JPH09158387A - 屋根架構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 架構の組立が容易で、しかも軽量かつ剛強で
あるとともに、内部空間における美観に優れる屋根架構
を得る。 【解決手段】 スパン方向の架構が、支持部材１間に架
設されたアーチ状の上弦材１０に、この上弦材１０から
法線方向に垂下する束材１３を上弦材の延在方向に沿っ
て互いに間隔をおいて複数本配設し、各々の束材１３の
下端部に、これから上弦材１０の延在方向の両方向へ向
けてそれぞれ延びて上弦材１０に接続される少なくとも
２本のテンション材１６を連結し、かつ一の束材１３の
テンション材１６と当該束材１３と隣接する束材１３の
テンション材１６とを交差させることにより、上記束材
とテンション材とを単位とする張弦梁要素２０同士を、
上弦材１０の延在方向に重複させて複数単位連設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に大スパンの各
種建築物に適用して好適な屋根架構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ホール、アトリウム、工場等の
比較的スパンの大きな建築物の屋根を構築する場合に
は、荷重が主として軸圧縮力により柱等の支持部材に伝
達されて構造力学上有利であるといった理由から、曲げ
剛性を有する梁状の部材全体を曲線状に形成した各種の
アーチ型の架構が採用されている。従来のこの種のアー
チ型の屋根架構としては、例えば曲線状に形成した鉄骨
梁のみで架構を形成したアーチ型鉄骨単梁構造が知られ
ているが、当該屋根構造にあっては、鉄骨梁自体として
高剛性のものを使用する必要が有るために、その重量が
嵩んで不経済であるうえ、現場での建て込みに大型の揚
重機を必要とするという問題点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、上記梁状の
部材全体をトラスで構成したアーチ型トラス構造や立体
トラス構造あるいは一対の梁材をジグザグに介装したラ
チスによって一体化させた単層ラチス構造が知られてい
るが、いずれも多数の部材を多数のトラス状に組立てる
必要があるために、部材の加工や接合といった組立作業
が複雑で、それ自体の製作に多大の手間を要するという
欠点があった。特に、立体トラス構造および単層ラチス
構造にあっては、全体としての外観には優れるという利
点はあるものの、反面各部材の接合部に特殊なジョイン
ト金物を必要とするために、総じてコストがかかるとい
う問題点があった。

【０００４】他方、このような従来の屋根の一種とし
て、図５に示すように、柱等の支持部材１、１間に架設
されたアーチ型の鉄骨梁２の中央下部に束材３を垂下さ
せ、この束材３の下端部と鉄骨梁２の両端部との間に、
それぞれテンション材４、４を張設した単一型の張弦梁
構造も採用されている。この屋根架構によれば、テンシ
ョン材４、４の張力を適宜選択することにより、鉄骨梁
２の自重時における曲げ応力と変形を制御することがで
きるため、上記鉄骨梁２としてより剛性の低いものを使
用することができ、よって構造の単純化と重量の軽減化
を図ることができるという利点がある。

【０００５】ところが、上記単一型の張弦梁構造を用い
た従来の屋根架構にあっては、アーチ型の鉄骨梁２を束
材３を介して２本のテンション材４、４の張力で支持す
る構造であるために、上記テンション材４、４に大きな
張力を導入する必要があり、この結果大規模な緊張装置
や、作業用の架台等の付帯設備を要して作業コストの高
騰化を招くとともに、架構の内部空間において、鉄骨梁
２の中央部から長さ寸法の大きな束材３が垂下し、かつ
上記鉄骨梁２の下方空間に、当該鉄骨梁２の延在方向の
全長にわたって束材３の下端部から鉄骨梁２の両端部に
延びるテンション材４、４が張設されているために、外
観上好ましくないという問題点があった。

【０００６】本発明は、上述した種々の従来の屋根架構
が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、架構
の組立が容易で、しかも軽量かつ剛強であるとともに、
内部空間における美観に優れる屋根架構を提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る屋根架構は、スパン方向の架構が、支持部材間に
架設されたアーチ状の上弦材に、この上弦材から法線方
向に垂下する束材を上記上弦材の延在方向に沿って互い
に間隔をおいて複数本配設し、各々の束材の下端部に、
これから上記上弦材の延在方向の両方向へ向けてそれぞ
れ延びて上記上弦材に接続される少なくとも２本のテン
ション材を連結し、かつ一の上記束材のテンション材と
当該束材と隣接する束材の上記テンション材とを交差さ
せることにより、上記束材とテンション材とを単位とす
る張弦梁要素同士を、上記上弦材の延在方向に重複させ
て複数単位連設したことを特徴とするものである。

