JPH0672469B2 - 伸縮自在屋根構造物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明はスタジアムのような大きな領域を覆うための構
造物、特に伸縮自在な屋根（パネルの移動により開閉自
在な屋根）をもつ構造物に関する。

《従来技術とその問題点》 部分的に伸縮自在な屋根をもつ構造物は米国特許第4,58
1,860号に開示されている。スタジアム規模の空間を囲
繞する他の大径構造物については、1984年９月10日に西
ドイツ国ドルトムントで開催の空間屋根構造物に関する
国際シンポジウムに提出した本発明者の論文、「永久建
築物用織物テンション構造の10年」の19頁および20頁に
引用した12件の引例において論じられている。

天候にかかわらずスポーツおよびその他の行事が開催で
きる屋根付きのスタジアムおよび同種の構造物の需要が
高まっている一方、特定行事ではできる限り屋外で楽し
みたいという要望があるので、伸縮自在な屋根の需要も
ある。伸縮自在な屋根を具備したスタジアム規模の構造
物を設計し建設する上で最も困難なことは、規模と移動
部分の兼合いである。標準規模のスタジアムは数十万フ
ィートの領域にフリースパン（自由長）の屋根領域を必
要とし、この規模の屋根を商業的且つ実用的に建築し使
用するには特殊な構造技術が必要である。特に、この種
の構造物にはドーム，鞍形等の効果的な形状が適用さ
れ、これらは円，楕円，超楕円の境界条件を有する。部
分的に伸縮自在な屋根の一実施例は本発明者の前記先行
特許に示されているが、これらの閉じた構造形状を使用
して、屋根、または少なくとも屋根の中央部分を伸縮自
在に構成することは一般に困難である。伸縮自在な構造
とする上でさらに重要な点は、屋根の移動部分を開閉両
位置において構造物の形状にぴったりと嵌合させなけれ
ばならないことであり、構造物の形状を選択する際、こ
の要件が左右する傾向にある。そのような要件の１つ
は、移動可能な屋根パネルの端縁が直線または円に沿っ
て移動しなければならないことである。さらに別の要件
としては、風や雪のような積載荷重を開閉両位置におい
て、また好ましくはどのような中間位置においても確実
に担持しなければならないことである。さらに降雨は、
どの位置でも順調に流れるようでなければならない。本
願発明者が知る限りでは伸縮自在なスタジアム用屋根が
いままで建造されていないことから、上記およびその他
の要件を満たすことが如何に困難であるかが推量られよ
う。

《発明の要約》 本発明は標準規模のスタジアム用屋根について機能的且
つ構造的に優れた経済的な解決を提供するもので、一実
施例において屋根全体面積の約半分を開けることができ
る伸縮自在な中央部分を有する。これは、特異な形状、
並びに構造，材料，建設方法の特異な組合わせを選択す
ることによって達成される。

一実施例において、屋根の中央矩形開口は平面図におい
て矩形でフットボールフィールドを優に上回る面積を覆
うことのできる２つの伸縮自在屋根パネルによって覆わ
れる。パネルは実質上剛性でトラス鉄骨構造または同様
の剛性軽量骨組を使用している。それらのパネルは構造
織物膜またはその他の軽量屋根ぶき構造で覆われ、スタ
ジアムの主軸の方向に移動する（フットボールやサッカ
ーのフィールドの場合、主軸はフィールドの長手方向に
延長し、野球場の場合、主軸はホームプレートとサード
ベースを通る線である）。少なくとも正面図において屋
根パネルは中央で高く、端部で低くなっていて、それに
よりパネルのどの状態でも水が流れるようにしてある。

