JPH05287811A - ドーム式屋根構造 - Google Patents
ドーム式屋根構造Info
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Abstract
させることにより建設コストの削減化を図り、主架構の
上部中央を補強して構造安定性を高めるとともに、イベ
ント時に使用する照明、音響機器等を有効に吊り下げ配
置することが可能なドーム式屋根構造を提供することを
目的としている。 【構成】 この屋根構造は、平面トラス構造とされた主
架構10と、この主架構10の屋根中央を補強する立体
トラス構造とされた複層トラス部と、ケーブル構造を採
用した補強架構11とで構成されている。主架構10
は、複数の鉄骨材を相互に接続して側面視上方に湾曲及
び平面視円形状に構築されている。また、複層トラス部
は、主架構10の施設内側の中央に一体に構築されてい
る。また、補強架構11は、主架構10の施設内側中央
に配設された複数条の放射ケーブル20と、円周ケーブ
ル21a,21bと、束材22とで構成されている。
Description
適用して好適なドーム式屋根構造に関する。
な固定ドーム式屋根が採用されてきている。固定ドーム
式屋根の構造形式としては、鉄骨トラス構造、ケーブル
構造が知られている。
トラス状に接続して比較的良好な構造安定性が得られる
複層トラスドームと、図14に示す構成鉄骨材を平面ト
ラス状に接続してなる単層トラスドーム1とに分類され
ているが、前記複層トラスドームは、屋根の構造安全性
を得るための施工費用の増大、工期の長期化などの面で
種々問題があり、そのため軽量化が図られながら施工費
用の低減化及び工期の短縮化が図られる単層トラスドー
ム1が採用される場合がある。
構造は、図15に示すように、複数本の上弦材や下弦材
として多数本のケーブル2、3が配設され、それらケー
ブル2、3に束材4が鉛直配置に支持された構造とさ
れ、外周方向に向けて大きな張力が導入されたケーブル
2が、ドーム境界部(ドーム式屋根の外周部)のコンプ
レッションリング5に締結される構造とされている。
層トラスドーム1は、例えば積雪等の偏荷重により容易
に崩壊しやすいというドーム構成材の座屈耐力の面で問
題があるとともに、ドーム境界部構造は、ドーム境界部
に矢印A方向に加わる大きなスラスト(単層ドーム全体
を支持するドーム内部力)を処理するために強靭なテン
ションリング6としなければならず、このテンションリ
ング6とこのテンションリング6を支持するための施設
構築にかかる建設コストが大幅に増大してしまうという
問題があった。
可撓性のケーブル2、3が構成部材とされたフレキシブ
ルな構造であるため、構造安定性を高めるためにケーブ
ル2に大きなプレストレスが必要となる。そのため、前
記単層ドーム1と逆に、ドーム境界部材を矢印B方向の
大きなスラストに対抗する強靭なコンプレッションリン
グ5としなければならず、コンプレッションリング5と
このコンプレッションリング5を支持する施設構築にか
かる建設コストが大幅に増大してしまうという問題があ
った。
で、単層トラス式ドーム屋根及びケーブル式ドーム屋根
の優れた特徴点を利用し、主架構の外周境界部に加わる
スラストを低減させることにより建設コストの削減化を
図り、主架構の上部中央を補強して構造安定性を高める
とともに、イベント時に使用する照明、音響機器等を有
効に吊り下げ配置することが可能なドーム式屋根構造を
提供することを目的としている。
ドーム式屋根構造は、室内の運動競技施設に適用して好
適なドーム式屋根構造であって、複数の鉄骨材を相互に
平面トラス状に接続し、側面視において上方に湾曲して
平面視円形状に構築されているとともに、外周境界部が
リング状とされて施設内部を覆う主架構と、主架構の施
設内中央部において一体に構築され、主架構の鉄骨材と
水平方向に若しくは下方に湾曲して延在する下弦材との
間に鉛直材が接続されてなり、主架構の中央部を補強す
る複層トラス部と、主架構の施設内側に構築され、平面
視において複層トラス部の外周から放射状に延在する複
数条の放射ケーブルと、主架構の同心円上に配設された
複数の円周ケーブルと、放射ケーブルと円周ケーブルと
の交差位置において上端部が主架構の鉄骨材と接続さ
れ、かつ放射ケーブル及び円周ケーブルに保持されて鉛
直配置される束材とで構成され、放射ケーブルに放射方
向外方へ張力を導入してその末端側を主架構に締結する
ことにより、束材によって主架構の鉄骨材を押し上げる
