JPH09242187A

JPH09242187A - 組立式トラスベース構造体

Info

Publication number: JPH09242187A
Application number: JP5016596A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Takeda; 好宏竹田; Takashi Sasamoto; 隆佐々本; Tomoshige Kawamura; 知重川村; Kiyobumi Tanaka; 清文田中
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】組立式トラスベース構造体の接合構造を強化
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】フレーム部材２の端部に回転規制用突起
部２１を突設し、接続端部５の板厚方向の剛性を増大さ
せる。円筒状ハブ３をその軸線方向の略中央で分割した
２つの分割ハブ３Ａで構成する。分割ハブ３Ａの接合面
に回転規制用突起部２１が嵌合する凹部２２を形成す
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、ハブと呼ばれる円
筒状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組立式トラス
ベース構造体に関し、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
を強化したものである。

【０００２】

【従来の技術】組立式立体トラス構造物は、パイプ等か
らなるフレーム部材の端部をハブと称する円筒状接続部
材によって連結してトラスベース構造体を構築し、その
外面に用途に応じてガラス、パネル、板部材等の外被材
を取り付けるものである（例：特開平３−２４７８３１
号公報、実開平２−９８１２１号公報等）。このような
トラス構造物にあっては、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。

【０００３】トラス構造物におけるトラスベースのジョ
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
組立式トラスベース構造体に関するものである。

【０００４】なお、ここで組立式トラスベース構造体と
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などがある。ま
た、以下の記述ではドーム型を代表例として取り上げる
が、それぞれの方式に対応したトラス構造体に適用して
もよいことは勿論である。

【０００５】図６（Ａ），（Ｂ）は円筒ジョイント方式
を採用したドーム型組立式立体トラス構造物におけるト
ラスベース構造体の一例を示す平面図および正面図、図
７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８（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。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
ス構造体で、多数のフレーム部材２と、これらのフレー
ム部材２を接続する円筒状ハブ３とで構成されている。

【０００６】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。

【０００７】円筒状ハブ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、それが適用されるトラス構
造体に応じて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を軸線方向
から圧入嵌合す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。例えば、ドーム型、
モスク型等のトラスベース構造体（以下、「ドーム型」
という）の場合には、６個の連結溝８を備えた円筒状ハ
ブが用いられる。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１
１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立体トラス構
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等が完成
する。

【０００８】このような組立式トラスのトラスベース構
造体１においては、フレーム部材２の端部に偏平状に押
し潰すことによって形成した接続端部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以外に接合部に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、ドーム型トラスベ
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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の組立式
トラスにおけるトラスベース構造体の接合構造におい
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強度的に特に問題は
ない。しかし、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、そのため大型のドーム型トラス
構造体にあって積雪、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、接続
端部５の付根部５ａがトラス面内において周方向に変形
して折れ曲がり、部分的に破壊したり構造物全体が破壊
するおそれが想定され、実用的には直径５０ｍ程度のド
ームに止まっていた。特に、図６に示すようなドーム体
の場合に、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
周方向に四角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
点部分となり易い。このような四角形部分のハブまたは
これに連結されるフレーム部材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全てのトラス格
点を補強すればより望ましい。

【００１０】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５に設けるなど種々の対策を講じている。

【００１１】しかしながら、厚肉パイプを使用すると、
トラス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、部品点数が増加し接続端部５の製作が面倒であるば
かりか、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
ブによる重量も大きくなるという不具合があった。

【００１２】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がハブの周方向に変形する
の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組立式トラスベース構造体
を提供することにある。

【００１３】

【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、両端部が偏平な接続端部を形成するフレーム
部材と、このフレーム部材の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円筒状ハブと
によって組立式立体トラス構造物を構築する組立式トラ
スベース構造体において、少なくとも弱点部位に属する
円筒状ハブにて前記フレーム部材の端部側面に軸線方向
に延在する回転規制用突起部を設け、前記ハブをその軸
線方向の略中央で分割した２つの分割ハブで構成したこ
とを特徴とする。また、本発明は、分割ハブの接合面に
回転規制用突起部が嵌合する凹部を設けたことを特徴と
する。さらに、本発明は、フレーム部材が内面に対向す
る一対の突状体を有する中空形材で形成され、端部の偏
平加工時に前記突状体が互いに当接して端部側面に回転
規制用突起部を形成することを特徴とする。

【００１４】本発明において、フレーム部材の回転規制
用突起部は、ハブの円周方向における強度を増大させ、
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、フレーム部材がハブの周方向に変形するのを規制
する。中空形材内に突設された突状体は、端部の偏平加
工時に端部側面を膨出させ回転規制用突起部を形成す
る。

