JP6879507B2

JP6879507B2 - 屋根架構

Info

Publication number: JP6879507B2
Application number: JP2017102831A
Authority: JP
Inventors: 山田　達也; 達也山田; 鈴木　直幹; 直幹鈴木; 史明大須賀; 岡野　守; 守岡野; 亮萩野
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-05-24
Also published as: JP2018197462A

Description

本発明は、屋根架構に関する。

特許文献１には、建造物に使用される四角錐体で構成されたトラスユニットの接合部構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、形鋼からなる上弦材同士と傾斜状のラチス材あるいは下弦材同士と傾斜状のラチス材とを、それぞれ接合具を介して接合して四角錐体の立体トラスを構成している。

特許文献２には、工場や倉庫などの大スパンの構造物の屋根構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、開断面を有する鋼材からなる上弦材、下弦材、斜材及び束材を接合して構成した複数の平面トラスをハ字状に配置し、隣接する上弦材若しくは下弦材又は上弦材と下弦材をそれぞれ一体に接合して立体トラスを構成している。

特開２００２―２１３０１６号公報特開２００２―１９４８４５号公報

特許文献１や特許文献２のように、立体トラスを用いた屋根架構は、屋根架構の上下方向の厚みが大きくなる。よって、屋根架構の上下方向の厚みを抑えつつ、屋根架構の剛性を高めることに関して、改良の余地がある。

本発明は、屋根架構の上下方向の厚みを抑えつつ、屋根架構の剛性を向上させることが目的である。

第一態様は、並列に配置された複数のアーチ状の弦材と、平面視で前記弦材に対して斜めに且つ格子状に配置され、格子の交点部が前記弦材に接合された複数の斜材と、を備えた屋根架構である。

第一態様の屋根架構では、並列に配置されたアーチ状の弦材に格子状に配置された斜材の交点部を接合することで、平面トラス構造となり、屋根架構の剛性が向上する。また、斜材は弦材に対する横補剛の効果を有している。よって、屋根架構の上下方向の厚みを抑えつつ、屋根架構の剛性が効果的に向上する。

第二態様は、前記弦材は、上下に間隔をあけて配置されたアーチ状の上弦材とアーチ状の下弦材とで構成され、前記斜材は、前記上弦材と前記下弦材との間に挟まれて接合されている、第一態様に記載の屋根架構である。

第二態様の屋根架構では、上弦材と下弦材との間に格子状の斜材が挟まれて接合されている三層構造とすることで、屋根架構の剛性が更に向上する。

第三態様は、前記上弦材及び前記下弦材は、木質とされ、前記上弦材及び前記下弦材には貫穴がそれぞれ形成され、前記貫穴に貫が挿通され、前記上弦材と前記下弦材とが接合されている、第二態様に記載の屋根架構である。

第三態様の屋根架構では、上弦材と下弦材とは貫穴に貫が挿通され接合されている。これにより、上弦材及び下弦材がフィーレンディール構造となり、剛性が更に向上する。

本発明によれば、屋根架構の上下方向の厚みを抑えつつ、屋根架構の剛性を向上させることができる。

本実施形態の建築物の斜視図である。建築物の構造を模式的に示すＸ方向から見た図である。建築物の内部及びタイロッドを模式的に示す上側から見た図である。建築物の屋根架構の各層を分解して模式的に示す斜視図である。建築物の屋根架構を見上げた場合の斜視図である。建築物の屋根架構を構成する上弦材と下弦材との接合部位をＸ方向から見た図である。建築物の屋根架構を構成する上弦材と下弦材と斜材との接合部位の分解斜視図である。建築物の屋根架構を構成する上弦材及び下弦材を構成する角材同士の接合部位をＸ方向から見た分解図である。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態の屋根架構が適用された建築物１０について説明する。なお、水平方向における直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とし、鉛直方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向を矢印Ｘで示し、Ｙ方向を矢印Ｙで示し、Ｚ方向を矢印Ｚで示している。

［構造］
次に、建築物１０の構造について説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の建築物１０は、内部１２（図２参照）に大空間を有する施設である。なお、本実施形態では、建築物１０は、体育館として使用されている。図１及び図３に示すように、建築物１０は平面視で矩形状とされている。なお、矩形の短辺方向がＹ方向であり、長辺方向がＸ方向である。

図１に示すように、建築物１０は、側壁が耐震壁２０（図２及び図３も参照）で構成された建物本体２２と、アーチ状の屋根５０と、を有している。本実施形態の建物本体２２は、鉄筋コンクリート造であるが、その他、例えば鉄骨造や鉄骨鉄筋コンクリート造であってもよい。

図４に示すように、アーチ状の屋根５０（図１も参照）は、臥梁５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、アーチ材５４、屋根架構１００（図２及び図５も参照）及び屋根材５６（図１参照）を含んで構成されている。なお、臥梁５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄは、区別する必要がない場合は、臥梁５２と記載して説明する。

