JPH0978743A - 曲面屋根の架構体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下方からの曲げモーメントに対しても十分な
剛性を有するとともに、骨組み部材を軽量化することが
できる曲面屋根の架構体を提供すること。 【解決手段】 架構体１は、全体が立体トラスから構成
されており、上方に向けて膨らむようにドーム状に形成
された上側構面体２と、この上側構面体２の下側の外縁
で突き合わせるように配され、下方に向けて膨らむよう
にドーム状に形成された下側構面体３と、前記上側構面
体２と前記下側構面体３とを連結する連結部材４とから
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スタジアム等に
適用される曲面屋根の架構体に関するものであり、特
に、上下方向の外力に対して剛性が高く、且つ軽量化す
ることができる曲面屋根の架構体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の上下層の構面体からなる曲面屋根
の架構体には、例えばダブルレイヤー型スペースフレー
ムと称されるものがあり、これは、図５に示すように、
所定長さの鋼材からなる骨組部材２０を四角錐状にピン
結合等によって連結した構面体ユニット２１を縦横に複
数連結して、全体で上方に向けて湾曲突出するドーム状
に形成し、その上部曲面に膜部材（図示せず）等を展開
したものである。

【０００３】また、図６に示すように、別の曲面屋根の
架構体は、所謂一種のサスペンション構造のものがあ
り、これは全体で円形の車輪構造をなし、そのハブ状中
央部に設けられた円筒状の中央リング２２と、外縁部に
設けられた剛性を有する外周リング２３と、この中央リ
ング２２の上下端部から外周リング２３まで放射状に複
数連結された剛性を有する初期張力が導入されたケーブ
ルからなる上弦材２４および下弦材２５とから構成され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の曲面屋根の架構体は部材構成が煩雑であり、さらに
ダブルレイヤー型スペースフレームにあっては、上下層
の構面体が双方で上方に膨らむように同一方向に湾曲し
ているために、自重、積雪等の静荷重に対しては十分な
強度を有するが、この反面、架構体の下側から風が吹き
上げた場合の下からの風圧力に対しては考慮しておら
ず、このとき、中央部の曲げ変形が大きくなって、架構
体を支持する下部構造の負担が大きくなるという問題が
あった。

【０００５】また、車輪構造の架構体にあっては、下弦
材として圧縮力に対して抵抗力のないケーブル材が用い
られているために、前述のように、架構体の下側から風
が吹き上げた場合には、下側の下弦材が撓んで上弦材の
みで風圧力を支えることになるために構造上の問題があ
った。また、上弦材から伝達された曲げモーメントを外
周リングのみによって受けることになるので外周リング
の剛性を高くする必要があり、これにより架構体が大重
量化するという問題があった。

【０００６】そこで、この発明は、上記従来例の未解決
の課題に着目してなされたものであり、下方からの風圧
力等に対しても十分な剛性を有して骨組部材を軽量化す
るとともに部材構成を単純化することができる曲面屋根
の架構体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明に係る曲面屋根の架構体を、上下層の構面
体からなる立体トラス状の曲面屋根の架構体において、
複数の骨組部材を連結して上方に向けて膨んでドーム状
に形成された上側構面体と、この上側構面体の外縁に固
定的に接続され、前記上側構面体の下側に、複数の骨組
部材を連結して下方に向けて膨んで形成された下側構面
体と、前記上側構面体と前記下側構面体とを連結する連
結部材とから構成したので、湾曲方向の異なる上側構面
体および下側構面体が圧縮材および引張材として機能す
ることになり、それぞれの曲げモーメントを打ち消し合
うことができる。

【０００８】また、前記上側構面体は、所定間隔をあけ
て複数同心状に配した環状部材と、この環状部材と交叉
し前記環状部材の中央部から外縁まで放射状に連結した
放射部材と、前記環状部材と前記放射部材によって形成
された四角形の構面を二つの三角形の構面に分割するよ
うにして、前記環状部材と前記放射部材との交点を対角
線状に連結したブレースとからなることによって、上側
構面体にかかる外力を放射部材によって中央から外縁ま
で伝達し、環状部材がこの放射部材にかかるせん断力を
環状部材の軸方向で抵抗する。

【０００９】また、上側構面体内部に設けられたブレー
スによって、非対称な風圧力等によって発生するせん断
力に対して抵抗することができる。一方、前記下側構面
体は、所定間隔をあけて複数同心状に配した環状部材
と、この環状部材と交叉し前記環状部材の中央部から外
縁まで放射状に連結した放射部材とからなることによっ
て、特に下方から上方に向かって風圧力が働くときにお
いても、下側構面体が環状部材と放射部材によって圧縮
力に抵抗し、これを下側構面体から上側構面体全体に伝
達することができる。

【００１０】さらに、前記連結部材は上側構面体および
下側構面体を垂直方向で連結する束材からなることによ
り、架構体の曲げによる座屈を防止することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１に示すように、１は架構体
を示しており、ここでは、スタジアム１０の屋根部分に
適用されている。この架構体１は立体トラスから構成さ
れており、複数の鋼管からなる骨組部材を連結して上方
に向けて膨らむようにドーム状に形成された上側構面体
２と、この上側構面体２の外縁に接続され、上側構面体
２の下側に、複数の骨組部材を連結して下方に向けて膨
らむようにドーム状に形成された下側構面体３と、上側
構面体２と下側構面体３とを連結する連結部材４とから
構成されている。

