JPS62101766A - ユニツト式張弦膜構造 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、比較的大スパンの建築物等に好適で、合理的
な構造方式の、新規な複合型膜構造に関する。

（従来技術とその問題点） 現在、一般的に普及している膜構造の形態としては空気
膜構造、サスペンション膜構造及び骨組１１！２構造が
ある。

しかして、かかる膜構造において膜面に充分な緊張力が
付与されて、該膜面による張力抵抗システムが充分発揮
されることが要求されている。

第２２図は、上記空気膜構造の一例を示す概念図であり
、円筒形の壁体ｌの上端にドーム状の膜材２を張架し、
閉鎖空間とした内部に常時送風を行うことにより、膜材
２に外部方向への圧力を付与し、該膜材２の面張力を高
めるとともに、その自立性を保っているものである。

また、Ｈり材２に図示しない補強ケーブル等を適切に配
置することにより、例えば屋内球技場のような巨大スパ
ンを確保することもできる。

次に、第２１図及び第２２図は上記サスペンション膜構
造の例を示す概念図であり、第２１図は所定間隔で立設
された各支柱３の間に膜材２を張架するとともに、ケー
ブル４で膜材２を補強してなる支柱式サスペンション膜
構造を示し、また第２２図は建物の中央に単一のアーチ
５を架設し、該アーチ５に膜材２を張架した構造例を示
す。

また、第２３図は上記骨組膜構造の一例を示し、立体ト
ラス等の自立フレーム６の上面に二次部材７を介して膜
材２が張架されてなる。

これらの各膜構造のうち、第１９図に示した空気膜構造
及び第２１図に示した支柱式サスペンション膜構造につ
いては、膜材２に膜構造本来の曲面抵抗が期待でき、膜
材の特性を生かした構造といえる。

しかしながら、空気膜構造においては上記の如く常時送
風を行なう必要があるため、維持管理が極めて煩雑で相
当の費用がかかり、１００ｍ以下の中小スパンの建物で
は経済的に不適合であり、また、内部は密閉された閉鎖
空間となるため、開放性や通風性から生まれる快適さに
欠け、季節感にも乏しいといった欠点がある。

さらに、局部的な風圧等により第２０図に示す如く膜材
２が内部側への膨出曲面に反転する、いわゆるデフレー
ト現象に備えて周辺壁ｌは所定の高さくｈ）を確保して
おく必要があり、またかかるデフレートに備えた安全性
確保のためのシステムが複雑になるという問題点を有す
る。

一方、上記支柱式サスベンジ璽ン膜構造においても、用
途によっては支柱３が邪魔になり、必要とする大空間が
得られないという問題を有していた。

」皿内骨組膜構造については、自立フレーム６が自重等
の鉛直力及び風等の水平力を負担するものであるため、
骨組は必然的に自立性が高く、また平面や断面的な制約
がなく設計も容易である等。

構造的安定性の点では優れている。

しかしながら、膜材２は太さも曲率も小さく構造膜とし
ての機能はほとんどなく、むしろガラスやアクリルとっ
た透光性の仕上材として構造材としての上記フレーム６
の上面を覆う機能しか有さない。

よって、上記した膜構造が木来備えるべき膜面による張
力抵抗システムが充分発揮されているとは言い難いとい
う大きな問題を有している。

（発明の目的） 本発明は、上記した従来の問題点に鑑み開発されたもの
であり、膜材の特性を充分に生かすとともに、構造的安
定性にも優れ、かつ施工性も良好である等、上記従来の
各膜構造の利点を兼ね備えた新規な複合型膜構造として
のユニット式張弦膜構造を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明においては外周フレー
ムと、該外周フレームの略中央部に立設された束材と、
前記外周フレーム間に張設された前記束材上端により凸
曲面状に上方に押圧されて緊張力を付与される膜材と、
前記束材の小なくとも下端と前記外周フレームの各隅角
部とを連結するワイヤー等の線条体とから構成されるユ
ニット式張弦膜構造を特徴とする。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例を図面により説明する。

第１図は本実施例に係る膜構造の一構成単位を示す要部
斜視図、第２図はそのＡ−Ａ線断面図、第３図は本実施
例に係る膜構造を用いた建築物の平面図、第４図はその
断面図である。

本実施例に係る張力式ユニット膜構造は、外周フレーム
エ０と、束材１１と、膜材１２と、線条体１３とから構
成されている。

外周フレーム１０は、本実施例ではコ字形断面をなす溝
形鋼を４角形状に組み合わせ、各フレーム１０の両端で
相互に溶着、ボルト締め等の適宜手段により結合して自
立性を持たせており、サイズも工場から建設地への運搬
が可能な大きさに設定されている。

