JPH1018427A

JPH1018427A - シェル構造体

Info

Publication number: JPH1018427A
Application number: JP16998196A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Uchiyama; 協一内山
Original assignee: Sankyo Aluminium Industry Co Ltd
Current assignee: Sankyo Aluminium Industry Co Ltd
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】シェル構造体１に正方形パネル体４を多用し
て、パネル自体のコストおよび施工費用を低減する。ま
た、シェル曲面の設計に紡錘領域３´を採用してシェル
曲面を滑らかに形成する。【解決手段】経線ｒを回転した球面に幅ｗの経線領域
３と幅ｗの緯線領域２を、経線領域３は間隔をとり、そ
の間を紡錘領域３´として設定し、経線領域３と緯線領
域２の交差領域４ａに正方形パネル体４を配置し、紡錘
領域３´と緯線領域２の交差領域４ｂ，４ｃには台形パ
ネル体、その他の形状のパネル体を配置し、相互間を結
合する。結合にジョイント部材５を用いることがある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、体育館、展示施設
等の大規模建築物の屋根に好適なシェル構造体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】球面の一部を形成するシェル構造体に
は、設定したシェル曲面に沿って多数の平坦なパネル体
を配置し、隣接するパネル体の各辺相互を結合して、設
定したシェル曲面に近似の曲面を形成するものがある。

【０００３】なお、本願明細書において、「球面」は任
意に設定したＡ，Ｂ２点間を通る弧状の経線をＡ，Ｂ２
点を結ぶ軸線を中心に回転して作られた曲面（図１〜図
４参照）の一部で、経線方向、緯線方向のいずれにも曲
面になっている面を意味する。経線の弧は、半円でない
場合も含む。むしろ、半円でない場合の方が多い。

【０００４】このシェル構造体では、パネル体の種類
（主として平面形状）が多くなるとパネル体の製作、配
置に手間がかかり、結局、施工費用が増大する。一方、
シェル曲面が球面の一部である以上、すべてを同じ形
状、同じ大きさのパネル体で埋めることは困難な場合が
多く、無理に形成しても外観が球面としての滑らかさに
欠ける場合がある。

【０００５】このため、球面シェル構造には、外観の滑
らかさを失わずに、可能な限りパネル体の種類を少なく
し、平面形状、構造が同じ１種類のパネル体をできるだ
け多く採用できるように設計することが重要である。さ
らに、パネル体の互換性（修理上の交換など）及び施工
の効率（配置の順序、配置の姿勢等）の点から、パネル
体の平面形状を正三角形や正方形のように同じ形状で、
できるだけ縦、横に方向性のないものとすることが望ま
しい。

【０００６】従来、複数枚の三角形パネル体を結合して
構成される多面状建造物（球面シェル構造）が登録実用
新案第３００４３４７号（発行日平成６年１１月１５
日）に開示されている。しかし、パネル体を三角形にす
ると、結合しなければならない辺の数が非常に多く、ま
た、各節点にパネル体のコーナー部が５個乃至６個集中
し、節点の構造が複雑で防水ガスケットの装着作業が繁
雑となり、施工性が悪い。さらに、多数のコーナーが集
中する個所の節点構造は特殊化してコスト高となる。曲
面を縦横共に等角度で分割（湾曲させた経線の回転に湾
曲させた緯線を組み合わせる）し、各区画にパネルを当
てることがあるが、この場合は、例えば、形成された４
４１個の区画の内、正方形になるのは、頂点の１個だけ
で、残りは２個ずつ２２０種のパネルになってしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は多数の同じ
大きさの正方形パネル体又は直線方向でその整数倍の矩
形パネル体を利用することができ、外観の滑らかなシェ
ル構造の提供を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】正方形パネル体又は直線
方向にその整数倍の矩形パネル体とその他の形状、大き
さのパネル体（台形パネル体、五角形パネル体および三
角形パネル体）とジョイント部材を必要個数準備する
（図１〜図４）。これらのパネル体により形成するシェ
ル曲面は、任意に設定したＡ，Ｂ２点間を通る弧状の経
線ｐをＡ，Ｂ２点を結ぶ軸線ｑを中心に回転して作られ
た曲面（球面）の一部とする。

【０００９】なお、実際は全体としての形態の美しさと
構造上の安定性から、図２、図４、図１４のように弧状
を成す経線のＡ，Ｂ２点間の中点、すなわち、経線ｐと
直交する緯線ｒの内、シェル曲面中央の基準となる緯線
ｒ０との交点を中央に包含する領域が選択される。ま
た、経線ｐの弧状の程度（膨らみ）は、設計に応じて異
なる。

【００１０】シェル曲面において正方形パネル体、又は
直線方向に整数倍の矩形パネル体およびその他の形状、
大きさのパネル体（台形パネル体、五角形パネル体およ
び三角形パネル体）を配置する個所を次のように定め
る。経線ｐの回転で作られた曲面をＡ，Ｂ２点間に亘
り、緯線ｒで一定の幅ｗの帯状に隙間なく区画して、そ
れぞれに帯状の緯線領域２を設定する。幅寸法ｗは正方
形パネル体の一辺の長さとする。緯線領域２に直交す
る、やはり幅ｗの経線領域３を、基準とした緯線ｒ０の
個所において間隔をとり緯線に沿って設定する。これに
よって、シェル曲面の全域において緯線領域２と経線領
域３が交差し、それらの交差領域４ａはすべて、一辺が
長さｗの正方形に近似する。

