JPH07102640A - 組立式トラス構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造材であるフレーム部材に外被材支持部を
兼用させることにより、組立式トラス構造物の重量、総
コストを低減することができ、またフレーム部材の長さ
を一辺の長さとするメッシュの大きさより小さい外被材
の取り付けを可能にすると共に、フレーム部材自体の曲
げ剛性を増大させると共に、軸線方向の圧縮，引張り強
度を増大させることができるようにする。 【構成】 フレーム部材２に外被材支持部２１を一体に
突設する。外被材支持部２１はガスケット２６を介して
外被材２４の下面を支持する。フレーム部材２上には押
縁材２２が取付けられており、これによって外被材２４
を前記外被材支持部２１に押し付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハブと呼ばれる接続部
材によってパイプ、押出形材のような任意断面形状を有
し構造材を構成するフレーム部材を順次接続して構築す
る組立式トラス構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】組立式トラス構造物は、端部を偏平に形
成して接続端部とした構造材としてのフレーム部材と、
外周面に放射状に形成された複数個の連結溝に前記フレ
ーム部材の接続端部が圧入嵌合されるハブと呼ばれる接
続部材によって構築されるものであり、組立において溶
接等の接合方法を必要とせず高い継手効率が得られる、
スマートで高い採光性を発揮する、組立作業が簡単、広
い無柱空間が得られるなどの優れた特徴を有している
（特開平３−２４７８３１号公報、米国特許第２，９３
１，４６７号等）ことから、球技場、コンサートホー
ル、温室、博覧会の展示場などに広く利用されている。
そして、この種のトラス構造物の外面には用途に応じて
ガラス、パネル、板部材等の外被材（屋根構成部材）が
取り付けられる。外被材の取付構造としては、実開平２
−９８１２１号公報に示されるように接合点（ハブ）間
に架け渡した２次部材で外被材の周縁部を保持固定する
方式を採っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
この種の組立式トラス構造物においては、屋根を構成す
るために接合点間に設置固定した２次部材で外被材を保
持固定していた。しかし、このような外被材の取付構造
にあっては、当然のことながらトラス全体を外被材で覆
うように施工されるため、２次部材がフレーム部材と重
複して同じ量だけ必要となり、トラス構造物の重量、総
コストが大幅にアップするという問題があった。また、
フレーム部材１本の長さは、一般にフレーム部材の断面
性能に基づいて、座屈強度の観点から最適な長さが決め
られる。この長さを三角形メッシュの一辺の長さとした
場合、外被材の通常の製造寸法限界を越える場合があ
り、そのためフレーム部材の長さが制約されるという問
題もあった。

【０００４】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、フレーム部材に外被材支持部を兼用させることに
より、トラス構造物の重量、総コストを低減することが
でき、またフレーム部材の長さを一辺の長さとするメッ
シュの大きさより小さい外被材の取り付けを可能にする
と共に、フレーム部材自体の軸線方向の圧縮，引張り強
度および曲げ剛性を増大させることができるようにした
組立式トラス構造物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第１の発明は、両端が偏平な接続端部を形成するフレー
ム部材の前記接続端部が圧入嵌合される複数個の連結溝
が放射状に形成されたハブによって前記フレーム部材を
順次連結して構築する組立式トラス構造物において、前
記フレーム部材に一体的に外被材支持部を設け、この外
被材支持部によって外被材を支持するものである。第２
の発明は、上記第１の発明において、フレーム部材間ま
たはフレーム部材とハブ間に外被材支持部を一体的に形
成した補助フレームが支持され、フレーム部材に一体的
に設けられた外被材支持部と補助フレームに形成された
外被材支持部とにより外被材が支持されているものであ
る。

