JPH0533522A - エアドーム工法における屋根形状維持システム及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 貯槽等構造物上部を被覆して、その貯槽等構
造物内の空気圧を受けたドーム形状殻体の上面にコンク
リートを打設して屋根構築するにあたり、健全で所望形
状のコンクリートドーム屋根を得るために所定ドーム形
状の可撓膜や金属殻の殻体を一定形状、一定高さに維持
する。 【構成】 貯槽等構造物（１）上部をドーム形状に圧力
空気を受けて被覆する殻体（２）の開口部（３）に地上
から所定高さに保持した調節弁（４）を取付け、ドーム
形状の殻体（２）が拡張し所定位置より上昇すると、調
節弁（４）を取付けた開口部（３）から貯槽等構造物
（１）内の圧力空気を排出し、殻体（２）を上昇前のド
ーム形状に復すように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は貯槽等構造物内の空気圧
を受けた可撓膜または金属殻の殻体で該構造物上部をド
ーム形状に被覆し、そのドーム形状の殻体上面にコンク
リート（モルタルを含む）を打設してコンクリートドー
ム屋根を構築するエアドーム工法において、上面にコン
クリートを打設するドーム形状の殻体高さ及びその形状
を常時一定位置、一定形状に維持するためのエアドーム
工法における殻体屋根の形状維持システムとその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のドーム状コンクリート構造物の構
築方法として、ドーム形の天板を有し、内部が圧縮空気
により大気圧以上の内圧状態で密閉されてなるスチール
殻の前記天板上面に、該天板を下型枠としてドームコン
クリートを打設することにより構築されるドーム状コン
クリート構造物の構築方法において、前記スチール殻の
内圧を、前記ドームコンクリート打設時に生ずる該スチ
ール殻の経時的変位に応じて制御する方法（特開平２−
１３６４７５号公報参照。以下、前者の従来技術とい
う）がある。また、エアドーム型構造物における天井膜
変位測定装置として、建造物の天井が空気圧によって支
持される膜材、薄板等で構成されたエアドーム型建造物
において、基準位置に設定され液体を貯留する貯液槽
と、前記エアドーム型建造物の天井膜に沿って配設さ
れ、内部に前記液体が充填された状態で先端が密閉され
て基端が前記貯液槽内の前記液体中に開口され、前記天
井膜とともに変動する変位測定管と、この変位測定管の
所定の測定位置にそれぞれ配設され当該測定位置におけ
る前記変位測定管内の前記液体の圧力を検出する複数の
圧力検出手段と、前記貯液槽内の前記液体を必要に応じ
加圧する加圧手段とを具備し、前記測定位置毎に検出さ
れた前記圧力に基いて前記各測定位置の前記基準位置に
対する鉛直距離を検出し得るようにしたもの（実開昭６
２−９１０９号公報参照。以下、後者の従来技術とい
う）がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者の従来技術による
ドームコンクリート打設中におけるスチール殻の変位制
御法は、トランシットにより天板のレベル変化をみなが
ら行うか、あるいは天板の頂部に、天板の変位を検出す
るための上限スイッチと下限スイッチの変位計を付設し
てその上下限変位量に応じて内圧を上昇させたり、降下
させたりして制御する方法であり、このように、内圧を
所定圧力に維持するだけでは、コンクリート打設時のド
ーム形状をした可撓膜や金属殻の殻体変形を抑制できな
い。またコンクリートはその硬化時に余剰水の蒸発によ
って重量変化を起こすため、内圧を一定にコントロール
するだけでは殻体を精度良く一定形状に保つことはでき
ない。さらに、可撓膜や金属殻の殻体は、クリープや温
度変化により変形を伴うものであり、単に、上下限スイ
ッチの変位計等で内圧が一定となるようにコントロール
するだけでは殻体を応答良く常に一定のドーム形状に保
つことは非常に困難である。その結果、ドーム形状をし
た殻体の上面に打設したコンクリートにクラックやヒビ
が入る等してドーム屋根として好ましくない。この問題
は従来の単なる屋根としてのエアドームでは考慮される
問題ではないが、上面にコンクリートを打設するための
型枠用としてドーム形状をした可撓膜や金属殻の殻体を
使用する場合には、より精度の高い殻体の形状維持が大
変重要な事項となる。

