(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】P2024004656
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】屋根構造
(51)【国際特許分類】
E04B 7/02 20060101AFI20240110BHJP
E04B 7/00 20060101ALI20240110BHJP
【FI】
E04B7/02 521Z
E04B7/02 502
E04B7/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022104374
(22)【出願日】2022-06-29
(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】100154726
【弁理士】
【氏名又は名称】宮地 正浩
(72)【発明者】
【氏名】濱渦 真伍
(72)【発明者】
【氏名】奥野 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】山下 靖彦
(57)【要約】
【課題】平面視で環状扇形に構成された環状扇形屋根部と、環状扇形屋根部を支持する支持部と、を備えた屋根構造において、環状扇形屋根部を環状扇形の径方向外側のみで片持ち支持とすることで、環状扇形屋根部の径方向内側の下側空間を解放感に優れたものとしながら、環状扇形屋根部の曲げ応力や先端部の撓みを合理的に抑制することができる技術を提供する。
【解決手段】環状扇形屋根部10が、環状扇形の径方向Xに沿って所定の屋根勾配で延在する主梁12を環状扇形の周方向Yに複数並設して有し、支持部30が、環状扇形屋根部10が有する複数の主梁12を環状扇形の径方向X外側で片持ち支持するものとして構成され、環状扇形屋根部10が、環状扇形の径方向X内側縁部に沿って略円弧状に延在して複数の主梁12の夫々の内側端部が接続された内円弧梁14と、複数の主梁12の夫々の隣接間に架設されたブレース20と、を有する。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
平面視で環状扇形に構成された環状扇形屋根部と、当該環状扇形屋根部を支持する支持部と、を備えた屋根構造であって、
前記環状扇形屋根部が、前記環状扇形の径方向に所定の屋根勾配で延在する主梁を前記環状扇形の周方向に複数並設して有すると共に、
前記支持部が、前記環状扇形屋根部が有する複数の主梁を前記環状扇形の径方向外側で片持ち支持するものとして構成されており、
前記環状扇形屋根部が、前記環状扇形の径方向内側縁部に沿って略円弧状に延在して前記複数の主梁の夫々の内側端部が接続された内円弧梁と、前記複数の主梁の夫々の隣接間に架設されたブレースと、を有する屋根構造。
【請求項2】
前記屋根勾配が、前記環状扇形の径方向外側から前記環状扇形の径方向内側に向けて下る内向き下り勾配である請求項1に記載の屋根構造。
【請求項3】
前記環状扇形屋根部の下方に配置されて前記環状扇形の径方向に延在する躯体壁を前記支持部として備えた請求項1又は2に記載の屋根構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、平面視で環状扇形に構成された環状扇形屋根部と、当該環状扇形屋根部を支持する支持部と、を備えた屋根構造に関する。
【背景技術】
【0002】
平面視で環状扇形に構成された環状扇形屋根部と、当該環状扇形屋根部を支持する支持部と、を備えた屋根構造が知られている(例えば特許文献1の
図2を参照。)
特許文献1記載の屋根構造では、環状扇形屋根部は、上記環状扇形の径方向外側と径方向内側との両側で支持部により支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
