JPH10306501A

JPH10306501A - 組立式トラス構造体

Info

Publication number: JPH10306501A
Application number: JP11955697A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Tsuge; 光雄柘植; Takashi Sasamoto; 隆佐々本; Tomoshige Kawamura; 知重川村; Kiyobumi Tanaka; 清文田中; Yoshihiro Takeda; 好宏竹田; Hidekazu Nagahashi; 秀和長橋
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】トラスベース構造体の接合構造を強化する。【解決手段】フレーム部材２の接続端部５付近に規制
部材２１を嵌装する。隣接する規制部材２１を連結部材
２２によって互いに連結する。これによってフレーム部
材２の割り角度θを一定に保持することができ、フレー
ム部材２が荷重を受けても面内方向に曲がり難く、トラ
スベース構造体の強度、剛性を増加させることができ
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
組立式立体トラスを構築する組立式トラス構造体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】トラス構造体におけるジョイント方式と
しては、ボールジョイント方式柱状ジョイント方式の２方式がある。前者は、トラス格点に球状ジョイント
（ノド）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、連結用凹凸のついた連結溝が形成された柱状ジ
ョイント（ハブ）と、押し潰しによって形成された前記
ハブに形成された凹凸と係合する凹凸が形成される接続
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）、本発明は
この後者の柱状ジョイント方式を採用した組立式立体ト
ラスのトラス構造体に関するものである。

【０００３】この方式の組立式トラス構造物は、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に組
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長を
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。

【０００４】ここで、組立式トラス構造体とは、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
呈しダブルレイヤー方式またはシングルレイヤー方式の
トラス構造体を指し、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
築物とされる場合も含まれる。また、以下の記述ではド
ーム形を代表例として取り上げたが、それぞれの方式に
対応したトラス構造とすればよいことは勿論である。

【０００５】図９（Ａ），（Ｂ）は柱状ジョイント方式
を採用した組立式立体トラス構造物におけるトラス構造
体の一例を示すドーム型構造物の平面図および正面図、
図１０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１１（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を接続するハブ３とで構成されている。フレー
ム部材２は、通常アルミニウム合金等のパイプからな
り、その両端部を塑性加工により偏平状の接続端部５と
し、さらにその両面にディンプルと称する後述するハブ
３の凹凸７と係合する凹凸４を設けている。

【０００６】前記ハブ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、鍛造品
等によって柱状体に形成され、中心にボルト挿通孔６を
有している。また、ハブ３は、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が軸線方向から圧入嵌合されることによりフレ
ーム部材２を互いに接続し、トラス格点を形成してい
る。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１１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１
１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トラス構造体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
ス構造物が完成される。

【０００７】このような組立式立体トラスにおけるトラ
ス構造体の接合構造においては、フレーム部材２の端部
に偏平状に押し潰された接続端部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以外に接続部に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２自体で球面度を出すことができる。また、
ハブ３の軸線方向（トラス面外方向）の負荷に対しては
耐力が高く、シングルレイヤーで構築可能なトラス構造
も多くなり、この場合トラ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２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２における接続端部
５間のなす角度である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の組立式
立体トラスにおけるトラ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はトラス面外方向に長い偏
平状に形成されていることから、ハブ３の軸線方向の荷
重に対しては強度的に問題ないが、トラス面内方向（ハ
ブの周方向）の荷重およびハブ３の軸線回りのモーメン
トに対しては相対的に弱い構造となっている。そのた
め、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、フレーム部材２
の付根部５ａがトラス面内において周方向に変形して接
続端部５が折れ曲がり、部分的に破壊したり構造物全体
が破壊するおそれがある。

【０００９】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２の長さを短くしたり、あるいは特開平７−
１０２６３３号公報に開示されているように補強板によ
って接続端部５の厚みを増大させるなど種々の対策を講
じている。

【００１０】しかしながら、厚肉パイプを使用すると、
トラ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、補強板を用いて接続端
部５の厚みを増大させると、連結溝８の溝幅を大きくし
なければならないため、ハブ３の径も比例して大きくな
り、ハブ重量も大きくなるという不具合があった。