【０００６】

【作用】本発明において、外被材支持部はフレーム部材
に一体的に設けられ、外被材を支持する。また、外被材
支持部はフレーム部材の強度剛性を増大させる。フレー
ム部材は両端に設けられた偏平な接続端部がハブの連結
溝に、面外方向（トラス面と直交する方向）に強軸、面
内方向（トラス面に沿った方向）に弱軸となるよう圧入
嵌合されることで、半剛接トラス構造を構成する。この
半剛接トラス構造は一般のピン接合部を有するトラス構
造と異なり、フレーム部材に面外方向荷重を作用させる
ことが可能である。したがって、外被材の支持のための
２次部材を別個に製作してハブに設置する必要がなく、
フレーム部材を２次部材として併用することができる。

【０００７】なお、本明細書において外被材支持部はフ
レーム部材と一体的に設けるとは、押出成形等により外
被材支持部をフレーム部材と一体に成形した場合および
フレーム部材と外被材支持部を形成する部材を別に成形
しておき、しかる後これら両者を一体になるよう結合し
た場合をいう。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る組
立式トラス構造物の一実施例を示す平面図および正面
図、図２はトラス格点を形成するジョイント部の分解斜
視図、図３（Ａ），（Ｂ）はフレーム部材の正面図およ
び平面図である。これらの図において、１はドーム状の
組立式トラス構造物で、多数のフレーム部材２と、フレ
ーム部材２を接続するハブ３とで構成されている。

【０００９】前記フレーム部材２は、通常アルミニウム
合金の押出形材からなり、両端をプレス加工等により押
し潰して偏平状とし、さらにその先端にディンプルと称
する凹凸４をつける成形を行い、その部分を接続端部５
としている。

【００１０】前記ハブ３は、通常アルミ合金（例：Ａｌ
−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）製の押出形材、または鋳鍛造品に
よって円筒体に形成され、中心に貫通形成されたボルト
挿通孔６と、外周面に放射状に形成され溝内壁面に凹凸
７を有する複数個の連結溝８とを備え、この連結溝８に
前記フレーム部材２の接続端部５が軸線方向から圧入嵌
合されることによりフレーム部材２を互いに接続し、ト
ラス格点を形成している。ボルト挿通孔６にはボルト９
が挿通され、その上下突出端部にワッシャ１０、リング
１１、上蓋（後述する）等が嵌装され、ナット１２の締
結によってリング１１をハブ３の上下面に押し付けるこ
とで、接続端部５が連結溝８から抜けるのを防止してい
る。そして、このトラス格点を順次連結して組立式のト
ラス構造物１を構築する。

【００１１】なお、ボルト挿通孔６およびボルト９は接
続端部５が連結溝８から抜けるのを防ぐためのもので、
ボルト挿通孔６を設けず、リング１１に相当する抜け止
め部材をハブ３にボルト止めしてもよい。

【００１２】このようなドーム状のトラス構造物１にお
いて、任意の立体曲面構造を構築する場合、つまり、曲
線を弦によって近似的に表現するために、フレーム部材
２の接続端部５はフレーム部材２の軸線に対してある角
度をもって切断されており、この角度をコイン角α（図
３）と呼んでいる。トラス工法は、このコイン角αを設
計計算により決めることにより、任意の３次元曲面を三
角形あるいは四角形のメッシュパタンにより構成するこ
とができる設計自由度の高い工法である。

