JPH116201A - ドーム状構造物および排気ダクト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸音性などの音響特性が良好で、エコーの起
き難い内部空間を有するドーム状構造物を提供すること
である。 【解決手段】 外周構造部と、この外周構造部の上に設
けられた屋根構造体とを具備してなるドーム状構造物で
あって、前記屋根構造体の少なくとも一部を、内部空間
側に突出する形状の錐面体を連結してなる構造としたド
ーム状構造物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部に大空間を有
し、競技場、展示場、コンサート会場などに利用される
ドーム状構造物に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、各種の催しに、
柱のない大空間を有するドーム状構造物がよく利用され
る。こうしたドーム状構造物は、次に挙げる二つのタイ
プに大別できる。一つは、屋根を膜材のみから構成し、
内部の気圧を外部よりも高くすることでドーム形状を維
持するタイプであり、もう一つは、ドーム状に組み立て
られたフレームに屋根材や天井材を取り付けてなるタイ
プである。

【０００３】このうち、前者は、例えば野球場のように
規模が極めて大きな場合に限定される。これに対して後
者は、規模の大小によらず構築が可能である。特に、降
雪量の多い地域に設けられるドーム状構造物では、積雪
荷重に耐えるため、フレームを用いて屋根を支持する必
要がある。ゆえに、現況では、ドーム状に組み立てられ
たフレームに屋根材や天井材を取り付けるタイプの方が
主流となっている。

【０００４】ところで、こうしたフレームで屋根を支持
するタイプのドーム状構造物には、次のような欠点があ
る。すなわち、屋根が剛性を有する構造となっているた
め、ドーム状構造物の内部空間はエコーが起きやすく、
観客が不快感を覚えることが多い。特に、ドーム部分が
半球状のものにあっては、この傾向が著しい。したがっ
て、本発明が解決しようとする課題は、吸音性などの音
響特性が良好で、エコーの起き難い内部空間を有するド
ーム状構造物を提供することである。更に、こうしたド
ーム状構造物にも好適で、しかも設置コストが低廉な排
気ダクトを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、外周構造
部と、この外周構造部の上に設けられた屋根構造体とを
具備してなるドーム状構造物であって、前記屋根構造体
の少なくとも一部を、内部空間側に突出する形状の錐面
体を連結してなる構造としたことを特徴とするドーム状
構造物によって解決される。

【０００６】すなわち、本発明のドーム状構造物では、
屋根構造体を内部空間側に突出する形状の錐面体を連結
してなる構造としたので、言い換えれば、屋根構造体の
内面を無数の錐面体から構成しているので、ドーム状構
造物の内部空間において発生した音波は、錐面体の表面
で反射して、あらゆる方向に拡散される。このため、ド
ーム状構造物内ではエコーが起きず、観客が不快感を覚
えることはない。

【０００７】なお、このドーム状構造物においては、錐
面体を四角錐状の外形を有するものとし、前記錐面体
を、屋根構造体の周方向および周方向と直交する方向に
連結してなる構造とすることが好ましい。これによっ
て、一層良好な音響特性を得ることができる。また、上
記の課題は、外周構造部と、この外周構造部の上に設け
られた屋根構造体とを具備してなるドーム状構造物であ
って、前記屋根構造体は、膜材からなる第１の層と、こ
の第１の層の外側にあって吸音材からなる第２の層と、
この第２の層の外側にあって板材からなる第３の層と、
前記第１の層と第２の層との間に設けられた第１の空気
層と、前記第２の層と第３の層との間に設けられた第２
の空気層とを具備してなることを特徴とするドーム状構
造物によって解決される。

【０００８】すなわち、屋根構造体を、膜材、吸音材、
板材、膜材と吸音材との間にできる第１の空気層、およ
び吸音材と板材との間にできる第２の空気層からなる５
層構造としたので、ドーム状構造物の内部空間において
発生した音波のエネルギーは屋根構造体によって効果的
に吸収される。更に詳しく言えば、膜材に到達した音波
のエネルギーは、まず膜材自体の振動によって、その低
周波数域が減衰させられる。次いで、膜材の持つ適度な
通気性と、吸音材や空気層の作用によって、その中・高
周波数域が減衰させられ、音波のエネルギーは全周波数
域でほぼ完全に消失する。したがって、ドーム状構造物
の内部空間においてエコーが起きることはない。

