JPH10280530A - トラス用ハブおよびそれを用いたトラス構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラス構造体の強度を増大させ、鉛直方向の
荷重に対して十分耐え得るようにする。 【解決手段】 棒状体に形成されたハブ連結体８の両端
部にハブ７を一体に形成する。ハブ連結体８は、上面部
と下面部のトラス格点を連結し、ラチス材として機能す
る。ハブ７の周面に設けた連結溝２８にフレーム部材６
の接続端部１８を圧入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダブルレイヤー式
トラス構造物の骨組部分のトラス構造体において、その
構造部材として用いられるトラス用ハブおよびそれを用
いたトラス構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のトラス構造体は、フレーム部材
を円柱状のハブと称するジョイントによって接続するこ
とにより構築されるもので、組立においてボルトや溶接
による接合を必要としないため組立作業が簡単で、高い
継手効率が得られ、スマートで高い採光性と広い無柱空
間が得られるなどの優れた特徴を有していることから、
野外コンサートホール、ガソリンスタンド、プール、展
示場等の屋根、ビルの側面外壁、植物園用ドーム、寺院
ドーム等の構造物に広く採用されている。

【０００３】このようなダブルレイヤー式トラス構造体
としては、ドーム型、モスク型、ピラミッド型、フラッ
トストラクチャー型、あるいはバレルヴォールト型等の
各種形状を呈するトラス構造体があるが、それらが独立
した構築物として用いられる場合ならびに構築物の一部
の構造部分として併設される構造物として用いられる場
合なども含まれる。

【０００４】これらのトラス構造物の中、特に本発明は
ダブルレイヤー式のフラットストラクチャー型とバレル
ヴォールト型のトラス構造物の骨組部分（以下、トラス
構造体という）を対象としている。なお、ダブルレイヤ
ー式は、所定の間隔をおいて設けた上面部および下面部
と、これらを連結する斜材ないし斜材とラチス材によっ
てトラス状に結合する構造様式で、静的な鉛直方向の荷
重に対してシングルレイヤー式より大きな強度を有する
ことから、フラットストラクチャー型およびバレルヴォ
ールト型に広く採用されている。

【０００５】このようなトラス構造物のトラス構造体に
おいて、最近では積雪、強震度の地震等に対しても十分
に耐え得る強度を有するものが要望されていることか
ら、大きな構造物を構築する場合は、厚肉パイプからな
るフレーム部材を使用したり、フレーム部材の長さを短
くしたり、ラチス材の本数や径を大きくしたりすること
によりトラスの剛性を高めるなど種々の対策を講じてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、厚肉パ
イプを使用したりパイプ径を大きくすると、トラス構造
体自体の重量が増加するため、トラス構造体自体を大き
くすることができず、短いフレーム部材を用いたりラチ
ス材の本数を多くすると、トラス格点となる筒状ハブの
数も増加するため組立作業に時間を要するという問題が
あった。

【０００７】本発明は上記した従来の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、比較
的簡単な構成で強度を増大させることができ、鉛直方向
の荷重に対して十分耐え得るようにしたトラス構造体を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係るトラス用ハブは、外周面に複数個の連結溝
が形成されたハブと、これら連結溝に端部が嵌合された
フレーム部材によって上面部と下面部をそれぞれ形成し
てなるダブルレイヤー式立体トラス構造体において、前
記上面部を形成するハブと前記下面部を形成するハブ
を、上面部と下面部を連結する棒状のハブ連結体の両端
部に一体または一体的にそれぞれ設けたことを特徴とす
る。また、本発明に係るトラス用ハブは、ハブ連結体を
押出形材で一体に形成したことを特徴とする。また、本
発明に係るトラス用ハブは、ハブにねじ部を設け、この
ねじ部にハブ連結体の端部を螺合したことを特徴とす
る。また、本発明に係るトラス構造体は、外周面に複数
個の連結溝が形成された複数のハブと、これら連結溝に
端部が嵌合された複数のフレーム部材によって上面部と
下面部をそれぞれ形成するとともに、前記上面部と下面
部のハブ間を適宜斜材により締結してなるダブルレイヤ
ー式立体トラス構造体において、前記上面部を形成する
ハブと前記下面部を形成するハブを、上面部と下面部を
連結する棒状のハブ連結体の両端部に一体または一体的
にそれぞれ設けたトラス用ハブで形成したことを特徴と
する。また、本発明に係るトラス構造体は、ハブとハブ
連結体を押出形材によって一体に形成したことを特徴と
する。さらに、本発明に係るトラス構造体は、ハブにね
じ部を設け、このねじ部にハブ連結体を螺合したことを
特徴とする。

