JPH09100570A - トラス用組立ハブ体およびそれを用いたトラスベースの接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立式立体トラスにおけるトラスベースの接
合構造を強化することにより、トラス構造物の強度を増
大させる。 【解決手段】 隣合うフレーム部材２の接続端部５付近
間の空間に規制部材２１を介在させる。規制部材２１
は、突状体２２と係合溝２３の係合によってハブ３の外
周面に連結される。このような規制部２１を設けてフレ
ーム部材２の割り角度θを一定に保持すると、フレーム
部材２が荷重を受けても面内方向に曲がり難く、トラス
ベースの強度、剛性を増加させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハブと呼ばれる接
続部材によってパイプ、押出形材のような任意の断面形
状を有し構造材を構成するフレーム部材を順次接続して
組立式立体トラス構造物を構築するためのハブ体および
それを用いたトラスベースの接合構造に関し、特にフレ
ーム部材の面内方向の変形を規制することによりフレー
ム部材とハブとの接続部の強化を図るものである。

【０００２】

【従来の技術】組立式立体トラス構造物は、組立におい
てボルトや溶接による接合を必要としないため組立作業
が簡単で、高い継手効率が得られ、スマートで高い採光
性と広い無柱空間が得られるなどの優れた特徴を有して
いることから、野外コンサートホール、ガソリンスタン
ド、プール、展示場等の屋根、ビルの側面外壁、植物園
用ドーム、寺院ドーム等に広く採用されている。このよ
うなトラス構造物のジョイント方式を大別すると、 ボールジョイント方式 円筒ジョイント方式 の２方式がある。前者は、トラス格点に球状ジョイント
（ハブ）を使用し、これによってフレーム部材を順次連
結するものである（特開平７−１１７０５号公報等）。
後者は、円筒ジョイント（ハブ）と、押し潰しによって
形成された接続端部を有するフレーム部材とを使用する
ものであり（米国特許第２，９３１，４６７号、実開平
２−９８１２１号公報、特開平７−１０２６３３号公報
等）、本願発明はこの後者のジョイント方式を採用した
組立式立体トラスのトラスベースの接合構造に関するも
のである。なお、ここで組立式立体トラスとは、トラス
部分がドーム型、モスク型、ピラミッド型、フラットス
トラクチャー型あるいはバレルヴォールト型等の形状を
呈するトラス構造体を言い、それらが独立した構築物と
される場合並びに構築物の一部の構造部分として併設さ
れる構築物とされる場合がある。また、以下の記述では
ドーム形を代表例として取り上げたが、それぞれの方式
に対応したトラス構造とすればよいことは勿論である。

【０００３】図１３（Ａ），（Ｂ）は円筒ジョイント方
式を採用した組立式立体トラス構造物におけるトラスベ
ースの一例を示すドーム型構造物の平面図および正面
図、図１４は従来方式でトラス格点を形成する接合構造
を示す分解斜視図、図１５（Ａ），（Ｂ）はフレーム部
材の正面図および平面図である。これらの図において、
１はドーム状のトラス構造物におけるトラスベースで、
多数のフレーム部材２と、これらのフレーム部材２を接
続するハブ３とで構成されている。フレーム部材２は、
通常アルミニウム合金等の直管からなり、その両端部を
プレス加工等により押し潰して偏平状の接続端部５と
し、さらにその両面にディンプルと称する凹凸４を設け
ている。ハブ３は、通常アルミニウム合金（例：Ａｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ系合金）製の押出型材、鍛造品等によって円
筒体に形成され、中心にボルト挿通孔６を有している。
また、ハブ３は、外周面に放射状に形成され溝壁面に凹
凸７を有する６〜９個の連結溝（スロット）８を備え、
この連結溝８に前記フレーム部材２の接続端部５が軸線
方向から圧入嵌合されることによりフレーム部材２を互
いに接続し、トラス格点を形成している。ボルト挿通孔
６にはボルト９が挿通され、その上下の突出端部にワッ
シャ１０および保持板１１が嵌装され、ナット１２の締
結によって保持板１１をハブ３の上下面に押し付けるこ
とで、接続端部５が連結溝８から抜けるのを防止してい
る。また、このボルト９と保持板１１は、ルーフパネル
部材をハブ３上に取り付けるためにも利用される。そし
て、このトラス格点をフレーム部材２で連結することに
より組立式トラス構造物のトラスベース構造体１が構築
され、さらにその上に屋根部材が載置されてドーム型ト
ラス構造物が完成される。

