特許 6368534 構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6368534

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】構造物

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20180723BHJP

   E04B 1/342 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   E04H9/02 331Z

   E04B1/342 A

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-95455(P2014-95455)

(22)【出願日】2014年5月2日

(65)【公開番号】特開2015-212484(P2015-212484A)

(43)【公開日】2015年11月26日

【審査請求日】2017年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】関 光雄

(72)【発明者】

【氏名】津山 皓司

(72)【発明者】

【氏名】藤井 英二

【審査官】 新井 夕起子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２９３９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２１４５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５２８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００９６４５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｅ０４Ｂ １／００ − １／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の脚部がそれぞれ外側へ変位可能に免震装置に支持される屋根架構と、
前記一対の脚部を連結すると共に鉛直荷重を支持するスラスト力抵抗部材と、
を備える構造物。

【請求項2】

前記スラスト力抵抗部材が、
前記一対の脚部に架設される上弦材と、
前記上弦材の下側に配置され、下方へ凸状を成す下弦材と、
前記上弦材と前記下弦材とを上下方向に連結する束材と、
を有する、
請求項１に記載の構造物。

【請求項3】

前記スラスト力抵抗部材は、床を支持する、
請求項１または請求項２に記載の構造物。

【請求項4】

前記屋根架構は、頂部に向かうに従って幅が狭くなる、
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物に関する。

【背景技術】

【0002】

人工地盤を支持するアーチと、アーチの脚部同士を連結する引張線材（引設部材）とを備える人工地盤構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に開示された技術では、アーチの脚部に発生する外向きのスラスト力に引張線材が抵抗することにより、アーチの脚部間の開きが抑制される。これにより、アーチに発生する曲げモーメントを低減している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−２７２１１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、アーチ等の架構の大型化等に伴って架構に発生するスラスト力が大きくなると、引張線材等のスラスト力抵抗部材に求められる抵抗力も増加するため、コストがかかる可能性がある。

【0006】

本発明は、上記の事実を考慮し、コストを削減しつつ、架構に発生する曲げモーメントを低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１態様に係る構造物は、一対の脚部がそれぞれ外側へ変位可能に支持される架構と、前記一対の脚部を連結すると共に鉛直荷重を支持するスラスト力抵抗部材と、を備える。

【0008】

第１態様に係る構造物によれば、架構の一対の脚部は、スラスト力抵抗部材によって連結される。このスラスト力抵抗部材が、一対の脚部の各々に発生する外向きのスラスト力に抵抗することにより、一対の脚部間の開きが低減される。この結果、一対の脚部間の開きに伴って架構に発生する曲げモーメントが小さくなる。

【0009】

また、スラスト力抵抗部材は、鉛直荷重を支持する。これにより、例えば、架構の一対の脚部を内側へ引き込む引込み力をスラスト力抵抗部材に発生させることができる。この引込み力によってスラスト力抵抗部材の抵抗力を高めることにより、一対の脚部間の開きがさらに低減される。これにより、一対の脚部間の開きに伴って架構に発生する曲げモーメントがさらに小さくなる。したがって、架構に対する曲げ補強等が軽減されるため、架構の施工コストを削減することができる。

【0010】

また、他の例としては、スラスト力抵抗部材を床や設備機器等を支持する支持部材として使用することにより、材料コストを削減することができる。

【0011】

このように本発明では、コストを削減しつつ、架構に発生する曲げモーメントを低減することができる。

【0012】

第２態様に係る構造物は、第１態様に係る構造物において、前記スラスト力抵抗部材が、前記一対の脚部に架設される上弦材と、前記上弦材の下側に配置され、下方へ凸状を成す下弦材と、前記上弦材と前記下弦材とを上下方向に連結する束材と、を有する。

【0013】

第２態様に係る構造物によれば、架構の一対の脚部には、上弦材が架設される。また、上弦材の下側には、下弦材が配置される。この上弦材と下弦材とは、束材によって上下方向に連結される。

【0014】

ここで、下弦材は、下方へ凸状を成している。そのため、架構の一対の脚部から下弦材にスラスト力（引張力）が作用すると、下弦材が伸長すると共に、当該下弦材の伸長に伴って束材を介して上弦材が上方へ押し上げられる。これにより、スラスト力抵抗部材全体のたわみ等が小さくなるため、スラスト力抵抗部材に対する曲げ補強等を軽減することができる。したがって、スラスト力抵抗部材の材料コストを削減することができる。

