JPH07139036A - ドーム式屋根架構のケーブル張力導入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人力によっても張力導入を可能なようにして
施工コストの低減、張力管理の簡易化を図り、さらに、
屋根架構全体の把握が容易な屋根架構内部にて簡単かつ
確実に張力導入作業を実施できるドーム式屋根架構のケ
ーブル張力導入方法を提供する。 【構成】 屋根を支持するための外周構造体上に架設さ
れるドーム状の主架構１０と、この主架構の下面側に配
設されてその主架構を補強する補強架構１１と、この補
強架構に下端が連結され上端が前記主架構に連結された
束材Ｔとを備え、かつ、前記主架構及び補強架構のうち
の少なくとも補強架構がケーブルにて構成されるドーム
式屋根架構のケーブル張力導入方法であって、前記束材
として、その上下端の間隔を可変な構造としておき、こ
の束材の配設後に束材の上下端の間隔を大きくして主架
構及び補強架構間の間隔を拡げることにより前記ケーブ
ルに張力を導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば野球場やサッカ
ー場などの運動競技施設、あるいはその他の大規模施設
に適用されるドーム式屋根架構におけるケーブル張力導
入方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、室内の運動競技施設等には、大規
模な固定ドーム式屋根が採用されてきている。この固定
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、張弦梁構造などが知られている。

【０００３】前記鉄骨トラス構造は、構成鉄骨材を複層
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１３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、屋根の構造安定性
を得るための施工費用の増大、工期の長期化などの面で
種々問題がある。そのため、軽量化や施工費用の低減化
及び工期の短縮化などの点で有利な単層トラスドーム１
が採用される場合がある。

【０００４】一方、固定ドーム式屋根としてのケーブル
構造は、図１４に示すように、複数本の上弦材や下弦材
として多数本の放射ケーブル２、３が配設され、それら
放射ケーブル２、３間に束材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。

【０００５】ところで、上述した単層トラスドーム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とこれを
支持するための外周構造体の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。

【０００６】また、上述したケーブル構造においても、
可橈性のケーブル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とは逆に、ドーム境界部材を矢印Ｂ方向
の大きなスラスト荷重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とこれを支持する外周構造体の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。

【０００７】そこで、本出願人は、いわゆる「サスペン
・ドーム」と称して、単層トラスドームとケーブルドー
ムを組み合わせてハイブリッド構造とすることにより、
単層トラスドーム式屋根架構の持つ利点とケーブル式ド
ーム屋根架構の持つ利点を効果的に発揮させつつ欠点を
補う構成とし、これにより大幅な軽量化、並びに主架構
の外周境界部に加わるスラスト荷重を著しく低減させて
建設コストの削減化を図り、さらに主架構の上部中央を
補強して複層トラスドームと同様に優れた構造安定性が
得られるようにしたドーム式屋根構造（特願平５ー１８
１６５９号）を既に提案した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな各種構造形式のドーム式屋根架構において、特に、
ケーブルドーム構造やサスペン・ドーム構造、あるいは
張弦梁構造などのようにケーブルを用いたドーム式屋根
架構では、その屋根架構を構成する多数本のケーブルに
対して張力を導入する作業を必要とするため、以下のよ
うな課題があった。即ち、この張力導入作業として、例
えばケーブルドームやサスペン・ドームでは、その屋根
架構の外周部に位置させた多数の放射ケーブルを外周構
造体側からジャッキにより引っ張って張力を導入する方
法で行われているが、使用するジャッキが放射ケーブル
の本数に対応する数だけ必要となるために張力導入のた
めのコストが大となり、しかも多数のジャッキを同期さ
せて作動させるための制御及び管理も難しいという問題
があった。特に、ケーブルドームなどのように張力を導
入するケーブルも多大な本数となり、しかも張力導入箇
所が多重に重なったり交差したりする箇所も存在する構
造となるものでは、ケーブルへの張力導入上の重要な問
題となっていた。