【０００４】このような組立式立体トラスにおけるトラ
スベースの接合構造においては、フレーム部材２の端部
に偏平状に押し潰された接続端部５を設けているので、
連結部材の部品点数が削減できるとともに、立体曲面構
造の構造物を構築する場合には、ハブ３の連結溝８間の
割り角度θ以外に接続部に３つの角度付け（コイン角
α、ベント角β、ツイスト角γ）をすることによってフ
レーム部材自体での球面度を出すことができる。また、
ハブ３の軸線方向（面外方向）の負荷に対しては耐力が
高く、一層のトラスでよいのでトラスベース構造体を簡
略化することができる。なお、コイン角αは接続端部５
の切断角度、ベント角βはフレーム部材２の軸線と接続
端部５の軸線とのなす角度、ツイスト角γはフレーム部
材を介して隣合い高さおよびハブ軸方向の曲率中心位置
が異なるハブ間の連結溝を連結するフレーム部材におけ
る接続端部間のなす角度である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の組立式
立体トラスにおけるトラスベースの接合構造において、
フレーム部材２の接続端部５はハブ３の軸線方向（面外
方向）に長い偏平状に形成されていることから、ハブ３
の軸線方向の外力に対しては特に強度的に問題はない
が、ハブ３の面内方向（ハブの円周方向）に対しては相
対的に弱く、そのため大型トラス構造体において積雪、
地震等でフレーム部材２に軸線方向の圧縮または引張荷
重が不均一に加わった場合、フレーム部材２の付根部５
ａがトラス面内において周方向に変形して接続端部５が
折れ曲がり、部分的に破壊したり構造物全体が破壊する
危険性が想定されるという問題があった。特に、図１３
に示すようなドーム体の場合に、その頂点から下方への
角度出しのために複数箇所に三角形以外の異形部分、本
図では１Ａおよび１Ｂの円周方向に四辺形部分が現れて
いる。このような部分が他の部分よりバランスが異なる
ためにトラス構造体での弱点部分となり易く、この部分
を優先的に補強するのが効果的であり、コスト的に許容
されれば図部手のトラス格点のハブを補強すればより望
ましくなる。

【０００６】そのため、大きな構造物を構築するために
は、厚肉パイプからなるフレーム部材を使用したり、フ
レーム部材の長さを短くしたり、あるいは上記した特開
平７−１０２６３３号公報に開示されているように補強
板を接続端部に設けるなど種々の対策を講じている。し
かしながら、厚肉パイプを使用すると、ベース構造体自
体の重量が増加し、フレーム部材を短くすると、フレー
ム部材およびトラス格点が増加するため組立作業に時間
を要する。また、補強板を用いると、接続端部５の厚み
が増大するため、連結溝８の溝幅が大きくなり、ハブ３
の径も比例して大きくなり、ハブ重量も大きくなるとい
う不具合があった。

【０００７】本発明は上記した従来の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、比較
的簡単な構成でフレーム部材の周方向の変形を規制する
ことにより、トラス構造物の強度を増大させることがで
きるようにしたトラス用組立ハブ体およびそれを用いた
トラスベースの接合構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、トラス構造用フレーム部材の接続端部が圧入
嵌合される複数個の連結溝が放射状に形成されたトラス
格点用ハブにおいて、ハブの連結溝間のハブ外周面のそ
れぞれに係合部を設け、この係合部にフレーム部材のハ
ブ周方向への変形を規制する規制部材の基端部に設けた
係合部を係合することによって前記ハブに規制部材を連
結したことを特徴とする。また、本発明は、規制部材が
扇形状、Ｈの字状、ロの字状のいずれか一つの形状であ
るとともに、係合部が凹凸嵌合手段によるものであるこ
とを特徴とする。さらに、本発明は、両端に偏平な接続
端部を有するフレーム部材と、前記接続端部が圧入嵌合
される複数個の連結溝が放射状に形成されたハブとによ
って組立式立体トラス構造物を構築するトラスベースの
接合構造において、隣接するフレーム部材の接続端部付
近間の空間に前記フレーム部材の周方向への変形を規制
する規制部材を介在させ、この規制部材の基端部に設け
た係合部を前記ハブの外周面に設けた係合部に係合する
ことによってハブに規制部材を連結した組立ハブ体を弱
点部分のみまたは全てに配設したことを特徴とする。

