JP7062829B1 - 直線部材によるドーム状部材網の構築に使用する鉛直台 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は特許文献３と特許文献４によるドーム状部材網の構築に関して、ドームの構築をより簡略化して施工性と経済性の向上を図ることを課題とする。【解決手段】本発明は、課題を解決する手段として、ドーム状部材網の構築時に放射状に配置されるドーム弧長の半分の長さの直線部材の中間部に鉛直台を設け、この鉛直台が、直線部材の位置決めと直線部材の傾きを防止する役割、平面部材網を吊り上げる役割、及び直線部材の座屈を防止する役割を担うことにより、課題を解決したものである。【選択図】 図１

Description

本発明は、特許文献１及び特許文献２に関するドーム状の部材網の構築時に使用する新たな鉛直台を提案するものである。

ドーム又はドーム状構造体を構築する場合、現場で仮設足場、支保工、形枠を組みコンクリートを打設して構築する方法や、工期短縮、高所作業の軽減等をはかるため、事前に工場等で製作した各種部材を建設現場に運搬し、建設現場に仮設足場、支保工を組み、クレーン等により各種部材を持上げ、それらを接続・結合して構築する方法等が実施されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

このような従来の方法は、構築するドーム形状に合わせたコンクリート打設用形枠や、組み立て部材を製造・加工することが不可欠であるが、特許文献３及び特許文献４の方法はそれらとは全く異にして、直線状部材を現場でアーチ状に強制変形させてドーム状部材網を構築することにより、仮設足場、支保工、クレーン等の重機の使用や高所作業を大幅に減少させるものであるが、ドーム状部材網の構築に関して、その構築が複雑なため建設費の上昇を招くことが危惧されている。

特開平１１－０６２００号公報 特開平１０－０６１０１号公報 特許第６０６３０８６号公報 特許第６５５７８０９号公報 特許第６６２３３３１号公報

本発明は特許文献３と特許文献４によるドーム状部材網の構築に関して、ドームの構築をより簡略化して施工性と経済性の向上を図ることを課題とする。

ドーム状部材網Ｃの構築に際して、本願発明の鉛直台６を使用することにより課題を解決するものである。

ドーム状部材網Ｃは、最初に、基礎工１上に直線部材３を放射状に配置して平面部材網Ａを形成し、この平面部材網Ａの中間部を高くして凸状部材網Ｂを構築し、次にこの凸状部材網Ｂを縮径してドーム状部材網Ｃを構築する、という過程により構築される。

ここで、ドーム状部材網Ｃを構築するために使用される直線部材３は、構築するドーム状部材網Ｃの弧長Ｓ０の半分の長さ、Ｓ０／2である。この直線部材３の内側端部を水平状に固定することで、構造上、長さＳ０の１本の部材と見なされる。

上記３種の部材網Ａ、Ｂ及びＣの構築において鉛直台６が使用される。この鉛直台６は図１で示すように、相対する平行材６ａの上下端を幅止め材６ｂと６ｃで固定するもので、上端の６ｃは直線部材３を平行材６ａの間に通してから固定される。

スパンがＬでライズがｆのドーム状部材網Ｃの構築における最初の過程である平面部材網Ａの形成について、図２で説明する。形成する平面部材網Ａの中間の円周上に複数の鉛直台６を鉛直に設置する。この鉛直に設置された鉛直台６の平行材６ａの間に直線部材３を通す。平行材６ａの間を通した直線部材３の内側端部を固定板装置２に水平状に固定する。こうして複数の直線部材６が放射状に配置される。放射状に配置された直線部材３の外側端部は、縁付き平滑板７の上に載せ、包囲方向には自由に移動でき、半径方向には移動できない包囲ワイヤ８によって係止される。こうして平面部材網Ｂが形成される（図２参照）。中間部に設置した鉛直台６によって、直線部材３の位置決めがなされ、直線部材３の中間部の横方向のズレや部材の傾きを防止することができ平面部材網の形成を容易にした。本願の鉛直台６の効用である。