環状扇形屋根部の下側空間では、環状扇形の径方向内側が径方向外側よりも狭くなる。よって、その径方向内側の下側空間に、環状扇形屋根部を支持する支持部を設置すると、当該空間が窮屈な状態となって解放感が損なわれるという問題がある。そこで、環状扇形屋根部を環状扇形の径方向外側のみで片持ち支持することが考えられる。しかしながら、その片持ち支持の構成によっては、環状扇形屋根部の支持部に生じる曲げ応力や先端部の撓みが問題となる。そして、このような曲げ応力や先端部の撓みを抑制するために環状扇形屋根部自身及びその支持部を非常に強固で大断面のものとすれば、コストアップや下側空間の縮小等が課題となる。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、平面視で環状扇形に構成された環状扇形屋根部と、当該環状扇形屋根部を支持する支持部と、を備えた屋根構造において、環状扇形屋根部を環状扇形の径方向外側のみで片持ち支持とすることで、環状扇形屋根部の径方向内側の下側空間を解放感に優れたものとしながら、環状扇形屋根部の曲げ応力や先端部の撓みを合理的に抑制することができる技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第1特徴構成は、平面視で環状扇形に構成された環状扇形屋根部と、当該環状扇形屋根部を支持する支持部と、を備えた屋根構造であって、
前記環状扇形屋根部が、前記環状扇形の径方向に所定の屋根勾配で延在する主梁を前記環状扇形の周方向に複数並設して有すると共に、
前記支持部が、前記環状扇形屋根部が有する複数の主梁を前記環状扇形の径方向外側で片持ち支持するものとして構成されており、
前記環状扇形屋根部が、前記環状扇形の径方向内側縁部に沿って略円弧状に延在して前記複数の主梁の夫々の内側端部が接続された内円弧梁と、前記複数の主梁の夫々の隣接間に架設されたブレースと、を有する点にある。
【0006】
尚、以下の説明において、上記環状扇形の径方向を単に「径方向」と呼ぶ場合があり、上記環状扇形の周方向を単に「周方向」と呼ぶ場合がある。
本構成によれば、上記環状扇形屋根部において、複数の主梁が周方向に並設されており、それら複数の主梁が径方向外側で上記支持部により片持ち支持される。このことで、環状扇形屋根部における径方向内側の下側空間を、上記支持部が存在しない解放感に優れたものにできる。
更に、上記環状扇形屋根部において、上記複数の主梁の夫々を、径方向に沿って支持部により片持ち支持される外側から内側に向けて所定の屋根勾配で延在するものとした上で、上記内円弧梁及び上記ブレースが設けられている。このことで、主梁に生じる曲げ応力や撓みを、ブレースを通じて、上記内円弧梁の軸力により好適に抵抗することができる。
従って、本発明により、平面視で環状扇形に構成された環状扇形屋根部と、当該環状扇形屋根部を支持する支持部と、を備えた屋根構造において、環状扇形屋根部を環状扇形の径方向外側のみで片持ち支持とすることで、環状扇形屋根部の径方向内側の下側空間を解放感に優れたものとしながら、環状扇形屋根部の曲げ応力や先端部の撓みを合理的に抑制することができる技術を提供することができる。
【0007】
本発明の第2特徴構成は、前記屋根勾配が、前記環状扇形の径方向外側から前記環状扇形の径方向内側に向けて下る内向き下り勾配である点にある。
【0008】
本構成によれば、上記環状扇形屋根部において、複数の主梁の夫々が、径方向外側から径方向内側に向けて下る内向き下り勾配で延在するものとなる。よって、主梁に生じる曲げ応力や撓みを、ブレースを通じて、上記内円弧梁の引張力により好適に抵抗することができる。
【0009】
本発明の第3特徴構成は、前記環状扇形屋根部の下方に配置されて前記環状扇形の径方向に延在する躯体壁を前記支持部として備えた点にある。
【0010】
本構成によれば、上記躯体壁は、径方向に延在することで当該径方向の回転抵抗力を有効に発揮することができる。よって、この躯体壁の回転抵抗力により、環状扇形屋根部における複数の主梁の夫々を径方向外側で良好に片持ち支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図1及び
図2に示す建物1は、本実施形態の屋根構造(以下「本屋根構造」と呼ぶ。)50を備える。
本屋根構造50は、平面視(
図1参照)で環状扇形に構成された環状扇形屋根部10と、当該環状扇形屋根部10を支持する支持部30と、を備える。尚、上記環状扇形とは、半径が異なる2つの同心円で囲まれる領域のうち、径方向Xに延びる2つの直線で挟まれた部分の形状を示す。