【００１２】また、スタジアム１０には、グラウンド２
０を囲んで階段状の観客席を備えた下部構造１１と、こ
の下部構造１１上面に設けられた骨組部材からなる脚部
１３とが設けられており、架構体１が脚部１３の上端に
架設されることにより、グラウンド２０および下部構造
１１全体を覆っている。先ず、この上側構面体２は、図
２に示すように、全体が平面視において楕円形状をな
し、所定間隔をあけて複数同心状に配した環状部材５
と、この環状部材５と交叉し環状部材５のうち中央部の
環状部材５ａから外縁まで放射状に連結した放射部材６
と、中央部の環状部材５ａの内部に渡された水平方向部
材８，９と、これら骨組部材によって形成された四角形
の各構面を二つの三角形の構面に分割するように、各交
点を対角線状に連結したブレース７とから構成されてい
る。

【００１３】また、この実施の形態においては、骨組部
材のうち、特に変形量の大きい中央部の環状部材５ａ、
外縁部の環状部材５ｂ、５ｄおよびブレース７ａは、他
の部材よりも径を大きくすることにより剛性を高くして
ある。そして、放射部材６は、上側構面体２の曲率が大
きくなっている長軸方向の両端部において、そのピッチ
がせまくなっており、垂直方向の荷重に対して補強して
ある。

【００１４】この上側構面体２の中央の環状部材５ａの
内部は、水平構面を形成しており、この内部には、長軸
方向の放射部材６が連通しており、この放射部材６と直
交するように環状部材５に接続された他の放射部材６，
６間を連結するように水平方向部材８が配されている。
また、中央の環状部材５と長軸方向の放射部材６との交
点間を水平方向部材９によって円弧状に連結しており、
さらにブレース７が、これら各部材によって形成された
四角形の構面を分割するように交点を対角線状に連結し
ている。

【００１５】そして、上側構面体２および下側構面体３
は、外縁部の共通の環状部材５ｄによって一体となって
いる。下側構面体３は、図３に示すように、上側構面体
２の下側のほぼ同一位置に、放射部材６、環状部材５、
水平方向部材８，９が配されており、ブレース７を備え
ていないこと以外は、上側構面体２とほぼ同じ構成にな
っている。

【００１６】また、下側構面体３の外縁部には、上側構
面体２よりも一周り大きな環状部材５ｃが設けられるこ
とにより、上側構面体２よりも外側上方に突出し、この
外縁部の環状部材５を連結するように放射部材６が上側
構面体２よりも延長されているとともに、この環状部材
５ｃと、環状部材５ｃの内側に配された環状部材５ｂお
よび放射部材６との交点間を対角線状に連結するブレー
ス７ｂが設けられている。

【００１７】そして、図１に示すように、連結部材４
は、上側構面体２および下側構面体３の各交点間を垂直
方向に連結する束材から構成され、上側構面体２および
下側構面体３が圧縮荷重によって座屈するのを防止して
いる。また、上述した上側構面体２および下側構面体３
の環状部材５、放射部材６、連結部材４等の各節点は、
通常用いられる仕口金物（図示せず）を用いてボルト・
ピン接合、溶接接合等によって接合してある。

【００１８】一方、脚部１３は、図４に示すように、下
部構造１１の上面全体に複数隣接配置してある三角錐ユ
ニット１４と、これら配列された三角錐ユニットの内側
角部に掛け通して設けられた環状体１５とから構成され
ており、また、この三角錐ユニット１４は、下部構造１
１の上面から隣合う２本の鋼管がスタジアム１０の中央
側に向かって傾斜して延在されて三角形を形成してお
り、その三角形の頂部１４ａと架構体１の接点とを連結
している。さらに、３本の鋼管が、この三角形を底辺と
してスタジアム１０の中央側に向けて延在している。

【００１９】また、環状体１５は、スタジアム１０の外
周を沿うようにして設けられた２本の環状部材１５ａ
と、これら環状部材１５ａ，１５ａ間に斜めに配設され
て各環状部材１５ａ，１５ａを連結する複数のブレース
７とから構成され、前記三角形の構面と直交する方向で
前記三角錐ユニット１４に内接することにより、上部の
架構体１から伝達された垂直荷重によって三角錐ユニッ
ト１４が座屈するのを防いでいる。

【００２０】このように、架構体１は、上側構面体２を
圧縮材、下側構面体３を引張材、また、連結部材４を座
屈防止材として機能させることにより、剛性の高い構造
とすることができる。また、上側構面体２は内部にブレ
ース７を包含していることにより、風圧等による上下非
対称荷重あるいは地震等の水平力が働いた際に生じる面
内せん断力を外周縁部の環状部材５まで伝達し、これを
脚部を介して下部構造１１まで伝達することができる。

