JP5283361B2 - 屋根架構の構築方法及び屋根架構 - Google Patents

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Description

本発明は、屋根架構の構築方法及び屋根架構に関する。
建築物、特にスタジアム、体育館、展示ホールなどの大空間建築物では、一般に空間内に屋根を支持する柱が立接しないように、屋根の架構構造は、力学的に効率が良い構成となっている。屋根の架構構造には、例えば、トラス構造、張弦梁構造、膜構造、吊構造などがある。
例えば、張弦梁構造は、上弦材と、上弦材から下方に延設した束材と、一端部で上弦材と接続され他端部で束材の先端側と接続されるテンション材等から構成される。特許文献1には、張弦梁構造の一例が開示されている。
また、上記の屋根架構の施工方法には、例えば、屋根架構が設置される高さまで仮設足場を組み上げて、仮設足場上で屋根架構の構成部材を組み合わせる方法がある。また、別の方法として、屋根架構を地上で組み立てた後、屋根架構の全体又は一部を設置高さまで吊り上げる方法がある。例えば、特許文献2では、ドーム形状の屋根架構を吊り上げる施工方法が開示されている。
特開平9−158387号公報 特開平7−317194号公報
ところで、屋根架構の施工方法のうち、仮設足場を屋根架構の設置高さまで組み上げる施工方法では、仮設足場を屋根の下面まで組み上げる必要があるため、工費と時間がかかるという問題があった。
また、地上で屋根架構を組み立てた後、屋根架構の全体又は一部を設置高さまで吊り上げるでは、屋根架構自体が相当な重量を有するため、吊り上げ作業が大掛かりになり、工費がかかるという問題があった。また、吊り上げ作業の際、屋根架構の重量に耐えられる揚重装置を使用する必要があり、安全面についても十分な考慮をしなければならないという問題があった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、仮設足場の設置高さを低減させることができ、簡潔に屋根架構を構築することが可能な、新規かつ改良された屋根架構の構築方法及び屋根架構を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、梁の一部を構成する第1の梁材と第2の梁材とをリンク結合による接続部を介して接続する第1のステップと、接続部に対して下方向に延在して接続された束材にテンション材を接続する第2のステップと、テンション材の第1の端部を第1の梁材に接続する第3のステップと、テンション材の第2の端部を接続部に対して反対側に位置する第2の梁材の端部方向に引張り、接続部と共に第1の梁材と第2の梁材を上昇させる第4のステップと、第1の梁材と第2の梁材が設置位置に到達した後、テンション材の第2の端部を第2の梁材に固定する第5のステップとを含むことを特徴とする屋根架構の構築方法が提供される。
かかる構成により、第1の梁材と第2の梁材を屋根架構の設置位置よりも低い状態で接続することができ、その後テンション材にテンションを導入することで第1の梁材と第2の梁材を上昇させることができるので、仮設足場の高さを低減することができる。
上記第4のステップは、第1の梁材及び第2の梁材の上昇と共に、梁の一端が梁の長軸方向に移動するものであってもよい。かかる構成により、梁の両端が固定している場合と比較して、第1の梁材及び第2の梁材の上昇高さをより大きくすることかできる。
1単位が、第1の梁材と第2の梁材とから構成され、1単位が梁の長軸方向に複数連設しているものであってもよい。また、上記1単位を1/2単位ずつ重複させ複数単位連設して梁が構成されるものであってもよい。かかる構成により、テンション材にテンションを導入することで、複数の1単位のそれぞれの第1の梁材と第2の梁材を確実に上昇させることができる。
上記1単位が連設されてなる梁に隣接して、別の1単位が連接されてなる梁が設置されて、複数の梁上に屋根面が形成されるものであってもよい。また、上記屋根面は、梁の長軸方向に1単位毎に複数の領域に分けることができ、第4のステップは、複数の領域それぞれで行われるものであってもよい。
上記屋根面は、互いに隣接する複数の領域に分けることができ、第4のステップは、複数の領域それぞれで行われるものであってもよい。
上記1単位が連設されてなる梁と、別の1単位が連接されてなる梁は、平行であってもよい。かかる構成により、梁材が弓形形状であれば、円筒面形状の屋根架構となり、梁材が直線形状であれば、陸屋根形状の屋根架構となる。