【０００９】本発明において、上面部と下面部のハブが
設けられる棒状のハブ連結体は、上面部と下面部間の圧
縮力を受けるラチス材として機能するために斜材は張力
に対する抗力を受けもつ材料を配設するのみでトラス構
造体の強度を増大させる。ハブはハブ連結体に一体また
は一体的に形成されることにより、部品点数および組立
工数を削減する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明をダブル
レイヤーのフラットストラクチャー型トラス構造体に適
用した一実施の形態を示す正面図、図２は要部の正面
図、図３は要部の平面図、図４は要部の側面図、図５は
接合構造部の一部を破断して示す平面図、図６はハブと
フレーム部材の分解斜視図である。これらの図におい
て、ダブルレイヤーのフラットストラクチャー型トラス
構造体１は、上面部２、下面部３、斜材４およびハブ連
結体８によってトラス状に構築されて台座構造物５上に
設置され、上面全体が図示しない屋根部材で覆われるこ
とによりフラットストラクチャー型のトラス構造物が完
成する。なお、台座構造物５は、コンクリート壁、パネ
ル体、窓体ならびに支柱等からなり、トラス構造物を支
持するに十分な強度を有している。

【００１１】前記上面部２と前記下面部３は全く同一構
造で、同位相で配設される多数のフレーム部材６と、こ
れらのフレーム部材６を接続する複数の円柱状ハブ（以
下、単にハブともいう）７とでそれぞれ構成されてい
る。また、上面部２のハブ７と下面部３のハブ７は、図
６に示すように丸棒からなる１本のハブ連結体８の両端
部にそれぞれ一体に形成されているが、これに限らず図
７に示すように別個に製作され、ハブ７に設けた雄ねじ
部７Ａをハブ連結体８の端面に設けたねじ孔８Ａに螺合
したものであってもよい。。

【００１２】前記フレーム部材６は、アルミニウム合金
のＪＩＳ Ａ６０６１−Ｔ６，Ａ６０６３−Ｔ６または
ステンレス材のＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等の直管か
らなるフレーム本体１１と、このフレーム本体１１の各
端部にそれぞれ取付けられた連結部材１２の２部材によ
って構成されている。

【００１３】前記フレーム本体１１は、外径が２５〜３
００ｍｍφ、長さが０．５〜４ｍ、肉厚が１〜１０ｍｍ
程度で、内周面の両端部には図６に示すように前記連結
部材１２が螺合する雌ねじ１３が形成されている。

【００１４】前記連結部材１２は、アルミニウム合金の
押出形材を切断して切削加工するかもしくは鋳造ないし
鍛造によって製作されるもので、円柱状の基部１２Ａ
と、この基部１２Ａの先端面に一体に設けられた連結部
１２Ｂとで構成されている。前記基部１２Ａの外周に
は、前記フレーム本体１１の雌ねじ１３に螺合する雄ね
じ１４が形成されている。前記連結部１２Ｂは、高さが
前記ハブ７の高さと略等しく、幅が前記基部１２Ａの外
径より大きい平面視台形状で、先端面に前記ハブ７の外
周面の一部が接触する凹面状に湾曲した接触面１６が高
さ方向全長にわたって形成されるとともに、前記ハブ７
の連結溝２８に嵌合する接続端部１８が一体に突設され
ている。また、接続端部１８の両側面には、ハブ７との
結合を確実にするためにディンプルと称する凹凸１９が
設けられている。前記連結部１２Ｂの両側面２０は、フ
レーム部材６の軸線に対して４５度傾斜することにより
互いに直交する斜面に形成され、図５に示すように隣接
する連結部材１２の側面２０に密接する。

【００１５】このような連結部材１２を押出形材によっ
て製作する場合は、図８に示すように先端面に接触面１
６と接続端部１８を有しハブ７の軸線方向に長い平面視
台形状の押出形材２１を製作し、この押出形材２１をハ
ブ７の長さと略等しい長さに切断した後、接続端部１８
とは反対側を旋盤等によって円柱状に加工して周面に雄
ねじ１４を形成し、この部分を基部１２Ａとすればよ
い。

