JPH0734542A - 二重ケーブルネット屋根構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量で、架設および緊張力の導入が容易で、
構造的に安定し、かつ屋根曲面の設計の自由度の高い二
重ケーブルネット屋根構造を提供する。 【構成】 環状はり１の内側に、それぞれ吊りケーブル
ＣＷ１，ＭＷ１，ＭＷ２および押さえケーブルＣＷ２，
ＭＷ３の２方向のケーブルからなる下側ケーブルネット
２と上側ケーブルネット３を張架する。下側ケーブルネ
ット２と上側ケーブルネット３を下側ケーブルネット２
の２方向のケーブルの交点に立設した束材４で連結し、
立体的な二重ケーブルネットを形成する。上側ケーブル
ネット３に膜材５等の屋根表面材を取り付ける。環状は
り１には隣り合う吊りケーブルＣＷ１，ＭＷ１，ＭＷ２
間で高低差を生じさせるためのうねりまたは勾配を設
け、各押さえケーブルＣＷ２，ＭＷ３が上に凸になるよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外周構造体の内側に張
架したケーブルにより屋根曲面を形成する二重ケーブル
ネット屋根構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】膜屋根等、軽量の屋根表面材を用いた屋
根構造における支持方法としては、構造物内部の内圧を
外気圧より大きくすることで膜材を支持する空気膜構
造、骨組として格子状等に配置した鉄骨を有する鉄骨膜
構造（例えば、特開昭６１−１３０５３４号公報参
照）、外周枠等に対しケーブルを架設し、ケーブルに緊
張力を導入することで膜材を支持するケーブルドーム、
サスペンション膜構造（例えば、特開昭６２−１０１７
６５号公報、特開昭６３−６０３７４号公報、特開平１
−１３７０８２号公報参照）等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】空気膜構造の場合、構
造物内部の内圧を高くすること、その内圧を維持する必
要があること等から、ランニングコストがかかる他、種
々の問題がある。

【０００４】鉄骨膜構造では、骨組の重量が大きくなる
ため、屋根表面材軽量化の利点が損なわれる。

【０００５】このようなことから、ケーブルの緊張によ
り膜材等を支持する方式が注目されてきているが、この
方式においても緊張力の導入方法の問題、膜材の経年劣
化による張力弛緩の問題、風荷重、雪荷重等が作用した
場合の構造的な安定性の問題、膜材上への雨水の滞留
等、種々の問題がある。

【０００６】また、例えば吊りケーブルと押さえケーブ
ルの２方向のケーブルを交差させたケーブルネットを用
いた構造において安定した屋根曲面を形成するために
は、各ケーブルに大きな緊張力を導入する必要があり、
ケーブルが太径となり、反力を下部構造にとる方式で
は、下部構造も大型化する。

【０００７】さらに、ケーブルの張架のみで屋根材を支
持するためには、スパン・ライズ比またはスパン・サグ
比をある程度以上大きく（通常、０．１以上）とらなけ
ればならず、屋根曲面の設計の自由度が小さいだけでな
く、風圧等の影響を受けやすい形状とならざるを得な
い。

【０００８】本発明は、ケーブルの緊張により屋根材を
支持する方式の屋根構造における上述のような問題点の
解決を図ったものであり、軽量で、架設およびケーブル
に対する緊張力の導入が容易で、構造的に安定し、かつ
屋根曲面の設計の自由度の高い屋根構造を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以下、本発明の概要を実
施例の符号を用いて説明する。

【００１０】本発明の二重ケーブルネット屋根構造は、
外周構造体の内側に、それぞれ吊りケーブルＣＷ１，Ｍ
Ｗ１，ＭＷ２および押さえケーブルＣＷ２，ＭＷ３の２
方向のケーブルからなる下側ケーブルネット２と上側ケ
ーブルネット３を張架し、下側ケーブルネット２と上側
ケーブルネット３を下側ケーブルネット２の吊りケーブ
ルＣＷ１と押さえケーブルＣＷ２の交点に立設した束材
４で連結して立体的な二重ケーブルネットを形成し、上
側ケーブルネット３に膜材５等の屋根表面材を取り付け
たものである。

【００１１】外周構造体は、柱やはりを構成要素とする
もの、壁構造のもの等、特に限定されないが、外周の構
造体の一部として環状はり１を形成し、環状はり１と二
重ケーブルネットとで構造的に完結する系を構成するこ
ともできる。

【００１２】また、その場合、環状はり１には隣り合う
吊りケーブルＣＷ１，ＭＷ１，ＭＷ２間で高低差を生じ
させるためのうねりまたは勾配を設け、各押さえケーブ
ルＣＷ２，ＭＷ３が上に凸になるような構造が考えられ
る。