平面部材網Ａから２つの方式でドーム状部材網が構築される。その１つは着地縮径方式で、平面部材網Ａを基礎工１に着地した状態で縮径する方式（図３ａ）で、他の１つは非着地縮径方式で、平面部材網Ａを吊り上げて基礎工１に対し非着地にした状態で縮径する方式（図３ｂ）である。

平面部材網Ａからドーム状部材網Ｃを構築する２方式のうちの１つである着地縮径方式における、平面部材網Ｃから凸状部材網Ｂを構築する方法について図４の断面図で説明する。鉛直台６の上方に吊装置９を仮設し、鉛直台６の平行材６ａに挟まれ下にある直線部材３（図４ａの実線丸１参照）を吊りグリップ９ａ（図１ｂ参照）で掴み、吊り装置９により、平面部材網Ａを空に吊り上げる（図４ａの破線丸２参照）。吊り上げられた直線部材３の端部は弾性変形でδ０撓み、直線部材３は中央部が高い凸状状態になる。

ここで吊り上げ時に発生する弾性変形量δ０は、凸状部材網Ｂをドーム状部材網Ｃに変換する工程に大きな影響がある。δ０が大きいほど、縮径開始時の縮径水平力ΣＨは小さくなり、また縮径量も少なくて済む。従って、施工が容易になり工事費も小さくすることが出来る。鉛直台６を使用し吊り上げる本願の方法では、例えば基礎工１上に支持台等を積み上げて凸状部材網を構築する方法に比べ、大きなδ０を採用することが出来る。本願の鉛直台６の効用である。

鉛直台６に保持材１０を設置し、吊り上げて凸状になった平面部材網（図４ｂの実線丸２参照）を降ろして、基礎工１上に着地した状態で保持台１０により支持し、凸状部材網Ｂが形成される（図４ｂの破線丸３参照）。

基礎工１に着地している凸状部材網Ｂを、ドーム状部材網Ｃに構築する方法について図５により説明する。
着地している凸状部材網Ｂの外側端部に縮径水平力ΣＨを作用させると（図５ａの実線丸３参照）、凸状部材網Ｂの中央部が保持材１０から離れ上昇し、ドーム状になり、ライズがｆ１のドーム状部材網Ｃが形成される（図５ａの破線丸４参照）。

形成されたライズｆ１のドーム状部材網（図５ｂの実線丸４参照）の縮径を更に進めると、ライズが大きくなり、ライズがｆ、スパンがＬの所要のドーム状部材網が構築される（図５ｂの破線丸５参照）。

ここで、着地状態の縮径水平力ΣＨは、直線部材３をアーチ状に変形させるための強制水平力Ｈｒと、アーチの自重による水平反力Ｈｇの合計でΣＨ＝Ｈｒ＋Ｈgである。

図６は、ドーム状部材網Ｂ構築過程の縮径水平力ΣＨの変化を示す。縮径開始時の端部の撓みがδ０の時が最大で、縮径最終時のドームのライズがｆの時最小になる。ΣＨの内訳として、水平反力Ｈｇは強制水平力Ｈｒより大きく、その水平反力Ｈｇは縮径開始時が最大で、逆に強制水平力Ｈｒは完成時に最大になることを示している。

直線部材３に大きな縮径水平力ΣＨが作用すると、横方向の座屈が発生する。横方向の座堀を防止するためには、直線部材３の横方向の剛性を大きくすることが１つの方法で、直線部材３の断面として十字断面が採用される（図７参照）。

もう１つの方法は、直線部材３の拘束区間である座屈距離Ｌ０を小さくする方法である。直線部材３の両端部が拘束されている場合のＬ０は、Ｌ０＝Ｓ０／2である。一方、直線部材３の中間部の横方向の変位を鉛直台６等により拘束した場合のＬ０は、Ｌ０＝Ｓ０／４になり、座屈を発生させる座屈荷重が大きくなり、座屈を防止する機能が大きくなる（図４ａ参照）。