【００１１】シェル曲面上の経線領域３と経線領域３の
間の部分は、Ａ点，Ｂ点の両端に近付くに従い間隔が狭
くなる細長い紡錘形を成す紡錘領域３´で、紡錘領域３
´と緯線領域２の交差領域４ｂは規則的ではあるが、
形、大きさ共に徐々に変化する等脚台形に近似する。紡
錘領域３´の末端は三角形に近似する。

【００１２】なお、実際のシェル曲面を図１４のよう
に、緯度方向の両端を切り落とした形状にすると、この
シェル曲面は、すべて正方形の交差領域４ａと等脚台形
の交差領域４ｂに分割される。ただし、交差領域４ａ
（正方形）は同じ大きさの一種類であるが、交差領域４
ｂ（等脚台形）には大小があり、また、相似形ではな
い。

【００１３】実際のシェル曲面を平面視で円形となるよ
うな形状にすると（図１）、正方形と台形の他に周縁部
に五角形や三角形の領域４ｃが出現する。正方形は同じ
大きさの一種類であるが、台形は大小の等脚台形ばかり
でなく、不等脚のものも出現する。

【００１４】いずれにしても、シェル曲面の全域におい
て緯線領域２と経線領域３が交差する交差領域４ａに正
方形パネル体又は直線方向に整数倍の矩形パネル体を配
置し、その他の領域に各領域の形態と大きさに合わせて
台形パネル体、五角形パネル体および三角形を配置す
る。各パネル体間はジョイント部材で結合する。これに
より、近似的にシェル曲面がパネル体によって埋めら
れ、シェル構造体が完成する。

【００１５】このシェル構造は、緯線領域２と経線領域
３の交差領域４ａのすべてに同じ正方形パネル体又は直
線方向に整数倍の矩形パネル体を採用できるので、正方
形パネル体を採用するとして、表１に例を示すように、
シェル曲面を埋めるのに必要な全パネル体数の４割以上
を同じ規格、構成のパネル体とすることができる。しか
も、パネル体が正方形の場合、装着時に縦、横の方向性
がなく、また、交差領域４ａであれば配置位置や順序を
選ばない。さらに、他の台形パネル体にしても、各段階
毎にまとまった数で同じものを採用することができ、し
たがって、パネル体製作上のコストおよび施工上のコス
トが低減し、作業性も良い。

【００１６】さらに、このシェル構造は、経線領域３間
に紡錘領域３´を有するので、平板なパネル体によって
シェル曲面を形成しても滑らかさが失われない。

【００１７】隣接するパネル体を結合するにはジョイン
ト部材を用いる。ジョイント部材はそれぞれのパネル体
にシェル曲面の内面側から装着し、内面側からのボルト
で固定する構造にすると、施工時に都合により取り付け
を後回しにした個所のパネル体や交換を必要とするパネ
ル体を上方から嵌め込んで固定するという、穴埋め的な
施工が可能になる。

【００１８】パネル体は周囲にエッジ材を備えたものと
することがある。エッジ材は端部を相互に結合して枠を
構成し、この枠に金属や樹脂製のパネル材を装着してパ
ネル体とする。エッジ材は、通常、アルミ合金の押出し
成形材で、枠に組まれた際の外周となる部分の上部に長
手方向に延びる突部と、突部の下部に長手方向に延びる
収容凹部を備える。このようなパネル体は、エッジ材に
おける突部の外周壁にガスケットを長手方向に取り付
け、パネル体とパネル体を、エッジ材のガスケットを相
互に突き合わせ、収容凹部に架設したジョイント部材を
それぞれのパネル体に固定して結合する。ガスケットに
加え、ガスケットよりもシェル曲面の内面側に、二次シ
ール材を介在することもある。

【００１９】この構造であると、シェル曲面を形成して
いるパネル体間に作用する面内方向の力（軸力）や面外
方向の力（曲げ力）をエッジ材とジョイント部材で支持
することができ、強度の高いシェル構造を得ることがで
きる。また、パネル体を装着するだけで、ガスケットが
突き合わされて水密構造が完成する。さらに、ジョイン
ト部材は収容凹部に収まり、シェル構造の内面側から見
て、目立つことがない。

【００２０】エッジ材を中空形材とし、内部に枠に組ん
だ際に外周側となる外周側壁と、同様に内周側となる内
周側壁を連結する耐力壁を備えたものとすることがあ
る。パネル体を軽量に、かつ、軸力に対しても強度の高
いものとすることができる。