第１実施例において伸縮自在パネルは主軸の方向に僅か
な円形曲線を描いて延長し、軌道ガーターに支持された
同様に湾曲した軌道上に配設される。第２実施例では伸
縮自在パネルは真直ぐ水平に移動して屋根を開閉する。
パネルと軌道ガーダーとの間のローラは、下方荷重，風
の揚力等の上方荷重，および横荷重に抗するように配設
される。第１実施例においてパネルは、エレベータやケ
ーブルカーのものと同様の巻上げ機構により移動し、こ
の巻上げ機構は軌道ガーダーに沿って走行するケーブル
を具備し、軌道ガーダーはスタジアムフィールドの側線
に沿って延長する２つの固定屋根部分の内縁を形成す
る。他の２つの固定屋根部分はスタジアムフィールドの
端部に位置し、伸縮自在パネルが開放位置に移動すると
きに沿う曲線の下方に位置する。第２実施例では、屋根
パネルは電車に使用されるような同期した電気モータに
駆動される動輪に接して直線水平ガーダーに沿って移動
する。軌道ガーダーは、スタジアムの全長に亘って延長
する屋根の主要長手方向支持部材である。軌道ガーダー
は、ステイケーブルブリッジに使用されるものと同様の
ケーブル機構または剛性支柱によりアーチから吊下げら
れる。これらの吊りケーブルまたは支柱の上側支持点
は、片側の全ケーブルまたは支柱からの荷重が集合する
アーチの一部分であり、構造物の全長に亘って配設され
る。さらに各アーチは、スタジアムの周囲に配設される
縁リング上に担持する傾斜した一組の三角形をなす支柱
により側部を支持される。縁リングは、第１実施例では
水平にし、第２実施例では正面図、側面図の両方で凹状
とすることができる。水平の連結ケーブルは、構造の連
続性をもたせるべく２つの軌道ビーム間に延長し、屋根
の伸縮自在部の開口を横切って掛け渡すことができる。

本発明の第１実施例は２つの軌道を有し、この軌道は平
面図において互いに且つスタジアムフィールドの第１の
軸に対して平行であり、第１の軸に沿った正面図におい
て凸状で円弧をなす。第２実施例では、平面図で２つの
軌道は互いに且つスタジアムフィールドの第１の軸に対
して平行であり、正面図で水平である。平面図における
２つのアーチは凸状で軌道に外接する。即ち、軌道はそ
れぞれのアーチの弦をなす。第１実施例の第１の軸に沿
った正面図において、アーチは凸状であり軌道より大き
い曲率を有し、それによって軌道の上方に延長するよう
になっている。第１実施例において、実質上剛性で横長
に延びる縁リングは平面においておおむねアーチの輪郭
線に沿って延長し、第１の軸に沿った正面図においてア
ーチおよび軌道の弦に沿って延長する。第２実施例で
は、縁リングは正面図、側面図の両方において凹状であ
る。縁リングを地表面より上方に支持するのに柱のよう
なサポートを使用することができる。アーチの端部は、
アーチの力を基礎内に伝える剛性アバットメントに担持
される。これらのアバットメント間において、アーチ
は、縁リングに担持されかつ三角形構造で内方に傾斜し
た各々２組の鉄骨等からなる支柱によって側部を支持さ
れる。第２実施例では、アーチを同様に支持することも
できるし、また水平軌道ガーダーがアーチの連結桁とな
るのでアバットメントを使用しないようにも構成でき
る。軌道ガーダーは、各々２組の三角形構造のケーブル
または剛性支柱によりアーチから吊下げられる。水平の
連結ケーブルは一方の軌道ガーダーから他方の軌道ガー
ダーまで延長し、各々２組の安定用ケーブルまたは剛性
支柱により軌道ガーダーを縁リングに接合することがで
きる。この構造はプレストレスをかけられ、軌道ガーダ
ーと共に軌道に対して十分な剛性の支持体を形成するこ
とができる。屋根パネルは、布地あるいは他の軽量屋根
ぶき材料で覆われた実質上剛性の骨組を形成し、この屋
根ぶき材料は雨水を側方に流してスタジアムフィールド
の側部に位置する剛性固定屋根部分に排出するように形
成される。凹状に曲った軌道を有する第１実施例では、
巻上げケーブルやウィンチ装置を使って屋根パネルを軌
道に沿って互いに接近および離反するように選択的に移
動させそれによって構造物の屋根を開閉する。水平軌道
を有する第２実施例では、上記のような装置は必要な
く、屋根パネルは軌道上に取付けられ、電車と同様に電
気モータで駆動される動輪により軌道上を移動する。

