WO2023157528A1 - 多重立体トラスシステム - Google Patents

多重立体トラスシステム Download PDF

Info

Publication number
WO2023157528A1
WO2023157528A1 PCT/JP2023/001110 JP2023001110W WO2023157528A1 WO 2023157528 A1 WO2023157528 A1 WO 2023157528A1 JP 2023001110 W JP2023001110 W JP 2023001110W WO 2023157528 A1 WO2023157528 A1 WO 2023157528A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
planes
truss system
space truss
interface
beams
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/001110
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
進 細川
Original Assignee
進 細川
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 進 細川 filed Critical 進 細川
Publication of WO2023157528A1 publication Critical patent/WO2023157528A1/ja

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/19—Three-dimensional framework structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/32—Arched structures; Vaulted structures; Folded structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/38—Connections for building structures in general
    • E04B1/58—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00—Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/08—Vaulted roofs

Definitions

  • the present invention relates to a multi-space truss system used for large-scale beams.
  • space trusses consist of joint nodes (knots) and chord members (beams), and are mainly used for large-scale girders. Specifically, horizontal chord members and oblique chord members are connected to nodes having joint surfaces in 12 directions, so that the overall structure exhibits a three-dimensional structure.
  • Patent Literature 1 discloses a single-layer lattice dome structure in which a node member 51 located at the lowest stage of the dome-shaped truss frame roof body 20 is joined to the concrete frame portion 11 of the tubular wall body 10 .
  • the member configuration is mainly composed of nodes and beams, but the decisively different point is that the node has a new phase as a joint surface, which is also the reason why this system is multiplexed.
  • the multi-space truss system of the present invention comprises a plurality of nodes and a plurality of beams connecting the plurality of nodes, wherein the plurality of nodes has a rhombic cuboctahedron in outline. , which are six joint surfaces derived from a cube, F surfaces, 12 joint surfaces derived from a rhombic dodecahedron, E surfaces, and eight joint surfaces derived from a regular octahedron, V surfaces. and the plurality of beams are composed of an F beam connecting the F planes, an E beam connecting the E planes, and a V beam connecting the V planes.
  • the multi-space truss system of the present invention comprises a plurality of nodes and a plurality of beams connecting the plurality of nodes, the plurality of nodes having a rhomboid cuboctahedron in outline, Consists of F planes that are six joint surfaces derived from a cube, E planes that are 12 joint surfaces derived from a rhombic dodecahedron, and V surfaces that are eight joint surfaces derived from a regular octahedron,
  • the plurality of beams are composed of F-beams connecting the F-planes, E-beams connecting the E-planes, and V-beams connecting the V-planes. With such a configuration, there are 6 F-planes, 12 E-planes, and 8 V-planes, for a total of 26 planes, resulting in a multi-space truss system with more joint planes.
  • this system by utilizing this system with such a configuration, it is possible to sublimate the existing three-dimensional truss from the planar development to a true three-dimensional model that stands on its own, and complete the spatial configuration within the system.
  • the expected role of this system is not only structural but also great contribution to spatial design.
  • it can be used not only in architectural spaces, but also in individual configurations such as furniture, lighting fixtures, and playground equipment, expanding the possibilities of application of the principle. The purpose here is not to show specific product development, but to develop modeling theory and help with application in various fields.
  • FIG. 4 is a perspective view of a virtual cube circumscribing the nodes of the rhomboid cuboctahedron; It is an explanatory view explaining the length of a beam.
  • 1 is a perspective view of a multiple space truss system built in F-mode;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a multiple space truss system constructed in F-mode; (a) is a plan view, (b) is a front view, and (c) is a side view.
  • FIG. 1 is a perspective view of a multiple space truss system built in E-mode;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a multiple space truss system constructed in E-mode;
  • (a) is a plan view,
  • (b) is a front view, and
  • (c) is a side view.
  • 1 is a perspective view of a multiple space truss system built in V-mode;
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a multiple space truss system constructed in V-mode;
  • FIG. (a) is a plan view,
  • (b) is a front view, and
  • (c) is a side view.
  • 1 is a perspective view of a miniature node model;
  • FIG. It is explanatory drawing of a design method.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a procedure for joining (coupling) nodes and beams; (a) is the state where the interface is connected to the node, (b) is the state where the beam main body is inserted into the interface from the side, and (c) is the state where joining (connection) is completed.
  • FIG. 4 is a perspective view for explaining joining of an E plane (F plane) and an E beam (F beam); FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the configuration of an EF engaging portion and an EF interface; (a) is an EF engaging portion, and (b) is an EF interface.
  • FIG. 4 is a perspective view for explaining joining of a V-plane and a V-beam;
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the configuration of a V-engaging portion and a V-interface; (a) is the V engagement portion and (b) is the V interface.
  • (a) is F mode
  • (b) is E mode (part 1)
  • (c) is E mode (part 2)
  • (d) is V mode (part 1)
  • (e ) is the V mode (No. 2).
  • this multi-space truss system S includes a rhombic cubo-octahedron with 8 + 6 joint faces in addition to the 12 directions of the existing space truss (having joint faces of a rhombic dodecahedron). It is the prototype of Node 10.
  • the node 10 has a shape that combines 12 faces of a rhombic dodecahedron, 8 faces of a regular octahedron, and 6 faces of a cube. That is, each face is oriented in a total of 26 faces of the solid described above.
  • FIG. 3 consider a virtual cube that circumscribes the node 10 of the rhombic cuboctahedron.
  • the faces of the cube that make up the rhombicoctahedron have the same phase as the face F (Face) of the virtual cube, and the faces of the rhombic dodecahedron that makes up the rhomboidoctahedron are the same as the edge E (Edge) of the virtual cube.
  • the faces of the regular octahedron forming the phase and forming the rhombic cuboctahedron form the same phase as the vertex V (Vertex) of the virtual cube.
  • the angles (orientations) and positions also correspond to each other.
  • the 6 faces derived from the cube are called F faces (10f)
  • the 12 faces derived from the rhombic dodecahedron are called E faces (10e)
  • the 8 faces derived from the regular octahedron are called V faces (10v ).
  • the length of the beam 20 corresponding to the type of joint surface will be described.
  • the beam 20 connected to the F plane 10f is called the F beam 20f
  • the beam 20 connected to the E plane 10e is called the E beam 20e
  • the beam 20 connected to the V plane 10v is called the V beam 20v.