【０００９】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、ケーブルへの張力導入方法として束材に着
目し、この束材のその上下端の間隔を可変な構造として
おき、束材の配設後に束材の上下端の間隔が大きくなる
ようにこれを伸張させることによりケーブルに張力を導
入する方法とし、これにより人力によっても張力導入を
可能なようにして施工コストの低減、張力管理の簡易化
を図り、さらに、屋根架構全体の把握が容易な屋根架構
内部にて簡単かつ確実に張力導入作業を実施できるドー
ム式屋根架構のケーブル張力導入方法を提供しようとす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
屋根を支持するための外周構造体上に架設されるドーム
状の主架構と、この主架構の下面側に配設されてその主
架構を補強する補強架構と、この補強架構に下端が連結
され上端が前記主架構に連結された束材とを備え、か
つ、前記主架構及び補強架構のうちの少なくとも補強架
構がケーブルにて構成されるドーム式屋根架構のケーブ
ル張力導入方法であって、前記束材として、その上下端
の間隔を可変な構造としておき、この束材の配設後に束
材の上下端の間隔を大きくして主架構及び補強架構間の
間隔を拡げることにより前記ケーブルに張力を導入する
ことを特徴としている。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１記載のド
ーム式屋根架構のケーブル張力導入方法において、前記
束材として、その上下端の間隔が可変となるスクリュー
ジャッキ機構としたことを特徴としている。

【００１２】

【作用】請求項１記載のドーム式屋根架構のケーブル張
力導入方法では、束材としてその上下端の間隔を可変な
構造としたものを用いているので、束材の配設時には、
束材の上下端の間隔を小さくした状態で配設しておき、
束材の配設後において束材の上下端の間隔を大きくする
と、束材に発生する上下方向の力が主架構及び補強架構
間の間隔を拡げるように作用する。このとき、主架構の
鉛直荷重は束材を介して補強架構に伝達されるので、ま
ず、補強架構を構成するケーブルに張力が導入されてい
く。束材の上下端の間隔をさらに拡げると、補強架構を
構成するケーブルに大きな張力が導入されていくが、こ
の張力は逆に束材を介して主架構を押し上げる反力とし
て作用する。

【００１３】請求項２記載のドーム式屋根架構のケーブ
ル張力導入方法では、束材として、その上下端の間隔が
可変となるスクリュージャッキ機構としたものを用いて
いるので、スクリューねじを回転させるだけで、束材の
上下端の間隔を拡げることが可能になる。したがって、
このスクリューねじの回転操作は人力でも可能になり、
この結果、施工コストの低減、張力管理の簡易化を図る
ことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明のドーム式屋根架構におけるケ
ーブル張力導入方法の実施例を、図１ないし図１２を参
照して説明する。図に示す実施例は、本発明によるドー
ム式屋根架構のケーブル張力導入方法を、単層トラスド
ームとケーブルドームを組み合わせてハイブリッド構造
としたドーム式屋根架構「サスペン・ドーム」に適用し
た例を示すもので、本発明に係るケーブル張力導入方法
を説明する前に、まず、これらの図に示すドーム式屋根
架構の構造について説明する。

【００１５】図示例のドーム式屋根架構は、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
れて大規模施設を覆う主架構１０（図１および図２参
照）と、この主架構１０の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を補
強する補強架構１１（図５および図６参照）と、この補
強架構１１に下端が連結され上端が前記主架構１０に連
結された複数の束材Ｔ…（図９〜図１２参照）とを備え
た構成とされている。

【００１６】主架構１０は、複数の鉄骨材が相互に平面
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）前後のラチス形式構
造体である。即ち、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１
２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。

【００１７】そして、外周境界リング１３より内部に
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、漸次高さが上昇する形態で設けられ
ている。

【００１８】また、外周境界リング１３の円中心Ｐを通
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。

【００１９】これら、外周材１２、円周材１５及び放射
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を有する
主架構１０が構成されている。そして、前述した主架構
１０の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Ｆ
１（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。

【００２０】また、複層トラス部１８は、図３に示すよ
うに主架構１０の中央部に、主架構１０と一体に設けら
れている。即ち、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設された鉛直材１８ｂとで構成さ
れ、平面視において主架構１０の円形開口部１７と一致
する開口部１９を有して構成されている。