【０００９】なお、このドーム状構造物においては、屋
根構造体の少なくとも一部が、内部空間側に突出する形
状の錐面体を連結してなる構造であることが好ましい。
言い換えれば、ドーム状構造物は、屋根構造体の少なく
とも一部が、内部空間側に突出する形状の錐面体を連結
してなる構造であり、かつ、前記錐面体は、膜材からな
る第１の層と、この第１の層の外側にあって吸音材から
なる第２の層と、この第２の層の外側にあって板材から
なる第３の層と、前記第１の層と第２の層との間に設け
られた第１の空気層と、前記第２の層と第３の層との間
に設けられた第２の空気層とを具備してなるものである
ことが好ましい。こうした構造とすることで、相乗効果
により、更に優れた音響特性を実現できる。なお、板材
としては鋼板などのように剛性を有し、かつ、外部から
の音を遮断できるものが用いられる。但し、板材の内部
空間側に対応する面は、耐火被覆材のような吸音性のあ
る材料で覆っておくことが好ましい。

【００１０】ドーム状構造物をこのような構造とした場
合、錐面体を、そのフレームに膜材を緊張状態で被着さ
せることで構成するのが好ましい。なぜならば、これに
よって膜材の配置に特別な下地材が不要となるからであ
る。また、第１の層を構成する膜材として、空気透過性
材料を用いてなることが好ましい。これによって、音波
のエネルギーは、第１の空気層およびそれに続いて設け
られた吸音材や第２の空気層に効率よく伝達され、一層
優れた吸音性が発揮される。なお、第１の層を構成する
膜材の流れ抵抗として好ましい値は、２０℃、１気圧の
条件下において、１×１０⁵ 〜２×１０⁶ Ｎ・ｓｅｃ／
ｍ⁴ である。

【００１１】そして、施工が容易であることから、上記
ドーム状構造物において第２の層を構成する吸音材を、
錐面体のフレームを用いて第１の層と第３の層との間の
空間に張設されたケーブルに取り付けてなることが好ま
しい。特に、第２の層を構成する吸音材のケーブルに対
する取り付けには、最終形状がＵ字形であるピンを用い
ることができる。この場合、ケーブルを挟み込んだ状態
となるようピンをＵ字形に変形させて吸音材に差し込
み、吸音材の表面から突出するピンの先端部を折り曲げ
ることで、吸音材はケーブルに固定される。ただし、最
終形状がＵ字形であるピンとは、初めからＵ字形に構成
されたピンも含む。なお、第２の層を構成する吸音材と
しては、グラスウールからなるものを挙げることができ
る。

【００１２】更に、上記ドーム状構造物にあっては、第
１の空気層の厚さを１０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とする
と共に、第２の空気層の厚さを３００ｍｍ以上、４００
ｍｍ以下としてなることが好ましい。第１の空気層およ
び第２の空気層の厚さが上記の範囲内にあるとき、ドー
ム状構造物は、特に優れた吸音性能を発揮するようにな
る。

【００１３】上記課題のうち後者のものは、建物の内面
に所定の間隔で配置されたフレームと、このフレームを
用いて、前記建物の内面との間に空気の流路が形成され
るよう展張された膜材とを具備してなることを特徴とす
る排気ダクトによって解決される。すなわち、この排気
ダクトの主な構成要件は、フレームおよびそれを用いて
展張される膜材のみであるから、構造が極めて簡単であ
り、従来型の排気ダクトに比べ、設置コストを低廉なも
のとすることができる。

【００１４】なお、上記排気ダクトにおいては、構造を
更に簡素化するため、空気の吸い込み口を建物の内面と
膜材の端部との間に形成してなることが好ましい。つま
り、建物の内面と膜材の端部との間に隙間を設け、この
隙間を空気の吸い込み口とすることが特に望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下で本発明の一実施形態として
説明するドーム状構造物は、外周構造部と、この外周構
造部の上に設けられた屋根構造体とを具備してなり、前
記屋根構造体の少なくとも一部を、内部空間側に突出す
る形状の錐面体を連結してなる構造としたことを特徴と
する。特に、錐面体は四角錐状の外形を有するものであ
って、屋根構造体は、前記錐面体を、屋根構造体の円周
方向および円周方向と直交する方向つまり放射方向に連
結してなる構造となっている。そして、屋根構造体を構
成する錐面体個々を膜材からなる第１の層と、この第１
の層の外側にあって吸音材からなる第２の層と、この第
２の層の外側にあって剛性を有する板材からなる第３の
層と、前記第１の層と第２の層との間にできる第１の空
気層と、前記第２の層と第３の層との間にできる第２の
空気層とを具備してなる構造としている。更に、第１の
層を構成する膜材は、緊張状態で錐面体のフレームに被
着させている。なお、第１の層を構成する膜材として
は、流れ抵抗が、２０℃、１気圧の条件下において、１
×１０⁵ 〜２×１０⁶ Ｎ・ｓｅｃ／ｍ⁴ である空気透過
性材料を用いている。また、第２の層を構成する吸音材
は、錐面体のフレームを用いて第１の層と第３の層との
間の空間に張設されたケーブルに取り付けている。更に
詳しく言えば、第２の層を構成する吸音材のケーブルに
対する取り付けには、最終形状がＵ字形であるピンを用
いており、前記ピンが前記ケーブルを挟み込んだ状態と
なるよう前記ピンを前記吸音材に差し込み、前記吸音材
の表面から突出する前記ピンの先端部を折り曲げること
で、前記吸音材を前記ケーブルに固定している。なお、
第２の層を構成する吸音材としてはグラスウールを用い
た。そして、本実施形態では、第１の空気層の厚さを１
０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下とすると共に、第２の空気層
の厚さを３００ｍｍ以上、４００ｍｍ以下とした。