【０００４】また、後者の従来技術も、前者の従来技術
と同様に内圧を所定圧力に維持するためのものであり、
コンクリート打設時のドーム形状をした可撓膜や金属殻
の殻体変形を抑制することはできない。しかも、このも
のは単なる屋根として恒常的に使用するものであり、些
少の屋根形状変化はさほど問題とならない。本発明は、
上記の点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、ドーム形状をした殻体上面に所望の形状をしたコ
ンクリートドーム屋根を構築するときに、可撓膜または
金属殻の殻体クリープによる形状変化や、コンクリート
打設時の荷重による変形やコンクリート硬化時の余剰水
蒸発から生じる重量変化による変形を迅速かつ確実に検
出し、上面にコンクリートを打設するドーム形状をした
可撓膜または金属殻の殻体を所定形状に維持するエアド
ーム工法における屋根形状維持システム及びその装置を
提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエアドーム
工法における屋根形状維持システムは、貯槽等構造物内
の空気圧を受けた可撓膜または金属殻などの殻体でその
構造物上部をドーム形状に被覆し、そのドーム形状の殻
体上面にコンクリートドーム屋根を構築するエアドーム
工法において、所定ドーム形状の殻体に開口部を形成
し、その開口部に地上から所定高さ位置に保持した調節
弁を取付け、その調節弁弁体と開口部の周縁部との間を
弾圧密閉するかまたは所定の隙間に形成し、その調節弁
弁体と開口部の周縁部との間よりドーム形状の殻体高さ
の上昇に応じて貯槽等構造物内の圧力空気を外部に排出
してドーム形状の殻体高さを上昇前の旧位に復する制御
である。

【０００６】また、本発明に係るエアドーム工法におけ
る屋根形状維持システムは、所定ドーム形状の殻体に高
さ変位検出器を取付け、その変位検出器で殻体高さの上
下変位量を検出して電気信号を発し、その発せられた信
号を制御信号に変えて送風機に伝え、その信号によって
貯槽等構造物内へ供給する送風機の圧力空気量を増減さ
せて上下動したドーム形状の殻体高さが旧位に復する制
御である。さらに、本発明に係るエアドーム工法におけ
る屋根形状維持装置は、貯槽等構造物上部を所定ドーム
形状に被覆する殻体の開口部に所定高さに保持して取付
けた調節弁と、その開口部の内側周縁部に取付けた弁フ
レームに、所定ドーム形状の殻体高さが所定位置から上
下した変位量を検出して貯槽等構造物内に送られる圧力
空気量を調節するために送風機を制御する変位検出器を
設けたものである。

【０００７】

【作用】本発明に係るドーム屋根形状維持システムは、
貯槽等構造物内の空気圧を受けた可撓膜または金属殻の
殻体で該構造物上部をドーム形状に被覆し、そのドーム
形状の殻体上面にコンクリートを打設してコンクリート
ドーム屋根を構築するエアドーム工法を採用する場合に
適用されるシステムである。ドーム形状をした可撓膜ま
たは金属殻の殻体が所定形状を維持し、所定の高さ位置
にある場合は、該殻体の例えば頂部に形成した開口部
は、地上から所定高さ位置に保持された調節弁弁体によ
り該開口部の周縁部を弾圧されて密閉されるか、または
調節弁弁体と開口部周縁部に形成した所定の隙間から貯
槽等構造物内の圧力制御のために圧力空気を連続排出し
ている。この状態から、ドーム形状の殻体が膨らみ、そ
の高さが上昇して殻体の開口部が調節弁の弁体から離反
するか、開口部周縁部と調節弁弁体の間の所定の隙間が
拡大すると、その開口部周縁部と調節弁弁体の隙間から
貯槽等構造物内の圧力空気を外部に排出、または排出量
を増加することとなる結果、貯槽等構造物の内圧が次第
に下がりドーム形状の可撓膜または金属殻の殻体高さも
上昇前の旧位に復することとなり、再び調節弁の弁体に
より開口部が密閉されるか、調節弁弁体と開口部周縁部
の隙間は元の所定の隙間にもどる。なお、殻体の開口部
周縁部と調節弁弁体との間に所定の隙間を設け、この隙
間から連続して貯槽等構造物内の圧力空気を排出し、送
風機から貯槽等構造物内へ圧力空気を連続供給すると、
開口部周縁部と調節弁弁体の弾圧密閉がないので、弁の
吹き始め圧力や弁の吹き止まり圧力の問題が生じず、貯
槽等構造物内の空気圧力制御の精度は高くなる。したが
って、ドーム形状の可撓膜または金属殻の殻体高さが所
定の高さ位置よりも高くなろうとしても、即座に開口部
から貯槽等構造物内の余剰圧力空気が排出されて内圧が
下がり、元の殻体高さ位置まで復帰するので、所定ドー
ム形状の殻体は、一定高さ、一定形状を常に維持する。

