JPH09111881A - トラスベース構造物におけるフレーム弦材のジョイント部材体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 嵌合部材をフレーム弦材に挿着し、フレーム
弦材の強化を図り筒状ハブとの連結を行うことによって
面外方向の負荷に対する剛接合の利点を生かしつつ、面
内方向の負荷に対する弱点を補強し座屈破壊の防止を図
るトラスベース構造におけるフレーム弦材のジョイント
部材体の提供を課題とする。 【解決手段】 複数個の嵌合溝を放射状に形成するジョ
イント部材である多角筒状ハブと嵌合部材とからなるジ
ョイント部材体であって，当該ハブの嵌合溝にフレーム
弦材の端部を嵌合する嵌合部材を介して順次連結して組
立式のトラス構造を構築する組立式トラスベース構造に
適用され、前記嵌合部材が、一方の端部を前記嵌合溝に
嵌合するエ型またはＴ型形状に加工形成された中実材、
若しくは押出成形加工された部材から成り、他方の端部
を前記フレーム弦材の開口部に挿入するようにして成
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、固定ドーム、一部
開閉式ドーム、或いはピラミッド型、モスク型、フラッ
ト型等のトラスベース構造に関し、特に、多角筒状ハブ
を使用するトラスベース構造体に用いられるフレーム弦
材を嵌合するジョイント部材体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、建築技術の向上および採光性、広
い空間等の要求に伴って植物園ドーム、メモリアルホー
ムドーム、野外コンサートホール屋根、ガソリンスタン
ド屋根、スポーツハウス、イベントハウス、文化施設等
の無柱空間建築構造物が建設されるようになった。無柱
空間建築構造物としては、図１７、図１８で示すような
ドーム型、図１９、図２０で示すようなモスク型、図２
１、図２２で示すようなピラミッド型、図２３、図２４
で示すようなバレルヴォールト型、図２５、図２６で示
すようなフラットストラクチャー型等のようなトラス構
造体があり、そのベース構造を一層式または二層式と
し、それらに屋根体が載置される。そして、それらの基
本構造としてトラス格点材とジョイント材により形成さ
れている。このようなトラスベース構造体でフレーム弦
材を使用するトラス構造でのトラス格点方式には、ボー
ルジョイント方式および円筒状ジョイント方式がある。

【０００３】ボールジョイント方式はトラス格点に球状
ジョイントを使用する方式であり、円筒状ジョイント方
式はトラス格点に両端部を押し潰して形成する嵌合部を
有するフレーム材と円筒状ジョイント（以下「円筒状ハ
ブ」という）により基本構造をなす方式であるが、後者
のトラスベース構造物は、例えば実開平２−９８１２１
号公報や特開平３−２４７８３１号公報等によって開示
されている。なお、屋根体の基本構造が、主に三角形状
から成り、部分的には形状調整用に四角形状のものが用
いられるので、以下これらを総称して「三角トラス」ま
たは「三角」と称する。

【０００４】図１７、図１９、図２１、図２３及び図２
５はこのような組立式トラスベース構造物の一例を示す
平面図であり図１８、図２０、図２２、図２４及び図２
６はそれらの正面図であり、図２７はこの構造物のトラ
ス格点を形成する従来からの円筒状ハブ部を用いたトラ
ス格点を示す分解斜視図である。

【０００５】これらの図において、符号１はドーム形状
等のトラスベース構造物で、多数のトラス弦材であるフ
レーム弦材２と、このフレーム弦材２を接続する円筒状
ハブ３によって構成されている。フレーム弦材２は一般
にアルミニウム合金等の軽合金からなり、両端部をプレ
ス加工等により偏平形状２ａに押し潰し、この部分を接
続端部５としている。