  • the angle and direction formed by the F beam 20f are called the F phase
  • the angle and direction formed by the E beam 20e are called the E phase
  • the angle and direction formed by the V beam 20v are called the V phase.
  • the distances at this time are called F length, E length, and V length, respectively.
  • system mode In this embodiment, three types of modes can be selected based on the characteristics of the three types of polyhedrons provided in the multi-space truss system S. FIG.
  • this F mode is a method of using the cubic properties of the multi-space truss system S, in which the F plane 10f is always grounded and the F beam 20f is the vertical axis.
  • This E mode is a method of using the rhomboidal dodecahedral properties of the multi-space truss system S. As shown in FIG. becomes. Furthermore, as shown in FIG. 7B, the azimuth (orientation) of the node is always constant.
  • V mode is a method of using the regular octahedral nature of the multi-space truss system S, and as shown in FIG. . Furthermore, as shown in FIG. 9B, the azimuth (orientation) of the node is always constant.
  • the multi-space truss system S includes a plurality of nodes 10, . . . , and a plurality of beams 20, .
  • the plurality of beams 20, . It is composed of an E beam 20e connecting between 10e and 10e and a V beam 20v connecting between V surfaces 10v and 10v.
  • a multi-space truss system S having many joint surfaces is obtained.
  • It can also be constructed as an F-mode with the F-plane 10f at ground and the F-beam 20f as the vertical axis. If constructed as an F mode, on a planar grid, when the F length is 1, all node cores are distributed on the 1 ⁇ 1 grid intersections, and on a vertical grid, when the F length is 1, all the node cores are distributed. Node core heights are located on grid intersections that are integer multiples of one.
  • It can also be constructed as an E-mode with the E-plane 10e at ground and the E-beam 20e as the vertical axis. If constructed as E mode, on a plane grid, when F length is 1, all node cores are distributed on grid intersections of ⁇ 2/2 ⁇ 1, and on a vertical grid, when F length is 1, , all node core heights lie on grid intersections that are integer multiples of ⁇ 2/2.
  • It can also be constructed as a V-mode with the V-plane 10v at ground and the V-beam 20v as the vertical axis. If constructed as a V mode, on a plane grid, when F length is 1, all node cores are distributed on equilateral triangular grid intersections with one side of ⁇ 2/ ⁇ 3, and on a vertical grid, F When the length is 1, all node core heights are located on grid intersections that are integral multiples of ⁇ 3/3.
  • ⁇ Problem 1 The design is difficult.
  • ⁇ Problem 2 There are many joint surfaces, and there is a high risk of confusion due to mistaking the suitable joint surface during assembly work.
  • ⁇ Problem 3 Since many joints overlap, the inner dimension between nodes is regulated, and the stroke for beam assembly cannot be obtained. Means for solving these problems will be described below.
  • a miniature node model 90 having joint protrusions in the same phase as the actual node is prepared by cutting commercially available straws or the like into respective ratios of F, E, and V and inserting them into the protrusions 91 .
  • the protrusions 91 correspond to the position angles of F, E, and V, respectively, and the type of joint surface can be grasped by the shape. All the members used in any mode are common.
  • the design can be configured as if playing with an educational toy.
  • the beam 20 of the multi-space truss system S of this embodiment includes an interface 21 which is an independent node joint part, and a rod-shaped beam body 22 having a predetermined length and responsible for transmitting the load.
  • the beam body portion 22 has a connection joint 23 with the interface 21 .
  • the joining joint 23 has a shape that allows it to be fitted into the interface 21 from a direction perpendicular to the axis of the beam body 22 .
  • the interface 21 is formed in a rectangular parallelepiped shape (male shape)
  • the joining joint 23 is formed in a box shape (female shape) that fits into the rectangular parallelepiped interface 21 .
  • the beam 20 is inserted from a direction perpendicular to the node joint surface. That is, the joining joint 23 is fitted into the interface 21 from the side. This solves the problem 3.
  • FIG. 14(c) by fixing the interface 21 fixed to the node 10 with a bolt or the like and the beam body 22, the connection between the node and the beam is completed.
  • the interface 21 of the multi-space truss system S includes an EF interface 21ef that can be commonly attached to the E-joint surface 10e and the F-joint surface 10f, and an EF interface 21ef that can be attached to the V-joint surface 10v so as not to attach the beam 20 by mistake. It is divided into two types: an attachable V interface 21v and a V interface 21v.
  • the EF interface 21ef is formed in a tubular shape with a substantially rectangular cross section as a whole, and has an attachment hole to the E surface 10e (or F surface 10f) on the bottom surface on the base end side. , and two convex portions 210, 210 are provided on each of the opposing side surfaces on the tip side.
  • the joining joint 23 is formed in a tubular shape with a substantially rectangular cross section as a whole, and two concave portions 230, 230 are formed on each of the opposing side surfaces on the base end side.
  • a mounting hole for the beam main body 22 is provided on the side surface on the tip side.
  • V-beam 20v is connected to the node 10 by fitting the fitting joint 23 of the V-beam 20v into the V-interface 21v and fixing it with a bolt.
  • the V-interface 21v is indirectly attached to the node 10 via a trifurcated mounting bracket 24 .
  • the V-interface 21v is generally formed in a tubular shape with a substantially rectangular cross section (without one side), and has a mounting hole for the mounting bracket 24 on the bottom surface on the base end side. , has two convex portions 210, 210 on each of the opposing side surfaces on the tip side.
  • the joint joint 23 is formed in a tubular shape with a substantially hexagonal cross section as a whole, and two concave portions 230, 230 are formed on each of the opposing side surfaces on the base end side.
  • a mounting hole for the beam main body 22 is provided on the side surface on the tip end side.
  • the multi-space truss system S of the present invention can be embodied in a variety of general shapes. That is, as shown in FIG. 19(a), it is constructed in F mode, as shown in FIGS. 19(b) and (c), it is constructed in E mode, and as shown in FIGS. can be built in V mode. Therefore, the multi-space truss system S of the present invention can be applied to various uses.
  • the beam 20 has a rod-shaped beam body 22, a pair of interfaces 21 installed at both ends of the beam body 22, 21 and preferably.
  • the interface 21 can be attached prior to the node 10, and it is easy to prevent the beam 20 from being mixed up in the later process.
  • fitting joints 23, 23 that can be fitted into the interfaces 21, 21 from a direction perpendicular to the axis of the beam body 22 are formed at both ends of the beam body 22.
  • the interfaces 21, 21 can be installed first in the limited distance (space) between the nodes 10, 10, and the beam 20 can be installed later.
  • the interface 21 preferably comprises an EF interface 21ef attachable to both the E joint surface 10e and the F joint surface 10f, and a V interface 21v attachable to the V joint surface 10v. .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Abstract