この建物1には、環状扇形屋根部10の外側(
図1の上側、
図2の左側)に、同じく平面視で環状扇形に形成された外側屋根部60が設けられている。そして、この環状扇形屋根部10と外側屋根部60の上面に屋根仕上げ材(図示省略)が敷設されている。
【0013】
環状扇形屋根部10には、上記環状扇形の径方向Xに沿って所定の屋根勾配で延在する主梁12が、上記環状扇形の周方向Yに複数並設されている。そして、支持部30は、環状扇形屋根部10が有する複数の主梁12を径方向Xの外側(
図1の上側、
図2の左側)で片持ち支持する支持柱31を備えて構成されている。
尚、環状扇形屋根部10の屋根勾配、換言すれば主梁12の勾配は、径方向Xに沿って外側(
図1の上側、
図2の左側、支持部30側)から内側(
図1の下側、
図2の右側、支持部30とは反対側)に向けて下る内向き下り勾配とされている。
このように、複数の主梁12が周方向Yに並設されており、それら複数の主梁12が径方向Xの外側で支持部30により片持ち支持されるので、環状扇形屋根部10の下側空間3(
図2参照)における径方向Xの内側は、支持部30が存在しない解放感に優れたものとなる。尚、下側空間3の周囲には、適宜外壁5が設けられている。
【0014】
環状扇形屋根部10には、周方向Yに沿う略円弧状に延在して複数の主梁12を連結する内円弧梁14と中円弧梁15と外円弧梁16とが設けられている。
内円弧梁14は、環状扇形屋根部10の径方向Xでの内側縁部に沿って平面視略円弧状に延在し、複数の主梁12の夫々の内側端部を接続するものとして構成されている。
中円弧梁15は、環状扇形屋根部10の径方向Xでの中間部に沿って平面視略円弧状に延在し、複数の主梁12の夫々の中間部を接続するものとして構成されている。
外円弧梁16は、環状扇形屋根部10の径方向Xでの外側縁部に沿って平面視略円弧状に延在し、複数の主梁12の夫々の外側端部を接続するものとして構成されている。
【0015】
環状扇形屋根部10には、複数の主梁12の夫々の隣接間に架設されたブレース20として、第1ブレース21と第2ブレース22が設けられている。
即ち、第1ブレース21は、互いに隣接する一対の主梁12と内円弧梁14と中円弧梁15とに囲まれた架構面の対角線上に架設されている。周方向Yに主梁12を挟んで互いに隣接する一対の第1ブレース21は、平面視でV字状又は逆V字状となるように設けられている。一方、第2ブレース22は、互いに隣接する一対の主梁12と中円弧梁15と外円弧梁16とに囲まれた架構面の対角線上に架設されている。周方向Yに主梁12を挟んで互いに隣接する一対の第2ブレース22は、平面視でV字状又は逆V字状となるように設けられている。
また、径方向Xに中円弧梁15を挟んで互いに隣接する第1ブレース21及び第2ブレース22は、平面視でV字状又は逆V字状となるように設けられている。
【0016】
以上のように、本屋根構造50では、環状扇形屋根部10において、複数の主梁12の夫々を、径方向Xに沿って支持部30により片持ち支持される外側から内側に向けて所定の屋根勾配で延在するものとした上で、上述した円弧梁14,15,16及びブレース20が設けられているので、主梁12に生じる曲げ応力や撓みを、ブレース20を通じて円弧梁14,15,16の軸力により好適に抵抗することができる。以下、このような作用効果の詳細を説明するために、本屋根構造50を模式化した実施例1(
図3)と、従来の屋根構造150,250を模式化した比較例1(
図4)及び比較例2(
図5)との夫々について説明を加える。
尚、
図3~5において、(a)は、夫々の屋根構造50,150,250を模式化したモデルの正面図、(b)は、同モデルの平面図である。
図3~5における二点鎖線は、夫々の屋根構造50,150,250の主梁12,112,212やブレース20,120,220が、鉛直荷重による曲げ応力や撓みによって下方に偏移した状態を示している。
【0017】
〔実施例1〕
図3に示す実施例1の本屋根構造50は、上記実施形態で説明した平面視で環状扇形の環状扇形屋根部10及び支持部30を備える。即ち、複数の主梁12の夫々が、上記環状扇形の周方向Yに並設されており、それら夫々の主梁12が、上記環状扇形の径方向Xの外側(
