特開 2023-23173 ユニットトラス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023023173

(43)【公開日】2023-02-16

(54)【発明の名称】ユニットトラス

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/19 20060101AFI20230209BHJP

   E04B 7/20 20060101ALI20230209BHJP

【ＦＩ】

E04B1/19 A

E04B7/20 511

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021128447

(22)【出願日】2021-08-04

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小橋 知季

(72)【発明者】

【氏名】藤内 繁明

(72)【発明者】

【氏名】中安 誠明

(72)【発明者】

【氏名】海原 広幸

(57)【要約】

【課題】上弦材の座屈を簡易な構成で効果的に補剛できるユニットトラスを提供する。
【解決手段】ユニットトラス１０は、水平方向に互いに対向して対称に配置された一組の弦トラス１２であって、それぞれの弦トラス１２が、上弦材１４と、上弦材１４の下側に上弦材１４と離れて設けられた下弦材１６と、上弦材１４と下弦材１６とを連結し上弦材１４との接合位置が上弦材１４の図心とは一致しないように配置され上弦材１４との間で三角形のトラスを形成する一対の上下連結材１８と、をそれぞれ有する一組の弦トラス１２と、一端が一組の弦トラス１２中の一方の上弦材１４における被補剛区間であって一対の上下連結材１８との接合部間に取り付けられ、他端が他方の上弦材１４における被補剛区間であって一対の上下連結材１８との接合部間に取り付けられ、一組の上弦材１４の長手方向に直交して水平に延びる固定部材２０と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平方向に互いに対向して対称に配置された一組の弦トラスであって、それぞれの弦トラスが、上弦材と、上弦材の下側に上弦材と離れて設けられた下弦材と、上弦材と下弦材とを連結し上弦材との接合位置が上弦材の図心とは一致しないように配置され上弦材との間で三角形のトラスを形成する一対の上下連結材と、をそれぞれ有する一組の弦トラスと、
一端が前記一組の弦トラス中の一方の上弦材における被補剛区間であって前記一対の上下連結材との接合部間に取り付けられ、他端が他方の上弦材における被補剛区間であって前記一対の上下連結材との接合部間に取り付けられ、前記一組の上弦材の長手方向に直交して水平に延びる固定部材と、
を備えるユニットトラス。

【請求項2】

前記固定部材は、１本の棒状部材である、
請求項１に記載のユニットトラス。

【請求項3】

前記固定部材は、前記被補剛区間の長さを２等分する位置に取り付けられる、
請求項１又は２に記載のユニットトラス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ユニットトラスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば平屋の事務所を建築する際、建物の内部空間を広く確保するために、トラス梁を用いて屋根を施工する方法が知られている。トラス梁の施工性を向上させる観点から、施工現場とは別の工場等で、ユニット型のトラス（以下、「ユニットトラス」と呼ぶ。）もしくはユニットトラスの一部を予め製造し、製造したユニットトラスもしくはユニットトラスの一部を施工現場で組み上げることで、施工負荷を抑えることができる。例えば特許文献１～７には、上弦材、下弦材、及び斜材（上下連結材）を有する弦トラスと、複数の弦トラスを水平方向で繋ぐ繋ぎ材（弦トラス間連結材）を有するユニットトラスを用いた屋根の施工方法が開示されている。

【0003】

ユニットトラスを用いた屋根構造では、特に、屋根側に位置する上弦材に、大きな圧縮力が作用し、曲げ座屈が生じる場合が多い。この点、例えば「鋼構造許容応力度設計基準」には、圧縮力が作用する部材の水平移動を座屈補剛材によって拘束する場合、座屈補剛材が十分な剛性と強度を有する必要があることが記載されている。

【0004】

このため、トラスフレームや壁面材といった比較的堅牢な拘束手段を座屈補剛材として弦トラスの間に設けることによって、ユニットトラスの中で対向する上弦材同士及び対向する下弦材同士を一体的に連結する方法が知られている。比較的堅牢な拘束手段によって、上弦材の座屈波長が制御されると共に、上弦材における拘束手段との接合点の水平移動が拘束される。比較的堅牢な拘束手段の一例として、特許文献１には、一組の平行な弦トラスの間に、弦トラスのトラス面方向に対して直交する方向に配置された直交トラスフレームが開示されている。