より多くの接合面を有する多重立体トラスシステムを提供する。多重立体トラスシステムＳは、複数のノード１０、・・・と、複数のノード１０、１０間を連結する複数のビーム２０、・・・と、を備え、複数のノード１０、・・・は、外形が菱形立方八面体に形成されており、立方体に由来する６つの接合面であるＦ面１０ｆと、菱形十二面体に由来する１２の接合面であるＥ面１０ｅと、正八面体に由来する８つの接合面であるＶ面１０ｖと、から構成され、複数のビーム２０、・・・は、Ｆ面１０ｆ、１０ｆ間を連結するＦビーム２０ｆと、Ｅ面１０ｅ、１０ｅ間を連結するＥビーム２０ｅと、Ｖ面１０ｖ、１０ｖ間を連結するＶビーム２０ｖと、から構成されている。

Description

多重立体トラスシステム
　本発明は、大型架梁などに使用される多重立体トラスシステムに関するものである。
　従来から、立体トラスは接合部のノード（結び目）と弦材（ビーム）とから構成されており、主として大型架梁に活用されている。具体的に言うと、水平弦材と斜弦材が１２方向の接合面を持つノードに連結されて、全体として立体構造を呈するようになっている。
　例えば、特許文献１には、ドーム状トラス骨組屋根体２０の最下段に位置する節点部材５１を、筒状壁体１０のコンクリート躯体部１１に接合した単層ラチスドーム構造が開示されている。
特開２００７－２３９２０６号公報
　しかしながら、特許文献１を含む従来型の立体トラスは、部材構成こそは立体的であるものの、その役割は屋根・天井という面的部分を担うに留まっている。そこで、本発明は、より多くの接合面を有する多重立体トラスシステムを提供することを目的としている。
　すなわち、本システムにおいても、部材構成は主にノードとビームによって成り立つが、決定的に異なるポイントが、ノードにおける新たな相を接合面として持つことであり、これが本システムの多重たる所以ともなる。
　前記目的を達成するために、本発明の多重立体トラスシステムは、複数のノードと、複数の前記ノード間を連結する複数のビームと、を備え、複数の前記ノードは、外形が菱形立方八面体に形成されており、立方体に由来する６つの接合面であるＦ面と、菱形十二面体に由来する１２の接合面であるＥ面と、正八面体に由来する８つの接合面であるＶ面と、から構成され、複数の前記ビームは、前記Ｆ面間を連結するＦビームと、前記Ｅ面間を連結するＥビームと、前記Ｖ面間を連結するＶビームと、から構成される。
　このように、本発明の多重立体トラスシステムは、複数のノードと、複数のノード間を連結する複数のビームと、を備え、複数のノードは、外形が菱形立方八面体に形成されており、立方体に由来する６つの接合面であるＦ面と、菱形十二面体に由来する１２の接合面であるＥ面と、正八面体に由来する８つの接合面であるＶ面と、から構成され、複数のビームは、Ｆ面間を連結するＦビームと、Ｅ面間を連結するＥビームと、Ｖ面間を連結するＶビームと、から構成される。このような構成であれば、６個のＦ面、１２個のＥ面、及び、８個のＶ面、の合計２６面となり、より多くの接合面を有する多重立体トラスシステムとなる。
　さらに、このような構成を有する本システムを活用すれば、既存立体トラスの面的な展開から自立する真の立体造形へと昇華し、システム内で空間構成を完結することが可能となる。つまり、本システムに期待される役割とは単に構造のみならず、空間意匠への大いなる貢献を果たすことである。さらに、建築空間にとどまらず、家具・照明器具・遊具など単体の構成も可能であり原理応用の可能性は広がる。ここでの目的は、具体的な製品開発を示すものではなく、あくまでも造形理論の展開であり多分野での応用の一助となるところにある。
多重立体トラスシステムの全体構成を説明する斜視図である。 菱形立方八面体の概念について説明する説明図である。 菱形立方八面体のノードに外接する仮想立方体の斜視図である。 ビームの長さについて説明する説明図である。 Ｆモードで構築された多重立体トラスシステムの斜視図である。 Ｆモードで構築された多重立体トラスシステムの説明図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図である。 Ｅモードで構築された多重立体トラスシステムの斜視図である。 Ｅモードで構築された多重立体トラスシステムの説明図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図である。 Ｖモードで構築された多重立体トラスシステムの斜視図である。 Ｖモードで構築された多重立体トラスシステムの説明図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図である。 ミニチュアノードモデルの斜視図である。 設計手法の説明図である。（ａ）はノードの階層の説明図であり、（ｂ）はノードの空間配置の説明図であり、（ｃ）はビームの架橋の説明図である。 ビームの構成について説明する斜視図である。 ノードとビームの接合（連結）の手順の説明図である。（ａ）はノードにインターフェースを連結した状態であり、（ｂ）はインターフェースに側方からビーム本体部を挿し込む状態であり、（ｃ）は接合（連結）が完了した状態である。 Ｅ面（Ｆ面）とＥビーム（Ｆビーム）の接合について説明する斜視図である。 ＥＦ係合部とＥＦインターフェースの構成の説明図である。（ａ）はＥＦ係合部であり、（ｂ）はＥＦインターフェースである。 Ｖ面とＶビームの接合について説明する斜視図である。 Ｖ係合部とＶインターフェースの構成の説明図である。（ａ）はＶ係合部であり、（ｂ）はＶインターフェースである。 多重立体トラスシステムの具体例である。（ａ）はＦモードであり、（ｂ）はＥモード（その１）であり、（ｃ）はＥモード（その２）であり、（ｄ）はＶモード（その１）であり、（ｅ）はＶモード（その２）である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成要素は例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。以下の実施の形態において、まず実施例１で多重立体トラスシステムの基本概念について説明し、次に実施例２で多重立体トラスシステムの具体化における工夫点について説明する。
