JPH0757972B2

JPH0757972B2 - トラス構造

Info

Publication number: JPH0757972B2
Application number: JP63129221A
Authority: JP
Inventors: 修貞広
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: AU608160B2; AU3513789A; GB8911966D0; GB2219019B; US4947599A; GB2219019A; JPH01299943A; FR2631998A1

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、大スパン構造物の架構として採用して好適
なトラス構造に関するものである。

「従来の技術およびその課題」大スパン構造物の屋根の架構形式としては種々のものが
提案されているが、本出願人らは先に、平行弦トラスに
対してプレストレスを導入してなるトラス梁を提供した
（特願昭60-175997号）。そのトラス梁によれば、大き
な撓みが生じることなく、また、自重が軽減されるの
で、経済的な大スパン架構を実現し得るものである。

ところで、上記のトラス梁においては、プレストレスを
導入するためのPC鋼材を下弦材もしくは上弦材に沿わせ
て配するようにしているのであるが、弦材の断面形状に
よってはPC鋼材を最適位置（すなわち弦材の横断面にお
ける重心位置）に取り付けることが、納まりの関係上必
ずしも容易ではない。

また、そのPC鋼材の両端を下弦材もしくは上弦材の端部
に定着するようにしており、このため、定着部の納まり
の関係で弦材の断面寸法を必要以上に大きくせざるを得
ない場合があった。

さらに、上記のトラス梁は面外剛性が十分に確保でき
ず、したがってスパン長が50〜60m程度以上にもなると
座屈の恐れがあってクレーンによる一括架設は困難であ
った。このため、従来においてはトラス梁を複数に分割
して架設したり、座屈防止のための仮設構台を設けた
り、あるいは複数のトラス梁を予め箱型に連結した上で
架設する、等の対策が必要であった。

その上、上記のようにPC鋼材の両端を下弦材もしくは上
弦材の端部に定着するようにしていることから、そのト
ラス梁による構造においては柱に対して長期の曲げモー
メントが作用することはない反面、風荷重や積載荷重を
受けたときには柱脚部に大きな曲げモーメントが生じて
しまうものであり、このため、基礎の設計が不経済なも
のとなっていた。

この発明は、プレストレスを導入してなるトラス梁にお
ける上記のような問題点を解決し、施工が容易で、より
経済的なトラス構造を提供することを目的としてなされ
たものである。

「課題を解決するための手段」この発明は柱相互間に架け渡されるトラス梁に対してプ
レストレスを導入してなるトラス構造において、前記ト
ラス梁は、互いに連結された２本の上弦材と、それらの
上弦材にラチス材によって連結された１本の下弦材とを
有する横断面形状が逆三角形状とされ、そのトラス梁に
対してプレストレスを導入するためのPC鋼材は、下方に
湾曲した状態でそのトラス梁の内側に配されているとと
もに、該PC鋼材は、前記上弦材が柱に対して接合されて
いない状態で緊張されてその両端が前記柱に対してそれ
ぞれ定着されることにより、該PC鋼材の緊張力を前記柱
に作用せしめて該柱にモーメントを付与するものとさ
れ、かつ、前記上弦材は前記PC鋼材が柱に対して定着さ
れてから該柱に対して連結材を介して剛に接合されてな
ることを特徴としている。

「実施例」以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

まず、第１図ないし第10図を参照して第１実施例を説明
する。

第１図はこの第１実施例のトラス構造により構築された
建築物の一部を示す平面図、第２図はその側面図、第３
図は正面図であって、図中符号１は柱、２は両端部がそ
の柱１に支持されて架け渡されたトラス梁、3,4はトラ
ス梁２の上弦材同士を連結しているつなぎ材およびブレ
ース、５はトラス梁２と直交する方向の梁、６は屋根仕
上げ材の折板である。

上記のトラス梁２は、第４図ないし第７図に示すよう
に、２本の上弦材7,7と１本の下弦材８とにより横断面
形状が逆三角形状とされたものであって、２本の上弦材
7,7はつなぎ材９…によって互いに連結され、それら２
本の上弦材7,7と下弦材８とはラチス材10…によって連
結されている。なお、図示の例では、上弦材７、下弦材
８、つなぎ材９にはＨ型鋼が用いられ、ラチス材10には
鋼管が用いられているが、それに限るものではない。ま
た、柱１、梁５、つなぎ材３、ブレース４にもそれぞれ
Ｈ型鋼が用いられているが、それに限るものではない。
さらに、上記の柱１の柱頭部は第４図に示されるように
若干内側に屈曲したものとされているが、真っ直ぐな柱
としても勿論良い。