【００２１】エッジ材の収容凹部を上壁と側壁を備えた
ものとし、ジョイント部材を、パネル体の面内方向に延
びて収容凹部の上壁と重合する横壁部と、面外方向に延
びて収容部の側壁と重合する縦壁部を有するものとする
ことがある。収容凹部に装着したジョイント部材は、横
壁部が収容凹部の上壁に、縦壁部が収容凹部の側壁に重
合し、パネル体の軸力を縦壁部で受け、曲げ力を横壁部
で受ける。パネル体間における軸力の伝達を確実に行
え、また、曲げ力に対して強力に対向することができ
る。

【００２２】ジョイント部材は、そのジョイント部材で
結合するエッジ材の長さより僅かに短くすることがあ
る。ジョイント部材はエッジ材の長さより短いので、パ
ネル体をシェル構造に組んだ時、コーナー部が集合する
節点個所にジョイント部材がなく、節点個所の組み付け
状態、特に、シール状態を観察するのに便利である。な
お、この個所は、必要に応じてカバー材で閉鎖される。
また、この空間は証明器具や音響機器を取り付けるため
に用いられる。

【００２３】ジョイント部材は、さらに、中空構造に
し、中空部を配線等の収容空間としたり、結合部材と受
圧部材に分けることがある。結合部材は、隣接したエッ
ジ材の収容凹部の上壁間を結合するものであり、受圧部
材は、結合部材の両側に固定し、収容凹部の側壁にそれ
ぞれ重合し、主として軸力を受けるものである。

【００２４】ガスケットは、外側部分と内側部分に分け
て構成したり、突き合わせた外側部分と内側部分との間
に排水空間を形成したりすることがある。さらに、外側
部分と内側部分を一体に成形し、突き合わせたガスケッ
トの対向面間に排水空間を形成する構成の場合もある。

【００２５】隣接して結合したエッジ材の下面側にカバ
ーを装着して収容空間を閉鎖することがある。その他、
突き合わされたガスケットのシェル曲面の外面側に現場
施工でシール材を充填したり、ガスケットとエッジ材の
間に工場施工でシール材を充填した構造とすることがあ
る。また、ジョイント部材とパネル体をボルトで固定す
る構造とし、ジョイント部材の、ボルトの頭が当接する
部分を一方のパネル体に対する他方のパネル体の傾斜に
ともなうボルトの回転に対応した円弧面に形成すること
がある。この種のジョイント部材はシェル曲面を連続さ
せた外観が波打つような形態のシェル構造体を構成する
際に各シェル曲面間の谷部においてパネル体を結合する
のに用いる。

【００２６】パネル体を、パネル材と中空のエッジ材お
よび接合金具を備えたものとすることがある。このエッ
ジ材は外周部の上部に長手方向に延びる突部と、突部の
下部に長手方向に延びる収容凹部を備え、また、接合金
具は２本のエッジ材の突き合わせた端部に亘る２つの接
合部分を一体に備える。２本のエッジ材の収容凹部に亘
って接合金具を、その接合部を双方のエッジ材の側壁内
側に配置し、収容凹部の側壁の外面側からねじ込んだね
じによりエッジ材と接合金具を固定する。これにより、
２本のエッジ材の端部を結合し、枠構造を作る。このパ
ネル体は、シェル構造に用いることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】シェル構造体１（図１〜図３）
は、平面視で円形を成しており、経線ｐおよび緯線ｒの
方向において上方へ同じ曲率で凸に湾曲している。シェ
ル構造体１は、必要とするシェル曲面の緯度方向におい
て等間隔に分割され、均一幅ｗの帯状をなした仮想上の
緯線領域２が形成される。中央の緯線領域２（基準とな
る緯線領域）は、シエル構造体１の頂点を通るようにな
っている。また、シェル曲面は、経度方向においても、
Ａ，Ｂ２点間の軸線を中心として回動する緯線領域２と
同じ幅ｗの経線領域３で分割される。ただし、経線領域
３は一列おきで、その間は紡錘形をした紡錘領域３´と
される。紡錘領域３´は両端で狭く、中央部で幅が広
い。経線領域３の内、中央のものは、シエル構造体１の
頂点を通過するようになっている。

【００２８】緯線領域２と緯線領域３の交差する交差領
域４ａと基準となる緯線領域は、すべて同じ大きさの正
方形となり、１種類の正方形パネル体を配置する。直径
５０ｍ，曲率半径８０ｍの球面シェル構造体１を緯度方
向及び経度方向にそれぞれ２７列に分割すると、緯線領
域２及び経線領域３の幅は２ｍとなり、２ｍ×２ｍの正
方形をなした交差領域４ａが２８５個できる。

【００２９】図３に示すように、緯線領域２と紡錘領域
３´が交差する交差領域４ｂ，４ｃは、両側のＡ，Ｂ点
に接近するに従って幅が狭くなる等脚台形の領域４ｂで
あり、その大きさと形に合致した台形パネルを配置す
る。また、平面視円形の周縁付近では交差領域４ｃとな
り、その形と大きさに合わせた変則的な台形パネル体、
五角形パネル体あるいは三角形パネル体を配置する。