【００２１】一方、補強架構１１は、主架構１０の下方
位置に主架構１０と一体に配置される。即ち、補強架構
１１は、図５〜図８に示すように、主架構１０の外周境
界リング１３よりも小径のリング状に形成されたフープ
ケーブル１１ａと、このフープケーブル１１ａと前記外
周境界リング１３との間に張設された複数の放射ケーブ
ル１１ｂ…とを備えて構成されている。

【００２２】前記フープケーブル１１ａのリング径（直
径）としては、実施例では、主架構１０の外周境界リン
グ１３よりも一つだけ内側に位置する内周円１４ａの直
径とほぼ同一とされており、したがって、各束材Ｔの上
端は、内周円１４ａ上における円周材１５と放射材１６
との接合部Ｂに対して回動自在にそれぞれ連結された構
成とされている。

【００２３】前記束材Ｔは、本実施例においては図７及
び図９に示すように、スクリューねじを回転させること
により生じる推力を上下方向の力に変換して利用する構
成のいわゆるスクリュージャッキ機構として構成されて
いる。即ち、各束材Ｔは、両端がいずれもピン結合され
て菱形状に配置される４本のリンク材１７…と、上下の
リンク材１７、１７間にそれぞれ設けられたナット部材
１８、１８と、両ナット部材１８、１８にねじ込まれて
水平に配置されるスクリューねじ１９とを備えた基本構
成とされている。また、スクリューねじ１９は、ここで
はその長さ方向の中間部を起点として左右逆ねじに形成
されており、スクリューねじ１９を何れか一方向へ回転
させることにより両ナット部材１８、１８が互いに接近
して上下端の間隔が大きくなり、他方向へ回転させるこ
とにより小さくなるように構成されている。

【００２４】そして、上記構造とされた補強架構１１は
図９に示すように、主架構１０との中心を互いに一致さ
せた状態で主架構１０の内面側に組み合わされて構築さ
れる。その際に、図８に示すように各束材Ｔの上端を主
架構１０の接合部Ｂにブラケット１７ａを介してそれぞ
れ連結するとともに、下端をフープケーブル１１ａと放
射ケーブル１１ｂとの交差部に対して連結具１７ｂを介
して連結し、また、全ての放射ケーブル１１ｂの端部
を、図１１に示すように主架構１０の外周境界リング１
３に締結する。

【００２５】この図１１および図１２は、主架構１０の
外周境界リング１３の支持構造（周辺支持構造）例を示
すもので、外周境界リング１３部分を支持するための下
部構造である外周構造体Ｋの上部と外周境界リング１３
との間に設けられたピンローラ機構２０を介して支持さ
れている。このピンローラ機構２０は、外周境界リング
１３と一体に設けられた上シュー２１と、外周構造体Ｋ
上に設けられた下シュー２２と、これら上シュー２１お
よび下シュー２２との間に介在するベアリングプレート
２３とを有する構成とされ、これにより外周境界リング
１３は放射方向フリー、円周方向ピン支持となる形態で
外周構造体Ｋに支持された構成とされている。図１２に
おいて符号２４は外周境界リング１３の浮き上がり止め
を示している。

【００２６】このような構成となるドーム式屋根架構に
おける補強架構１１に対してケーブル張力を導入するに
は、主架構１０及び補強架構１１間に束材Ｔを配設する
際に、図７及び図９に示すように、スクリューねじ１９
を回転させて予め束材Ｔの上下端の間隔を小さくした状
態で配設し、この状態において補強架構１１の全ての放
射ケーブル１１ｂ…を、主架構１０の外周境界リング１
３に固定しておく。

【００２７】しかる後、各束材Ｔのスクリューねじ１９
を、例えば長尺スパナ等を用いてナット部材１８、１８
どうしが接近する方向に回転させて、その上下端の間隔
を順次大きくしていくと、束材Ｔに発生する上下方向の
力が主架構１０及び補強架構１１間の間隔を拡げるよう
に作用する。このとき、主架構１０の鉛直荷重は束材Ｔ
を介して補強架構１１に伝達されるので、まず、補強架
構１１を構成する各ケーブルに、即ち、フープケーブル
１１ａ及び各放射ケーブル１１ｂ…に大きな張力が導入
されていく。各束材Ｔの上下端の間隔をさらに拡げる
と、例えば図８及び図１０に示すように最大限に伸張さ
せると、補強架構１１を構成する各ケーブルにさらに大
きな張力が導入されるが、この張力は逆に束材Ｔを介し
て主架構１０を押し上げる反力として作用する。そして
この反力と主架構１０の鉛直荷重が釣り合い状態となっ
てドーム式屋根架構が構成される。