【００１６】ここで、本実施の形態においては、前記連
結部材１２どうしの側面２０を単に密接させたが、図９
に示すように密接させてボルト４２およびナット４３に
よって締結してもよい。さらに、連結部材１２の軽量化
を図るため、図１０に示すように連結部１２Ｂに上下面
に開放する開口部４８を形成したものであってもよい。
また、このような開口部４８は図６に示す保持板３１に
予め突起部を設けておき、この突起部を開口部４８に嵌
挿すると各フレーム部材６とハブ７との結合強度を増大
することができる。

【００１７】前記ハブ７は、通常アルミニウム合金ＪＩ
Ｓ Ａ６０８２−Ｔ６、ステンレス材のＳＣＳ１１やＳ
ＣＳ１３の押出形材または鋳造品によって筒状に形成さ
れ、中心にねじ穴２６を有している。また、ハブ７の外
周面には、溝壁面に凹凸２７を有する前記連結溝２８が
周方向に等間隔をおいて４つ形成され、これらの連結溝
２８に前記連結部材１２の接続端部１８が軸線方向から
圧入されることによりフレーム部材６を互いに接続し、
トラス格点を形成している。ねじ穴２６にはボルト３０
が保持板３１を介してねじ止めされ、保持板３１を上面
部２においてはハブ７の上面に、下面部３においては下
面に押し付けることで、前記接続端部１８が連結溝２８
から抜けるのを阻止している。また、このボルト３０と
保持板３１は、上面部２の上面に図示しないルーフパネ
ル部材を取付けるためにも利用される。ハブ７の外径は
５０〜２００ｍｍφ、長さは４０〜３００ｍｍ程度であ
る。そして、このような上面部２および下面部３を構成
するハブ７は、前記ハブ連結体８と連続して一体に押出
成形されている。前記ねじ穴２６は、ハブ７を押出成形
する際に貫通する下穴を成形しておき、この下穴を利用
してタップ等によりねじ切りしてもよいし、ハブ７に下
穴を形成しておかずに必要な面のみにドリルおよびタッ
プ等でねじ切りしてもよい。

【００１８】このようにハブ７とハブ連結体８を一体に
製作するかもしくは一体的に取付けて用いると、トラス
構造部材の部品点数を削減することができる利点があ
る。また、ハブ連結体８は、上面部２と下面部３のトラ
ス格点を互いに連結し上面部と下面部間の圧縮力を受け
るラチス材を構成するため、前記斜材４とともにトラス
構造体１の機械的強度を増大させる。前記連結溝２８
は、ハブ７およびハブ連結体８を押出加工によって一体
に製作する場合、ハブ７およびハブ連結体８の全長にわ
たって形成される。ハブ連結体８をハブ７と別個に製作
する場合は、図７に示すように連結溝２８をハブ連結体
８に形成する必要がないことはいうまでもない。

【００１９】前記斜材４は、一端が球状の継手３５にそ
れぞれ接続された８本のタイロッド３８を備えている。
前記球状継手３５は、上下各４つずつ合計８本のフレー
ム部材６と、上下のフレーム部材６の端部を連結する４
つのハブ連結体８によって形成される立方体の中心に位
置付けられている。前記タイロッド３８は、前記立方体
の対角線方向に設けられ、他端が前記ハブ連結体８の各
端部付近にブラケット３６を介して取付けられた連結金
具３７にぞれぞれ連結されている。タイロッド３８の両
端部は、球状継手３５と連結金具３７に設けたねじ孔に
それぞれ螺合されている。この場合、球状継手３５には
例えば右ねじのねじ孔が形成され、連結金具３７には左
ねじが形成され、これによってトラス構造体１の要所に
張力を付与している。すなわち、斜材４の組立に際し
て、先ずタイロッド３８の各端部を球状継手３５と連結
金具３７のねじ孔に螺合し、次いで連結金具３７をブラ
ケット３６に取付け、しかる後タイロッド３７を回転さ
せて球状継手３５と連結金具３７を互いに引き寄せる方
向に移動させる。その結果、トラス構造体１は張力が付
与される。

