特開 2024-34934 構造物

(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】P2024034934

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】構造物

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/343 20060101AFI20240306BHJP

   E04B 1/35 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

E04B1/343 S

E04B1/35 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022139515

(22)【出願日】2022-09-01

(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】泉 芳朋

(57)【要約】

【課題】様々な形状に変形可能で、かつ、変形後の形状を保持できる構造物を提供する。
【解決手段】構造物１０Ａ、１０Ｂは、ヒンジで折り畳み可能に連結された複数の板材２２又は折り曲げて折り畳み可能とされた板材で構成され、板材２２を開いて立体的に展開する展開構造体２０と、展開構造体２０の一端にある板材２２を基礎部１４に連結する基礎連結部１２と、板材２２の表面を縫うように通され、板材２２に付与された引張力によって展開構造体２０を異なる複数の展開状態で中空に保持する引張材３０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒンジで折り畳み可能に連結された複数の板材又は折り曲げて折り畳み可能とされた板材で構成され、前記板材を開いて立体的に展開する展開構造体と、
前記展開構造体の一端にある前記板材を基礎部に連結する基礎連結部と、
前記板材の表面を縫うように通され、前記板材へ付与された引張力によって前記展開構造体を異なる複数の展開状態で中空に保持する引張材と、
を備えた構造物。

【請求項2】

前記板材の面外剛性は、前記引張材の引張強度以内の引張力によって前記板材を弾性域で捻り可能な大きさである、請求項１に記載の構造物。

【請求項3】

前記展開構造体の他端にある前記板材と前記基礎部とは、風による吹上力に抵抗する抵抗材で連結されている、
請求項２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】

下記特許文献１には、屋根及び屋根を支持する柱によって上部架構が形成された構造物が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１１６７５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された構造物は、柱が矩形状の屋根の一辺に沿って配置された片持ち形式である。

【0005】

このような形状の構造物は、柱が屋根の一辺にしかないため、車両を出し入れするカーポートの用途には適している。しかしながら、開放性が高いため、例えば冬季における飲食店の用途としては適用し難い。一方で、例えば上部架構の形状を変形し、変形した状態を保持することができれば、一つの構造物で、様々な用途に展開し易い。しかしながら、従来、このような構造物は提供されていない。

【0006】

本発明は、上記事実を考慮し、様々な形状に変形可能で、かつ、変形後の形状を保持できる構造物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】

【0007】

請求項１の構造物は、ヒンジで折り畳み可能に連結された複数の板材又は折り曲げて折り畳み可能とされた板材で構成され、前記板材を開いて立体的に展開する展開構造体と、前記展開構造体の一端にある前記板材を基礎部に連結する基礎連結部と、前記板材の表面を縫うように通され、前記板材へ付与された引張力によって前記展開構造体を異なる複数の展開状態で中空に保持する引張材と、を備える。

【0008】

請求項１の構造物は、複数の板材が折り畳まれた状態から立体的に展開する展開構造体を備えている。このような展開構造体は、様々な形状に変形できる。

【0009】

また、展開構造体は、引張材によって変形し、異なる複数の展開状態で中空に保持される。そして、引張材は板材の表面を縫うように通されているため、板材の面外方向へ突出する引張材と比較して、切れにくい。また、展開構造体によって囲まれる空間を有効利用し易い。

【0010】

請求項２の構造物は、請求項１に記載の構造物において、前記板材の面外剛性は、前記引張材の引張強度以内の引張力によって前記板材を弾性域で捻り可能な大きさである。

【0011】

請求項２の構造物では、板材が捩り可能である。このため、板材が捩り変形しない場合と比較して、展開構造体を、より様々な形状に保持することができる。また、板材は弾性域で捩じられるので、元の形状に戻すことが容易である。

【0012】

請求項３の構造物は、請求項２に記載の構造物において、前記展開構造体の他端にある前記板材と前記基礎部とは、風による吹上力に抵抗する抵抗材で連結されている。

【0013】

請求項３の構造物は、展開構造体の他端にある板材と基礎とが、抵抗材で連結されている。このため、展開構造体に風による吹上力が作用しても展開構造体の浮き上がりを抑制できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の構造物は、様々な形状に変形可能で、かつ、変形後の形状を保持できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（Ａ）は本発明の実施形態に係る構造物の一例を示す立面図であり、（Ｂ）は別の一例を示す立面図である。

【図2】（Ａ）は本発明の実施形態に係る構造物における展開構造体の一例を示す平面図であり、（Ｂ）は別の一例を示す平面図である。

【図3】（Ａ）は本発明の実施形態に係る構造物における板材及びヒンジの一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は別の一例を示す斜視図であり、（Ｃ）は展開構造体を一枚の板材で構成する場合の折り曲げ部の構成を示す斜視図である。