【００２８】このようなケーブル張力導入方法によれ
ば、束材Ｔのスクリューねじ１９を長尺スパナなどによ
り単に回転させるだけで、各ケーブルに張力を導入する
ことができるので、この張力導入作業を人力によっても
行うことができ、したがって、これまで必要としていた
多数のジャッキが不要となるので、その分、施工コスト
の低減を図ることができ、また、張力導入に際して各束
材Ｔをいっぱいに伸張させるだけで済むので、多数のジ
ャッキを同期させながら張力を導入するといった張力管
理作業もなくなり、これにより張力管理の簡易化を図る
ことができる。さらに、この張力導入作業は、屋根架構
の内部にて行うことになるので、屋根架構全体の架設状
態の把握も容易であり、したがって架設状態を把握しな
がら行えるので、簡単かつ確実に張力導入作業を実施す
ることができる。

【００２９】また、こうして張力が導入されたドーム式
屋根架構においては、主架構１０単体では、外周境界リ
ング１３に図２に示すように、矢印Ｆ１方向にスラスト
が発生するが、主架構１０に補強架構１１及び束材Ｔが
一体に組み合わされて屋根架構を構成するようになって
いるので、スラストＦ１に対抗する反力として放射ケー
ブル１１ｂ…に導入された張力Ｔ１が外周境界リング１
３にかかり、これにより外周境界リング１３のスラスト
Ｆ１が軽減される。したがって、外周境界リング１３の
構成部材として、引張耐力の優れた鋼材（テンション
材）を多く使用せずにこれを構成することができるだけ
でなく、その外周境界リング１３を支持するための下部
構造である外周構造体Ｋ等の構築にかかる建設コストも
大幅に軽減することが可能になる。

【００３０】また、複数の鉄骨材（外周材１２、円周材
１５、放射材１６）を相互に平面トラス状に接続してな
る主架構１０の下方位置に補強架構１１が組み合わせら
れて構築され、補強架構１１の全ての放射ケーブル１１
ｂ…に放射方向外方へ向く張力Ｔ１が導入されることに
より、鉛直配置された束材１１ｃ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
１０の鉄骨材相互の接合部Ｂ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
の軽減が図られ、補強架構１１による主架構１０のケー
ブル補強により積雪などに対する構造安定性が複層トラ
スドームと同様のレベルとなるので、単層トラスドーム
構造を採用した主架構１０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。

【００３１】また、主架構１０の中央部にその主架構１
０の鉄骨材を上弦材として配置される下弦材１８ａを備
えた複層トラス部１８が設けられているので、この複層
トラス部１８が主架構１０の中央部を効果的に補強する
作用を発揮して主架構の安定性の向上に寄与する。ま
た、下弦材を備えて補強された複層トラス部１８のその
下弦材１８ａに対して、イベント時等に使用する照明や
音響機器等を吊り下げ配置することが容易になる。さら
に、補強架構１１はドーム周辺部、すなわちドーム内部
の客席上部にのみ備えられた構成となるので、アリーナ
上部の空間を有効に活用可能にすることができる。

【００３２】また、外周境界リング１３部分はピンロー
ラ機構２０を介して放射方向フリー、円周方向ピン支持
となる形態で外周構造体Ｋに支持された構成とされてい
るので、スラスト、放射方向の地震力、温度応力等をリ
リースし、外周構造体Ｋに対する負担をさらに軽減させ
る作用を発揮する。

【００３３】なお、実施例の束材Ｔにおいては、そのス
クリューねじ１９が中央部を起点として左右逆ねじとな
ったスクリュージャッキ機構として構成した例を示した
が、スクリューねじ１９のねじ山全体を順ねじとして形
成するとともに、そのスクリューねじ１９の一端側を、
スクリューねじ１９の回転のみを許容するようにナット
部材１８に取り付けた構成の一般的なスクリュージャッ
キ機構として構成してもよい。また、このスクリュージ
ャッキ機構は、束材Ｔ全体にて構成する代わりに、従来
の棒状の束材の中間部に設けた構成としてもよい。

