JP4146511B1 - ハニカム建築構造体 - Google Patents
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Abstract
複数のフレームユニットをハニカム状に接合したハニカム建築構造体(101、102)において、フレームユニットであって、立設された仮想ハニカム形状(H)を構成する六角形格子(h)の1つの頂点を内部に含むように配置されかつ六角形の外郭形状に形成された複合トラスユニット(20)と、複合トラスユニットにおける六角形の一つおきの辺に対応する外周面を接合面(4)とし、接合面が仮想ハニカム形状の六角形格子の辺上に位置して辺と交差するように隣り合う2つの複合トラスユニット同士を接合する接合手段と、6つの複合トラスユニットにより囲まれた六角形の第1の開口部(w)と、を有するハニカム建築構造体である。
【選択図】図1
Description
しかしながら、ハニカム構造の架構自体についてみれば、六角形格子の頂点において曲げモーメントの応力が最大であり、辺の中央部分に反曲点(すなわち応力ゼロ)が存在する。例えば、等断面の線状部材を接合してハニカム構造の架構を構築した場合、六角形格子の頂点部分は他の部分に比べて弱いといえる。
この複合トラスユニットは、六角形の一つおきの辺に対応する外周面を接合面とする。各接合面は、仮想ハニカム形状の六角形格子の辺上に位置しその辺と交差する。そして、隣り合う2つの複合トラスユニットは、各々の接合面同士を対向させて互いに接合されている。
第1の仮想ハニカム形状に対して、フレームユニットの1つであるトラスユニットが六角形格子の1つの頂点を内部に含むように配置されている。1つのトラスユニットは、3つの辺部材を具備しかつ六角形の外郭形状をもつ。トラスユニットにおける六角形の一つおきの辺に対応する外周面を接合面とする。接合面は、第1の仮想ハニカム形状の六角形格子の辺上に位置してその辺と交差する。そして、隣り合う2つのトラスユニット同士は、各々の接合面同士を対向させて互いに接合されている。
六角形格子の頂点周りに大きな剛域を形成することは、特に、仮想ハニカム形状の六角形格子における水平な辺の位置においてスラブを接合する建築物において有利である。この場合、スラブと本発明のハニカム構造との接合部周りに剛域が形成されることから、特に強固な建築構造体となる。
図1〜図3を参照して、本発明によるハニカム建築構造体の一実施形態を説明する。図1(a)は、本発明によるハニカム建築構造体101において面状に拡がるハニカム構造の一部を概略的に示した正面図である。図1(b)は、図1(a)の側面図である。図中のGLは、地表を示している。図2(a)〜(c)は、図1(a)のハニカム構造を構成する各部材をそれぞれ示す図である。図3は、図1(a)のハニカム構造と仮想ハニカム形状との関係を示す模式図である。
図3に示した仮想ハニカム形状Hは、以下の他の実施形態においても共通する概念である。
図2(c)は、パネル部材25を示す図である。パネル部材25は、複合トラスユニット20の開口部24と同じ厚さと形状をもつ構造部材である。
図7(a)は、トラスユニット40を詳細に示した図である。トラスユニット40は、その外郭形状が前述の図1(a)及び図4(a)の形態の複合トラスユニット20、30と同じ六角形である。この六角形は、3つの短辺と3つの長辺を有し、そして3つの短辺に対応する外周面4が、接合面となる。長辺に対応する外周面5は、非接合面である。トラスユニット40は、3つの辺部材42のみから形成され、その内部には三角形の開口部44がある。この実施例では、3つの辺部材42の長さ及び太さが等しく、開口部44は正三角形である。
図6(a)に示すように、隣り合う2つのトラスユニット40同士は六角形格子h1の辺上で接合され、その接合面4はその辺と交差する。これにより、第1のハニカム構造が形成される。また、六角形格子h1に配置された6つのトラスユニット40に囲まれた開口部wが形成される。
図7(b)は、三股形ユニット50の正面図である。三股形ユニット50は、中心53から3方向に延びる3つの脚部材51を具備する。この実施例では、3つの脚部材51の長さ及び太さは等しい。各脚部材51の基点を中心53としている。各脚部材51の先端面4が、接合面となる。
図6(a)に示すように、隣り合う2つの三股形ユニット50同士は六角形格子h2の辺上で接合され、その接合面4はその辺と交差する。これにより、第2のハニカム構造が形成される。結果的に、第2のハニカム構造は、第2の仮想ハニカム形状H2の六角形格子h2の各辺に等断面の線状部材を配置したものと同じ形状となる。
図9は、六角形ユニット60を詳細に示した図である。六角形ユニット60は、6つの等断面の辺部材61から形成され、六角形の開口部64をもつ。六角形ユニット60は、各辺部材61の外周面6を接合面とする。図8(a)に示すように、2つの六角形ユニット60同士の接合面は、第2の仮想ハニカム形状の六角形格子h2の一辺と重なっている。