【0015】

第３態様に係る構造物は、第１態様または第２態様に係る構造物において、前記架構は、屋根架構であり、前記スラスト力抵抗部材は、床を支持する。

【0016】

第３態様に係る構造物によれば、スラスト力抵抗部材を床を支持する支持部材として使用することにより、床の施工コストを削減することができる。

【発明の効果】

【0017】

以上説明したように、本発明に係る構造物によれば、コストを削減しつつ、架構に発生する曲げモーメントを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る構造物を示す立面図である。

【図2】（Ａ）は図１の構造物を示すモデル図であり、（Ｂ）は図１の構造物の変形例を示すモデル図である。

【図3】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示されるスラスト力抵抗部材の変形例を示す側面図である。

【図4】（Ａ）及び（Ｂ）は、図１に示されるスラスト力抵抗部材の変形例を示す側面図である。

【図5】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１に示される屋根架構の変形例を示す立面図である。

【図6】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示される屋根架構の変形例を示す斜視図である。

【図7】（Ａ）及び（Ｂ）は、図１に示されるスラスト力抵抗部材の変形例を示す斜視図である。

【図8】図１に示される屋根架構の支持構造の変形例を示すモデル図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る構造物について説明する。

【0020】

図１には、本実施形態に係る構造物１０が示されている。構造物１０は、例えば、コンサートホールや、各種イベント等を行う多目的ホール、体育館、競技場等として用いられる。この構造物１０は、屋根架構１２と、免震装置２０と、基礎２２と、スラスト力抵抗部材３０とを備えている。

【0021】

屋根架構１２は、全体として上方へ凸を成す略三角形状に形成されており、その内側に内部空間１４を形成している。この屋根架構１２は、その頂部１２Ｔから両側へ延出する一対の斜め梁１６を有している。一対の斜め梁１６は、屋根架構１２の頂部１２Ｔから外側へ向かうに従って下方へ傾斜しており、図示しない折板等の屋根材を支持している。

【0022】

また、屋根架構１２には、免震構造（屋根免震）が適用されている。具体的には、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌは、免震装置２０を介して基礎２２に支持されている。つまり、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌは、外側（矢印Ｆ方向）及び内側（矢印Ｐ方向）へそれぞれ変位可能に基礎２２に支持されている。なお、本実施形態では、一対の斜め梁１６の下部によって、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌが構成されている。

【0023】

免震装置２０は、積層ゴム支承とされている。なお、免震装置２０は、積層ゴム支承に限らず、滑り支承や転がり支承でも良い。この免震装置２０の上フランジ部は、屋根架構１２の脚部１２Ｌに図示しないアンカーやボルト等を介して固定されている。一方、免震装置２０の下フランジ部は、図示しないアンカー等やボルト等を介して基礎２２に固定されている。基礎２２は、例えば、基礎スラブや基礎梁、フーチング等で形成される。

【0024】

スラスト力抵抗部材３０は、長尺の梁状部材で形成されている。このスラスト力抵抗部材３０は、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌ間に配置されており、一対の脚部１２Ｌを連結している。ここで、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌには、屋根架構１２の自重Ｇや折板等の屋根材（図示省略）の積載荷重等によって、外側へ開こうとする外向きのスラスト力Ｆが発生する。このスラスト力Ｆに対して、スラスト力抵抗部材３０が抵抗することにより、一対の脚部１２Ｌ間の開きが抑制されている。

【0025】

また、スラスト力抵抗部材３０は、内部空間１４の床１８を支持する支持部材としても機能する。具体的には、スラスト力抵抗部材３０の上には、床１８が形成されている。床１８は、例えば、鉄筋コンクリート等で形成されており、スラスト力抵抗部材３０の一端部から他端部に亘っている。この床１８によってスラスト力抵抗部材３０に鉛直荷重Ｖが付与されている。換言すると、スラスト力抵抗部材３０は、床１８の鉛直荷重Ｖを支持している。そして、床１８の鉛直荷重Ｖ及びスラスト力抵抗部材３０の自重によって、スラスト力抵抗部材３０の両端部に一対の脚部１２Ｌを内側へ引き込む引込み力Ｐが発生している。