【００１３】フレーム部材２を連結する前記ハブ３は、
その中心軸線がトラス面に直交するように配置される。
そのため、トラス構造物１がドーム状または球面状の場
合、ハブ３の中心軸線は球体の中心点に向かっている。
ハブ３の軸線に垂直な断面において放射状に配置される
連結溝８は、立体曲面構造の各接続点において理論的に
求められる放射角度を有することはなく、最大公約数と
して、例えば６０°ごとに設けられる。また、連結溝８
のハブ軸線に対する角度は設けない（法線に平行）のが
普通である。立体曲面を形成するための調整は、全てフ
レーム部材２の接続端部５をフレーム部材２の左右方向
に軸線に対して所要角度傾斜させることで図っており、
この角度をベンド角（β）と呼んでいる。コイン角αと
ベンド角βは曲面形状、メッシュパタンおよびフレーム
部材２の長さの関数として計算される。フレーム部材２
の接続端部５は、図３（Ａ）に矢印Ａで示す面外方向、
すなわちトラス面と直交する方向に強軸、図３（Ｂ）に
矢印Ｂで示す面内方向、すなわちトラス面に沿った方向
でかつフレーム部材２と直交する方向に弱軸を有するよ
うに配置される。したがって、この組立式トラス構造物
１は、パイプ両端に球状のピン接合部をもつ一般的なト
ラス構造と異なり、半剛接トラス構造を構成し、フレー
ム部材２の軸線方向に沿った圧縮および引張り荷重のみ
ならず横荷重（フレーム部材２の軸線およびトラス面と
直交する方向の荷重）にも十分耐え得る構造とされる。
この構造特性により、組立式トラス構造物ではかなり大
規模なシングルレイヤードーム構造が可能とされる。ま
た、前述の四角形のメッシュパターンもこの構造特性に
より可能とされる。そして、このようなトラス構造物１
の外表面は上記したようにガラス、パネル、板部材等の
外被材によって覆われている。

【００１４】次に、外被材の取付構造を図４〜図７に基
づいて詳述する。図４〜図７は組立式トラス構造物１の
外表面を覆う外被材の取付構造の一実施例を示すもの
で、図４はトラス格点を形成するジョイント部の一部破
断平面図、図５は図４のＶ−Ｖ線拡大断面図、図６は図
４のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は図４のVII −VII 線断
面図である。これらの図において、フレーム部材２は、
断面角型の押出形材からなり、両端部が平面視三角形に
押し潰されてその先端部が接続端部５とされている。フ
レーム部材２の接続端部の加工形成に際しては、図８
（Ａ），（Ｂ）に示すようにフレーム部材２の両端部の
互いに対向する２つの面１３ａ，１３ｂをダイス１４，
１５によって押圧することにより、他の互いに対向する
２つの面１３ｃ，１３ｄをその略中央位置にて内側に折
り曲げて偏平に重合すると共に、凹凸４（図２）をつけ
ることにより簡単に形成することができる。

【００１５】前記フレーム部材２の上面には押縁材２２
の取付部２０と、この取付部２０の両側に位置する左右
一対の支持部２１がそれぞれ一体に突設されている。取
付部２０はフレーム部材２の上面中央に長手方向略全長
にわたって突設されており、上面に前記押縁材２２が複
数個の止めねじ２３によって固定されている。前記支持
部２１は同じくフレーム部材２の上面中央に長手方向略
全長にわたって突設されており、金属板、ガラス等の外
被材２４を支持する外被材支持部を構成するもので、上
方に開放する嵌合溝２５を有し、この嵌合溝２５にゴム
等からなるガスケット２６の下端部がはめ込み固定され
ており、このガスケット２６の上面にて前記外被材２４
の側縁部下面を支持している。前記取付部２０および支
持部２１はフレーム部材２の押出加工時に同時に形成さ
れ、またこれら取付部２０，２１の端部はフレーム端部
の押し潰し加工時に切断除去される。

【００１６】前記押縁材２２は、アルミニウムの押出形
材からなり、両側縁部下面には外被材２４を弾性的に押
圧するガスケット２９を保持する保持部２７が前記フレ
ーム部材２の支持部２１に対応して一体に設けられてい
る。保持部２７は、下方に開放する嵌合溝２８を有し、
この嵌合溝２８に前記ガスケット２９の上端部が嵌着固
定されている。したがって、フレーム部材２と外被材２
４および押縁材２２と外被材２４との隙間は、前記ガス
ケット２６，２９によってシールされており、雨水等が
トラス構造物１内に侵入するのを防止している。