【図4】（Ａ）は本発明の実施形態に係る構造物において引張材を通すパイプを示す斜視図であり、（Ｂ）はパイプに引張材を通した状態を示す斜視図であり、（Ｃ）はパイプの配置の別の一例を示す斜視図である。

【図5】（Ａ）は本発明の実施形態に係る構造物を概念的に示す立面図であり、（Ｂ）は引張材に引張力を作用させた状態を示す立面図であり、（Ｃ）は引張材に（Ｂ）と異なる引張力を作用させた状態を示す立面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る構造物において、板材と基礎部とを抵抗材で連結した構成の一例を概念的に示す立面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る構造物における展開構造体の変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態に係る構造物について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。但し、明細書中に特段の断りが無い限り、各構成要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。

【0017】

また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的の範囲内において構成を省略する、異なる構成と入れ替える、一実施形態及び各種の変形例を組み合わせて用いる等、適宜変更を加えて実施することができる。

【0018】

各図面において矢印Ｘ、Ｙで示す方向は水平面に沿う方向であり、互いに直交している。また、矢印Ｚで示す方向は鉛直方向（上下方向）に沿う方向である。各図において矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示される各方向は、互いに一致するものとする。

【0019】

＜構造物＞
図１（Ａ）、（Ｂ）には、それぞれ、本発明の実施形態に係る構造物１０Ａ、１０Ｂが示されている。これらの構造物１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれ、様々な形状に変形可能で、かつ、変形後の形状を保持できるものであり、例えば建物として用いられる。なお、以下の説明において、構造物１０Ａ及び１０Ｂを総称して構造物１０と称す場合がある。

【0020】

構造物１０は、展開構造体２０及び引張材３０を用いて形成され、引張材３０に付与する引張力を変えることにより、様々な形状に変形させることができる。詳しくは後述するが、図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、引張材３０の配置を変えた例である。

【0021】

（展開構造体）
図２（Ａ）には、展開構造体２０及び引張材３０が模式的に図示されている。展開構造体２０は、後述するヒンジ４０で折り畳み可能に連結された複数の板材２２で構成され、板材２２が折り畳まれた状態から板材２２を開いて、立体的に展開することができる。また、展開構造体２０は、板材２２が折り畳まれていない状態から板材２２を閉じて、立体的に縮小させることもできる。

【0022】

展開構造体２０の一端にある板材２２は、基礎連結部１２によってコンクリート製の基礎部１４と連結されている。基礎連結部１２は、板材２２を基礎に対してピン接合する連結部である。これにより、展開構造体２０は基礎部１４に対して回転可能に支持される。

【0023】

図２（Ａ）に示された状態は、引張材３０に引張力が付与されておらず、また、板材２２は折り畳まれていない。便宜上、この図に示される面を展開構造体２０の「表面」と称す。また、この図に示される面と反対側の面を展開構造体２０の「裏面」と称す。

【0024】

板材２２は、三角形状の板材であり、アルミ、鋼及びポリカーボネート等の樹脂、木材など各種材料を用いて形成することができる。展開構造体２０を形成する板材２２の形状は同一形状である。

【0025】

板材２２は、後述する引張材３０に、引張材３０の引張強度以内の引張力を作用させた際に、面外に撓み変形しない程度の面外剛性を備えている。

【0026】

２枚の板材２２を互いに組み付けることで、平行四辺形のユニット２４が形成される。展開構造体２０は、さらにこのユニット２４を複数組み付けることで形成される。

【0027】

なお、ユニット２４のうち、板材２２の一方の面２２Ａを展開構造体２０の表面に向けて配置したものをユニット２４Ａと称す。一方、板材２２の他方の面２２Ｂを展開構造体２０の表面に向けて配置したものをユニット２４Ｂと称す。

【0028】

展開構造体２０は、Ｙ方向においてユニット２４Ａが連続して並べて配置され、また、ユニット２４Ｂ同士が連続して並べて配置される。一方、Ｘ方向においては、ユニット２４Ａとユニット２４Ｂとが交互に並べて配置される。

【0029】

なお、図２（Ａ）においては、展開構造体２０を折り畳んだ際に、展開構造体２０の表面側からみて板材２２同士が「谷折り」となる境界線Ｂ２を破線で示し、板材２２同士が「山折り」となる境界線Ｂ１を実線で示している。

【0030】

（ユニット）
図３（Ａ）には、ユニット２４Ｂの一例が示されている。この図に示されるように、板材２２の外周部にはヒンジ４０が形成されている。ヒンジ４０は、ユニット２４において、隣り合う板材２２同士を折り畳み可能に連結する連結構造である。