【００３０】なお、パネル体のコーナー部が集合する節
点において、集合するコーナー部の数は４以下である。
また、上記のシェル構造体１を構築するのに必要な各パ
ネル体の種類と枚数を表１に示す。なお、表１における
列数は、中央の緯線領域２を０列として数える。表１２ｍ×２ｍの正方形パネル２８５枚１列目に配置する等脚台形パネル２４枚２列目に配置する等脚台形パネル２４枚３列目に配置する等脚台形パネル２４枚４列目に配置する等脚台形パネル２４枚５列目に配置する等脚台形パネル２４枚６列目に配置する等脚台形パネル２４枚７列目に配置する等脚台形パネル２４枚８列目に配置する等脚台形パネル２０枚９列目に配置する等脚台形パネル２０枚１０列目に配置する等脚台形パネル１６枚１１列目に配置する等脚台形パネル１６枚１２列目に配置する等脚台形パネル１２枚五角形または変則的な台形パネル６８枚三角形パネル２８枚合計６３３枚球面シェル構造体１のパネル体４（正方形パネル体、台
形パネル体、五角形パネル体あるいは三角形パネル体の
総称）は、図５に示すように、その隣接する各辺相互を
ジョイント部材５で接合する。また、図６に示すよう
に、ジョイント部材５の下方にカバー１９を架設し、隣
接するパネル体４間の隙間を閉塞する。

【００３１】パネル体４は、アルミニウム或いはアルミ
ニウム合金を素材とし、図６及び図７に示すように、ハ
ニカムコア３１の周囲に押出し形材より成るエッジ材６
で枠体を構成し、ハニカムコア３１及び枠体としたエッ
ジ材６の両面に表面板３２を取付けている。エッジ材６
は、その断面において中空であり、外周部の上部に突部
７を有する。突部７の外側面の上端にはシール材挿入溝
８を有し、その下方にガスケット支持溝９を備えてい
る。そして、工場において、シール材挿入溝８に防水シ
ール１０を充填し、ガスケット支持溝９にガスケット１
１を嵌装しておく。ガスケット１１は、パネル体４の周
囲を取り巻くエンドレスの部材であって、その断面にお
いて、外側面の上端部及び下端部にそれぞれ突条１２，
１２ａを有する。

【００３２】すなわち、このガスケット１１は外側部分
（突条１２）と内側部分（突条１２ａ）を一体に備えた
ものである。隣接するパネル４間でガスケット１１が突
き合わされると突条１２と突条１２ａの間隔域には排水
空間１３が形成される。

【００３３】突部７の下部は、下方に開く収容凹部３０
とし、上壁３０ａと側壁３０ｂで構成している。これら
の壁はエッジ材６の外周部における一部である。突部７
の下面を構成する上面壁３０ａに係合凹部３４を形成
し、その個所にネジ孔２０を穿設する。中空のエッジ材
６の内部において、エッジ材６の外周側壁（突部７の外
周壁７ａ、収容凹部３０の上壁３０ａ、側壁３０ｂ）と
内周側壁６ａの間は耐力壁１４で連結している。

【００３４】側壁３０ｂの下部は１段深くなった段部１
５に形成し、段部１５の外側面に固定フィン１６を張り
出している。エッジ材６の端部は接合金具３３で結合す
る（図７、図８）。接合金具３３は、２本のエッジ材６
の突き合わせた端部に亘ることができる２つの接合部分
３３（ａ，ｂ）を一体に備え、その接合部分３３（ａ，
ｂ）を２本のエッジ材６の側壁内側に配置し、収容凹部
３０の側壁３０ｂの外面側からねじ込んだボルトでエッ
ジ材６と接合金具３３を固定し、２本のエッジ材６の端
部を結合してある。

【００３５】このようにすると、接合金具３３を固定す
るためのボルト頭が収容凹部３０に位置してパネル体４
の外周から突出しないので、シェル曲面の曲率が小さ
く、パネル体４間の隣接するエッジ材６の交差角度が小
さい場合であっても、ボルト頭が干渉しない。また、エ
ッジ材６の外側から簡単に接合金具３３をボルト止めす
ることができる。

【００３６】ジョイント部材５は、図５に示すように、
パネル体４の各辺よりやや短く形成し、その断面におい
て（図６）、突部７の下面に重合する横壁部１７と、横
壁部１７の両端から下方に屈曲し、エッジ材６の側壁３
０ｂに重合される縦壁部１８を備える。また、横壁部１
７の両側上面にエッジ材６の係合凹部３４に係合する係
合凸部３５を備えている。エッジ材６は、上壁３０ａの
ネジ孔２０と合致するボルト挿通孔２１を有している。

【００３７】カバー１９はその両側に、上方に起立し、
さらに外方に張り出したフランジ２２を有し、フランジ
２２でエッジ材６の固定フィン１６に取り付ける。な
お、カバー１９は、照明器具、音響機器、表示板等の各
種設備を取付ける場所には装着せず、この部分には、上
記各種設備を支持するブラケット２４を装着する。

