JP6936780B2 - Roof frame design method and roof frame - Google Patents
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Description
本発明は、屋根架構の設計方法および屋根架構に関する。 The present invention relates to a roof frame design method and a roof frame.
従来、スタジアムやアリーナ等の建築物の屋根架構として、外側のコンプレッションリングと、内側のテンションリングとを、接続ケーブル(放射状ケーブル)で接続したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a roof frame of a building such as a stadium or an arena, a compression ring on the outside and a tension ring on the inside are connected by a connection cable (radial cable) (see, for example, Patent Document 1). ..
特許文献1に記載されたような従来の屋根架構の設計は、屋根架構の幾何形状や、屋根架構に作用するプレストレスおよび静荷重が、未知の状態で行われている。この場合、屋根架構の力の平衡を保つためには、高度な非線形解析を行わなければならず、設計が複雑になってしまう。
In the conventional roof frame design as described in
本発明の目的は、簡易に設計できる屋根架構の設計方法および屋根架構を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a roof frame design method and a roof frame that can be easily designed.
本発明の屋根架構の設計方法は、コンプレッションリングと、前記コンプレッションリングの内側に配置されるテンションリングとが接続ケーブルで接続される屋根架構の設計方法であって、正多角形を設定する工程と、前記正多角形をその各辺に分割する工程と、分割した各辺を独立して平行移動させる工程と、平行移動した各辺またはその延長線が互いに交わる点を頂点とする第1多角形を設定する工程と、前記第1多角形と同心かつ対応する頂点の内角が前記第1多角形と等しい第2多角形を設定する工程と、前記第1多角形および前記第2多角形のうちの外側の多角形を前記コンプレッションリングの位置に設定し、前記第1多角形および前記第2多角形のうちの内側の多角形を前記テンションリングの位置に設定し、前記第1多角形の頂点と前記第2多角形の頂点とを結ぶ直線を前記接続ケーブルの位置に設定する工程とを備えていることを特徴とする。 The method for designing a roof frame of the present invention is a method for designing a roof frame in which a compression ring and a tension ring arranged inside the compression ring are connected by a connection cable, and is a step of setting a regular polygon. , The step of dividing the regular polygon into its respective sides, the step of independently moving each of the divided sides in parallel, and the first polygon whose apex is the point where the parallel-moved sides or their extension lines intersect each other. Of the step of setting the first polygon, the step of setting the second polygon concentric with the first polygon and the internal angle of the corresponding vertex is equal to the first polygon, and the first polygon and the second polygon. The outer polygon of is set at the position of the compression ring, the inner polygon of the first polygon and the second polygon is set at the position of the tension ring, and the apex of the first polygon is set. It is characterized by including a step of setting a straight line connecting the second polygon and the apex of the second polygon at the position of the connecting cable.
本発明によれば、正多角形の各辺を独立して平行移動させて第1多角形を設定した後、第1多角形と同心かつ対応する頂点の内角が第1多角形と等しい第2多角形を設定する。そして、第1多角形および第2多角形のうちの外側の多角形をコンプレッションリングの位置に設定し、第1多角形および第2多角形のうちの内側の多角形をテンションリングの位置に設定し、第1多角形の頂点と第2多角形の頂点とを結ぶ直線を接続ケーブルの位置に設定する。この場合、コンプレッションリングと接続ケーブルとが互いの接続位置において平面視で成す角度は、各接続位置で同一とされ、テンションリングと接続ケーブルとが互いの接続位置において平面視で成す角度は、各接続位置で同一とされる。この場合、コンプレッションリングの圧縮力やテンションリングの張力が接続位置の両側で等しければ、接続位置におけるコンプレッションリングの圧縮力の合力の方向や、接続位置におけるテンションリングの張力の合力の方向は、平面視における接続ケーブルの延設方向に一致する。このため、コンプレッションリングの圧縮力の大きさと、テンションリングの張力の大きさとを等しくすれば、一意の接続ケーブルの張力によって、各接続位置で力の釣り合いが生じる。したがって、屋根架構の形状のみをプレストレスや静荷重から分離して設計することができるので、屋根架構を簡易に設計することができる。 According to the present invention, after each side of the regular polygon is independently translated to set the first polygon, the second polygon is concentric with the first polygon and the internal angle of the corresponding vertex is equal to that of the first polygon. Set the polygon. Then, the outer polygon of the first polygon and the second polygon is set at the position of the compression ring, and the inner polygon of the first polygon and the second polygon is set at the position of the tension ring. Then, a straight line connecting the vertices of the first polygon and the vertices of the second polygon is set at the position of the connecting cable. In this case, the angle formed by the compression ring and the connection cable in a plan view at each connection position is the same at each connection position, and the angle formed by the tension ring and the connection cable in a plan view at each connection position is different. It is the same at the connection position. In this case, if the compression force of the compression ring and the tension of the tension ring are equal on both sides of the connection position, the direction of the resultant force of the compression force of the compression ring at the connection position and the direction of the resultant force of the tension of the tension ring at the connection position are flat. It matches the extension direction of the connection cable in the visual sense. Therefore, if the magnitude of the compressive force of the compression ring is made equal to the magnitude of the tension of the tension ring, the tension of the unique connection cable causes the force to be balanced at each connection position. Therefore, since only the shape of the roof frame can be designed separately from the prestress and the static load, the roof frame can be easily designed.