【0005】

特許文献１の直交トラスフレームは、一組の弦トラスにおいて対向する上弦材の節点同士に両端が接合された繋ぎ材と、対向する下弦材の節点同士に両端が接合された補剛材とを有する。また、繋ぎ材と補剛材とが補強用斜材によって連結されることで、直交トラスフレームの剛性と強度とが担保される。また、繋ぎ材による拘束力は、補剛材と補強用斜材との組み合わせによって形成されるトラス構造の付加によって補強される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－１４３４７９号公報

【特許文献2】特許第６４３３１０７号公報

【特許文献3】特開２０１８－７６７２１号公報

【特許文献4】特開２０１７－１８６８５７号公報

【特許文献5】特開２０１６―７９６８８号公報

【特許文献6】特開２０１５－１０４４６号公報

【特許文献7】特開２０１４－１０５４５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、直交トラスフレームを用いる場合、トラスの三角形を形成するため、通常、３つ以上の複数の部材を組み合わせる必要がある。直交トラスフレームの個数が多くなる程、或いは、１個の直交トラスフレームの中のトラスの三角形の個数が多くなる程、必要な部材量は多くなる。すなわち、対向する上弦材同士及び対向する下弦材同士を一体的に連結する比較的堅牢な拘束手段は、構造が複雑である。

【0008】

このため、直交トラスフレームを用いる場合、全体の部材量が多くなる結果、コストを含めた製造負担が大きいという問題が生じる。また、直交トラスフレームが取り付けられたユニットトラス全体の重量も増加するため、ユニットトラスの取り扱いの負担が大きくなり、施工時に建設現場でユニットトラスを運搬又は設置する際の負担が大きくなるという問題も伴う。なお、例えば壁面材のような、トラスフレーム以外の比較的堅牢な拘束手段が用いられる場合においても、対向する上弦材同士及び対向する下弦材同士を一体的に連結する限り、トラスフレームの場合と同様の問題が懸念される。

【0009】

本開示は、上記の問題に鑑み、上弦材の座屈を簡易な構成で効果的に補剛できるユニットトラスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示のある態様に係るユニットトラスは、水平方向に互いに対向して対称に配置された一組の弦トラスであって、それぞれの弦トラスが、上弦材と、上弦材の下側に上弦材と離れて設けられた下弦材と、上弦材と下弦材とを連結し上弦材との接合位置が上弦材の図心とは一致しないように配置され上弦材との間で三角形のトラスを形成する一対の上下連結材と、をそれぞれ有する一組の弦トラスと、一端が一組の弦トラス中の一方の上弦材における被補剛区間であって一対の上下連結材との接合部間に取り付けられ、他端が他方の上弦材における被補剛区間であって一対の上下連結材との接合部間に取り付けられ、一組の上弦材の長手方向に直交して水平に延びる固定部材と、を備える。

【0011】

上記の態様では、一組の弦トラスが、水平方向に互いに対向して対称に配置され、尚且つ、上弦材と上下連結材は、上弦材と上下連結材とのせん断中心は一致しないように接続される。このため、ユニットトラスに対して風や雪等による荷重が作用すると、上下連結材から上弦材に作用する荷重は、上弦材のせん断中心からずれた位置に作用する。なお、上弦材の「断面」は、長尺状の上弦材が延びる方向に直交する切断面を意味する。

【0012】

結果、一組の上弦材のそれぞれに、荷重の載荷方向に応じて、互いに逆向きの偏心曲げモーメントが生じる。すなわち、対向する２つの上弦材には、互いに内向き又は外向きとなる逆向きの捻じりが、同時に加わる。このため、対向する上弦材には、必ず逆向きの変形が同時に発生する。

