JPS61501158A - ド−ム建物構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ドーム建物構造体 本発明（よ基部又は壁体上に立てろことが出来、様々の用途、例丸ば農業用建物 例えば畜舎、サイロ等、バルク又は袋づめした粒状物質の貯蔵用建物、又は集会 場例えばマルチ（ｌＡ技場）又はレストラン、を持つ建物となるドーム形屋根構 造体に関する。

底部から頂部に向かってサイズが減少してゆく様々の建築構造体が提案されてい る。その一つは１９６６年１０月２５日発行のヘイバーのカナダ特許第７４４， ８９５号で示されており、はぼ球形のドームが次々と積重ねられた比較的重いリ ングで構築され、そのリングは平板状と言われているパネルから形成されている 。

第二のものは１９７４年６月２８日発行のフイツパトリ・ツクの米国特許第３． ８２０，３９２号で示されており、平坦なパネルがマルチ・ファセットの建物を 与えろ様に組立てられている。第三のものは１９８１年８月２５日発行のナイト の米国特許第４，２８５．１７４号で示されており、これも平坦パネルを使用し ている。

本発明では、上へ上へと連結された沢山のリングから成り、各ノングを円錐台に 近似させてドーム形屋根構造体を提供する。各リング（よリングを等分した部分 である複数個のパネルより成る。

各パネルは向かい合った真直ぐな側部部材と外向に凸面状の頂部及び底部部材を 有する。これらの側部、頂部及び底部部材は好ましくは製材長からつくられてお り、平面状で、頂部及び底部部材の端は外向きの凸面を形成する様に楕円形カー ブに沿ってカットされている。各パネルには構造的シート、即ち荷重を保持する ことが出来、パネルの側部及び頂部及び底部部材に固定されたシート、が包含さ れている。これらのシート（よ好ましくは合板又はファイバーグラス製で、側部 、頂部及び底部部材によって形成されている骨組みの形状に適合する様にカット さｆ、１て′−）ろ。

等しいパネルを側部と側部で連結して（円錐）台に近似するリングを形成する。

上のリングの大きい方の直径は次の下のリングの小さし）方の直径と同じになっ ている。

上へ延びる各リングの大きい方と小さい方の直径の間の差を増加させて空くこと によって、台を相互につみ重ねるとドーム形の構造体が展開されろ。パネルの頂 部及び底部部材（よ台を相互に連結するのに使用され、そして台の間の角度を二 等分している。少なくとも各パネルの頂部及び底部部材の外縁は楕円形線分の形 であり、そして外側の構造的シートがそれと一致しているため、台はドームの周 囲の扇形の線となっている楕円形細分に沿って接している。

本発明は構造的シート又はスキン（外板）の円錐形湾曲から生じた強度の特長を 有するドーム構造体を提供する。この構造体はプレハブ・パネルから建築現場で 組立てることが出来る。湾曲しているスキンはそれに垂直な荷重、例えば風荷重 を受けた時に完全に圧縮される。

従って、本発明によれば、ドーム建物構造体ｔよ、その各々が向かい合った真直 ぐな側部（両）部材及び外向に凸形の頂部及び底部板部材を有し、そしてそれら の部材に構造的シートが取り付けらｉｌているコンビックス・パネル（凸形パネ ル）を用いて建立される。同一のパネルを側部と側部とで連結して実質上円錐形 のパネルの（円６１台をつくり出す。頂部及び底部板部材はパネルの台を相互に 接続するのに用いられろ。建物の高さが高くなるにつれて、直径を減少させてパ ネルの台を連結してゆく。下側の台のパフ、ノシの頂部板部材は上側の台のパネ ルの底部板部材に連結されろ。これらの板部材：よ両舌間の角度を二等分する傾 斜で配置されている平面部材である。