図3の左側)で支持部30により片持ち支持されて径方向Xの内側(
図3の右側)に向けて下り勾配で跳ね出す状態で設けられている。そして、複数の主梁12の夫々の径方向Xでの内側端部である跳ね出し端部(
図3の右側端部)は、環状扇形屋根部10の径方向Xでの内側縁部に沿って平面視略円弧状に延在する内円弧梁14により接続されており、複数の主梁12の夫々の隣接間にはブレース20が架設されている。
【0018】
このように構成された実施例1の本屋根構造50では、二点鎖線で示すように、内円弧梁14に接続された主梁12の跳ね出し端部(内円弧梁14への接続端部)が鉛直荷重により鉛直方向に撓むと、互いに隣接する2つの主梁12の跳ね出し端部間の距離がL14からL14aに拡大する。すると、内円弧梁14やブレース20には、その跳ね出し端部間の距離の拡大に抵抗する形態で引張力が生じる。よって、夫々の主梁12の跳ね出し端部の撓みが、内円弧梁14やブレース20の引張力により好適に抵抗され合理的に抑制される。
【0019】
〔比較例1〕
図4に示す比較例1の屋根構造150は、平面視で直線状の第1水平方向Y’に延びる矩形帯状の屋根部110を備える点で上記実施例1とは異なる。即ち、複数の主梁112の夫々が、上記第1水平方向Y’に並設されており、それら夫々の主梁112が、平面視で上記第1水平方向Y’と直交する第2水平方向X’の一方側(
図4の左側)で支持部130により片持ち支持されて第2水平方向X’の他方側(
図4の右側)に向けて下り勾配で跳ね出す状態で設けられている。そして、複数の主梁112の夫々の第2水平方向X’での内側端部である跳ね出し端部(
図4の右側端部)は、屋根部110の第2水平方向X’での他方側縁部に沿って第1水平方向Y’に延在する内梁114により接続されており、複数の主梁12の夫々の隣接間にはブレース120が架設されている。
【0020】
このように構成された比較例1の本屋根構造150では、二点鎖線で示すように、内梁114に接続された主梁112の跳ね出し端部(内梁114への接続端部)が鉛直荷重により鉛直方向に撓んでも、互いに隣接する2つの主梁112の跳ね出し端部間の距離がL114のまま変化しない。よって、上記実施例1とは異なり、内梁114やブレース120に引張力は生じることはなく、その引張力により夫々の主梁12の跳ね出し端部の撓みを抑制することはできない。
【0021】
〔比較例2〕
図5に示す比較例1の屋根構造250は、複数の主梁212の夫々が水平に跳ね出す状態で設けられている点で、上記実施例1とは異なる。即ち、複数の主梁212の夫々が、上記環状扇形の周方向Yに並設されており、それら夫々の主梁212が、上記環状扇形の径方向Xの外側(
図5の左側)で支持部30により片持ち支持されて径方向Xの内側(
図5の右側)に向けて水平に跳ね出す状態で設けられている。そして、複数の主梁12の夫々の径方向Xでの内側端部である跳ね出し端部(
図5の右側端部)は、環状扇形屋根部10の径方向Xでの内側縁部に沿って平面視略円弧状に延在する内円弧梁214により接続されており、複数の主梁212の夫々の隣接間にはブレース220が架設されている。
【0022】
このように構成された比較例1の本屋根構造250では、二点鎖線で示すように、内円弧梁214に接続された主梁212の跳ね出し端部(内円弧梁214への接続端部)が鉛直荷重により鉛直方向に撓むと、互いに隣接する2つの主梁212の跳ね出し端部間の距離がL214からL214aに拡大するが、その拡大幅はほとんど0に等しい。よって、上記実施例1とは異なり、内円弧梁14やブレース20に生じる引張力は僅かであり、その引張力により夫々の主梁12の跳ね出し端部の撓みを抑制することは殆どできない。
【0023】
次に、
図1及び
図2を参照して、本屋根構造50が備える更なる特徴構成について説明を加える。