上記互いに隣接する複数の領域は、梁の長軸方向と直交する方向に分けられた領域であってもよい。かかる構成により、第1の梁材、第2の梁材を上昇させるときの屋根面の重量を軽量化させることができる。
上記テンション材の第1の端部と第1の梁材は、第1の梁材の端部側又は第1の梁材の中間部で接続され、テンション材の第2の端部と第2の梁材は、第2の梁材の端部側又は第2の梁材の中間部で接続されるものであってもよい。
上記テンション材は、一端が束材と接続され、他端が第1の梁材と接続される第1のテンション材と、一端が束材と接続され、他端が第2の梁材と接続される第2のテンション材とを備えるものであってもよい。また、上記テンション材は、ロッドまたはワイヤロープであってもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、梁の一部を構成する第1の梁材と、第1の梁材と接続された第2の梁材と、第1の梁材と第2の梁材との接続部分の下方に延在された束材と、接続部分に設けられ、第1の梁材と第2の梁材とをリンク結合させる接合部と、一端が第1の梁材と接続され、他端が束材を介して第2の梁材と接続されてテンションが導入されるテンション材とを備えることを特徴とする屋根架構が提供される。
本発明によれば、仮設足場の設置高さを低減させることができ、簡潔に屋根架構を構築することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1の実施形態の構成)
まず、本発明の第1の実施形態に係る屋根架構の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る屋根架構を示す側面図である。図2は、本実施形態に係る屋根架構を示す平面図である。図3は、本実施形態に係る屋根架構を示す断面図であり、梁の長軸方向に対して垂直に切断した図である。
屋根架構100は、図1に示すように、梁材102、104、106と、梁材102、104(又は梁材102、106)との接続部に設けられたヒンジ130と、ヒンジ130から下方向に延設された束材120と、束材120と梁材102、104とに接続されたロッド110と、支持部140、142などを有する。また、屋根架構100は、図2に示すように、梁材102、104、106(以下、総称して梁ともいう。)と桁材150とを有し、梁は、例えば、梁の長軸方向に対して直交方向に互いに隣接して複数設置される。
また、屋根架構100は、梁材102と梁材104(又は梁材102と梁材106)を1単位とする架構を有する。1単位が梁の長軸方向に複数単位連設して梁が構成されており、1単位を1/2単位ずつ重複させて梁が構成される。ここで、1/2単位とは、梁材102、梁材104(又は梁材102、梁材106)のいずれか一方であり、図1に示す例では、梁材102が該当する。
1単位が連設されてなる梁に隣接して、別の1単位が連接されてなる梁が設置されて、複数の梁上に屋根面が形成される。そして、図6に示すように、屋根面のうち、隣接する複数の梁材102と桁材150から構成される領域を梁部材12という。また、同様に、隣接する複数の梁材104と桁材150から構成される領域を梁部材14といい、隣接する複数の梁材106と桁材150から構成される領域を梁部材16という。また、この屋根面は、梁の長軸方向に1単位毎に複数の領域に分けることができる。即ち、1の領域は、梁部材12と梁部材14からなる領域であり、別の領域は、梁部材12と梁部材16からなる領域である。
なお、本発明における第1の梁材、第2の梁材は、梁材102、104、106などの梁材を指す場合と、梁部材12、14、16などの領域を指す場合がある。例えば、梁材102、104、106が、第1の梁材、第2の梁材の一例である場合は、ロッド110が、梁に対して平行に設置される。即ち、任意の束材120と接続されたロッド110の両端部は、当該束材120に接続された梁材102、104、106に接続される。一方、梁部材12、14、16が、第1の梁材、第2の梁材の一例である場合は、ロッド110が、梁に対して斜めに設置される場合も含む。即ち、任意の束材120と接続されたロッド110の両端部は、必ずしも当該束材120と接続された梁材102、104、106に接続される必要はなく、その梁材102、104、106と隣接する別の梁材102、104、106に接続される場合も含まれる。