【０００８】ここで、請求項２に記載の発明は、上記請
求項１に記載のテンション材を、上記上弦材と隣接する
束材との交点に接続することにより、上記束材とテンシ
ョン材とを単位とする張弦梁要素同士を、上記上弦材の
延在方向に１／２単位ずつ重複させて複数単位連設した
ことを特徴とするものである。

【０００９】さらに、請求項３に記載の発明は、上記請
求項１または２に記載の発明において、スパン方向と直
交する方向の架構が、上記上弦材から垂下する束材の下
端部に、これから相隣る上記上弦材と束材との交点に向
けて２方向に延びる少なくとも２本の直交方向テンショ
ン材を連結することにより、上記束材と上記直交方向テ
ンション材とを単位とする張弦梁要素同士を、上記上弦
材の延在方向と直交する方向に１／２単位ずつ重複させ
て複数単位連設したことを特徴とするものである。な
お、上記請求項１および３に記載の発明において、テン
ション材は、屋根架構の規模や荷重、さらには張弦梁要
素のスパン等の条件によって適宜選択されるものであ
り、例えば各張弦梁要素に作用する荷重が比較的小さい
場合には、上記テンション材として鋼棒、ＰＣ鋼線等を
用いればよく、また上記荷重が比較的大きい場合には、
ＰＣストランドや各種形鋼を用いれば好適である。

【００１０】請求項１または２に記載の発明によれば、
上記束材とテンション材とを単位とする張弦梁要素同士
を、上弦材の延在方向に重複させて複数単位連設してい
るので、上記上弦材の各張弦梁要素に対応する単位長さ
部分に作用する荷重を、当該各張弦梁要素と、これと隣
接する張弦梁要素の重複部分とによって支持することに
なり、よって各単位あたりの張弦梁要素の小型化を図っ
て架構の成を小さくすることができるとともに、全体と
して高い剛性を得ることができる。しかも、構造が簡易
で組立が容易であり、かつ上弦材および各々の張弦梁要
素の軽量化も図ることが可能となる。

【００１１】特に、請求項２に記載の発明においては、
テンション材を、上弦材と隣接する束材との交点に接続
することにより、上記張弦梁要素同士を上弦材の延在方
向に１／２単位ずつ重複させて複数単位連設しているの
で、各々の張弦梁要素によって、対応する上弦材の単位
長さ部分に作用する荷重の１／２ずつを均一に担うこと
ができて極めて剛強であるために、一層の小型化および
軽量化を図ることが可能となる。

【００１２】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
上記スパン方向と直交する方向においても、上記上弦材
から垂下する束材と、これから相隣る上弦材と束材との
交点に向けて２方向に延びる直交方向テンション材とを
単位とする張弦梁要素同士を、上記上弦材の延在方向と
直交する方向に１／２単位ずつ重複させて複数単位連設
している結果、上記上弦材を、束材を介して２方向の張
弦梁要素によっても支持することができるため、一段と
各張弦梁要素の小型化と、上弦材および張弦梁要素の軽
量化ならびに、架構全体の成の小型化と剛性の向上を図
ることが可能となる。