【００３４】また、以上の実施例においては、束材を利
用した本発明のケーブル張力導入方法を、単層トラスド
ームとケーブルドームを組み合わせてハイブリッド構造
とした「サスペン・ドーム」に適用した例を示したが、
主架構及び補強架構もケーブルで構成される公知のケー
ブルドーム構造、さらには張弦梁構造などにも適用でき
ることは言うまでもない。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るドー
ム式屋根架構のケーブル張力導入方法によれば、以下の
ような優れた効果を奏する。

【００３６】請求項１記載の発明においては、屋根を支
持するための外周構造体上に架設されるドーム状の主架
構と、この主架構の下面側に配設されてその主架構を補
強する補強架構と、この補強架構に下端が連結され上端
が前記主架構に連結された束材とを備え、かつ、前記主
架構及び補強架構のうちの少なくとも補強架構がケーブ
ルにて構成されるドーム式屋根架構のケーブル張力導入
方法であって、前記束材として、その上下端の間隔を可
変な構造としておき、この束材の配設後に束材の上下端
の間隔を大きくして主架構及び補強架構間の間隔を拡げ
ることにより前記ケーブルに張力を導入する方法とした
から、コストのかかる多数のジャッキを使用したりある
いはこれらのジャッキを同期させながら張力を導入する
といった面倒な張力管理作業等も不要とすることがで
き、これにより人力によっても張力導入を可能なように
して施工コストの低減、張力管理の簡易化を図り、さら
に、屋根架構全体の把握が容易な屋根架構内部にて簡単
かつ確実に張力導入作業を実施できるという優れた効果
を奏する。

【００３７】請求項２記載の発明においては、束材とし
て、その上下端の間隔が可変となるスクリュージャッキ
機構としたものを用いているので、スクリューねじを回
転させるだけで、束材の上下端の間隔を拡げることが可
能になる。したがって、このスクリューねじの回転操作
は人力でも可能になり、この結果、施工コストの低減、
張力管理の簡易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す主架構の平面図である。

【図２】本発明の実施例を示す主架構の側面図である。

【図３】本発明の実施例を示す主架構の断面図である。

【図４】本発明の実施例を示す主架構の平面図である。

【図５】本発明の実施例を示す補強架構の斜視図であ
る。

【図６】本発明の実施例を示す補強架構の斜視図であ
る。

【図７】本発明の実施例を示す束材の側面図である。

【図８】本発明の実施例を示す束材の側面図である。

【図９】本発明の実施例を示す屋根架構の概略断面図で
ある。

【図１０】本発明の実施例を示す屋根架構の概略断面図
である。

【図１１】本発明の実施例を示す支持機構の断面図であ
る。

【図１２】本発明の実施例を示す支持機構の側面図であ
る

【図１３】従来例を示す斜視図である。

【図１４】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 主架構 １１ 補強架構 １２ 外周材 １３ 外周境界リング １５ 円周材 １６ 放射材 １７ リンク材 １８ ナット部材 １９ スクリューねじ Ｔ 束材

フロントページの続き (72)発明者 立道 郁生 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内 (72)発明者 藤原 智 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋根を支持するための外周構造体上に架
   設されるドーム状の主架構と、この主架構の下面側に配
   設されてその主架構を補強する補強架構と、この補強架
   構に下端が連結され上端が前記主架構に連結された束材
   とを備え、かつ、前記主架構及び補強架構のうちの少な
   くとも補強架構がケーブルにて構成されるドーム式屋根
   架構のケーブル張力導入方法であって、前記束材とし
   て、その上下端の間隔を可変な構造としておき、この束
   材の配設後に束材の上下端の間隔を大きくして主架構及
   び補強架構間の間隔を拡げることにより前記ケーブルに
   張力を導入することを特徴とするドーム式屋根架構のケ
   ーブル張力導入方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のドーム式屋根架構のケー
   ブル張力導入方法であって、前記束材として、その上下
   端の間隔が可変となるスクリュージャッキ機構としたこ
   とを特徴とするドーム式屋根架構のケーブル張力導入方
   法。