本発明の屋根架構の設計方法では、前記正多角形の前記各辺を前記屋根架構の内縁または外縁の予定形状に交わるように平行移動させることが好ましい。 In the roof frame design method of the present invention, it is preferable to translate the sides of the regular polygon so as to intersect the planned shape of the inner edge or the outer edge of the roof frame.
本発明によれば、正多角形の各辺を屋根架構の内縁または外縁の予定形状に交わるように平行移動させることにより、第1多角形を屋根架構の予定形状に合わせて設定することができるので、屋根架構を予定形状に合わせて簡易に設計することができる。 According to the present invention, the first polygon can be set according to the planned shape of the roof frame by moving each side of the regular polygon in parallel so as to intersect the planned shape of the inner edge or the outer edge of the roof frame. Therefore, the roof frame can be easily designed according to the planned shape.
本発明の屋根架構の設計方法は、コンプレッションリングと、前記コンプレッションリングの内側に配置されるテンションリングとが接続ケーブルで接続される屋根架構の設計方法であって、正多角形を設定する工程と、前記正多角形の中心と頂点とを結ぶ線で前記正多角形を複数の二等辺三角形に分割する工程と、前記複数の二等辺三角形を隣接させたままその等辺に沿ってスライドさせる工程と、各二等辺三角形においてその底辺と平行な第1直線を前記複数の二等辺三角形で連続させて第1多角形を設定する工程と、各二等辺三角形の前記第1直線と平行な第2直線を前記複数の二等辺三角形で連続させて第2多角形を設定する工程と、前記第1多角形および前記第2多角形のうちの外側の多角形を前記コンプレッションリングの位置に設定し、前記第1多角形および前記第2多角形のうちの内側の多角形を前記テンションリングの位置に設定し、前記第1多角形の頂点と前記第2多角形の頂点とを結ぶ直線を前記接続ケーブルの位置に設定する工程とを備えていることを特徴とする。 The roof frame design method of the present invention is a roof frame design method in which a compression ring and a tension ring arranged inside the compression ring are connected by a connection cable, and is a step of setting a regular polygonal triangle. , A step of dividing the regular polygon into a plurality of isosceles triangles by a line connecting the center and the apex of the regular polygon, and a step of sliding the plurality of isosceles triangles along the isosceles triangles while keeping them adjacent to each other. , A step of setting a first polygon by connecting a first straight line parallel to the base of each isosceles triangle with the plurality of isosceles triangles, and a second straight line parallel to the first straight line of each isosceles triangle. To set the second polygon by making the plurality of isosceles triangles continuous, and to set the outer polygon of the first polygon and the second polygon at the position of the compression ring. The first polygon and the inner triangle of the second triangle are set at the position of the tension ring, and the straight line connecting the apex of the first polygon and the apex of the second polygon is the connection cable. It is characterized by having a process of setting the position of.
本発明によれば、正多角形を分割した複数の二等辺三角形を隣接させたままその等辺に沿ってスライドさせて第1多角形を設定した後、各二等辺三角形の底辺と平行な第2直線を複数の二等辺三角形で連続させ、第1多角形と同心かつ対応する頂点の内角が第1多角形と等しい第2多角形を設定する。そして、第1多角形および第2多角形のうちの外側の多角形をコンプレッションリングの位置に設定し、第1多角形および第2多角形のうちの内側の多角形をテンションリングの位置に設定し、第1多角形の頂点と第2多角形の頂点とを結ぶ直線を接続ケーブルの位置に設定する。この場合、コンプレッションリングと接続ケーブルとが互いの接続位置において平面視で成す角度は、各接続位置で同一とされ、テンションリングと接続ケーブルとが互いの接続位置において平面視で成す角度は、各接続位置で同一とされる。この場合、コンプレッションリングの圧縮力やテンションリングの張力が接続位置の両側で等しければ、接続位置におけるコンプレッションリングの圧縮力の合力の方向や、接続位置におけるテンションリングの張力の合力の方向は、平面視における接続ケーブルの延設方向に一致する。このため、コンプレッションリングの圧縮力の大きさと、テンションリングの張力の大きさとを等しくすれば、一意の接続ケーブルの張力によって、各接続位置で力の釣り合いが生じる。したがって、屋根架構の形状のみをプレストレスや静荷重から分離して設計することができるので、屋根架構を簡易に設計することができる。 According to the present invention, after setting a first polygon by sliding a plurality of isosceles triangles obtained by dividing a regular polygon along the isosceles triangles adjacent to each other, a second polygon parallel to the base of each isosceles triangle is set. A straight line is made continuous by a plurality of isosceles triangles, and a second polygon that is concentric with the first polygon and has an internal angle of a corresponding vertex equal to that of the first polygon is set. Then, the outer polygon of the first polygon and the second polygon is set at the position of the compression ring, and the inner polygon of the first polygon and the second polygon is set at the position of the tension ring. Then, a straight line connecting the vertices of the first polygon and the vertices of the second polygon is set at the position of the connecting cable. In this case, the angle formed by the compression ring and the connection cable in a plan view at each connection position is the same at each connection position, and the angle formed by the tension ring and the connection cable in a plan view at each connection position is different. It is the same at the connection position. In this case, if the compression force of the compression ring and the tension of the tension ring are equal on both sides of the connection position, the direction of the resultant force of the compression force of the compression ring at the connection position and the direction of the resultant force of the tension of the tension ring at the connection position are flat. It matches the extension direction of the connection cable in the visual sense. Therefore, if the magnitude of the compressive force of the compression ring is made equal to the magnitude of the tension of the tension ring, the tension of the unique connection cable causes the force to be balanced at each connection position. Therefore, since only the shape of the roof frame can be designed separately from the prestress and the static load, the roof frame can be easily designed.