上記の図6(a)又は図8(a)の形態において、第1のハニカム構造を、図1(a)又は図4(a)の形態のハニカム構造に置換してもよい。すなわち、図6(a)又は図8(a)におけるトラスユニット40を、図1(a)の複合トラスユニット20又は図4(a)の複合トラスユニット30に置換できる。これらのトラスユニット及び複合トラスユニットは、六角形の外郭形状が一致しているから置換可能である。このように置換した場合は、第1及び第2のハニカム構造の双方とも六角形格子の頂点周りに三股形部分が存在する。この結果、これらの三股形部分が重なるために剛性が大きくなる。従って、建築構造体の相対的に下方部分において、トラスユニット40を複合トラスユニット20又は30に置換することが好適である。
複合疑似六角形ユニット81、82、83は、複合疑似六角形ユニット80の4つの小六角形ユニット70のうち1つ、2つ、3つをそれぞれパネル部材75に置換し接合したものである。
さらに、図10に示すように、1つの六角形格子hに配置された6つの複合疑似六角形ユニットに囲まれる空間に大六角形ユニット90が嵌め込まれている。
図11(d)は、大六角形ユニット90を詳細に示した図である。大六角形ユニット90は、6つの等断面の辺部材91から形成されている。大六角形ユニット90の外周面9は接合面となる。図10に示すように、大六角形ユニット90の外周面9は、複合疑似六角形ユニット80、81、82、83の各々の非接合面5と接合される。大六角形ユニット90の内部には、開口部wがある。
4 外周面(接合面)
5 外周面(非接合面)
10 サブトラスユニット
11、21、22 辺部材(鋼材)
20、30 複合トラスユニット
40 トラスユニット
24、34、44、74 開口部
25、35、45、75 パネル部材
26 接合板
27、28 固定具
50 三股形ユニット
60 六角形ユニット
70 小六角形ユニット
76 空乏部
80、81、82、83 複合疑似六角形ユニット
90 大六角形ユニット
101、102、103、104、105 ハニカム建築構造体
w 開口部
h、h1、h2 六角形格子
H、H1、H2 仮想ハニカム形状
Claims (14)
- 複数のフレームユニットをハニカム状に接合したハニカム建築構造体(101、102)において、
(a)前記フレームユニットの一つであって、立設された仮想ハニカム形状(H)を構成する六角形格子(h)の1つの頂点を内部に含むように配置され、複数の線状部材を具備しかつ六角形の外郭形状をもつ複合トラスユニット(20)と、
(b)前記複合トラスユニットにおける六角形の一つおきの辺に対応する外周面を接合面(4)とし、該接合面が前記仮想ハニカム形状の六角形格子の辺上に位置して該辺と交差するように隣り合う2つの該複合トラスユニット同士を接合した接合部と、
(c)6つの前記複合トラスユニットにより囲まれた六角形の第1の開口部(w)と、を有することを特徴とするハニカム建築構造体。 - 前記複合トラスユニットが、3つのサブトラスユニット(10)を互いに接合することにより六角形の外郭形状に形成され、
各サブトラスユニット(10)は、3つの辺部材により囲まれた三角形の第2の開口部(14)を具備しかつ五角形の外郭形状をもつことを特徴とする請求項1に記載のハニカム建築構造体。 - 前記複合トラスユニットが、その中心(33)から3方向に延びる三股形部材と該三股形部材の各先端同士を連結した3つの辺部材(32)とにより六角形の外郭形状に形成され、
前記三股形部材と1つの前記辺部材とにより囲まれた三角形の第2の開口部(34)を具備することを特徴とする請求項1に記載のハニカム建築構造体。 - 1又は複数の前記第2の開口部(34)に嵌め込まれたパネル部材(25、35)をさらに具備することを特徴とする請求項2又は3に記載のハニカム建築構造体。
- 複数のフレームユニットをハニカム状に接合したハニカム建築構造体(101、102)において、
(a)前記フレームユニットの一つであって、互いに平行に立設された同一形状の2層の仮想ハニカム形状(H1,H2)のうち第1の仮想ハニカム形状(H1)を構成する六角形格子(h1)の1つの頂点を内部に含むように配置され、3つの辺部材(42)を具備しかつ六角形の外郭形状をもつトラスユニット(40)と、
(b)前記トラスユニットにおける六角形の一つおきの辺に対応する外周面を接合面(4)とし、該接合面が前記第1の仮想ハニカム形状の六角形格子の辺上に位置して該辺と交差するように隣り合う2つの該トラスユニット同士を接合した第1の接合部と、
(c)前記フレームユニットの別の一つであって、第2の仮想ハニカム形状(H2)を構成する六角形格子(h2)の1つの頂点を中心(53)として配置されかつ該中心から3方向に延びる脚部材(51)を具備する三股形ユニット(50)と、
(d)前記三股形ユニットにおける前記脚部材の先端面を接合面(4)とし、該接合面が前記第2の仮想ハニカム形状の六角形格子の辺上に位置して該辺と交差するように隣り合う2つの該三股形ユニット同士を接合した第2の接合部と、
(e)接合された複数の前記トラスユニット(40)からなる第1のハニカム構造と、接合された複数の前記三股形ユニット(50)からなる第2のハニカム構造とを、互いに接合した第3の接合部と、