【００１５】

【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は本発明に係る組
立式トラスにおけるトラスベース構造体の接合構造部の
主要部品を示す分解斜視図、図２は平面図で、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。本実施の形態
においては、少なくとも弱点部分に属するハブ位置にて
フレーム部材２の端部側面に軸線方向に延在する回転規
制用突起部２１を一体に突設し、円筒状ハブ３をその軸
線方向の略中央で上下に分割した２つの分割ハブ３Ａ，
３Ａで構成し、この分割ハブ３Ａ，３Ａの接合面に前記
回転規制用突起部２１が嵌合する凹部２２を設け、これ
らを図７に示した一対の保持板１１を介してボルト９お
よびナット１２により一体的に結合する。

【００１６】前記フレーム部材２は、アルミニウム合金
等の中空押出形材によって形成され、その両端部には、
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２３が設けられ、さらにその先端部に
偏平状の接続端部５が設けられている。また、この接続
端部５の両側面には、ディンプルと称する凹凸４と前記
回転規制用突起部２１が設けられている。回転規制用突
起部２１は、接続端部５の長手方向中央に形成され、接
続端部５の先端面からテーパ部２３にまで延在してい
る。

【００１７】回転規制用突起部２１としては、種々の方
法によって製作することができる。例えば、図３および
図４に示すように内周面に一対の突状体２５が対向して
一体に突設された中空形材２４の端部をプレス加工によ
って押し潰して突状体２５を互いに当接させ、この当接
によってその外側部分を膨出させて回転規制用突起部２
１を形成すればよい。また、突状体２５を形成する代わ
りに、鉄棒を中空形材内に挿入しておき、端部を押し潰
したとき鉄棒に対応する部位を外側に膨出させて回転規
制用突起部とし、プレス加工後鉄棒を抜き取ったり、あ
るいはアルミニウム合金製の棒を中空形材の端部に挿入
しておき、端部の偏平加工時に棒をかしめて回転規制用
突起部を成形するようにしてもよい。なお、回転規制用
突起部２５の断面形状としては、半円形に限らず、半楕
円形、三角形、台形等種々の形状とすることができる。

【００１８】各分割ハブ３Ａは、アルミニウム合金の押
出成形またはダイキャスト鋳造によって製作され、その
中心にボルト挿通孔６が形成され、外周にはフレーム部
材２の接続端部５が圧入嵌合される複数個の連結溝８が
放射状に形成されている。連結溝８の溝壁面には凹凸７
が全長にわたって形成され、この連結溝８にフレーム部
材２の接続端部５が軸線方向から圧入嵌合される。ま
た、分割ハブ３Ａの接合面には前記回転規制用突起部２
５が嵌合する前記凹部２２が各連結溝８と連通して形成
されている。このような分割ハブ３Ａは、図７に示した
従来の円筒状ハブの外周の軸線方向中央にドリルで前記
凹部２２用の穴を形成した後、軸線方向中央で分割する
ことにより容易に製作することができる。そして、２つ
の分割ハブ３Ａの連結溝８にフレーム部材２の接続端部
５を圧入嵌合して回転規制用突起部２１を挟み込み、こ
れらを上記した通りボルト９およびナット１２によって
一体的に結合すると、トラス格点を形成する。

【００１９】このような構造からなる組立式トラスにお
けるトラスベース構造体の接合構造においては、フレー
ム部材２の接続端部５の両側面に回転規制用突起部２１
を設けているので、接続端部５の板厚方向の剛性が増し
ハブ３の円周方向に対する強度を増大させることができ
る。したがって、局部的にフレーム部材２が軸線方向の
圧縮または引張荷重を受けたとき、フレーム部材２にハ
ブの周方向の回転モーメントが発生せず、フレーム部材
２がハブの周方向（図１の矢印Ａ，Ｂ方向）に対する強
度を高めることができる。その結果、フレーム部材２の
接続端部５がハブ３の軸線回りで折れ曲がったりせず、
トラスベース構造体の全体強度を増大させることができ
る。また、内面に突状体２５を一体に有する中空形材２
４でフレーム部材２を製作すると、補強板を接続端部５
に設ける必要がなく、部品点数の増加を抑え、また製作
が容易である。

【００２０】ここで、本実施の形態においては、分割ハ
ブ３Ａの接合面に凹部２２を形成した例を示したが、必
ずしも凹部２２を設ける必要がない。その場合は、２つ
の分割ハブ３Ａで回転規制用突起部２１を挟み込み、分
割ハブ間に隙間ができるが、小型トラスベース構造体に
おいては何等問題ない。

