JPH09111882A

JPH09111882A - トラス弦材のジョイント部材体

Info

Publication number: JPH09111882A
Application number: JP27330595A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Ishikawa; 川博光石; Nobuyasu Hagisawa; 沢亘保萩
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1997-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】トラス弦材の強化を図りつつハブプレートに軸
支することにより、面外方向の負荷に対する剛接合の利
点を生かしつつ、さらに面内方向の負荷に対してはピン
結合とすることにより、所望の強度の確保を可能とする
トラス弦材のジョイント部材体の提供を課題とする。【解決手段】端部形状を半円形状に成形するとともに、
その半円形状の中心部に貫通形成される貫通孔を有し、
他の端部を前記フレーム弦材の開口部に挿入する連結部
材と、同一円周上に複数の穿設孔を穿設するジョイント
板と、このジョイント板により前記連結部材を挟持する
とともに、前記貫通孔と穿設孔を軸支して締結を図る締
結手段とから成ることを解決手段とする。

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物に関し、特にトラス弦材を
軸支して挟持するジョイント板によ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１３、図１４で示すような
ドーム型や、図１５、図１６で示すようなモスク型や、
図１７、図１８で示すようなピラミッド型や、図１９、
図２０で示すフラットストラクチャー型や、図２１、図
２２で示すようなバレルヴォールト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弦材とジョイント材により形成され
ていて、このようなトラスベース構造体でトラス弦材を
使用するトラス構造方式には、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
有するトラス弦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１３、図１５、図１７、図１９および図
２１はこのような組立式トラスベース構造物の平面図で
あり、図１４、図１６、図１８、図２０および図２２は
正面図であり、図２３はこの構造物のトラス格点を形成
する従来からのハブ部を示す分解斜視図である。

【０００５】これらの図において、符号１のトラスベー
ス構造物は、多数のトラス弦材２と、このトラス弦材２
を接続する円筒状ハブ３によって構成されていて、トラ
ス弦材２は一般にアルミニウム合金等の軽合金からなる
単管であって、両端部をプレス加工等により偏平形状２
ａａに押し潰し、この部分を接続端部５とするものであ
る。

【０００６】円筒状ハブ３は、一般にアルミ合金（例え
ば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）等の押出型材、若しくは
鋳造鍛造品によって円柱状に形成され、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に前記トラス弦材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トラス弦材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か所にスロットを形成す
る円筒状ハブ３が、ピラミッド型のトラスベース構造物
では９か所にスロット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にトラス弦材
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
を円筒状ハブ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
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又はモスク型のトラ
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、後述の隣接するトラス弦材２間の割
り角度θとトラス弦材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２４の（ａ）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、同図の（ｂ）で
示すベント角βはトラス弦材２の軸線と接続端部５の軸
線とのなす角度であり、同図の（ｃ）で示すツイスト角
γはトラス弦材２を介して隣合う高さおよびハブ軸方向
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
連結するトラス弦材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
の格点数を変えて角度出しのために部分的に四辺形状フ
レーム構造が図１３および図１５でのＢ₁,Ｂ₂,Ｂ₃に例
示するように配設される。

【００１２】これらにより、トラス弦材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、図２
４のＡ−Ａ線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、Ｂ−Ｂ線で示すトラス面に沿った方向
で且つトラス弦材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り、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
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、トラス
弦材２の接続端部５は円筒状ハブ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。面内方向の円筒状ハブ３の回
転に対する抵抗力は、トラス弦材２の接続端部５が偏平
化されていることから、トラス弦材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
可能とすることが予想される。