以下には、本発明の好適な実施例につき図面を参照して
詳述する。

《実施例》 本発明の一実施例に係る伸縮自在屋根構造物は、フット
ボール，サッカー，野球のフィールド等のスタジアムフ
ィールド10を覆い、第１の軸12と第２の軸14を有する。
第２図の平面図において、軌道ガーダー16,18は互いに
且つ軸12に対し平行であり、かなりの距離互いから離間
し、この距離はフットボールフィールドの幅より大きく
することができる。第１図および第６図に最も良く示さ
れているように、軸12に沿った正面図において各軌道ガ
ーダーは凸状の円弧を形成する。軌道ガーダー16,18は
それぞれの組の吊りケーブル32,24によりそれぞれのア
ーチ20,22から吊設される。この吊りケーブル32は、第
１図および第５図に最も良く示されているように、外方
に傾斜した一組の三角形（または平行でもよい）をなす
ように配設される。軌道ガーダー16,18は、縁リンク24
に係止されたそれぞれ２組の安定用ケーブル40,42によ
って安定させる。吊りケーブルと安定用ケーブルにかか
る力の水平成分は水平連結ケーブル48により釣り合い状
態となる。第２図に示した平面図において、アーチ20,2
2は凸状であり、軌道ガーダー16,18に外接している、即
ち各軌道ガーダーはそれぞれのアーチの弦をなす。第４
図に示した軸12に沿った正面図において、アーチ20,22
も凸状であり、軌道ガーダー16,18より大きい曲率を有
し、そのために軌道ガーダーより上方に延長している。
実質上剛性で横長に延びる縁リング24は、平面図におい
て、おおむね（必ずしも正確である必要はないが）アー
チ20,22に沿って延長し（第２図参照）、軸12に沿った
正面図においてリング24はアーチおよび軌道ガーダーの
弦に沿って延長する（第44図参照）。アーチの端部はア
バットメント60により支持され、このアバットメントに
は軌道ガーダー16,18および縁リング24も係止される。
アバットメント60はこれに係止された構成部材の合成荷
重を基礎に中に伝える。縁リング24を地表面の上方に支
持するのに例えば柱26から成るサポートを使用すること
ができる。縁リング24はフィールドの側部で多角形また
は長円に、またフィールドの端部で直線とすることがで
きる。観客席90用のサポートの一部が屋根構造の荷重の
所定量を支えるように構成されるのであれば、縁リング
は完全な円形である必要はない。２組の実質上剛性の支
柱28,30が縁リング24からそれぞれのアーチ20,22まで上
方に延長している。支柱28,30は第１図〜第４図に例示
した通り、一連の三角形をなすか、あるいは互いに平行
でもよい。固定の側部屋根部分36,38は縁リング24の側
部からそれぞれの軌道ガーダー16,18までおおむね側方
に延長し、固定の端部屋根部分62,64は屋根構造物の端
部から伸縮自在パネル44,46用の矩形開口まで延長す
る。伸縮自在パネル44,46はローラ44a,46aによりガーダ
ー16,18の軌道16a,18aに沿って走行し、このローラは平
面図において軌道に重なり、軸12に沿った第６図の縦断
面図に最もよく示すように軌道の曲率に一致する軌跡上
の回転中心に設けられる。第５図に示す通り、軸14に沿
った横断面図において、屋根パネル44,46は凸状であ
る。屋根パネル44,46を軌道ガーダー16,18に沿って互い
に接近および離反する方向に選択的に移動させそれによ
り構造物の屋根を開閉する伸縮手段が設けられる。これ
らの手段は、滑車54と案内車56に巻装されかつアバット
メント60に収納されたウインチ装置58により所望方向に
走行する巻上げケーブル50,52を有し、ケーブルカーお
よびエレベータに使用されるものと同様の装置を形成す
る。

第７図は、軌道ガーダー16および屋根パネル44における
伸縮装置を示すが、同じ方法が他のガーダーおよび屋根
パネルに使用される。軸102はパネル44の縁桁120から支
柱100により吊下されて、各ローラ44aを支持しており、
このローラは鉄道の車輪と類似のものであり、ガーダー
16に支持された軌道104に載置されている。上側軌道106
は束105を介しガーダー16に取付けられ、軸102の外側端
部に重なって、大きな揚力荷重によるパネル44の浮上が
りを防止する。巻上げケーブル50の前進および後退走行
は案内車56により支持される。支柱100を軸102に載置さ
せることによりパネル44とガーダー16との間で幾らかの
相対的な横方向移動が許容されるが、その程度はローラ
44aによって制限される。