【００３８】ブラケット２４は短尺の部材であって、固
定フィン１６を挟持する上部ストリップ２５と下部スト
リップ２６から成る。上部ストリップ２５の両端部は上
方に屈曲し、その先端を下方に屈曲している。下部スト
リップ２６は平板短冊状に形成する。そして、上部スト
リップ２５と下部ストリップ２６は、その中央部がネジ
２７で接合されている。

【００３９】パネル体４は隣接するものどおしを次のよ
うに結合する。隣接するパネル体４は、シェル曲面に沿
うよう適当な角度をもって配置し、エッジ材６を対向さ
せ、ガスケット１１どうしを突き合わせる。ガスケット
１１は、その形状から、突条１２，１２ａが当接されて
２重の防水ラインが形成され、上方の突条１２と下方の
突条１２ａの間に排水溝１３が形成される。対向して位
置した突部７の下方は双方のエッジ材６の収容凹部３０
が合体した収容空間となる。

【００４０】収容空間３０にジョイント部材５を配置
し、隣接するエッジ材６を結合する。すなわち、ジョイ
ント部材５の横壁部１７を上壁３０ａの下面に重合する
と共に、係合凹部３４に係合凸部３５を係合し、ジョイ
ント部材５の縦壁部１８を側壁３３ｂに重合する。ジョ
イント部材５のボルト挿通孔２１に下方からボルト２８
を挿通し、エッジ材６のネジ孔２０に螺合して両側のエ
ッジ材６とジョイント部材５をそれぞれ固定する。これ
により、隣接するパネル体４は強固に結合され、また、
自動的にガスケット１１が圧接されてシール作業が行わ
れる。

【００４１】シェル構造となったパネル体４間におい
て、面内方向の圧縮力は互いに突き合わされる突部７及
びジョイント部材５に加わり、引張力は係合凹部３４と
係合凸部３５の係合部及びボルト２８を介してジョイン
ト部材５に加わる。また、面外方向の曲げ及び剪断力
は、ボルト２８を介してジョイント部材５に加わる。さ
らに、パネル体４のハニカム面に加わる応力はブリッジ
１４を介してジョイント部材５に直接伝わる。

【００４２】ついで、ジョイント部材５の下方にカバー
１９を装着する。カバー１９は、下方からエッジ材６の
段部１５間に配置し、カバー１９のフランジ２２と固定
フィン１６をビス２９で固定する。カバー１９とジョイ
ント部材５の間には収容凹部３０が形成されるので、必
要に応じてこの空間を配線用スペースなどとして利用す
る。

【００４３】ブラケット２４は、各種設備を取付ける必
要のある個所に装着する。ブラケット２４を装着する前
に、予めネジ２７を緩めて上部スットリップ２５と下部
ストリップ２６の間隔を広げておく。そして、上部スッ
トリップ２５と下部ストリップ２６の端部で固定フィン
１６を挟んだ後、ネジ２７を締めて固定フィン１６を強
く挟みつける。

【００４４】なお、このシェル構造体１では、ジョイン
ト部材５をパネル体４の各辺より短く形成しているの
で、パネル体４のコーナー部分にジョイント部材５が装
着されない。従って、シェル構造を一応完成の後、カバ
ー１９を取り付ける前に、コーナー部分が集合する節点
個所において、突き合わされるガスケット１１の間に隙
間が無いか容易に確認することができる。また、ブラケ
ット２４の装着、各種設備の取り付け及び配線作業を簡
単に行うことができる。

【００４５】球面シェル構造体１の細部の構造は、以下
の各図に示すように様々に変更することができる。図９
の実施形態ではエッジ材６の突部７の外周壁７ａに、そ
の上端部と下端部に間隔をあけてそれぞれガスケット支
持溝９，９´を形成し、これらガスケット支持溝９，９
´にガスケット１１，１１´を嵌装する。このパネル体
４を結合すると、上方のガスケット１１と下方のガスケ
ット１１´によって２重の防水ラインを形成し、その間
が排水溝１３とされる。上方のガスケット１１は一次シ
ール用であり、ガスケット１１´は二次シール用であ
る。

【００４６】符号１０は防水シールで、パネル体４を接
合した後に、ガスケット１１の室外側（シェル曲面の外
面側）に現場で施工される。ガスケット１１の突き合わ
せによる防水を補足し、特に、パネル体４のコーナー部
が集合する節点個所の防水を確実なものにする。

【００４７】図１０の実施形態では、収容凹部３０の上
壁３０ａを、外周側が上方となる傾斜面に形成し、ジョ
イント部材５の横壁部１７もこの傾斜に合わせてある。
この構造であると、横壁部１７がアーチ型となり、シェ
ル構造が受ける曲げ力に対する抵抗力が増すと共に、横
壁部１７で軸力の一部を負担することができる。また、
収容凹部３０を比較的に大きくとることができる。