【００１６】また、排気ダクトは、建物の内面に所定の
間隔で配置されたフレームと、このフレームを用いて、
前記建物の内面との間に空気の流路が形成されるよう展
張された膜材とを具備する。そして、建物の内面と膜材
の端部との間に、空気吸い込み口を形成している。続い
て、図１〜図２１を用いて、本発明の実施形態を更に詳
しく説明する。なお、図１〜図３は、それぞれドーム状
構造物の立面図、平面図、断面図、図４は外周構造部を
構成する鉄骨立体トラスの正面図、図５はパンタドーム
工法の工程図、図６および図７は、それぞれ屋根分割体
の主構成要素であるフレームの側面図および平面図、図
８〜図１１は、それぞれフレームを構成するジョイント
の立体図、側面図、正面図、底面図、図１２は完成状態
の外周ドーム部天井伏図、図１３は屋根分割体の一部を
示す側面図、図１４は膜材の端部固定状態を示す平面
図、図１５は吸音材設置用ケーブルの張設状態を示す立
体図、図１６は吸音材の固定に用いられるピンの立体
図、図１７は吸音材をケーブルに固定した状態を示す断
面図、図１８は外周ドーム部の内面側構造を示す立体
図、図１９は錐面体の構造を示す断面図、図２０は排気
システムの概念図、図２１は排気ダクトの断面図であ
る。

【００１７】本実施形態のドーム状構造物は、図１〜図
３から判るように、外周構造部と、この外周構造部上に
設けられた円形の屋根構造体とからなる。特に、屋根構
造体は、中央ファンルーム部と外周ドーム部とから構成
されている。後に詳しく説明するが、外周ドーム部は、
内部空間側に突出する形状の錐面体（屋根ユニット）を
連結してなる構造となっている。特に、本実施形態で
は、錐面体を四角錐状の外形を有するものとし、それら
を外周ドーム部の円周方向、および円周方向と直交する
方向、つまり放射方向に連結してなる構造としている。

【００１８】外周構造部は地下１階、地上３階建ての鉄
筋コンクリート造であり、３階床面の上に鉄骨構造体が
ある。３階部分の外壁は、屋根構造体のリフトアップ後
施工の鉄筋コンクリート造であり、その上部には、更
に、表面にタイルが打ち込まれたＰＣ版カーテンウォー
ルが置かれている。外周構造部の３階床面の上に設けら
れる鉄骨立体トラスは、図３に示すごとく屋根構造体を
支持する柱１と、図４に示すごとく、柱１同士の間にハ
の字状に配置された２本一組のブレース２と、同じく図
４に示すごとく、柱１同士および柱１の上端とブレース
２の上端とを連結するテンションリング３とからなる。

【００１９】柱１は計６４本存在し、また、ブレース２
は３２組存在する。つまり、ブレース対は、柱１によっ
て分割される計６４個の区間に一つおきに設けられてい
る。一方、テンションリング３は、当初、１６個に分割
された状態となっており、屋根構造体のリフトアップ後
に接合されて完全な円形となる。なお、本実施形態のド
ーム状構造物は、後述のパンタドーム工法によって構築
されるので、柱１は外周構造部の３階床面よりも下側の
部分に対して回動可能でなければならない。ゆえに、柱
１の下端側は、ヒンジ４を用いて、外周構造部の３階床
面に取り付けられている。

【００２０】外周ドーム部は、柱１によって分割される
計６４個の区間それぞれに対応する分割体（以下、屋根
分割体と呼ぶ）の集合体である。すなわち、外周ドーム
部は計６４個の屋根分割体を円周方向に沿って連結する
ことで構成されている（図２において５で示すのが一つ
の屋根分割体である）。この屋根分割体についても、パ
ンタドーム工法を利用して建方を行う都合上、外周構造
部の柱１に対して回動可能でなければならない。このた
め、屋根分割体の下端側は、ヒンジを用いてテンション
リング３に取り付けられている。なお、屋根分割体自身
の構造については、後に詳述する。