より広くは、本発明：す、相互に積み重ねた複数個の円錐台より成り、而して円 錐台が湾曲した溝造的ジー）・、好ましくは合板シートから成ろ、自立形ドーム を提供する。次第に高くなる台は次第に小さくなる傾♀−１角を持つ。下劉の台 の頂部（よ次の上側の台の基部と一致しており、それより上の台の重量を保持し ている。構造的シートは建物の全重量を保持するのに充分な様に強く出来ている 。

本発明及びそのパネルの構成及び配置は建物構造を自己支持（自立）形にし、自 立構造の、内のりスパンの建物を提供出来るだけでなく、空間又は建築資材を浪 費することなく貯蔵される物質に適合して建物構造の輪郭を変えることも出来る 様にするものである。

バルク材料例えば塩、カリ、硫酸塩等、はすべて自然に積み重ねると異なった安 息角を有する。従って空間を無駄にすること無く、色々の材料を効果的に被覆す るには、輪郭形状が選択出来る建物構造が望ましい。殆どの物質は大気中から湿 気を吸収するため、建物の輪郭形状が特定の物質の安息角により接近していれば いる程良い。本発明の構造で湾曲したパネルを使用することによって達成されて いる可変的な輪郭形状は好都合なものである。側部から側部へと凸面状になって いるパネルを使用する本明細書中で開示されたドーム構造を用いると水平面及び 垂直面のいずれでも貯蔵される物質の輪郭に建物構造を密接に近似させることが 出来る。更なる利点は円錐台が大きな構造強度を有していることである。外側隅 棟がドームを上から下へと走ることを避けているため、出来上がった構造体をシ ングルを用いて被覆することが容易である。使用に先立って湾曲させたパネルを そこらに置いたり立てておく場合にバックル出来なくなることは無く、水をはし くことが出来る。パネルが合板製の場合には水を流して層間剥離の防止に役立て ろ。

この建物構造体は工場でつくられた、プレハブの建築用パネルからつくり上げる ことが出来、このパネルは容易に建築現場に、及びある場所から他所へと運搬出 来ろ。このことは主な建設作業が（パネルの）製造工場で、屋内で実施できる様 にしている。建築用部材がかかるものであるので、普通のトラックで容易にそれ を運搬することが出来、格別の牽引運搬認可＋、１必要で無い。

本発明の好ましい態様の詳細を添付図面と関連させて記載する、添付図面のうち ： 図１は本発明の態様による建物の側面図であり；図２は建物の態様の建設に使用 出来ろパネルの透視、内側図であり； 図３は建物の態様に使用された（複数個の）パネルの部分断面図であり； 図４は頂部及び底部パネル部材の外縁の曲率についての計算の説明ダイヤグラム であり； 図５は図２のパネルの構造的シートの面に垂直な図であり；図６は図１の線６− ６に沿って切った部分断面図であり、但し、簡単化のために図２に見られる筋か いは省略されている；図７は図６の線７−７に沿って切った部分断面図であり； そして、 図８は図６の線８−８に沿って切ったやや拡大した断面図であり、パネルは部分 的に示されている。

本発明による建物の態様１０の側面図は図１に示されている。

建物１０は側部と側部とで連結されて実質上パネルの円錐台を形成し、且つ頂部 と底部が、即ち台と台とが連結されて高くなるに従って直径が減少してゆく建物 を形成している、ドームを形成している多数のパネル１１より成る。各台は側面 と側面とで（横に）連結されている一部の好ましくは実質上同一のパネル１２よ り成る。好ましくは、台中の同一パネルの数は偶数である。パネル１４は頂部と 底部で連結されて建物１０のくさび形部分を形成する。

くざび形部分全体は建物１０の底部からその頂部に達している。

各部分が逐次的に高くなってゆくパネルは、建物について記載されているドーム 形状を保ちながら、下のパネルよりも面積が小さくなってゆく。建物１０は一切 の被覆無しで示しであるが、塗装するか又は好ましくはシングル又はその他の保 護被覆でカバーしても良い。