【００１１】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のハブ周方向の変形を規制
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構造体を提供すること
にある。

【００１２】

【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、凹凸のついた複数個の連結溝が形成された棒
状のハブと、このハブに形成された凹凸に係合する凹凸
が形成された扁平な接続端部を有するフレーム部材とに
よって構築する組立式トラス構造体において、前記フレ
ーム部材の接続端部付近のハブ周方向の変形を規制する
筒状の規制部材を各フレーム部材の接続端部付近にそれ
ぞれ嵌装し、かつ隣接するフレーム部材の規制部材どう
しを互いに連結したことを特徴とする。本発明のよう
に、規制部材によって隣接するフレーム部材どうしを互
いに連結すると、フレーム部材は割角度を一定に保持す
る。したがって、トラス面内方向の荷重およびハブの軸
線回りのモーメントを受けてもハブ周方向に変形するこ
とがない。また、本発明は、規制部材には隣り合うフレ
ーム部材に向かって突出する連結片が設けられているこ
とを特徴とする。本発明においては、連結片は互いに連
結されることで隣接する規制部材が一連連結される。ま
た、本発明は、隣り合う規制部材の連結片どうしを直接
連結したことを特徴とする。本発明においては、連結
片は直接連結されることで隣接する規制部材が一連連結
される。また、本発明は、隣り合う規制部材の連結片
どうしを連結部材を介して連結したことを特徴とする。
連結部材は隣り合う規制部材の連結片を連結する。ま
た、本発明は、規制部材をアルミニウム合金の押出形材
で形成したことを特徴とする。本発明のように連結部材
を押出形成によって形成すると、規制部材の外周に固定
部を形成することが容易になる。また、本発明は、フレ
ーム部材の端部を塑性変形させる扁平加工時に一体に塑
性変形された規制部材を備えたことを特徴とする。本発
明において、規制部材はフレーム部材の端部を塑性変形
させる前に予めフレーム用形材に嵌装され、前記端部の
扁平加工時に同時に塑性変形される。したがって、フレ
ーム部材に対する規制部材の取付が容易で、ボルト等の
連結手段を必要としない。さらに、本発明は、押出成形
されたフレーム部材に押出成形された短尺の規制部材を
外挿させておき、フレーム部材端部に凹凸が形成された
扁平部を形成する接続端部と、前記規制部材の板厚相当
の段差を有するとともに、前記規制部材に形成される連
結片の逃げを形成するスリットが形成されたテーパ部形
成部よりなる金型を用いてフレーム部材の端部を塑性変
形させる扁平加工時に前記フレーム部材に一体に塑性変
形された規制部材を備えたことを特徴とする。本発明に
おいて、金型はフレーム部材の端部を塑性変形させる扁
平加工時に規制部材も同時に塑性変形させる。

【００１３】

【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（Ａ）、（Ｂ）は
本発明に係る組立式立体トラスのトラス格点でのトラス
構造体の接合構造部の実施の形態を示す平面図および斜
視図である。なお、図（Ａ）はハブの軸線方向から見た
図である。図（Ｂ）においては、２本のフレーム部材を
ハブに連結した状態を示し、他のフレーム部材について
は図示を省略している。また、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、その説明を適宜省略する。

【００１４】本実施の形態においては、フレーム部材２
のハブ周方向の変形を規制するための規制部材２１を各
フレーム部材２の接続端部５付近に嵌装し、隣り合う規
制部材２１どうしを連結部材２２によって互いに連結し
ている。フレーム部材２の前記規制部材２１が取付けら
れる部分は、接続端部５の塑性加工時に押し潰されるこ
とによりテーパ部２Ａを形成している。なお、ハブ３は
図１０に示した従来のハブと同一である。