上記のトラス梁２は、下弦材８が柱１に対して直接的に
剛に接合され、２本の上弦材7,7は、後述するようにPC
鋼線15が緊張された後に、柱１の上端部に予め接合され
ていて梁５が接合されるブラケット12に対して剛に接合
されるようになっており、そのブラケット12と上弦材7,
7との間には、ブラケット12に予め接合されている取付
部材13およびつなぎ材14が介在するようになっている。
つまり、これらブラケット12、取付部材13、つなぎ材14
とによって、上弦材7,7を柱１に対して剛に接合するた
めの連結材が構成されている。

そして、上記のトラス梁２の内側にはPC鋼線（PC鋼材）
15が配されている。そのPC鋼線15は、第２図に示すよう
にトラス梁２の長手方向中央部においてはこのトラス梁
２の下部に位置し、かつ、両端においては上部に位置す
るような状態で下方に湾曲しており、このPC鋼線15は緊
張されて所定の張力を付与された上で、第８図に示すよ
うにその両端が柱１の上端部に定着されている。

上記構成のトラス梁２を柱1,1相互間に架け渡すには、
まず、ブラケット12、取付部材13,13を予め接合した柱
１を立設して、それらの間に梁５…を架け渡す。そし
て、トラス梁２を地組みしてそれを吊り上げて柱1,1間
に配し、まず下弦材８を柱１に剛に接合するとともに、
上弦材7,7とブラケット12とを第７図に破線で示すよう
な仮設用の水平ブレース16,16（ターンバックルを用い
ると良い）により仮に連結する。そして、その状態でPC
鋼材15を緊張してその両端をそれぞれ柱1,1の上端に定
着し、その後、２本の上弦材7,7と取付部材13,13との間
につなぎ材14,14を配してそれらを剛に接合する。な
お、下弦材８のみを柱１に接合して上弦材7,7は接合し
ない状態でPC鋼線15を緊張するので、PC鋼線15の緊張に
伴って上弦材7,7の変位や柱１の上端部の変形が許容さ
れ、このため、上弦材7,7の先端と取付部材13,13との間
の間隔が緊張の前後で変化するから、それに対応させて
つなぎ材14,14の長さを調節すれば良い。そのようにし
て各トラス梁２を柱1,1相互間に架け渡したら、隣り合
うトラス梁２の上弦材７同士をつなぎ材３、ブレース４
によって連結し、最後にその上面に折板６を取り付け
る。

上記のトラス梁２は、２本の上弦材7,7と１本の下弦材
８とによって横断面形状が逆三角形状とされているの
で、PC鋼線15をその内側に自由に配置することができ、
したがって、従来の平行弦トラスに対してプレストレス
を導入する場合のようにPC鋼線15を下弦材あるいは上弦
材に沿わせる必要がないから、弦材の断面形状の如何に
拘わらずPC鋼線15を最適な位置に、しかも容易に配する
ことができる。また、PC鋼線15を弦材にではなく柱１に
対して定着するので、従来のトラス梁のように弦材の断
面寸法をPC鋼線を定着するために必要以上に大きくする
こともなく、最適設計を行うことができる。

さらに、上記のトラス梁２は、横断面形状が逆三角形状
とされていることから、それ自体簡略な立体トラスとし
て取り扱うことができ、従来の平行弦トラスに比して面
外剛性に優れたものとなっている。したがって、たとえ
ばスパン長が50〜60m程度以上であっても格別な補強や
仮設構台等を要することなく、クレーンによって一括架
設することができ、従来のトラス梁を用いる場合に比し
て施工の簡略化を図ることができるとともに、従来一般
には設ける必要のあるトラス下弦面における水平ブレー
スや座屈止め等の補強材が不要となる。

また、上記のように、PC鋼線15を下方に湾曲させ、か
つ、下弦材８を柱１に対して接合した後にPC鋼線15を緊
張する、つまり、上弦材7,7を拘束しない状態でプレス
トレスを導入するようにしたことによって、トラス梁２
には第９図に示すような上向きのスラスト力P₁が作用
し、そのスラスト力P₁によるモーメントによってトラス
梁２の自重によるモーメントが減少し、その結果、上弦
材7,7には引張力（テンション）が、下弦材８には圧縮
力（コンプレッション）が付与されるとともに、ラチス
材10…に作用する剪断力はP₁/2だけ減少することにな
る。また、下弦材８には柱１からの反力としての圧縮力
がさらに付加され、以上のことから、上弦材7,7、下弦
材８、ラチス材10…の断面を節約することができる。