【００１７】前記外被材２４は、１本のフレーム部材２
を１辺とする三角形メッシュ（または矩形メッシュ）と
略同一の大きさを有する三角形とされ、その各頂部２４
ａが図６および図７に示すように前記ハブ３の上面に配
設された前記リング１１上にパッキン３０を介して圧接
されている。また、パッキン３０の上にはライナー３１
が前記ボルト９に嵌装されて配設されており、さらにこ
のライナー３１上には上蓋３３が配設されている。上蓋
３３は円板状に形成されてボルト９によってライナー３
１上に固定されており前記押縁材２２の端部および外被
材２４の頂部２４ａを覆っている。上蓋３３と押縁材２
２および上蓋３３と外被材２４との隙間はバックアップ
ビード３４とシール材３５によってシールされており、
これらによってトラス格点からの雨水の侵入を防止して
いる。バックアップビード３４は上蓋３３の裏面外周部
に隣接する押縁材２２間に位置するよう固定配置されて
おり、下面が外被材２４の上面に当接されている。シー
ル材３５は押縁材２２と上蓋３３およびバックアップビ
ード３４と外被材２４との隙間に充填されている。

【００１８】かくしてこのような構成からなる組立式ト
ラス構造物においては、フレーム部材２の上面に外被材
２４を支持する外被材支持部２１を一体に突設したの
で、フレーム部材２を構造材兼２次部材として用いるこ
とができる。したがって、フレーム部材２とは別個に外
被材２４を支持する２次部材を製作する必要がなく、ト
ラス構造物の重量および総コストを大幅に低減すること
ができる。また、外被材支持部２１はフレーム部材２の
面外方向の曲げ剛性および軸線方向の圧縮，引張りに対
する強度および曲げ剛性を増大させる。このようにフレ
ーム部材２に構造材と外被材支持のための２次部材を兼
用させること、言い換えればフレーム部材に外被材２４
による面外方向荷重を作用させる方式は、この種の組立
式トラス構造物の分野において全く新しい考え方で、上
記した通り面外方向荷重に耐え得る半剛接トラス構造を
採用することにより初めて可能とされる。

【００１９】図９〜図１３はそれぞれ本発明の他の実施
例を示す断面図である。

【００２０】図９は外被材２４の外被材支持部２１を取
付部２０から遠く離し、フレーム部材２の上面両端部に
設けた例である。３７はシール部材である。その他の構
成は上記実施例と同様である。

【００２１】図１０はフレーム部材２とは別個に製作し
た外被材支持部構成部材４０をフレーム部材２に係合さ
せて両者を一体化した例である。この外被材支持部構成
部材４０の上面に形成した外被材支持部４２で外被材２
４を支持するように構成したものである。外被材支持部
構成部材４０はフレーム部材２の上面中央に設けたスラ
イド溝４１によって長手方向端部よりスライドして係合
され、上面中央に押縁材２２がねじ止め固定され、また
上面両端部にはガスケット２６を介して前記外被材２４
を支持する外被材支持部４２が一体に設けられている。
なお、押縁材２２は図５および図９に示したものと同様
の構成とされる。

【００２２】図１１は、図１０に示した実施例の変形例
で、外被材支持部構成部材４０をフレーム部材２の上面
中央に突設した板状の取付部４４にボルト４５およびナ
ット４６によって締結固定したものである。その他の構
成は図１０と同様である。

【００２３】図１２はフレーム部材２とは別個に形成さ
れた補助フレーム５０の一端を、三角形メッシュの１つ
の頂点を形成するハブ３に連結固定し、他端を他の２つ
のハブ３，３間に架設されたフレーム部材２の中点位置
に連結固定することにより、フレーム部材２による三角
形メッシュを２つの三角形メッシュに分割したものであ
る。なお、図示を省略したが、各フレーム部材２の上面
には図５，図９に示した外被材支持部２１または図１
０，図１１に示した外被材支持部構成部材４０が設けら
れている。また、補助フレーム５０はその上面に一体的
に外被材支持部が形成されると共に外被材を配設した後
に押縁材等で外被材を固定することは上記各フレーム部
材２と同様であり、構造も同様である。但し、補助フレ
ーム５０はトラス構造物の構造材でないため、外被材に
加わる外圧、内圧に対する強度を保持できれば十分であ
り、断面寸法の小さいもので十分であることは云うまで
もない。