【0013】

ここで、固定部材の一端は、一方の上弦材における被補剛区間であって一対の上下連結材との接合部間に取り付けられる。また、固定部材の他端は、他方の上弦材における被補剛区間であって一対の上下連結材との接合部間に取り付けられる。換言すると、固定部材の両端は、対向する２つの上弦材のそれぞれにおいて、上弦材と一対の上下連結材との間で形成される弦トラスの三角形の一辺に対応する部分に取り付けられる。

【0014】

このため、２つの上弦材に互いに逆向きの捻じりが同時に加わると、固定部材の両端にも、互いに逆向きの力が、同時に加わる。具体的には、荷重の載荷方向に応じて、固定部材の片端から中央に向かって圧縮する力が作用する場合には、固定部材の他端からも中央に向かってほぼ同じ大きさの圧縮する力が加えられることとなり、また固定部材の片端から中央に向かって引っ張る力が作用する場合には、固定部材の他端からも中央に向かってほぼ同じ大きさの引っ張る力が加えられることとなる。

【0015】

ここで、上弦材に圧縮力が作用して曲げ座屈が発生するとき、前述の上下連結材と上弦材の偏心による上弦材のねじりの影響で、上弦材に発生する曲げ座屈の座屈変形についても、対向する上弦材には必ず逆向きに発生する。

【0016】

結果、対向する２つの上弦材に互いに逆向きの座屈変形が生じようとした場合に、固定部材が抵抗することでその変形が拘束される。言い換えれば、対向する２つの上弦材が座屈変形によってユニットトラスの外側へはらみだそう（張り出そう）とした場合、固定部材が２つの対向する上弦材をユニットトラスの外側から内側へ引っ張る方向に抵抗し、また、対向する２つの上弦材が座屈変形によってユニットトラスの内側へはらみだそう（張り出そう）とした場合、固定部材が２つの対向する上弦材をユニットトラスの内側から外側へ押し出す方向に抵抗する。この結果、固定部材は、２つの上弦材の座屈変形を拘束し、その座屈波長をそれぞれ短くすることが出来る。

【0017】

また、上記の態様では、固定部材として、一組の上弦材の長手方向に直交して水平に延びる部材を用意すれば済むので、対向する上弦材同士及び対向する下弦材同士を一体的に連結する比較的堅牢な拘束手段を用意する必要がない。固定部材が、例えば１本の鋼材等の棒状部材である場合、固定部材を極めて簡易に作製することが可能であり、結果、上弦材の座屈補剛に必要な部材の量を少なくし、工場でのユニットトラスの製造に要する手間を大幅に抑えることができる。

【0018】

よって、上記の構成によれば、比較的堅牢な拘束手段を用いる場合と比べ、ユニットトラスのコストを抑えられると共に、ユニットトラスの製造が容易になる。また、固定部材が取り付けられたユニットトラス全体の重量の増加を、比較的堅牢な拘束手段を用いる場合より抑制できるので、建設現場におけるユニットトラスの取り扱いの負担が小さくなる。

【0019】

なお、本開示の固定部材が、比較的堅牢な拘束手段と共に併用される場合には、固定部材によって上弦材の座屈を補剛できる分、比較的堅牢な拘束手段の使用量を低減することができる。

【発明の効果】

【0020】

本開示によれば、上弦材の座屈を簡易な構成で効果的に補剛できるユニットトラスを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本開示の実施形態に係るユニットトラスを説明する平面図である。

【図2】図１中の２－２線断面図である。

【図3】図１中の３－３線断面図である。

【図4】図４（Ａ）は、本実施形態に係るユニットトラスの上弦材の両端に上向きの荷重がかかった状態を説明する断面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）及び図４（Ｃ）中の４Ｂ－４Ｂ線断面図であり、図４（Ｃ）は、上弦材の両端に上向きの荷重がかかった状態を説明する平面図である。

【図5】本実施形態に係るユニットトラスを用いた載荷実験の方法を説明する側面図である。

【図6】複数のユニットトラスの連結構造体を説明する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に本開示の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。ただし、図面における厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

【0023】

＜ユニットトラスの構造＞
まず、本実施形態に係るユニットトラス１０の構造について、図１～図３を参照して説明する。ユニットトラス１０は、図１に示すように、一組の弦トラス１２と、固定部材２０と、を備える。また、ユニットトラス１０は、いずれも弦トラス間連結材としての直交トラスフレーム１９Ａと、図１中の左右方向の両端に設けられた壁面材１９Ｂとを備える。