そして、下弦材８に作用する圧縮力の大きさは、PC鋼線
15を弦材の端部に直接的に定着するようにした従来のト
ラス梁の場合に比して大きくなる。すなわち、第10図に
示すように、PC鋼線15によって柱１の上端に加わるプレ
ストレス力をＰ、トラス梁２の成寸法をＤ、梁下寸法を
ｈとすると、下弦材８に加わる圧縮力P₂は P₂＝Ｐ＋（3PD/2h）となり、導入したプレストレス力Ｐより大きくなる。こ
のため、下弦材８に加えるべき圧縮力が一定の場合に
は、従来のトラス梁の場合に比して導入するべきプレス
トレス力Ｐを小さくすることができ、その分、PC鋼線15
の径を節約することができる。

さらに、上記のようにPC鋼線15を柱１に対して定着する
ようにしていることにより、柱１にはそのPC鋼線15の緊
張力により第10図に示すような長期の曲げモーメントが
作用することになり、柱脚にはＭ＝PD/2 の大きさのモーメントが生じる。そして、その曲げモー
メントＭによって、風荷重を受けたときに風上側となる
柱１の柱脚部に生じるモーメントが打ち消されることに
なる。すなわち、上記実施例のトラス構造においては、
PC鋼線15をトラス梁２の端部にではなく柱１に対して定
着することで、風荷重等により柱１に生じるモーメント
を打消すようなモーメントを予め柱１に付与しておくよ
うにしているのである。したがって、風荷重が構造設計
上の支配的な要因である場合には基礎を簡略化すること
ができる。なお、風下側の柱１においてはモーメントが
加算されることになるが、その場合のモーメントは風上
側となったときに生じるモーメントに比して十分に小さ
いので、問題になることはない。

以上でこの発明の第１実施例を説明したが、次に、第11
図ないし第14図を参照して第２実施例を説明する。

この第２実施例のトラス構造が上述した第１実施例と異
なる点は、トラス梁２の端部の柱１に対する支持の形
態、およびPC鋼線15の定着の形態にある。

すなわち、この第２実施例においては、第11図ないし第
13図に示すように、第１実施例の場合と同様のトラス梁
２の下弦材８が、柱１に固定されているブラケット20に
ローラ支承されているとともに、その下弦材８の端部上
面には束材21の下端が固定されており、その束材21の上
端が柱１の上端に剛に接合されたものとなっている。ま
た、２本の上弦材7,7は、第１実施例の場合と同様に、
梁５の端部が接合されるブラケット12,12および取付部
材13,13を介して柱１に対して剛に接合されている。そ
して、PC鋼線15は束材21の下端部に定着されることによ
って、その束材21を介して間接的に柱１に対して定着さ
れるようになっている。なお、符号22は２本の上弦材7,
7の端部同士を連結しているつなぎ材であり、このつな
ぎ材22と上記のブラケット12,12、取付部材13,13とによ
り、上弦材7,7を柱１に対して剛に接合するための連結
材が構成されている。

この第２実施例の構造では、第１実施例の場合と同様
に、上弦材7,7を拘束しない状態でPC鋼線15を緊張して
定着した後、上弦材7,7を取付部材13,13、つなぎ材22を
介して柱１に剛に接合することにより、第14図に示すよ
うにPC鋼線15によるプレストレス力Ｐの大半が下弦材８
に、一部が上弦材7,7に加わり、これにより、下弦材８
には圧縮力が作用して下弦材８の断面を節約することが
できる。

また、この第２実施例においても、PC鋼線15はトラス梁
２に対してではなく、束材21を介して間接的ではあるも
のの柱１に対して定着されているので、柱１にはPC鋼線
15の緊張力によるモーメントが生じる。そして、柱１に
作用する長期のモーメントは第14図に示すようになり、
この図から明らかなように柱脚部におけるモーメントＭ
の向きは第10図に示した第１実施例の場合とは逆にな
る。したがって、この場合においては、風荷重を受けた
ときに風上側となる柱１の柱脚部に生じるモーメントを
打ち消すことはできない（風下側の柱１に生じるモーメ
ントは打ち消すことができる）が、積雪荷重や積載荷重
によって柱脚部に生じるモーメントを打ち消すことがで
きることになる。したがって、積雪地帯における建築物
の屋根等の、積雪荷重や積載荷重が構造設計上の支配的
な要因となる場合には、基礎を簡略化することができ
る。

