JPH05306581A - 空気膜構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 所定の空気圧を受けた状態で、所望のドーム
形状が得られる可撓性膜体の空気膜構造を提供する。 【構成】 可撓性膜体４，１４の側面製作形状を、直線
又は曲線、もしくは直線と曲線を組合せた形状とすると
ともに、所定加圧時の所望ドーム形状を基準にして、天
頂部６，１６及び外周部７，１７がその基準より下に位
置にするか、もしくは天頂部６，１６がその基準より上
で外周部７，１７が下に位置する形状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、貯槽等の構造物上部
にコンクリートドーム屋根を構築するために用いる空気
膜構造、あるいは、ドーム形状の可撓性膜体自体で上部
を覆って人を収容する施設等の空気膜構造等に関し、貯
槽等の内部空気圧を加えてできる可撓性膜のドーム形状
殻体を、所定加圧時に所望の球面形状や曲面形状にする
空気膜構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、貯槽等の構造物上部に従来の空
気膜を取付けた側断面説明図であり、（ａ）は、空気圧
を加え始めた加圧初期の可撓性膜体側断面形状を示し、
（ｂ）は、所定空気圧を加えて膨らんだ加圧時の可撓性
膜体側断面形状を示す。この従来例では、図５（ｂ）に
示すように、底版２と側壁３からなる平底円筒形コンク
リート貯槽の構造物本体１上部開放面を、従来の可撓性
材料よりなる膜体１０４で覆い、その構造物本体１内に
は、膜体１０４上に加わる荷重に対応した圧力の所定圧
力を加えるために送風機５によって空気を送っている。
従来の膜体１０４は、樹脂コーティングした繊維織物の
膜素材から裁断した略扇形膜片を接合して（図示省略）
形成しており、加圧初期の膜体が膨らんで立ち上がった
時の形状、つまり膜体製作時の側断面形状は、図５
（ａ）の実線とハッチングで示すように、図の破線で示
した加圧時の所望ドーム形状とほぼ同一のドーム形状に
製作していた。

【０００３】この従来の膜体１０４は、構造物本体１内
に所定空気圧を加えると、図５（ｂ）の実線とハッチン
グで示したように、外周部１０７は膜素材の横糸方向と
ドーム円周方向が一致しているので大きく伸びて膨ら
み、天頂部１０６は膜片の接合部が集中しているので伸
びが抑えられて扁平となり、全体として略皿形状となっ
てしまう傾向があり、図５（ｂ）の破線に示すような所
望のドーム形状が得られ難かった。この問題点を解決す
るために本願出願人は、空気膜の可撓性膜体を構成する
膜片の形状とその膜片の接合部を適切に配置することに
よって、膜素材の縦糸方向と横糸方向の伸びの相違によ
って生じるドーム形状の変形を少なくした空気膜構造を
発明し、特願平３−３５８３２４号として出願してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の発明は、膜片の
形状や接合部の配置等を工夫したものであり、この発明
は、さらに可撓性膜体の全体形状に着目して上述の問題
点を解決するためになされたもので、所定の空気加圧状
態で所望のドーム形状を得られるように、可撓性膜体に
空気圧が加えられたときの形状変化を配慮した空気膜構
造を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】空気圧を加えてドーム形
状に貯槽等上部を被覆する可撓性膜体の側面製作形状
を、直線又は曲線、もしくは直線と曲線を組合せた形状
とし、かつ、所定加圧時の所望ドーム形状を基準にし
て、天頂部及び外周部がその基準より下に位置にする
か、もしくは、その基準より天頂部が上で外周部が下に
位置する形状にして、所定加圧時に所望ドーム形状とな
るようにする。

【０００６】また、上記可撓性膜体の側面製作形状を、
所定加圧時の所望ドーム形状と異なる略円錐形状等の異
形形状に形成したものである。

【０００７】

【作用】この発明は、可撓性膜体の側面製作形状を、直
線又は曲線、もしくは直線と曲線を組合せた形状とする
とともに、所定加圧時の所望ドーム形状を基準にして、
天頂部及び外周部がその基準より下に位置にするか、も
しくはその基準より天頂部が上で外周部が下に位置する
形状に形成しているので、膜体上に加わる荷重に対応し
た所定圧力の空気圧を加えると、その空気圧力で膜素材
が伸びて直線又は曲線、もしくは直線と曲線を組合せた
形状から球殻のドーム形状へ変形し、天頂部及び外周部
が前記基準より下に位置するものは膨らみ上がって基準
位置へ移動し、天頂部が上で外周部が前記基準より下に
位置するものは外周部が膨らみ上がるとともに天頂部が
下がって基準位置へ移動し、可撓性膜体の空気膜形状
は、望むところのドーム形状を呈する。