補強架構とを具備してなることを特徴とするものであ
る。
は、円周ケーブルに沿って隣接配置された束材の上端部
間に第1の補助ケーブルが架け渡され、第1の補助ケー
ブルの中央部に補助束材の下端部が締結されているとと
もに、補助束材の上端部が主架構の鉄骨材に接続し、第
1の補助ケーブルに張力が導入されることにより補助束
材によって主架構の鉄骨材が押し上げられることを特徴
とするものである。
は、平面視において放射ケーブルと交差して延在し、か
つ主架構の外周側の鉄骨材に緊結された第2の補助ケー
ブルの一端側が束材の下端部に緊結されており、この第
2の補助ケーブルに主架構の外周側に向けて張力を導入
することを特徴とするものである。
れば、主架構単体においてリング状の外周境界部に発生
するスラストに対抗する反力として、放射ケーブルによ
り導入された張力が外周境界部にかかる構造とされてお
り、外周境界部のスラストが減少するので外周境界部の
負担が著しく軽減される。それにより、従来の鉄骨トラ
ス式ドーム構造に不可避であった大断面の外周境界部を
軽微な外周境界部とすることができる。また、この外周
境界部を支持する施設構築にかかる建設コストが大幅に
削減される。
のケーブル構造と比較してさほど大きなプレストレスが
必要とされない。また、ケーブル構造の過度のフレキシ
ビリティが回避される。
に接続してなる主架構の施設内側に補強架構が組み合わ
せて構築され、補強架構の全ての放射ケーブルに放射方
向外方へ向く張力が導入されることにより、鉛直配置さ
れた束材の束材軸力(束材が上昇して主架構の接合部を
押し上げる力)によって主架構の鉄骨材相互の接合部が
均一に押し上げられる。これにより、複層トラスドーム
に比べて大幅な鉄骨重量の低減が図られ、補強架構によ
る主架構のケーブル補強により積雪などに対する構造安
全性が複層トラスドームと同様のレベルとされるので、
単層トラスドーム構造を採用した主架構の不安定性が十
分に回避され、鉄骨材の座屈耐力が十分に高められる。
の鉄骨材相互の接合部に対して鉛直方向の荷重を支持す
る複層トラス部が一体に構築されているので、主架構中
央部の補強が十分になされ、さらには、複層トラス部の
構成部材である下弦材に様々なイベント時に使用する照
明、音響機器等を吊り下げ配置することができる。
よれば、円周ケーブルに沿って隣接配置された束材の上
端部間に配設された第1の補助ケーブルに張力が導入さ
れ、それにより第1の補助ケーブルの中央に位置する補
助束材の束材軸力によって主架構の鉄骨材相互の接合部
が均一に押し上げられ、かつ束材とともにほとんど全て
の主架構の鉄骨材相互の接合部が押し上げられる構造と
されているので、主架構を構成している鉄骨材の応力が
均一化され、構造安定性がさらに高い屋根構造が得られ
る。
よれば、平面視において放射ケーブルと交差して延在
し、かつ主架構の外周側の鉄骨材に接続された第2の補
助ケーブルの一端側が束材の下端部に接続されており、
この第2の補助ケーブルに主架構の外周側に向けて張力
を導入することにより、放射ケーブルによる放射方向外
方のみの張力導入だけでなく、補強架構全体に均一化さ
れた張力が導入されるので、主架構全体に同一の補強効
果が得られる。
を、図1ないし図13を参照して作用とともに説明して
いく。本実施例のドーム式屋根構造は、側面視において
上方に湾曲しているとともに平面視円形状に構築されて
施設内部を覆う主架構10(図1及び図2参照)と、こ
の主架構10の施設内中央部において一体に構築された
複層トラス部18(図3参照)と、主架構10の施設内
側に複層トラス部18と連続して構築された補強架構1
1(図4ないし図7参照)とで概略構成されている。
トラス状に接続されて構築された直径200m、高さ3
0m(ライズ/スパン比0.15)のラチス形式構造体
である。すなわち、図1に示すように、平面視円形状に
形成される主架構10の外周縁部には、複数本の外周材
12が相互に接合されて外周境界リング13が形成され
ている。
は、外周境界リング13と円中心Pを一致させた状態で
径を漸次縮小させながら、複数の円周材15を相互に接
合してなる8つの内周円14a、14b…が形成されて
いる。また、これら内周円14a、14b…は、円中心
Pに向かうに従い、漸次高さが上昇して設けられてい
る。
過する径方向には、円中心Pに向かうに従い漸次高さを
上昇させた状態で複数の放射材16が相互に接合されて
いる。そして、放射材16…相互は、円中心P側におい
ては径方向に接合されているが、外周境界リング13側
に向かうに従い漸次周方向に向いて接合されている。