【００２１】中央ファンルーム部は、主に設備スペース
として使用されるもので、その中央には採光用のトップ
ライト６が配されている。また、中央ファンルーム部
は、コンプレッションリング７を有する。上記屋根分割
体の上端側は、ヒンジを用いてこのコンプレッションリ
ング７に取り付けられており、したがって建方が完了す
るまで、中央ファンルーム部は、屋根分割体に対して回
動可能となっている。

【００２２】ここで、本実施形態のドーム状構造物の建
方に用いられるパンタドーム工法について、図５を用い
て簡単に説明する。パンタドーム工法の実施に際して
は、外周構造部の構築後、中央ファンルーム部、外周ド
ーム部の順に、それらを仮設構台を利用して組み立て
る。屋根構造体の地組みが完了した状態は、図５（Ａ）
に示すとおりである。但し、この状態では屋根構造体
は、１６個に分割されている。

【００２３】屋根構造体の地組みが完了したならば、中
央ファンルーム部と外周ドーム部とを連結するヒンジ付
近に配置した油圧ジャッキ８を用いて、図５（Ｂ）に示
すごとく屋根構造体をリフトアップする。そして、図５
（Ｃ）に示すごとく、分割された屋根構造体のリフトア
ップが完了した後、閉合工事や仕上げ材の取り付け、設
備工事を行う。

【００２４】これが済んだならば、図５（Ｄ）に示すご
とく、ジャッキダウンすることで、屋根構造体は最終状
態となる。本実施形態では、外周構造部の基部と鉄骨立
体トラスとの接合、鉄骨立体トラスと外周ドーム部との
接合、および外周ドーム部と中央ファンルーム部との接
合にヒンジを用いたが、これはパンタドーム工法に対応
するためだけではない。こうした構造を採用すること
で、積雪、強風、地震などに起因した、さまざまな荷重
を受けた際に、屋根構造体はある範囲内で自由に変形す
ることができ、これによってドーム状構造物の損壊が抑
止される。

【００２５】続いて、外周ドーム部を構成する屋根分割
体の構造を説明する。屋根分割体は、図６および図７に
示すフレームを主構成要素とする。このフレームは、外
周ドーム部の放射方向に延びる２本一組の上弦材９と、
この上弦材９同士を連結する水平材１０と、上弦材９と
同じく外周ドーム部の放射方向に延び、かつ、上弦材９
同士の間に設けられる下弦材１１と、上弦材９と下弦材
１１とを連結する水平斜材１２および鉛直斜材１３とか
らなる。フレームを構成するこれら部材のうち、水平斜
材１２および鉛直斜材１３は四角錐の稜線となるよう配
置されている。また、上弦材９は、隣接する他の屋根分
割体と共有されるが、下弦材１１については屋根分割体
個々の専有となっている。

【００２６】上弦材９、水平材１０および水平・鉛直斜
材１２，１３にはＨ形鋼を用いており、一方、下弦材１
１には円形断面の鋼管を用いている。下弦材１１は短尺
な計６本の鋼管をジョイント１４によって連結し、所定
の長さとしたものであり、水平斜材１２および鉛直斜材
１３の端部も、このジョイント１４を用いて下弦材１１
に接合されている。

【００２７】図８〜図１１にジョイントの一例を示す。
ここに図示したジョイントは、鋳造によって得られたも
のであり、下弦材との接合に用いられる枝１５が互いに
逆向きな２方向に設けられている。また、枝１５と直交
するよう枝１６が設けられている。この枝１６には、下
弦材同士を連結する円形断面の水平材が接合される。更
に、ジョイントの底面には、水平・鉛直斜材１２，１３
との接合に用いられるリブ１７，１８が形成されてい
る。

【００２８】なお、図６および図７には、下弦材同士を
連結する円形断面の水平材を示していないが、この水平
材もフレームを構成する一部材であって、他の部材と共
同で外周ドーム部を支持する。下弦材同士を連結する水
平材は、完成状態の外周ドーム部天井を示す図１２にお
いて、１９で示される。この水平材１９は、下弦材１１
やジョイント１４と同様、天井面を構成する膜材で隠れ
ないよう設計されており、仕上げ材としての役割も果た
す。

【００２９】屋根分割体は、上記フレームと共に外形が
四角錐状の屋根材を備える。この屋根材は、四角錐の底
面に相当する面が開放されたホッパー状のものである。
屋根分割体の一部を示す図１３において２０で示される
この屋根材は、上弦材９と、この上弦材９同士を連結す
る水平材１０、および水平・鉛直斜材１２，１３とによ
って形成される四角錐状の窪みに設置される。そして、
計４か所存在する上弦材９と水平材１０との交点近傍、
および下弦材１１と水平・鉛直斜材１２，１３との交点
近傍の１か所でフレームに固定される。

