JPH02304134A - 角形鋼管を使用した単層ラチスシェル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スポーツや催し物等に使用される多目的ホ
ールのような大空間構造物用に開発された角形鋼管を使
用した単層ラチスシェルに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、大空間構造物としては、三角形、四角形、六角形
等のグリッドを形成した単層トラスシェルや立体トラス
シェルが知られており、これらのシェルはグリッドの構
成部材として通常円形鋼管が用いられ、グリッドを形成
する節点には第８図に示すように鋳鋼型のボール１０に
シェルの立体形状に応じた角度で円形鋼管１１の取付は
用ねし孔１２が多数穿設され、これに前端部を絞ってそ
の先端にボルト１４を取付けた鋳鋼製ボールジヨイント
１５、羽根プレートジヨイントその他複雑な構造の金具
を用いた接合が行われていた。

また、第９図に示すようにトラスの構成部材として角形
鋼管１６．１７ａ、１７ｂを用いるとともに、角形鋼管
１６．１７ａ、１７ｂの断面において直交する２面１８
．１９が水平面と４５度の角度をなすようにし、一方の
角形鋼管１６の水平稜角部２０に他方の角形鋼管１７ａ
’、１７ｂの水平稜角２１．２２が付き合せて接合され
るように接合部の周縁２３を溶接して節点２４を形成し
た継手が知られている（実開昭６２−９６４０３号公報
参照）が、単層ラチスシェルにおけるラチス材の各節点
をこのような溶接による剛接合としたものはなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の平面状立体トラスは節点数、部材数が多くなり組
立、加工が複雑で面倒であるとともに鉄骨重量が著しく
増大する欠点があり、この欠点を避けるため単層トラス
シェルとした場合、従来の円形鋼管の節点に鋳鋼製ボー
ルジヨイント等を用いたものでは鋳鋼製ボールジヨイン
ト等の金具が高価であり、その使用数分だけトラスシェ
ルの価格が割高となり、かつこれらのジヨイントの重量
分だけトラスシェル全体として重量が大きい構造となる
欠点があり、しかもボールジヨイントによる接合は小さ
な径のボルトの曲げ剛性のみで支持され実質上ピン接合
に近い状態であるため十分な座屈耐力を期待できず第１
０図に示すようにシェル２５の節点２６に局部座屈を生
じやすく、単層トラスシェルであること、およびシェル
がドーム形状であるため第１１図に示すように全体座屈
に波及しやすく、屋根スパンは２０ｍ〜３０ｍが限界と
される問題点があった。

また、角形鋼管を溶接して節点を形成した従来の継手は
単に梁としてのトラス構造における継手に関するもので
あって、単層ラチスシェルのラチス材である角形鋼管の
交差角度が立体的で複雑かつ微妙な関係にある各節点を
正確な角度に溶接すること、およびこの節点を剛接合と
することによってシェルの全体座屈を防ぐという技術的
思想については何も開示されていないし、これを示唆す
るところもなく、現在まで何人も考え及ばないところで
あった。

この発明は、角形鋼管の各節点の座屈耐力を著しく増大
させ、単層シェル構造であるにもかかわらず全体座屈を
生ぜず、重量の軽い長スパンの経済的な単層ラチスシェ
ルを得ることを課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記の課題を解決するためこの発明は、グリッドを構成
する各ラチス材に角形鋼管を使用し、角形鋼管の断面に
おいて直交する２面がグリッド面に対して４５度の角度
をなすようにし、角形鋼管の先端部を接合部全体の長さ
より短い鋳鋼型の接合管の先端部に嵌合し、接合管の他
の先端部に前記角形鋼管と一直線をなすように他の角形
鋼管の先端部を嵌合し、接合管の中間部の両側に各６０
度の角度で前部の角形鋼管のＶ形に開口した先端部を接
合し、この接合部と接合管および後側の角形鋼管上に、
この両側から角形鋼管のＶ形に開口した先端部を各６０
度の角度で接合し、各接合周縁を溶接して節点を構成す
るか、または節点を取付はプレートの前後から角形鋼管
が一直線をなすようにその先端部を当接して溶接し、そ
の前後側からＶ形に開口した各先端部を有する各角形鋼
管を各６０度の角度で接合して節点を構成した角形鋼管
を使用した単層ラチスシェルの手段を講じるものである
。　　　　− 〔作　用〕 この発明の作用について実施例を参照して説明する。

第１図に示すように、この発明の単層ラチスシェルのグ
リッドＡを構成する角形鋼管１の断面において直交する
２面２．３がグリッドＡ面に対して４５度の角度をなし
、各角形鋼管１が斜に交差して節点４を形成しているの
で節点４における各角形鋼管１の接合面の周囲の長さは
角形鋼管１を直角に突き合せた場合の周囲の長さより傾
斜角度に応じて長くなり、したがって溶接部分が長いの
でその結合は強固な剛接合になり、ボールジヨイントの
３倍程度の座屈耐力を有する状態となる。