本発明の屋根架構の設計方法は、各二等辺三角形の前記第1直線が前記屋根架構の内縁または外縁の予定形状に交わるように前記複数の二等辺三角形をその等辺に沿ってスライドさせることが好ましい。 The method for designing a roof structure of the present invention is to slide the plurality of isosceles triangles along the isosceles triangles so that the first straight line of each isosceles triangle intersects the planned shape of the inner edge or the outer edge of the roof structure. preferable.
本発明によれば、正多角形を分割した複数の二等辺三角形を、各二等辺三角形の底辺と平行な第1直線が屋根架構の内縁または外縁の予定形状に交わるようにスライドさせることにより、第1多角形を屋根架構の予定形状に合わせることができるので、屋根架構を予定形状に合わせて簡易に設計することができる。 According to the present invention, a plurality of isosceles triangles obtained by dividing a regular polygon are slid so that a first straight line parallel to the base of each isosceles triangle intersects the planned shape of the inner or outer edge of the roof structure. Since the first polygon can be matched to the planned shape of the roof frame, the roof frame can be easily designed according to the planned shape.
本発明の屋根架構は、コンプレッションリングと、前記コンプレッションリングの内側に配置されるテンションリングと、前記コンプレッションリングと前記テンションリングとを接続する接続ケーブルとを備え、前記コンプレッションリングおよび前記テンションリングは、前記接続ケーブルで区画された領域の長さが各区画で異なり、前記コンプレッションリングと前記接続ケーブルとが互いの接続位置において平面視で成す角度は、各接続位置で同一とされ、前記テンションリングと前記接続ケーブルとが互いの接続位置で成す角度は、各接続位置で同一とされていることを特徴とする。 The roof frame of the present invention includes a compression ring, a tension ring arranged inside the compression ring, and a connection cable connecting the compression ring and the tension ring. The length of the region partitioned by the connection cable is different in each compartment, and the angle formed by the compression ring and the connection cable in a plan view at each connection position is the same at each connection position, and is the same as that of the tension ring. The angle formed by the connection cable at each connection position is the same at each connection position.
本発明によれば、コンプレッションリングと接続ケーブルとが互いの接続位置において平面視で成す角度は、各接続位置で同一とされ、テンションリングと接続ケーブルとが互いの接続位置において平面視で成す角度は、各接続位置で同一とされる。これにより、接続位置におけるコンプレッションリングの圧縮力の合力の方向や、接続位置におけるテンションリングの張力の合力の方向は、平面視における接続ケーブルの延設方向に一致する。このため、コンプレッションリングの圧縮力の大きさと、テンションリングの張力の大きさとを等しくすれば、一意の接続ケーブルの張力によって、各接続位置で力の釣り合いが生じる。したがって、屋根架構の形状のみをプレストレスや静荷重から分離して設計することができるので、屋根架構を簡易に設計することができる。 According to the present invention, the angle formed by the compression ring and the connection cable in a plan view at each connection position is the same at each connection position, and the angle formed by the tension ring and the connection cable in a plan view at each connection position. Is the same at each connection position. As a result, the direction of the resultant force of the compressive force of the compression ring at the connecting position and the direction of the resultant force of the tension of the tension ring at the connecting position coincide with the extending direction of the connecting cable in the plan view. Therefore, if the magnitude of the compressive force of the compression ring is made equal to the magnitude of the tension of the tension ring, the tension of the unique connection cable causes the force to be balanced at each connection position. Therefore, since only the shape of the roof frame can be designed separately from the prestress and the static load, the roof frame can be easily designed.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1において、建築物としてのスタジアム10は、観客席20、支柱30、および屋根40を備えている。
支柱30は、観客席20を囲むように複数配置され、屋根40を支持する。
屋根40は、中央部が開口した形状とされている。屋根40は、屋根材50および屋根架構60を備えている。
屋根材50は、樹脂や繊維等で形成された膜材であり、屋根架構60に支持される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, the
A plurality of
The
The
図2および図3に示すように、屋根架構60は、いわゆるスポークホイール構造を利用した放射型ケーブル屋根構造を有している。屋根架構60は、コンプレッションリング61、一対のテンションリング62、接続ケーブル63、およびストラット64を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
コンプレッションリング61は、複数の鋼管を環状に接続して構成されている。本実施形態では、コンプレッションリング61は、複数の直線状の鋼管が接続され、平面視において多角形状とされている。