【００３０】屋根材２０は、計４枚の耐候性鋼板を組み
立てて構成されたもので、Ｈ形鋼やアングル材を用いて
適宜補強されている。また、その内面には、結露防止を
主な目的とした耐火被覆材が吹き付けられている。図１
３において２１で示すのが、外周ドーム部の天井を構成
する膜材である。膜材２１は、緊張状態で、フレームの
四角錐状に組み立てられた部分に被着されている。つま
り、屋根分割体を構成する錐面体は、フレームの四角錐
状に組み立てられた部分と、四角錐状の外形を有する屋
根材２０と、同じく四角錐状に展張された膜材２１とか
ら構成されている。

【００３１】なお、特に図示してはいないが、膜材２１
の展張には、水平・鉛直斜材１２，１３に対して、それ
と平行に配されたエッジ材、および上弦材９や水平材１
０と平行に配されたロッドが用いられている。このう
ち、エッジ材は、四角錐状に展張される膜材２１の角を
明瞭なものとする役割を果たす。一方、上弦材９や水平
材１０と平行に配されたロッドには、図１４に示すごと
く、インシュロックタイ２２を用いて膜材２１の端部が
緊結される。更に詳しく言えば、膜材２１の端部は袋状
になっており、それに通されたロッド２３と、上弦材９
や水平材１０に配されたロッド２４とを、膜材２１の切
欠き位置においてインシュロックタイ２２で固縛するこ
とにより、膜材２１は屋根分割体のフレームに固定され
ている。インシュロックタイ２２は等間隔で複数設けら
れており、膜材２１に導入される張力は、このインシュ
ロックタイ２２を締め上げる量によって調節される。

【００３２】四角錐状に展張された膜材２１の先端側
は、図１３に示すごとく、ジョイント１４に取り付けら
れる。詳しく図示してはいないが、膜材２１の取り付け
は、その端部をジョイント１４の斜面と、最終的にジョ
イント１４と一体化状態になる口の字状枠体との間に挟
み込むことによってなされる。この際、膜材２１の面は
ジョイント１４の斜面と面一になるよう調整される。

【００３３】上記膜材２１は、空気透過性を有する四フ
ッ化エチレン樹脂コーティングガラス繊維布からなる。
膜材として空気透過性を有するものを用いたのは、吸音
性を更に向上させるためであり、本実施形態では、特に
流れ抵抗が、２０℃、１気圧の条件下において、１×１
０⁵ 〜２×１０⁶ Ｎ・ｓｅｃ／ｍ⁴ である膜材を用いて
いる。

【００３４】膜材同士の接合には、ＦＥＰ（フロロエチ
レンプロピレン共重合樹脂）フィルムを使用している。
すなわち、接合される膜材同士の間に、このＦＥＰフィ
ルムを挟み込み、熱と圧力とを加えることでＦＥＰフィ
ルムを溶融させ、これによって膜材同士を溶着させるよ
うにした。上記屋根材２０と膜材２１との間には、吸音
材が介在させられている。この吸音材は、水平・鉛直斜
材１２，１３の陰に隠れるので、図１３には現れない
が、錐面体の四つの斜面それぞれに対応した大きさを有
している。但し、錐面体の一斜面に対応した吸音材の大
きさは相当のものとなるので、取り扱いに支障を来さな
い程度に分割し、定位置に配置した後、連結して所要の
大きさとなるようにした。この際、吸音材同士の継ぎ目
に隙間ができると吸音性が低下するので、吸音材同士の
連結には断面がＨ形のジョイナーを用いた。なお、本実
施形態では、吸音材として、厚さ数十ｍｍのグラスウー
ルマットを使用している。

【００３５】上記吸音材の設置には、図１５に示すごと
く、水平・鉛直斜材１２，１３を取り巻くよう口の字状
に張設されたケーブル２５が用いられる。このケーブル
２５は、直径数ｍｍのワイヤロープからなり、緩みが生
じないようターンバックルを用いて所要の張力が導入さ
れている。ケーブル２５は、それによって囲まれてでき
る矩形面の全てが、錐面体の仮想底面と平行になるよう
設けられる。上記の吸音材は、このようにして配された
ケーブル２５を挟んで屋根材側に存在する。すなわち、
図１３において、２本の水平斜材１２同士の間に設けら
れる吸音材は、ケーブル２５上に載置された状態となっ
ている。また、水平斜材１２と鉛直斜材１３との間に設
けられる吸音材、および２本の鉛直斜材１３同士の間に
設けられる吸音材は、ケーブル２５に立て掛けられた状
態となっている。