【０００８】次に、所定ドーム形状の可撓膜または金属
殻の殻体に高さ変位検出器を取付けると、その変位検出
器は、殻体形状の変形から生じる殻体高さの上下変位量
を検知して電気信号を発し、その発せられた信号を制御
信号に変えて送風機に与え、該送風機を駆動制御して貯
槽等構造物内への圧力空気供給量の増減を調節し、その
構造物内の空気圧調整によって上下動した所定ドーム形
状の殻体は、殻体の元の高さ位置、元の所定ドーム形状
に短時間に復帰する。したがって、所定ドーム形状の可
撓膜または金属殻の殻体高さが所定の高さ位置より上下
しようとも、その上下変位量に応じて送風機を駆動制御
させて必要とされる所定量の圧力空気が貯槽等構造物内
に調節供給され、応答早く所定の元の高さ位置まで復帰
するので、所定ドーム形状の殻体高さとその形状は、一
定高さ、一定形状を常に維持する。

【０００９】次に、エアドーム工法における屋根の形状
維持装置の動作について説明する。所定ドーム形状の可
撓膜または金属殻の殻体の例えば頂部に形成した開口部
の内側周縁部には、ワイヤー等の上限拘束材や架台等に
て地上から所定高さ位置に保持した調節弁の弁体が、弾
圧状態で圧接し、該開口部を密閉しているか、または貯
槽等構造物内から圧力空気を連続排出する所定の隙間を
もって、該開口部に組合わさっている。調節弁の弁体は
地上から空中に垂直方向に伸びるワイヤー等の上限拘束
材や架台などに接続されて所定の高さ位置に固定され、
それ以上、上昇しないように高さ規制がされている。し
たがって、ドーム形状の可撓膜または金属殻の殻体高さ
が所定の高さ位置よりも高くなった場合には、開口部は
調節弁の弁体から離反状態となり該開口部から貯槽等構
造物内の圧力空気が外部に排出されるか、または開口部
と調節弁弁体の所定の隙間を拡げて、該拡げられた隙間
から貯槽等構造物内の圧力空気が増量されて外部に排出
される。また、ドーム形状の可撓膜または金属殻の殻体
高さが所定位置から上下した変位量は、該開口部の内側
周縁に取付けた弁フレームに設けた変位検出器により検
出される。その検出された信号は途中の制御器等に送ら
れ、その制御信号により送風機を駆動制御させ、送風機
の回転数を制御しながら貯槽等構造物内に増減した所定
量の圧力空気を供給し、ドーム形状の可撓膜または金属
殻の殻体高さを旧位に復帰させる。この変位検出器と調
節弁を組合わせて用いた構造は、殻体が拡大変形し、そ
の高さが上昇した時には、調節弁から圧力空気を排出
し、または増量排出するとともに、変位検出器が送風機
からの供給圧力空気を減少させるように制御し、また一
方、殻体が縮小変形し、その高さが下降した時には、調
節弁から圧力空気の排出を止め、または減少させて排出
するとともに、変位検出器が送風機からの供給圧力空気
を増加させるように制御することによって、形状復帰の
応答時間はさらに短くなり、所定ドーム形状の殻体形状
とその高さを常に一定形状、一定高さに維持する。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基いて具体的に述
べる。図１は本発明に係るエアドーム工法における屋根
形状維持システム及びその装置を示す側断面説明図、図
２は本発明に係るエアドーム工法における屋根形状維持
装置の調節弁の一部を欠除した側面説明図、図３は調節
弁弁体と開口部内周縁部の間の隙間から貯槽等構造物内
の圧力空気を排出している状態を示す調節弁の一部を欠
除した側断面説明図である。１はタンク等の貯槽等構造
物（本例ではタンクの場合を示す）で、タンク壁体１ａ
の上部には、貯槽等構造物１内の空気圧を受けた可撓膜
または金属殻の殻体２（本例では可撓膜の場合を示す）
で該構造物１の上部を所定のドーム形状に被覆してい
る。ドーム形状に被覆している殻体２は、合成樹脂や繊
維等で作られた可撓膜が使用され、金属殻の場合は鋼板
その他の金属板が使用される。可撓膜または金属殻のい
ずれを使用する場合においても、該殻体２は貯槽等構造
物１内の空気圧を受けて所定のドーム形状に維持されて
いることが重要である。