【０００６】ハブ３は、一般にアルミ合金（例えば、Ａ
ｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）等の押出型材、若しくは鋳造品
・鍛造品によって円筒状に形成され、その中心には貫通
形成されたボルト挿通孔６と、外周面に放射状に形成さ
れる複数の嵌合溝であるスロット８を形設し、このスロ
ット８に前記フレーム弦材２の接続端部５が軸線方向よ
り圧入嵌合されることによりフレーム弦材２を互いに接
続してトラス格点が形成されている。

【０００７】ドーム型・モスク型のトラスベース構造物
では６か所にスロット８を形成する円筒状ハブ３を用い
ているが、バレルヴォールト型・フラットストラクチャ
型のトラスベース構造物では８か所にスロット８を形成
する円筒状ハブ３が、ピラミッド型のトラス構造物では
９か所にスロット８を形成する円筒状ハブ３がそれぞれ
用いられている。なお、周端部や柱脚部のような箇所で
は円筒状ハブ３に形成されたスロット８にフレーム弦材
２が接続されない場合が生ずるが、このような場合には
アルミニウム製やプラスチック製のスロットフィラーと
称するダミー部材が空きスロットに嵌合される。

【０００８】前記ボルト挿通孔６には長ボルト９が挿通
され、その上下突出端部にはワッシャ１０およびリング
１１が嵌裝され、ナット１２の締結によってリング１１
をハブ３の上下面に押しつけることで、接続端部５がス
ロット８から抜けることの防止が図られ、そして、この
トラス格点を順次連結することにより、トラスベース構
造物１が構築されることとなる。なお、ボルト挿通孔６
および長ボルト９は接続端部５がスロット８から抜ける
ことの防止を図るものであるが、ボルト挿通孔６を設け
ずにリング１１に相当する抜け止め部材を円筒状ハブ３
にボルト止めしても同様の効果を得るのは勿論である。

【０００９】このようなトラスベース構造物１におい
て、任意の立体曲面、例えばドーム型・モスク型のトラ
スベース構造物を構築するために、円筒状ハブ３のスロ
ット８に嵌合され、隣接フレーム弦材２間の割り角度θ
とフレーム弦材２の接続端部５に形成されるコイン角
α、ベント角β及びツイスト角γ等がトラス格点位置や
フレーム弦材２の長さなどに対応して選択的に調整され
る。なお、フラットストラクチャ型やバレルヴォールト
型であっても所望によりこれらの角度付けがなされるこ
とがある。

【００１０】ここで、図２６に示すようにコイン角αは
接続端部５の切断角度であり、ベント角βはフレーム弦
材２の軸線と接続端部５の軸線とのなす角度であり、ツ
イスト角γはフレーム弦材２を介して隣り合う高さ及び
ハブ軸方向の曲率中心位置が異なる円形状ハブ３間のス
ロット８を連結するフレーム弦材２における接続端部５
間のなす角度である。

【００１１】さらに、トラスベース構造物での円周方向
での角度出しのために部分的に四辺形状フレーム構造が
図１７及び図１９でのＢ_1,Ｂ_2,Ｂ₃ に例示するように配
設される．

【００１２】これらによって、フレーム弦材２の接続端
部５は、円筒状ハブ３との接続構造より明らかなように
矢印Ａで示すトラス面と直交する方向、すなわち面外方
向に強軸、矢印Ｂで示すトラス面に沿った方向で且つフ
レーム弦材２と直交する方向、すなわち面内面方向に弱
軸を有するようなトラスベース構造物となる。従って、
この円筒状ハブ３を用いるトラスベース構造物は、フレ
ーム弦材２の両端に球状のピン接合をもつ一般的なボル
トジョイント式のトラス構造ではなく、半剛接トラス構
造である。この構造特性により組立式トラスは大規模な
シングルレイヤードーム構造を可能とするものであり、
四角形状のメッシュパターンの構造をも可能とするもの
である。