【００１３】また、本発明の屋根構造では立体的な二重
ケーブルネットを形成する上下のケーブルネット２，３
を個々に緊張することができ、スパン・ライズ比（また
はスパン・サグ比）を小さくできることから、屋根曲面
形状の自由度が高く、屋根平面形状は円形に限らず、楕
円形または角形等、種々の設計が可能である。

【００１４】また、束材４については、その上下端を下
側ケーブルネット２および上側ケーブルネット３に対し
ユニバーサルジョイント８等により回転自在に連結する
ことで、屋根表面材としての膜材５等の経年劣化による
張力弛緩に対して、再緊張が可能であり、また上下のケ
ーブルネット２，３のずれ等に対しても容易に対処でき
る。

【００１５】さらに、上側ケーブルネット３を構成する
吊りケーブルＭＷ１，ＭＷ２のうち、中間に配置される
吊りケーブルＭＷ１に、他の吊りケーブルＭＷ２より高
い緊張力を導入することで、屋根表面に稜線を設け、雨
水の局所的な滞留のない屋根形状が得られる。

【００１６】

【実施例】図１〜図３は本発明の一実施例における屋根
構造の概要を示したもので、以下のような構成を有す
る。

【００１７】(1) 全体形状 一例として複曲率のＨＰ形状とし、屋根表面材部分の直
径≒６５．０ｍ、吊りケーブルＣＷ１と押さえケーブル
ＣＷ２からなる下側ケーブルネット２部分の直径≒５
９．６ｍ、高低差７．７５ｍ、スパン・サグ比≒０．０
５７、スパン・ライズ比≒０．０７１とする。

【００１８】中央の棟部分には、雨水の流れを考慮し
て、中央の吊りケーブルＭＷ１の張力を調節することに
より稜線を設ける。

【００１９】(2) 屋根表面 本実施例では屋根表面材として膜材５を用いており、膜
材５は例えば四フッ化エチレン樹脂コーティングガラス
繊維膜（膜材料Ａ種シィヤフィルII）を用いる。初期張
力は２００kg/mとし、膜材５の外周および押さえケーブ
ルＭＷ３を引き込むことにより張力を導入する。縦糸方
向は、吊りケーブルＣＷ１方向とする。

【００２０】(3) 上側ケーブルネット３ 上側ケーブルネット３は、吊りケーブルＭＷ１，ＭＷ２
と押さえケーブルＭＷ３とからなり、本実施例では膜材
５直下に設け、自重、雪、風等の荷重に抵抗する。

【００２１】設計例を挙げると以下のようになる。

【００２２】 材料−スパイラルロープ、ビニールコーティング仕様、 配置−吊りケーブルＭＷ１，ＭＷ２：ピッチ９．０ｍ、
２４mmφ（中央のＭＷ１のみ２６mmφ）、押さえケーブ
ルＭＷ３：ピッチ４．５ｍ、２８mmφ、 初期張力−中央６ｔ／本、その他２ｔ／本とし、ケーブ
ル張力を変えることにより中央部に稜線を設ける。

【００２３】(4) 束材４ 膜材５および上側ケーブルネット３に加わる荷重を下側
ケーブルネット２に伝達する。本実施例において上下の
ケーブルネット２，３は、初期張力導入時においてそれ
ぞれ安定曲面となるため、束材４の初期応力は０であ
る。

【００２４】設計例を挙げると以下のようになる。

【００２５】材料−パイプ（ＳＳ４００）加工、端部は
ユニバーサルジョイントとする、 配置−下側ケーブルネット２の交点（吊りケーブルＣＷ
１と押さえケーブルＣＷ２の交点）に配置する。

【００２６】(5) 下側ケーブルネット２ 束材４から下側ケーブルネット２に伝えられた外力は、
ケーブル張力の変化量として環状はり１へ伝えられる。

【００２７】設計例を挙げると以下のようになる。

【００２８】材料−スパイラルロープ、５０mmφ、ビニ
ールコーティング仕様、 配置−吊りケーブルＣＷ１：ピッチ９．０ｍ、押さえケ
ーブルＣＷ２：ピッチ４．５ｍ、 初期張力−吊りケーブルＣＷ１−５５ｔ、押さえケーブ
ルＣＷ２−２２ｔ。

【００２９】なお、下側ケーブルネット２の押さえケー
ブルＣＷ２と上側ケーブルネット３の押さえケーブルＭ
Ｗ３は半ピッチずれている。

【００３０】(6) 環状はり１ 本実施例では、いわゆるコンプレッションリングを構成
するトラス構造の環状はり１を用いており、下側ケーブ
ルネット２および上側ケーブルネット３の各ケーブルの
反力を負担する。