【０００９】本発明において、隣接するフレーム部材の
接続端部付近間の空間に介在された規制部材は、フレー
ム部材のツイスト角を保持することにより、フレーム部
材が軸線方向の圧縮または引張荷重を受けたとき、フレ
ーム部材の周方向の変形を規制する。また、断面形状が
扇形状体からなる規制部材は、強度が大で、ハブとフレ
ーム部材の接続部の強度を増大させる。ハブと規制部材
の係合部は、相互に突状体と、この突状体がハブの軸線
方向から嵌合し得る係合溝の組み合わせ、すなわち凹凸
嵌合手段の関係に形成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）は
本発明に係る組立式立体トラスのトラス格点でのトラス
ベースの接合構造部の実施の形態を示す平面図および正
面図で、（Ａ）はボルトと保持板を省略した状態で描か
れている。なお、従来技術の欄で説明した構成部材等と
同一のものについては同一符号をもって示し、その説明
を省略する。これらの図において、本実施の形態におい
ては、ハブ３Ａの外周に複数個の規制部材２１を放射状
に設け、これらの規制部材２１を隣接するフレーム部材
２の接続端部５付近間の空間に介在させている。規制部
材２１は、アルミニウムなどの金属、強化プラスチック
もしくはこれらの組み合わせによって断面扇形状を呈し
肉厚が一定な中空体をもって形成され、ハブ３Ａの高さ
（長さ）と略等しい長さを有している。規制部材２１の
基端部には、係合部としての突状体２２が規制部材２１
の全長にわたって一体に突設されており、この突状体２
２をハブ３Ａの外周面に設けた係合部としての係合溝２
３にハブ３Ａの軸線方向から係入することにより規制部
材２１をハブ３Ａに連結している。係合溝２３は、隣合
う嵌合溝８の中間に位置するようにハブ３Ａの全長にわ
たって形成される。突状体２２と係合溝２３は、突状体
２２が係合溝２３からハブ３Ａの径方向に抜けないよう
にするため、断面形状が相似形の鍵孔形状を呈してい
る。なお、このようなハブ３および規制部材２１は、押
出加工によって容易に製作することができる。

【００１１】フレーム部材２の両端部は、プレス加工等
により両側から押し潰されることにより先細り状のテー
パ部２５とされ、その先端部に偏平状の接続端部５が設
けられ、この接続端部５がハブ３Ａの連結溝８に圧入さ
れている。このため、隣接するフレーム部材２の接続端
部５付近間の空間は扇形の空間を形成しており、この空
間と略同形状になるように前記規制部材２１が形成され
る。突状体２２と係合溝２３の係合によって規制部材２
１をハブ３Ａに接続し隣合うフレーム部材２間に差し込
むと、規制部材２１の両側面は両側のフレーム部材２の
テーパ部２５の側面にそれぞれ密接する。なお、その他
の構成は図１３〜図１５に示した従来の組立式立体トラ
スのトラスベースの接合構造と同様である。

【００１２】図２は本発明の他の実施の形態を示す平面
図である。トラスベース構造体の周端部や柱脚部などで
は３〜５本のフレーム部材２が連結されるので、ハブ３
Ａの連結溝８に空きができる。その空きを埋めたい場合
は、図に示すように２種類の規制部材２１（２１Ａ，２
１Ｂ）を用意し、隣合うフレーム部材２間の空間にそれ
ぞれ介在させ、ハブ３Ａの外周面に係合部どうしの係合
によって連結すればよい。なお、図２においてもボルト
と保持板は図示を省略している。

【００１３】規制部材としては、断面扇形状を呈するも
のに限らず、図３〜図５に示すように種々の形状とする
ことが可能である。なお、図３〜図５においてもボルト
と保持板は図示を省略している。図３に示す規制部材２
６は、一端にハブ３Ｂの係合部２７に係合する係合部２
８が設けられた板状部２６Ａと、この板状部２６Ａの他
端部に一体に設けられた断面ロの字状の筒体からなる規
制部２６Ｂとで形成したものである。図４に示す規制部
材２９は、一端にハブ３Ｃの係合部３０に係合する係合
部３１が設けられた板状部２９Ａと、この板状部２９Ａ
の他端部に一体に設けられた断面Ｈの字状を呈する規制
部２９Ｂとで形成したものである。図５に示す規制部材
３２は、両端に係合部３３，３４が設けられた板状部３
２Ａと、この板状部３２Ａのハブ３Ｃ側とは反対側の端
部にも係合部３４と係合部３５の係合によって連結され
る断面Ｈの字状を呈する規制部３２Ｂとで形成したもの
である。係合部３３，３４は、板状部３２Ａに方向性を
持たせないようにするため同一形状とされる。これによ
り規制部材３２の製作が容易となる。