(f)6つの前記トラスユニットにより囲まれた六角形の第1の開口部(w)と、を有することを特徴とするハニカム建築構造体。 - 複数のフレームユニットをハニカム状に接合したハニカム建築構造体(104)において、
(a)前記フレームユニットの1つであって、互いに平行に立設された同一形状の2層の仮想ハニカム形状(H1,H2)のうち第1の仮想ハニカム形状(H1)を構成する六角形格子(h1)の1つの頂点を内部に含むように配置され、3つの辺部材(42)を具備しかつ六角形の外郭形状をもつトラスユニット(40)と、
(b)前記トラスユニットにおける六角形の一つおきの辺に対応する外周面を接合面(4)とし、該接合面が前記第1の仮想ハニカム形状の六角形格子の辺上に位置して該辺と交差するように隣り合う2つの該トラスユニット同士を接合した第1の接合部と、
(c)前記フレームユニットの別の1つであって、第2の仮想ハニカム形状(H2)を構成する六角形格子(h2)と重なるように配置されかつ6つの辺部材を具備する六角形ユニット(60)と、
(d)前記六角形ユニットにおける各辺部材の外周面を接合面(6)とし、該接合面が前記第2の仮想ハニカム形状の六角形格子の辺と重なるように隣り合う2つの該六角形ユニット同士を接合した第2の接合部と、
(e)接合された複数の前記トラスユニット(40)からなる第1のハニカム構造と、接合された複数の前記六角形ユニット(60)からなる第2のハニカム構造とを、互いに接合した第3の接合部と、
(f)6つの前記トラスユニット(40)により囲まれた六角形の第1の開口部(w)と、を有することを特徴とする、ハニカム建築構造体。 - 1又は複数の前記トラスユニット(40)の各々における前記3つの辺部材により囲まれた三角形の第2の開口部(44)に嵌め込まれたパネル部材(45)をさらに具備することを特徴とする請求項5又は6に記載のハニカム建築構造体。
- 請求項5又は6に記載のハニカム建築構造体において、前記第1のハニカム構造における前記トラスユニット(40)を、同じ六角形の外郭形状をもつ別のフレームユニット(20)に置換したハニカム建築構造体であって、
前記別のフレームユニットが複合トラスユニットであり、3つのサブトラスユニット(10)を互いに接合することにより六角形の外郭形状に形成され、各サブトラスユニット(10)は3つの辺部材により囲まれた三角形の第2の開口部(14)を具備しかつ五角形の外郭形状をもつことを特徴とするハニカム建築構造体。 - 請求項5又は6に記載のハニカム建築構造体において、前記第1のハニカム構造における前記トラスユニット(40)を、同じ六角形の外郭形状をもつ別のフレームユニット(30)に置換したハニカム建築構造体であって、
前記別のフレームユニットが複合トラスユニットであり、その中心(33)から3方向に延びる三股形部材と該三股形部材の各先端同士を連結した3つの辺部材(32)とにより六角形の外郭形状に形成され、該三股形部材と1つの該辺部材とにより囲まれた三角形の第2の開口部(34)を具備することを特徴とするハニカム建築構造体。 - 複数のフレームユニットをハニカム状に接合したハニカム建築構造体(105)において、
(a)前記フレームユニットの1つであって、立設された仮想ハニカム形状(H)を構成する六角形格子(h)の1つの頂点を内部に含むように配置され、互いに星形に接合された4つの小六角形ユニット(70)を具備しかつ疑似六角形の外郭形状をもつ複合疑似六角形ユニット(80)と、
(b)前記複合疑似六角形ユニットにおける外郭に位置する前記小六角形サブユニットの一辺に対応する外周面を接合面(4)とし、該接合面が前記仮想ハニカム形状の六角形格子の辺上に位置して該辺と交差するように隣り合う2つの該複合疑似六角形ユニット同士を接合した接合部と、
(c)前記フレームユニットの別の1つであって、前記仮想ハニカム形状の六角形格子の各頂点に配置された6つの前記複合六角形ユニットにより囲まれた空間に嵌め込まれ各該複合疑似六角形ユニットとそれぞれ接合された6つの辺部材からなる大六角形ユニット(90)と、
(d)前記第2の六角形ユニットの6つの辺部材により囲まれた開口部(w)と、を有することを特徴とするハニカム建築構造体。 - 1又は複数の前記複合疑似六角形ユニット(80)における1つ、2つ又は3つの前記小六角形ユニット(70)を、同じ外郭形状をもつパネル部材(75)に置換したことを特徴とする請求項10に記載のハニカム建築構造体。
- 1又は複数の前記複合疑似六角形ユニット(80)における中央の前記小六角形ユニットを省くことにより空乏部(76)としたことを特徴とする、請求項10又は11に記載のハニカム建築構造体。
- 請求項4、7又は11に記載のハニカム建築構造体において、前記パネル部材が、前記ハニカム建築構造体の相対的に下方部分において相対的に上方部分よりも密に配置されていることを特徴とするハニカム建築構造体。
- 前記フレームユニットを構成する線状部材が鋼材であることを特徴とする請求項1、5、6又は10のいずれかに記載のハニカム建築構造体。
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