JPH0692707B2 - サスペンション膜構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、比較的大スパンの建築物等に好適である、新
規な複合型膜構造に関する。

（従来技術とその問題点） 現在、一般的に普及している膜構造の形態としては空気
膜構造、サスペンション膜構造及び骨組膜構造がある。

空気膜構造では、膜材の外方への膨出曲率を比較的小さ
くした、いわゆる低ライズの曲面とすることにより、該
膜材に加わる風圧力を可及的に負圧として作用させ、安
定した耐風性能を発揮させることができる。

また、膜材に補強ケーブルを適切に配置することによ
り、例えば屋内野球場のような巨大スパンを確保するこ
とが可能となる。

しかしながら、膜面形状を維持するため常時送風を行う
必要があり、維持管理が極めて煩雑で、相当の費用がか
かり、100m以下の中小スパンの建物では経済的に不適合
であるという問題を有する。

次に、前記サスペンション膜構造では、膜材に膜構造本
来の曲面抵抗が期待でき、またプレストレスの導入が容
易で、形態的にも美しい等の利点を有し、また上記支柱
式の場合には大規模な連続した空間が得られる等の特徴
がある。

しかしながら、支柱式サスペンション膜構造の場合に
は、用途によっては支柱が邪魔になることがあり、ま
た、単一アーチ式の場合には、アーチの両側のアンバラ
ンスな張力分布によってアーチの安定性が悪くなり、該
支持架構の自立性が得にくくなるといった問題もある。

次に、第11図は上記骨組膜構造の一例を示し、立体トラ
ス等の自立フレーム１の上面に二次部材２を介して膜材
３が張架されたものである。

本骨組式膜構造では骨組の自立性が高く自由な曲面形状
を形成しうる等の特長を有する。

また、平面や断面的な制約がなく設計も容易となる利点
がある。

しかしながら、第11図の例の如く立体トラス式のフレー
ム１のグリッド上に膜材３による膜面が張設される場合
に、上弦節点を利用した点支持方式では膜面に加わる風
圧力は該点支持部を介してフレーム１が負担するため、
充分な強度を期待するのが困難であり、また、フレーム
１に沿った線支持方式とする場合、膜面の形状維持や変
形接触に備えるため上記二次部材２が余分に必要となる
等、骨組材の経済性が得がたく、さらに、膜材３は構造
膜としては大きさも曲率も小さいものとなり、むしろガ
ラスやアクリルといった透光性の仕上材として、構造材
としてのフレーム１の上面を覆う機能しか有さず、膜構
造が本来備えるべき膜面による張力抵抗システムが充分
発揮されているとは言い難いという問題がある。

さらに、膜材３の下にフレーム１があるため、該フレー
ム１の形態のみが内部の人間には強調され、膜曲面の有
すべき軽快さや伸びやかさといった美しさが減殺されて
いる。

また、膜面の緊張にアーチ方式のケーブルを用いる場合
があるが、通常フレーム間の距離が短かすぎるため該ケ
ーブルに耐風効果を期待することは困難となり、構造シ
ステムの合理性に欠けるという問題を有している。

また、上記従来の膜構造による構築物では、膜材の材質
を工夫することにより採光条件を良好にするようには改
良されているが、特にスポーツ用の施設として利用する
場合の空間の開放性の点で問題を有していた。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑み開発されたもの
であり、上記各膜構造の利点を兼ね備えた、新規な複合
型膜構造を基本としたサスペンション膜構造体を提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明に係るサスペンション
膜構造体においては、略平行もしくは略放射状に配設さ
れたサスペンション材と、該各サスペンション材の複数
個所から線条材により下方に吊下された膜材と、前記各
サスペンション材間の中間位置で各サスペンション材と
同方向に膜材上に配設され該膜材に緊張力を付与する押
えケーブルとを備えてなり、前記各サスペンション材及
び各押えケーブルは各々の両端の支持部材上を滑動可能
とし、桁行方向の一方の端部に配設されたサスペンショ
ン材及び押えケーブルのいずれか一方もしくはその両方
を駆動装置により該桁行方向に駆動することにより、各
サスペンション材及び各押えケーブルとともに前記膜材
を開閉自在としたことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例を図面により説明する。

第１図乃至第８図は本発明の一実施例を示し、第１図は
本実施例に係る膜構造の一構成単位を示す要部斜視図、
第２図は本実施例に係る膜構造を用いた建築物の平面
図、第３図は第２図の側面図、第４図はそのＡ−Ａ線断
面図、第５図は膜材の平面構成を示す端面図である。

