JPH0734541A - ドーム式屋根構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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、これにより主架構の外周境界
部に加わるスラストを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構造安定性を
高める。 【構成】 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いるとともにその外周部にリング状
の外周境界リング１３が構成され、補強架構１１は、前
記主架構の下方に配置され、その主架構の外周境界リン
グよりも小径のリング状に形成されたフープケーブル１
１ａと、このフープケーブルと前記外周境界リングとの
間に張設された複数の放射ケーブル１１ｂと、この放射
ケーブルと前記フープケーブルとの接続点に下端が連結
され、上端が前記主架構の鉄骨材に連結された束材１１
ｃとで構成される。

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
に適用して好適なドーム式屋根構造に関するものであ
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１２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１３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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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、本発明では、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
により主架構の外周境界部に加わるスラストを低減させ
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しようとするもので
ある。

【０００８】

【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を補強する補強架構とを備えて
なるドーム式屋根構造であって、前記主架構は、複数の
鉄骨材が相互に平面トラス状に接続されているとともに
その外周部にリング状の外周境界リングが構成され、前
記補強架構は、前記主架構の下方に配置され、その主架
構の外周境界リングよりも小径のリング状に形成された
フープケーブルと、このフープケーブルと前記外周境界
リングとの間に張設された複数の放射ケーブルと、この
放射ケーブルと前記フープケーブルとの接続点に下端が
連結され、上端が前記主架構の鉄骨材に連結された束材
とで構成されていることを特徴としている。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１記載のド
ーム式屋根構造において、前記主架構の中央部には、そ
の主架構の鉄骨材を上弦材として配置される下弦材を備
えた複層トラス部が設けられていることを特徴としてい
る。

【作用】請求項１記載のドーム式屋根構造では、主架構
単体において外周境界リング部分に発生するスラストに
対抗する反力として、放射ケーブルに導入ないし自重に
より発生する張力が外周境界リングにかかる構造とな
り、これにより外周境界リング部分にかかるスラストが
減少し、この結果、外周境界リング部分の負担が著しく
軽減される。したがって、従来の鉄骨式トラスドーム構
造に不可避であった大断面の外周境界リングが軽微なも
ので済むことになる。また、この外周境界リングを支持
する外周構造体の構築にかかる建設コストも大幅に削減
される。

【００１０】また、複数の鉄骨材を相互に平面トラス状
に接続してなる主架構の下方位置に補強架構が組み合わ
せられて構築され、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ないし発生することによ
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軽減が図ら
れ、補強架構による主架構のケーブル補強により積雪な
どに対する構造安定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。

【００１１】請求項２記載のドーム式屋根構造では、主
架構の中央部にその主架構の鉄骨材を上弦材として配置
される下弦材を備えた複層トラス部が設けられているの
で、この複層トラス部が主架構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のその下
弦材に対して、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。

【００１２】

【実施例】以下、本発明のドーム式屋根構造の実施例
を、図１ないし図１１を参照して説明する。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）とを備えて構成されている。

【００１３】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）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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】そして、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が形成される。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。

【００１７】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。

【００１８】また、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、これらの放射ケーブル１１ｂと前記フー
プケーブル１１ａとの接続点に下端が連結され、上端が
前記主架構１０の鉄骨材に連結された複数の束材１１ｃ
とを備えて構成されている。

【００１９】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１５の
上端は、内周円１４ａ上における円周材１５と放射材１
６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。そして、各放射ケーブル１１ｂ…に
その放射方向外方へ向けて張力Ｔ１（図６で示す矢印方
向）が導入されることにより束材１１は鉛直配置される
ように構成されている。

【００２０】そして、上記構造とされた補強架構１１は
図７ないし図８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。その際には、各束材１１ｃの上端を主
架構の接合部Ｂにそれぞれ連結するとともに、全ての放
射ケーブル１１ｂに放射方向外方Ｔ１へ向けて均一に張
力を導入していき、かつ張力導入済みの放射ケーブルの
端部を図１０に示すように主架構１０の外周境界リング
１３に締結する。

【００２１】この図１０および図１１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１１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。

【００２２】このように構成されたドーム式屋根構造に
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Ｆ
１に対抗する反力として放射ケーブル１１ｂ…により導
入された張力Ｔ１が外周境界リング１３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。

【００２３】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されるので、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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】なお、実施例においては、主架構１０の中
央部に複層トラス部１８を設けた例を示したが、中小規
模の施設においてこれを覆うドーム式屋根がそれほど大
スパンとならない場合には、主架構１０として複層トラ
ス部を設けない構造としてもよい。また、実施例では放
射ケーブルに張力を導入するようにしたが、初めに補強
架構１１を架設してから主架構１０を架設することで、
主架構および補強架構の自重により補強架構に張力を導
入するようにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るドー
ム式屋根構造によれば、以下のような優れた効果を奏す
る。

【００２８】請求項１記載のドーム式屋根構造において
は、主架構単体において外周境界リング部分に発生する
スラストに対抗する反力として、放射ケーブルにより導
入ないし発生した張力が外周境界リングにかかる構造と
なり、これにより外周境界リング部分にかかるスラスト
が減少し、この結果、外周境界リング部分の負担を著し
く軽減することができる。したがって、従来の鉄骨式ト
ラスドーム構造に不可避であった大断面の外周境界リン
グが軽微なもので済むことになる。また、この外周境界
リングを支持する外周構造体の構築にかかる建設コスト
も大幅に削減することができる。

【００２９】また、複数の鉄骨材を相互に平面トラス状
に接続してなる主架構の下方位置に補強架構が組み合わ
せられて構築され、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ないし発生することによ
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軽減が図ら
れ、補強架構による主架構のケーブル補強により積雪な
どに対する構造安定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。そして、このような効果を発揮させる
補強架構として比較的簡単な構造でこれを実現すること
ができる。

【００３０】請求項２記載のドーム式屋根構造において
は、主架構の中央部にその主架構の鉄骨材を上弦材とし
て配置される下弦材を備えた複層トラス部が設けられて
いるので、この複層トラス部が主架構の中央部を効果的
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の
その下弦材に対して、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。

【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斜視図である。

【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平面図であ
る。

【図７】本発明の実施例を示す屋根架構の側面図であ
る。

【図８】本発明の実施例を示す屋根架構の斜視図であ
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支持機構の断面図であ
る。

【図１１】本発明の実施例を示す支持機構の側面図であ
る。

【図１２】従来例を示す斜視図である。

【図１３】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 １８ 複層トラス部 Ｋ 外周構造体

フロントページの続き (72)発明者 畑戸 龍夫 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 多賀 章 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 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を補強する補強
   架構とを備えてなるドーム式屋根構造であって、前記主
   架構は、複数の鉄骨材が相互に平面トラス状に接続され
   ているとともにその外周部にリング状の外周境界リング
   が構成され、前記補強架構は、前記主架構の下方に配置
   され、その主架構の外周境界リングよりも小径のリング
   状に形成されたフープケーブルと、このフープケーブル
   と前記外周境界リングとの間に張設された複数の放射ケ
   ーブルと、この放射ケーブルと前記フープケーブルとの
   接続点に下端が連結され、上端が前記主架構の鉄骨材に
   連結された束材とで構成されていることを特徴とするド
   ーム式屋根構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のドーム式屋根構造におい
   て、前記主架構の中央部には、その主架構の鉄骨材を上
   弦材として配置される下弦材を備えた複層トラス部が設
   けられていることを特徴とするドーム式屋根構造。