特開 2024-21882 膜構造建築物

(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】P2024021882

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】膜構造建築物

(51)【国際特許分類】

   E04H 15/38 20060101AFI20240208BHJP

   E04H 15/50 20060101ALI20240208BHJP

   E04B 1/32 20060101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

E04H15/38

E04H15/50

E04B1/32 101B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022125037

(22)【出願日】2022-08-04

(71)【出願人】

【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】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】高光 麻維

(72)【発明者】

【氏名】川口 泰輝

(72)【発明者】

【氏名】信成 義仁

(72)【発明者】

【氏名】竹内 馨一

(72)【発明者】

【氏名】山本 章起久

【テーマコード（参考）】

2E141

【Ｆターム（参考）】

2E141BB01

2E141CC05

2E141DD12

2E141DD14

2E141DD24

2E141DD27

2E141EE32

2E141FF00

(57)【要約】

【課題】運搬が容易であると共にアーチ状の骨組みに膜材を張っただけのテントよりも剛性が大きい膜構造建築物を提供する。
【解決手段】膜構造建築物１０は、両脚部１０６が地盤Ｇ上に固定されると共に間隔をあけて並んで配置されたシザーズ構造の複数のシザースアーチ材１００と、隣り合うシザースアーチ材１００とシザースアーチ材１００との間隔を固定する固定部材２０と、シザースアーチ材１００の対向する外側頂点部１２０と内側頂点部１２１との間を解除可能に突っ張る突張機構１５０と、シザースアーチ材の外側頂点部１２０に掛け渡されると共に張力が付与された取り外し可能な膜材７０と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

両脚部が地盤上に固定されると共に間隔をあけて並んで配置されたシザーズ構造の伸縮可能な複数のシザースアーチ材と、
隣り合う前記シザースアーチ材と前記シザースアーチ材との間隔を固定する固定部材と、
前記シザースアーチ材の対向する各頂点部間を解除可能に突っ張る突張機構と、
前記シザースアーチ材の外側の各頂点部に掛け渡されると共に張力が付与された取り外し可能な張力部材と、
前記シザースアーチ材の上に張られた取り外し可能な膜材と、
を備えた膜構造建築物。

【請求項2】

前記張力部材は、張力が付与されると共に前記シザースアーチ材の外側の各頂点部に掛け渡された前記膜材が兼ねている、
請求項１に記載の膜構造建築物。

【請求項3】

前記シザースアーチ材の対向する各頂点部を通る直線の交点がアーチの円中心となる、
請求項１又は請求項２に記載の膜構造建築物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、膜構造建築物に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、可搬型天幕用のフレームに関する技術が開示されている。この先行技術は、一方向に配列される複数のアーチ状支柱と、各アーチ状支柱を連結する複数の桁部材とよりなり、これら支柱及び桁部材を展開して蒲鉾型の拡張状態と、これら支柱及び桁部材を折り畳んで束状の折り畳み状態とすることができる。

【0003】

特許文献２には、可搬型天幕用のフレームに関する技術が開示されている。この先行技術では、合掌部材の両端部で連結する２本１組の柱材を少なくとも２組以上並設し、隣接する柱材の上部を連結する桁部材と、隣接する合掌部材の上部を連結する棟部材とを備え、これら柱材、合掌部材、桁部材及び棟部材を展開した拡張状態と、これら柱材、合掌部材、桁部材及び棟部材を折り畳んで束状の折り畳み状態とすることができる。

【0004】

特許文献３には、張弦シザーズ部材および張弦シザーズ構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、張弦シザーズ部材は、交差部の軸を中心に回転するクロス部材の自由端部間に対向させて張弦材が配設され、該張弦材と直交する方向の自由端部間に引張材が設けられてなる。

【0005】

非特許文献１及び非特許文献２には、シザーズ構造のアーチ状の骨組に幕を張ったテントが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－６３５５０号公報

【特許文献2】特開２０１７－４００６６号公報

【特許文献3】特開２００２－３０９６７４号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】武庫川女子大学大学院 建築学専攻修士 ２年生「建築設計総合演習３」 [ｏｎｌｉｎｅ]、２０２２年０７月０７日検索、インターネット＜http://arch.mukogawa-u.ac.jp/education/education2014/ArchitecturalDesignStudio_14M02_III.html＞

【非特許文献2】バイオ・ストラクチャー「虹のシザーズ」 [ｏｎｌｉｎｅ]、２０２２年０７月０７日検索、インターネット＜https://data.shinkenchiku.online/articles/SK_2007_09_180-0＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