【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の高さ方向の荷重が負荷されたとしても、スロット８
とトラス弦材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ベース構造
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ト
ラス弦材２の先端部が偏平状２ａａに押し潰されている
ために接続端部５が折れ曲がり、トラスベース構造物自
体の崩壊に到る場合も予測される。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、連結部材をトラス弦材の端部に挿着し、トラス弦材
の強化を図りつつハブプレートに軸支することにより、
面外方向の負荷に対する剛接合の利点を生かしつつ、さ
らに面内方向の負荷に対してはピン結合とすることによ
り、所望の強度の確保を可能とするとともに、ジョイン
ト部材体の小型化が図れるためにトラスベース構造物の
設計自由度を向上することができ、場合によってはトラ
スベース構造物の規模の大小にかかわらず本ジョイント
部材体をトラスベース構造物の弱点部分に用い、他の部
位には従来のトラス弦材と円筒状ハブの共通使用を可能
とする、トラス弦材のジョイント部材体の提供を課題と
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、複数のトラス弦材を放射状に連結部材を介して順
次連結してトラス構造を構築する組立式トラスベース構
造に使用され、端部形状を半円形状に成形するととも
に、その半円形状の中心部に貫通形成される貫通孔を有
し、他の端部を前記トラス弦材の開口部に挿入する連結
部材と、同一円周上に複数の穿設孔を穿設するジョイン
ト板と、このジョイント板により前記連結部材を挟持す
るとともに、前記貫通孔と穿設孔を軸支して締結を図る
締結手段とから成ることである。

【００１７】第二の特徴としては、ジョイント部材体に
おいて、前記連結部材は、一方の端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、前記トラス弦材の端部に前記連結部材を
螺合固定して成ることである。

【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、前記トラス弦材の端部に前記連結部材
を溶接固定して成ることである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係るトラスベー
ス構造物におけるトラス弦材のジョイント部材体の実施
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２３、図２４に示した従来のものの特定事項に
付した符号は、本発明の特定事項に付す符号と同一の内
容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体の屋根体
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の取り付けベース構造は、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パ
ネル体４０が適宜用いられている。

【００２２】図２は本ジョイント部材体Ｊの分解斜視図
であるが、この図において三角トラスＴのトラス弦材２
が連結部材７を介してハブプレート３Ａ上の同一円周に
等間隔に穿設される穿設孔８ａに軸部材である長ボルト
１３により軸支され、これによりトラス弦材２のハブプ
レート３Ａに対する剛性の強化が図られる。

【００２３】本実施例に示す連結部材７は、特に使用す
る材料の限定をするものではないが、剛性のある中実材
で鍛造材・鋳造材の押出材或いはそれらの切削加工材か
ら製作され、その形状は一方の端部を半円形状に成形し
てその中心部に軸部材を挿入するためのボルト挿通孔２
０が穿設され、他方の端部はトラス弦材２の開口部に挿
入可能とするものである。またハブプレート３Ａについ
ても特に材料を限定するものではないが、剛性を有する
金属製の板材を円形状に加工したものであって、この円
形状のプレートが上下に前記連結部材７を挟持するとと
もに、穿設したボルト挿通孔２０に長ボルト１３により
軸支して前記連結部材７を挿着するトラス弦材２を回動
自在とする穿設孔８ａがプレートの同一円周上に等間隔
に穿設されている。

【００２４】このような構成によるジョイント部材体Ｊ
は、連結部材７を挿着したトラス弦材２はハブプレート
３Ａの穿設孔８ａに長ボルト１３により軸支されるが、
ハブプレート３Ａに穿設された穿設孔８ａに長ボルト１
３が挿通し、この長ボルト１３の上下方向よりワッシャ
１４により挟持し、ナット１５の締結により完全に連結
部材７を装着したトラス弦材２の離脱の防止が図られ
る。

【００２５】図３はこのようなトラス弦材２をハブプレ
ート３Ａに連結する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。
連結部材７には、ドーム状構造物での取付位置に応じて
図２４に例示したような所定の角度付けが製作時に、若
しくはトラス弦材２との挿着時に形成される。

【００２６】図４において、所定のコイン角αを有する
連結部材７を挿入したトラス弦材２がハブプレート３Ａ
に連結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を有する連結部材を挿入したトラ
ス弦材２がハブプレート３Ａに連結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。