【００４８】図１１の実施形態では、ジョイント部材５
の横壁部１７と縦壁部１８を結合部材１７ｐと両側の受
圧部材１８ｐと別体に形成している。縦壁部１８の内側
端部に、横壁部１７の下面に重合される重合片３６を設
け、この重合片３６、横壁部１７及び上壁３０ａにボル
ト２８を螺着して、エッジ材６とジョイント部材５を固
着する。ジョイント部材としての部品点数が多く、ま
た、取り付けにも多少の手間を要するが、ジョイント部
材５とエッジ材６（側壁３０ｂ）との接触面積を大きく
とれ、単位面積当たりの軸力を小さくし、エッジ材６の
変形や疲労を軽減することができる。

【００４９】図１２の実施形態では、ジョイント部材５
が上横壁１７ａ，下横壁１７ｂ及び左右の縦壁１８で囲
まれた中空断面を有する。上横壁１７ａの上面両端に係
合凸部３５ａが設けられ、下横壁１７ｂは縦壁部１８よ
り張り出されると共に、その先端上面に係合凸部３５ｂ
が設けられる。下横壁１７ｂの下面中央部には嵌合溝３
７が形成されている。また、エッジ材６の上壁３０ａに
係合凸部３５ａに対応する係合凹部３４ａを有する。段
部１５の上面に係合凸部３５ｂに対応する係合凹部３４
ｂを形成している。

【００５０】そして、突き合わされた突部７の下方の収
容凹部３０にジョイント部材５を架設し、上壁３０ａに
上横壁１７ａを重合し、段部１５の上面に下横壁１７ｂ
を重合し、係合凹部３４ａと係合凸部３５ａ及び係合凹
部３４ｂと係合凸部３５ｂをそれぞれ係合する。また、
エッジ材６の側壁３０ｂに左右の縦壁１８を重合する。

【００５１】この状態で、段部１５の上面壁及び下横壁
１７ｂに座金３８を介してボルト２８を挿通し、ジョイ
ント部材５とエッジ材６を固着する。さらに、カバー１
９の上面中央部に設けられた矩形突条３９をジョイント
部材５の嵌合溝３７の挿入し、矩形突条３９と下横壁１
７ｂをネジ止めしてカバー１９を装着する。

【００５２】この実施形態においては、ジョイント部材
５の内部を配線スペースとして利用する。また、ジョイ
ント部材５の軽量化を図ることができる。さらに、間隔
を開けて設けた上下の横壁１７ａ，１７ｂが突部７の下
面及び段部１５の上面にそれぞれ重合されると共に、比
較的長い縦壁１８がエッジ材６の外側面に重合されてい
るので、パネル体４に作用する曲げ力に対して抵抗力が
大きい。

【００５３】図１３の実施形態では、ジョイント部材５
の上面中央部に両側のエッジ材６間に亘るシール材１１
´´を装着し、ジョイント部材５の下方に装着されるカ
バー１９を省略している。シール材１１´´は隣接した
パネル体４間に共通の部材であり、あらかじめジョイン
ト部材５側に装着しておく。また、ジョイント部材５は
縦壁部１８を有さず、かわりに十分な厚みを有して、軸
力と曲げ力に対向する。さらに、ジョイント部材５の、
ボルト２８の頭が当接する部分を一方のパネル体４に対
する他方のパネル体４の傾斜にともなうボルト２８の回
転に対応した円弧面に形成してある。

【００５４】この構造はジョイント部材５を比較的小形
にでき、また、カバー１９を省略するので、シェル構造
体１の重量を軽減することができる。

【００５５】シール材１１´´は下面側から突部７の下
面に当接するので、パネル体４の熱伸縮等、面内方向の
変位があっても防水機能が劣化しにくい。さらに、一方
のボルト２８の頭が当接する部分が円弧面に形成されて
いるからボルト頭とジョイント部材５との当接状態が安
定し、確実な固定状態を維持することができる。このジ
ョイント部材は、シェル曲面を連続した波形の曲面にお
いてパネル体を結合するために用いる。なお、シール材
１１´´は、エンドレスの部材ではなく、パネル体４の
コーナー部が集合する節点では、シール材１１´´間に
隙間が開くので、これを塞ぐ別のシール材を充填する必
要がある。

【００５６】以上、平面視が円形となる球面シェル構造
体１を主として説明したが、シェル構造体１の平面視形
状は図１４に示すように矩形とすることも可能である。
このような球面シェル構造体１では、円形の場合に必要
であった変則的な台形、五角形あるいは三角形のパネル
体４は不要となり、施工費の削減を図ることができる。
また、図１５は、一辺の寸法がｗの正方形を直線方向に
２倍した矩形パネル体を利用したシェル構造を示し、横
列（経線領域３）を９枚の長方形パネルで形成し、この
横列がシェル曲面中央の基準線に沿って一列おきに配列
されている。横列間は紡錘領域３´で、４種類の台形パ
ネルが嵌め込まれる。基準線部分では長方形パネルが連
続する。この例では、長方形パネルが８９枚、台形４種
類で各１６枚、合計で１５３枚である。すなわち、シェ
ル曲面で覆う空間が長方形のような場合、長方形のよう
な横長のパネルを持ちいることにより、小さな正方形に
近い形状のパネルを用いるよりパネルの総数を少なくす
ることができる。