【００３１】また、環状はり１には、上側ケーブルネッ
ト３の吊りケーブルＭＷ１，ＭＷ２間で高低差を生じさ
せるためのうねりを設け（押さえケーブルＣＷ２方
向）、各押さえケーブルＣＷ２が上に凸になるようにし
ている（下側ケーブルネット２についても同様）。

【００３２】上述した実施例における荷重の流れを説明
すると以下のようになる。

【００３３】 初期張力時 膜材３は、展張後、上側ケーブルネット３に取り付け、
さらに隣接する膜材３と接合する（図３(a) の太線部は
この現場溶着位置を示している）。

【００３４】膜材３への初期張力の導入は、膜材３の外
周および上側ケーブルネット３を緊張することにより行
う。

【００３５】自然長として引き渡した吊りケーブルＣＷ
１上に押さえケーブルＣＷ２を配置し、吊りケーブルＣ
Ｗ１を緊張することによって押さえケーブルＣＷ２にも
所定の張力を導入する。

【００３６】下側ケーブルネット２は別途、張力を導入
し、束材４で連結する。

【００３７】膜材５に加わる荷重は、基本的に上側ケー
ブルネット３で処理する。

【００３８】 積雪荷重時 膜材５に加わる荷重は、吊りケーブルＭＷ１，ＭＷ２に
より環状はり１に伝えられるか、束材４を経て下側ケー
ブルネット２の吊りケーブルＣＷ１によって環状はり１
に伝える。

【００３９】 風荷重時 膜材５に加わる荷重（負圧）は、押さえケーブルＭＷ３
により環状はり１に伝わるか、束材４により下側ケーブ
ルネット２に伝わり、押さえケーブルＣＷ２により環状
はり１へ伝わる。

【００４０】なお、以上は一実施例について述べたもの
であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、材質、形
状、その他種々の設計変更が可能である。

【００４１】図４(a) は、上側ケーブルネット３の吊り
ケーブルＭＷ１，ＭＷ２と押さえケーブルＭＷ３の交点
位置における膜材５の取り付け構造の一例を示したもの
で、上述したように下側ケーブルネット２の押さえケー
ブルＣＷ２と上側ケーブルネット３の押さえケーブルＭ
Ｗ３を半ピッチずらしているため、上側ケーブルネット
３における両方向のケーブルの交点が束材４位置から離
れた位置にある。

【００４２】図４(b) は、束材４の取り付け構造の一例
を示したもので、下側ケーブルネット２の両方向のケー
ブルの交点に設けた交点クランプ６に対し、束材４の下
端をユニバーサルジョイント８で回転自在に接合してあ
る。また、束材４の上端についても上側ケーブルネット
３の押さえケーブルＭＷ３に取り付けたクランプ７に対
しユニバーサルジョイント８で回転自在に接合してあ
る。

【００４３】図５〜図７は、本発明の二重ケーブルネッ
ト屋根構造の施工手順の一例を示したもので、以下の手
順で施工を行う。

【００４４】 環状はり１としてのリングトラスを組
み立て、内側にケーブル展張用足場１１を組み立て、ま
ず下側ケーブルネット２の展張、取り付けを行う（図
５、図６参照）。

【００４５】 下側ケーブルネット２の緊張、定着を
行い、ケーブルネット２の２方向のケーブルの交点に束
材４を立てる。

【００４６】 上側ケーブルネット３の展張、取り付
け、膜材５の取り付けを行い、上側ケーブルネット３お
よび膜材５の緊張、定着を行う。

【００４７】 環状はり１と一体化した上下のケーブ
ルネット２，３および膜材５を下部構造１０の張り出し
部に設置したセンターホールジャッキやクレーン１２を
用いて一括吊り上げる（図７参照）。

【００４８】なお、以上の施工手順は一例を述べたに過
ぎず、各種施工方法により構築することができる。

【００４９】

【発明の効果】 それぞれ独立に張架される下側ケーブルネットと上
側ケーブルネットを束材で連結した構造であり、屋根表
面材の架設に必要な支持力と、風荷重や雪荷重に対する
支持力を上側ケーブルネットと下側ケーブルネットとで
分担させることができること、また上下のケーブルネッ
トと束材が立体的な二重ケーブルネットを構成すること
から、ケーブルネットのスパン・ライズ比を小さくする
ことができる。また、１本当りのケーブルの負担が小さ
くなるため、小径のケーブルの使用が可能となり、ケー
ブルの架設作業が容易となる。

【００５０】 ケーブルネットのスパン・ライズ比を
小さくすることができるため、従来のケーブルネット構
造に比べ、偏平な屋根曲面を形成することができる等、
屋根曲面形態の自由度が高く、その分、下部構造の設計
も容易となる。