【００１３】このようなトラスベース構造物は、フレー
ム弦材２の接続端部５がハブ３の中心軸方向に形成され
ていることから、面外方向の剛性が大である反面、面内
方向に対しては剛性が小さく、そのため軸線方向の圧縮
または、引張荷重を受けると、接続端部５或いは円筒状
ハブ３が面内方向に回転して接続端部５が折れ曲がると
いう現象が発生する。面内方向のハブ３の回転に対する
抵抗力は、フレーム弦材２の接続端部５が偏平化されて
いることから、フレーム弦材２の板厚に基づく断面係数
の２倍の値に材料の降伏応力を乗じた降伏モーメントに
よって規定される。従って、この降伏モーメントを増加
させることにより、終局耐力を増加させることを可能と
することも想定される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の円
筒状ハブを用いたトラスベース構造物では、円筒状ハブ
３に高さ方向の荷重が負荷されたとしても、スロット８
とフレーム弦材２との嵌合部の摩擦力が大きいために強
度的な問題は発生することはなく一層式トラス構造物を
構築し得るが、積雪・台風・地震等で円筒状ハブ３に面
内方向（円周方向）の荷重が負荷された場合にはフレー
ム弦材２の先端部が押し潰されているために接続端部５
が折れ曲がり、トラス構造物自体の崩壊に到る場合も予
測されるために、大型のトラス構造物を構築することは
難しかった。一方、ボールジョイント方式では、この逆
の関係となり、二層方式のトラス構造物とする必要があ
る。

【００１５】そこで、本発明はこれらの課題を解決すべ
く、中実状若しくは鍛造等の嵌合部材をフレーム弦材の
端部に挿着し、フレーム弦材の強化を図りハブとの連結
を行うことによって面外方向の負荷に対する剛接合の利
点を生かしつつ、面内方向の負荷に対する弱点を補強し
座屈破壊の防止を図るとともに、場合によってはトラス
構造物の規模の大小にかかわらず、特に強度的に弱い箇
所に対して選択的に本ジョイント部材体を用い、他の部
位には従来のフレーム弦材と円筒状ハブの共通使用を可
能とする、トラス構造におけるフレーム弦材のジョイン
ト部材体を提供することを課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、これらの課題
を解決するために、発明を特定する事項の第一の特徴と
して、嵌合部材の端部形状に対応した複数個の嵌合溝を
放射状に形成するジョイント部材である多角筒状ハブ
と、嵌合部材とから成るジョイント部材体であって、当
該円筒状ハブにトラス弦材であるフレーム弦材の端部に
嵌合部材を介して順次連結してトラス構造を構築するト
ラスベース構造物が適用され、前記嵌合部材は、一方の
端部をエ型またはＴ型形状に加工形成し前記嵌合溝に嵌
合するとともに、他方の端部を前記フレーム弦材の開口
部に挿入するようにしてトラス構造を形成することであ
る。

【００１７】第二の特徴としては、ジョイント部材体に
おいて、前記嵌合部材は、エ型またはＴ型に形成された
嵌合部に、所望のコイン角、ベント角若しくはツイスト
角を形成することである。

【００１８】また、第三の特徴としては、ジョイント部
材体において、前記嵌合部材とフレーム弦材との挿入部
分を螺合して成ることとすることである。

【００１９】さらに、第四の特徴としては、ジョイント
部材体において、前記フレーム弦材の端部に前記嵌合部
材を溶接固定して成ることとすることである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係るトラスベー
ス構造物におけるフレーム弦材のジョイント部材体Ｊの
実施の形態の数例について、図面を参照して詳細な説明
を行うが、図１７乃至図２６に示した従来のものの特定
事項と同一の特定事項については同一符号をもって示
し、その説明は省略する。

【００２１】図１は、ドーム型のトラス構造物の屋根体
の平面図を示すものであるが、このドーム型におけるト
ラス構造体の屋根部材Ｒの取り付けべース構造は、構成
単位の骨組みを三角トラスＴから成り、その組み合わせ
により球面形状等に形成され、屋根材の用途に応じてガ
ラス板あるいは金属外装パネル、樹脂発泡芯による断熱
パネル、複合耐火パネル、セラミックス外装板並びに紙
やアルミニウム等からなるハニカム芯材製パネル等の屋
根パネル体４０が適宜用いられている。