The
テンションリング62は、ケーブルで構成され、コンプレッションリング61の内側に上下に並んで配置されている。
The
接続ケーブル63は、コンプレッションリング61とテンションリング62との間に放射状に配置され、コンプレッションリング61とテンションリング62とを接続する。接続ケーブル63の一端は、接続位置P1でコンプレッションリング61に接続され、接続ケーブル63の他端は、接続位置P21、P22でテンションリング62に接続されている。
The
ストラット64は、鋼管で構成され、その両端で上下のテンションリング62を接続する。ストラット64の一端は、上方の接続位置P21で上方のテンションリング62に接続され、ストラット64の他端は、下方の接続位置P22で下方のテンションリング62に接続されている。すなわち、接続位置P1には、コンプレッションリング61および接続ケーブル63が接続され、接続位置P21、P22には、テンションリング62、接続ケーブル63、およびストラット64が接続されている。
The
以上の屋根架構60では、テンションリング62または接続ケーブル63にプレストレスを付与することで、コンプレッションリング61に圧縮力F1が、上下のテンションリング62に張力F21、F22が、上下の接続ケーブル63に張力T31、T32が、それぞれ作用する。なお、圧縮力F1や張力F21、F22は、それぞれ接続位置P21、P22の両側で等しくなっている。
In the
ここで、図2に示すように、コンプレッションリング61と接続ケーブル63とが互いの接続位置P1において平面視で成す角度θ1は、各接続位置P1で同一とされている。また、上下のテンションリング62と接続ケーブル63とが互いの接続位置P21、P22において平面視で成す角度θ2は、各接続位置P21、P22で同一とされている。これにより、図3に示すように、接続位置P1におけるコンプレッションリング61の圧縮力F1の合力T1の方向は、平面視における接続ケーブル63の延設方向に一致する。また、接続位置P21における上方のテンションリング62の張力F21の合力T21の方向や、接続位置P22における下方のテンションリング62の張力F22の合力T22の方向も、平面視における接続ケーブル63の延設方向に一致する。このため、コンプレッションリング61の圧縮力F1の大きさと、上下のテンションリング62の張力F21、F22の和の大きさとを等しくすれば、一意の接続ケーブル63の張力T31、T32によって、各接続位置P1、P21、P22で力の釣り合いが生じ、屋根架構60の力の平衡が保たれる。
Here, as shown in FIG. 2, the angle θ1 formed by the
この場合、接続位置P1におけるコンプレッションリング61の圧縮力F1の合力T1は、上方の接続ケーブル63の張力T31の水平成分と、下方の接続ケーブル63の張力T32の水平成分との和に等しい。また、上方の接続ケーブル63の張力T31の水平成分は、接続位置P21における上方のテンションリング62の張力F21の合力T21に等しく、下方の接続ケーブル63の張力T32の水平成分は、接続位置P22における下方のテンションリング62の張力F22の合力T22に等しい。このため、コンプレッションリング61の圧縮力F1の合力T1が、上方のテンションリング62の張力F21の合力T21と、下方のテンションリング62の張力F22の合力T22との和に釣り合う。
In this case, the resultant force T1 of the compressive force F1 of the
以下、屋根架構60の設計方法について説明する。
最初に、図4から図10に基づいて、第1の設計方法を説明する。なお、第1の設計方法は、屋根架構60の予定形状が決まっている場合と、予定形状が決まっておらず任意の形状を自由に設計する場合とに適用できるが、ここでは、屋根架構60の外縁の予定形状M(図5参照)が決まっている場合について説明する。
Hereinafter, the design method of the
First, the first design method will be described with reference to FIGS. 4 to 10. The first design method can be applied to the case where the planned shape of the
図4に示す屋根架構60の設計手順の最初のステップとして、図5に示すように、正多角形Gを設定する(ステップST11)。この際、正多角形Gを屋根架構60の予定形状Mに近くなるように設定することが好ましい。また、図5では、予定形状Mの内側に正多角形Gを設定しているが、予定形状Mを外側で囲むように正多角形Gを設定してもよい。
As the first step of the design procedure of the
次に、図6に示すように、正多角形Gの各辺G1を屋根架構60の予定形状Mに交わるように独立して平行移動させる(ステップST12)。この際、できるだけ各辺G1を予定形状Mに外接させる。そして、各辺G1が交差していない場合は、各辺G1を互いに交差するまで延長し、各辺G1が交差している場合は、その交点よりも外側の部分を削除することにより、図7に示すように、予定形状Mに近似した第1多角形C1を設定する(ステップST13)。 Next, as shown in FIG. 6, each side G1 of the regular polygon G is independently translated so as to intersect the planned shape M of the roof frame 60 (step ST12). At this time, each side G1 is circumscribed to the planned shape M as much as possible. Then, when each side G1 does not intersect, each side G1 is extended until it intersects with each other, and when each side G1 intersects, a portion outside the intersection is deleted. As shown in, the first polygon C1 that approximates the planned shape M is set (step ST13).
その後、第1多角形C1の内側に、第1多角形C1と同心かつ対応する頂点の内角が第1多角形C1と等しい第2多角形C2を設定する(ステップST14)。この際、例えば、図8に示すように、第1多角形C1の形状を残したまま、各辺C11を内側に同じ距離だけ平行移動させた後、図9に示すように、各辺C11における交点よりも外側の部分を削除することにより、第2多角形C2を設定する。また、図7に示す状態から、図8に示す工程を経ずに、図9に示す第2多角形C2を直接設定してもよい。 Then, inside the first polygon C1, a second polygon C2 concentric with the first polygon C1 and having an internal angle of a corresponding vertex equal to that of the first polygon C1 is set (step ST14). At this time, for example, as shown in FIG. 8, after moving each side C11 in parallel by the same distance inward while keeping the shape of the first polygon C1, as shown in FIG. 9, in each side C11. The second polygon C2 is set by deleting the part outside the intersection. Further, the second polygon C2 shown in FIG. 9 may be directly set from the state shown in FIG. 7 without going through the step shown in FIG.