第８図は、閉止位置における固定端部屋根部分64と伸縮
自在パネル46との間の接合部を例示するが、62と44との
間における接合部も同様である。各固定屋根部分は、ト
ラス部材64bの構造物のようなトラス構造で構成するこ
とができ、64で示すような屋根膜および64cで示すよう
な黒幕を設けることができる。同様に、各伸縮自在屋根
パネルは、44bで示すような部材のトラス構造および44c
で示すようなトラス部材で構成でき、これらは44aで示
すような屋根膜で覆われ、所望ならば46dで示すような
黒幕を使用する。接合部は、伸縮自在パネルの端縁部材
が固定屋根端部部分に重なるようにすることにより、例
えば第９図に例示した端縁部材を使用することにより防
水性にすることができる。第10図は伸縮自在パネル44,4
6が閉止位置にあるときのこれらのパネル間の接合部を
示す。第11図に示すように、パネル44の突出部材80はパ
ネル46の端縁部材を覆っているが、更に防水性を増すた
めに圧縮可能なゴムチューブ82を使用できる。第９図に
例示した接合部にも同じ目的で同様のチューブ84を使用
することができる。

構造物は、おおむね通常の建築材料および建築方法を使
用して建設できる。例えば適当な基礎が設けられ、鉄筋
コンクリートを使用して柱26とアバットメント60が構築
される。縁リング24は、好ましくは１度に１区画毎に鋳
造される。各アーチは、アバットメント60から始めて区
画毎に構築される。例えば、あるアバットメントで始ま
る場合、最も近い２つの支柱28が構造用鋼フレームを用
いて縁リング24上に建てられ、三角形頭頂部で接合さ
れ、仮設の控え綱または支柱等により正確な角度で内方
に傾斜するように保持される。次いで、アーチ鋼フレー
ムの１区画が組立てられ、アバットメント上の係止点か
ら支柱結合部に掛け渡すために所定位置に移動される。
次いで、次の２つの支柱28が同様に建てられて所定位置
に保持され、アーチ鋼フレームの次の区画が２つの支柱
接合部間に掛け渡すために使用され、アーチの鋼フレー
ムが完成するまで同様の工程を繰り返す。次いで、アー
チ鋼フレームに支持された型にこのフレームを鉄筋とし
てコンクリートが注入され得る。軌道ガーダーは地上で
好ましくは区画毎に組立てることができ、支持点として
完成されたアーチを用い所定位置に引き揚げ、区画を次
々に連結してガーダーと軌道を完成する。次に、連結ケ
ーブル48を張りプレストレスをかけることができる。固
定屋根部分は、従来のトラス技術を用いて構築できる。
伸縮自在パネルは地上で１度に１トラス幅分だけ組立
て、それらを連結ケーブル48に対し傾斜させることによ
り所定位置に引き揚げることができ、その後に屋根膜の
組立て、取付けが所定位置で行なわれる。

第12図及び第13図を参照に本発明の第２実施例を説明す
る。第２実施例はほぼ上記の第１実施例に類似してお
り、第１実施例の凸状軌道ガーダー16,18及び軌道16a,1
8aの代わりに直線で水平な軌道ガーダー16′,18′及び
軌道16a′,18a′を使用することが主な相違点である。
他の相違点は、この直線で水平な軌道ガーダー及び軌道
を使用することから派生する。従って、第１実施例のよ
うに傾斜した軌道に沿って屋根パネル44,46を移動させ
るための巻上げケーブル及びその関連装置は必要ない。
第２実施例では16a′,18a′は水平であるので、電車を
同期した電気モータの手段で駆動するのと同じ方法で、
電気モータの手段で（第７図にＭで概略に示す）少なく
とも一部のローラ44a,46aを駆動するだけで伸縮自在屋
根パネルを軌道に沿って移動させることができる。勿
論、この例では軌道は直線で水平なために、固定屋根パ
ネル62,64の軸12に平行な垂直断面はどれをとっても同
一であり、また同じく伸縮自在屋根部分の同様の断面も
同一になる。第１と第２実施例のその他の大きな相違点
は、第２実施例では縁リングが軸14に沿った正面図にお
いて凹状であることで（第13図参照）、これによって縁
リングはアーチ20,22と角度をなして接合し、十分に傾
斜して降雨が流れやすくなっている。注目すべきこと
は、第２実施例では軌道ガーダー16′,18′が直線であ
るために夫々のアーチ20,22用の連結桁として使用され
て、アーチの端部に掛かる荷重を支持し得るので、この
荷重を基礎に伝えるためのアバットメント60が不要にな
ることである。