【００５１】 環状はりとその内側の二重ケーブルネ
ットとで力学的に完結した構造系を形成した場合、下部
構造の設計が容易となる。また、地上で組み上げた屋根
構造体を吊り上げて下部構造に結合する等の施工が可能
となり、屋根のない既存の競技場等に後から架設するこ
ともできる。さらに、初期張力時は、膜材とケーブルの
張力が環状はりに作用し、膜屋根の形態は安定化する。
この初期状態では、鉛直反力のみが下部構造に流れ、短
期時には風、積雪等の荷重によって生ずる鉛直、水平反
力が長期時反力に加算され下部構造体に流れて行き、力
の流れが明解である。

【００５２】 下側ケーブルネットと上側ケーブルネ
ットを連結する束材の接合部をユニバーサルジョイント
等の回転自在な構造とすることで、屋根表面材としての
膜材等の経年劣化による張力弛緩に対して、再緊張が可
能である。

【００５３】 膜補強ケーブルの緊張力をケーブルに
よって変化させることで、膜屋根に稜線を設け、雨水の
滞留が起こらないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における屋根構造の概要を示
したもので、(a) は水平断面図、(b) はＡ−Ａ断面図、
(c) はＢ−Ｂ断面図である。

【図２】図１の実施例における構造物全体の概要を下部
構造と屋根構造体を分離して示した斜視図である。

【図３】図１の実施例における屋根構造の構成を分解し
て示したもので、(a) は屋根面の膜材の斜視図、(b) は
上側ケーブルネットの斜視図、(c) は下側ケーブルネッ
トおよび束材の斜視図、(d) は環状はりとしてのリング
トラス（一部、剛接トラスを含む）の斜視図である。

【図４】(a) は上側ケーブルネットの吊りケーブルと押
さえケーブルの交点位置における膜材の取り付け構造の
一例を示す断面図、(b) は束材の取り付け構造の一例を
示す断面図である。

【図５】本発明の屋根構造の施工手順の一例を示したも
ので、(a) は水平断面図、(b)は鉛直断面図である。

【図６】図５に続く施工手順を示したもので、(a) は水
平断面図、(b) は鉛直断面図である。

【図７】図６に続く施工手順を示したもので、(a) は水
平断面図、(b) は鉛直断面図である。

【符号の説明】

１…環状はり ２…下側ケーブルネット ３…上側ケーブルネット ４…束材 ５…膜材 ６…交点クランプ ７…クランプ ８…ユニバーサルジョイント １０…下部構造 １１…ケーブル展張用足場 １２…クレーン ＣＷ１…下側吊りケーブル ＣＷ２…下側押さえケーブル ＭＷ１…上側吊りケーブル ＭＷ２…上側吊りケーブル ＭＷ３…上側押さえケーブル

フロントページの続き (72)発明者 神沢 宏明 大阪市中央区北久宝寺町３丁目６番１号 株式会社鴻池組大阪本店内 (72)発明者 柿田 芳久 大阪市中央区北久宝寺町３丁目６番１号 株式会社鴻池組大阪本店内 (72)発明者 近藤 一雄 大阪市中央区伏見町４−４−10 株式会社 東畑建築事務所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周の構造体の内側に、それぞれ吊りケ
   ーブルおよび押さえケーブルの２方向のケーブルからな
   る下側ケーブルネットと上側ケーブルネットを張架し、
   前記下側ケーブルネットと上側ケーブルネットを下側ケ
   ーブルネットの２方向のケーブルの各交点に立設した束
   材で連結して立体的な二重ケーブルネットを形成すると
   ともに、前記上側ケーブルネットに屋根表面材を取り付
   けてなることを特徴とする二重ケーブルネット屋根構
   造。
2. 【請求項２】 前記二重ケーブルネットは外周の構造体
   の一部をなす環状はりの内側に張架され、環状はりと二
   重ケーブルネットにより構造的に完結した系を構成して
   おり、前記環状はりには隣り合う吊りケーブル間で高低
   差を生じさせるためのうねりまたは勾配を設け、各押さ
   えケーブルが上に凸になるようにしてある請求項１記載
   の二重ケーブルネット屋根構造。
3. 【請求項３】 屋根平面形状が円形、楕円形または角形
   である請求項１または２記載の二重ケーブルネット屋根
   構造。
4. 【請求項４】 前記束材の上下端を下側ケーブルネット
   および上側ケーブルネットに対し回転自在に連結してあ
   る請求項１、２または３記載の二重ケーブルネット屋根
   構造。
5. 【請求項５】 上側ケーブルネットを構成する吊りケー
   ブルのうち、中間に配置される吊りケーブルに、他の吊
   りケーブルより高い緊張力を導入することで、屋根表面
   に稜線を設けた請求項１、２、３または４記載の二重ケ
   ーブルネット屋根構造。