束材１１は、前記４角形状の外周フレーム１０で囲まれ
た内部の中央位置、即ち、対角線の交点位置に立設され
ており、前記膜材１２は四角形の各周縁部が外周フレー
ム１０に固着されて張設されるとともに、束材１１の上
端１１ａにより凸曲面状に上方に押圧されて面内緊張力
を付与され、かつ中央部から各外周フレーム１０へと展
開する各膜面が充分な曲率を有している。

なお、束材１１は本実施例ではバイブ単材で構成されて
いる。

前記線条体１３は、本実施例ではワイヤーで構成されて
おり、各外周フレーム１０の各隅角部１４と束材１１の
下端１１ｂとを緊張状態で連結している。

しかして、本実施例では第１図に示す如く外周フレーム
１０と束材１１と、膜材１２と、線条体１３とで１つの
ユニットが構成されており、各ユニットは構築にあって
あらかじめ工場もしくは建設現場等で組み立てられてい
る。

なお、第５図は束材１１の下端１１ｂと線条体１３との
連結部の詳細を示し、各線条体１３の端部は束材下端１
１ｂと例えば鋳鋼製ジヨイント等の適宜連結具１５にて
固着されており、該連結具１５の上端１５ａは、バイブ
からなる束材１１の内周面に対して摺動自在に嵌挿され
たバイブ状の連結部材１６の内周面に螺合されており、
また連結具上端１５ａの端面と、束材１１の内部に配設
されたストッパー１７間には所定の付勢力を有する付勢
手段としての圧縮コイルスプリング１８が介装されてい
る。

よって、圧縮コイルスブンリグ１８の作用により束材１
１は常時軸方向に伸長されるべく付勢されており、該付
勢力により膜材１２及び線条体１３は常時引張力を受け
ることとなる。

しかして、上述した構成からなる本実施例に係るユニ・
ントを用いて建物を構築する際には、例えば第６図に示
す如く隣接する両ユニットＵｌ、Ｕ２の接合すべき各フ
レーム１０．１０相互を各々のウェブ面でポル）１９に
より緊結、接合することにより、Ｉ＃１次各ユニットを
連結してゆき、第３図及び第４図に示す如く格子状フレ
ームのドーム建築物２０を構築することができる。

上述した如く構成された本実施例においては、ユニット
としてあらかじめ構造的自立性を有する構造体を用いる
ため、建築物を構築する際の施工性が従来例に比して格
段に優れており、施工時間も大幅に短縮できる。

また、ユニット式であるため、経年的にあるいは飛来物
による破損等によって一部分のみ補修する必要が生じた
際等にも、該部分のユニットのみを新しいものに取付え
るだけでよく、保守面でも有利となる。

また、構造的には自立性を有するフレーム１０が最終的
に鉛直力及び水平力を負担するものであるため、従来の
骨組膜構造と同様な構造的安定性を得ることができると
いう利点がある。

また、膜材１２は束材１１の作用により充分な曲率を付
与されており、さらに１１９材１２に対して風圧力もし
くは積雪荷重が作用した場合には、束材１１及び線条体
１３との一体作用により比較的規模の大きな膜材１２に
膜構造本来の張力抵抗力を期待することができる。また
各ユニット自体が線条体１３の存在によって面内せん断
抵抗力を有するという長所があり、従来の骨組膜構造に
比較して構造的合理性を高めることができる。

さらに、上記の如く膜曲面の持つ美しさく大きさ、曲率
）が得られるとともに、曲率や平面形状に対する適応性
も高い。

また、上記の如く束材１１は膜材１２及びワイヤー等の
線条体１３を常時緊張させる方向の付勢力を圧縮スプリ
ング１８から受けているため、クリープ現象による膜材
１２等の張力弛緩が生ぜず、従来例の如き張力再調整も
不要になるから維持管理が容易となる。

さらに、束材１１と各外周フレーム１０の隅角部１４と
が線条体１３にて緊張状態で連結されているため、トラ
スを構成し、線条体１３から外周フレーム１０に対し外
力は曲げ力ではなく軸力として伝達される。

よって、この点からもユニットとしての力学的合理性が
高く、外周フレーム１０は従来の曲げ材として用いられ
るフレームに比較して小断面の軽量部材で良いこととな
る。

なお、上記実施例では、あらかじめ外周フレーム１０、
束材１１．膜材１２及び線条体１３を一体化したユニッ
トを相互にボルト結合で組立てる例を示したが、この他
にあらかじめ外周フレームのみを相互に第３図及び第４
図に示したような格子状に組み立て、その後に膜材１２
等を取付けるようにすることもできる。