材16が相互に接続されることにより、平面視円形状で
上方に湾曲し、かつ上部中央に円形開口部17を形成し
た主架構10が形成される。そして、前述した主架構1
0外周に設けられた外周境界リング13は、主架構10
の外周縁部に発生する側面視矢印方向のスラストF1
(主架構を支持する施設を推す力)を負担する構造とさ
れている。
うに主架構10の施設内Rの中央部に、主架構10と一
体に構築されている。すなわち、この複層トラス部18
は、上方に湾曲した主架構10の中央部に対して下方に
湾曲して配設された下弦材18aと、この下弦材18a
と主架構10の鉄骨材(外周材12、円周材15、放射
材16)との間に鉛直方向に延びて配置された鉛直材1
8bとで構成され、平面視において主架構の円形開口部
17と一致する開口部19を有して形成されている。な
お、下弦材18aは、下方に湾曲した構造に限らず、例
えば水平方向に延在していても構造的に問題はない。
示すように、放射ケーブル20…と、円周ケーブル21
a、21b…と、束材22…とが主構成部材とされて主
架構10の施設内R側に構築されている。すなわち、円
周ケーブル21a、21b…は、円中心Qを一致させた
状態で径が縮小された円周ケーブルが内方側とされ、か
つ径が縮小された円周ケーブルが上方位置となるように
配設されている。
ように、平面視において円中心Qを一致させて配設され
た前記複層トラス部18の外周縁部から放射状に24本
延在して設けられているとともに、これら放射ケーブル
20…と円周ケーブル21a、21b…とが交差する位
置には、束材22…が配設されている。
10を構成している円周材15と放射材16との接合部
B(以下、主架構の接合部と略称する。)と回動自在に
接合されるようになっている。そして、束材22…の上
端部22aは外周境界リング13側に向かうに従い上向
きに延在している放射ケーブル20…と締結されている
とともに、下端部22bが円周ケーブル21a、21b
…及び放射ケーブル20…と締結されており、放射ケー
ブル20…に放射方向外方へ向けて張力T1(図3で示
す矢印方向)が導入されることにより束材22…は鉛直
配置されるようになっている。そして、放射ケーブル2
0…の張力導入により鉛直配置された束材22…は、自
身の上昇により主架構10の接合部Bを押し上げる力
(以下、束材軸力と略称する。)を有している。
は、図6ないし図10に示すように、円中心P、Qを一
致させて主架構10の裏面側(施設内R側)に組み合わ
されて構築される。その際には、束材22…の上端部2
2aを主架構10の中央部以外の接合部Bに回動自在に
接続するとともに、全ての放射ケーブル20…に放射方
向外方T1へ向けて均一に張力を導入していき、かつ張
力が導入された放射ケーブル20…の末端側を主架構1
0に締結する。
グ13に側面視矢印方向にスラストF1が発生するが、
本実施例のような主架構10と補強架構11(さらには
複層トラス部18)とが組み合わされたドーム式屋根構
造にあっては、前記スラストF1に対抗する反力とし
て、放射ケーブル20…により導入された張力T1が外
周境界リング13にかかる構造とされているので、外周
境界リング13のスラストF1が軽減される。
ス部18が一体に構築されることにより、主架構10の
中央部の接合部Bは鉛直方向の荷重が支持され、すなわ
ち複層トラス部18により主架構10の中央部が補強さ
れる。
には、複層トラス補強部18の周囲の束材22…の上昇
によって束材軸力が働くので、接合部Bが均等に押し上
げられて保持される。
ング13に発生するスラストF1に対抗する反力とし
て、放射ケーブル20…により導入された張力T1が外
周境界リング13にかかるので、外周境界リング13の
スラストF1が軽減され、引張耐力の優れた鋼材(テン
ション材)を使用せずに外周境界リング13を構成する
ことができる。
11に示すように、円周ケーブル21a、21b…に沿
って隣接配置されている束材22、22の上端部22
a、22a間に、円周ケーブル21a、21b…の延在
方向と一致した第1の補助ケーブル24が架設されてい
る。そして、第1の補助ケーブル24の中央部には、束
材22より短尺な補助束材25の下端部25bが締結さ
れており、その補助束材25の上端部25aは、主架構
10の接合部Bと回動自在に接続されて鉛直配置されて
いる。
ケーブル21a、21b…の延在方向と同一方向の張力
T2が導入されることにより、補助束材25…は上昇し
て補助束材25…上部の主架構10の接合部Bに束材軸