【００１４】図１〜図５に示した実施の形態において
は、いずれもハブ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ側に係合溝からなる
係合部を設け、規制部材２１，２６，２７，３２側に突
状体からなる係合部を設けた例を示したが、これに限定
されるものではなく、図６〜図１１に示すようにハブ３
Ｄ〜３Ｋの外周面に突状体からなる係合部４０を一体に
突設し、規制部材２１，２６，２７，３２，４１側に係
合溝からなる係合部４２を設けてもよい。

【００１５】ここで、図８に示した規制部材４１は、ハ
ブ３Ｆの径方向に延在する第１板部４１ａと、この第１
板部４１ａのハブ３Ｆ側とは反対側端にこれと直交する
ように一体に連設された第２板部４１ｂとで構成される
ことにより断面Ｔの字状を呈する板状部４１Ａと、第２
板部４１ｂの両端に係合部の係合によって連結された一
対の規制部４１Ｂとで形成されている。また、図１１に
おいては、ハブ３Ｋの連結溝８に空きができる場合のた
め、２種類の規制部材３２（２２Ａ，３２Ｂ）を用意
し、これらを隣合うフレーム部材２の接続端部付近間の
空間にそれぞれ介在させている。

【００１６】このような構造からなる組立式トラスの接
合構造においては、規制部材２１（２６，２９，３２，
４１）によって隣合うフレーム部材２の割り角度θを一
定に保持することができるので、フレーム部材２が軸線
方向の圧縮または引張荷重を受けたとき、ハブ３（３Ａ
〜３Ｋ）に周方向の回転モーメントが発生せず、ハブ３
の面内方向（図１の矢印Ａ，Ｂ方向）の回転に対する抵
抗力を増大させることができる。したがって、フレーム
部材２の接続端部５が面内方向に折れ曲がったりせず、
トラスベースの強度を増大させることができる。また、
規制部材２１をハブ３側に設けているので、フレーム部
材２の接続端部５の厚みが増大したりすることがない。
また、断面扇形状を呈する中空体に形成された規制部材
２１においては、高強度であるため、組立式トラスの強
度をより一層増大させることができる。また、板状部２
９Ａと断面Ｈの字状を呈する規制部２９Ｂとからなる規
制部材２９（３２，４１）においては、中空体に形成さ
れた規制部材２１に比べて軽量化を図ることができる。
さらに、ハブ３側に突状体からなる係合部４０を設け、
規制部材２１，２６，２９，３２，４１側に係合溝から
なる係合部４２を設けた場合は、ハブ３，３Ｄ〜３Ｋの
強度低下を防止することができる。さらにまた、このよ
うな規制部材２１，２６，２９，３２，４１はいずれも
押出加工によって製作することができるので、製造が容
易であり、また係合部の係合によってハブ３に接続すれ
ばよいので、組立作業も容易である。なお、図６〜１１
においてもボルトと保持板は図示を省略している。上記
の組立ハブ体をトラス格点の中での弱点部分に設け、他
の部位では従来型のハブを用いてトラスベースを構築し
たり、あるいは全てのトラス格点に上述の組立ハブ体を
用いて構築することができ、その全体構造の外観は図１
３と同様なものとなる。

【００１７】図１２はフレーム部材の他の実施の形態を
示す一部を破断して示す正面図である。この実施の形態
においては、両端に偏平状の連結端部５がそれぞれ一体
に設けられた２本の直管５０と、これらの直管５０を連
結する連結板５１とによって断面眼鏡状を呈するフレー
ム部材２Ａを構成している。このようなフレーム部材２
Ａは、２本の直管５０と連結板５１とからなる押出形材
を所定寸法に切断して各直管５０の端部を偏平状に押し
潰すとともに、連結板５１の両端部を凹状に切断除去す
ることにより容易に製作することができる。このような
眼鏡状のフレーム部材２Ａを用いてトラスベースを構成
すると、細い直管５０が使用でき、ハブ長が少し長くな
るが、ハブの外径を小さくできる。したがって、高強度
の一層式トラスベースを提供できる。また、各部材は提
示したものに限定されるものではなく、適宜の改変が可
能である。たとえば、略扇形の規制部材２１は、中空体
でも外周辺のみ厚くして偏肉状としたり、あるいは中空
体としてもよい。同様に、ロの字状の筒体からなる規制
部２６Ｂを中空状から中実状にすることもできる。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、トラス構造
用フレーム部材の接続端部が圧入嵌合される複数個の連
結溝が放射状に形成されたトラス格点用ハブにおいて、
ハブの連結溝間のハブ外周面のそれぞれに係合部を設
け、この係合部にフレーム部材のハブ周方向への変形を
規制する規制部材の基端部に設けた係合部を係合するこ
とによって前記ハブに規制部材を連結したトラス用組立
ハブ体とすることによって、各部材の製作が容易に行う
ことができ、不測の応力が負荷された場合であってもフ
レーム部材が変形することが防止され、トラスの崩壊を
防止することができる。また、その際、係合部を凹凸の
嵌合手段により形成する異によって、所望によって選択
的に規制部材を取付使用することが可能となり、設計上
並びに構築上の自由度を広げることができる。