【００２２】図２は図１（イ）部の下部に位置するフレ
ーム弦材２と多角筒状ハブ３Ａ並びに嵌合部材７からな
るジョイント部材体Ｊとのジョイント部の分解斜視図で
あるが、この図において三角トラスＴのフレーム弦材２
が嵌合部材７を介して多角筒状ハブ３Ａの外周部に形設
され嵌合部材７の端部形状に対応したスロット８Ａに剛
接合する形態を示すものである。

【００２３】本実施例はフレーム弦材２の端部に嵌合部
材７の一方を挿入し溶接などで固定し、この嵌合部材７
の他方の端部を多角筒状ハブ３Ａの外周面に形成される
嵌合溝であるスロット８Ａに嵌合し、これによりフレー
ム弦材２の多角筒状ハブ３Ａに対する剛性の強化を図る
ようにしたものである。本実施例に示す嵌合部材７の一
端を、嵌合する多角筒状ハブ３Ａのスロット８Ａの軸芯
と直交する切断面形状をＴ型とするものであり、その使
用材料は特に限定するものではないが、剛性の有る中実
材、鍛造・鋳造材の成形加工を施したものであればよ
い。

【００２４】そして、この嵌合部材７を挿着したフレー
ム弦材２が多角筒状ハブ３Ａのスロット８Ａに完全に密
着状態に嵌入され、多角筒状ハブ３の軸芯に穿設された
ボルト挿通孔６に長ボルト１３が挿通し、多角筒状ハブ
３Ａの上下面をワッシャ１０およびリング板１１により
挟持し、ナット１２の締結により完全に固定が図られト
ラスベース構造物が形成される。

【００２５】図３はこのようにフレーム弦材２が嵌合部
材７を介して多角筒状ハブ３Ａを嵌裝したジョイント部
を示す平面図であり、図４は図３の（ロ）−（ロ）線に
おける断面図である。嵌合部材７には図２６に例示した
ような角度付が同様に成形時にまたはフレーム部材２と
の固定に際して角度付がなされる。図４は、所定のコイ
ン角αを有する嵌合部材７を挿入したフレーム弦材２が
多角筒状ハブ３Ａに嵌合した形態を示すものであり、図
５は所定の角度傾斜角であるベント角βを有する嵌合部
材を挿入したフレーム弦材２が多角筒状ハブ３Ａに嵌合
した形態を示すものであるが、このような連結形態とす
ることにより任意の３次元曲面を三角トラスのメッシュ
パターンとしての構築を可能とするものである。

【００２６】また図６、図７は嵌合部材７の他の実施例
を示す平面図であるが、この図において、前述の嵌合部
材７のフレーム弦材２の挿入部にネジをたて、フレーム
弦材２に嵌合部材７を螺入してより一層の固定強化を図
る形態を示すものである。この他に、図示はしないが嵌
合部材７と多角筒状ハブ３Ａとの挿入部の溶接を行い固
定をする方法やフレーム弦材２の軸芯に直交して外周よ
りピン材等を挿入係止して固定をする方法等により強化
を図っても同様の効果を得ることができる。

【００２７】また、フレーム弦材２は従来の単管状のも
のばかりでなく、他の形態のものも適用でき、例えば図
８、図９で示すトラス構造建物は８個のスロットの多角
筒状ハブ３Ａからなるバレルヴォールト構造体のトラス
ベース構造物であるが、このトラスベース構造物に使用
されるフレーム弦材２ａはアルミニウム軽合金等の中空
状の管材を並設し、その間を連結板で掛止した、いわゆ
るメガネ形状に形成されたものである（以下「メガネ状
フレーム弦材」という）。この場合の多角筒状ハブ３は
単管のフレーム弦材と比較して軸方向に長くしたものが
適用される。