縮径水平力ΣＨの最大値が大きい着地縮径の場合、座屈対策として上記の２つの方法が採用され、直線部材３の断面は図７に示す強軸３ａがｈで弱軸３ｂがｂの十字断面になる。ΣＨが大きいと弱軸ｂが大きくなる。又、隣接する鉛直台６を環状枠５で連結して鉛直台６の横方向の変位を拘束する方法が採用される（図８参照）。このように本願の鉛直台６は環状枠５を設けて直線部材３の座屈強度を高めることが出来る。本願の鉛直台６の効用である。

構築されたドーム状部材網Ｃは、環状支承１３に固定される。固定後、隣接する直線部材３を幅止め鋼１４によって連結し、環状枠５と鉛直台６が撤去され、ドーム状部材網Ｃの構築が完結する（図９の斜視図参照）。

平面部材網Ａからドーム状部材網Ｃを構築する２方式のうちの別の非着地縮径方式について説明する。非着地方式は着地方式に比べ縮径水平力ΣＨが小さいことが特徴である。前出図６に示されるように、着地方式の縮径では、縮径水平力ΣＨは、直線部材３を強制的にアーチ化するための強制水平力Ｈｒと、アーチの自重による水平反力Ｈｇとを合計したもので，ΣＨ＝Ｈｒ＋Ｈｇになるのに対し、非着地方式では、アーチの自重による水平反力Ｈｇは発生しないので、ΣＨ＝Ｈｒであり、非着地方式は着地方式より小さい縮径水平力ΣＨでドーム状部材網Ｃを構築することが出来る。

非着方式の縮径では縮径水平力ΣＨが着地式に比べ小さいため、直線部材３の座屈対策としては直線部材の断面を十字断面（図７参照）とすることで対処し、座屈長Ｌ０を小さくする対策はここではとらないことにする。従って鉛直台６には環状枠５は取り付けず、鉛直台６は直線部材３の中間部の横方向変位の拘束には利用されない。ここでの鉛直台６は直線部材３の吊り上げに専用される。

図１０は吊り上げ専用の鉛直台６である。鉛直台６の上端に吊り装置９を仮設する。鉛直台６の平行材６ａの間を通して下側に配置され、平面部材網Ａを構成している直線部材３を吊りグリップ９ａで掴み、吊り装置９により吊り上げる。このように鉛直台６は直線部材３の吊り専用に用いられる。

平面部材網Ａを吊り上げて非着状態にしてドーム状部材網Ｂを構築する方法について図１１により説明する。平面部材網Ｃ（図１１ａの実線丸１参照）をδ１吊り上げるとライズがｆ＝δ０＋δ１の空に浮いた凸状部材網Ｂが形成される（図１１ａの破線丸２参照）。δ１は後述する分割吊り上げ量で、以後の吊り上げは、δ１の吊り上げを繰り返して所定のライズｆのドーム状部材網を構築する。

空に浮いた凸状部材網Ｂ（図１１ｂの実線丸２参照）を縮径水平力ΣＨで縮径すると、凸状部材網Ｂの端部が基礎工１に接地し、ライズがｆ１のドーム状部材網Ｃ（図１１ｂの破線丸３参照）が形成される。吊り上げ荷重は維持した接地状態で、包囲ワイヤ８を引締め固定する。この後、次の吊り上げが行われる。

δ１の吊り上げによって空に浮いたライズｆ１のドーム状部材網Ｃ（図１１ｃの実線丸３）の端部が接地するまで縮径すると、ライズｆ２のドーム状部材網Ｃが形成される（図１１ｃの破線丸４）。接地しているｆ２のドーム状部材網Ｃを再度吊り上げ、縮径、接地を実施しｆ３のドーム状部材網Ｃ形成後（図１１ｄの破線丸５参照）、この吊り上げ、縮径、接地の繰り返しによりライズがｆ、スパンがＬの所定のドーム状部材網Ｃが形成される（図１１ｅの破線丸６参照）。
繰り返しの吊り上げ作業をクレーン等で行う場合、その架設費用が大きいだけでなく、多数の吊上げ点を同調して吊り上げることも簡単ではない。本願の鉛直台は費用、施工性においてそれらの問題点を解決することが出来る。本願の鉛直台６の効用である。