建物１０にはパネルを外してつくった出入口１６がある。建物は基部１８、好ま しくは鉄筋コンクリート製基部に固定されている。コンクリートでつくる場合に は、基部１８は、好ましくは多角形であり、その中にコンクリートを注入する（ 図示していない）平らな側面型枠で形がきめられている平坦な側面１８ａを持っ ている。

建物１０の頂部はキャップ２０で閉じられており、これはパネルの最上部の円錐 台に取り付けられている。最上部の円錐台に換気開口２１を設けても良い。

建物１０のパネルは建物のドーム形状を形成するために側部から側部へと（外向 きの）凸形になっている。代表的なパネル１１の内側図を図２に示す。パネルの すべての部品は好ましくは木製である。パネルには２本の向かい合った真直ぐな 側部部材３２及び３４があり、パネルの頂部板部材３６の両端に取り付けられて いる。頂部板部材３６の反対側に底部板部材３８がある。板部材３６及び３８は 建物の外側に向いたその縁に湾曲した面４０及び４２をそれぞれ持っている。側 部部材３２及び３４と板部材３６及び３８とはその端で接続されて骨組みを形成 している。後述する様に組立てられた建物の板部材は水平に対して斜角を成して おり、従って側部部材３２及び３４は板部材にぴったり合う様に角度をつけてカ ットされている。構造的シート４４は好ましくは合板又はファイバーグラス製で 、骨組みの外縁にぴったりした寸法で、例えばくぎ打ち又は膠着によって骨組み に取り付けられている。

合板シートは、建物の大きさ及びそれが耐えねばならない静的（例えば建物重量 ）及び動的（例えば風力）荷重次第で、費用と建物重量を減少させるために薄く 、例えば捧インチ厚にすることが可能である。板部材の湾曲面のためにシート４ ４は各パネルの側部から側部へと凸面になっている。パネルには好ましくは板部 材の間に筋かい４６及び４８と筋かいの間に突張））５０，５２及び５４がある 。突張り５０．．５２及び５４にはシート４４にぴったりと合わさる湾曲した縁 がある。筋かいと突張りの数はパネルの面積によってきまる。

図２に示した様なパネルは伝統的な方法、例えばナツト、ワッシャ及び隣接する パネルの側部及び板部材にあけた共軸孔を貫通させであるボルトによって、相互 に連結させることが出来る。同一のパネルを側部と側部て接続して円錐台の（曲 ）面を実質的につ（り出す。建物の高さを増すには直径が小さくなってゆく　（ 円錐）台を連結する。建物を建てる時に台は必ずしも別々にっ（る必要は無い。

一つの台の隣接するパネルの板部材３６は台の頂部に沿った一つの連続平面を描 いており、そして板部材３８は台の底部に沿った一つの連続平面を形成している 。隣接する台はその頂部と底部平面に沿って連結される。下側のパネルの頂部板 部材は、ぴったりとはまりそして風雨に耐える建物をつくり出すために、すぐ上 のパネルの底部板部材と殆ど同じ寸法である。

その可変的な輪郭と凸面形状のためにここで開示された構造では格別の特長が達 成されている。用語“輪郭”とは建物の鉛直中心軸を含む垂直面で切った時に、 建物の外側が描く線を指す。かかる輪郭の一部が図３の左手の縁に沿って示され ている。その図では最下部のパネルＡは側部部材６２と、すぐ上のパネルＢの底 部板部材６６に連結されている頂部板部材６４がある。パネルＢは側部部材６８ と、側部部材７４を持つパネルＣの底部板部材７２に連結されている頂部部材７ ０がある。側部部材６２．６８．７４は一直線に並んで建物の（さび形の部分の 縁をつくり出している。パネルＡとＢの間の境界面は１１として、パネルＢとＣ の間の境界面はＩ２によって示されている。水平参照線Ｈ１及びＨ２を建物の輪 郭とそれぞれの境界面１１及びＩ２と交叉する様に引く。パネルＡは水平と角θ 、を成し、一方パネルＢは水平と角θ２を成す。これらの角度を選択するのは簡 単なことなので、貯蔵される物質が明らかにさえなっていれば、建物の輪郭を建 物の内に貯蔵される予定の物質の安息角に接近させろ。これらの角度の設計上の 選択は任意にきめることが出来、実際上ζよパネルの平板部材の外縁の適切な湾 曲及びパネル側部部材端に角度をつけろことによって実施される。平面１１がパ ネルＡ及び８間の角を二等分することに注目されたい。この角の半分はφで示さ れ、そして９０°から両パネルの傾斜の間の差の半分を引し）たもの、即ち９０ °−ｖ２（θ−０２）に等しい。