【００２０】前記ブラケット３６は、Ω形に形成された
２つの金具で構成され、これらの金具を前記ハブ７の内
側に位置して前記ハブ７またはハブ連結体８に設けた嵌
合溝４０（図６参照）に嵌合して挟み込み、両端部をボ
ルトによって連結することによりハブ連結体８に取付け
られている。なお、嵌合溝４０は、ブラケット３６がハ
ブ連結体８の軸線方向に移動するのを防止するために設
けられるもので、ハブ７またはハブ連結体８の成形後に
切削加工によって形成される。またこのブラケット３６
は、連結部材１２の接続端部１８がハブ７の連結溝２８
より移動しないように保持板３１とともに保持する。た
だし、ボルトによってハブ連結体８に直接固定する場合
は、嵌合溝４０を形成する必要がない。なお、斜材４の
配置は上記の他、上面部２と下面部３の対向する一対の
フレーム部材６どうしと、この両端に配置される四角形
平面と上面部２および下面部３において各フレーム部材
により形成される四角形平面内において対角線を結ぶよ
うに配設してもよい。

【００２１】このような構造からなるトラス構造体１を
組立てるには、ハブ連結体８の両端部に設けた各ハブ７
の連結溝２８に、フレーム部材６の端部を構成する連結
部材１２の接続端部１８をハブ７の軸線方向から順次圧
入し、ボルト３０によってハブ７と保持板３１を締結す
る。接続端部１８を連結溝２８に圧入によって嵌合する
と、ハブ７の外周面と連結部材１２の接触面１６は互い
に接触する。また、各連結部材１２の側面２０は、フレ
ーム部材６の軸線に対して４５度傾斜し互いに直交する
斜面に形成されているため、図５に示すようにハブ７に
連結されるとハブ７の周方向に９０度離間して設けられ
る他の連結部材１２の側面２０に密接する。このように
して上面部２と下面部３を組立てる。

【００２２】次に、斜材４を組立てる。この組立は先ず
ハブ連結体８の嵌合溝４０にブラケット３６を取付け
る。次に上記したようにタイロッド３８の各端部を球状
継手３５と連結金具３７のねじ孔に螺合し、次いで連結
金具３７を前記ブラケット３６に取付け、しかる後タイ
ロッド３７を引き寄せ方向に回転させて球状継手３５と
連結金具３７を互いに接近する方向に移動させることに
よりトラス構造体１に所定の張力を付与する。しかし
て、トラス構造体１を構築することができる。

【００２３】このような構造からなるフラットストラク
チャー型のトラス構造体１においては、ハブ連結体８に
よって上面部２と下面部３を連結しているので、ハブ連
結体８が斜材４とともにトラス構造体１の鉛直方向に対
する強度、剛性を増大させることができる。したがっ
て、厚肉のパイプでフレーム本体１１を形成したり、フ
レーム本体１１を短縮したりする必要がなく、大型のト
ラス構造体を構築することが可能である。また、上面部
２と下面部３のハブ７をハブ連結体８と一体にまたは一
体的に製作しているので、部品点数を削減でき、組立作
業性を向上させることができる。

【００２４】さらに、隣り合う連結部材１２の側面２０
を互いに密接させているので、フレーム部材６の端部間
に隙間が生じず、隣り合うフレーム部材の割り角θ（９
０度、図５参照）を一定に保持することができる。した
がって、フレーム部材６が軸線方向の圧縮または引張荷
重を受けたとき、ハブ７に周方向の回転モーメントが発
生せず、ハブ７の面内方向（図５の矢印Ａ，Ｂ方向）の
回転に対する抵抗力を増大させることができ、フレーム
部材６の接続端部１８が面内方向に折れ曲がったりせ
ず、トラス構造体１の強度を一層増大させることができ
る。

【００２５】図１１は本発明の他の実施の形態を示す接
合構造部の一部を破断して示す平面図である。上記した
実施の形態においては、いずれも立方体を単位とするト
ラス構造体を示したが、本実施の形態は三角形を単位と
するトラス構造体に適用した例を示している。そのた
め、ハブ７の外周に６つの連結溝２８を周方向に６０度
の間隔をおいて形成し、これらの連結溝２８に各フレー
ム部材６の接続端部１８を圧入することにより１つのハ
ブ７と６つのフレーム部材６とによってトラス格点を形
成している。連結部材１２の連結部１２Ａの左右両側面
２０は、軸線に対して３０度傾斜した斜面に形成される
ことにより６０度の角度で互いに交差し、隣り合う連結
部材１２の側面２０に密接している。また、隣り合う連
結部材１２は、図９に示した連結部材と同様にボルト４
２とナット４３によって互いに連結されている。なお、
上面部と下面部のハブ７がハブ連結体の両端に一体また
は一体的に設けられていることは上記した実施の形態と
同じである。このような構造においても、上記した実施
の形態と同様な効果が得られる。