梁材102、104、106の上面と桁材150の上面からなる面に屋根材(図示せず。)が載置されて建築物の屋根が構成される。屋根材は、例えば、金属、ガラスなど屋根材として一般的に適用されるものを使用することができる。
梁材102は、両端にヒンジ130が設けられ、ヒンジ130を介して、梁材104と梁材106とに接続される。また、梁材102は、両端でガセットプレート124を介してロッド110を支持する。梁材104は、一端で梁材102と接続され、他端で固定支持部140と接続される。梁材106は、一端で梁材102と接続され、他端で可動支持部142と接続される。また、梁材104、106は、一端でガセットプレート124を介してロッド110を支持する。
ロッド110は、例えば、金属製の棒部材であり、テンション材の一例である。ロッド110は、一端110aに設けられた接合部材112と、接合部材122を介して束材120と接続され、他端110bに設けられた接合部材112とガセットプレート124を介して梁材102、104に接続される。ロッド110にテンションが導入されることによって、屋根架構100が安定的に固定される。テンションは、図示しないがロッドの中間部に設けられるターンバックルなどによって導入されてもよい。
接合部材112と接合部材122との接合、接合部材112とガセットプレート124との接合は、例えばボルト接合114によって行われる。
束材120は、梁から下方向に延設された部材であり、一端は梁、例えば2つの梁材102、104(又は梁材102、106)の接合部分と接続され、他端は接合部材122を介して2つのロッド110と接続される。束材120は、梁の接線方向に対して垂直方向(法線方向)に延設されてもよいし、この例に限定されず、梁に対して下方向であれば任意の方向に延設されてもよい。接合部材122は、中間部で束材120と接続され、両端部でロッド110と接続される。
ヒンジ130は、例えば接続部の一例であり、梁材102と梁材104の接続部分、梁材102と梁材104の接続部分に設けられる。梁材102、104、106は、それぞれヒンジ130を中心として回転可能である。ヒンジ130は、隣接する梁材102、104、106それぞれをリンク結合によって接続する。
固定支持部140は、梁材104の一端部104aに設けられる。固定支持部140は、屋根架構100の構築時は、固定されている。一端部104aでは、梁材104と固定支持部140とはリンク結合される。
可動支持部142は、梁材106の一端部106aに設けられる。可動支持部142は、屋根架構100の構築時に、梁の長軸方向に移動可能に形成される。例えば、可動支持部142には、図1に示すように一端部106aのピンが貫通してスライド可能なように貫通孔143が設けられる。一端部106aでは、梁材106と可動支持部142とはリンク結合される。なお、固定支持部140と、可動支持部142を総称して、以下では支持部ともいう。
桁材150は、隣接する梁材102、104、106を相互に結合させる。桁材150は、例えば、梁が平行に配置されているとき、図2に示すように梁に対して垂直方向に配置される。
接合プレート152は、梁材102と梁材104(又は梁材102と梁材106)を接合し、更に隣接する梁材102同士、梁材104同士(又は梁材106同士)を結合する。接合プレート154は、隣接する梁材102同士、梁材104同士(又は梁材106同士)を結合する。
なお、図1〜図3では、テンション材がロッド110である場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図5に示すように、テンション材は、例えば鋼製のワイヤロープ210であってもよい。ワイヤロープ210と束材220は、例えば束材220に貫通孔222が設けられて、貫通孔222にワイヤロープ210を貫通させることで接続される。また、ワイヤロープ210と梁材102、104、106との接続は、例えば、ワイヤロープ210の端部にソケット加工、シングルロック加工、トヨロック加工などの端部加工を施すことによって、ワイヤロープ210と梁材102、104、106が互いに接続される。
また、図5に示すように、可動支持部142には、ローラ144が設けられて、可動支持部142が構造体160に対して移動可能な構成としてもよい。
(第1の実施形態の構築方法)
次に、本発明の第1の実施形態に係る屋根架構の構築方法について説明する。図4は、本実施形態に係る屋根の構築方法を示すフローチャートである。図5は、本実施形態に係る屋根架構を示す側面図であり、屋根架構の構築経過を示す。図6は、本実施形態に係る屋根架構を示す斜視図であり、屋根架構の構築方法の一例を示す。
