２ケダー部２８を覆った第１及び第２フィルム１６，１７を第１ケダー部２７に取り付ける。
そして、不燃シート１８を取り付けた第２ケダー部２８と、第１及び第２フィルム１６，１７を取り付けた第１ケダー部２７とを、それぞれ、ケダー支持部２２の溝２２ｅ，２２ｄに配置する。

次に、第１フィルム１６を配置したケダー支持部２２上に膜固定板２３を設置する。この場合、膜固定板２３の貫通孔２３ｈと、ケダー支持部２２のボルト孔２２ｈとを整合させる。そして、膜固定板２３の上方からボルトＢ２を、貫通孔２３ｈに挿入して、ボルト孔２２ｈに螺合させる。
このようにして、第１ケダー部２７及び第２ケダー部２８を配置したケダー支持部２２と、膜固定板２３とを一体化させる。

そして、膜構造１０を設置する現場で、膜構造建築物の構造部材５０の上に、ジョイント部材５１を介して、支持体２０の取付部２１を、ボルトＢ１、ロックワッシャーＷ１及びナットＮ１を用いて取り付ける。
更に、膜固定板２３と一体化したケダー支持部２２を、取付部２１の凹部２１ａに配置する。この場合、取付部２１の突条部２１ｂ，２１ｃとケダー支持部２２の突条部２２ｂ，２２ｃとを嵌合させた後、ケダー支持部２２と取付部２１との間にスペーサＰ１を挿入して、ケダー支持部２２を取付部２１に固定する。

更に、固定されたケダー支持部２２に一体化された膜固定板２３及びスペーサＰ１の上方を覆うようにカバー部２４を配置する。この場合、ボルトＢ２を凹部２４ａに位置させるとともに、ボルトＢ２が挿入されていない膜固定板２３の貫通孔２３ｈ及びケダー支持部２２のボルト孔２２ｈに、カバー部２４の貫通孔２４ｈを整合させる。そして、カバー部２４の貫通孔２４ｈに、上方からボルトＢ３を、ロックワッシャーＷ３を介して嵌合させる。

そして、図１に示すように、第１フィルム１６及び第２フィルム１７の空間に空気を供給し、第１フィルム１６及び第２フィルム１７が紡錘形のクッション構造を形成する。この場合、第１フィルム１６と第２フィルム１７との間の不燃シート１８の連通孔を介して、不燃シート１８の上側の空気層Ｓ１と下側の空気層Ｓ２とが連通される。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態の膜構造１０は、膜部１５と、膜部１５の端部を支持する支持体２０とを備える。膜部１５は、端部が溶着された第１フィルム１６の端部及び第２フィルム１７と、第１フィルム１６及び第２フィルム１７の間で、不燃材料から構成される不燃シート１８とを設けている。不燃シート１８は、燃え抜けない材料であって、建築基準法で定められる防火性能を有する材料で構成される。これにより、膜構造１０を、防火性能を有する構成にすることができる。

（２）本実施形態の第１フィルム１６の端部及び第２フィルム１７は、ＥＴＦＥフィルムにより構成されている。これにより、耐食性に優れた膜構造体とすることができる。
（３）本実施形態の膜部１５の不燃シート１８には、連通孔が形成されている。この連通孔を介して、不燃シート１８の上側の空気層Ｓ１の空間と下側の空気層Ｓ２の空間とを連通させることができる。

（４）本実施形態の支持体２０は、第１及び第２フィルム１６，１７を第１ケダー部２７によって支持し、第１ケダー部２７よりも内側に配置される第２ケダー部２８によって、不燃シート１８を、第１及び第２フィルム１６，１７の間に配置させる。これにより、第１フィルム１６及び第２フィルム１７を溶着し、その間に不燃シート１８を的確に配置することができる。また、第１フィルム１６と第２フィルム１７とが同じ材料で構成されるので、良好な溶着を得ることができ、気密性を高めることができる。

（５）本実施形態の支持体２０は、クッション構造体を形成する上側の第１フィルム１６が成す傾斜と同じ傾斜となるように、ジョイント部材５１の上面が傾斜されている。これにより、支持体２０の上向きの力の負担を軽減することができる。
（６）本実施形態の膜構造１０は、膜部１５及び膜固定板２３を予め一体化させたケダー支持部２２を、膜構造１０を設置する現場で、取付部２１の凹部２１ａに配置し、スペーサＰ１で固定する。これにより、膜構造１０を現場で効率的に設置することができる。

また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、第１フィルム１６及び第２フィルム１７は、ＥＴＦＥで構成した。第１フィルム１６及び第２フィルム１７は、ＥＴＦＥに限定されず、膜構造で用いられる他の材料で構成してもよい。また、第１フィルム１６及び第２フィルム１７は、溶着できる材料であれば、異なる材料であってもよい。