その後、図10に示すように、第1多角形C1の頂点と、第2多角形C2の頂点とを直線Lで接続する(ステップST15)。その結果得られた図10に示す形状を屋根架構60の平面形状として採用し、当該形状に従って、コンプレッションリング61、テンションリング62、および接続ケーブル63の位置を設定する(ステップST16)。すなわち、第1多角形C1、第2多角形C2、および第1多角形C1と第2多角形C2とを結ぶ直線Lを、コンプレッションリング61、テンションリング62、および接続ケーブル63の位置に設定する。また、テンションリング62と接続ケーブル63との接続位置P21、P22を、ストラット64の位置に設定する。
After that, as shown in FIG. 10, the vertices of the first polygon C1 and the vertices of the second polygon C2 are connected by a straight line L (step ST15). The shape shown in FIG. 10 obtained as a result is adopted as the planar shape of the
ここで、図10に示す形状は、第1多角形C1および第2多角形C2が非正多角形を構成しており、コンプレッションリング61およびテンションリング62は、接続ケーブル63で区画された領域の長さが各区画で異なっている。
Here, in the shape shown in FIG. 10, the first polygon C1 and the second polygon C2 form a non-regular polygon, and the
以上のような第1の設計方法によれば、屋根架構60を任意の予定形状Mに合わせて簡易に設計することができる。
また、第1の設計方法は、屋根架構60の予定形状Mが決まっていない場合にも適用でき、ステップST13で正多角形Gの各辺G1を任意に平行移動させれば、任意の形状の屋根架構60を簡易に設計することができる。
According to the first design method as described above, the
Further, the first design method can be applied even when the planned shape M of the
次に、図11から図23に基づいて、屋根架構60の第2の設計方法を説明する。
先ず、図11から図18に基づいて、屋根架構60の予定形状Mが決まっていないときに、第2の設計方法を適用する場合について説明する。
Next, a second design method of the
First, a case where the second design method is applied when the planned shape M of the
図11に示す屋根架構60の設計手順の最初のステップとして、図12に示すように、任意の正多角形Gを設定する(ステップST21)。そして、図13に示すように、正多角形Gの中心と頂点とを結ぶ線で正多角形Gを複数の均等な二等辺三角形Sに分割する(ステップST22)。なお、後述する理由により、ステップST21およびステップST22では、偶数個の頂点を有する正多角形Gを設定し、当該正多角形Gを偶数個の二等辺三角形Sに分割することが好ましい。
As the first step of the design procedure of the
次に、図14に示すように、複数の二等辺三角形Sを隣接させたままその等辺S1に沿ってスライドさせる(ステップST23)。ここで、偶数個の二等辺三角形Sに分割した場合、半数の二等辺三角形Sと、残り半数の二等辺三角形Sとの境界が直線Dになるように、つまり、元の正多角形Gの中心を通る直線Dを維持したまま、各二等辺三角形Sをスライドさせることが好ましい。次いで、図15に示すように、任意の二等辺三角形Sの等辺S1上の1点から、各二等辺三角形Sの底辺S2と平行な第1直線S3を複数の二等辺三角形Sで連続させ、第1多角形C1を設定する(ステップST24)。 Next, as shown in FIG. 14, a plurality of isosceles triangles S are slid along the isosceles S1 while being adjacent to each other (step ST23). Here, when divided into an even number of isosceles triangles S, the boundary between half of the isosceles triangles S and the other half of the isosceles triangles S becomes a straight line D, that is, of the original regular polygon G. It is preferable to slide each isosceles triangle S while maintaining the straight line D passing through the center. Next, as shown in FIG. 15, from one point on the isosceles triangle S1 of any isosceles triangle S, a first straight line S3 parallel to the base S2 of each isosceles triangle S is made continuous by a plurality of isosceles triangles S. The first polygon C1 is set (step ST24).
図15に示すように、第1多角形C1の始点と終点とが一致しない場合(ステップST25)、各二等辺三角形Sの位置を調整し、図16に示すように、始点と終点とを一致させる(ステップST26)。なお、ステップST22で偶数個の二等辺三角形Sに分割し、ステップST23で半数の二等辺三角形Sと、残り半数の二等辺三角形Sとの境界が直線Dになるように各二等辺三角形Sをスライドさせると、第1多角形C1の始点と終点とを一致させやすくなる。そして、図17に示すように、第1多角形C1の内側に等間隔離れた位置に、各二等辺三角形Sの第1直線S3と平行な第2直線S4を複数の二等辺三角形Sで連続させ、第1多角形C1と同心の第2多角形C2を設定する(ステップST27)。 As shown in FIG. 15, when the start point and the end point of the first polygon C1 do not match (step ST25), the position of each isosceles triangle S is adjusted, and the start point and the end point match as shown in FIG. (Step ST26). In step ST22, it is divided into an even number of isosceles triangles S, and in step ST23, each isosceles triangle S is divided so that the boundary between half of the isosceles triangles S and the other half of the isosceles triangles S becomes a straight line D. Sliding makes it easier to match the start and end points of the first polygon C1. Then, as shown in FIG. 17, a second straight line S4 parallel to the first straight line S3 of each isosceles triangle S is continuously formed by a plurality of isosceles triangles S4 at positions equally spaced inside the first polygon C1. Then, the second polygon C2 concentric with the first polygon C1 is set (step ST27).