【００２７】また図６は連結部材７の他の実施の形態を
示す平面図であるが、この図において、前述のトラス弦
材２の開口部の挿入箇所にネジをたて、トラス弦材２に
連結部材７を螺入してより一層の固定を図る８本のトラ
ス弦材を連結するハブプレート３Ａの形態を示すもので
ある。この他に、図示はしないが連結部材７とトラス弦
材２との挿入部の溶接を行い固定をする方法もあるが、
このような方法によっても同様の効果を得ることができ
る。なお、図７で図示するようにトラス弦材２の他の係
止方法としては、長ネジ１３の軸芯に直交して外周より
ピン材１５ａを挿入してトラス弦材２を係止する方法も
ある。

【００２８】また、トラス弦材２は従来の単管状のもの
ばかりではなく、他の形態のものも適用できる。例え
ば、図８、図９で示すトラスベース構造物１はハブプレ
ート３Ａに穿設孔を８箇所穿設し、トラス弦材２を連結
したハブプレート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を示すものであるがこのトラスベ
ース構造物に使用されるトラス弦材はアルミニウム軽合
金等の中空状の管材を並設し、その間を連結片で掛止し
た、いわゆるメガネ形状に形成されたものである（以下
「メガネ状トラス弦材」と称する）。

【００２９】図１０は円形断面のメガネ状トラス弦材２
ａの実施の形態を示す一部断面斜視図であるが、この実
施の形態のメガネ状トラス弦材２ａは従来の単管のトラ
ス弦材と比較して、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も強度化を
図ることができる。なお、この実施の形態におけるメガ
ネ状トラス弦材２ａには補強用のリブ材２ｂが管内径に
形設されており、メガネ状トラス弦材２ａの強度補填が
なされている。このメガネ状トラス弦材２ａの他の実施
の形態としては、図１１、図１２に示すように、その断
面形状を四角形若しくは三角形の形状とするものもあ
り、異なる使用箇所や目的に応じて対応が可能である。

【００３０】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ベー
ス構造物の代表例として例えば図１３、図１４で示すよ
うなドーム型８１や、図１５、図１６で示すモスク型８
２があり、通常穿設孔８ａを６箇所形成するハブプレー
ト３Ａが一層で使用される。これらの場合、基礎部から
上方になる程、ドーム径が小さくなるので、それに併せ
てトラス弦材２とハブプレート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トラス弦材２とハブプ
レート３Ａの間隔を調整するために、そのような部位に
おいては、三角形のトラス弦材２とハブプレート３Ａの
配置Ａの一部を四角形の配置Ｂに代えた混合配置とされ
る。例えば、図１３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。

【００３１】他の類型のトラスベース構造物としては、
図１７、図１８で示すような三角形を基本とするピラミ
ッド型８３や、図１９、図２０で示す四角形を基本とす
るフラットストラクチャ型８４や、図２１、図２２で示
すバレルヴォールト型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。

【００３２】また、ビル側壁に曲面トラス構造の壁面を
形成する場合にも適用される。なお、所望により従来型
のジョイント構造の中での弱点部分のみ（図１３でのＢ
₁,Ｂ₂,Ｂ₃等）に本ジョイント部材体を選択的に適用す
ることもできる。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明のトラス弦材の
ジョイント部材体によれば、嵌合部材をトラス弦材の端
部に挿着することによって、トラス弦材の強化を図りつ
つハブプレート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、さらに面内方
向の負荷に対してはピン結合とすることにより、所望の
強度の確保を可能とするとともに、ジョイント部材体の
小型化が図れるためにトラス構造物の設計自由度を向上
することができ、場合によってはトラスベース建造物の
規模の大小にかかわらず、その弱点部分に本ジョイント
部材体を用い、他の部位には従来のトラス弦材と円筒状
ハブの共通使用を可能とする効果を奏するものである。