本実施例に係るサスペンション膜構造は、第１図に示す
ようにサスペンション材としてのサスペンションワイヤ
ー10と、線条材としてのストラットケーブル11と、膜材
12と、押えケーブル13とを備えてなるものである。

サスペンションワイヤー10は、所定間隔を画して平行に
配設されており、第１図及び第４図に示すように下方に
湾曲した円弧形状となっている。

各サスペンションワイヤー10からは、本実施例では７本
のストラットケーブル11が下方に吊下され、該各ストラ
ットケーブル11により、吊り金具14を介して膜材12が吊
持されている。

また、各サスペンションワイヤー10間の中間位置には該
サスペンションワイヤー10と平行に押えケーブル13が膜
材12上に配設されており、各サスペンションワイヤー10
と各押えケーブル13は、その端末部において両者のいず
れか一方あるいは両方にあらかじめプレストレスを加え
られることにより、膜材12に緊張力を付与している。

しかして、膜材12からなる膜面は第１図及び第４図に示
す如く、ストラットケーブル11による各支持点間では充
分な曲率を保持して曲面の安定化が図られ、膜材12と押
えケーブル13とが一体化した膜体自身の張力抵抗システ
ムが発揮されるよう構成されるとともに、膜面全体とし
ては外方への膨出度の小さい、低ライズ曲面として形成
され、風圧力が加わった場合に膜面に可及的に負圧分布
を得るように構成されている。

また、第２図乃至第５図において、14はサスペンション
ワイヤー10の両端を支持する大梁材、15は構造体の桁行
方向両端部に配置された、水平力に対抗するトラス形式
の補剛材、16は各サスペンションワイヤー10の両端部位
置に配置された柱材であり、柱材16からは横架材17及び
補助柱材18が外方に突出配置され、これに第１補強ワイ
ヤー19及び第２補強ワイヤー20が配設されて第４図に示
す如くトラスを形成している。

また、第３図及び第５図に示すように押えケーブル13の
両端部位置には横架材21が配設され、前記柱材16の上下
端と、押えケーブル13の両端部位置の横架材21間に各々
ブレース材22、23が張設されている。

さらに、第５図に示すように押えケーブル13の両端部位
置の横架材21と前記横架材17の先端との間に各々ワイヤ
ー材24が張設されている。

しかして、本実施例では各サスペンションワイヤー10の
両端部及び各押えケーブル13の両端部には第６図に示す
ような滑動装置及び緊張装置が取付けられている。

即ち、サスペンションワイヤー10の端部を例にとると、
階ワイヤー10の端部には緊張装置としての電動式センタ
ーホールジャッキ25が配設されており、該ジャッキ25に
よりサスペンションワイヤー10は地上位置から遠隔操作
により緊張、弛緩が自在となっている。

大梁材14は本実施例ではＣ形のチャンネル材からなり、
該大梁材14内に滑動装置26が嵌合配置されている。

滑動装置26は、水平方向の回転軸に枢支された第１ロー
ラー27と、鉛直方向の回転軸に枢支された一対の第２ロ
ーラー28を備えており、第６図（ａ）に示すように第１
ローラー27が大梁材14の下部フランジ上を滑動し、ま
た、第２ローラー28が大梁材14の開放端側のウェブに当
接して滑動可能となっている。

また、滑動装置本体26aの端部には、前記ジャッキ25の
端部から突出配置された突出腕29が上下方向に回動能に
枢着されており、ジャッキ25によるサスペンションワイ
ヤー10の緊張、弛緩時の傾斜角度の変動に対応可能とな
っている。

なお、上記した緊張装置25及び滑動装置26の構成は、押
えケーブル13の端部においても同様である。

次に、第６図において30は本実施例に係るサスペンショ
ンワイヤー10の駆動装置を構成する長尺ボルトであり、
該長尺ボルト30は各サスペンションワイヤー10毎に配設
されている各滑動装置本体26aを貫通して、大梁材14内
を桁行方向の全長に亘って配設されている。

しかして、桁行方向の一方の端部に配置されたサスペン
ションワイヤー10の両端部に配設されている第１滑動装
置26Aでは、第７図に示すように長尺ボルト30は装置本
体26aに固定された螺旋部31に螺合しており、長尺ボル
ト30を１回転させると前記第１滑動装置26Aが約10cm程
度移動するようにネジピッチが設定されている。

一方、前記端部以外のサスペンションワイヤー10に配設
された第２滑動装置26Bでは、第８図に示すように螺旋
部31はベアリング32を介して装置本体26aに取付けられ
ており、通常の配置状態では長尺ボルト30を回転した場
合螺旋部31もベアリング32の作用によりボルト30と一緒
に回転するため、第２滑動装置26は移動しないようにな
っている。