その後、図18に示すように、各二等辺三角形Sにおける第1多角形C1よりも外側の部分と、第2多角形C2よりも内側の部分とを削除する(ステップST28)。その結果得られた図18に示す形状を屋根架構60の平面形状として採用し、第1多角形C1、第2多角形C2、および第1多角形C1と第2多角形C2とを結ぶ直線Lを、コンプレッションリング61、テンションリング62、および接続ケーブル63の位置に設定する(ステップST29)。また、テンションリング62と接続ケーブル63との接続位置P21、P22を、ストラット64の位置に設定する。
After that, as shown in FIG. 18, the portion outside the first polygon C1 and the portion inside the second polygon C2 in each isosceles triangle S are deleted (step ST28). The shape shown in FIG. 18 obtained as a result is adopted as the planar shape of the
図18に示す形状は、第1多角形C1および第2多角形C2が非正多角形を構成しているおり、コンプレッションリング61およびテンションリング62は、接続ケーブル63で区画された領域の長さが各区画で異なっている。また、前述した直線Dに対して、非線対称になっている。
In the shape shown in FIG. 18, the first polygon C1 and the second polygon C2 form a non-regular polygon, and the
以上の方法によれば、任意の形状の屋根架構60を自由に設計することができる。
According to the above method, the
続いて、図11および図19から図23に基づいて、屋根架構60の予定形状Mが決まっているときに、第2の設計方法を適用する場合について説明する。
Subsequently, a case where the second design method is applied when the planned shape M of the
先ず、図11のステップST21およびステップST22を実施する。この際、図19に示すように、屋根架構60の予定形状Mを外側で囲むように正多角形Gを設定し(ステップST21)、図20に示すように、正多角形Gを複数の二等辺三角形Sに分割する(ステップST22)。なお、正多角形Gは、屋根架構60の予定形状Mになるべく近くなるように設定することが好ましい。
First, step ST21 and step ST22 of FIG. 11 are carried out. At this time, as shown in FIG. 19, a regular polygon G is set so as to surround the planned shape M of the
次に、図11のステップST23からステップST26を実施する。この際、図21に示すように、各二等辺三角形Sの底辺S2と平行な第1直線S3が予定形状Mと交わるように、各二等辺三角形Sをスライドさせ、互いの位置を調整する。この位置調整にあたっては、図21に示すように、各二等辺三角形Sの第1直線S3が、できるだけ予定形状Mに外接するようにする。 Next, steps ST23 to ST26 of FIG. 11 are carried out. At this time, as shown in FIG. 21, each isosceles triangle S is slid so that the first straight line S3 parallel to the base S2 of each isosceles triangle S intersects the planned shape M, and the positions of the isosceles triangles S are adjusted. In this position adjustment, as shown in FIG. 21, the first straight line S3 of each isosceles triangle S is circumscribed to the planned shape M as much as possible.
次いで、図11のステップST27からステップST29を実施する。すなわち、図22に示すように、第1多角形C1の内側に、第1多角形C1と同心かつ対応する頂点の内角が第1多角形C1と等しい第2多角形C2を設定した後(ステップST27)、図23に示すように、各二等辺三角形Sにおける第1多角形C1よりも外側の部分と、第2多角形C2よりも内側の部分とを削除する(ステップST28)。その結果得られた図23に示す形状を屋根架構60の平面形状として採用し、第1多角形C1、第2多角形C2、および第1多角形C1と第2多角形C2とを結ぶ直線Lを、コンプレッションリング61、テンションリング62、および接続ケーブル63の位置に設定する(ステップST29)。また、テンションリング62と接続ケーブル63との接続位置P21、P22を、ストラット64の位置に設定する。
Next, steps ST27 to ST29 in FIG. 11 are carried out. That is, as shown in FIG. 22, after setting the second polygon C2 concentric with the first polygon C1 and having the same internal angle of the corresponding vertex as the first polygon C1 inside the first polygon C1 (step). ST27), as shown in FIG. 23, the portion of each isosceles triangle S outside the first polygon C1 and the portion inside the second polygon C2 are deleted (step ST28). The shape shown in FIG. 23 obtained as a result is adopted as the planar shape of the
図23に示す形状は、第1多角形C1および第2多角形C2が非正多角形を構成しており、コンプレッションリング61およびテンションリング62は、接続ケーブル63で区画された領域の長さが各区画で異なっている。また、前述した直線Dに対して、線対称になっている。
In the shape shown in FIG. 23, the first polygon C1 and the second polygon C2 form a non-regular polygon, and the
以上の方法によれば、屋根架構60を予定形状Mに合わせて簡易に設計することができる。
According to the above method, the
以上のような実施形態によれば、正多角形Gの各辺G1を独立して平行移動させたり、正多角形Gを分割した複数の二等辺三角形Sを隣接させたままその等辺S1に沿ってスライドさせたりして第1多角形C1を設定した後、第1多角形C1と同心かつ対応する頂点の内角が第1多角形C1と等しい第2多角形C2を設定する。そして、第1多角形C1および第2多角形C2のうちの外側の多角形をコンプレッションリング61の位置に設定し、第1多角形C1および第2多角形C2のうちの内側の多角形をテンションリング62の位置に設定し、第1多角形C1の頂点と第2多角形C2の頂点とを結ぶ直線Lを接続ケーブル63の位置に設定する。この場合、コンプレッションリング61と接続ケーブル63とが互いの接続位置P1において平面視で成す角度θ1は、各接続位置P1で同一とされ、テンションリング62と接続ケーブル63とが互いの接続位置P21、P22において平面視で成す角度θ2は、各接続位置P21、P22で同一とされる。この場合、コンプレッションリング61の圧縮力F1やテンションリング62の張力F21、F22が接続位置P21、P22の両側で等しければ、接続位置P1におけるコンプレッションリング61の圧縮力F1の合力T1の方向や、接続位置P21、P22におけるテンションリング62の張力F21、F22の合力T21、T22の方向は、平面視における接続ケーブル63の延設方向に一致する。このため、コンプレッションリング61の圧縮力F1の大きさと、上下のテンションリング62の張力F21、F22の和の大きさとを等しくすれば、一意の接続ケーブル63の張力T31、T32によって、各接続位置P1、P21、P22で力の釣り合いが生じる。このため、屋根架構60の形状のみをプレストレスや静荷重から分離して設計することができるので、屋根架構60を簡易に設計することができる。