図１に示すように、臥梁５２は、耐震壁２０の頂部に設けられている（図２も参照）。アーチ材５４は、屋根５０のＸ方向両端部に設けられ、端部が臥梁５２に接合されている。本実施形態では、臥梁５２及びアーチ材５４は、鉄筋コンクリート造であるが、その他、例えば鉄骨造や鉄骨鉄筋コンクリート造であってもよい。

図３に示すように、平面視において、Ｘ方向の中央部には、対向する臥梁５２Ｂと臥梁５２Ｄとを連結するタイロッド６０が設けられている（図２及び図５も参照）。また、平面視における角部には、臥梁５２Ｂ、５２Ｄと臥梁５２Ａ、５２Ｃとをそれぞれ連結するタイロッド６２が設けられている。

図２に示す屋根架構１００の後述する上弦材１１２の上には、図示していない複数のＸ方向を長手方向とする母屋（小梁）がＹ方向に間隔をあけて設けられ、この母屋上に図１に示す屋根材５６が張られている。屋根材５６は、本実施形態では木製の合板で構成されている。

図２、図４及び図５に示すように、屋根架構１００は、Ｘ方向に並んで配置された複数のアーチ状の弦材１１０を有している。弦材１１０は、Ｙ方向を長手方向とするアーチ状で木質の集成材からなる上弦材１１２と下弦材１１４とが、上下に間隔をあけて配置された構成となっている。

上弦材１１２と下弦材１１４との間には、格子状に配置された木質の斜材１２０が挟まれて接合されている。斜材１２０は、平面視において、弦材１１０（上弦材１１２及び下弦材１１４）に対して斜めに且つ格子状に配置されている。そして、格子の交点部１２２が弦材１１０（上弦材１１２及び下弦材１１４）に接合されている。

このように屋根架構１００は、上弦材１１２で構成された上弦材層１０２と、下弦材１１４で構成された下弦材層１０４と、これら上弦材層１０２と下弦材層１０４との間に設けられ斜材１２０で構成された斜材層１０６と、の三層構造となっている。

図６に示すように、上弦材１１２及び下弦材１１４には、上下方向に貫通する貫穴１３０がそれぞれ形成され、貫穴１３０には木質の貫１３２（図２も参照）が挿通され、上弦材１１２と下弦材１１４とが接合されている（図５も参照）。また、本実施形態では、上弦材１１２及び下弦材１１４と、貫１３２とは、ボルト１３８によっても締結されている。

貫穴１３０及び貫１３２は、本実施形態ではＹ方向に対称に複数（本実施形態では９箇所）設けられている（図２も参照）。また、図２に示すＹ方向の両外側の接合部位１３１には、図６に示すように、楔１３４が打ち込まれ、剛接合となっている。なお、図６では、判り易くするため、貫穴１３０と貫１３２との隙間を実際よりも広く図示している。

これら剛接合の接合部位１３１は、打込まれた上側の楔１３４と下側の楔１３４とがワイヤーロープ１４０で連結されている。

ここで、この剛接合の接合部位１３１は、特開２０１０―００７４３６の貫接合構造の技術を応用している。本実施形態における接合部位１３１における貫接合構造は、前述したように、上弦材１１２及び下弦材１１４に形成された貫穴１３０に挿通された貫１３２と、貫穴１３０と貫１３２の間に上側から打込まれた楔１３４と、貫穴１３０と貫１３２の間に下側から打込まれた楔１３４と、打込まれた楔１３４同士を連結する連結手段の一例としてのワイヤーロープ１４０と、を有している。

図７に示すように、上弦材１１２と下弦材１１４と斜材１２０（の交点部１２２）とは、金属製の接合部材１５０によって接合されている。接合部材１５０は、上側板１５２、下側板１５４及び中側板１５６を有している。なお、中側板１５６は、四枚有し、平面視でＸ字状に配置されている。

上側板１５２、下側板１５４及び中側板１５６には、それぞれドリフトピン孔１６０が形成されている。また、上弦材１１２、下弦材１１４及び斜材１２０にも同様にドリフトピン孔１６２が形成されている。そして、上側板１５２には上弦材１１２が挿入されてドリフトピン締結され、中側板１５６には斜材１２０が挿入されてドリフトピン締結され、下側板１５４には下弦材１１４が挿入されてドリフトピン締結されている。

図２に示すように、上弦材１１２及び下弦材１１４は、それぞれ複数の棒状の木質の角材１１１が接合されて、一本の弦材となっている。図８に示すように、継手板１７０にはボルト孔１７３が形成され、角材１１１の端部にはボルト孔１１３が形成されている。そして、角材１１１同士は、金属製の板状の継手板１７０が挿入されボルト締結されることで接合され一体化している。なお、図２に示すように、上弦材１１２の継手位置１７１と下弦材１１４の継手位置１７２とは、Ｙ方向にずれている。