【0026】

次に、本実施形態の作用について説明する。

【0027】

本実施形態によれば、屋根架構１２は、その一対の脚部１２Ｌが免震装置２０を介して基礎２２に支持されている。これにより、地震時における屋根架構１２及び当該屋根架構１２に支持された床１８等の振動周期が長周期化される。したがって、屋根架構１２及び床１８等に発生する地震力を低減されるため、屋根架構１２等の破損、損傷等が抑制される。

【0028】

ここで、図２（Ａ）には、構造物１０のモデル図が示されている。この図２（Ａ）に示されるように、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌには、当該屋根架構１２の自重Ｇや図示しない屋根材等の積載荷重によって外向きのスラスト力Ｆがそれぞれ発生する。このスラスト力Ｆにより、二点鎖線で示されるように一対の脚部１２Ｌが外側へ開くと、一対の斜め梁１６に発生する曲げモーメントＭが大きくなり、一対の斜め梁１６に対する曲げ補強等が増加する可能性がある。特に、本実施形態では、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌが免震装置２０によって支持されるため、一対の脚部１２Ｌが外側へ開き易く、一対の斜め梁１６に発生する曲げモーメントＭが大きくなり易い。

【0029】

この対策として本実施形態では、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌが、スラスト力抵抗部材３０によって連結されている。このスラスト力抵抗部材３０が、その剛性 によってスラスト力Ｆに抵抗することにより、一対の脚部１２Ｌ間の開きが低減される。この結果、一対の脚部１２Ｌ間の開きに伴って屋根架構１２に発生する曲げモーメントＭが小さくなる。したがって、屋根架構１２に対する曲げ補強等が軽減されるため、屋根架構１２の施工コストを削減することができる。

【0030】

また、スラスト力抵抗部材３０は、床１８の鉛直荷重Ｖを支持している。この鉛直荷重Ｖ及びスラスト力抵抗部材３０の自重によって、スラスト力抵抗部材３０が下方へ凸状に湾曲しようとすることにより、スラスト力抵抗部材３０の両端部に一対の脚部１２Ｌを内側へ引き込む引込み力Ｐが発生する。この引込み力Ｐによってスラスト力抵抗部材３０の抵抗力を高めることにより、一対の脚部１２Ｌ間の開きがさらに低減される。したがって、屋根架構１２に発生する曲げモーメントＭをさらに小さくすることができる。

【0031】

一方、スラスト力抵抗部材３０には、一対の脚部１２Ｌからスラスト力Ｆが引張力として作用するため、そのたわみ等が低減される。したがって、スラスト力抵抗部材３０のロングスパン化が可能になる。また、スラスト力抵抗部材３０の曲げ補強等が軽減されるため、スラスト力抵抗部材３０の材料コストを削減することができる。また、スラスト力抵抗部材３０のロングスパン化によって、スラスト力抵抗部材３０の中間部分を支持する支持材（基礎・杭）を少なくしまたは無くして、コストを削減することができる。

【0032】

さらに、本実施形態では、スラスト力抵抗部材３０を床１８を支持する支持部材として使用する。したがって、床１８の材料コストを削減することができる。

【0033】

このように本実施形態では、コストを削減しつつ、屋根架構１２に発生する曲げモーメントＭを低減することができる。

【0034】

なお、スラスト力Ｆに対するスラスト力抵抗部材３０の抵抗力を高める他の方法としては、例えば、スラスト力抵抗部材３０を補強するなどして剛性 を高めることが考えられる。しかしながら、これには、手間とコストがかかる可能性がある。

【0035】

これに対して本実施形態では、スラスト力抵抗部材３０に付与する鉛直荷重Ｖ、すなわち床１８の重量を増加することにより、引込み力Ｐを大きくすることができる。したがって、スラスト力Ｆに対するスラスト力抵抗部材３０の抵抗力を容易に高めることができる。

【0036】

また、例えば、屋根架構１２に折板等の屋根材を架設する前と後では、屋根架構１２に屋根材を架設した後の方が一対の脚部１２Ｌに発生するスラスト力Ｆが大きくなる。このようなスラスト力Ｆの増加に応じて例えば床１８を施工し、スラスト力抵抗部材３０に付与する鉛直荷重Ｖを増加することにより、一対の脚部１２Ｌ間の開き（間隔 ）を低減することができる。したがって、屋根架構１２の施工性が向上する。