【００１１】３は可撓膜２の頂部に形成した開口部で、
この開口部３に後述する調節弁４を取付ける。開口部３
は例えば屋根マンホールやノズル類の取付け位置に設け
ることにより、コンクリート屋根が構築された後はその
ままそのノズル孔やマンホール孔等に使用できる。調節
弁４は開口部３の内側周縁部に取付けねじ５で固定した
弁フレーム６と、該弁フレーム６の中央部から垂直に起
立し開口部３を貫通する弁心棒パイプ７と、該弁心棒パ
イプ７に貫通装着して開口部３の内側を覆うステンレス
や硬質合成樹脂等の材質からなる弁体８と、弁心棒パイ
プ７の外周部に装着して弁体８を下側から弾圧するスプ
リング９と、弁心棒パイプ７内を貫通し上部をワイヤ止
めねじ１０で固定し、貯槽等構造物１内を垂下し、下部
を底版１ｂ中央部に設置したローラー等のワイヤ引き留
め金具１１に係止させ、端部をその長さを外部から調整
できるように貯槽等構造物１の外部で固定したワイヤ１
２とによって構成される。調節弁４は、ドーム形状をし
た可撓膜２の頂部に一個設けるか、または必要に応じ
て、その周辺にも設けるようにしてもよい。また、貯槽
等構造物１の容量に応じて調節弁４および開口部３の大
きさをそれぞれ変える必要がある場合や貯槽等構造物１
内の圧力空気コントロールを連続供給と連続排出でする
場合は、別途に逃がし弁２２を設けて対処してもよい。
なお、調節弁４の構成は上記構造に限定されるものでは
なく、要は調節弁４が地上から所定の高さ位置に設定さ
れ、それ以上は上昇しないように設置されており、かつ
所定ドーム形状をした可撓膜２が所定の高さ位置および
それより下降時に弁体８が開口部３を密閉するか、また
は所定の隙間を減じ、該可撓膜２が所定の高さ位置より
上昇した場合に開口部３から圧力空気が外部に排出され
る構造か、または所定の隙間を拡げて外部に排出する圧
力空気の量を増加させる構造となっていれば、他の構造
であってもよい。

【００１２】１３は弁フレーム６に設置した変位検出器
で、例えば距離的変位や距離的変位を生じる前の接合圧
力変位を電気的信号に変えるポテンショメータまたはロ
ータリーエンコーダもしくは感圧素子、感圧センサ等が
使用される。１４は変位検出器１３と接続し貯槽等構造
物１の外部に設けた信号変換器で、変位検出器１３で検
出した所定ドーム形状可撓膜２の上下高さ変位量を適切
な電気信号に変換する。１５は信号変換器１４で変換さ
れた目標値と制御量との差である制御偏差を入力信号と
し、ＰＩＤ演算を行って出力信号を取り出す指示調節計
である。１６は非常電源１７を備えた商用交流電源１８
を直流電源に変換するインバータで、指示調節計１５お
よび送風機１９にそれぞれ電気的に接続している。送風
機１９から供給される圧力空気は逆止弁２０を有するダ
クト２１を介してタンク壁体１ａの供給口１ｃに送られ
る。