まず、梁材102、104、106、桁材150、束材120など屋根架構の各構成部材を組み立て前の状態で作業場所まで搬入する(ステップS101)。次に、搬入された梁材102、104、106、桁材150、束材120などを初期状態に組み立てる(ステップS102)。ここで、初期状態とは、図5(a)、図6A(a)に示すような状態であり、梁材102、104、106は、支持部140、142よりも下方向で組み立てられる。従って、仮設足場を設置して屋根架構200を組み立てる場合、仮設足場は、屋根架構200の初期状態の下面まで組み上げればよい。また、初期状態では、可動支持部142は、構造体160上で梁側に設置される。
次に、ワイヤロープ210を梁材102と束材220に取り付ける(ステップS103)。ワイヤロープ210の一端部210bが梁材102と結合され、束材220に設けられた貫通孔222にワイヤロープ210を貫通させる。そして、ワイヤロープ210の他端部210aをヒンジ130に対して反対側に位置する梁材104、106の端部方向、即ち支持部140、142の方向に引張り、テンションを導入する(ステップS104)。このとき、梁材102、104、106は、ヒンジ130と共に上昇する。例えば、図5(b)、図6A(b)、(b)に示すような状態で上昇する。
このとき、可動支持部142は、構造体160上で一旦梁から離れる方向に移動し(図5(b))参照)、更にテンションを導入していくと再び梁の方向へ移動する(図5(c))参照)(ステップS105)。また、ヒンジ130を中心に梁材102、104、106が回転する(ステップS106)。
そして、梁材102、104、106が設置位置に到達すると、ワイヤロープ210の端部210aを梁材104、106と固定位置に固定させる(ステップS107)。その後、可動支持部142を固定することで、屋根架構の構築が完了する(ステップS108)。
上記のように、本実施形態によれば、梁を部品化して相互に接合するので、搬入が簡潔になる。また、仮設足場を従来よりも低い位置まで組み上げれば、その後は、ワイヤロープ210のテンション導入によって、梁材102、104、106を上昇させることができるため、仮設足場の設置が簡略化できる。更に、梁材102、104、106、束材220、ワイヤロープ210からなる張弦梁構造であるため、現場溶接が不要であり、屋根架構の構築作業が容易である。そして、梁材102、104、106の上昇時に、可動支持部142を移動させるため、構造体160に水平力が入力されない。そのため、構造体に負担をかけない屋根架構の構築を行うことができる。
次に、本実施形態に係る屋根架構の構築方法の変更例について説明する。図7は、本実施形態に係る屋根架構を示す斜視図であり、屋根架構の構築方法の変更例を示す。図8は、本実施形態に係る屋根架構の変更例を示す側面図であり、屋根架構の構築経過を示す。
図6では、屋根架構100の屋根面が、梁部材12、梁部材14、梁部材16の3つの領域に分けられる場合を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図7に示すように、屋根架構300の梁の長軸方向と直行する方向に領域が分けられてもよい。即ち、屋根面は、梁部材12、14、16で構成される領域(A)と、梁部材22、24、26で構成される領域(B)とに分けられる。
そして、この変更例では、屋根架構300の構築方法は、まず、図7(a)から図7(d)に示すように、Aの領域のロッド110にテンションを導入して、Aの領域の梁材102、104、106を上昇させる。そして次に、図7(e)から図7(g)に示すように、Bの領域のロッド110にテンションを導入して、Bの領域の梁材102、104、106を上昇させる。このように、複数の領域(例えば、Aの領域、Bの領域)に分けることによって、ロッド110にテンションを導入して梁材102、104、106を上昇させるときの屋根面の重量を軽量化させることができる。その結果、屋根架構の構築をより容易に行うことができる。
また、上述の説明では、梁が梁材102、104、106と3つの梁材から構成される場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、梁を構成する梁材の数は任意に決定することができ、例えば、図8に示す屋根架構400では、梁は、梁部材401、402、403、404、405、406と6つの梁材から構成される。