【0024】

（弦トラス）
一組の弦トラス１２に含まれるそれぞれの弦トラス１２は、上弦材１４と、下弦材１６と、一対の上下連結材１８と、をそれぞれ有する。一組の弦トラス１２のそれぞれの構造は、互いに同様であるため、以下、一方の弦トラス１２の構造について主に説明し、他方の弦トラス１２の構造における一方の弦トラス１２の構造と重複する部分については、説明を省略する。また、本明細書及び図面によって説明される上弦材１４、下弦材１６及び上下連結材１８のそれぞれの長さは、例示であり、本開示では、ユニットトラスを構成する各部材の長さは、求められる設計条件に応じて適宜設定できる。

【0025】

（上弦材）
本実施形態の上弦材１４は、例えばめっき鋼板で形成された１つのリップ溝形鋼である。本実施形態では、上弦材１４のリップ溝形鋼は、開口部が外側に位置するように配置される。なお、本開示では、開口部を有する上弦材１４の配置パターンは、これに限定されず、開口部が内側（図３中の仮想面Ａ側）に位置するように配置されてもよい。

【0026】

なお、本開示では、これに限定されず、例えば、リップ無しの溝形鋼や、断面がＬ字状の山形鋼等の形鋼部材であっても上弦材として使用できる。また、上弦材を構成する形鋼部材の個数は１つに限定されず、複数の形鋼部材を組み合わせて構成されてもよい。また、本開示では、上弦材の素材は、鋼材に限定されず、アルミニウム板、チタン板、木材等、任意に変更できる。

【0027】

（被補剛区間）
図１に示すように、上弦材１４は、長手方向に沿って１個以上の被補剛区間１４Ａに分画できる。図１中には、ユニットトラス１０の両端の２つの壁面材１９Ｂと、中央の２つの直交トラスフレーム１９Ａとからなる４つの弦トラス間連結材によって区画される３つの被補剛区間１４Ａが例示されている。

【0028】

具体的には、被補剛区間１４Ａは、隣接する弦トラス間連結材が上弦材１４とそれぞれ接合する接合部の中心（節点）間の領域として設定される。節点は、例えば、上弦材１４の長手方向に沿った部分の接合部の中心位置に定義できる。なお、本開示では、被補剛区間の数は、これに限定されず、１つでもよいし、２つでもよいし、或いは４つ以上であってもよい。

【0029】

また、本開示では、被補剛区間の設定には、弦トラス間連結材は必須ではない。弦トラス間連結材が設けられていない場合であっても、例えば家屋の壁等によって、ユニットトラスの外部から一組の弦トラスを内側に向かって押し込むように弦トラスに力を加えることができる。弦トラスに加えられた力によって上弦材に節点が形成されると共に、形成された節点間に被補剛区間が設定されてもよい。

【0030】

（下弦材）
下弦材１６は、上弦材１４の下側に上弦材１４と離れて設けられる。上弦材１４と下弦材１６とは、一対の上下連結材１８によって連結される。本実施形態の下弦材１６は、めっき鋼板で形成された１つのリップ溝形鋼である。なお、本開示では、これに限定されず、例えば、リップ無しの溝形鋼や、断面がＬ字状の山形鋼等の形鋼部材であっても下弦材として使用できる。また、下弦材を構成する形鋼部材の個数は１つに限定されず、複数の形鋼部材を組み合わせて構成されてもよい。また、本開示では、下弦材の素材は、鋼材に限定されず、アルミニウム板、チタン板、木材等、任意に変更できる。

【0031】

また、本開示では、上弦材１４と下弦材１６とが互いに平行に延びる弦トラス１２が構成された場合が例示されているが、本開示では、これに限定されず、例えば、上弦材と下弦材とが近づくように延びてもよく、厳密に互いに平行に延びなくてもよい。また本開示では、上弦材と下弦材は同じ断面仕様を有する必要はなく、一対の上弦材同士、ならびに一対の下弦材同士が同じ断面を有して入ればよい。