【００２８】図１０、図１１は構造部材として一端がＴ
型断面形状の嵌合部材７を挿着する円形断面のメガネ状
フレーム弦材２ａの実施例を示す一部断面斜視図である
が、この実施例のメガネ状フレーム弦材２ａは従来の単
管のフレーム弦材と比較して、所望強度に対してその管
径の極小化が図れるとともに、軸芯の曲げ方向に対して
の強度化を図ることができる。なお、このメガネ状フレ
ーム弦材２ａに使用される中空材の他の実施例として
は、図１２乃至図１４に示すように、その断面形状を正
方形若しくは三角形の形状とするものであってもよい。
この場合円形、正方形の形状のメガネ状フレーム弦材
は、トラスベース構造の使用箇所によっては各々の軸芯
を通過する箇所に補強内片２ｂを形設することによりさ
らに強度補填がなされているものでもよい。

【００２９】このような構成を有するトラスベース構造
物用のジョイント部材体を用いて構築されるトラス構造
物１の代表例として、例えば図１５、図１６で示すよう
なドーム型８１や、図１７、図１８で示すモスク型８２
があり、通常６スロット８の多角筒状ハブ３Ａが一層で
使用される。これらの場合、基礎部から上方に至る程、
ドーム径が小さくなるので、それに併せてフレーム弦材
２と多角筒状ハブ３Ａ間の間隔が短く調整されるが、当
初間隔の５０から７０％長さ以下になると強度上並びに
コスト上の問題よりフレーム弦材２と多角筒状ハブ３Ａ
の間隔を調整するために、そのような部位においては、
三角形のフレーム弦材２と多角筒状ハブ３Ａの配置Ａの
一部を四角形の配置Ｂ ₁,Ｂ₂,Ｂ₃ に代えた混合配置とさ
れる。例えば、図１５のドーム型構造物では、ドーム上
方で三段階にそのような混合配置（Ｂ₁,Ｂ₂ ，Ｂ₃ ）が
されている。

【００３０】他の類型のトラスベース構造物としては、
図１９、図２０で示すような三角形を基本とするピラミ
ッド型８３や、図２１、図２２で示すバレルボォールト
型８４や、図２３、図２４で示す四角形を基本とするフ
ラット型８５等のものがあるが、これらは通常強度上の
点から二層構造として使用されている。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明のトラスベース
構造物におけるフレーム弦材のジョイント部材体は、嵌
合部材をフレーム弦材の端部に挿着することによって、
フレーム弦材端部の強化を図り多角筒状ハブとの連結を
行うことによって面外方向の負荷に対する剛接合の利点
を生かしつつ、面内方向の負荷に対する弱点を補強し座
屈破壊の防止を図ることを可能とするものである。ま
た、その適用に際しては、トラスベース建造物の規模の
大小に係わらず特に強度的に弱い箇所に対して本ジョイ
ント部材体を選択的に使用し、他の部位では従来のフレ
ーム弦材とハブの共通使用を可能とするものである。さ
らに、嵌合部材自体で所望のコイン角等を形成させるた
め、フレーム弦材に加工を施すことよりも容易に加工製
作することができ、フレーム弦材に直接嵌合部材を螺合
固定または溶接固定するこにより剛接点をより良く発揮
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフレーム弦材のジョイント部材体を使
用するドーム型のトラスベース構造物の部分的屋根体の
平面図である。