所定のライズｆとスパンＬを形成してから、包囲ワイヤ８を引締め固定して、吊り上げを終了し、直線部材３の端部を基礎工１に設けたドームの環状支承１３に降ろすことになるが、ドームの環状支承１３に降ろすと着地状態になるため直線部材３には新たに水平反力Ｈｇが発生する。従って着地前に座屈を防ぐために、幅止め鋼１４によって直線部材３を連結することが必要になる。幅止め鋼１４による連結後（図９の斜視図参照）、ドームの環状支承１３にドーム状部材網Ｃが降ろされ固定され、鉛直台６が撤去され、ドーム状部材網Ｃが完成する。

吊り下ろしたドーム状部材網Ｃには、着地により自重による支点反力Ｈｇが発生するため、ドームの環状支承１３は支点反力Ｈｇを支持できる構造が必要になる。

環状枠付き鉛直台の説明図である。 着地縮径方式の平面部材網の説明図である。 着地縮径方式と非着地縮径方式の説明図である。 着地縮径方式による凸状部材網の構築過程の説明図である。 着地縮径方式によるドーム状部材網の構築過程の説明図である。 縮径による縮径水平力ΣＨの変化図である。 直線部材の十字断面の説明図である 環状枠による鉛直台の横方向変位の拘束状態の説明図である。 ドーム状部材網の完成時の斜視図である。 吊り上げ用の鉛直台の説明図である。 非着地縮径方式によるドーム状部材網の構築過程の説明図である。 実施例１の着地縮径方式の平面部材網の説明図である。 実施例１の着地縮径方式の縮径方法の説明図である。 １次施工と２次施工の説明図である。 １次施工と２次施工の説明図である。 ドーム状部材網完成時の斜視図である。 固定板装置の説明図である。 実施例１の溝付き平滑板の説明図である。 実施例２の非着地縮径方式の平面部材網の説明図である。 実施例２の非着地縮径方式の縮径方法の説明図である。 実施例２の拘束柱の説明図である。

（実施例１）環状枠５付き鉛直台６を用いたドーム状部材網Ｃの構築について、図１２乃至図１７を用いて説明する。構築するドーム状部材網Ｃは、図１２の中規模なドーム状部材網を想定する。ドーム状部材網の構築は、１次施工と２次施工に分割し、両施工には８本の直線部材３が使用される。

１次施工では立地面を８等分し直線部材３を８本用いて、ドーム状部材網Ｃを構築する。構築は、特許文献３による着地方式によるものとして、構築方法についての詳細な説明は省くが、環状枠５付き鉛直台６を直径Λ１の円周状に８台設置し、鉛直台６の平行材６ａの間に直線部材３を通すことにより、縮径過程の直線部材３の座屈を防止することが出来る。

２次施工は、特許文献５の方法によって、１次施工で構築されたドーム状部材網Ｃ（図１４ａの平面図参照）を支保工にして構築され、２次施工の直線部材３は、１次施工の環状枠５の中間部に配置される（図１４ｂ１の平面図と図１４ｂ２の斜視図参照）。

使用する直線部材３の断面は図７で、横方向の座屈を防ぐために、断面の弱軸３ｂを拡幅した十字断面である。使用される十字断面の強軸３ａには、強度の高い鋼材が使用されるが、弱軸３ｂは剛性を大きくするためであり、通常、強度的には強軸３ａの強度以下のものが使用される。

図１２で示す１次施工では、直線部材３の中間部にあたる直径Λ１の円周上の８カ所に下部工４が施工され、この下部工４に鉛直台６が鉛直に設置される。この鉛直台６の上部に環状枠５が接続・固定され、８台の鉛直台６は環状に連結され（図８参照）、包囲方向の動きが拘束される。