【００３４】また、連結部材自体で所要のコイン角、ベ
ント角、ツイスト角を形成させるために、トラス弦材に
加工を施すよりも容易に加工製作することができ、さら
に、連結部材をトラス弦材に螺合固定または溶接固定す
ることによって、剛接合をより良く発揮されるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトラス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屋根体の平面図で
ある。

【図２】本ジョイント部材体の分解斜視図である。

【図３】６本のトラス弦材を連結するハブプレートとの
ジョイント部を示す平面図である。

【図４】図３の（ロ）−（ロ）線における断面図であ
る。

【図５】ベント角βを有する連結部材を挿入したトラス
弦材がハブプレートに連結した形態を示す説明図であ
る。

【図６】連結部材の他の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図７】連結部材とジョイント板との連結手段の他の形
態を示す断面図である。

【図８】メガネ状トラス弦材を使用するバレルヴォール
ト構造体のトラスベース構造物の正面図である。

【図９】図８の側面図である。

【図１０】円形断面のメガネ状トラス弦材の実施の形態
を示す一部断面斜視図である。

【図１１】メガネ状トラス弦材の他の実施の形態を示す
一部断面斜視図である。

【図１２】メガネ状トラス弦材の他の実施の形態を示す
一部断面斜視図である。

【図１３】トラス構造物の第１例としてのドーム型トラ
スベース構造物の平面図である。

【図１４】図１３の正面図である。

【図１５】トラス構造物の第２例としてのモスク型トラ
スベース構造物の平面図である。

【図１６】図１５の正面図である。

【図１７】トラス構造物の第３例としてのピラミッド型
トラスベース構造物の平面図である。

【図１８】図１７の正面図である。

【図１９】トラス構造物の第４例としてのフラットスト
ラクチャ型トラスベース構造物の平面図である。

【図２０】図１９の正面図である。

【図２１】トラス構造物の第５例としてのバレルヴォー
ルト型トラスベース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２４】フレーム弦材の接続端部と直交する方向とト
ラス面に沿った方向で且つフレーム弦材と直交する方向
を示す説明図である。

【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トラス弦材２ａメガネ状トラス弦材２ａａ偏平形状３円筒状ハブ３Ａハブプレート５接続端部６ボルト挿通孔７連結部材８スロット（嵌合溝）８ａ穿設孔９長ボルト１０ワッシャ１１リング１２ナット１３長ボルト１４ワッシャ１５ナット１５ａピン材２０ボルト挿通孔４０パネル体８１ドーム型トラスベース構造物８２モスク型トラスベース構造物８３ピラミッド型トラスベース構造物８４フラットストラクチャ型トラスベース構造物８５バレルヴォールト型トラスベース構造物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のトラス弦材を放射状に連結部材を
介して順次連結してトラス構造を構築する組立式トラス
ベース構造に使用され、端部形状を半円形状に成形するとともに、その半円形状
の中心部に貫通形成される貫通孔を有し、他の端部を前
記トラス弦材の開口部に挿入する連結部材と、同一円周
上に複数の穿設孔を穿設するジョイント板と、このジョ
イント板により前記連結部材を挟持するとともに、前記
貫通孔と穿設孔を軸支して締結を図る締結手段とから成
ることを特徴とする、トラス弦材のジョイント部材体。
【請求項２】請求項１記載のジョイント部材体におい
て、前記連結部材は、一方の端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記載のトラス弦材のジョイント部材体。
【請求項３】請求項１記載のジョイント部材体におい
て、前記トラス弦材の端部に前記連結部材を螺合固定し
て成ることを特徴とする、請求項１記載のトラス弦材の
ジョイント部材体。
【請求項４】請求項１記載のジョイント部材体におい
て、前記トラス弦材の端部に前記連結部材を溶接固定し
て成ることを特徴とする、請求項１記載のトラス弦材の
ジョイント部材体。