【０００８】また、上記可撓性膜体の側面製作形状を略
円錐形状としたものは、所定の空気圧を加えると、円周
方向に膜体が延びて天頂部が球殻状に変形するととも
に、外周部が膨らみ上がって所望のドーム形状へ変形す
る。なお、上記の変形過程を経ることによって、可撓性
膜体素材の横糸が伸びて縦糸と横糸の緊張力が平均化さ
れ、可撓性膜体の全体は平均化された緊張力で展設され
た所望のドーム形状となる。

【０００９】

【実施例】実施例について、図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係る空気膜の第１と第２の実施例を
示す側断面説明図であり、破線で示した所定加圧時の所
望ドーム形状を基準にして、可撓性膜体の製作形状を、
（ａ）の第１実施例は天頂部及び外周部が上記基準より
下に位置し、（ｂ）の第２実施例は上記基準より天頂部
が上で外周部が下に位置にしてそれぞれ形成したもので
ある。（ａ）、（ｂ）は加圧初期の膜体４，１４が膨ら
んで立ち上がった時の側面製作形状を示し、（ａ’）、
（ｂ’）は所定加圧時の所望ドーム形状に膨らんだ状態
を示す。膜体４，１４は、例えば樹脂コーティングした
繊維織物の膜素材から裁断した略扇形膜片を接合して、
図１（ａ）のように天頂部６及び外周部７が破線で示し
た所望のドーム形状位置よりも下がった状態に形成する
か、図１（ｂ）に示すように、破線で示した所望のドー
ム形状位置よりも天頂部１６が上がり外周部１７が下が
った状態に形成する。

【００１０】膜体４，１４内部へ、膜体上部に加わる荷
重等に対応した比較的高い所定圧力の空気圧を加える
と、第１実施例の図１（ａ’）に示すように、天頂部６
はやや小さく膨らみ、外周部７は大きく膨らんで、また
図１（ｂ’）に示すように、外周部１７は大きく膨らみ
上がり、天頂部１６の膨らみは小さく下がり、膜体４，
１４は、全体として所望ドーム形状を呈した空気膜の屋
根となる。なお、この実施例では、樹脂コーティングし
た繊維織物の膜素材から裁断した略扇形膜片を接合して
膜体４，１４を形成したが、この材料に限定されること
なく、方向によって伸びが異なる膜材料を用いるときに
は、本発明を有効に適用できる。

【００１１】図２及び図４は、この発明に係る可撓性膜
体で形成される空気膜の直線又は曲線、もしくは直線と
曲線を組合せた側面製作形状の各実施例を示した側面説
明図である。図２における（ａ）は膜体２４ａを略円錐
形状、（ｂ）は膜体２４ｂを略放物線曲面形状、（ｃ）
は膜体２４ｃを略欠球形状、（ｄ）は膜体２４ｄを懸垂
線曲面の略カテナリー形状に形成した場合を示す。ま
た、図４における（ｅ）及び（ｆ）は、図２（ａ）の略
円錐形状膜体２４ａの変形例で、（ｅ）は膜体４ｅの天
頂部６ｅを曲線で凸状に、外周部７ｅを直線に形成し、
（ｆ）は、膜体４ｆの天頂部６ｆを直線で凸状に、外周
部７ｆを曲線で凹状に形成し、（ｇ）は、図２（ｂ）の
略放物線形状膜体２４ｂの変形例で、膜体４ｇの天頂部
６ｇを曲線で凸状に、外周部７ｇを曲線で凸状に形成
し、（ｈ）は、図２（ｃ）の略欠球形状膜体２４ｃの変
形例で、膜体４ｈの天頂部６ｈを直線で凸状に、外周部
７ｈを曲線で凸状に形成し、（ｉ）は、図２（ｄ）の略
カテナリー形状膜体２４ｄの変形例で、膜体４ｉの天頂
部６ｉを曲線で凸状に、外周部７ｉを曲線で凹状に形成
し、（ｊ）は、図２（ｄ）の略カテナリー形状膜体２４
ｄの変形例で、膜体４ｊの天頂部６ｊを曲線で凸状に、
外周部７ｊを曲線でＳ字状に形成した場合を示す。上記
いずれの側面製作形状であっても、空気圧が加わった所
定加圧時には、所望のドーム形状を呈した空気膜の屋根
となる。