【００３６】吸音材のケーブル２５への固定は、アルミ
ニウム製のピンが用いられる。このピンは、図１６に示
すような構造のもので、平板状の頭部２６と、折り曲げ
可能な軸部２７とからなる。特に、頭部２６には貫通孔
２６ａが形成されている。このピンを用いて、吸音材を
ケーブルに固定した状態は、図１７に示すとおりであ
る。この固定状態は、軸部２７を屋根材が設けられる側
から吸音材２８に差し込み、軸部２７がケーブル２５を
挟み込んだ状態となるようＵ字形に折り曲げ、吸音材２
８を貫通して頭部２６の貫通孔２６ａから突出する軸部
２７の先端をもう一度折り曲げることによって得られ
る。なお、作業の途中でピンの軸部をＵ字形に変形させ
るのではなく、予めＵ字形に折り曲げられたピンを吸音
材に差し込むようにしてもよい。しかし、いずれにせ
よ、ピンが吸音材から抜けないようにするために、折り
曲げたピンの端部を受けるプレート、つまり図１６に示
すピンにおける頭部２６に相当する部材が必要となる。
したがって、施工の容易性を考えると、ピンとしては、
平板状の頭部と折り曲げ可能な軸部とからなるものを使
用するのが好ましい。

【００３７】さて、ドーム状構造物の外周ドーム部は、
上記構成の屋根分割体の集合体である。したがって、外
周ドーム部は、図１８に示すごとく、四角錐状の外形を
有する５層構造の錐面体（屋根ユニット）Ｓを、外周ド
ーム部の円周方向、および放射方向に連結したものとな
っている。ここで、図１９に上記５層構造の錐面体の断
面を簡略化して示す。この断面図から判るように、錐面
体は、膜材２１からなる第１の層、吸音材２８からなる
第２の層、屋根材２０を形成する板材（耐候性鋼板）か
らなる第３の層、第１の層と第２の層との間にできる第
１の空気層、そして第２の層と第３の層との間にできる
第２の空気層を備えた構造となっている。特に、第１の
空気層の厚さＴ₁ は１０〜５０ｍｍ程度であり、また、
第２の空気層の厚さＴ₂ は３００〜４００ｍｍ程度であ
る。

【００３８】屋根構造体がこうした構造となっているこ
とから、ドーム状構造物の内部空間において発生した音
波は、錐面体の作用によって、あらゆる方向に拡散され
る。しかも錐面体は、音波を拡散すると共に、そのエネ
ルギーを吸収する。更に詳しく言えば、膜材に到達した
音波のエネルギーは、まず膜材自体の振動によって、そ
の低周波数域が減衰させられる。次いで、膜材の持つ適
度な通気性と、吸音材や空気層の作用によって、その中
・高周波数域が減衰させられ、音波のエネルギーは全周
波数域でほぼ完全に消失する。したがって、外周ドーム
部が錐面体を連結してなる構造であることとの相乗効果
により、ドーム状構造物内でのエコーが抑えられ、観客
に不快感を与えることはない。

【００３９】続いて、建物内に設置される排気ダクトに
ついて説明する。この排気ダクトは、図２０に示すごと
く、建物の内面、特に天井面に設置される。排気ダクト
の一端は半閉塞されるが、他端は、建物の壁面に沿って
設けた導管２９を介して、建物内の空気を吸引するため
のファン３０に接続される。排気ダクトは、建物の天井
面に等間隔で配置された円弧フレーム３１ａおよびこの
円弧フレーム３１ａ同士を連結する互いに平行な２本の
水平フレーム３１ｂと、これら円弧フレーム３１ａおよ
び水平フレーム３１ｂを用いて展張された膜材３２とか
らなる。すなわち、円弧フレーム３１ａ、水平フレーム
３１ｂを用いて膜材３２を展張することで、建物の天井
面と膜材３２との間に空気の流路が形成されるようにし
ている。そして、膜材３２の円弧フレーム３１ａに沿っ
た長さを、円弧フレーム３１ａの弧長よりもいくらか短
くすることで、図２１に示すごとく、建物の天井面と膜
材３２の端部との間に空気の吸い込み口３３を形成して
いる。なお、本実施形態では、円弧フレーム３１ａ、水
平フレーム３１ｂとして共に断面が円形のパイプを、ま
た、膜材として四フッ化エチレン樹脂コーティングガラ
ス繊維布を用いた。