【００１３】次に、上記実施例のドーム屋根形状維持装
置に基づくドーム屋根形状維持システムについて述べ
る。この高さ制御による形状維持システムは所定ドーム
形状をした可撓膜２上面にコンクリートドーム屋根（図
示せず）を構築するエアドーム工法を採用する場合に適
用されるシステムである。可撓膜２は貯槽等構造物１内
に供給した空気圧を受けて該構造物１上部を所定のドー
ム形状に被覆し、その形状を維持している。こうして所
定ドーム形状に維持されている可撓膜２が所定の高さ位
置にある場合は、底版１ｂの中央部から弁心棒パイプ７
の上部にかけて張られたワイヤ１２により所定高さ位置
に保持された調節弁４は、その弁体８がスプリング９の
バネ弾性力により弾圧されて該可撓膜２の頂部に形成し
た開口部３を塞ぎ、弁体８の外周部が開口部３の内側周
縁を圧接して密閉状態となる。所定ドーム形状をした可
撓膜２の高さが上昇して開口部３が調節弁４から部分的
または完全に離反する場合、調節弁４はワイヤ１２によ
り設定した高さに保持されているために、可撓膜２が上
昇した分だけ調節弁４の弁体８と開口部３の周縁部との
間に隙間が生じ、この隙間から貯槽等構造物１内の圧力
空気が外部に排出される。その結果、貯槽等構造物１の
内圧が次第に下がり、可撓膜２はドーム形状を下降し、
旧位に復することとなり、再び開口部３が調節弁４によ
り密閉される。このシステム実施例では、開口部３と調
節弁４の弁体８が密閉された状態を所定ドーム形状をし
た可撓膜２の初期状態としたが、貯槽等構造物１内を連
続供給と連続排風で空気圧力コントロールをするために
開口部３周縁部と調節弁弁体８に所定の隙間を形成し
て、貯槽等構造物１内の圧力空気を常に供給と排出して
いる状態を所定ドーム形状をした可撓膜２の初期状態と
すれば、可撓膜２が上昇した分だけ調節弁４の弁体８と
開口部３の周縁部との隙間を拡げ、この拡がった隙間か
ら貯槽等構造物１内の圧力空気が増量して外部に排出さ
れ、その結果、貯槽等構造物１の内圧が次第に下がり、
可撓膜２はドーム形状を下降して旧位の初期状態のドー
ム形状に復し、可撓膜２は所定ドーム形状を維持する。
したがって、エアドーム工法において、所定ドーム形状
の可撓膜２は一定高さと一定形状を常に維持する。

【００１４】次に、所定ドーム形状の可撓膜２が拡大縮
小しその高さが所定位置から上下動した場合は、可撓膜
２に取付けられた変位検出器１３で上下変位量を検出
し、その検出した変位量の信号を信号変換器１４で制御
偏差の電気信号に変換し、制御偏差の電気信号を入力信
号とし指示調節計１５でＰＩＤ演算を行って、商用交流
電源１８を直流電源に変換するインバータ１６で直流電
源に変えて送風機１９の回転数を制御して貯槽等構造物
１内に逆止弁２０を有するダクト２１を介して圧力空気
を供給し、可撓膜２を元の高さ位置まで復帰させる。し
たがって、所定ドーム形状の可撓膜２高さが所定の高さ
位置から上下動しようとも、ドーム形状の可撓膜２は所
定の高さ位置まで復帰するので、所定ドーム形状の可撓
膜２は一定高さと一定形状を常に維持する。