【0032】

（上下連結材）
図２に示すように、本実施形態の上下連結材１８は、上弦材１４及び下弦材１６の延びる方向に対して約４５度傾斜して延びる斜材である。弦トラス１２を側面から見て、一対の上下連結材１８の配置パターンは、Ｖ字状である。すなわち、一対の上下連結材１８は、上弦材１４との間でトラスの概三角形を形成する。上下連結材１８は、上弦材１４との接合位置が上弦材１４の図心とは一致しないように配置される。なお、本開示では、上下連結材の配置パターンは、これに限定されず、例えば、傾斜角度も適宜変更できる。

【0033】

本実施形態の上下連結材１８は、めっき鋼板で形成された１つのリップ溝形鋼である。なお、本開示では、これに限定されず、例えば、リップ無しの溝形鋼や、断面がＬ字状の山形鋼等の形鋼部材であっても上下連結材として使用できる。また、上下連結材を構成する形鋼部材の個数は１つに限定されず、複数の形鋼部材を組み合わせて構成されてもよい。なお、本開示では、これに限定されず、角形鋼管等、任意の形鋼部材を上下連結材として使用できる。また、上弦材又は下弦材と同様、上下連結材を構成する形鋼部材の個数は１つに限定されず、複数の形鋼部材を組み合わせて構成されてもよい。また、上弦材又は下弦材と同様、上下連結材の素材も、鋼材に限定されず任意に変更できる。

【0034】

図１及び図２に示すように、本実施形態では、上下連結材１８のリップ溝形鋼は、開口部が仮想面Ａ側となる内側に位置するように配置される。なお、本開示では、開口部を有する上下連結材の配置パターンは、これに限定されず、開口部が外側（仮想面Ａと反対側）に位置するように配置されてもよい。

【0035】

上下連結材１８と、上弦材１４及び下弦材１６とは、それぞれ、ドリルねじ、リベット、ボルト等によって接合される。ドリルねじ、リベット、ボルト等の図示は省略する。なお、上下連結材１８と上弦材１４及び下弦材１６との接合については、例えばガセットプレート等を介した接合仕様としてもよい。

【0036】

一組の弦トラス１２は、一組の弦トラス１２が存在する空間内で、図１に示す仮想面Ａを挟んで水平方向に互いに対向して対称に配置される。仮想面Ａは、一組の弦トラス１２の中間位置で、一組の弦トラス１２のそれぞれのトラス面に平行な平面として設定される。弦トラス１２のトラス面は、上下連結材１８と上弦材１４との間で形成されるトラスの概三角形の面である。本実施形態では、一組の弦トラス１２は、図１及び図３中の仮想面Ａを挟んで対称に配置される。

【0037】

本実施形態では、上弦材１４のリップ溝形鋼は、開口部が外側に位置するように配置される。また、上下連結材１８のリップ溝形鋼は、開口部が内側に位置するように配置される。また、上弦材１４と上下連結材１８との間では、それぞれのリップ溝形鋼のウェブ同士が張り合わせられる。

【0038】

なお、例えば本開示では、ユニットトラスにおいて、一組の上弦材１４のリップ溝形鋼が、開口部が内側に位置するように対称配置される場合、上弦材１４のリップ溝形鋼のウェブは、外側（図１中で上弦材１４の仮想面Ａと反対側）に位置する。そして、本実施形態のように、上下連結材１８のリップ溝形鋼は、上弦材１４のリップ溝形鋼のウェブ側に配置され、それぞれのウェブ同士が接合されることになる。

【0039】

（固定部材）
本実施形態の固定部材２０は、めっき鋼板で形成された１つのリップ溝形鋼である。なお、本開示では、これに限定されず、角形鋼管や棒鋼等、任意の形鋼部材を上下連結材として使用できる。また、本開示では、上弦材、下弦材又は上下連結材と同様、固定部材を構成する形鋼部材の個数は１つに限定されず、複数の形鋼部材を組み合わせて構成されてもよい。また、本開示では、上弦材、下弦材又は上下連結材と同様、固定部材の素材も、鋼材に限定されず任意に変更できる。