【００２１】図５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４０と、これらの直管４０を連結
する連結板４１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２Ａ
は、２本の直管４０と連結板４１とからなる押出形材を
所定寸法に切断して各直管４０の端部を偏平状に押し潰
すとともに、連結板４１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。

【００２２】このような眼鏡状のフレーム部材２Ａを図
１に示した円筒状ハブ３によって連結してトラス格点と
した組立式トラスベース構造体を構成すると、細い直管
４０が使用でき、ハブ３の長さが長くなるが、ハブ３の
外径を小さくでき、高強度の一層式トラスベース構造体
を形成することができる。

【００２３】なお、上記した実施の形態においては、い
ずれも円筒状ハブ３に形成される連結溝数が６つの場合
を例示したが、これに特定されるものではなく、適宜増
減できる。例えば、フラットストラクチャー型およびバ
レルヴォールト型では８個の連結溝をピラミッド型では
９スロットを各々備えたハブが使用される。また、本発
明はドーム型、モスク型に好適であるが、設計上の要請
に応じてピラミッド型、フラットストラクチャー型、バ
レルヴォールト型のいずれにも適用できる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係る組立式ト
ラスベース構造体は、両端部が偏平な接続端部を形成す
るフレーム部材と、このフレーム部材の前記接続端部が
圧入嵌合される複数個の連結溝が放射状に形成された円
筒状ハブとによって組立式立体トラス構造物を構築する
組立式トラスベース構造体において、少なくとも弱点部
位に属する円筒状ハブにて前記フレーム部材の端部側面
に軸線方向に延在する回転規制用突起部を設け、前記ハ
ブをその軸線方向の略中央で分割した２つの分割ハブで
構成したので、接続端部の板厚方向の剛性を増大させる
ことができる。したがって、ハブ自体は長さを変えて製
作するだけで、形状については変更を要さず、また局部
的に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、フレーム部材がハブの周方向に変形せず、ト
ラスベース構造体の全体強度を増大させることができ、
従来と同一規模のトラスベース構造体においても同一強
度を保ちながら小径または薄肉のフレーム部材を使用す
ることができる。また、直径１００ｍ異常の大型トラス
ベースの設計も可能となる。また、本発明は、分割ハブ
の接合面に回転規制用突起部が嵌合する凹部を設けたの
で、２つの分割ハブが互いに密接し、組立式トラス構造
物の強度、剛性を一層増加させることができる。

【００２５】また、本発明は、フレーム部材が内面に対
向する一対の突状体を有する中空形材で形成され、端部
の偏平加工時に前記突状体が互いに当接して端部側面に
回転規制用突起部を形成したので、補強板を接続端部に
設ける必要がなく、部品点数の増加を抑え、また製作が
容易である。更に、四角形部分の弱点部分が現れないフ
ラットストラクチャー型やバレルヴォールト型に適用す
れば、強度の安全率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る組立式トラスにおけるトラスベ
ース構造体の接合構造部の主要部を示す分解斜視図であ
る。

【図２】同接合構造部の平面図である。

【図３】フレーム部材の製造方法を説明するための図
である。

【図４】フレーム部材の製造方法を説明するための図
である。

【図５】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６】（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７】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８】（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…分割ハブ、５…接続端部、８…連結
溝、９…ボルト、１１…保持板、２１…回転規制用突起
部、２２…凹部、２４…中空形材、２５…突状体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川村知重静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号日本軽金属株式会社グループ技術センター内 (72)発明者田中清文静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号日本軽金属株式会社グループ技術センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端部が偏平な接続端部を形成するフレ
ーム部材と、このフレーム部材の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円筒状ハ
ブとによって組立式立体トラス構造物を構築する組立式
トラスベース構造体において、少なくとも弱点部位に属
する円筒状ハブにて前記フレーム部材の端部側面に軸線
方向に延在する回転規制用突起部を設け、前記ハブをそ
の軸線方向の略中央で分割した２つの分割ハブで構成し
たことを特徴とする組立式トラスベース構造体。
【請求項２】請求項１記載の組立式トラスベース構造
体において、分割ハブの接合面に回転規制用突起部が嵌
合する凹部を設けたことを特徴とする組立式トラスベー
ス構造体。
【請求項３】請求項１または２記載の組立式トラスベ
ース構造体において、フレーム部材が内面に対向する一
対の突状体を有する中空形材で形成され、端部の偏平加
工時に前記突状体が互いに当接して端部側面に回転規制
用突起部を形成することを特徴とする組立式トラスベー
ス構造体。