［作用及び効果］
次に本実施形態の作用及び効果について説明する。

屋根架構１００は、並列に配置された複数のアーチ状の弦材１１０に格子状に配置された斜材１２０の交点部１２２を接合することで、平面トラス構造となり、屋根架構１００の剛性が向上する。また、斜材１２０は弦材１１０に対する横補剛の効果を有している。よって、屋根架構１００の上下方向の厚みを抑えつつ、屋根架構１００の剛性が効果的に向上する。

また、本実施形態の弦材１１０は、上弦材１１２及び下弦材１１４で構成され、これら上弦材１１２と下弦材１１４との間に格子状の斜材１２０が挟まれて接合されている。つまり、屋根架構１００は、上弦材１１２で構成された上弦材層１０２と、下弦材１１４で構成された下弦材層１０４と、これら上弦材層１０２と下弦材層１０４との間に設けられ斜材１２０で構成された斜材層１０６と、の三層構造となっている。よって、屋根架構１００の剛性が更に効果的に向上する。

弦材１１０を構成する上弦材１１２と下弦材１１４とは、斜材１２０との交点部１２２以外の部分において、貫穴１３０及び貫１３２によって貫接合されている。これにより、弦材１１０がフィーレンディール構造となり、屋根架構１００の剛性が更に向上する。

また、上弦材１１２と下弦材１１４とのＹ方向の両外側の接合部位１３１には、貫穴１３０に楔１３４が打ち込まれ、剛接合となっている。よって、接合部位１３１において、回転剛性が効果的に付与される。

なお、楔１３４が接合されていない貫１３２による接合部位は、将来的に、乾燥収縮するのでフィーレンディール効果を期待しないピン接合として構造計算しているが、実際にはフィーレンディール効果を有している。

また、上弦材１１２の継手位置１７１と下弦材１１４の継手位置１７２とは、Ｙ方向にずれている。よって、継手位置１７１と下弦材１１４の継手位置１７２とが同じ位置の場合と比較し、弦材１１０全体として回転剛性が向上する。

また、タイロッド６０、６２によって、屋根架構１００のアーチの広がりが防止されている。

なお、本実施形態では、図５に示すように、下から見上げた場合、屋根架構１００は、上弦材１１２及び下弦材１１４で構成され、これら上弦材１１２と下弦材１１４との間に格子状の斜材１２０が挟まれて接合されている。よって、高い意匠性を有している。また、上弦材１１２、下弦材１１４、斜材１２０及び貫１３２は木質の材料であり、この点においても高い意匠性を有している。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、上弦材１１２と下弦材１１４とのＹ方向の両外側の接合部位１３１には、貫穴１３０に楔１３４が打ち込まれ、剛接合となっているが、他の接合部位も楔１３４を打ち込んで剛接合としてもよい。或いは、全ての接合部位に楔１３４が打ち込まれていなくてもよい。

また、例えば、本実施形態では、屋根架構１００を構成する斜材１２０及び弦材１１０（上弦材１１２及び下弦材１１４）は、木質の集成材であったが、これに限定されない。鉄骨造、鉄筋コンクリート及び鉄骨鉄筋コンクリート等であってもよい。

また、屋根架構１００を構成する弦材１１０は、上弦材１１２と下弦材１１４とで構成されていたが、これに限定されない。上弦材１１２及び下弦材１１４のいずれか一方のみであってもよい。

また、屋根架構１００は、上弦材１１２で構成された上弦材層１０２と、下弦材１１４で構成された下弦材層１０４と、これら上弦材層１０２と下弦材層１０４との間に設けられ斜材１２０で構成された斜材層１０６と、の三層構造であったが、これに限定されない。例えば、上弦層１０２の上に、更に斜材で構成された斜材層とアーチ状の弦材で構成された弦材層を有する五層構造であってもよい。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。

１０建築物
１００屋根架構
１１０弦材
１１２上弦材
１１４下弦材
１２０斜材
１２２交点部
１３０貫穴
１３２貫

Claims

並列に配置された複数のアーチ状の弦材と、
平面視で前記弦材に対して斜めに且つ格子状に配置され、格子の交点部が前記弦材に接合されて平面トラス構造を構成する複数のアーチ状の斜材と、
を備えた屋根架構。
前記弦材は、上下に間隔をあけて配置されたアーチ状の上弦材とアーチ状の下弦材とで構成され、
前記斜材は、前記上弦材と前記下弦材との間に挟まれて接合されている、
請求項１に記載の屋根架構。
前記上弦材及び前記下弦材は、木質とされ、
前記上弦材及び前記下弦材には貫穴がそれぞれ形成され、前記貫穴に貫が挿通され、前記上弦材と前記下弦材とが接合されている、
請求項２に記載の屋根架構。
前記上弦材と前記下弦材と前記斜材の前記交点部との接合部位は、接合部材によって接合されている、
請求項２又は請求項３に記載の屋根架構。
前記弦材を構成する前記上弦材及び前記下弦材は、それぞれ複数の棒状の角材が継手板で接合されて構成され、
前記弦材を構成する前記上弦材の前記継手板の位置と前記下弦材の前記継手板の位置とは、軸方向にずれている、
請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の屋根架構。