アーチ状の骨組みに膜材を張っただけのテントは、運搬は容易であるが、剛性が小さいので、例えば大型化が困難である。

【0009】

本発明は、上記事実を鑑み、運搬が容易であると共にアーチ状の骨組みに膜材を張っただけのテントよりも剛性が大きい膜構造建築物を提供することが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0010】

第一態様は、両脚部が地盤上に固定されると共に間隔をあけて並んで配置されたシザーズ構造の伸縮可能な複数のシザースアーチ材と、隣り合う前記シザースアーチ材と前記シザースアーチ材との間隔を固定する固定部材と、前記シザースアーチ材の対向する各頂点部間を解除可能に突っ張る突張機構と、前記シザースアーチ材の外側の各頂点部に掛け渡されると共に張力が付与された取り外し可能な張力部材と、前記シザースアーチ材の上に張られた取り外し可能な膜材と、を備えた膜構造建築物である。

【0011】

第一態様の膜構造建築物では、シザースアーチ材は、両脚部が地盤に固定されることで拘束され、アーチ形状が保持されている。更に、突張機構がシザースアーチ材の対向する各頂点部間を突っ張ることで、シザースアーチ材の展開状態が維持される。また、固定部材によって隣り合うシザースアーチ材とシザースアーチ材との間隔が固定されている。そして、張力部材がシザースアーチ材の外側の各頂点部に掛け渡され引っ張っているので、シザースアーチ材が圧縮力を負担し、引張手段が引張力を負担する構成となる。したがって、本膜構造建築物は、アーチ状の骨組みに膜材を張っただけのテントと比較し、剛性が大きいので、例えば、大型化することができる。

【0012】

また、膜材と張力部材とを取り外し、突張機構を解除したのち、シザーズ構造の伸縮可能なシザースアーチ材を軸方向に縮めることで、運搬が容易となる。

【0013】

第二態様は、前記張力部材は、張力が付与されると共に前記シザースアーチ材の外側の各頂点部に掛け渡された前記膜材が兼ねている、第一態様に記載の膜構造建築物である。

【0014】

第二態様の膜構造建築物では、張力が付与されると共に前記シザースアーチ材の外側の各頂点部に掛け渡された膜材が張力部材を兼ねているので、部品点数が削減される。

【0015】

第三態様は、前記シザースアーチ材の対向する各頂点部を通る直線の交点がアーチの円中心となる、第一態様又は第二態様に記載の膜構造建築物である。

【0016】

第三態様の膜構造建築物では、シザースアーチ材の対向する各頂点部を結ぶ線の交点がアーチの円中心となるので、シザースアーチ材の構成部材の多くを共通化できる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、膜構造建築物は、運搬が容易であると共にアーチ状の骨組みに膜材を張っただけのテントよりも剛性が大きい。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】一実施形態の膜構造建築物をＹ方向から見た正面図である。

【図2】一実施形態の膜構造建築物をＸ方向から見た側面図である。

【図3】（Ａ）は膜構造建築物を構成するシザースアーチ材の展開状態の拡大図であり、（Ｂ）はシザースアーチ材が収納状態の拡大図である。

【図4】シザースアーチ材のシザーズ部材の一部断面で示す分解斜視図である。

【図5】（Ａ）は収納状態のシザースアーチ材をＸ方向から見た側面図であり、（Ｂ）は突張機構のみを示すＸ方向から見た側面図であり、（Ｃ）は突張機構のみをＹ方向から見た正面図である。

【図6】（Ａ）はシザースアーチ材の収納状態と展開状態との間の状態における突張機構の模式図であり、（Ｂ）は展開状態の突張機構の模試図である。

【図7】膜構造建築物をＹ方向から見た構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

＜実施形態＞

【0020】

本発明の一実施形態の膜構造建築物について説明する。なお、水平方向の直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とし、それぞれ矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。Ｘ方向及びＹ方向と直交する鉛直方向をＺ方向として、矢印Ｚで示す。膜構造建築物内に向かう方向を「内側」とし、膜構造建築物外に向かう方向を「外側」とする。また、軸方向は、後述するシザーズ構造のシザースアーチ材１００の軸心の方向である。