【0040】

固定部材２０の一端（図１中の上端）は、一組の弦トラス１２中の図１中の上側の一方の上弦材１４における被補剛区間１４Ａであって、一対の上下連結材１８との接合部間に取り付けられる。また、固定部材２０の他端（図１中の下端）は、図１中の下側の他方の上弦材１４における被補剛区間１４Ａであって、一対の上下連結材１８との接合部間に取り付けられる。

【0041】

固定部材２０は、一方の被補剛区間１４Ａと他方の被補剛区間１４Ａとの間に架け渡された状態で、一組の上弦材１４の長手方向（図１中の左右方向）に直交して水平に延びる。固定部材２０は、仮想面Ａに対して対称に配置される。固定部材２０は、対向する弦トラス１２同士を繋ぐ弦トラス間連結材としての機能を有する。

【0042】

なお、例えば、上弦材１４が開口部を有する溝形鋼であって、開口部が対向した状態で一組の上弦材１４が対称配置されている場合には、固定部材２０の端部は、溝形鋼の開口部の内側のウェブ面に取り付けられてもよい。

【0043】

固定部材２０と上弦材１４とは、例えば、Ｌ字状の接続金物を介したねじ止めによって接合できる。また、本実施形態では、固定部材２０は、被補剛区間１４Ａの長さを２等分する位置に取り付けられる。なお、本開示では、固定部材の取り付け位置は、これに限定されず、被補剛区間内の任意の位置に取り付けできる。

【0044】

（弦トラス間連結材）
弦トラス間連結材は、一組の弦トラス１２において、互いに対向する上弦材１４同士と、互いに対向する下弦材１６同士とを一体的に連結する。本実施形態では、弦トラス間連結材として、直交トラスフレーム１９Ａ及び壁面材１９Ｂが設けられる。直交トラスフレーム１９Ａ及び壁面材１９Ｂは、例えばＬ字状の接続金物を介して弦トラス１２の上弦材１４及び下弦材１６にそれぞれ接合したり、板状の接続金物を介して弦トラス１２の上弦材１４及び下弦材１６にそれぞれ接合したりすることができる。

【0045】

本開示では、ユニットトラス１０に対し、直交トラスフレーム１９Ａ及び壁面材１９Ｂのような弦トラス間連結材を付加することは妨げられない。ただし、固定部材２０自体が、一組の弦トラス１２を繋ぐ連結材としての機能を有するため、弦トラス間連結材が付加されなくても、本開示は成立する。すなわち、図示を省略するが、一組の弦トラスは、固定部材のみを用いて連結された場合であっても、上弦材の座屈を補剛することができる。換言すると、本開示では、固定部材によって、上弦材を補剛するために比較的堅牢な拘束手段を外部に求める必要がない、自己釣合い型のユニットトラスを実現できる。

【0046】

（荷重と偏心曲げモーメント）
次に、本実施形態に係るユニットトラス１０において、一対の上弦材１４にかかる荷重と、荷重によって生じる偏心曲げモーメントとについて、図４を参照して説明する。なお、見易さのため、図４中では、上弦材１４、下弦材１６、上下連結材１８及び固定部材２０以外の部材の図示は、省略されている。

【0047】

図４（Ａ）に示すように、ユニットトラスに対して鉛直方向への荷重が作用する。このとき、上弦材には、ユニットトラス全体として外力に抵抗することで生じる軸方向への圧縮力と、上下連結材の偏心による生じる曲げモーメントが作用する。

【0048】

このとき、図４（Ｂ）に示すように、例えば上下連結材１８が上下連結材１８を圧縮する方向への力に抵抗している場合、上下連結材１８から上弦材１４に荷重が作用する位置は上弦材１４と上下連結材１８が接合される上弦材１４のウェブ表面となり、上弦材１４の図心とは異なる位置になることから、上弦材１４には、荷重の作用位置とせん断中心とのズレによる偏心曲げモーメントが作用する。ここで、本実施形態では、一組の弦トラス１２が、仮想面Ａを挟んで対称配置される。また、水平方向において互いに対向する一組の上弦材１４において、被補剛区間１４Ａ同士が固定部材２０で連結される。