【００１５】前記規制部材２１は、フレーム部材２と同
様に、ＪＩＳＡ６０６１−Ｔ６，Ａ６０６３−Ｔ６等
のアルミニウム合金の押出形材によって筒状体に形成さ
れることにより、筒状の本体２１Ａと、この本体２１Ａ
の両側面に一体に突設された板状の連結片２１Ｂとから
なり、この連結片２１Ｂに前記連結部材２２の端部がボ
ルト２３によって固定される。

【００１６】このような規制部材２１は、フレーム部材
２の制作時にそのフレーム用部材の端部を塑性変形させ
て接続端部５とテーパ部２Ａを形成する前に予め前記フ
レーム用部材に嵌装され、前記端部の扁平加工時にテー
パ部２Ａに適合する形状に塑性変形されることによりテ
ーパ部２Ａに密接、固定される（後述する）。したがっ
て、規制部材２１をボルト等の締結手段によってフレー
ム部材２に固定する必要がなく、フレーム部材２への取
付作業が容易である。

【００１７】前記連結部材２２は、規制部材２１と同様
にアルミニウム合金の押出形材または適宜板材によって
形成される。

【００１８】ここで、規制部材２１としては、本体２１
Ａの両側面に連結片２１Ｂをそれぞれ１つずつ設けた例
を示したが、これに限らず図２に示すように各側面に２
つの連結片２１Ｂを平行に設けたり、あるいは図３に示
すように連結片２１Ｂを隣接する他の規制部材２１方向
に長く形成して互いに隣接する規制部材２１の連結片２
１Ｂどうしを重ね合わせ、これらをボルト２３によって
直接連結してもよい。その場合は、上記した連結部材２
２が不要である。なお、図３に示す規制部材２１におい
ては、左右の連結片２１Ｂを板厚方向に板厚分だけずら
して形成する。

【００１９】次に、図４〜図８に基づきフレーム部材２
と規制部材２１の製作について説明する。先ず、図４に
示すように所定長さに切断された円筒体からなるフレー
ム用形材３０と、円筒部３１Ａと連結部３２Ｂを一体に
有し所定長さに切断された規制部材用形材３１を準備す
る。円筒部３１Ａの内径は、フレーム用形材３０の外径
より若干大きい。次に、規制部材用形材３１をフレーム
用形材３０に嵌装する（図５）。次に、規制部材用形材
３１が嵌装されたフレーム用形材３０を図６に示す扁平
加工用金型３３に装着する。

【００２０】扁平加工用金型３３は、上下対称な形状に
形成された上型３４と下型３５とからなり、その互いに
対向する加圧面には、接続端部５を形成する接続端部形
成部３６とテーパ部２Ａを形成するテーパ部形成部３７
がそれぞれ設けられている。また、接続端部形成部３６
には、接続端部５にディンプルと称する凹凸４（図１参
照）を形成するための凹凸３８が形成され、テーパ部形
成部３７には前記固定部３１Ｂを逃がすスリット３９が
形成されている。さらに、接続端部形成部３６とテーパ
部形成部３７との接続部には、段差４０が設けられてい
る。

【００２１】このような扁平加工用金型３３を用いてフ
レーム用形材３０と規制部材用形材３１を同時に塑性変
形させると、上記したフレーム部材２と規制部材２１が
同時に製作される。

【００２２】このような構造からなる組立式トラスの接
合構造においては、規制部材２１によって隣合うフレー
ム部材２の割り角度θを一定に保持することができるの
で、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、ハブ３に周方向の回転モーメントが発生せ
ず、トラス面内方向のハブの回転方向に対する抵抗力を
増大させることができる。したがって、フレーム部材２
の接続端部５がトラス面内方向に折れ曲がったりせず、
トラス構造体の強度を増大させることができる。