【0037】

なお、スラスト力抵抗部材３０の引込み力Ｐを調整する他の方法としては、例えば、図２（Ｂ）に示されるように、スラスト力抵抗部材３０の長手方向中間部を支持部材２４でローラ支持することにより、スラスト力抵抗部材３０が支持する鉛直荷重Ｖを軽減する方法が挙げられる。この場合、支持部材２４は、仮設でも良いし、本設でも良い。

【0038】

次に、スラスト力抵抗部材３０の変形例について説明する。

【0039】

図３（Ａ）に示されるように、スラスト力抵抗部材４０は、例えば、トラス構造の梁状部材（トラス梁）で形成しても良い。具体的には、スラスト力抵抗部材４０は、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌに架設される上下一対の上弦材４２及び下弦材４４と、上弦材４２と下弦材４４とを連結する複数の束材４６及び斜材４８とを有している。このようにスラスト力抵抗部材４０をトラス構造とすることにより、軽量化を図りつつ、スラスト力抵抗部材４０のロングスパン化を図ることができる。

【0040】

なお、スラスト力抵抗部材４０には、例えば、フィーレンディール等の種々のトラス構造を採用することができる。また、図３（Ａ）に示される変形例では、スラスト力抵抗部材４０と構造物１０の基礎部２６とがダンパー等の制振装置５０で連結されており、スラスト力抵抗部材４０の振動が低減されている。このようにスラスト力抵抗部材４０には、制振装置５０を設けることも可能である。

【0041】

また、例えば、図３（Ｂ）に示されるように、スラスト力抵抗部材５２の下弦材５４を下方へ凸状を成すように湾曲させても良い。この場合、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌから下弦材５４にスラスト力（引張力）Ｆが作用すると、下弦材５４が伸長すると共に、当該下弦材５４の伸長に伴って束材４６を介して上弦材４２が上方へ押し上げられる（矢印ａ方向）。これにより、スラスト力抵抗部材５２全体のたわみ等が減少するため、スラスト力抵抗部材５２に対する曲げ補強等を軽減することができる。したがって、スラスト力抵抗部材５２の材料コストを削減することができる。

【0042】

なお、下弦材５４は、束材４６等を介して上弦材４２と連結されていれば良く、必ずしも屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌに架設される必要はない。また、図３（Ｃ）に示されるスラスト力抵抗部材５６のように、下弦材５８をＰＣ鋼線やワイヤーロープ等の線材で形成することも可能である。また、スラスト力の働かない通常のトラスの上弦材は、圧縮力が働くため、座屈させない大きな断面が必要になる。これに対して上弦材にスラスト力が働く場合は、上弦材に働く圧縮力を小さくできる、または無くすことで、高強度の材料を使用して断面を小さくでき、コストを削減することができる。

【0043】

次に、上記実施形態では、スラスト力抵抗部材３０で床１８の鉛直荷重Ｖを支持する例を示したが、これに限らない。例えば、図４（Ａ）に示されるように、各種の設備機器３８や配線、配管、水槽等の鉛直荷重Ｖ（積載荷重）をスラスト力抵抗部材４０で支持しても良い。なお、図４（Ａ）に示される変形例では、スラスト力抵抗部材４０の中央部の斜材４８を省略することにより、設備機器３８の設置スペースを確保している。

【0044】

また、例えば、図４（Ｂ）に示されるように、ＰＣ鋼線やＰＣ鋼棒等の線材で形成されたスラスト力抵抗部材６０によって床版６２を支持しても良い。具体的には、スラスト力抵抗部材６０は、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌに架設されている。このスラスト力抵抗部材６０は、スパンクリート等で形成された床版６２の貫通孔６４に挿入されており、当該床版６２の鉛直荷重Ｖを支持している。この場合、床版６２の厚み等を増減することにより、スラスト力抵抗部材６０に発生する引込み力Ｐを調整することができる。

【0045】

また、図示を省略するが、スラスト力抵抗部材には、例えば、柱等の建材や、広場、フィールド、錘等の種々の鉛直荷重を支持させても良い。また、例えば、スラスト力抵抗部材の少なくとも一部の断面積を大きくし、スラスト力抵抗部材の重量を増加させることにより、スラスト力抵抗部材に発生する引込み力を大きくしても良い。