上記支持部30としては、上記複数の主梁12の夫々に対して、当該主梁12の外側端部が固定されて下方に延びる支持柱31が設けられている。複数の支持柱31の夫々の下端部は、平面視で円弧状に延びる支持梁35で連結されている。複数の主梁12のうち1つ置きの主梁12の下方側の夫々には、環状扇形の径方向Xに延在する鉄筋コンクリート造の躯体壁32が設けられており、上記支持梁35の下方部分を躯体壁32の上端部分に埋設させる形態で、当該支持梁35が躯体壁32に定着されている。即ち、環状扇形屋根部10の下方に配置されて環状扇形の径方向Xに延在する躯体壁32が支持部30として設けられている。
このような構成により、躯体壁32は、径方向Xに延在することで当該径方向Xの回転抵抗力を有効に発揮することができる。よって、この躯体壁32の回転抵抗力により、環状扇形屋根部10における複数の主梁12の夫々を径方向X外側で良好に片持ち支持することができる。
【0024】
一方、建物1において、環状扇形屋根部10の外側に設けられた外側屋根部60には、径方向Xに沿って所定の屋根勾配で延在する主梁62が周方向Yに複数並設されている。尚、この外側屋根部60が有する複数の主梁62の夫々と、上述した環状扇形屋根部10が有する複数の主梁12の夫々とは、平面視で径方向Xに沿って直線上に配置されている。
そして、外側屋根部60が有する複数の主梁62の夫々は、支持柱31の上端部と躯体壁32の外側上縁部との間に架設される形態で支持されている。
外側屋根部60の屋根勾配、換言すれば主梁62の勾配は、径方向Xに沿って内側(
図1の下側、
図2の右側、支持部30側)から外側(
図1の上側、
図2の左側、支持部30側とは反対側)に向けて下る外向き下り勾配とされている。
【0025】
外側屋根部60には、複数の主梁62の夫々の隣接間に架設された外側ブレース23が設けられている。
即ち、外側ブレース23は、互いに隣接する一対の主梁62と外円弧梁16に囲まれた架構面の対角線上に架設されている。周方向Yに主梁62を挟んで互いに隣接する一対の外側ブレース23は、平面視でV字状又は逆V字状となるように設けられている。
また、径方向Xに外円弧梁16を挟んで互いに隣接する外側ブレース23及び第2ブレース22は、平面視でV字状又は逆V字状となるように設けられている。
【0026】
〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【0027】
(1)上記実施形態では、環状扇形屋根部10の屋根勾配、即ち夫々の主梁12の勾配を、径方向Xに沿って支持部30により片持ち支持された外側から内側に向けて下る内向き下り勾配としたが、径方向Xに沿って支持部30により片持ち支持された外側から内側に向けて上る内向き上り勾配としても構わない。その場合、互いに隣接する2つの主梁の跳ね出し端部間の距離が、当該主梁の撓みに伴って縮小する。すると、複数の主梁の跳ね出し端部を連結する内円弧梁や複数の主梁の夫々の隣接間に架設されたブレースには、その跳ね出し端部間の距離の縮小に抵抗する形態で圧縮力が生じる。よって、夫々の主梁の跳ね出し端部の撓みが、内円弧梁やブレースの圧縮力により好適に抵抗され合理的に抑制されることになる。
【0028】
(2)上記実施形態では、環状扇形屋根部10の下方に配置されて径方向Xに延在する躯体壁32を、環状扇形屋根部10が有する主梁12を環状扇形の径方向X外側で片持ち支持する支持部30として備えたが、例えば支持柱31を基礎に直接固定して当該支持柱31のみで主梁12を片持ち支持するように構成するなど、別の形態の支持部30を採用しても構わない。
【0029】
(3)上記実施形態では、環状扇形屋根部10において多くの主梁12を径方向Xに添わせて並設したが、この主梁12の数は適宜変更可能であり、少なくとも2つの主梁が並設されていれば良い。また、上記実施形態では、環状扇形屋根部10の周方向Yでの両端部に別の屋根を設けずに、建物1の屋根部全体が平面視で環状扇形となるように構成したが、例えば環状扇形屋根部10の周方向Yでの両端部の少なくとも一方に別の形状の屋根部を連接させて、建物1の屋根部全体が平面視で環状扇形とならないように構成することもできる。
【符号の説明】
【0030】
10 環状扇形屋根部
12 主梁
14 内円弧梁
20 ブレース
21 第1ブレース
22 第2ブレース
30 支持部
31 支持柱(支持部)
32 躯体壁(支持部)
35 支持梁(支持部)
50 屋根構造
X 径方向
Y 周方向