しかして、膜材12を開放したい場合には、まず前記各電
動式センターホールジャッキ25を地上位置から操作して
サスペンションワイヤー10及び押えケーブル13のいずれ
か一方もしくはその両方の緊張状態を弛緩させておく。

しかる後に所定の回転手段により前記長尺ボルト30を所
定方向に回転させると、前記桁行方向の一方の端部のサ
スペンションワイヤー10に配設されている第１滑動装置
26Aが螺旋部31とともに桁行方向の他方の端部に向けて
移動し、他のサスペンションワイヤー10に配設された第
２滑動装置26Bの位置まで移動すると、該第２滑動装置2
6Bを桁行方向に押圧するため、それまでベアリング32に
より回転していた螺施部31が長尺ボルト30とせりあって
第１滑動装置26Aと連動して当該第２滑動装置26Bも桁行
方向に移動を開始する。

以下、同様にして他の第２滑動装置26Bも順次桁行方向
に移動してゆき、該各滑動装置26と一体のサスペンショ
ンワイヤー10の移動により、各ストラットケーブル11や
押えケーブル13とともに膜材12もこれに連動して桁行方
向の他の端部に向けて移動してゆき、膜材12を開放状態
にすることができるようになっている。

また、開放状態から膜材12を閉じるには、上記した操作
手順と逆の操作を行なえばよい。

このように、本実施例に係るサスペンション膜構造体で
は、天候等の条件に応じて膜材12を自在に開閉可能であ
るため、快適な大空間の創成が可能となり、特にスポー
ツ施設のように晴天時には開放的な空間が望ましい建築
物に好適なものとすることができる。

また、桁行方向の一方の端部のサスペンションワイヤー
10に配設された第１滑動装置26Aのみを駆動すればよい
ものであるため、駆動装置を合理的に設計可能であり、
装置全体を簡略化しうる。

さらに、本実施例に係る膜構造体では、支配的荷重とな
る風圧力に対しては、上記の如く膜面には大部分負圧と
して作用するため、該負圧は膜材12及び押えケーブル13
が張力として負担し、例えば局部的風圧力による膜面の
変形に伴う不均衝な応力が発生しても、該応力は柔軟な
膜材12と押えケーブル13からなる張力場に吸収される。

よって、サスペンションワイヤー10には多少の正圧分布
となる部分の風圧力がストラットケーブル11を介して短
期荷重として作用するのみとなる。

従来の上記骨組膜構造では、骨組の上面に膜材が張設さ
れる構造であったため、風圧力は正圧、負圧を問わず最
終的にはすべて骨組が負担するようになっており、従っ
て該骨組はこれに耐えるだけの大型断面部材が必要とな
り、骨組材相互の結合等も複雑となっていたが、上記の
如く本実施例ではサスペンションワイヤー10は、該サス
ペンションワイヤー10や、膜材12、ケーブル13等の極め
て軽量な長期自重及びある程度の風圧力、積雪の短期荷
重を支えるだけでよい。

また、可撓性のワイヤー材を使用しているため、ストラ
ットケーブル11を介して伝達される荷重はサスペンショ
ンワイヤー10にはすべて軸力としてのみ作用し、曲げ力
は一切作用しないため、剛性の高い骨組材を使用する上
記従来例に比較して格段に軽量化を図ることができる。

また、上記の如く、軽微な自重に対しては膜材12はサス
ペンションワイヤー10への点支持、また大きな風荷重に
対してはケーブル13への線支持となっており、接合部の
態様が荷重の大きさに応じた合理的なものとして形成さ
れている。

さらに、膜材12がサスペンションワイヤー10から点状に
最小限の個数で吊られることにより、防水上のディテー
ルも簡素化されうる。

また、膜面はサスペンションワイヤー10とはストラット
ケーブル11を介して一応分離した形態となっているた
め、外観はサスペンションワイヤー10によるメカニック
なデザインとなり、一方、内観は天井に充分な曲率を有
する膜面が配設されることにより、従来のサスペンショ
ン膜構造や空気膜構造のような膜独自の柔かく魅力的な
雰囲気が得られる。

また、膜面がサスペンションワイヤー10の下部に配置さ
れるため、建方（膜材12のサスペンションワイヤー10へ
の取付け）が従来の骨組膜構造に比較して容易となる。

また、経年的なクリープに伴なう膜面への再緊張は、上
記した初期のプレストレスの導入と同様にサスペンショ
ンワイヤー10及び押えケーブル13のいずれか一方もしく
は両方を用いて外周部において容易に行ないうるが、上
記の如く該押えケーブル13が同時に風圧力に対する大き
な抵抗要素としても機能しうるものであるため、構造的
に極めて合理的なものとなる。