境界面１１及びＩ２は角度を成して円錐面と交わっているためそれらの円錐面間 の交線は楕円形の線分である。その結果として円錐台は水平面に沿って交わらず 、むしろ（若干誇張して描かれているが）図１中で７５で示した扇形の縁に沿っ て交わる。頂部及び底部平板部材の湾曲した外縁は楕円面である。これらの曲面 の一つの寸法は図４に示す様に近似的に計算出来る。

図４を説明する、平部材例えば図３の６４の頂部両件端間に弦Ｔが引かれたと仮 定する。弦の端と建物の鉛直軸との間に水平半径Ｒを引く。これらは弦Ｔを持っ た円Ｓの半径でもある。この弦は、３６０°を建物のくさび形部分の数で割った 角度に対応しており、その角の半分をβと名付けろ。円周Ｓ上の一点と弦との間 の距離をχとする。距離χは弦を二等分する半径で最大となり；そこではその値 は（Ｒ−！ｔｅｏＳβ）に等しい。この９等分値から測って任意の角度αでは、 χはその最大値から（Ｒ−Ｒｃｏｓα）に等しい量を引いたものに等しい。従っ て任意の角αでは、χ＝（Ｒ−ａｃｏｓβ）　−（Ｒ−Ｒｃｏｓｃｙ）　＝Ｒ（ ｃｏｓｃｒ−ｃｏｓａ）である。

然し板部材の傾斜は建物中の板部材の位置によって変わる斜面上にとのχの投影 をする必要がある。この投影はχをｓｉｎθ／ｓｉｎφ倍することによって行わ れる。従って、板部材６４の端の弦からの距離は、二等分したｓｉｎφ半径から 距離Ｒｓ　ｉ　ｎαでは、Ｒ５１ｎθ（ｃｏｓａ−ｃｏｓａ） ｓｉｎφ　である。

但し　Ｒ＝弦での建物の水平半径； θ−水平に対するパスルＡのなす角 φ＝隣接パネル間の角の半分 ａ−弦の二等分半径からの角度 β＝弦に対応する角の半分、　である。

図５に示す様に、パネル例えば図３のパネルＡ又は図２のパネル１１、を表側か ら見ると、そのシー　ト４４は上方がつぼまっている（収束してしする）真直ぐ な側部縁８０．頂部の上方−＼凸出する縁８１、底部の下方へ凸出する縁８２を 持っており、その曲率は図５では誇張されている、。

パネルのコンク゛ノ〜Ｘ−基部への好才しい固定方法は図７に示されている。基 部１８は外側に傾斜しｊ二項部面１８ｂを持つ鉄筋コニ・クリ−３−製である。

面１８　”ｏの内側に最下部の円錐台の底部板部材３８の角度で傾斜している第 二の面１８ｃがある。木製中板９０を好ましくは面１８ｃに冶って固定する。パ ネルの円錐面に対してその板部材が傾斜しているために円錐台が基部１８と接す る外縁８Ｇは完全な円では無く、図６で示す様にわずかにうちわ形になっている 、図６では比咬のために完全な円８７を破線で示している。

図２で（ｉ′、板部材３６．３８１よ湾曲した外側面並びに湾曲した内側面を持 っていると示さて１てしする。このことが建築現場に運搬したときにパネルを積 み重ね易くしている。）パスルは勿論その湾曲したシートを上側にしてつみ重ね て、水をかける。