図１２に示す平面部材網Ａ（図１３の実線３・Ａ）を形成後、鉛直台６の上部に設置した吊り装置９により平面部材網Ａを吊り上げ量δ０だけ吊り上げ、保持材１０で保持して凸状部材網Ｂを構築する（図１３の実線３・Ｂ参照）。構築した凸状部材網Ｂを縮径してドーム状部材網Ｃを構築する。

縮径するための水平力ΣＨは最初大きく、縮径の進行により徐々に減少する（図６参照）。最初の最大ΣＨに対して、直線部材３の横方向の剛性と環状枠５付き鉛直台６による包囲方向の拘束により座屈が防止され、１次施工のドーム状部材網Ｃが構築される（図１３実線３・Ｃ参照）。

１次施工のドーム状部材網Ｃ構築後（図１４ａ平面図参照）、２次施工が開始される。２次施工の直線部材３が１次施工の直線部材３の中間に配置される。配置された直線部材３の内側端部が、１次施工で構築したドーム状部材網Ｃの固定板装置２に水平状に固定され、その中央部が環状枠５の上に置かれ（図１４ｂ１参照）、端部が基礎工１の上方に張出す（図１４ｂ２参照）。張出して基礎工１に対して非着地の直線部材３の端部を、ドームの環状支承１３に引寄せる縮径をすることによりアーチが形成される（図１４ｃ参照）。円周上の環状枠５に代わって直線部材３の相互を幅止め鋼１４で固定し、ドーム状部材網が構築される（図１４ｄ参照）。

ドーム状部材網Ｃの構築後、構築後のドーム状部材網Ｃの利用の方法によっては、図１５の斜視図に示すように、幅止め鋼を増やして１６本の直線部材３が接続される。環状枠５と鉛直台６は撤去される。形成したドーム状部材網Ｃを環状支承１３に固定してドーム状部材網Ｃが完成する。

２次施工は、１次施工を支保工として、基本的には直線部材３を１次施工の上に並べて端部を引寄せ固定するだけの作業であり、１次施工に比べて施工が簡略化される。

ドーム状部材網Ｃは、ドームの外周を囲むドーム環状支承１３（図１５参照）に固定される。ドーム環状支承１３は、ドーム状部材網Ｃによる荷重の他に、ドーム状部材網Ｃの利用方法によって発生する水平力にも対応できる構造になっている。通常ＰＣ鋼材のケーブルを配置したＰＣ構造になる。

ドームの頂部を構成する固定板装置２の１例について、図１６により説明する。直線部材３を上下に挟む固定板２ａを、ボルト２ｂとナット２ｃで締め付けて直線部材３を水平状に固定する。締め付けにはジャッキが使用される。

ドームの外側端部の溝付き平滑板７は図１７に示すように、平滑板７の両側に縁材７ａを設け、縮径中の直線部材３が平滑板７から外れないようにし、包囲方向の移動を拘束している。アンカ７ｂによって基礎工１に固定されている。

（実施例２）吊り用の鉛直台６を用いて、非着地縮径によるドーム状部材網の構築に付いて、図１８の平面部材網Ａを用いて説明する。ドーム状部材網Ｃを構築する基礎工１の中央部に固定板装置２が配置され、中間部の直径Λ１位置に吊り用の鉛直台６が下部工４に仮設され、外側の直径Λ２位置に位置決めのための第２の鉛直台として拘束柱１２が下部工１２ａに仮設される。