このためラチスシェルが単層であるにもかかわらずラチ
ス材の節点は十分強固なものとなり１５０ｍ〜２００ｍ
にも及ぶ長スパンのものとすることができる。

また、角形鋼管１ａの先端部５ａおよび角形鋼管１ｄの
先端部５ｄを鋳鋼製接合管６の両端に嵌合して溶接した
ので、第３図に示すように角形鋼管１ａ、１ｄ間のラチ
スシェルの曲率に合う微妙な角度θを精度よく確保でき
て節点４ａの精度が向上する。

そして、前側の斜の角形鋼管１ｂ、ｌｃの先端部５ｂ、
５ｃと接合管６との接合部上から接合管６および後側の
角形鋼管１ｄの先端５ｄに後部両側の斜の角形鋼管１ｅ
、Ｉｆの先端部５ｅ、５ｆを接合して節点４ａを構成し
たので接合管６の長さを短かくでき、したがって重量を
軽減でき、価格を低減できる。

さらに、他の節点４ｂについてみると、前側の角形鋼管
ｌ′ａの先端部５°ａと後側の角形鋼管Ｉ’ｄの先端部
５’ｄを取付はプレート８に直角に当接して溶接し、前
方の斜めの角形鋼管１゛ｂ。

■”Ｃおよび後方の斜めの角形鋼管１’ｅ＋Ｉ’ｆの先
端部５’ｂ、　５”ｃ、　５’ｅ、　５’ｆ　　の取付
は角度を精度よくカッテング加工して取付はプレート８
に当接して溶着するので、取付はプレート８を基準とし
て施工精度よく節点４ｂを正確に構成できる。

〔実施例〕

この発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、この発明の角形鋼管を使用した単層ラチスシ
ェルの１例を示すもので、三角形グリッドＡの集合体で
構成され、各グリッドＡはラチス材として角形鋼管１を
使用し、その断面四角形の直交する２面２，３がグリッ
ドＡ面に対して４５度の角度をなすように配置され、各
ラチス材の交差する節点４は各種の接合構造によって構
成されるが、いずれも溶接により剛接合とされたもので
ある。

第２図〜第４図は節点の一例を示すもので、節点４ａは
ラチス材である角形鋼管１ａの長手方向に直角をなす先
端部５ａを角形鋼管１ａと略同形で接合部全体の長さよ
り短い長さの鋳鋼製接合管６の前側の長手方向に直角を
なし角形鋼管１ａの厚さだけ小径とした先端部６ａに嵌
合してその接合周縁７ａを溶接し、つぎに接合管６の中
間部の左右両側に６０度の角度で角形鋼管１ｂ、ｌｃの
水平方向にＶ形に開口した先端部５ｂ、５ｃを接合しそ
の接合周縁７ｂ、７ｃを溶接し、その後、接合管６の後
側の先端部６ａと同様の先端部６ｄに後側の角形鋼管１
ｄの先端部５ａと同様の先端部５ｄを前後の角形鋼管１
ａ、１ｄが一直線をなすように嵌合してその接合周縁７
ｄを溶接した後、前側の先端部５ｂ、５ｃの接合部上お
よび接合管６ならびに後側の角形鋼管１ｄの先端部５ｄ
に後部両側に６０度の角度で角形鋼管１ｅ、ｉｆの水平
方向にＶ形に開口した先端部５ｅ、５ｆを接合しその接
合周縁７ｅ、７ｆを溶接したものである。

第５図〜第７図は節点の他の例を示すもので、節点４ｂ
はラチス材である角形鋼管１’ａの長手方向に直角をな
す先端部５”ａを取付はプレート８の前側に当接しその
接合周縁７＋　ａを溶接し、つぎにその両側に６０度の
角度で角形鋼管１”ｂ、１°Ｃの水平方向にＶ形に開口
した先端部５°ｂ、　５°Ｃを取付はプレート８の前面
に当接するとともに角形鋼管１°ａに接合し、その接合
周縁７’ｂ、　７°Ｃを溶接し、つぎに角形鋼管Ｉ’ｄ
の長手方向と直角をなす先端部５”ｄを後側の角形鋼管
１”ｄが前側の角形鋼管ｌ′ａと一直線をなすように取
付はプレート８の後面に当接してその接合周縁７’ｄを
溶接した後、角形鋼管Ｉ’ｄの両側に６０度の角度で角
形鋼管１’ｅｔ　ｌ’ｒの水平方向にＶ形に開口した先
端部５’ｅ、　５°ｆを取付はプレート８に当接すると
ともに角形鋼管Ｉ’ｄに接合しその接合周縁７’ｅ、　
７’ｆを溶接したものである。

〔発明の効果〕

請求項１の発明は、単層ラチスシェルのラチス材である
角形鋼管をその交差する全ての節点を溶接により剛接合
としたので各節点の座屈耐力が従来のピンジヨイントの
ものの３倍程度と著しく増大し単層ラチスシェルである
にもかかわらず全体座屈を生じることがなく、そのため
従来の数倍にも及ぶ長スパンの単層ラチスシェルが得ら
れ、また重量の大きな鋳鋼製ボールジヨイントを使用し
ないこと、および座屈強度が増大したことによりスチス
材に断面積の小さい部材を使用できるためシェル全体の
重量を軽減することができ、かつ安価に建造でき経済的
な単層ラチスシェルを得ることができる。