【００５７】

【発明の効果】請求項１に記載の構成によれば；必要と
するシェル曲面の広い範囲を１種類の正方形パネル体又
は直線方向に整数倍の矩形パネル体で埋めることがで
き、また、他のパネル体も同種のものを比較的まとめた
数で作成することができるので、パネル体の製作費用が
低減する。また、正方形のパネル体には縦・横の方向性
がなく、施工時におけるパネルの配置個所や配置姿勢に
自由度が高く、施工能率が向上し、施工費用が低減す
る。

【００５８】紡錘領域を設けることで多くの正方形パネ
ル体又は直線方向にその整数倍の矩形パネル体を利用す
るにもかかわらず、シェル曲面を滑らかに構成すること
ができ、シェル構造体の外観が良い。

【００５９】請求項２に記載の構成によれば、さらに；
ジョイント部材によってパネル体間の結合が強固であ
り、パネル体間で作用する軸力と曲げ力に対して強力に
対抗することができるから、頑丈なシェル構造体を得る
ことができる。ジョイント部材は収容凹部に配置される
ので、シェル構造体の内面側にジョイント部材が現れ
ず、内側からの外観を向上することができる。

【００６０】また、ジョイント部材をシェル曲面の内面
側から装着するボルトで固定するようにすると、施工の
都合から、パネル体の装着予定空間が窓状に残されて
も、パネル体を上方から嵌め込む態様で装着し、固定す
ることができるので、パネル体の取り付け順序に関する
自由度が高い。修理交換時に必要な個所のパネル体だけ
を取り外し、あるいは交換することができる。パネル体
間の結合作業をシェル構造の内面側から行えるので施工
性が良い。

【００６１】請求項３に記載の構成によれば、さらに；
パネル体の重量、引いてはシェル構造体の全体重量を軽
くし、より大きなシェル曲面を利用した構造体の作成を
容易にする。耐力壁を備えることで、パネル体間に作用
する軸力を相互に確実に伝達し、シェル構造を安定に維
持することができる。

【００６２】請求項４に記載の構成によれば、さらに；
結合されたパネル体間に作用する曲げ力と軸力をジョイ
ント部材の比較的広い横壁部と同縦壁部で支持する基本
構造となるので、パネル体のエッジ材に作用する単位面
積当たりの軸力、曲げ力を小さくすることができ、パネ
ル体の構造上、素材上の強度を軽減して球面シェル構造
体の軽量化、大型化を図ることができる。

【００６３】横壁部と同縦壁部の存在で、これらがガイ
ドとなり、ジョイント部材を結合しようとするパネル体
間で位置決めしやすい。請求項５に記載の構成によれ
ば、さらに；シェル構造を一応完成した時に、ジョイン
ト部材でパネル体のコーナー部が集合する節点個所がシ
ェル構造の内面側から見て露出しており、カバーなどを
取り付けて球面シェル構造体を完成させる前に、節点個
所の水密構造等をあらかじめ点検しておくことができ
る。

【００６４】請求項６に記載の構成によれば、さらに；
パネル体の結合個所において、ジョイント部材の縦壁部
に重合するエッジ材の側壁が他の目的から複雑な凹凸に
形成されている場合に、ジョイント部材を側壁と間隙を
作らずに重合させることができる。これにより、パネル
体間の軸力、曲げ力を確実に支持することができる。請
求項７に記載の構成によれば、凹凸係合により、両側の
エッジ材に対しジョイント部材の位置決めが容易で固定
状態が安定する。また、ジョイント部材を固定したとき
に、両側のエッジ材を引き寄せ、接合を確実なものとす
る。

【００６５】請求項８に記載の構成によれば、さらに；
ガスケットによって外側と内側とでシール行われるの
で、パネル体間の水密性能が向上する。また、パネル体
の結合で一挙に外側と内側の二重シール構造が完成す
る。さらに、外側のシールを突破した漏水を排水空間に
よって積極的に外部に誘導し、漏水がシェル構造体の内
側に侵入するのを防止することができる。

【００６６】請求項９に記載の構成によれば、さらに；
球面シェル構造体の内面側が化粧され、内側からの外観
が向上する。また、結合されたエッジ材とカバーとの間
に収納空間が形成され、配線等に利用することができ
る。請求項１０に記載の構成によれば、さらに；パネル
体を結合するボルトの頭とジョイント部材との接触状態
が安定し、緊密な結合状態が長期間に亘り、維持され
る。。請求項１１に記載の構成によれば、軽量で頑丈な
屋根であり、また、面積が大きく、施工が容易で照明な
どの設備を取り付け易い屋根を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シェル構造体の平面図（平面視、円形）