・上記実施形態では、不燃シート１８は、ＰＴＦＥコーティングガラス繊維布で構成した。不燃シート１８は、燃え抜けない材料であって、建築基準法で定められる防火性能を有する材料であればよく、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）コーティングガラス繊維布等で構成してもよい。

・上記実施形態では、支持体２０の内側端部において、上側の第１フィルム１６の端部の水平面となす角度と同じ傾斜となるように、ジョイント部材５１の上面が傾斜されている。構造体の負担を軽減できる形状であれば、同じ傾斜に限定されない。

・上記実施形態では、フィルム（１６，１７）を、第１ケダー部２７のロッドによって支持し、不燃シート１８は第２ケダー部２８のロッドによって支持した。フィルム（１６，１７）や不燃シート１８を支持する機構は、これに限られない。例えば、ロッドに結合シートを巻回し、この結合シートの端部で、溶着されたフィルム（１６，１７）の端部、又は不燃シート１８の端部を挟持してもよい。
また、フィルム（１６，１７）の溶着部分は、フィルム（１６，１７）の端部１６ａ，１７ａ同士に限られない。フィルム（１６，１７）の一方が支持体２０で支持されている範囲に、他方のフィルム（１６，１７）の端部を溶着させればよい。

・上記実施形態では、不燃シート１８に連通孔を形成して、不燃シート１８の上下の空気層Ｓ１，Ｓ２の空間を連通した。空気層Ｓ１，Ｓ２の空間の連通は、不燃シート１８に連通孔を形成する場合に限られず、不燃シート１８に連通孔を形成せずに、不燃シート１８を加工してもよい。
また、空気層Ｓ１，Ｓ２の空間を連通させなくてもよい。この場合には、熱貫流率が下がり、断熱効果を向上することができる。

・上記実施形態では、膜構造１０は、略正方形状の膜部１５と、膜部１５の各辺に配置された支持体２０とを備える。膜部１５の形状は、角形状に限定されるものではない。
・上記実施形態では、膜構造１０を屋根に用いる場合について説明した。この膜構造１０は、屋根以外の防火性能が要求される建物部材（例えば、壁）に用いてもよい。

Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…ボルト、Ｎ１…ナット、Ｐ１…スペーサ、Ｓ１，Ｓ２…空気層、Ｗ１，Ｗ３…ロックワッシャー、１０…膜構造、１５…膜部、１６…第１フィルム、１６ａ，１７ａ…端部、１７…第２フィルム、１８…不燃シート、２０…支持体、２１…取付部、２１ａ，２２ａ，２４ａ…凹部、２１ｂ，２１ｃ，２２ｂ，２２ｃ…突条部、２２…ケダー支持部、２２ｈ…ボルト孔、２２ｄ，２２ｅ…溝、２３…膜固定板、２３ｈ，２４ｈ…貫通孔、２４…カバー部、２４ｂ…規制部、２５…スティ、２７…第１ケダー部、２８…第２ケダー部、５０…構造部材、５１…ジョイント部材。

Claims

第１フィルムの端部及び前記第１フィルムと同じ材料の第２フィルムの端部を支持する支持体と、
前記第１フィルムと前記第２フィルムとの間に空気層を有するクッション構造体を備えた膜構造において、
前記支持体は、前記第１フィルム及び前記第２フィルムの端部を溶着した状態で支持し、
前記第１フィルムと前記第２フィルムとの間に、不燃材料により構成される不燃シートを設けた防火構造を備え、
前記支持体は、
前記第１フィルムの端部と前記第２フィルムの端部とを、接触させて溶着させた状態で保持するフィルム支持部と、
前記フィルム支持部よりも前記クッション構造体の中央部側に配置され、前記不燃シートの端部を支持する不燃シート支持部とを備えていることを特徴とする膜構造。
前記第１フィルム及び第２フィルムをＥＴＦＥフィルムにより構成したことを特徴とする請求項１に記載の膜構造。
前記フィルム支持部を収容する第１空間と、前記第１空間よりも前記クッション構造体の中央部側に配置され前記不燃シート支持部を収容する第２空間とを形成する部材を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の膜構造。
前記支持体は、前記クッション構造体の上側を形成する前記第１フィルムの前記支持体に対する傾斜に対応する傾斜で、前記第１フィルムを支持することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の膜構造。
前記不燃シートと前記第１フィルムとの間の空間と、前記不燃シートと前記第２フィルムとの空間とが連通していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の膜構造。
前記不燃シートは、燃え抜けない材料であって、建築基準法で定められる防火性能を有する材料であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の膜構造。