なお、上記第２実施例においては、PC鋼線15を束材21を
介して柱１に対して定着するようにしたが、束材21を省
略してPC鋼線15を柱１に対して直接的に定着しても全く
同様である。

以上でこの発明の第１、第２実施例を説明したが、上記
で説明したようなPC鋼材を柱に対して定着することによ
る効果、すなわち、弦材の断面を節約でき、基礎を簡略
化できるという効果は、第15図および第16図に示すよう
な従来一般の平行弦トラス30に対してPC鋼材31,31によ
りプレストレスを導入する場合に適用しても、ある程度
は得ることができる。しかし、既に述べたように、平行
弦トラス30では十分な面外剛性が確保できないし、ま
た、平行弦トラス30に対するPC鋼材31,31の取り付けや
納まりは複雑なものとなるので、上記実施例のように２
本の上弦材を有する逆三角形断面のトラス梁に対して適
用することが良い。

「発明の効果」以上で詳細に説明したように、この発明によれば、２本
の上弦材と１本の下弦材を有する横断面形状が逆三角形
状のトラス梁を用いたので、十分な面外剛性が確保でき
て大スパンであっても容易に架設することができるとと
もに、PC鋼材をその内側に自由に配置することができ、
したがって弦材の断面形状の如何に拘わらずPC鋼材を最
適な位置に、しかも容易に配することができる、という
効果を奏する。

また、PC鋼材を下方に湾曲させた状態でトラス梁の内側
に配するとともに、そのPC鋼材の両端を柱に対して定着
するようにしたので、PC鋼材を弦材の端部に定着する場
合のように弦材の断面を必要以上に大きくすることがな
い。

さらに、上弦材を柱に対して接合していない状態でPC鋼
材を緊張することにより、PC鋼材の緊張力を柱に有効に
作用せしめて柱に長期のモーメントを付与し、したがっ
て風荷重あるいは積載荷重によるモーメントを減少させ
ることができ、このため基礎を簡略化することもできる
という効果を奏する。

しかも、本発明の構造では、PC鋼材が柱に対して定着さ
れてから上弦材が連結材を介して柱に対して剛接合され
るので、PC鋼材を緊張する際に許容される上弦材の変位
や柱の変形に対応させて連結材の形状等を調節すること
により、上弦材の柱に対する剛接合を容易にかつ確実に
行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第10図はこの発明の第１実施例を示すもの
で、第１図はこの第１実施例の構造による建築物の部分
平面図、第２図はその側面図、第３図はその正面図、第
４図はトラス梁と柱の接合部の拡大斜視図、第５図はそ
の側面図、第６図は第５図におけるVI-VI線視図、第７
図は第５図におけるVII-VII線視図、第８図は第５図のV
III-VIII線視図、第９図はトラス梁に作用するスラスト
力およびモーメントを示す図、第10図は柱に作用するモ
ーメントを示す図である。第11図ないし第14図はこの発明の第２実施例を示すもの
で、第11図はトラス梁と柱の接合部の拡大斜視図、第12
図はその側面図、第13図はその平面図、第14図は柱に作
用するモーメントを示す図である。第15図および第16図は平行弦トラスに対してプレストレ
スを導入する場合の例を示し、第15図は立面図、第16図
は断面拡大図であって、このうち（イ）は弦材にＨ型鋼
を用いた場合の例、（ロ）は弦材に鋼管を用いた場合の
例である。１……柱、２……トラス梁、７……上弦材、８……下弦
材、９……つなぎ材、10……ラチス材、12……ブラケッ
ト（連結材）、13……取付部材（連結材）、14……つな
ぎ材（連結材）、15……PC鋼線（PC鋼材）、22……つな
ぎ材（連結材）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柱相互間に架け渡されるトラス梁に対して
プレストレスを導入してなるトラス構造において、前記
トラス梁は、互いに連結された２本の上弦材と、それら
の上弦材にラチス材によって連結された１本の下弦材と
を有する横断面形状が逆三角形状とされ、そのトラス梁
に対してプレストレスを導入するためのPC鋼材は、下方
に湾曲した状態でそのトラス梁の内側に配されていると
ともに、該PC鋼材は、前記上弦材が柱に対して接合され
ていない状態で緊張されてその両端が前記柱に対してそ
れぞれ定着されることにより、該PC鋼材の緊張力を前記
柱に作用せしめて該柱にモーメントを付与するものとさ
れ、かつ、前記上弦材は前記PC鋼材が柱に対して定着さ
れてから該柱に対して連結材を介して剛に接合されてな
ることを特徴とするトラス構造。