【００２３】また、フレーム部材２の製作時に、規制部
材２１の形材をフレーム用形材に嵌装してこれら両形材
を塑性変形させることにより、フレーム部材２と規制部
材２１を同時に製作することができるので、これら両部
材の製作を１工程で行うことができ、また規制部材２１
をフレーム部材２に対してボルト等の締結手段によって
締結する必要がなく、規制部材２１の取付けも容易であ
る。また、規制部材２１は形状が単純で、押出成形によ
って容易に製作することができ、フレーム部材２の端部
の補強部材を兼用する。さらに、フレーム部材２の接続
端部５の厚みを増大させる必要がないので、従来のハブ
３をそのまま使用することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係る組立式ト
ラス構造体によれば、隣接するフレーム部材の割り角度
θを一定に保持することができるので、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
材の接続端部がトラス面内方向に折れ曲がったりせず、
トラス面内方向の回転に対する抵抗力を増大させること
ができる。したがって、トラス構造体の崩壊を防止で
き、大型のトラス構造体を構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る組立式立体ト
ラスのトラス格点でのトラス構造体の接合構造部の実施
の形態を示す平面図および斜視図である。

【図２】規制部材の他の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図３】規制部材のさらに他の実施の形態を示す斜視
図である。

【図４】フレーム部材と規制部材の製作工程を説明す
るための図である。

【図５】フレーム部材と規制部材の製作工程を説明す
るための図である。

【図６】フレーム部材と規制部材の製作工程を説明す
るための図である。

【図７】フレーム部材と規制部材の製作工程を説明す
るための図である。

【図８】扁平加工用金型の斜視図である。

【図９】（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構造体の平面図および正面図であ
る。

【図１０】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１１】（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…ドーム型トラス構造体、２…フレーム部材、３…ハ
ブ、５…接続端部、８…連結溝、９…ボルト、１１…保
持板、２１…規制部材、２１Ａ…本体、２１Ｂ…連結
片、２２…連結板、２３…ボルト、３０…フレーム用形
材、３１…規制部材用形材、３３…扁平加工用金型、３
４…上型、３５…下型、３９…スリット。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者竹田好宏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)発明者長橋秀和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】凹凸のついた複数個の連結溝が形成され
た棒状のハブと、このハブに形成された凹凸に係合する
凹凸が形成された扁平な接続端部を有するフレーム部材
とによって構築する組立式トラス構造体において、前記フレーム部材の接続端部付近のハブ周方向の変形を
規制する筒状の規制部材を各フレーム部材の接続端部付
近にそれぞれ嵌装し、かつ隣接するフレーム部材の規制
部材どうしを互いに連結したことを特徴とする組立式ト
ラス構造体。
【請求項２】請求項１記載の組立式トラス構造体にお
いて、規制部材には隣り合うフレーム部材に向かって突出する
連結片が設けられていることを特徴とする組立式トラス
構造体。
【請求項３】請求項２記載の組立式トラス構造体にお
いて、隣り合う規制部材の連結片どうしを直接連結したことを
特徴とする組立式トラス構造体。
【請求項４】請求項２記載の組立式トラス構造体にお
いて、隣り合う規制部材の連結片どうしを連結部材を介して連
結したことを特徴とする組立式トラス構造体。
【請求項５】請求項１〜４のうちのいずれか１つに記
載の組立式トラス構造体において、規制部材をアルミニウム合金の押出形材で形成したこと
を特徴とする組立式トラス構造体。
【請求項６】請求項１〜５のうちのいずれか１つに記
載の組立式トラス構造体において、フレーム部材の端部を塑性変形させる扁平加工時に一体
に塑性変形された規制部材を備えたことを特徴とする組
立式トラス構造体。
【請求項７】請求項６記載の組立式トラス構造体にお
いて、押出成形されたフレーム部材に押出成形された短尺の規
制部材を外挿させておき、フレーム部材端部に凹凸が形
成された扁平部を形成する接続端部と、前記規制部材の
板厚相当の段差を有するとともに、前記規制部材に形成
される連結片の逃げを形成するスリットが形成されたテ
ーパ部形成部よりなる金型を用いてフレーム部材の端部
を塑性変形させる扁平加工時に前記フレーム部材に一体
に塑性変形された規制部材を備えたことを特徴とする組
立式トラス構造体。