【0021】

［構造］
まず、本実施形態の膜構造建築物の構造について説明する。

【0022】

図１及び図２に示すように、膜構造建築物１０は、シザーズ構造の伸縮可能なシザースアーチ材１００と、固定部材２０と、膜材７０と、を有して構成されている。図２に示すように、シザースアーチ材１００は、後述する展開状態でＹ方向に間隔をあけて並べられている。なお、図２では判り易くするため、膜材７０に隠れているシザースアーチ材１００や固定部材２０等は隠線でなく実線で図示している。

【0023】

シザースアーチ材１００の両端の脚部１０６には、板状の接合部１０２が接合されている。そして、板状の接合部１０２が地盤Ｇにアンカー（図示略）等によって固定されている。

【0024】

図１及び図３（Ａ）に示すように、シザーズ構造のシザースアーチ材１００は、シザーズ部材１１０が、軸方向に連結されて構成されている。

【0025】

シザーズ部材１１０は、二本の板状のストラット材１１２、１１４がＸ字形状に交差し、その交点で開閉可能に連結されている。シザーズ部材１１０の交点には前述した棒状の固定部材２０が貫通し、これにより開閉可能となっている。

【0026】

図１、図３（Ａ）及び図４に示すように、軸方向に隣接するシザーズ部材１１０のストラット材１１２、１１４の端部１１２Ａ、１１４Ａ同士は、ピン１１５で回転可能に連結され、これによりシザーズ部材１１０が、軸方向に連結されている。

【0027】

このようなシザーズ構造のシザースアーチ材１００は、図１、図３（Ａ）及び図４に示す軸方向に伸ばした展開状態と、図３（Ｂ）に示す軸方向に縮めた収納状態と、に容易に伸縮させることができる。

【0028】

ここで、展開状態のシザースアーチ材１００のシザーズ部材１１０の交点である回転中心（固定部材２０）を通る線が軸心であり、軸心に沿った方向が軸方向である。

【0029】

図１、図３（Ａ）及び図７に示すように、展開状態のシザースアーチ材１００におけるシザーズ部材１１０同士の連結部位における外側の連結部位を外側頂点部１２０とし、内側の連結部位を内側頂点部１２１とする。

【0030】

図２に示すように、前述したように棒状の固定部材２０がシザースアーチ材１００のシザーズ部材１１０の交点に貫通している。棒状の固定部材２０は、Ｙ方向に間隔をあけて並べられている各シザースアーチ材１００を通し梁のように貫通している。そして、棒状の固定部材２０のシザースアーチ材１００の両側には、円盤状の鍔状部材２２が設けられ、これにより隣り合うシザースアーチ材１００とシザースアーチ材１００との間隔が固定されている。

【0031】

なお、鍔状部材２２は、着脱可能となっており、鍔状部材２２を外すと、棒状の固定部材２０をシザースアーチ材１００から引き抜くことができる。鍔状部材２２を着脱可能とする構造はどのようなものであってもよいが、例えば、鍔状部材２２を二分割してビスで締め付けて接合する構造等があげられる。

【0032】

図１及び図３（Ａ）に示すように、シザースアーチ材１００には、対向する外側頂点部１２０と内側頂点部１２１との間を突っ張る突張機構１５０が設けられている。

【0033】

図５（Ａ）に示すように、突張機構１５０は、シザースアーチ材１００のシザーズ部材１１０のストラット材１１２とストラット材１１４との間に設けられている。図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、突張機構１５０は、スライド可能な第一板部１５２と第二板部１５４とを有している。

【0034】

第一板部１５２の一端部１５２Ａは外側頂点部１２０でストラット材１１２、１１４の端部１１２Ａ、１１４Ａとの間に配置され、ピン１１５が貫通し、回転可能に連結されている（図４も参照）。同様に、第二板部１５４の一端部１５４Ａは内側頂点部１２１でストラット材１１２、１１４の端部１１２Ａ、１１４Ａとの間に配置され、ピン１１５が貫通し、回転可能に連結されている。第一板部１５２と第二板部１５４とは、他端部１５２Ｂ、１５４Ｂ側同士が重ねられている。

【0035】

図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、第一板部１５２には、中心線に沿って溝１６０が形成され、溝１６０の一端部側の端部には、貫通孔１６２が形成されている。第二板部１５４には、溝１６０に挿入されている突起部１６４を有している。突起部１６４は、図示されていないバネやゴムなどの弾性部材の弾性力によって溝１６０の底部側に押されている。

【0036】

図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、軸方向に縮めた収納状態のシザースアーチ材（図３（Ｂ）参照）では、外側頂点部１２０と内側頂点部１２１との間隔は広がっており、突起部１６４は溝１６０の他端部側に位置している。