According to the above embodiment, each side G1 of the regular polygon G is independently moved in parallel, or a plurality of isosceles triangles S obtained by dividing the regular polygon G are adjacent to each other and along the equal side S1. After setting the first polygon C1 by sliding it, the second polygon C2 which is concentric with the first polygon C1 and whose internal angle of the corresponding vertex is equal to the first polygon C1 is set. Then, the outer polygon of the first polygon C1 and the second polygon C2 is set at the position of the
また、正多角形Gの各辺G1を屋根架構60の予定形状Mに交わるように独立して平行移動させたり、正多角形Gを分割した複数の二等辺三角形Sを、各二等辺三角形Sの底辺S2と平行な第1直線S3が屋根架構60の予定形状Mに交わるようにスライドさせたりすることにより、第1多角形C1を屋根架構60の予定形状Mに合わせることができるので、屋根架構60を予定形状Mに合わせて簡易に設計することができる。
Further, each side G1 of the regular polygon G is independently moved in parallel so as to intersect the planned shape M of the
また、正多角形Gの各辺G1を平行移動させたり、正多角形Gを分割した複数の二等辺三角形Sをその等辺S1に沿ってスライドさせたりして第1多角形C1を設定した後、第1多角形C1と同心かつ対応する頂点の内角が第1多角形C1と等しい第2多角形C2を設定するだけで、コンプレッションリング61、テンションリング62、接続ケーブル63、およびストラット64の位置を設定できる。このため、屋根架構60の予定形状Mが非線形である場合でも、屋根架構60を簡易に設計することができる。
Further, after setting the first polygon C1 by moving each side G1 of the regular polygon G in parallel or sliding a plurality of isosceles triangles S obtained by dividing the regular polygon G along the equilateral side S1. , The positions of the
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、建築物は、スタジアム10に限れず、アリーナ、体育館、競技場、ホール等であってもよい。
観客席20の形状、座席配置、収容人数等は、特に限定されない。
支柱30の形状は限定されず、例えば、壁状のものであってもよい。
屋根材50の材質や形状は限定されず、例えば、軽量金属で構成されてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
For example, the building is not limited to the
The shape, seat arrangement, capacity, etc. of the spectator seats 20 are not particularly limited.
The shape of the
The material and shape of the
屋根架構60は、3つ以上のテンションリング62を備えてもよい。また、屋根架構60は、上下に並んで配置された複数のコンプレッションリング61と、1つのテンションリング62とを備えてもよい。
コンプレッションリング61は、鋼管で構成されるものに限られず、例えば、鋼管以外の鋼材や、鉄筋コンクリートで構成されてもよい。また、コンプレッションリング61は、の複数の部材を環状に接続した構成に限られず、1つの環状の部材で構成してもよい。
ストラット64は、鋼管で構成されるものに限られず、例えば、鋼管以外の鋼材や、樹脂材、繊維材で構成されてもよい。
The
The
The
第1多角形C1を設定する際、正多角形Gの各辺G1を屋根架構60の内縁の予定形状に交わるように平行移動させてもよいし、各二等辺三角形Sの第1直線S3が屋根架構60の内縁の予定形状と交わるように各二等辺三角形Sをスライドさせてもよい。この場合、第1多角形C1の外側に第2多角形C2を設定し、第2多角形C2をコンプレッションリング61の位置に設定するとともに、第1多角形C1をテンションリング62の位置に設定する。
コンプレッションリング61およびテンションリング62は、接続ケーブル63で区画された領域の長さが各区画で同じであってもよい。
正多角形Gの頂点の数は、特に限定されないが、数を多くするほど屋根架構60の内縁または外縁の予定形状に近付けることができる。
When setting the first polygon C1, each side G1 of the regular polygon G may be moved in parallel so as to intersect the planned shape of the inner edge of the
The
The number of vertices of the regular polygon G is not particularly limited, but the larger the number, the closer to the planned shape of the inner edge or the outer edge of the
60…屋根架構、61…コンプレッションリング、62…テンションリング、63…接続ケーブル、C1…第1多角形、C2…第2多角形、G…正多角形、G1…辺、L…直線、M…予定形状、S…二等辺三角形、S1…等辺、S2…底辺、S3…第1直線、S4…第2直線、P1、P21、P22…接続位置、θ1、θ2…角度。 60 ... roof frame, 61 ... compression ring, 62 ... tension ring, 63 ... connection cable, C1 ... first polygon, C2 ... second polygon, G ... regular polygon, G1 ... side, L ... straight line, M ... Planned shape, S ... isosceles triangle, S1 ... equilateral, S2 ... base, S3 ... first straight line, S4 ... second straight line, P1, P21, P22 ... connection position, θ1, θ2 ... angle.