（基本的な原理）
　本実施例の多重立体トラスシステムＳは、図１に示すように、菱形立方八面体（又は「斜方立方八面体」）を原型とする複数のノード１０、・・・と、複数のノード１０、・・・の間を接続（連結）する複数のビーム２０、・・・と、から構成されている。すなわち、この多重立体トラスシステムＳは、既存の立体トラス（菱形十二面体の接合面を有している）の１２方向に加えて、８方向＋６方向の接合面を備えた菱形立方八面体をノード１０の原型としている。
　つまり、ノード１０は、図２に示すように、菱形十二面体の１２面と、正八面体の８面と、立方体の６面と、を組み合わせた形状となっている。すなわち、各面は前述した立体の合計２６面の向きに方向付けられている。
　ここで、図３を用いて、菱形立方八面体のノード１０に外接する仮想立方体を考える。菱形立方八面体を構成する立方体の面は仮想立方体の面Ｆ（Ｆａｃｅ）と同じ相を成し、菱形立方八面体を構成する菱形十二面体の面は仮想立方体の辺Ｅ（Ｅｄｇｅ）と同じ相を成し、菱形立方八面体を構成する正八面体の面は仮想立方体の頂点Ｖ（Ｖｅｒｔｅｘ）と同じ相を成す。さらに、角度（向き）や位置もそれぞれ対応している。
　そして、以下では、立方体に由来する６面をＦ面（１０ｆ）と呼び、菱形十二面体に由来する１２面をＥ面（１０ｅ）と呼び、正八面体に由来する８面をＶ面（１０ｖ）と呼ぶこととする。
　次に、図４を用いて、接合面の種類に対応するビーム２０の長さについて説明する。以下では、Ｆ面１０ｆに繋がるビーム２０をＦビーム２０ｆと呼び、Ｅ面１０ｅに繋がるビーム２０をＥビーム２０ｅと呼び、Ｖ面１０ｖに繋がるビーム２０をＶビーム２０ｖと呼ぶこととする。また、Ｆビーム２０ｆが構成する角度・方向をＦ相と呼び、Ｅビーム２０ｅが構成する角度・方向をＥ相と呼び、Ｖビーム２０ｖが構成する角度・方向をＶ相と呼ぶこととする。
　そして、ノード連結時の各相のノード芯々距離の比率に規制を設けることで、３相のビームは必ずノード１０で出会うことになる。すなわち、図４に示すように、
　　２０ｆ：２０ｅ：２０ｖ＝１：√２：√３
の比率でビーム２０の長さを決めることによって、３相のビーム２０ｆ、２０ｅ、２０ｖは、必ず立方体の頂点に配置されたノード１０の対応面（Ｆ面、Ｅ面、Ｖ面）に接合されるように規制することができる。このときの距離を、それぞれＦ長、Ｅ長、Ｖ長と呼ぶことにする。
（システムのモード）
　本実施例では、多重立体トラスシステムＳが備える３種類の多面体の性格に基づいて、３種類のモードを選択することができる。
　まず、図５、図６（ａ）～（ｃ）を用いて、「Ｆモード」について説明する。このＦモードは、図５に示すように、多重立体トラスシステムＳの立方体的な性質を用いた使用法であり、必ずＦ面１０ｆが接地し、Ｆビーム２０ｆが垂直軸となる。
　そして、図６（ａ）に示す平面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯は１Ｘ１のグリッド交点上に分布する。図６（ｂ）、（ｃ）に示す立面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯高さは１の整数倍のグリッド交点上に位置する。
　次に、図７、図８（ａ）～（ｃ）を用いて、「Ｅモード」について説明する。このＥモードは、多重立体トラスシステムＳの菱形十二面体的な性質を用いた使用法であり、図７（ａ）に示すように、必ずＥ面１０ｅが接地し、Ｅビーム２０ｅが垂直軸となる。さらに、図７（ｂ）に示すように、ノードの方位（向き）は必ず一定になる。
　そして、図８（ａ）に示す平面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯は√２／２Ｘ１のグリッド交点上に分布する。図８（ｂ）、（ｃ）に示す立面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯高さは√２／２の整数倍のグリッド交点上に位置する。
　次に、図９、図１０（ａ）～（ｃ）を用いて、「Ｖモード」について説明する。このＶモードは、多重立体トラスシステムＳの正八面体的な性質を用いた使用法であり、図９（ａ）に示すように、必ずＶ面１０ｖが接地し、Ｖビーム２０ｖが垂直軸となる。さらに、図９（ｂ）に示すように、ノードの方位（向き）は必ず一定になる。
　そして、図１０（ａ）に示す平面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯は１辺が√２／√３の正三角形グリッド交点上に分布する。図１０（ｂ）、（ｃ）に示す立面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯高さは√３／３の整数倍のグリッド交点上に位置する。
（作用・効果）
　次に、本実施例で説明した多重立体トラスシステムＳの基本的な原理が奏する作用・効果を列挙して説明する。
（１）上述してきたように、多重立体トラスシステムＳは、複数のノード１０、・・・と、複数のノード１０、１０間を連結する複数のビーム２０、・・・と、を備え、複数のノード１０、・・・は、外形が菱形立方八面体に形成されており、立方体に由来する６つの接合面であるＦ面１０ｆと、菱形十二面体に由来する１２の接合面であるＥ面１０ｅと、正八面体に由来する８つの接合面であるＶ面１０ｖと、から構成され、複数のビーム２０、・・・は、Ｆ面１０ｆ、１０ｆ間を連結するＦビーム２０ｆと、Ｅ面１０ｅ、１０ｅ間を連結するＥビーム２０ｅと、Ｖ面１０ｖ、１０ｖ間を連結するＶビーム２０ｖと、から構成されている。このような構成であれば、６個のＦ面１０ｆ、・・・、１２個のＥ面１０ｅ、・・・、及び、８個のＶ面１０ｖ、・・・、の合計２６面となり、より多くの接合面を有する多重立体トラスシステムＳとなる。