【図２】側面図

【図３】展開図

【図４】シェル曲面の構造を説明する斜視図

【図５】パネル体の結合状況を示す内面側から見た斜視
図

【図６】パネル体の結合部を示す断面図（第１の例）

【図７】パネル体の要部縦断面図

【図８】パネル体の要部横断面図

【図９】パネル体の結合部を示す断面図（第２の例）

【図１０】パネル体の結合部を示す断面図（第３の例）

【図１１】パネル体の結合部を示す断面図（第４の例）

【図１２】パネル体の結合部を示す断面図（第５の例）

【図１３】パネル体の結合部を示す断面図（第６の例）

【図１４】シェル構造体の斜視図（平面視、矩形）

【図１５】シェル構造体の斜視図

【符号の説明】

１シェル構造体２緯線領域３経線領域３´ 紡錘領域４パネル体４（ａ〜ｃ）交差領域５ジョイント部材６エッジ材７突部７ａ外周壁８シール材挿入溝９，９´ ガスケット支持溝１０，１０´ 防水シール１１，１１´ ガスケット１１´´ シール材１２，１２ａ突条１３排水空間１４耐力壁１５段部１６固定フィン１７横壁部１７ａ上横壁１７ｂ下横壁１７ｐ結合部材１８縦壁部１８ｐ受圧部材１９カバー２０ネジ孔２１ボルト挿通孔２２フランジ２４ブラケット２５上部ストリップ２６下部ストリップ２７ネジ２８ボルト２９ビス３０収容凹部３０ａ上壁３０ｂ側壁３１ハニカムコア３２パネル材３３接合金具３４，３４ａ，３４ｂ係合凹部３５，３５ａ，３５ｂ係合凸部３６重合片３７嵌合溝３８座金３９矩形突条

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弧状の経線の一端をＡ、他端をＢとし、
経線をＡ，Ｂ２点を結ぶ軸線を中心に回転して曲面を作
り、その一部を採用したシェル曲面において、Ａ，Ｂ２
点間に作った曲面を一定の幅ｗに区画して帯状の領域で
ある緯線領域と、これに直交する幅ｗの帯状領域である
経線領域をシェル曲面中央の基準となる緯線に沿って間
隔をとって設定し、シェル曲面の全域において緯線領域
と経線領域が交差する交差領域に正方形又は直線方向で
その整数倍の矩形をしたパネル体を配置し、その他の領
域に各領域の形態と大きさに合わせた形状のパネル体を
配置してシェル曲面を近似的に埋めてあることを特徴と
したシェル構造体。
【請求項２】経線領域を、シェル曲面中央の基準とな
る緯線に沿って幅ｗの等間隔で一つおきに設定してある
ことを特徴とした請求項１に記載のシェル構造体。
【請求項３】パネル体は周囲にエッジ材を備え、エッ
ジ材は外周の上部に突部と、突部の下部にシェル曲面の
内周側に開く収容凹部を長手方向に備え、パネル体とパ
ネル体を、収容凹部に架設したジョイント部材をそれぞ
れのパネル体に固定して結合してあることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載のシェル構造体。
【請求項４】エッジ材は中空形材であって、内部に外
周側壁と内周側壁を連結する耐力壁を備えていることを
特徴とした請求項３に記載のシェル構造体。
【請求項５】収容凹部は上壁と側壁を備え、ジョイン
ト部材は、パネル体の面内方向に延びて収容凹部の上壁
と重合する横壁部と、面外方向に延びて収容部の側壁と
重合する縦壁部を有することを特徴とする請求項３又は
請求項４に記載されたシェル構造体。
【請求項６】ジョイント部材は、そのジョイント部材
で結合するエッジ材の長さより短く、パネル体のコーナ
ー部が集合する節点箇所にジョイント部材の存在しない
空き領域を形成していることを特徴とした請求項３〜請
求項５のいずれか一つに記載のシェル構造体。
【請求項７】ジョイント部材を、隣接したエッジ材の
収容凹部の上壁間を結合する結合部材と、その両側に取
付け、収容凹部の側壁にそれぞれ重合する受圧部材とで
構成してあることを特徴とした請求項３〜請求項６のい
ずれか一つにに記載のシェル構造体。
【請求項８】ジョイント部材は、収容凹部の壁に係合
凸部と係合凹部との係合によって位置決めされることを
特徴とした請求項３〜請求項７のいずれか一つに記載の
シェル構造体。
【請求項９】エッジ材は外周の上部に設けた突部の外
周壁にガスケットをエッジ材の長手方向に備え、ガスケ
ットは外側部分と内側部分を備え、突き合わせた外側部
分と内側部分との間に排水空間を形成してあることを特
徴とした請求項３〜請求項８のいずれか一つに記載のシ
ェル構造体。
【請求項１０】隣接して結合されたエッジ材の下面側
にカバーを装着して収容凹部を閉鎖してあることを特徴
とする請求項３〜請求項９のいずれか一つに記載のシェ
ル構造体。
【請求項１１】ジョイント部材とパネル体をボルトで
固定し、ジョイント部材の、ボルトの頭が当接する部分
を一方のパネル体に対する他方のパネル体の傾斜にとも
なうボルトの回転に対応した円弧面に形成してあること
を特徴とした請求項３〜請求項１０のいずれか一つに記
載のシェル構造体。
【請求項１２】屋根を形成していることを特徴とした
請求項１から請求項１１のいずれか一つに記載のシェル
構造体。