【００４０】上記構成の排気ダクトを備えた排気システ
ムでは、ファン３０を作動させることで、建物内の空気
が排気ダクトの空気吸い込み口３３から、その内部に吸
引され、導管２９を経て建物の外部に排出される。この
際、排気ダクトは従来のものと同等の機能を発揮するわ
けであるが、円弧フレーム３１ａおよび水平フレーム３
１ｂと膜材３２とからなる極めて簡単な構造であるた
め、鋼板を細長い箱状に組み立ててなる従来型の排気ダ
クトに比べ、天井面に簡単に施工でき、設置コストは格
段に低廉である。特に、本実施形態のものは、飛行機の
翼のような軽快で斬新な形態であるから、天井面に、視
覚的に溶け込みやすいといった特長を有する。

【００４１】

【実施例】膜材として、表１に示す特性のものを使用
し、ドーム状構造物を構築した。但し、表１中の流れ抵
抗は、２０℃、１気圧における値である。また、第２の
層を構成する吸音材としては、厚さが均一（５０ｍｍ）
なグラスウールマットを用いた。なお、第１および第２
の空気層の厚さは、場所によって異なるが、前者は１０
〜５０ｍｍの範囲に、また、後者は３００〜４００ｍｍ
の範囲にあるようにした。 〔表１〕 単位面積あたりの重量：０．５±０．１ｋｇｆ／ｍ² 厚さ：０．３５±０．１ｍｍ 引張強さ（縦方向）：１５０ｋｇｆ／３ｃｍ 引張強さ（横方向）：１００ｋｇｆ／３ｃｍ 破断伸び率（縦方向）：７％以下 破断伸び率（横方向）：７％以下 剥離強度：１．０ｋｇｆ／ｃｍ以上 孤形度：６％以内 斜行度：１０％以内 流れ抵抗：１．７×１０⁶ Ｎ・ｓｅｃ／ｍ⁴ 本実施形態のドーム状構造物における外周ドーム部、特
にその天井面を上記膜材を用いて構成した結果、外周ド
ーム部が屋根材だけの場合はもちろんのこと、屋根材と
吸音材とを組み合わせただけ場合に比べても、吸音性の
飛躍的な向上がみられた。具体的に言うと、残響時間
は、人間が聞き取りうる全音域で均等、かつ、約１．９
秒という極めて低い値であり、かつて半球状ドーム空間
では前例のない優れた音場を確保できた。したがって、
コンサートや講演会場などに利用された場合、音声を明
瞭に聞き取ることができ、音楽を楽しむのに最適な空間
となる。

【００４２】また、膜材を用いたことにより、軽快な意
匠表現が可能となった。更に、膜材を緊張状態で錐面体
のフレームに被着させるようにしたので、外周ドーム部
の天井面が複雑な形状であるにもかかわらず、天井仕上
材となる膜材を配するための下地材はほとんど不要であ
った。すなわち、天井仕上材としてボードを用い、それ
を１枚ずつ取り付ける場合には、非常に多くの下地金物
が必要となり、作業にも多大な手間が掛かる。しかし、
本実施形態のごとく、天井仕上材として膜材を用いれ
ば、下地金物はほとんど不要であり、その上、作業が著
しく容易になる。また、天井仕上材としてボードを用い
た場合には、実現が難しい複雑な形状にも何ら問題なく
対応できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明に係るドーム状構造物は、吸音性
などの音響特性が良好であり、内部空間はエコーが起き
難いものとなる。また、同じく本発明に係る排気ダクト
は、特に膜材を用いて構成されているので、設置コスト
は低廉であると同時に、優れた意匠的形態をなしてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るドーム状構造物の立面図