なお、設計条件によってはサスペンションワイヤー10に
かえて単一材の鋼管のような軽量の梁材を使用すること
も可能である。

さらに、上記実施例では各サスペンションワイヤー10が
相互に平行に配設された例を示したが、この他にも例え
ば第９図及び第10図に示す実施例のように各サスペンシ
ョンワイヤー10を相互に略放射状に配設することも可能
であり、この場合各押えケーブル13は各サスペンション
ワイヤーの中間位置で該サスペンションワイヤー10と同
方向に配設すればよい。

また、上記実施例では桁行方向の一方の端部に配設され
たサスペンションワイヤー10のみを駆動装置により駆動
する例を示したが、この他にも、桁行方向の一方の端部
の押えケーブル13のみを同様の駆動装置により駆動する
か、あるいは桁行方向の一方の端部のサスペンションワ
イヤー10及び押えケーブル13の両方を駆動装置により該
桁行方向に駆動するものであってもよい。

さらに、緊張装置25は、サスペンションワイヤー10及び
押えケーブル13の両方に設置する例の他、いずれか一方
に配置するものであってもよい。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
各サスペンションワイヤー10間の間隔やスパン、ストラ
ットケーブルの配設本数などは設計条件に応じて適宜変
更可能である等、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変形例が可能であることは言うまでもない。

（発明の効果） 本発明は上述した如く構成されており、略平行もしくは
略放射状に配設されたサスペンション材と、該各サスペ
ンション材の複数個所から線条材により下方に吊下され
た膜材と、前記各サスペンション材間の中間位置で各サ
スペンション材と同方向に膜材上に配設され該膜材に緊
張力を付与する押えケーブルとを備えてなり、前記各サ
スペンション材及び各押えケーブルは各々の両端の支持
部材上を滑動可能とし、桁行方向の一方の端部に配設さ
れたサスペンション材及び押えケーブルのいずれか一方
もしくはその両方を駆動装置により該桁行方向に駆動す
ることにより、各サスペンション材及び各押えケーブル
とともに前記膜材を開閉自在としたことにより、任意に
開放空間を形成することができ、一方の端部のサスペン
ション材及び押えケーブルのみを駆動すればよいもので
あるため、駆動装置を簡略化しうる。

また、軽量構造としての耐風性能が膜材と押えケーブル
からなる膜体に主として期待でき、膜構造が本来有すべ
き膜体の張力抵抗が充分に発揮されうる。

また、サスペンション材には下部からの荷重はすべて軸
力としてのみ作用し、曲げ力は一切作用しないため、合
理的な構造形式となり、剛性の高い骨組材を使用する上
記従来例に比較して構造体全体としての軽量化を図るこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の一実施例を示し、第１図は
本実施例に係る膜構造の一構成単位を示す要部斜視図、
第２図は本実施例に係る膜構造を用いた建築物の平面
図、第３図は第２図の側面図、第４図はそのＡ−Ａ線断
面図、第５図は膜材の平面構成を示す端面図、第６図
（ａ）は滑動装置及び緊張装置の例を示す概念図、第６
図（ｂ）は緊張装置の概念図、第７図（ａ）、第７図
（ｂ）、第８図（ａ）、第８図（ｂ）は各々本実施例に
係る駆動装置を示す説明図、第９図及び第10図は各々本
発明の他の実施例を示す概念図、第11図は従来例の骨組
膜構造の例を示す概念図である。 10……サスペンション材（サスペンションワイヤー）、 11……線条材（ストラットケーブル）、 12……膜材、 13……押えケーブル。 25……緊張装置、 26A……第１滑動装置、 26B……第２滑動装置、 30……長尺ボルト、 31……螺旋部、32……ベアリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略平行もしくは略放射状に配設されたサス
   ペンション材と、該各サスペンション材の複数個所から
   線条材により下方に吊下された膜材と、前記各サスペン
   ション材間の中間位置で各サスペンション材と同方向に
   膜材上に配設され該膜材に緊張力を付与する押えケーブ
   ルとを備えてなり、前記各サスペンション材及び各押え
   ケーブルは各々の両端の支持部材上を滑動可能とし、桁
   行方向の一方の端部に配設されたサスペンション材及び
   押えケーブルのいずれか一方もしくはその両方を駆動装
   置により該桁行方向に駆動することにより、各サスペン
   ション材及び各押えケーブルとともに前記膜材を開閉自
   在としたことを特徴とするサスペンション膜構造体。