しかして、本明細書中においては、上記第１実施例にお
けるユニットの外に本実施例の如く後から膜材１２等を
取付けてなるものも同様にユニットと称する。

また、第７図乃至第１０図に示す他の実施例の如く、各
ユニッ）Ｕの束材１１の上下端をさらにワイヤー等の線
条体２１．２１で相互に連結、緊張させるようにすれば
、構造体としての曲げ抵抗をさらに増大させることが可
能となる。

次に、第１１図乃至第１５図は各々本発明に係るユニッ
トの基本形状の他の実施例を示し、第１１図はユニツ４
Ｕの外周フレーム１０を三角形に形成した例を、また第
１２図は外周フレームｌＯを六角形に形成した例を示す
。

また、第１３図は四角形の各外周フレーム１０で囲まれ
た内部に４本の束材１１を立設し、各束材相互及び各束
材１１とこれに対応する各隅角部１４とを線条体１３に
て連結した例を示す。

さらに、第１４図及び第１５図は各々第１１図及び第１
２図のユニットＵを複数個連結したものを一個のユニッ
トとした例である。

また、第１６図及び第１７図は、上記第１実施例で示し
た複画率のドームタイプの他の実施例を示し、第１６図
は斜文型の、第１７図は放射型の例を各々示す。なお、
第１７図の実施例は中央部に張弦膜Ｓを組み込んだ大規
模の建物に好適な例である。

さらに、第１８図は上記した第８図等に示した単面率の
ボールドタイプの他の実施例として斜文型の例を示して
いる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるもんではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の応用例が可
能なことは言うまでもない。

（発明の効果） 本発明は上述した如く構成されており、従来の空気膜構
造やサスペンション膜構造に比較して構造的安定性に優
れ、かつ骨組膜構造に比較して膜材の特性を充分に生し
た構造的合理性が図られており、さらに施工性や保守性
能にも優れる等、従来の各膜構造の利点を兼ね備えた複
合膜構造を実現しうる極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は
本実施例に係る膜構造の一構成単位を示す要部斜視図、
第２図はそのＡ−Ａ線断面図、第３図は本実施例に係る
膜構造を用いた建築物の平面図、第４図はその断面図、
第５図は束材下端の詳細図、第６図はユニット相互の接
合部の説明図、第７図乃至第１０図は本発明の第２実施
例を示し、第７図は基本構造の概念図、第８図は本実施
例に係る膜構造を用いた建築物の平面図、第９図及び第
１θ図は各々第８図の平面図及び底面図、第１１図乃至
第１８図は各々本発明の他の実施例を示す説明図、第１
９図乃至第２３図は各々従来の膜構造を示す概念図であ
る。 １０・・・外周フレーム、　　１１・・・束材、１２・
・・膜材、　　　　　１３・・・線条体、１４・・・隅
角部、　　　　　Ｕ・・・ユニット。 第１図 第３図 第４図 第５図 （ｂ） 第６図 ＣＧ）　　　　　　（ｂ） 第７図 第８図 第９図 第１Ｑ図 第１２図 第１１図 第１３図 第１４図　　　　第１５図 第１７図 （Ｑ） 第１８図 第１９図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）、外周フレームと、該外周フレームで囲まれた内
   部に立設された束材と、前記外周フレーム間に張設され
   前記束材上端により凸曲面状に上方に押圧されて緊張力
   を付与される膜材と、前記束材下端と前記外周フレーム
   の各隅角部とを連結するワイヤー等の線条体とから構成
   されることを特徴とするユニット式張弦膜構造。
2. （２）、前記束材により前記膜材と前記線条体とが前記
   外周フレーム間にあらかじめ取付けられてなる各ユニッ
   トを組み合わせることにより、格子状フレームからなる
   平板、ヴォールトもしくはドームを形成することが可能
   な特許請求の範囲第１項記載のユニット式張弦膜構造。
3. （３）、前記外周フレームが、六角形、四角形もしくは
   三角形をなす特許請求の範囲第１項もしくほ第２項記載
   のユニット式張弦膜構造。
4. （４）、前記外周フレームがコ字形断面をなし、隣接す
   る前記両ユニットの接合すべき各フレーム相互を各々の
   ウェブ面でボルト接合してなる特許請求の範囲第２項も
   しくは第３項記載のユニット式張弦膜構造。
5. （５）、前記束材は、該束材を軸方向に伸長させるべく
   付勢する付勢手段を束材端末部に設けてなる特許請求の
   範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載のユニット式張
   弦膜構造。
6. （６）、前記各ユニットの束材の上下端を相互に前記線
   条体で連結補強してなる特許請求の範囲第１項乃至第５
   項のいずれかに記載のユニット式張弦膜構造。