【図２】本発明に係るドーム状構造物の平面図

【図３】本発明に係るドーム状構造物の断面図

【図４】外周構造部を構成する鉄骨立体トラスの正面図

【図５】パンタドーム工法の工程図

【図６】屋根分割体の主構成要素であるフレームの側面
図

【図７】屋根分割体の主構成要素であるフレームの平面
図

【図８】フレームを構成するジョイントの立体図

【図９】フレームを構成するジョイントの側面図

【図１０】フレームを構成するジョイントの正面図

【図１１】フレームを構成するジョイントの底面図

【図１２】完成状態の外周ドーム部天井伏図

【図１３】屋根分割体の一部を示す側面図

【図１４】膜材の端部固定状態を示す平面図

【図１５】吸音材設置用ケーブルの張設状態を示す立体
図

【図１６】吸音材の固定に用いられるピンの立体図

【図１７】吸音材をケーブルに固定した状態を示す断面
図

【図１８】外周ドーム部の内面側構造を示す立体図

【図１９】錐面体の構造を示す断面図

【図２０】本発明に係る排気ダクトを用いた排気システ
ムの概念図

【図２１】本発明に係る排気ダクトの断面図

【符号の説明】

１ 柱 ２ ブレース ３ テンションリング ４ ヒンジ ５ 屋根分割体 ６ トップライト ７ コンプレッションリング ８ 油圧ジャッキ ９ 上弦材 １０ 水平材 １１ 下弦材 １２ 水平斜材 １３ 鉛直斜材 １４ ジョイント １５，１６ 枝 １７，１８ リブ １９ 水平材 ２０ 屋根材 ２１ 膜材 ２２ インシュロックタイ ２３，２４ ロッド ２５ ケーブル ２６ ピンの頭部 ２６ａ ピン頭部の貫通孔 ２７ 軸部 ２８ 吸音材 ２９ 導管 ３０ ファン ３１ａ 円弧フレーム ３１ｂ 水平フレーム ３２ 膜材 ３３ 空気吸い込み口 Ｓ 錐面体（屋根ユニット）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 甚幸 岡山県岡山市三野２−10−17 (72)発明者 川口 衞 東京都杉並区南荻窪３−14−１ (72)発明者 高橋 大弐 福井県福井市二の宮２−６−７

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周構造部と、この外周構造部の上に設
   けられた屋根構造体とを具備してなるドーム状構造物で
   あって、 前記屋根構造体の少なくとも一部を、内部空間側に突出
   する形状の錐面体を連結してなる構造としたことを特徴
   とするドーム状構造物。
2. 【請求項２】 錐面体は四角錐状の外形を有するもので
   あって、前記錐面体を、屋根構造体の周方向および周方
   向と直交する方向に連結してなる構造であることを特徴
   とする請求項１に記載のドーム状構造物。
3. 【請求項３】 外周構造部と、この外周構造部の上に設
   けられた屋根構造体とを具備してなるドーム状構造物で
   あって、 前記屋根構造体は、膜材からなる第１の層と、この第１
   の層の外側にあって吸音材からなる第２の層と、この第
   ２の層の外側にあって板材からなる第３の層と、前記第
   １の層と第２の層との間に設けられた第１の空気層と、
   前記第２の層と第３の層との間に設けられた第２の空気
   層とを具備してなることを特徴とするドーム状構造物。
4. 【請求項４】 屋根構造体の少なくとも一部を、内部空
   間側に突出する形状の錐面体を連結してなる構造とした
   ことを特徴とする請求項３に記載のドーム状構造物。
5. 【請求項５】 第１の層を構成する膜材は、緊張状態で
   錐面体のフレームに被着されてなることを特徴とする請
   求項４に記載のドーム状構造物。
6. 【請求項６】 第１の層を構成する膜材が空気透過性材
   料からなることを特徴とする請求項３〜請求項５いずれ
   かに記載のドーム状構造物。
7. 【請求項７】 第１の層を構成する膜材の流れ抵抗が、
   ２０℃、１気圧の条件下において、１×１０⁵ 〜２×１
   ０⁶ Ｎ・ｓｅｃ／ｍ⁴ であることを特徴とする請求項６
   に記載のドーム状構造物。
8. 【請求項８】 第２の層を構成する吸音材は、錐面体の
   フレームを用いて第１の層と第３の層との間の空間に張
   設されたケーブルに取り付けられてなることを特徴とす
   る請求項３〜請求項７いずれかに記載のドーム状構造
   物。
9. 【請求項９】 第２の層を構成する吸音材のケーブルに
   対する取り付けには最終形状がＵ字形であるピンが用い
   られ、前記ピンが前記ケーブルを挟み込んだ状態となる
   よう前記ピンを前記吸音材に差し込み、前記吸音材の表
   面から突出する前記ピンの先端部を折り曲げることで、
   前記吸音材を前記ケーブルに固定してなることを特徴と
   する請求項８に記載のドーム状構造物。
10. 【請求項１０】 第２の層を構成する吸音材がグラスウ
    ールからなることを特徴とする請求項３〜請求項９いず
    れかに記載のドーム状構造物。
11. 【請求項１１】 第１の空気層の厚さを１０ｍｍ以上、
    ５０ｍｍ以下とすると共に、第２の空気層の厚さを３０
    ０ｍｍ以上、４００ｍｍ以下としたことを特徴とする請
    求項３〜請求項１０いずれかに記載のドーム状構造物。
12. 【請求項１２】 建物の内面に所定の間隔で配置された
    フレームと、このフレームを用いて、前記建物の内面と
    の間に空気の流路が形成されるよう展張された膜材とを
    具備してなることを特徴とする排気ダクト。
13. 【請求項１３】 建物の内面と膜材の端部との間に空気
    吸い込み口を形成してなることを特徴とする請求項１２
    に記載の排気ダクト。