【００１３】なお、上記請求項１ないし３のいずれかに
記載の発明において、テンション材には、必ずしも張力
を導入する必要はないが、上弦材位置や、各上弦材の各
部における応力調整が必要な場合には、接合部のボルト
およびナットの締め付けやターンバックル等の小型で簡
便な装置を用いることにより、適宜容易に部分的に張力
を導入することができる。さらに、屋根架構のスパンが
極めて大きい場合などには、個々のテンション材に張力
を導入することにより、架構の成を大きくしたり重量を
増大させること無く、全体の剛性を所望の値に高めるよ
うにしてもよく、このような場合においても、各々のテ
ンション材に対しては、大きな張力を導入する必要が無
いため、小型の装置で簡単に当該張力を導入することが
可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１〜図４は、本発明の屋根架構
の一実施形態を示すもので、図中符号１０…は、柱（支
持部材）１、１のスパン方向に架設されたアーチ状の上
弦材である。この上弦材１０は、角形鋼管をアーチ状に
形成したものであり、図２に示すように、上記スパン方
向と直交する方向に、互いに等間隔をおいて平行に架設
されている。そして、上記上弦材１０の延在方向と直交
する方向には、これらを連結する梁１１…が架設されて
いる。ここで、上記梁１１…は、図１に示すように、上
弦材１０の延在方向に沿って複数本（図では５本）配設
されている。なお、図２中符号１’は、間柱を示すもの
である。そして、上記梁１１との交点となる上弦材１０
の下部には、それぞれ図３および図４に示すように、上
記上弦材１０の延在方向に所定長さ寸法を有する箱形の
取付部材１２が接合されており、この取付部材１２に束
材１３の上端部が接合されている。

【００１５】この束材１３は、上弦材１０の法線方向に
垂下するすように配設された鋼管部材であり、上弦材１
０の延在方向両端部の束材１３の下端部には、ガセット
プレートをもちいた連結部材１４が接合され、その他の
中央部分の束材１３の下端部には、角形鋼管を用いた連
結部材１５が接合されている。そして、各々の束材１３
下端部の連結部材１４、１５と、上弦材１０の延在方向
の両方向に隣接する束材１３の上記取付部材１２との間
に、それぞれ鋼棒からなるテンション材１６、１６が接
続されている。これにより、隣接する束材１３、１３間
には、２本の上記テンション材１６、１６が互いに交差
して、いわゆるたすき掛け状に配設されている。ここ
で、上記テンション材１６は、上記連結部材１４、１５
の一側面のプレート１４ａ、１５ａと、取付部材１２の
一側面のプレート１２ａとの間に架設されている。この
結果、上記束材１３とその下端部から両方向に延びるテ
ンション材１６、１６とを単位とする張弦梁要素２０
が、上記上弦材１０の延在方向に１／２単位ずつ重複し
て複数単位連設されている。

【００１６】他方、上記スパン方向と直交する方向にお
いては、図２および図４に示すように、上記束材１３の
下端部の連結部材１４、１５と、相隣る上弦材１０の取
付部材１２（束材１３との交点）とが、それぞれに接合
されたガセットプレート１８、１９を介して、鋼棒から
なる直交方向テンション材１７によって連結されてい
る。これにより、上記束材１３とその下端部から両方向
に延びる直交方向テンション材１７、１７とを単位とす
る張弦梁要素２１が、上弦材１０の延在方向と直交する
方向に１／２単位ずつ重複して複数単位連設されてい
る。

【００１７】以上の構成からなる屋根架構によれば、上
弦材１０の延在方向であるスパン方向においては、束材
１３とテンション材１６、１６とを単位とする張弦梁要
素２０同士を、上弦材１０の延在方向に１／２単位ずつ
重複させて複数単位連設し、かつ上記スパン方向と直交
する方向においては、束材１３と直交方向テンション材
１７、１７とを単位とする張弦梁要素２１同士を、上記
上弦材１０の延在方向と直交する方向に１／２単位ずつ
重複させて複数単位連設しているので、先ず構造が簡易
で組立が容易であるうえに、各々の張弦梁要素２０、２
１によって、対応する上弦材１０および梁１１の単位長
さＬ₁、Ｌ₂部分に作用する荷重の１／２ずつを均一に支
持することになり、よって各単位あたりの張弦梁要素２
０、２１の小型化を図ることができる。この結果、従来
のものよりも屋根架構の成を小さくすることができて内
部空間における美観に優れるとともに、さらに全体とし
て高い剛性を得ることができ、また上弦材１０および各
々の張弦梁要素２０、２１の軽量化も併せて図ることが
可能となる。

【００１８】なお、上記実施形態の屋根架構において
は、上記テンション材１６を連結部材１４、１５の一側
面のプレート１４ａ、１５ａと、取付部材１２の一側面
のプレート１２ａとの間に架設することにより、隣接す
る束材１３、１３間に２本のテンション材１６、１６を
たすき掛け状に配設した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、上記テンション材１６、１
６に加えて、さらに同様のテンション材を連結部材１
４、１５の他側面のプレート１４ｂ、１５ｂと取付部材
１２の他側面のプレート１２ｂとの間に架設することに
より、上記２本のテンション材１６、１６を２組たすき
掛け状に配設してもよく、これによれば各テンション材
１６としてより細径のものを用いたり、あるいは各張弦
梁要素２０、２１のより一層の小型化を図ったりするこ
とが可能となる。