【0037】

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、収納状態のシザースアーチ材１００を展開していくと、外側頂点部１２０と内側頂点部１２１との間隔が狭くなっていき、それに伴って図６（Ａ）に示すように、突起部１６４が溝１６０の一端部側に移動（スライド）する。そして、図６（Ｂ）に示すように、突起部１６４が溝１６０の一端部まで移動（スライド）すると、図示されていない弾性部材の弾性力によって貫通孔１６２に嵌合する。これにより、第一板部１５２と第二板部１５４とが固定されると共に外側頂点部１２０と内側頂点部１２１との間隔が固定される（図３（Ａ）参照）、つまり、シザースアーチ材１００は展開状態（図３（Ａ））が維持される。

【0038】

なお、シザースアーチ材１００を軸方向に縮めた収納状態にする際には、貫通孔１６２に嵌まっている突起部１６４を、例えば手で押した状態で外側頂点部１２０と内側頂点部１２１との間隔を広げて突起部１６４を溝１６０に入れることで、突っ張りが解除される（図６（Ａ））。

【0039】

図２に示すように、Ｙ方向に間隔をあけて並べられた展開状態のシザースアーチ材１００の上に、図１及び図２に示すように膜材７０が張られ、膜屋根７２が形成されている。 膜材７０は、地盤Ｇに固定された張力機構７４によって両端部７０Ａを引っ張った状態で両端部７０Ａが地盤Ｇに固定されている。言い換えると、膜材７０は、シザースアーチ材１００を下側に押さえつけるように引っ張った状態で地盤Ｇに固定されている。そして、これにより膜材７０は、各外側頂点部１２０に掛け渡されて張られ、張力が付与される。なお、膜材７０は、各外側頂点部１２０に紐や面ファスナー等で取り付けられている。

【0040】

図７に示すように、本実施形態では、シザースアーチ材１００の対向する外側頂点部１２０と内側頂点部１２１とを通る直線Ｓの交点Ｐは、アーチの円Ｅの中心となるようになっている。

【0041】

＜作用＞
次に本実施形態の作用について説明する。

【0042】

膜構造建築物１０は、シザースアーチ材１００の両脚部１０６に接合された接合部１０２が地盤に固定されることで、シザースアーチ材１００が拘束され、アーチ形状が保持されている。更に、突張機構１５０によって、シザースアーチ材１００の対向する各外側頂点部１２０と内側頂点部１２１との間を突っ張ることで、シザースアーチ材１００の展開状態が維持される。

【0043】

また、棒状の固定部材２０によって隣り合うシザースアーチ材１００とシザースアーチ材１００との間隔が固定されている。

【0044】

そして、膜材７０がシザースアーチ材１００の各外側頂点部１２０に掛け渡され引っ張っているので、シザースアーチ材１００が圧縮力を負担し、膜材７０が引張力を負担する。よって、シザースアーチ材１００と膜材７０とが一体となって荷重及び外力を負担する構造となっている。

【0045】

このような構造の膜構造建築物１０は、アーチ状の骨組みに膜材を張っただけのテントと比較し、剛性が大きいので、例えば、大型化することができる。

【0046】

また、膜材７０を取り外し、突張機構１５０の突起部１６４を押して解除したのち、シザーズ構造のシザースアーチ材１００を軸方向に縮めることで、運搬が容易となる。本実施形態では、鍔状部材２２を外して棒状の固定部材２０をシザースアーチ材１００から引き抜くことで、更に運搬が容易になる。

【0047】

また、本実施形態の膜構造建築物１０のシザースアーチ材１００の各外側頂点部１２０と内側頂点部１２１を通る直線の交点Ｐがアーチの円中心となるので、シザースアーチ材１００の脚部１０６を除く構成部材、例えば、ストラット材１１２、１１４等の多くの部材を共通化できる。

【0048】

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0049】

例えば、上記実施形態では、膜材７０に張力を付与していたが、これに限定されるものではない。膜材７０には張力を付与していなくてもよい。

【0050】

なお、その替り、例えば、別途、紐状又は帯状の張力部材をシザースアーチ材１００の各外側頂点部１２０に掛け渡して引っ張って張力を付与すればよい。

【0051】

更に、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。

【符号の説明】

【0052】

１０ 膜構造建築物
２０ 固定部材
７０ 膜材（張力部材の一例）
１００ シザースアーチ材
１０６ 脚部
１１０ シザーズ部材
１２０ 外側頂点部
１２１ 内側頂点部
１５０ 突張機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】