板部材例丸ば３８の端７６が側部部材例丸ば３４にしっかりと固定出来ろ様に充 分な巾があることが望まし′、）。図８を説明する、板部材３８が破線で示した 様に水平に排列されｔ：とすると、側部部材３２の端と衝合させるためには実質 上より巾の広い材料から切り出さなければならないはずである。例示されている 様に傾斜している板部材を用いると、板部材をつくるのに標準す、グズの材木を 使用できろ様：こなろう図３に関して先に説明した様に板部材はある角度で傾斜 しており、隣接する台の間の角度を二等分している。

パネルは好ましくは、出来るだけ無駄になる部分の出ない様にして標準（サイズ ）の合板シーｊ−を経済的に使用することが出来る大きさとする。シートは必要 とする曲率に曲げられて側部及び平板部材及びパネルの突張り及び筋かい部材に 固定さス１ろ。実質り円錐的の形となる、これらの構造的シー　）・（１スト： ７スがかかっｔニスキンを形成し、このスキン１．ｒ全構造体及び構造体が１遇 する可能性のある雪又は風荷重を支えることが出来ろ充分な強度を持たせること が出来るので、従って他の部材例えば３２．３４．３６及び３８は勿論補足的な 構造強びを与えろであろうが、建物の組立用の手段を主として）ｊえろもクツ） である、、構造的シー！−４４Ｉｊドー　ムの重珪から圧縮状態にある。シート ４４が合板の鵬合に；よ、すべてのｇが圧縮さねており、モしてシート（１１ニ ー叉は二層以上内の張力及び−又；よそｎ以上の他の層での圧縮に土ろによって 起る圧延剪断ひずみにはない。それぞれの４所で耐えろ必要のある荷重、例；’ 、１ｆｆｉ又（よ風荷重、及び機械的荷重例えば建物を頂部から充填するための コンベヤー、を知って、圧縮力に爾丸ろのに必要なシートの厚さを計算出来る、 湾曲させた構造的シーニー　４４　：、＠対応する平坦シートに比し、て應かに 大きな荷重；こ耐えることが出来る。

建物の基部の周辺支柱１８；よ偏力下にあり、そして従って習慣となっている様 に強化用鉄筋を持っｔ−コンクリート基部を設けることが大切である。

本発明によって構築されｋＷ物（す理想的には一つ−９１み重ねた完全な円錐台 より成る、然しもちろん、完全な楕円の扇形から成るｌ１７５に沿って接してい る完全な円錐台を構成するのは難かしいであろう、従って構造体は以下の請求の 範囲に包含されろ形状を実質七有ずろ。用語“台゛；よもちろん、出入口又；よ 他の開口例丸ば出入口１６、又は例えばｉｎ述の米国特許第４．２８５．７２４ 号図１及び２で一メされている１枚以上のパネルにわたる鉛直側面カットのある 出入口等で中断されている台も含むものとする９台が出入口で中断されている場 合には、出入口より上で建物のまわりに強化ワイヤをめぐらし、パネルの側部部 材３２，３４の中を通し、ターンバックルでしめろことが望ましい。

好ましい態様を引用して本発明を記述したが、当業者ならば本発明の精神を離れ ること無く、様々の修正及び付加が可能であろ手続補正書（方式） 昭和６０年１０月１１日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８４１０　Ｏ１３６号 ２、発明の名称 ドーム建物構造体 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ドーム　コーポレーション　オブ　アメリカ４、代理人 浮板大成ピル（電話５８２−７１６１）氏名　弁理士　（７１７５）　斉　藤　 武　彦　′５、補正の対象 明細書及び請求の範囲の翻訳文 ６、補正の内容 国際調査餠失