【００２４】このように、フレーム部材２とハブ３間に
補助フレーム５０を設けて三角形メッシュを分割する
と、小さな外被材２４の取り付けが可能である。

【００２５】図１３は図１２に示した実施例と同様に３
つの補助フレーム５０を用いて三角形メッシュを４分割
したものである。各補助フレーム５０は、端部がフレー
ム部材２の中点位置に接合固定されることで、フレーム
部材２による１つの三角形メッシュは、４つの小さなメ
ッシュに分割され、その各々に対して外被材の取り付け
を可能にしている。

【００２６】なお、上記実施例はいずれもフレーム部材
２を断面角形の押出形材で製作した場合について説明し
たが、本発明はこれに何等特定されるものではなく、例
えば円形、Ｉ形、Ｈ形、Ｔ形等適宜形状のフレーム部材
を用いることが可能であり、要は外被材支持部を設け易
い形状のものであればよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る組立式
トラス構造物は、フレーム部材に外被材支持部を一体的
に設けたので、フレーム部材に構造材と外被材を支持す
る２次部材を兼用させることができ、重量およびコスト
の大幅な低減を可能にし、またメッシュの大きさより小
さい外被材の取り付けを可能にすると共に、フレーム部
材自体の強度剛性を増大させることができ、より一層組
立式トラス構造物の耐力を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ）は本発明に係る組立式トラス構
造物の一実施例を示す平面図および正面図である。

【図２】トラス格点を形成するジョイント部の分解斜視
図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）はフレーム部材の正面図および
平面図である。

【図４】トラス格点を形成するジョイント部の一部破断
平面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線拡大断面図である。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】図４のVII −VII 線断面図である。

【図８】（Ａ），（Ｂ）はフレーム部材の接続端部の形
成方法を示す図と接続端部の斜視図である。

【図９】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施例を示す断面図であ
る。

【図１１】本発明のさらに他の実施例を示す断面図であ
る。

【図１２】本発明のさらに他の実施例を示す平面図であ
る。

【図１３】本発明のさらに他の実施例を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１ ドーム型トラス構造物 ２ フレーム部材 ３ ハブ ５ 接続端部 ８ 連結溝 ２１ 外被材支持部 ２２ 押縁材 ２４ 外被材 ４０ 外被材支持部構成部材 ４２ 外被材支持部 ５０ 補助フレーム

フロントページの続き (72)発明者 竹田 好宏 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 株式会社日軽技研内 (72)発明者 正木 勉 東京都港区三田３丁目13番12号 日本軽金 属株式会社内 (72)発明者 北村 実 東京都港区三田３丁目13番12号 日本軽金 属株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端が偏平な接続端部を形成するフレー
   ム部材の前記接続端部が圧入嵌合される複数個の連結溝
   が放射状に形成されたハブによって前記フレーム部材を
   順次連結して構築する組立式トラス構造物において、 前記フレーム部材に一体的に外被材支持部を設け、この
   外被材支持部によって外被材を支持することを特徴とす
   る組立式トラス構造物。
2. 【請求項２】 請求項１記載の組立式トラス構造物にお
   いて、フレーム部材間またはフレーム部材とハブ間に外
   被材支持部を一体的に形成した補助フレームが支持さ
   れ、フレーム部材に一体的に設けられた外被材支持部と
   補助フレームに形成された外被材支持部とにより外被材
   が支持されていることを特徴とする組立式トラス構造
   物。