【００１５】

【発明の効果】本発明は上記の説明から判るように、所
定ドーム形状をした可撓膜または金属殻の殻体上面にコ
ンクリートドーム屋根を構築するときに、殻体のクリー
プによる形状変化や、コンクリート打設時の荷重による
変形やコンクリート硬化時の余剰水蒸発による重量変化
により、殻体が所定の高さ位置から上昇または下降の変
動をしようとも迅速かつ確実にその変位を検出し、ドー
ム形状をした殻体の形状を旧位形状に復帰させることが
でき、可撓膜または金属殻の殻体上面に打設したコンク
リートにクラックやヒビが入る等のおそれがない。特
に、所定ドーム形状をした可撓膜または金属殻の殻体が
所定の高さ位置よりも上昇した場合は、調節弁の働きに
より開口部から外部に圧力空気が排出、または増量排出
されるので、貯槽等構造物内に供給した空気圧は下が
り、可撓膜または金属殻の殻体はドーム形状を旧位形状
に復帰させることができ、内圧のコントロールをする必
要がない。また、所定ドーム形状をした可撓膜または金
属殻の殻体が拡大縮小の変形をすると、ドーム形状拡大
縮小の変形は、調節弁の近傍に設けた検出器により高さ
上下動変位量として検出し、その検出によって送風機の
回転駆動を制御し、貯槽等構造物内の圧力空気を供給調
節して、殻体の形状を旧位形状に復帰させ、高さ方向の
制御で所定ドーム形状を一定形状に維持することができ
る。また、本発明の調節弁および変位検出器を組合わせ
て用いることにより、さらに形状復帰の応答が早くな
り、エアドーム工法の屋根形状を常に確実に所定の高さ
位置及び形状に調整維持することができ、健全で所望形
状のコンクリートドーム屋根を構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエアドーム工法における屋根形状
維持システム及びその装置を示す側断面説明図である。

【図２】本発明に係るエアドーム工法における屋根形状
維持装置の調節弁の一部を欠除した側面説明図で、弁体
が閉じられた状態を示す。

【図３】本発明に係るエアドーム工法における屋根形状
維持装置の安全弁の一部を欠除した側面説明図で、弁体
が開けられた状態を示す。

【符号の説明】

１ 貯槽等構造物 ２ 可撓膜または金属
殻の殻体 ３ 開口部 ４ 調節弁 ６ 弁フレーム ８ 弁体 １３ 変位検出器 １９ 送風機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安 部 源 平 岐阜県岐阜市千石町１丁目９番地 (72)発明者 安 部 二 郎 岐阜県岐阜市東鶉１丁目51番地

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯槽等構造物内の空気圧を受けたドーム
   形状の殻体で該構造物上部を被覆し、その殻体上面にコ
   ンクリートドーム屋根を構築するエアドーム工法におい
   て、所定ドーム形状の殻体に開口部を形成し、該開口部
   に地上から所定高さ位置に保持した調節弁を取付け、該
   調節弁弁体と開口部周縁部との間を弾圧密閉するかまた
   は所定の隙間に形成し、該調節弁弁体と開口部周縁部と
   の間よりドーム形状の殻体高さの上昇に応じて貯槽等構
   造物内の圧力空気を外部に排出しドーム形状の殻体高さ
   を上昇前の旧位に復するように制御することを特徴とす
   るエアドーム工法における屋根形状維持システム。
2. 【請求項２】 貯槽等構造物内の空気圧を受けたドーム
   形状の殻体で該構造物上部を被覆し、その殻体上面にコ
   ンクリートドーム屋根を構築するエアドーム工法におい
   て、所定ドーム形状の殻体に高さ変位検出器を取付け、
   該変位検出器で殻体高さの上下変位量を検出して電気信
   号を発し、その発せられた信号を制御信号に変えて送風
   機に伝え、該信号によって貯槽等構造物内へ供給する送
   風機の圧力空気量を増減させて上下動したドーム形状の
   殻体高さを旧位に復するように制御することを特徴とす
   るエアドーム工法における屋根形状維持システム。
3. 【請求項３】 貯槽等構造物上部を所定のドーム形状に
   被覆する殻体の開口部に地上から所定高さの位置に保持
   して取付けた調節弁と、該開口部の内側周縁部に取付け
   た弁フレームに、ドーム形状の殻体高さが所定位置から
   上下した変位量を検出して貯槽等構造物内に送られる圧
   力空気量を調節するために送風機を制御する変位検出器
   を設けたことを特徴とするエアドーム工法における屋根
   形状維持装置。