（２）そして、複数のビーム２０、・・・の長さは、
　　Ｆビーム２０ｆ：Ｅビーム２０ｅ：Ｖビーム２０ｖ＝１：√２：√３
となるように規制されることが好ましい。このように構成すれば、３種類のビーム２０ｆ、２０ｅ、２０ｖは必ずノード１０の対応面に接合（連結）され、互いに他のブレースとして機能し、強固な構造として成立する。
（３）さらに、Ｆ面１０ｆを接地させ、かつ、Ｆビーム２０ｆを垂直軸とさせる、Ｆモードとして構築されることが可能である。Ｆモードとして構築すれば、平面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯は１Ｘ１のグリッド交点上に分布し、立面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯高さは１の整数倍のグリッド交点上に位置する。
（４）さらに、Ｅ面１０ｅを接地させ、かつ、Ｅビーム２０ｅを垂直軸とさせる、Ｅモードとして構築されることが可能である。Ｅモードとして構築すれば、平面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯は√２／２Ｘ１のグリッド交点上に分布し、立面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯高さは√２／２の整数倍のグリッド交点上に位置する。
（５）さらに、Ｖ面１０ｖを接地させ、かつ、Ｖビーム２０ｖを垂直軸とさせる、Ｖモードとして構築されることが可能である。Ｖモードとして構築すれば、平面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯は１辺が√２／√３の正三角形グリッド交点上に分布し、立面グリッド上では、Ｆ長を１としたときには、全てのノード芯高さは√３／３の整数倍のグリッド交点上に位置する。
　以下、図１１～図１９を用いて、多重立体トラスシステムの具体化における工夫点について説明する。なお、実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
（システムの課題）
　多重立体トラスシステムＳの具体化に際しては、さらに以下のような課題が存在する。
・課題１：設計が難解である。
・課題２：接合面が多く組み立て作業時に適合する接合面を取り違え混乱を来す恐れが大きい。
・課題３：多数の接合が重なるためノード間内寸が規定され、ビーム組付けのためのストロークが取れなくなる。
　以下、これらの課題の解決手段について説明する。
（解決手段）
「課題１の解決手段－（１）模型の活用による解決」
　デザインのとりかかりとして、多くの場合、スケッチなど絵によることが多いが、本システムにおいては、なかなかその実像を頭に描くのが困難である。一方、立体は立体で考えるのが一番早い。そこで、本システムを完全に再現するシステムモデルを提案した。
　図１１に示すように、実際のノードと同じ相に接合突起を持つミニチュアノードモデル９０を、作成市販のストローなどをＦ、Ｅ、Ｖそれぞれの比率にカットし突起９１に差し込む。突起９１はＦ、Ｅ、Ｖにそれぞれの位置角度に対応し形状によって接合面の種類を把握できる。どのモードにおいても使用する部材は全て共通である。知育玩具で遊ぶかのようにデザインを構成できる。
「課題１の解決手段－（２）３Ｄ　ＣＡＤでの図面化で解決」
　図１２（ａ）～（ｃ）に示すように、また、各モードの解説でも述べたように、ノード１０、・・・は決められた高さの階層に分布する。はじめに、階層ごとのノード分布図を作成し、図１２（ａ）に示したが（１－１）、（１－２）というように、すべてに採番する。これは山の等高線上に点在するマンションに住所を割り振るような作業である。そして、それぞれの等高線階層に高さを定義すれば、ノード１０、・・・の空間配置は完了する（図１２（ｂ））。そして、各ノード間にモデルでデザインしたビーム２０、・・・を橋渡しすることによりフレーム構造（多重立体トラスシステムＳ）の完成を見ることができる。
「課題２及び課題３の解決手段－ビーム構成を再検討して解決」
　既存の立体トラスのビームは、ノードとの接合を担うエンドコーン部と、荷重の伝達を担うパイプ部と、が一体化した構成を持っている。これに対して、本実施例の多重立体トラスシステムＳのビーム２０では、図１３に示すように、エンドコーン部（インターフェース）とパイプ部（本体部）とを別体に分離して独立パーツとして構成するようにされている。
　すなわち、本実施例の多重立体トラスシステムＳのビーム２０は、別体として独立したノード接合用パーツであるインターフェース２１と、荷重の伝達を担う所定の長さの棒状のビーム本体部２２と、を備える。このうち、ビーム本体部２２は、インターフェース２１との接合仕口２３を有している。
　接合仕口２３は、インターフェース２１に対してビーム本体部２２の軸線に直交する向きから嵌め込み可能な形状になっている。例えば、インターフェース２１は直方体形状（雄形）に形成され、接合仕口２３は直方体形状のインターフェース２１に嵌合する箱形状（雌形）に形成される。
　実際の設計・施工の流れでは、ＣＡＤ上で、全ノードを接触しているインターフェース２１を含む形で抽出して、それぞれグループ化する。これを前項で割り振られたノードの住所ごとに行う。
　そして、図１４（ａ）に示すように、ＣＡＤから得られた資料に基づいて、各ノード１０、・・・にインターフェース２１のみを先行して組付けて、さらに天地・方位の目印をつける。この作業は、必ず全体の組み立てに先立って実施する必要がある。このような事前作業によって、組み立て時に迷うことなく、適切な接合面へ正しいビームを接合できるようになる。すなわち、課題２が解決する。