【0049】

このため、一組の上弦材１４においても、図４（Ｂ）に示すように、荷重によって、連結された２つの上弦材１４のそれぞれに生じる偏心曲げモーメントの向きが、仮想面Ａを挟んで互いに対称な方向へ作用することで、一組の上弦材１４に生じる変形もまた、仮想面Ａをはさんで対称になる。

【0050】

この効果により、上弦材が圧縮力によって曲げ座屈を生じる場合も、例えば図４（Ｃ）に示す通り、対向する上弦材１４同士が、仮想面Ａをはさんで対称な形に変形しようとする。ここに、図４（ｃ）には、仮に固定部材２０が無かった場合に、一組の上弦材１４において発生することが予見される曲げ座屈の変形状態が、破線で仮想的に例示されている。

【0051】

ここで、固定部材２０は、仮想面Ａを挟んで、一組の上弦材１４に対して、その両端部が直交した状態で取り付けられるため、対向する被補剛区間１４Ａ同士を連結する固定部材２０の両端に、互いに逆向きの力が加えられることになる。具体的には、仮に図４（Ｂ）に示す曲げ座屈の変形が上弦材１４に発生しようとした場合、固定部材２０には、固定部材２０を軸方向へ圧縮する力が働き、固定部材２０はその圧縮する方向への力に抵抗することで、上弦材１４の曲げ座屈の発生が防止される。

【0052】

（載荷実験）
次に、本実施形態に係るユニットトラス１０を用いた載荷実験について説明する。図５に示すように、本実験では、上弦材１４及び固定部材２０を含む、すべての構成部材をめっき鋼板のリップ溝形鋼を用いて製造したユニットトラス１０による４点曲げ実験を行った。

【0053】

図５に示すように、４点曲げ実験では、ユニットトラス１０を下側から指示する２箇所の支点はそれぞれ、左右方向の両端における、壁面材１９Ｂと上弦材１４との接合部の中心（節点）位置に配置された。支点間距離Ｌ１は、５４６０ｍｍであった。また、上側から荷重が負荷される２箇所の荷重点はそれぞれ、図５中の左右方向の中央における、直交トラスフレーム１９Ａと上弦材１４との接合部の中心（節点）位置に配置された。荷重点間距離Ｌ２は、１８２０ｍｍであった。

【0054】

また、実験結果と対比する比較例として、固定部材２０によって上弦材１４の曲げ座屈が完全に拘束されていると仮定し、上弦材の曲げ座屈の波長を９１０ｍｍとした場合のユニットトラスの設計耐力と、固定部材２０によって上弦材１４の曲げ座屈が拘束されないと仮定し、上弦材の曲げ座屈の波長を１８２０ｍｍとした場合のユニットトラスの設計耐力とそれぞれ設定した。設定耐力をそれぞれ表１に示す。

【0055】

【表1】

【0056】

実験の結果、被補剛区間１４Ａを２等分する位置に固定部材２０が取り付けられた、本実施形態に係る試験体のユニットトラス１０の最大耐力は１２０．６９ｋＮとなり、上弦材１４が固定部材２０によって曲げ座屈を拘束されないと仮定して座屈波長を１８２０ｍｍとした場合の設計耐力の５５ｋＮを大きく上回り、上弦材１４が固定部材２０によって曲げ座屈を拘束されると仮定して座屈波長を９１０ｍｍとした場合の設計耐力の１１５ｋＮと同等以上の値になった。以上の実験結果から、本実施形態に係るユニットトラス１０では、直交トラス等の比較的堅牢な拘束手段を講じることなく、固定部材２０を設けることのみによって、座屈補剛の効果を十分に得られたことが分かった。