請求項２の発明は、節点に鋳鋼型の接合管を使用してい
るのでラチスシェルの曲率に合う微妙な角度を精度よく
製作でき、節点の精度が向上する。

請求項３の発明は、節点に使用された鋳鋼型の接合管を
短（して重量を軽減し価格の低減を図ることができる。

請求項４の発明は、ラチス材の取付は角度を精度よく加
工できるので三角グリッドを正確に構成でき施工精度よ
く組立てることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は平面図、第２図は節点部分の平面図、第３図は第２
図の■−■線における切断側面図、第４図は接合管の切
断側面図、第５図は他の節点の平面図、第６図は第５図
のＶｌ−Ｖｌ線における切断側面図、第７図は第５図の
■−■線における切断正面図、第８図〜第１１図は従来
例を示すもので、第８図は中心線の右半分を切断した正
面図、第９図は平面図、第１０図および第１１図はそれ
ぞれ説明図である。 １＋１ａ＋　　１ｂ＋　　ｌｃ、１ｄ、ｌｅ、１　ｆ、
Ｉ’ａ　＋１’ｂ＋　ｌ’ｃ、　Ｉ’ｄ、　１°ｅ、　
ｌ’ｆ−角形鋼管、２．３・・・直交する面、４，４ａ
、４ｂ・・・節点、６・・・接合管、６ａ、６ｄ・−・
先端部、５　ａ、　　５　ｂ、５　Ｃ，５ｃｔ。 ５ｅ、５ｆ、５’ａ、５°ｂ、　５’ｃ、　５’ｄ、　
５’ｅ、　５’ｆ　・・・先端部、７ａ、７ｂ、７ｃ、
７ｄ、７ｅ、１ｆ・・・接合周縁、８・・・取付はプレ
ート、Ａ・・・グリッド。 代理人　弁理士　　　坂　　　井　　　　清第１図 １角形鋼管　　　　　２直交する面　　　３直交する面
４節　点　　　　Ａグリッド 、ＯＤ　％０２℃　、Φ　と ｔｎ′Ｌｎり膿りクの 第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、グリッド（Ａ）を構成する各ラチス材に角形鋼管（
   １）を使用し、角形鋼管（１）の断面において直行する
   ２面（２）、（３）がグリッド（Ａ）面に対して４５度
   の角度をなすように角形鋼管（１）に他の角形鋼管（１
   ）を斜めに交差させ、この交差した節点（４）を溶接に
   より剛接合とした角形鋼管を使用した単層ラチスシェル
   。 ２、角形鋼管（１ａ）の先端部（５ａ）を鋳鋼性の接合
   管（６）の先端部（６ａ）に嵌合し、接合管（６）の他
   の先端部（６ｄ）に前記角形鋼管（１ａ）と一直線をな
   すように他の角形鋼管（１ｄ）の先端部（５ｄ）を嵌合
   し、接合管（６）の中間部には前後の両側から斜に各角
   形鋼管（１ｂ）、（１ｃ）、（１ｅ）、（１ｆ）の先端
   部（５ｂ）、（５ｃ）、（５ｅ）、（５ｆ）を接合し、
   各接合周縁（７ａ）、（７ｂ）、（７ｃ）、（７ｄ）、
   （７ｅ）、（７ｆ）を溶接して節点（４ａ）を構成した
   請求項１記載の角形鋼管を使用した単層ラチスシェル。 ３、前後に角形鋼管（１ａ）、（１ｄ）を嵌合した接合
   部全体の長さより短い接合管（６）の中間部の両側に各
   ６０度の角度で前部の角形鋼管（１ｂ）、（１ｃ）のＶ
   形に開口した先端部（５ｂ）、（５ｃ）を接合し、この
   接合部上および接合管（６）ならびに後側の角形鋼管（
   １ｄ）の先端部（５ｄ）に後部両側の斜の角形鋼管（１
   ｅ）、（１ｆ）のＶ形に開口した先端部（５ｅ）、（５
   ｆ）を各６０度の角度で接合して節点（４ａ）を構成し
   た請求項２記載の角形鋼管を使用した単層ラチスシェル
   。 ４、取付けプレート（８）の前後から角形鋼管（１’ａ
   ）、（１’ｄ）が一直線をなすようにその先端部（５’
   ａ）、（５’ｄ）を当接して溶接し、その前後側からＶ
   形に開口した各先端部（５’ｂ）、（５’ｃ）、（５’
   ｅ）、（５’ｆ）を有する各角形鋼管（１’ｂ）、（１
   ’ｃ）、（１’ｅ）、（１’ｆ）を各６０度の角度で接
   合して節点（４ｂ）を構成した請求項１記載の角形鋼管
   を使用した単層ラチスシェル。