　次に、図１４（ｂ）に示すように、ノード接合面に対して直角方向から、ビーム２０を差し入れる。すなわち、インターフェース２１に横から接合仕口２３を嵌め込む。これによって、課題３が解決する。最後に、図１４（ｃ）に示すように、ボルトなどでノード１０に固定されたインターフェース２１とビーム本体部２２を固定すればノード－ビーム間の接合が完結する。
（具体的製品への適用例）
　ここまで本システムの原理・課題と解決について解説してきた。最初に、本発明は具体的製品の開発を目指すものではないと説明したが、以下では、図１５～図１８を用いて、理解を助けるために具体的な展開例について説明する。なお、実際の使用においては、構造的強度に鑑み、部分的にブレースなどを用いることになる。
　具現化に際して、多重立体トラスシステムＳのインターフェース２１は、ビーム２０を誤って取り付けないように、Ｅ接合面１０ｅ及びＦ接合面１０ｆに共通して取付可能なＥＦインターフェース２１ｅｆと、Ｖ接合面１０ｖに取付可能なＶインターフェース２１ｖと、に種類を分けられている。
・Ｆビーム２０ｆ及びＥビーム２０ｅとノード１０のＦ面１０ｆ及びＥ面１０ｅとの連結
　図１５に示すように、Ｅビーム２０ｅ（又はＦビーム２０ｆ）は、嵌込仕口２３を有するビーム本体部２２と、ノード１０に先行して設置されるＥＦインターフェース２１ｅｆと、から構成されている。そして、ＥＦインターフェース２１ｅｆに、Ｅビーム２０ｅ（又はＦビーム２０ｆ）の嵌込仕口２３を嵌め込んでボルトで固定することで、ノード１０にＥビーム２０ｅ（又はＦビーム２０ｆ）が連結される。
　ＥＦインターフェース２１ｅｆは、図１６（ａ）に示すように、全体として略四角形断面の筒状に形成されており、基端側の底面にＥ面１０ｅ（又はＦ面１０ｆ）への取付孔を有し、先端側の対向する側面に２つずつ凸部２１０、２１０を有している。また、接合仕口２３は、図１６（ｂ）に示すように、全体として略四角形断面の筒状に形成されており、基端側の対向する側面に２つずつ凹部２３０、２３０が形成されており、先端側の側面にはビーム本体部２２への取付孔を有している。
・Ｖビーム２０ｖとノード１０のＶ面１０ｖとの連結
　図１７に示すように、Ｖビーム２０ｖは、嵌込仕口２３を有するビーム本体部２２と、ノード１０に先行して設置されるＶインターフェース２１ｖと、から構成されている。そして、Ｖインターフェース２１ｖに、Ｖビーム２０ｖの嵌込仕口２３を嵌め込んでボルトで固定することで、ノード１０にＶビーム２０ｖが連結される。このうち、Ｖインターフェース２１ｖは、三股に分岐した取付ブラケット２４を介して間接的にノード１０に取り付けられている。
　Ｖインターフェース２１ｖは、図１８（ａ）に示すように、全体として略四角形断面の筒状（１つの側面はなし）に形成されており、基端側の底面に取付ブラケット２４に対する取付孔を有し、先端側の対向する側面に２つずつ凸部２１０、２１０を有している。また、接合仕口２３は、図１８（ｂ）に示すように、全体として略六角形断面の筒状に形成されており、基端側の対向する側面に２つずつ凹部２３０、２３０が形成されており、先端側の側面にはビーム本体部２２への取付孔を有している。
（具現化の展開例）
　図１９（ａ）～（ｅ）に示すように、本発明の多重立体トラスシステムＳは、様々な全体形状として具現化することができる。すなわち、図１９（ａ）に示すようにＦモードで構築したり、図１９（ｂ）、（ｃ）に示すようにＥモードで構築したり、図１９（ｄ）、（ｅ）に示すようにＶモードで構築したりできる。したがって、本発明の多重立体トラスシステムＳは、様々な用途に適用することができる。
（作用・効果）
　次に、本実施例で説明した多重立体トラスシステムＳの具体化の工夫が奏する作用・効果を列挙して説明する。
（１）上述してきたように、具体化された多重立体トラスシステムＳにおいて、ビーム２０は、棒状に形成されるビーム本体部２２と、ビーム本体部２２の両端に設置される一対のインターフェース２１、２１と、から構成されることが好ましい。このように構成すれば、ノード１０に先行してインターフェース２１を取り付けることができ、後の工程でのビーム２０の取り違えを防止しやすい。
（２）また、ビーム本体部２２の両端には、インターフェース２１、２１に対してビーム本体部２２の軸線に直交する向きから嵌め込み可能な嵌込仕口２３、２３が形成されていることが好ましい。このように構成すれば、ノード１０、１０間の限られた距離（スペース）において、インターフェース２１、２１を先行して設置して、後からビーム２０を取り付けることができる。
（３）さらに、インターフェース２１は、Ｅ接合面１０ｅ及びＦ接合面１０ｆに共通して取付可能なＥＦインターフェース２１ｅｆと、Ｖ接合面１０ｖに取付可能なＶインターフェース２１ｖと、から構成されることが好ましい。このように構成すれば、ビーム２０をノード１０のどの接合面（１０ｅ、１０ｆ、１０ｖ）に接合すべきかを間違えることなく、正確に取り付けることができる。
　なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
　以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
Ｓ　　　　　多重立体トラスシステム
１０　　　　ノード
１０ｆ　　　Ｆ面
１０ｅ　　　Ｅ面
１０ｖ　　　Ｖ面
２０　　　　ビーム
２０ｆ　　　Ｆビーム
２０ｅ　　　Ｅビーム
２０ｖ　　　Ｖビーム
２１　　　　インターフェース
２１０　　　凸部
２１ｅｆ　　ＥＦインターフェース
２１ｖ　　　Ｖインターフェース
２２　　　　ビーム本体部
２３　　　　接合仕口
２３０　　　凹部
２４　　　　取付ブラケット
９０　　　　ミニチュアノードモデル
９１　　　　突起