【0057】

（作用効果）
本実施形態に係るユニットトラス１０では、上下連結材１８から上弦材１４に荷重が作用する位置が上弦材１４の図心と一致しておらず、尚且つ上弦材１４と上下連結材１８が対称に配置されることで、1組の上弦材１４が軸圧縮力によって曲げ座屈する際の座屈変形の形状が、仮想面Ａに対して対称な形になる。このため、１４上弦材の座屈変形を固定部材２０が補剛することで、２つの上弦材１４の座屈波長がそれぞれ短くなり、ユニットトラスの耐力を向上させることが可能になる。

【0058】

また、固定部材２０としては、一組の上弦材１４の長手方向に直交して水平に延びる部材を用意すれば済む。このため、対向する上弦材１４同士及び対向する下弦材１６同士を一体的に連結する比較的堅牢な拘束手段を用意する必要がない。

【0059】

特に、本実施形態では、固定部材２０は、１本の鋼材からなる棒状部材であるので、固定部材２０を極めて簡易に作製することが可能である。このため、上弦材１４の座屈補剛に必要な部材の量を最低限に抑えることができる。また、工場でのユニットトラス１０の製造に要する手間を大幅に抑えることができる。

【0060】

よって、本実施形態によれば、比較的堅牢な拘束手段を用いる場合と比べ、ユニットトラス１０のコストを抑えられると共に、ユニットトラス１０の製造が容易になる。また、固定部材２０が取り付けられたユニットトラス１０全体の重量の増加を、比較的堅牢な拘束手段を用いる場合より抑制できるので、建設現場におけるユニットトラス１０の取り扱いの負担が小さい。

【0061】

なお、本実施形態では、固定部材２０が直交トラスフレーム１９Ａや壁面材１９Ｂと共に併用されている。本実施形態の場合、固定部材２０によって上弦材１４の座屈を補剛できる分、ユニットトラス１０中における、直交トラスフレーム１９Ａや壁面材１９Ｂのような比較的堅牢な拘束手段の使用量を低減することができる。

【0062】

また、本実施形態では、固定部材２０は、被補剛区間１４Ａの長さを２等分する位置に取り付けられることで、上弦材１４の被補剛区間１４Ａの座屈波長が半分になる。ここで、被補剛区間１４Ａの長さが不均等に２分割される場合、設計上、長い方の被補剛区間１４Ａの長さに応じて補剛する必要が生じる。この点、本実施形態では、１本の固定部材２０によって被補剛区間１４Ａの長さが均等に２分割されるため、１本であっても上弦材１４の座屈耐力を効率的に稼ぐことができる。

【0063】

＜その他の実施形態＞
本開示は、上記の実施形態によって説明されたが、この説明は、本開示を限定するものではない。本開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。

【0064】

例えば、本開示では、複数のユニットトラスを連結して一体的に構成することもできる。図６中には、５つのユニットトラス１０Ａが、弦トラス１２の平行面に直交する方向（図６中の上下方向）に沿って連結された構造体１００が例示されている。隣接するユニットトラス１０Ａ同士は、例えばガセットプレートやねじ等の連結具を用いて連結してもよく、またブレース等を用いて複数のユニットトラスを跨ぐ仕様で連結してもよく、また折板屋根や構造用合板等を用いて２つまたは３つ以上のユニットトラスを連結してもよい。

【0065】

図６中に例示された１つのユニットトラス１０Ａには、５つの被補剛区間１４Ａのそれぞれに、それぞれの被補剛区間１４Ａの長さを２等分する固定部材２０が設けられている。図６中の構造体１００のように、複数のユニットトラス１０Ａを連結して一体的に構成することによって、求められる建築物の屋根の仕様に対するユニットトラスを柔軟に構成することができる。

【0066】

また、本開示では、図１～図６中に示した構成を部分的に組み合わせて、本開示に係るユニットトラスを構成することもできる。本開示は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。

【符号の説明】

【0067】

１０，１０Ａ ユニットトラス
１２ 弦トラス
１４ 上弦材
１４Ａ 被補剛区間
１６ 下弦材
１８ 連結材
１９Ａ 直交トラスフレーム
１９Ｂ 壁面材
１９Ｃ 水平ブレース
２０ 固定部材
１００ 構造体
Ａ 仮想面
Ｌ１ 支点間距離
Ｌ２ 荷重点間距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】