どちらの実施例にも第１実施例のケーブル32,34の代わ
りに剛性支柱32′,34′を使用することができ、そうす
ると第２実施例では安定用ケーブル40,42,48は省略でき
る。剛性支柱32′,34′は第１実施例の支柱28,30に類似
のトラス部材でよい。このようにしてアーチの各区画が
一組のこのような剛性支柱に接合されたとき他の支持を
必要としないので、アーチの架設はより簡易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る伸縮自在屋根構造物
の斜視図、第２図は同屋根構造物の開放位置における伸
縮自在屋根パネルを示す平面図、第３図は同屋根構造物
の閉塞位置における伸縮自在屋根パネルを示す平面図、
第４図は同屋根構造物の第１の軸に沿った正面図、第５
図は同屋根構造物の第１の軸に沿った断面図、第６図は
同屋根構造物の軌道ガーダーに沿った断面図、第７図は
同屋根構造物の軌道ガーダーの横断面図、第８図は第３
図の線８〜８に沿った部分断面図、第９図は第８図の細
部を示す断面図、第10図は第３図の線10〜10に沿った部
分断面図、第11図は第10図の細部を示す断面図、第12図
は本発明の第２実施例に係る屋根構造物の斜視図、第13
図はその第１軸に沿った正面図、第14図はその第２の軸
に沿った断面図である。 10……スタジアム・フィールド 12……第１の軸、14……第２の軸 16a,18a,……軌道 20,20′,22,22′……アーチ 24,24′……縁リング 26……サポート、28,30……支柱 32,32′,34,34′……軌道懸架部材 36,38,62,64……固定屋根部分 44,46……伸縮自在屋根パネル 64b……トラス部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の軸と第２の軸とを有し、フィールド
   を覆い、その覆いの一部に設けた矩形状の開口部を開閉
   可能にするための伸縮自在屋根構造物であって、互いに
   かつ該第１の軸に対して平行な２つの軌道と、平面図及
   び該第１の軸に沿った正面図において凸状であり、該軌
   道に外接してこれがなす弦に対する円弧をなしながら該
   軌道の上方に延長する２つのアーチと、実質上剛性で平
   面図においてほぼ該アーチに沿って横長に延長する縁リ
   ングと、地表面より上方に該縁リングを支持するサポー
   トと、該縁リングからそれぞれの該アーチまで延長する
   ２組の実質上剛性なアーチ支持支柱と、該アーチからそ
   れぞれの該軌道まで延長する２組の軌道懸架部材と、該
   縁リングからそれぞれの該軌道まで延長する２つの固定
   屋根部分と、平面図において該軌道を覆いかつ該第１の
   軸に沿った正面図において該軌道に沿って延長する滑走
   子を有し、該第２の軸に沿った正面図において凸状であ
   る２つの伸縮自在屋根パネルと、構造物の屋根を開閉す
   べく該屋根パネルを該軌道に沿って互いに接近及び離反
   する方向に選択的に移動させるための手段とからなるこ
   とを特徴とする伸縮自在屋根構造物。
2. 【請求項２】前記軌道がほぼ直線かつ水平であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の伸縮自在屋根
   構造物。
3. 【請求項３】前記軌道懸架部材が実質的に剛性のトラス
   部材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の伸縮自在屋根構造物。
4. 【請求項４】前記縁リングが少なくとも１つの正面図に
   おいて凹状であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の伸縮自在屋根構造物。