Claims (7)

  1. 　複数のノードと、
    　複数の前記ノード間を連結する複数のビームと、を備え、
    　複数の前記ノードは、外形が菱形立方八面体に形成されており、立方体に由来する６つの接合面であるＦ面と、菱形十二面体に由来する１２の接合面であるＥ面と、正八面体に由来する８つの接合面であるＶ面と、から構成され、
    　複数の前記ビームは、前記Ｆ面間を連結するＦビームと、前記Ｅ面間を連結するＥビームと、前記Ｖ面間を連結するＶビームと、から構成され、
    　複数の前記ビームの長さは、
    　前記Ｆビーム：前記Ｅビーム：前記Ｖビーム＝１：√２：√３
    となるように規制される、多重立体トラスシステム。
  2. 　前記Ｆ面を接地させ、かつ、前記Ｆビームを垂直軸とさせる、Ｆモードとして構築される、請求項１に記載された、多重立体トラスシステム。
  3. 　前記Ｅ面を接地させ、かつ、前記Ｅビームを垂直軸とさせる、Ｅモードとして構築される、請求項１に記載された、多重立体トラスシステム。
  4. 　前記Ｖ面を接地させ、かつ、前記Ｖビームを垂直軸とさせる、Ｖモードとして構築される、請求項１に記載された、多重立体トラスシステム。
  5. 　前記ビームは、棒状に形成されるビーム本体部と、前記ビーム本体部の両端に設置される一対のインターフェースと、から構成される、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された、多重立体トラスシステム。
  6. 　前記ビーム本体部の両端には、前記インターフェースに対して前記ビーム本体部の軸線に直交する向きから嵌め込み可能な嵌込仕口が形成されている、請求項５に記載された、多重立体トラスシステム。
  7. 　前記インターフェースは、前記Ｅ接合面及び前記Ｆ接合面に共通して取付可能なＥＦインターフェースと、前記Ｖ接合面に取付可能なＶインターフェースと、から構成される、請求項５又は請求項６に記載された、多重立体トラスシステム。
PCT/JP2023/001110 2022-02-21 2023-01-17 多重立体トラスシステム WO2023157528A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022024463A JP7109127B1 (ja) 2022-02-21 2022-02-21 多重立体トラスシステム
JP2022-024463 2022-02-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023157528A1 true WO2023157528A1 (ja) 2023-08-24