力が働き、それにより主架構10の接合部Bが押し上げ
られて保持される。
1導入による束材22…の束材軸力と、第1の補助ケー
ブル24の張力T2導入による補助束材25の束材軸力
とにより、ほとんど全ての主架構10の接合部Bが均等
に押し上げられ、主架構10を構成している鉄骨材(外
周材12、円周材15、放射材16)の応力が均一化さ
れるとともに、座屈耐力が十分に高められる。
13に示すように、円周ケーブル21a、21b…に沿
って隣接配置された束材22、22の下端部22b、2
2bに、頂部が外周境界リング13側の主架構10の接
合部Bと緊結され、かつ平面視において束材22、22
間の円周ケーブル21a、21b…とで略三角形状とな
るように延在する第2の補助ケーブル26…が緊結され
ている。そして、第2の補助ケーブル26…に、矢印方
向に向けて張力T3が導入されている。
導入されることにより、放射ケーブル20…による放射
方向外方のみの張力T1導入だけでなく、補強架構11
全体に均一化された張力T3が導入されるので、主架構
10を構成している鉄骨材(外周材12、円周材15、
放射材16)の応力が均一化される。
ム式屋根構造は、以下に示す作用効果を得ることができ
る。 主架構10単体において外周境界リング13に発生
するスラストF1に対抗する反力として、放射ケーブル
20…に導入された張力T1が外周境界リング13にか
かるので、外周境界リング13のスラストF1が軽減さ
れ、主架構10のドーム境界部(外周境界リング13)
を構築する際にかかる建設コストを大幅に軽減すること
ができる。 複数の鉄骨材(外周材12、円周材15、放射材1
6)を相互に平面トラス状に接続してなる主架構10の
施設内R側に補強架構11が構築されてドーム式屋根が
形成され、補強架構11の全ての放射ケーブル20…に
放射方向外方へ向く張力T1が導入されることにより、
束材22…が上昇して主架構10の中央部以外の接合部
Bに束材軸力が働き、主架構10の接合部Bが均一に押
し上げられるので、主架構10を構成している鉄骨材の
座屈耐力が十分に高められた構造安定性の高い屋根構造
を得ることができる。 主架構10の施設内R中央部に接合部Bに対して鉛
直方向の荷重を支持する複層トラス部18が一体に構築
されているので、主架構10中央部の補強が十分に行わ
れて屋根構造の構造安定性をさらに高めることができ、
さらには、複層トラス部18の構成部材である下弦材1
8aに様々なイベント時に使用する照明、音響機器等を
吊り下げ配置するができる。 円周ケーブル21a、21b…に沿って隣接配置さ
れた束材22、22の上端部22a、22a間に配設さ
れた第1の補助ケーブル24に張力T2が導入され、そ
れにより第1の補助ケーブル24の中央に位置する補助
束材25の束材軸力によって主架構10の接合部Bが均
一に押し上げられ、かつ束材22…とともにほとんど全
ての主架構10の接合部Bが押し上げられる構造とされ
ているので、に示した作用効果に加えて、主架構10
を構成している鉄骨材の応力が均一化するとともに、構
造安定性の高い屋根構造を得ることができる。 円周ケーブル21a、21b…に沿って隣接配置さ
れた束材22、22の下端部22b、22bに、頂部を
外周境界リング13側の主架構10の接合部Bと緊結し
た第2の補助ケーブル26が緊結され、この第2の補助
ケーブル26に張力T3が導入されることにより、放射
ケーブル20…による放射方向外方の張力T1導入だけ
でなく、補強架構全体に均一化された張力T3が導入さ
れるので、主架構10を構成している鉄骨材の応力が均
一化するとともに、それにより主架構10の構造安定性
をさらに向上させることができる。
円形開口部17(主架構10)及び開口部19(立体ト
ラス部18)には、排煙設備などの空調設備を設置する
ことが可能であり、それにより施設内部Rをさらに快適
な環境空間とすることができる。
記載のドーム式屋根構造は、主架構単体においてリング
状の外周境界部に発生するスラストに対抗する反力とし
て、放射ケーブルにより導入された張力が外周境界部に
かかる構造とされており、外周境界部のスラストが減少
するので外周境界部の負担が著しく軽減される。それに
より、従来の鉄骨トラス式ドーム構造に不可避であった
大断面の外周境界部を軽微な外周境界部とすることがで
き、この外周境界部を支持する施設構築にかかる建設コ
ストを大幅に削減することができる。
のケーブル構造と比較してさほど大きなプレストレスが
必要とされない。また、ケーブル構造の過度のフレキシ