【００１９】また、上記実施形態においては、テンショ
ン材１６、１７に張力を導入しない場合についてのみ説
明したが、これに限るものではなく、上弦材１０の建築
物における位置や、各上弦材１０の各部によって個々の
応力調整が必要な場合には、適宜部分的に張力を導入し
てもよく、さらに屋根架構のスパンが極めて大きい場合
などには、総てのテンション材に張力を導入することに
より、架構の成を大きくしたり重量を増大させたりする
こと無く、全体の剛性を所望の値に高めるようにしても
よい。いずれの場合においても、上記屋根架構によれ
ば、各テンション材１６、１７に小さな張力を導入する
のみで、全体として高い剛性が得られるために、接合部
のボルトおよびナットの締め付けやターンバックル等の
小型で簡便な装置を用いることにより、極めて容易に張
力を導入することが可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１または２
に記載の発明によれば、上弦材の各張弦梁要素に対応す
る単位長さ部分に作用する荷重を、当該各張弦梁要素
と、これと隣接する張弦梁要素の重複部分とによって支
持しているので、各単位あたりの張弦梁要素の小型化を
図って架構の成を小さくすることができて内部空間にお
ける美観に優れるとともに、全体として高い剛性を得る
ことができ、しかも構造が簡易で組立が容易であり、か
つ上弦材および各々の張弦梁要素の軽量化も図ることが
可能となる。

【００２１】特に、請求項２に記載の発明によれば、各
々の張弦梁要素によって、対応する上弦材の単位長さ部
分に作用する荷重の１／２ずつを均一に担うことがで
き、よって一層の小型化および軽量化を図ることが可能
となり、さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記
スパン方向と直交する方向においても、上記上弦材を束
材を介して２方向の張弦梁要素によって複数箇所から支
持することができるため、一段と各張弦梁要素の小型化
と、上弦材および張弦梁要素の軽量化ならびに、架構全
体の成の小型化と剛性の向上を図ることが可能となると
いった効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の屋根架構の一実施形態を示すスパン方
向の正面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線視図である。

【図３】図１の要部の拡大図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線視図である。

【図５】従来の屋根架構を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 柱（支持部材） １０ 上弦材 １１ 梁 １３ 束材 １６ テンション材 １７ 直交方向テンション材 ２０、２１ 張弦梁要素

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパン方向の架構が、支持部材間に架設
   されたアーチ状の上弦材に、この上弦材から法線方向に
   垂下する束材を、上記上弦材の延在方向に沿って互いに
   間隔をおいて複数本配設し、各々の束材の下端部に、こ
   れから上記上弦材の延在方向の両方向へ向けてそれぞれ
   延びて上記上弦材に接続される少なくとも２本のテンシ
   ョン材を連結し、かつ一の上記束材の上記テンション材
   と当該束材と隣接する束材の上記テンション材とを交差
   させることにより、上記束材と上記テンション材とを単
   位とする張弦梁要素同士を、上記上弦材の延在方向に重
   複させて複数単位連設したことを特徴とする屋根架構。
2. 【請求項２】 上記テンション材を、上記上弦材と隣接
   する束材との交点に接続することにより、上記束材と上
   記テンション材とを単位とする張弦梁要素同士を、上記
   上弦材の延在方向に１／２単位ずつ重複させて複数単位
   連設したことを特徴とする請求項１に記載の屋根架構。
3. 【請求項３】 上記スパン方向と直交する方向の架構
   が、上記上弦材から垂下する上記束材の下端部に、これ
   から相隣る上記上弦材と束材との交点に向けて２方向に
   延びる少なくとも２本の直交方向テンション材を連結す
   ることにより、上記束材と上記直交方向テンション材と
   を単位とする張弦梁要素同士を、上記上弦材の延在方向
   と直交する方向に１／２単位ずつ重複させて複数単位連
   設したことを特徴とする請求項１または２に記載の屋根
   架構。