Family

ID=82652298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/001110 WO2023157528A1 (ja) 2022-02-21 2023-01-17 多重立体トラスシステム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7109127B1 (ja)
WO (1) WO2023157528A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4719726A (en) * 1986-04-14 1988-01-19 Helmut Bergman Continuous spherical truss construction
JPH03205082A (ja) * 1989-12-31 1991-09-06 Toshiaki Betsumiya 菱形多面体の創り方

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4719726A (en) * 1986-04-14 1988-01-19 Helmut Bergman Continuous spherical truss construction
JPH03205082A (ja) * 1989-12-31 1991-09-06 Toshiaki Betsumiya 菱形多面体の創り方

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023121237A (ja) 2023-08-31
JP7109127B1 (ja) 2022-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4719726A (en) Continuous spherical truss construction
JP3665791B2 (ja) 組立システム
US4247218A (en) Joint for three-dimensional framed structures
EP0520984B1 (en) A system of structural form bodies
US3699709A (en) Rods having means for direct cross-connecting, combined with separate elements for connecting same
US3931697A (en) Modular curved surface space structures
US4521998A (en) Universal hub for geodesic type structures
CN103243806B (zh) 基于球形多面体的网架结构
Stephan et al. Reticulated structures on free-form surfaces
CN101316972A (zh) 建筑结构体、结构单元及其工法
US5540013A (en) Stellate hinged polygons forming a family of complex polyhedrons having discrete interiors and exteriors
US3925941A (en) Modular curved surface space structures
US20240229445A1 (en) A space curved reticulated shell structure formed by stacking and combining rhombic dodecahedrons and a construction method thereof
WO2023157528A1 (ja) 多重立体トラスシステム
US6070373A (en) Rigid stellate non-rectilinear polygons forming a family of concave polyhedrons having discrete interiors and exteriors
JP2008121251A (ja) 構造物のユニット式骨組構造及び骨組部材ユニット
CN105597339A (zh) 多孔多面体积木
JP4805719B2 (ja) ドーム状建築物
KR101101778B1 (ko) 건축 구조물 입체모형 조립세트
CN208018154U (zh) 一种可连接的正六面体玩具构件
WO2023090210A1 (ja) モジュール式骨組構造およびそれに用いる単位モジュール
AU700621B2 (en) Structural frame
Dong et al. Design of tensegrity structure with complex curved surface
CN203008123U (zh) 具有一个刚性自由度的可折叠管状结构
JP4936777B2 (ja) ドーム状建築物

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23756056

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1