そして、この変更例では、屋根架構400の構築方法は、まず、図8(a)に示すように、屋根架構400を初期状態に組み合わせる。そして、ワイヤロープ210の端部210aを梁材403、404の端部方向に引っ張る。その結果、梁材401、402、403、404を上昇させることができる。その後、図8(b)に示すように、ワイヤロープ210の端部210aを梁材403、404に固定させる。
次に、図8(b)に示すように、ワイヤロープ210の端部210aを梁材405、406の端部方向に引っ張る。その結果、梁材401、402、403、404、405、406を上昇させることができる。その後、図8(c)に示すように、ワイヤロープ210の端部210aを梁材405、406に固定させる。
このように、梁材が多い構成であっても、仮設足場を従来よりも低い位置まで組み上げれば、その後は、ワイヤロープ210のテンション導入によって、梁材401、402、403、404、405、406を上昇させることができるため、仮設足場の設置が簡略化できる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、ロッド110やワイヤロープ210は、梁材102、104、106の端部付近で接続される場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ロッド110やワイヤロープ210等のテンション材の端部は、梁材の中間部付近で接続されてもよい。図9は、本発明の第1の実施形態に係る屋根架構の変更例を示す側面図である。図9に示すように、梁材102は、中間部でガセットプレート124を介してロッド110を支持する。このとき、ロッド110は上述した実施形態よりも短い。
また、梁は、図2に示すように、梁が、梁の長軸方向に対して直交方向に互いに隣接して平行に複数設置される場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、複数の梁は、放射状に配置されて、屋根架構の形状がドーム形状であるとしてもよいし、複数の梁は、長軸方向が互いに平行ではなく、それぞれ任意の方向に延設されるとしてもよい。
また、梁材は、側面から見て弓状又は「く」の字形状である場合について図示し説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、梁材は直線部材であり、屋根架構の形状が陸屋根形状であるとしてもよい。また、本発明は、梁材の形状や、梁材の配置を設計上任意に設定することで、任意の立体形状を有する屋根架構とすることができる。
本発明の第1の実施形態に係る屋根架構を示す側面図である。 同実施形態に係る屋根架構を示す平面図である。 同実施形態に係る屋根架構を示す断面図であり、梁の長軸方向に対して垂直に切断した図である。 同実施形態に係る屋根の構築方法を示すフローチャートである。 同実施形態に係る屋根架構を示す側面図であり、屋根架構の構築経過を示す。 同実施形態に係る屋根架構を示す斜視図であり、屋根架構の構築方法の一例を示す。 同実施形態に係る屋根架構を示す斜視図であり、屋根架構の構築方法の一例を示す。 同実施形態に係る屋根架構を示す斜視図であり、屋根架構の構築方法の変更例を示す。 同実施形態に係る屋根架構を示す斜視図であり、屋根架構の構築方法の変更例を示す。 同実施形態に係る屋根架構を示す斜視図であり、屋根架構の構築方法の変更例を示す。 同実施形態に係る屋根架構の変更例を示す側面図であり、屋根架構の構築経過を示す。 同実施形態に係る屋根架構の変更例を示す側面図であり、屋根架構の構築経過を示す。 同実施形態に係る屋根架構の変更例を示す側面図である。
符号の説明
100、200、300、400 屋根架構
102、104、106 梁材
110 ロッド
112、122 接合部材
114 ボルト接合
120、220 束材
124 ガセットプレート
130 ヒンジ
140 固定支持部
142 可動支持部
144 ローラ
150 桁材
152、154 接合プレート
160 構造体
210 ワイヤロープ

Claims (11)

  1. 第1の梁材と第2の梁材とを梁の一部として有する屋根架構の構築方法であって、
    前記第1の梁材に、支持材に接続される前記第2の梁材をリンク結合による第1の接続部を介して接続する第1のステップと、
    前記第1の接続部に対して下方向に延在して接続された束材に第1のテンション材の中間部を接続する第2のステップと、
    前記第1のテンション材の第1の端部を前記第1の梁材に接続する第3のステップと、