【００２６】なお、上記した実施の形態においては、い
ずれもダブルレイヤー式フラットストラクチャー型構造
のトラス構造体に適用した例を示したが、本発明はこれ
に限らず図１２に示すダブルレイヤー式のバレルヴォー
ルト型トラス構造体５０にも適用することが可能であ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係るトラス用
ハブおよびそれを用いたトラス構造体によれば、ハブ連
結体の両端にハブをそれぞれ設けているので、ハブ連結
体が上面部と下面部をハブを介して連結しラチス材とし
て機能する。したがって、トラス構造体の鉛直方向の荷
重に対する強度、剛性が増大し、大型のトラス構造体を
構築することが可能である。また、ハブとハブ連結体を
一体に製作すると、部品点数を削減でき、製作が容易で
組立作業性を向上させることができる。また、斜材は単
に張力を受ける簡単な構造ですむ。さらに、上面部と下
面部のフレーム部材の位置を従来のダブルレイヤー式ト
ラス構造物のごとく位相をずらす必要がなく、構造物端
部側の設計が容易になるとともに従来の構造物とは違っ
た斬新なデザインが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明をダブルレイヤーのフラットストラク
チャー型トラス構造体に適用した一実施の形態を示す正
面図である。

【図２】 要部の正面図である。

【図３】 要部の平面図である。

【図４】 要部の側面図である。

【図５】 接合構造部の一部を破断して示す平面図であ
る。

【図６】 ハブとフレーム部材の分解斜視図である。

【図７】 本発明の他の実施の形態を示すハブとハブ連
結体の斜視図である。

【図８】 連結部材を製作する前の押出形材を示す斜視
図である。

【図９】 本発明の他の実施の形態を示す接合構造部の
一部を破断した平面図である。

【図１０】 本発明のさらに他の実施の形態を示す接合
構造部の一部を破断した平面図である。

【図１１】 本発明のさらに他の実施の形態を示す接合
構造部の一部を破断した平面図である。

【図１２】 バレルヴォールト型トラス構造体の正面図
である。

【符号の説明】

１…トラス構造体、２…上面部、３…下面部、４…斜
材、６…フレーム部材、７…ハブ、８…ハブ連結体、１
１…フレーム本体、１２…連結部材、１６…接触面、１
８…接続端部、２０…側面、２８…連結溝。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に複数個の連結溝が形成されたハ
   ブと、これら連結溝に端部が嵌合されたフレーム部材に
   よって上面部と下面部をそれぞれ形成してなるダブルレ
   イヤー式立体トラス構造体において、 前記上面部を形成するハブと前記下面部を形成するハブ
   を、上面部と下面部を連結する棒状のハブ連結体の両端
   部に一体または一体的にそれぞれ設けたことを特徴とす
   るトラス用ハブ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトラス用ハブにおいて、 ハブ連結体を押出形材で一体に形成したことを特徴とす
   るトラス用ハブ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のトラス用ハブにおいて、 ハブにねじ部を設け、このねじ部にハブ連結体の端部を
   螺合したことを特徴とするトラス用ハブ。
4. 【請求項４】 外周面に複数個の連結溝が形成された複
   数のハブと、これら連結溝に端部が嵌合された複数のフ
   レーム部材によって上面部と下面部をそれぞれ形成する
   とともに、前記上面部と下面部のハブ間を適宜斜材によ
   り締結してなるダブルレイヤー式立体トラス構造体にお
   いて、 前記上面部を形成するハブとこれと対向する前記下面部
   を形成するハブを、上面部と下面部を連結する棒状のハ
   ブ連結体の両端部に一体または一体的にそれぞれ設けた
   トラス用ハブで形成したことを特徴とするトラス構造
   体。
5. 【請求項５】 請求項４記載のトラス構造体において、 ハブとハブ連結体を押出形材によって一体に形成したこ
   とを特徴とするトラス構造体。
6. 【請求項６】 請求項４記載のトラス構造体において、 ハブにねじ部を設け、このねじ部にハブ連結体を螺合し
   たことを特徴とするトラス構造体。