【図２】図１（イ）部の下部に位置する本発明の一実施
例であるフレーム弦材と多角筒状ハブとのジョイント部
の分解斜視図である。

【図３】フレーム弦材を嵌裝する本発明のジョイント部
材体を示す平面図である。

【図４】コイン角αを有する嵌合部材を挿入したフレー
ム弦材が多角筒状ハブに嵌合した形態を示すものであ
る。

【図５】ベント角βを有する嵌合部材を挿入したフレー
ム弦材が多角筒状ハブに嵌合した形態を示すものであ
る。

【図６】本発明のジョイント部材体の他の実施例を示す
平面図である。

【図７】図６における側面図である。

【図８】メガネ状フレーム弦材を用いたバレルヴォール
ト構造体のトラスべース構造物の平面図である。

【図９】図８における正面図である。

【図１０】円形断面のメガネフ状レーム弦材の実施例を
示す一部断面斜視図である。

【図１１】断面形状を円形とするメガネ状フレーム弦材
の他の実施例を示す一部断面斜視図である。

【図１２】断面形状を四角形とするメガネ状フレーム弦
材の他の実施例を示す一部断面斜視図である。

【図１３】断面形状を四角形とするメガネフレーム弦材
の他の実施例であって補強材の取り付け位置を異にする
形態の実施例を示す一部断面斜視図である。

【図１４】断面形状を三角形とするメガネフレーム弦材
の他の実施例を示す一部断面斜視図である。

【図１５】トラスベース構造物の第１例としてのドーム
型構造物の平面図である。

【図１６】図１５の正面図である。

【図１７】トラスベース構造物の第２例としてのモスク
型構造物の平面図である。

【図１８】図１７の正面図である。

【図１９】トラスベース構造物の第３例としてのピラミ
ッド型構造物の平面図である。

【図２０】図１９の正面図である。

【図２１】トラスベース構造物の第４例としてのバレル
ヴォールト型構造物の平面図である。

【図２２】図２１の正面図である。

【図２３】トラスベース構造物の第５例としてのフラッ
ト型構造物の平面図である。

【図２４】図２３の正面図である。

【図２５】トラス格点を形成する従来からのハブ部を示
す分解斜視図である。

【図２６】従来型のトラス弦材とハブとにおける角度付
けを示す概念図でＡは正面図、Ｂは平面図、Ｃは側面図
である。

【符号の説明】

Ｔ 三角トラス Ｒ 屋根部材 Ｊ ジョイント部材体 １ トラスベース構造物 ２ フレーム部材 ２ａ メガネ状フレーム弦材 ３ ハブ ３Ａ 多角筒状ハブ ５ 嵌合部材 ８ スロット（嵌合溝） ４０ パネル体 ８１ ドーム型トラス構造物 ８２ モスク型トラス構造物 ８３ ピラミッド型トラス構造物 ８４ バレルヴォールト型トラス構造物 ８５ フラットストラクチャ型トラス構造物

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】嵌合部材の端部形状に対応した複数個の嵌
   合溝を放射状に形成するジョイント部材である多角筒状
   ハブと、嵌合部材とから成るジョイント部材体であっ
   て、当該円筒状ハブにトラス弦材であるフレーム弦材の
   端部に嵌合部材を介して順次連結してトラス構造を構築
   するトラスベース構造物に適用され、 前記嵌合部材は、一方の端部をエ型またはＴ型形状に加
   工形成し前記嵌合溝に嵌合するとともに、他方の端部を
   前記フレーム弦材の開口部に挿入するようにしてトラス
   構造を形成することを特徴とする、トラスベース構造物
   におけるフレーム弦材のジョイント部材体。
2. 【請求項２】請求項１記載のジョイント部材体におい
   て、前記嵌合部材は、エ型またはＴ型に形成された嵌合
   部に、所要のコイン角、ベント角若しくはツイスト角を
   形成することを特徴とする、請求項１記載のトラスベー
   ス構造物におけるフレーム弦材のジョイント部材体。
3. 【請求項３】請求項１記載のジョイント部材体におい
   て、前記フレーム弦材の端部に前記嵌合部材を螺合固定
   して成ることを特徴とする、請求項１記載のトラスベー
   ス構造物におけるフレーム弦材のジョイント部材体。
4. 【請求項４】請求項１記載のジョイント部材体におい
   て、前記フレーム弦材の端部に前記嵌合部材を溶接固定
   して成ることを特徴とする、請求項１記載のトラスベー
   ス構造物におけるフレーム弦材のジョイント部材体。