【００１２】上述の各実施例の内、図２（ａ）の略円錐
形状膜体２４ａについて更に詳述すると、例えば図３に
示したように、可撓性膜体を構成する膜片８は、膜素材
９から２等辺の略三角形状又は略扇形状に、端切れや切
捨て部が少なく歩留まりが良くなるように原反幅を最大
に使って上下対象交互に裁断し、裁断した膜片８を側面
製作形状が略円錐形状となるように接合し、空気膜の可
撓性膜体２４ａを形成する。なお、延性の大きい材料を
用いるときや加える所定空気圧が大きいときは、所定加
圧時の所望ドーム形状を基準にして、天頂部２６ａはそ
の基準より下に位置した形状に形成する。この側面製作
形状が略円錐形状の可撓性膜体２４ａを貯槽等の上部に
取付けて膜体２４ａに覆われた内部から膜体２４ａ上に
加わる荷重に対応した比較的高い所定圧力の空気圧を加
えると、外周部２６ｂは横糸方向の円周方向に膜体２４
Ａが延びて膨らみ、天頂部２６ａは集中している膜片８
の接合部によって延びが抑えられてそのままか下がり、
空気膜は、可撓性膜体２４ａの横糸が伸びて縦糸と横糸
の緊張力が平均化され、可撓性膜体２４ａの全体が平均
化された緊張力で展設された所望のドーム形状となる。
なお、材料が延性の大きいときや加える所定空気圧が大
きいときは、天頂部２６ａが膨らみ上がって空気膜は所
望のドーム形状となる。なお、図２における（ａ）の略
円錐形状膜体２４ａについて詳述したが、（ｂ）の略放
物線曲面膜体２４ｂ、略欠球形状膜体２４ｃ及び略カテ
ナリー形状膜体２４ｄにおいても同様となり、これらの
側面製作形状は、膜体の材料、膜体が取付けられる構造
物の形状や大きさ、膜体上部に加わる荷重、所定加圧の
程度等を考慮して選定され、所定加圧時に所望のドーム
形状となる側面製作形状が採用される。

【００１３】

【発明の効果】この発明は上述のように構成されている
ので、以下の効果を奏する。可撓性膜体の製作形状を所
定加圧時の所望ドーム形状と同一形状に製作するのでは
なく、その側面製作形状を、直線又は曲線、もしくは直
線と曲線を組合せた形状とするとともに、所定加圧時の
所望ドーム形状を基準にして、天頂部及び外周部がその
基準より下に位置にするか、もしくはその基準より天頂
部が上で外周部が下に位置する形状に形成しているの
で、所定圧力の空気圧力が加わると、可撓性膜体の全体
形状は変形して、平均化された緊張力で展設された所望
のドーム形状の空気膜が得られ、所定加圧時におけるド
ーム形状の膜体形状維持のために特別の補強材や矯正材
を用いる必要がない。

【００１４】また、可撓性膜体の側面製作形状は、略円
錐形状とすればシンプルな形状のために製作が容易で経
済的であり、また、天頂部に接合部が集中したり、付属
品が取付いて天頂部が拘束されるときには略放物線曲面
形状が有利となり、さらに、比較的均一な伸びの膜体材
料を使用するときには略欠球形状が適し、また、略カテ
ナリー形状とすれば膜素材横糸方向の円周方向が伸び易
い膜体材料の使用に適した形状である。

【００１５】また、膜体上部にモルタルやコンクリート
を打設してドーム屋根を形成する場合には、構造物の側
壁上端部からの立ち上がり部における膜体上面の傾斜
が、所定加圧時にドーム形状膜体の外周部が大きく膨ら
んで、必要以上に急になるということもないので、屋根
外周部に施工するモルタルやコンクリートが外周側に崩
れたり流動することがなく、施工がし易く、曲面形状も
整え易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気膜の第１及び第２の実施例を
示す側面説明図で、（ａ）、（ｂ）は製作形状、
（ａ’）、（ｂ’）は所定加圧時の膜体形状を示す。

【図２】本発明に係る空気膜の製作形状の各実施例を示
す膜体の側面説明図で、（ａ）は略円錐形状、（ｂ）は
略放物線曲面形状、（ｃ）は略欠球形状、（ｄ）は略カ
テナリー形状に形成した膜体である。

【図３】図２の略円錐形状膜体の膜片採取方法の一例を
示す説明図である。

【図４】図２に示した各実施例の変形例を示す側面説明
図である。

【図５】貯槽等の上部に取付けた空気膜の従来例を示す
側断面説明図である。

【符号の説明】

１
構造物本体 ２
底 版 ３
側 壁 ４，１４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，１０４
膜 体 ５
送 風 機 ６，１６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，１０６
天 頂 部 ７，１７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，１０７
外 周 部 ８
膜 片 ９
膜 素 材 ４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉ，４ｊ
膜 体 ６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ，６ｉ，６ｊ
天 頂 部 ７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ，７ｉ，７ｊ
外 周 部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気圧を加えてドーム形状に貯槽等上
   部を被覆する可撓性膜体において、可撓性膜体の側面製
   作形状を、直線又は曲線、もしくは直線と曲線を組合せ
   た形状とするとともに、所定加圧時の所望ドーム形状を
   基準にして、天頂部及び外周部がその基準より下に位置
   にするか、もしくはその基準より天頂部が上で外周部が
   下に位置する形状に形成したことを特徴とする空気膜構
   造。
2. 【請求項２】 上記可撓性膜体の側面製作形状を、略円
   錐形状、略放物線曲面形状、略欠球形状、もしくは略カ
   テナリー形状に形成したことを特徴とする請求項１記載
   の空気膜構造。