Claims (5)
正多角形を設定する工程と、
前記正多角形をその各辺に分割する工程と、
分割した各辺を独立して平行移動させる工程と、
平行移動した各辺またはその延長線が互いに交わる点を頂点とする第1多角形を設定する工程と、
前記第1多角形と同心かつ対応する頂点の内角が前記第1多角形と等しい第2多角形を設定する工程と、
前記第1多角形および前記第2多角形のうちの外側の多角形を前記コンプレッションリングの位置に設定し、前記第1多角形および前記第2多角形のうちの内側の多角形を前記テンションリングの位置に設定し、前記第1多角形の頂点と前記第2多角形の頂点とを結ぶ直線を前記接続ケーブルの位置に設定する工程とを備えていることを特徴とする屋根架構の設計方法。 It is a method of designing a roof frame in which a compression ring and a tension ring arranged inside the compression ring are connected by a connection cable.
The process of setting a regular polygon and
The process of dividing the regular polygon into its respective sides, and
The process of independently moving each divided side in parallel,
The process of setting the first polygon whose apex is the point where each side moved in parallel or its extension line intersects with each other.
A step of setting a second polygon concentric with the first polygon and having an internal angle of a corresponding vertex equal to that of the first polygon.
The outer polygon of the first polygon and the second polygon is set at the position of the compression ring, and the inner polygon of the first polygon and the second polygon is the tension ring. A method for designing a roof frame, which comprises a step of setting the position of the first polygon and setting a straight line connecting the apex of the first polygon and the apex of the second polygon at the position of the connection cable. ..
正多角形を設定する工程と、
前記正多角形の中心と頂点とを結ぶ線で前記正多角形を複数の二等辺三角形に分割する工程と、
前記複数の二等辺三角形を隣接させたままその等辺に沿ってスライドさせる工程と、
各二等辺三角形においてその底辺と平行な第1直線を前記複数の二等辺三角形で連続させて第1多角形を設定する工程と、
各二等辺三角形の前記第1直線と平行な第2直線を前記複数の二等辺三角形で連続させて第2多角形を設定する工程と、
前記第1多角形および前記第2多角形のうちの外側の多角形を前記コンプレッションリングの位置に設定し、前記第1多角形および前記第2多角形のうちの内側の多角形を前記テンションリングの位置に設定し、前記第1多角形の頂点と前記第2多角形の頂点とを結ぶ直線を前記接続ケーブルの位置に設定する工程とを備えていることを特徴とする屋根架構の設計方法。 It is a method of designing a roof frame in which a compression ring and a tension ring arranged inside the compression ring are connected by a connection cable.
The process of setting a regular polygon and
The process of dividing the regular polygon into a plurality of isosceles triangles by a line connecting the center and the apex of the regular polygon, and
The process of sliding the plurality of isosceles triangles adjacent to each other along the isosceles triangles,
A step of setting a first polygon by connecting a first straight line parallel to the base of each isosceles triangle with the plurality of isosceles triangles.
A step of setting a second polygon by connecting a second straight line parallel to the first straight line of each isosceles triangle with the plurality of isosceles triangles.
The outer polygon of the first polygon and the second polygon is set at the position of the compression ring, and the inner polygon of the first polygon and the second polygon is the tension ring. A method for designing a roof frame, which comprises a step of setting the position of the first polygon and setting a straight line connecting the apex of the first polygon and the apex of the second polygon at the position of the connection cable. ..
前記コンプレッションリングの内側に配置されるテンションリングと、
前記コンプレッションリングと前記テンションリングとを接続する接続ケーブルとを備え、
前記コンプレッションリングおよび前記テンションリングは、前記接続ケーブルで区画された領域の長さが各区画で異なり、
前記コンプレッションリングと前記接続ケーブルとが互いの接続位置において平面視で成す角度は、各接続位置で同一とされ、
前記テンションリングと前記接続ケーブルとが互いの接続位置で成す角度は、各接続位置で同一とされていることを特徴とする屋根架構。 With a compression ring
A tension ring placed inside the compression ring and
A connection cable for connecting the compression ring and the tension ring is provided.
The compression ring and the tension ring have different lengths of regions partitioned by the connecting cable.
The angle formed by the compression ring and the connection cable in a plan view at each connection position is the same at each connection position.
A roof frame characterized in that the angle formed by the tension ring and the connection cable at each connection position is the same at each connection position.
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