【００１９】また、本発明は、両端に偏平な接続端部を
有するフレーム部材と、前記接続端部が圧入嵌合される
複数個の連結溝が放射状に形成されたハブとによって組
立式立体トラス構造物を構築するトラスベースの接合構
造において、隣接するフレーム部材の接続端部付近間の
空間に前記フレーム部材の周方向への変形を規制する規
制部材を介在させ、この規制部材の基端部に設けた係合
部を前記ハブの外周面に設けた係合部に係合することに
よってハブに規制部材を連結した組立ハブ体をトラス格
点での弱点部分のみまたは全てのトラス格点に配設した
ので、トラスベースの強度、剛性を高め大型トラスベー
スを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）、（Ｂ）は本発明に係る組立式立体ト
ラスのトラス格点でのトラスベースの接合構造部の実施
の形態を示す平面図および正面図である。

【図２】 同トラスベースの接合構造部の正面図であ
る。

【図３】 本発明の他の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図４】 本発明のさらに他の実施の形態を示す平面図
である。

【図５】 本発明のさらに他の実施の形態を示す平面図
である。

【図６】 本発明のさらに他の実施の形態を示す平面図
である。

【図７】 本発明のさらに他の実施の形態を示す平面図
である。

【図８】 本発明のさらに他の実施の形態を示す平面図
である。

【図９】 本発明のさらに他の実施の形態を示す平面図
である。

【図１０】 本発明のさらに他の実施の形態を示す平面
図である。

【図１１】 本発明のさらに他の実施の形態を示す平面
図である。

【図１２】 フレーム部材の他の実施の形態を示す一部
を破断した正面図である。

【図１３】 （Ａ），（Ｂ）は組立式トラス構造物の一
例を示すドーム型トラスベース構造体の平面図および正
面図である。

【図１４】 従来のトラス格点を形成する接合構造を示
す分解斜視図である。

【図１５】 （Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）はフレーム部材の
正面図、平面図および側面図である。

【符号の説明】

１…ドーム型トラスベース構造体、２，２Ａ…フレーム
部材、３、３Ａ〜３Ｋ…ハブ、５…接続端部、８…連結
溝、９…ボルト、１１…保持板、２１２…規制部材、２
２…突状体、２３…係合溝、２６…規制部材、２９…規
制部材、２９Ａ…板状部、２９Ｂ…規制部、３２…規制
部材、３３〜３５…係合部、４０…係合部、４１…規制
部材、４２…係合部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラス構造用フレーム部材の接続端部が
   圧入嵌合される複数個の連結溝が放射状に形成されたト
   ラス格点用ハブにおいて、ハブの連結溝間のハブ外周面
   のそれぞれに係合部を設け、この係合部にフレーム部材
   のハブ周方向への変形を規制する規制部材の基端部に設
   けた係合部を係合することによって前記ハブに規制部材
   を連結したことを特徴とするトラス用組立ハブ体。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトラス用組立ハブ体にお
   いて、規制部材が扇形状、Ｈの字状、ロの字状のいずれ
   か一つの形状であるとともに、係合部が凹凸嵌合手段に
   よるものであることを特徴とするトラス用組立ハブ体。
3. 【請求項３】 両端に偏平な接続端部を有するフレーム
   部材と、前記接続端部が圧入嵌合される複数個の連結溝
   が放射状に形成されたハブとによって組立式立体トラス
   構造物を構築するトラスベースの接合構造において、隣
   接するフレーム部材の接続端部付近間の空間に前記フレ
   ーム部材の周方向への変形を規制する規制部材を介在さ
   せ、この規制部材の基端部に設けた係合部を前記ハブの
   外周面に設けた係合部に係合することによってハブに規
   制部材を連結した組立ハブ体を弱点部分のみまたは全て
   に配設したことを特徴とするトラスベースの接合構造。