【0046】

次に、屋根架構１２の変形例について説明する。

【0047】

図５（Ａ）に示されるように、上記実施形態では、屋根架構１２を略三角形状に形成した例を示したが、これに限らない。屋根架構１２は、その一対の脚部１２Ｌに外向きのスラスト力Ｆが発生する架構形式であれば良く、その形状、構造等は適宜変更可能である。例えば、図５（Ｂ）に示されるように、屋根架構７０の一対の脚部７０Ｌを略鉛直の柱状に形成しても良い。また、図５（Ｃ）に示されるように、屋根架構７２の中央部を水平方向に延びる梁７４で構成しても良い。さらには、図５（Ｄ）に示されるように、屋根架構７６は、円弧状のアーチ状に形成しても良い。

【0048】

なお、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）では、各屋根架構１２，７０，７２，７４，７６の一対の脚部１２Ｌ，７０Ｌ，７２Ｌ，７４Ｌ，７６Ｌを連結するスラスト力抵抗部材の図示が省略されている。

【0049】

また、図６（Ａ）に示されるように、複数の屋根架構１２を略平行に配列しても良いし、図６（Ｂ）示されるように、複数の屋根架構１２を交差させて立体架構としても良い。さらには、図６（Ｃ）に示されるように、前述したアーチ状の複数の屋根架構７６を交差させてドーム状架構にしても良い。この場合、ドーム状架構の外周部に設けられたテンションリング７８が、スラスト力抵抗部材に相当する。さらに、上記実施形態は、屋根架構１２に限らず、例えば、構造物の中間層を構成する架構や橋等の種々の架構に適用することができる。

【0050】

なお、スラスト力抵抗部材は、屋根架構の形状に応じて適宜変更すれば良く、例えば、図７（Ａ）に示されるように、複数のスラスト力抵抗部材４０を略平行に配列しても良いし、図７（Ｂ）に示されるように、複数のスラスト力抵抗部材４０を交差（略直交）させても良い。また、スラスト力抵抗部材は、屋根架構によって形成される屋根の内側（下）に限らず、屋根の外側に配置しても良い。

【0051】

また、上記実施形態では、屋根架構１２を免震装置２０で支持した例を示したが、これに限らない。例えば、図８に示されるように、一対の脚部１２Ｌを柱２８でそれぞれ支持しても良い。この場合、柱２８が左右に傾倒することにより、一対の脚部１２Ｌが外側及び内側へ変位する。

【0052】

また、上記実施形態では、屋根架構１２の一対の脚部１２Ｌを内側及び外側へ変位可能に支持した例を示したが、一対の脚部１２Ｌは少なくとも外側へ変位可能に支持されていれば良い。換言すると、屋根架構１２は、少なくとも一対の脚部１２Ｌが互いに離れる方向へ変位可能に支持されていれば良い。

【0053】

なお、屋根架構１２の脚部１２Ｌは、一対の斜め梁１６の下部に限らず、例えば、一対の斜め梁１６と免震装置２０との間に介在するフーチング等の支持体を含む概念である。したがって、例えば、一対の斜め梁１６をフーチングを介して免震装置２０で支持する場合は、一対のフーチングをスラスト力抵抗部材で連結しても良い。また、複数の屋根架構を略平行に配列する場合において、複数の屋根架構の一方側の脚部を支持する１つの支持体と、複数の屋根架構の他方側の脚部を支持する他の１つの支持体とをスラスト力抵抗部材で連結しても良い。

【0054】

また、上記実施形態では、床１８の鉛直荷重Ｖによってスラスト力抵抗部材３０に引込み力Ｐを発生させる例を示したが、これに限らない。例えば、床等の鉛直荷重による引込み力を発生させずに、若しくは引込み力を期待せずに、スラスト力抵抗部材を床等の支持部材として使用（兼用）することも可能である。この場合、床等の材料コストを削減することができる。

【0055】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0056】

１０ 構造物
１２ 屋根架構（架構）
１２Ｌ 脚部（架構の脚部）
１８ 床（鉛直荷重）
３０ スラスト力抵抗部材
３８ 設備機器（鉛直荷重）
４０ スラスト力抵抗部材
４２ 上弦材
４６ 束材
５２ スラスト力抵抗部材
５４ 下弦材
５８ 下弦材
６０ スラスト力抵抗部材
７０ 屋根架構（架構）
７０Ｌ 脚部（架構の脚部）
７２ 屋根架構（架構）
７２Ｌ 脚部（架構の脚部）
７６ 屋根架構（架構）
７６Ｌ 脚部（架構の脚部）
７８ テンションリング（スラスト力抵抗部材）
Ｖ 鉛直荷重

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】