【0031】

ヒンジ４０は、突出部４２及び貫通孔４４を備えている。突出部４２は、板材２２におけるそれぞれの外周部から、板材２２の面内方向へ突出する突起であり、板材２２の外周部に間隔を空けて形成されている。貫通孔４４は、突出部４２に形成された、板材２２の外周部に沿う孔である。

【0032】

一方の板材２２における突出部４２と、他方の板材２２における突出部４２の間の間欠部４２Ｅと、を互いに嵌合させ、貫通孔４４に図示しない通し材を通すことで、ヒンジ４０が形成される。

【0033】

なお、図３（Ｂ）に示すように、板材２２同士は、ヒンジの一例としての丁番５０を用いることにより、折り畳み可能に連結してもよい。ヒンジ４０や丁番５０は、隣り合うユニット２４同士の連結にも用いられる。なお、ヒンジの構造はヒンジ４０や丁番５０に限らず、任意の構造を採用できる。

【0034】

（引張材）
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、展開構造体２０には、板材２２の表面を縫うように引張材３０が通されている。引張材３０は、展開構造体２０の「裏面」側に配置されている。また、引張材３０は、例えば鋼製のワイヤやカーボンファイバーを用いて形成されている。

【0035】

なお、「表面を縫うように」とは、表面に近接した位置で表面に沿って通されていることを示している。また、「通されている」とは、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、パイプ３２に通されていることを示している。なお、図４（Ａ）、（Ｂ）では、図示を簡略化するため、ヒンジの構成は表現されていない。

【0036】

パイプ３２は、一例として、ユニット２４を形成する２枚の板材２２同士の連結部に沿って配置される。また、パイプ３２は、隣り合うユニット２４同士の連結部に沿って配置してもよい。さらに、パイプ３２は、図４（Ｃ）に示すように、板材２２の表面であって、板材２２同士の連結部以外の部分に沿って配置してもよい。パイプ３２は、板材２２に対して図示しないサドル及びビスなどを用いて固定される。

【0037】

図２（Ａ）に示した例においては、引張材３０は、主に、隣り合うユニット２４同士の連結部に沿って配置されている。換言すると、引張材３０は、主に、Ｙ方向に沿って配置されている。

【0038】

また、引張材３０の端部３０Ｅは、展開構造体２０の端部にある板材２２に固定されている。なお、引張材３０の端部３０Ｅが固定される板材２２は、基礎連結部１２が設けられた板材２２と反対側の端部にある板材である。

【0039】

図５（Ａ）～（Ｃ）に示すように、引張材３０には、基礎連結部１２から引張力Ｔを付与することができる。引張力Ｔは、例えば図示しないウィンチなどを用いて付与することができる。

【0040】

引張材３０に引張力Ｔを付与すると、付与した引張力に応じて端部３０Ｅが展開構造体２０の基礎連結部１２側へ引寄せられる。端部３０Ｅは、基礎部１４に接触した状態が保持されながら移動する。

【0041】

そして、引張材３０の端部３０Ｅが展開構造体２０の基礎連結部１２側へ引寄せられることに応じて、展開構造体２０の板材２２同士がヒンジ４０部分で折り畳まれてまたは展開して、展開構造体２０が変形する。

【0042】

これにより、例えば展開構造体２０がドーム状に変形して、下方に空間Ｖが形成される。空間Ｖの形状は、引張材３０に付与する引張力Ｔに応じて変化する。例えば図５（Ｃ）における引張力Ｔ２は、図５（Ｂ）における引張力Ｔ１より大きい。このため、図５（Ｃ）における端部３０Ｅの移動量が図５（Ｂ）における移動量より大きく、当該移動量に応じて、空間Ｖの形状が変化する。

【0043】

展開構造体２０は、任意の引張力Ｔを、張力として作用させた状態を維持することで、図５（Ｂ）、（Ｃ）にも示されるように、異なる複数の展開状態で中空に保持される。この際、引張材３０の端部３０Ｅと反対側の端部を基礎部１４に固定して、引張力Ｔに対する反力を確保する。

【0044】

なお、図２（Ｂ）に示した例においては、引張材３０は、ユニット２４における板材２２同士の連結部に沿って、または、板材２２の表面であって板材２２同士の連結部以外の部分に沿って配置されている。換言すると、引張材３０は、Ｘ方向及びＹ方向に交差して配置されている。

【0045】

また、引張材３０は、端部３０Ｅから折り返し点３０Ｍへ向かって、Ｙ方向一方側及びＸ方向一方側へ敷設されている。そして、折り返し点３０Ｍから基礎連結部１２へ向かって、Ｙ方向一方側及びＸ方向他方側へ敷設されている。