【００２１】また、通常、架構体に自重、積雪等の静荷
重によって作用する垂直力を、湾曲方向の異なる上側構
面体２および下側構面体３で打ち消し合うことによって
架構体１に連続する脚部１３および下部構造１１への負
担を軽減することができる。逆に、下方から上方に向か
って風圧力が働くときにおいても、下側構面体３が圧縮
力に抵抗力を持つために下側構面体３から上側構面体２
全体に荷重が直接伝達されて抵抗することができる。

【００２２】一方、環状部材５を内部に所定間隔をあけ
て複数設けたことにより、上側構面体２および下側構面
体３の放射部材６の組立配置を確実にするとともに、放
射部材６のせん断補強として機能することになり、上側
構面体２および下側構面体３の圧縮強度を増強させるこ
とができる。従って、上部構面体２および下部構面体３
を連結する連結部材４を束材のみとして斜め材を不要と
し、架構体１を軽量なものとすることができる。

【００２３】また、放射部材６によって、上側構面体２
および下側構面体３の垂直方向にかかる曲げモーメント
をこの軸方向で抵抗することにより、上側構面体２およ
び下側構面体３の変形を抑制している。さらに、上側構
面体２に設けられたブレース７材によって、横風、地震
等の水平力が発生した場合に、架構体が捩じれたり、一
部の骨組が大きく変形するのを防ぐことができる。

【００２４】また、上側構面体２が鉛直荷重を受けるこ
とにより生じる外周部でのスラストを下側構面体３が抵
抗することにより、架構体１を支持する脚部１３および
下部構造１１への負担を軽減することができる。この架
構体１においては、架構体１にかかる垂直荷重、水平荷
重等を骨組部材の横方向にかかるせん断力でなく軸方向
の圧縮力または引張力で受けることにより、その断面を
小さくすることができ、架構体１全体を軽量なものとす
ることができる。

【００２５】そして、上側構面体２および下側構面体３
内部の環状部材５、放射部材６によって、架構体１の構
成要素を低減して接合箇所を少なくすることができるこ
とにより、工期の短縮と現場施工の簡略化を図ることが
できる。なお、この発明の実施の形態においては、架構
体１および脚部１３を鋼構造によって構成しているが、
必ずしもこれに限られるものではなく木構造、アルミ構
造等によって構成することもできる。

【００２６】また、この発明の実施の形態においては、
架構体１の形状を平面視で楕円形状としているが、これ
に限らず、スタジアム形状に応じて円形、矩形、正多角
形等で構成することもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の曲面
屋根の架構体によれば、湾曲方向の異なる上側構面体お
よび下側構面体によって、特に、上下方向の垂直力を打
ち消し合うことで架構体に連結された脚部および下部構
造への負担を軽減し、剛性の高い構造とすることができ
る。

【００２８】また、架構体にかかる諸荷重を、環状部
材、放射部材等の骨組部材の軸方向によって抵抗するこ
とにより、部材断面を小さくすることができ、これによ
り、全体を軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係るスタジアム１を示
す側部断面図である。

【図２】曲面屋根の架構体の上側構面体を示す平面図で
ある。

【図３】曲面屋根の架構体の下側構面体を示す平面図で
ある。

【図４】曲面屋根の架構体および下部構造を連結する脚
部を示す斜視図である。

【図５】従来の曲面屋根の架構体に係るダブルレイヤー
型スペースフレームを示す斜視図である。

【図６】従来の曲面屋根の架構体に係る車輪構造を示し
ており、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側断面図で
ある。

【符号の説明】

１は架構体 ２は上側構面体 ３は下側構面体 ４は連結部材 ５は環状部材 ６は放射部材 ８と９は水平方向部材 １０は架構体 １１は下部構造 １３は脚部 １４は三角錐ユニット １５は環状体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下層の構面体からなる立体トラス状の
   曲面屋根の架構体において、 複数の骨組部材を連結して上方に向けて膨らんでドーム
   状に形成された上側構面体と、この上側構面体の外縁に
   固定的に接続され、前記上側構面体の下側に、複数の骨
   組部材を連結して下方に向けて膨らんで形成された下側
   構面体と、前記上側構面体と前記下側構面体とを連結す
   る連結部材とからなることを特徴とする曲面屋根の架構
   体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の曲面屋根の架構体にお
   いて、前記上側構面体は、所定間隔をあけて複数同心状
   に配した環状部材と、この環状部材と交叉し前記環状部
   材の中央部から外縁まで放射状に連結した放射部材と、
   前記環状部材と前記放射部材によって形成された四角形
   の構面を二つの三角形の構面に分割するようにして、前
   記環状部材と前記放射部材との交点を対角線状に連結し
   たブレースとからなることを特徴とする曲面屋根の架構
   体。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の曲面屋根の架構体にお
   いて、前記下側構面体は、所定間隔をあけて複数同心状
   に配した環状部材と、この環状部材と交叉し前記環状部
   材の中央部から外縁まで放射状に連結した放射部材とか
   らなることを特徴とする曲面屋根の架構体。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の曲面屋根の架構体にお
   いて、前記連結部材は束材からなることを特徴とする曲
   面屋根の架構体。