ビリティを十分に回避することができる。
に接続してなる主架構の施設内側に補強架構が組み合わ
せて構築され、補強架構の全ての放射ケーブルに放射方
向外方へ向く張力が導入されることにより、鉛直配置さ
れた束材の束材軸力(束材が上昇して主架構の接合部を
押し上げる力)によって主架構の鉄骨材相互の接合部が
均一に押し上げられる。これにより、複層トラスドーム
に比べて大幅な鉄骨重量の低減が図られ、補強架構によ
る主架構のケーブル補強により積雪などに対する構造安
全性が複層トラスドームと同様のレベルとされるため、
単層トラスドーム構造を採用した主架構の不安定性を十
分に回避することができ、鉄骨材の座屈耐力が十分に高
められた構造安定性の高い屋根構造を得ることができ
る。
の鉄骨材相互の接合部に対して鉛直方向の荷重を支持す
る複層トラス部が一体に構築されているため、主架構中
央部の補強が十分に行われて屋根構造の構造安定性をさ
らに高めることができ、さらには、複層トラス部の構成
部材である下弦材に様々なイベント時に使用する照明、
音響機器等を吊り下げ配置して有効に利用することがで
きる。
は、円周ケーブルに沿って隣接配置された束材の上端部
間に配設された第1の補助ケーブルに張力が導入され、
それにより第1の補助ケーブルの中央に位置する補助束
材の束材軸力によって主架構の鉄骨材相互の接合部が均
一に押し上げられ、かつ束材とともにほとんど全ての主
架構の鉄骨材相互の接合部が押し上げられる構造とされ
ているため、主架構を構成している鉄骨材の応力が均一
化するとともに、構造安定性の高い屋根構造を得ること
ができる。
は、平面視において放射ケーブルと交差して延在し、か
つ主架構の外周側の鉄骨材に接続された第2の補助ケー
ブルの一端側が束材の下端部に接続されており、この第
2の補助ケーブルに主架構の外周側に向けて張力を導入
することにより、放射ケーブルによる放射方向外方のみ
の張力導入だけでなく、補強架構全体に均一化された張
力が導入されるため、主架構を構成している鉄骨材の応
力が均一化するとともに、主架構の構造安定性をさらに
向上させることができる。
視概略図である。
組み合わせた平面視概略図である。
る。
る。
る。
る。
第1の補助ケーブル及び補助束材を配設した状態を示す
図である。
助ケーブルを配設した状態を示す平面視該略図である。
助ケーブルを配設した状態を示す側面視該略図である。
構造を示す図である。
造を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 室内の運動競技施設に適用して好適なド
ーム式屋根構造であって、 複数の鉄骨材を相互に平面トラス状に接続し、側面視に
おいて上方に湾曲して平面視円形状に構築されていると
ともに、外周境界部がリング状とされて前記施設内部を
覆う主架構と、 前記主架構の施設内中央部において一体に構築され、か
つ主架構の前記鉄骨材と水平方向に若しくは下方に湾曲
して延在する下弦材との間に鉛直材が接続されてなり、
主架構の中央部を補強する複層トラス部と、 前記主架構の施設内側に構築され、平面視において前記
複層トラス部の外周から放射状に延在する複数条の放射
ケーブルと、主架構の同心円上に配設された複数の円周
ケーブルと、前記放射ケーブルと前記円周ケーブルとの
交差位置において上端部が主架構の鉄骨材と接続され、
かつ放射ケーブル及び円周ケーブルに保持されて鉛直配
置される束材とで構成され、前記放射ケーブルに放射方
向外方へ張力を導入してその末端側を主架構に締結する
ことにより、前記束材によって主架構の鉄骨材を押し上
げる補強架構とを具備してなることを特徴とするドーム
式屋根構造。 - 【請求項2】 前記円周ケーブルに沿って隣接配置され
た束材の上端部間に第1の補助ケーブルが架け渡され、
該第1の補助ケーブルの中央部に補助束材の下端部が締
結されているとともに、該補助束材の上端部が主架構の
鉄骨材に接続し、前記第1の補助ケーブルに張力が導入
されることにより補助束材によって主架構の鉄骨材が押
し上げられることを特徴とする請求項1記載のドーム式
屋根構造。 - 【請求項3】 平面視において放射ケーブルと交差して
延在し、かつ主架構の外周側の鉄骨材に接続された第2
の補助ケーブルの一端側が束材の下端部に接続されてお
り、この第2の補助ケーブルに主架構の外周側に向けて
張力を導入することを特徴とする請求項1記載のドーム
式屋根構造。
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