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．次々と積み重ねた複数個の実質上の円錐台より成り、その台が湾曲させてあ る構造的シートを有し、下側の台の頂部がすぐ上の台の底部と一致していて、そ れより上の台の重量を支え、台が次第に高くなるに従つてその傾斜角が小さくな つていることを特徴とする自己支持型ドーム。
2. ２．台がその頂部に沿って延びている頂部平面、及びその底部に沿って延びてい る底部板を有し、而して頂部平面が上側の台の底部平面に固定されており、平面 にはそこに構造的シートが取付けられている湾曲した外縁がある請求の範囲第１ 項記載のドーム。
3. ３．平面が隣接する台の間の角を二等分する様に傾斜している請求の範囲第２項 記載のドーム。
4. ４．頂部及び底部平面が細長い板部材より成り、そして台がそれぞれ、１枚宛の 頂部及び底部平板部材、１対の上方へと収束する側部部材、及び該平板及び該側 部部材の外側に取付けられた構造的シートの１個より成るパネルより成り、而し て各台の隣接パネルの側部部材が相互に固定されている請求の範囲第３項記載の ドーム。
5. ５．異なる台のパネルの側部部材が一直線に並んでいる請求の範囲第４項記載の ドーム。
6. ６．隣接する台のパネルが楕円形線分に沿って接しており、その線分がドームの 周囲に扇形の線をつくり出している請求の範囲第５項記載のドーム。
7. ７．パネルがプレハブの木製パネルである請求の範囲第６項記載のドーム。
8. ８．構造的シートがフアイパーグラス・シートである請求の範囲第６項記載のド ーム。
9. ９．複数個の凸型パネルより成り、而して各パネルは実質上真直ぐな外縁を有す る向かい合つた上方へと収束する平らな側部部材、それぞれパネルの曲率を示す 様に湾曲している外縁を有する向かい合つた頂部及び底部平板部材、及び該側部 及び平板部材の外縁に固定され且つそれと一致している外側へ湾曲した構造的シ ートを有しているものとし；実質上同一のパネルがその側部部材に沿って相互に 連結されて該シートの実質上の円錐台をつくり出し且つ複数個の該台がパネルの それぞれの頂部及ぴ底部平板部材に沿って相互に連結されてドームの高さが増す につれて減少してゆく水平断面積を有するドームを形成していることを特徴とす るドーム。
10. １０．該台の各々が水平面に対して傾斜して傾斜角を形成しており、且つ上側の 台のそれぞれが下側の台のそれぞれよりも小さい傾斜角を有すろ請求の範囲第９ 項記載のドーム。
11. １１．台の傾斜角を該建物内に貯蔵される物質の安息角に近付けた請求の範囲第 １０項記載のドーム。
12. １２．平板部材が台の間の角を二等分しており、そして台と台が楕円形線分に沿 って接しており、その線分がドームの周囲に扇形の線をつくり出している請求の 範囲第１０項記載のドーム。
13. １３．一つの台の底部が別の台の頂部に載つている、それぞれ円錐台に近似した 形状の複数個のリングより成り、而して連続する上側の台は連続的に小さくなく 傾斜を有しており、各台は複数個のパネルから成っており、各パネルはそれによ つてパネルが相互に固定されている側部部材、それによつてリングが相互に固定 されている頂部及び底部部材及び該側部、頂部及び底部部材の外側に取付けられ た構造的シートを有しており、側部、頂部及び底部部材は平板部材であり、側部 部材の外側は真直ぐであり、そして頂部及び底部部材の外側は凸形楕円線分であ るものとすることを特徴とする自己支持型ドーム。
14. １４．頂部及び底部部材が隣接する台の間の角を二等分している請求の範囲第１ ３項記載のドーム。
15. １５．類似する凸形パネルより成る建物の建設に使用するための凸形パネルであ つて、実質上真直ぐな外縁を有すろ向かい合つた収束する、平らな側部部材、パ ネルの曲率を規定するために楕円形に湾曲した外縁をそれぞれ有する向かい合つ た頂部及び底部平板部材、及び該側部部材及び頂部及び底部平板部材に取付けら れ旦つそれと一致している外向き凸面状の構造的シートを有すろことを特徴とす る該パネル。
16. １６．頂部及び底部部材がその湾曲した外縁と平行な内縁を有している請求の範 囲第１５項記載のパネル。