１次施工について図１８乃至図２０により説明する。８本の直線部材３が、固定板装置２に水平状に固定され、吊り用の鉛直台６と拘束柱１２のＵ型の間に配置される（図１８参照）。吊り用の鉛直台６の上端に設けた吊り装置９により平面部材網Ａが分割吊り上げ量δ１だけ吊り上げられ、非着地状態になった平面部材網Ａが縮径される。縮径により外周が接地したライズがｆ１の低いドーム状部材網Ｃが形成される。このライズｆ１のドーム状部材網Ｃを分割吊り上げ量δ１だけ吊り上げ、縮径、接地によりさらにライズが増加する。この１連の吊り上げと縮径、接地を繰り返して、所要のライズｆでスパンＬの１次施工のドーム状部材網Ｃが構築される（図１９参照）。

分割吊り上げ量δ１の吊り上げと縮径時に直線部材３の端部が包囲方向にズレないように拘束柱１２が使用される（図２０参照）。拘束柱１２のＵ型の間に置かれ、分割吊り上げ量δ１だけ吊り上げられた直線部材３（図２０の実線）の端部が、引寄せワイヤ１２ｄで、環状支承１３に設けられた引寄せ装置１２ｃによりで引寄せられて接地する（図２０の破線参照）。吊り上げ、縮径、接地が繰り返され、１次施工によるドーム状部材網Ｃが構築される（図１９参照）。

１次施工後２次施工が行われる。この２次施工は、実施例１の環状枠５付き鉛直台６を使用した場合と同様に行われる。こうして１次と２次によって１６本の直線部材３によるドーム状部材網が構築される（図１５参照）。

１：基礎工
２：固定板装置
３：直線部材
３ａ：直線部材断面の強軸
３ｂ：直線部材断面の弱軸
４：鉛直台の下部工
５：環状枠
６：鉛直台
６ａ：平行板
６ｂ：下部幅止め材
６ｃ：上部幅止め材
７：縁付き平滑板
７ａ：縁材
７ｂ：アンカボルト
８：包囲ワイヤ
９：吊り装置
１０：保持材
１１：吊りグリップ
１２：拘束柱
１２ａ：拘束柱の下部工
１２ｂ：拘束柱の幅止め材
１２ｃ：引寄せ装置
１２ｄ：引寄せワイヤ
１３：ドームの環状支承
１４：幅止め鋼
ｈ：直線部材の断面高
ｂ：直線部材の断面幅
Ａ：平面部材網
Ｂ：凸状部材網
Ｃ：ドーム状部材網
Ｓ０：ドームの弧長
Ｌ０：直線部材の座屈長
Ｈｒ：直線部材をアーチ状に変形させるための強制水平力
Ｈｇ：アーチの自重による水平反力
ΣＨ：縮径水平力ΣＨ＝Ｈr+Ｈg
Ｌ：ドーム状部材網の所定スパン
ｆ：ドーム状部材網の所定ライズ
Λ０：固定板装置の直径
Λ１：鉛直台の配置直径
Λ２：拘束柱の配置直径
δ０：凸状部材網の端部の弾性変形量
δ１：平面部材網の分割吊り上げ量
ｙｓ：鉛直台位置のドーム状部材網の高さ

Claims (1)

1. 直線部材を用いて、骨組み構造のドーム状部材網を構築するために使用される鉛直台であって、相対する平行材の下部を鉛直に固定した鉛直台を、構築するドーム状部材網の中間の円周上に複数台配置し、ドーム状部材網を構築する直線部材を、前記鉛直台の平行材の間に通し、該直線部材の内側端部相互を固定することにより、該直線部材による放射状の平面部材網が形成され、該平面部材網の外側端部に内向きの水平力を作用させる縮径により、ドーム状部材網が構築され、この構築過程における前記平面部材網の形成において、前記直線部材の位置を決める位置決めと、該直線部材の傾きを防止する役割を担うために使用される鉛直台であって、前記円周上に配置された複数の鉛直台相互を環状枠で連結することにより、前記鉛直台の円周方向の移動が拘束され、同時に前記鉛直台の平行材の間に挟まれている前記直線部材の横方向の移動も拘束される結果、前記直線部材の横方向の座屈が防止され、この座屈防止の役割を担うために使用される環状枠で連結された鉛直台。
   
   

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