    前記第1のテンション材の第2の端部を前記第1の接続部に対して反対側に位置する前記第2の梁材の端部方向に引張り、前記第2の梁材を前記支持材との接続部を中心にして回転させながら前記第1の接続部と共に前記第1の梁材を上昇させる第4のステップと、
    前記第1の梁材が所定の位置に到達した後、前記第1のテンション材の前記第2の端部を前記第2の梁材に固定する第5のステップと
    を含むことを特徴とする、屋根架構の構築方法。
  2. 前記支持材と前記第2の梁材とは、可動支持部によって接続され、
    前記第4のステップは、前記第1の梁材の上昇と共に、前記第2の梁材が前記支持材に対して前記梁の長軸方向に移動することを特徴とする、請求項1に記載の屋根架構の構築方法。
  3. 前記支持材は、前記梁の一部であって別の支持材に接続される第3の梁材であり、
    前記第2の梁材に、前記第3の梁材をリンク結合による第2の接続部を介して接続する第6のステップと、
    前記第2の接続部に対して下方向に延在して接続された束材に第2のテンション材の中間部を接続する第7のステップと、
    前記第2のテンション材の第1の端部を前記第2の梁材に接続する第8のステップと、
    前記第2のテンション材の第2の端部を、前記第2の接続部に対して反対側に位置する前記第3の梁材の端部方向に引張り、前記第3の梁材を前記別の支持材との接続部を中心にして回転させながら前記第2の接続部と共に前記第2の梁材を上昇させる第9のステップと、
    前記第2の梁材が所定の位置に到達した後、前記第2のテンション材の前記第2の端部を前記第3の梁材に固定する第10のステップと
    をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の屋根架構の構築方法。
  4. 前記支持材として機能する梁材と、該梁材によって上昇させられる別の梁材とが連設されて前記梁が構成されることを特徴とする、請求項3に記載の屋根架構の構築方法。
  5. 互いに隣接して設置される複数の前記梁上に屋根面が形成されることを特徴とする、請求項3または4に記載の屋根架構の構築方法。
  6. 前記屋根面は、前記複数の梁のそれぞれに対応する領域に分けることができ、
    前記第4のステップおよび前記第9のステップのうちの少なくとも一方は、前記複数の領域それぞれで行われることを特徴とする、請求項5に記載の屋根架構の構築方法。
  7. 前記複数の梁は、互いに平行であることを特徴とする、請求項5に記載の屋根架構の構築方法。
  8. 前記第1のテンション材の前記第1の端部と前記第1の梁材は、前記第1の梁材の端部側又は前記第1の梁材の中間部で接続され、前記第1のテンション材の前記第2の端部と前記第2の梁材は、前記第2の梁材の端部側又は前記第2の梁材の中間部で接続されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の屋根架構の構築方法。
  9. 前記第1のテンション材は、
    一端が前記束材と接続され、他端が前記第1の梁材と接続される第のテンション材と、
    一端が前記束材と接続され、他端が前記第2の梁材と接続される第のテンション材と、
    を備えることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の屋根架構の構築方法。
  10. 前記第1のテンション材は、ロッドまたはワイヤロープであることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の屋根架構の構築方法。
  11. 第1の梁材と第2の梁材とを梁の一部として有する屋根架構であって、
    前記第1の梁材に、支持材に接続される前記第2の梁材をリンク結合させる接続部と、
    前記接続部に対して下方向に延在して接続された束材と、
    一端が前記第1の梁材と接続され、中間部が前記束材に接続され、他端が前記接続部に対して反対側に位置する前記第2の梁材の端部方向に引っ張られることによって前記第2の梁材が前記支持材との接続部を中心にして回転して前記接続部と共に前記第1の梁材を上昇させ、前記第1の梁材が設置位置に到達した後に前記他端が前記第2の梁材に固定されるテンション材と
    を備えることを特徴とする、屋根架構。
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