【0046】

このように配置された引張材３０に引張力を付与すると、引張材３０が直線状に変形しようとすることに伴い、展開構造体２０は、図１（Ｂ）に示すように、Ｘ方向における一方側の高さが他方側の高さより高くなるように（円錐状に）変形する。

【0047】

＜効果＞
このように、本発明の実施形態に係る構造物１０は、複数の板材２２が折り畳まれた状態から立体的に展開する展開構造体２０を備えている。このような展開構造体２０は、様々な形状に変形できる。

【0048】

また、展開構造体２０は、引張材３０に引張力を作用させることによって変形し、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、異なる複数の展開状態で中空に保持される。そして、引張材３０は板材２２の表面を縫うように通されているため、板材２２の面外方向へ突出する引張材と比較して、切れにくい。また、展開構造体２０によって囲まれる空間Ｖを有効利用し易い。

【0049】

なお、本発明における「中空に保持」とは、展開構造体２０の「一部」又は「基礎連結部１２を除く全体」が、中空に保持されることを示す。

【0050】

＜その他の実施形態＞
上記実施形態において、板材２２は、引張材３０に、引張材３０の引張強度以内の引張力を作用させた際に、面外に変形しない程度の面外剛性を備えているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

【0051】

例えば板材２２は、引張材３０に、引張材３０の引張強度以内の引張力を作用させた際に、弾性域で捻り可能な面外剛性としてもよい。この場合、板材２２が捩り変形しない場合と比較して、展開構造体２０を、より様々な形状に保持することができる。また、板材２２は弾性域で捩じられるので、クリープ変形が抑制され、元の形状に戻すことが容易である。

【0052】

また、上記実施形態においては、引張材３０の端部３０Ｅが、基礎部１４に接触した状態が保持されるものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図６に示すように、引張材３０の端部３０Ｅは、基礎部１４から離間した状態で配置してもよい。

【0053】

引張材３０の端部３０Ｅを、基礎部１４から離間して配置すれば、比較的開放性の高い庇状の建物を形成することができる。端部３０Ｅの基礎部１４に対する接離状態（接触しているか否か、離間している場合はその距離）は、引張材３０の配置、引張力を付与する方向等を調整して自由に設定できる。

【0054】

また、引張材３０の端部３０Ｅを基礎部１４から離間した状態で配置する場合は、展開構造体２０において基礎連結部１２と反対側の端部にある板材２２と基礎部１４とを、抵抗材６０で連結してもよい。

【0055】

抵抗材６０は、風による吹上力に抵抗するための引張材であり、鋼棒、鋼製の丸パイプ、Ｈ形鋼、ワイヤなどを用いて形成できる。このような抵抗材６０を設けることで、展開構造体２０に風による吹上力Ｆが作用しても展開構造体２０の浮き上がりを抑制できる。

【0056】

なお、展開構造体２０において、「基礎連結部１２と反対側の端部」とは、本発明における「展開構造体の他端」の一例である。

【0057】

また、上記実施形態においては、展開構造体２０は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ヒンジ４０や丁番５０を用いて折り畳み可能に連結された複数の板材２２によって形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

【0058】

例えば図３（Ｃ）に一部のみを示すように、展開構造体２０は、折り曲げて折り畳み可能とされた一枚の板材７０で構成してもよい。このような板材７０としては、繰り返し折り曲げても疲労破壊し難い素材、例えば紙や樹脂等を用いることができる。また、このような板材７０は面外剛性が比較的低いため、捩じり変形させやすい。また、板材を、ヒンジを備えない構成とすれば、展開構造体２０の製造が容易である。

【0059】

また、上記実施形態においては、展開構造体２０は三角形状の板材２２を用いて形成したが、本発明の実施形態はこれに限らない。本発明の展開構造体は、例えば図７に示す展開構造体８０のように、四角形状の板材８２を組み合わせて形成してもよい。

【0060】

なお、図７においては、展開構造体２０と同様に、展開構造体８０を折り畳んだ際に、展開構造体８０の表面側からみて板材８２同士が「谷折り」となる境界線Ｂ２を破線で示し、板材２２同士が「山折り」となる境界線Ｂ１を実線で示している。

【0061】

このように、本発明の展開構造体は、板材を折り畳んだ状態から開いて立体的に展開可能なものであればよく、各種の構造を採用できる。

【符号の説明】

【0062】

１０Ａ 構造物
１０Ｂ 構造物
２０ 展開構造体
２２ 板材
３０ 引張材
４０ ヒンジ
５０ 丁番（ヒンジ）
７０ 板材
８０ 展開構造体
８２ 板材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】