JPH0726631A - 大スパン屋根の架構構造および架構構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 下部構造体によるスラスト力の処理を必要と
せず、しかも、梁せいを大きくとらずに梁の変形を抑さ
えることができ、かつ施工コストを抑さえることができ
る大スパン屋根の架構構造を提供することを目的として
いる。 【構成】 屋根本体の下面に該屋根本体２の中心部を囲
むように位置させて複数の支持杆６ａ…、６ｂ…、６ｃ
…を環状に配置させるとともに、該屋根本体２の下方に
突出させて固定し、これら支持杆６ａ…、６ｂ…、６ｃ
…に緊張材７ａ、７ｂ、７ｃが卷回され、該緊張材７
ａ、７ｂ、７ｃにプレストレスが導入された構成とされ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大空間を覆う大スパン
の屋根を構築する際に好適な大スパン屋根の架構構造お
よび大スパン屋根の構築方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、スタジアム、多目的ホー
ルなど、その内部に大空間を提供する建造物として、半
球状の曲面からなるいわゆるドーム屋根や、フラットな
屋根を備えた大スパン屋根を備えた建造物がある。

【０００３】これまで、かかる建造物においては、図６
に示すような、梁１１の脚部における境界条件を両端ピ
ン支承１２、１２とし、緩やかな曲面を有する低ライズ
のアーチとする架構構造や、図７に示すような、梁１３
の脚部における境界条件を一端をピン支持１４とし、他
端をローラー支承１５とした単純梁とする架構構造が採
用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
架構構造には次のような課題が存在した。すなわち、上
記のようなアーチ架構の場合には、梁１１の自重により
生じるスラスト力を下部構造体（図示せず）で処理する
必要があり、この下部構造体を前記スラスト力の処理が
可能な強度設計とせざるを得ず、施工上不経済となって
いた。

【０００５】また、上記のような単純梁とした場合に
は、上記の下部構造体によるスラスト力の処理は問題と
はならないが、梁１３の中央部において大きな曲げが生
じる。したがって、かかる曲げを抑さえるために、梁せ
いを大きくとらなければならず、上記のアーチ架構の場
合と同様に施工上不経済とならざるを得なかった。

【０００６】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、下部構造体によるスラスト力の処理を必要とせ
ず、しかも、梁せいを大きくとらずに梁の変形を抑さえ
ることができ、かつ施工コストを抑さえることができる
大スパン屋根の架構構造を提供することを目的としてい
る。また本発明は、大スパン屋根を効率良くしかも施工
コストを抑さえて構築することができる大スパン屋根の
架構構築方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の大スパン屋根の架構構造は、屋根架構本体の下面に該
屋根本体の中心部を囲むように位置させて複数の支持杆
が環状に配置されるとともに、該屋根本体の下方に突出
して固定され、これら支持杆に緊張材が前記中心部を囲
むように取付けられ、該緊張材にプレストレスが導入さ
れていることを特徴としている。

【０００８】本発明の請求項２に記載の大スパン屋根の
架構構築方法は、請求項１に記載の大スパン屋根の架構
構築方法に係わり、前記屋根架構本体をその中心部から
同心円状に分割した分割体からなる構成とするととも
に、該これら分割体に前記支持杆を垂設した構成として
おき、内側の分割体を構築位置に支持するとともに、こ
の分割体の支持杆に緊張材を取付けてプレストレスを導
入し、その後、該内側の分割体の外周部に外側の分割体
を配置してこれを接合するとともに、該外側の分割体の
支持杆に緊張材を取付けてプレストレスを導入し、この
内側から外側への工程を繰り返すことにより大スパン屋
根を構築するようにしたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】前記請求項１の発明では、前記屋根架構本体の
下面に該屋根本体の中心部を囲むように位置させて複数
の支持杆が環状に配置されるとともに、該屋根本体の下
方に突出させて固定されており、この支持杆に取付けら
れた該緊張材にプレストレスが導入されているので、屋
根本体の中心部に上向きに曲げ戻しのモーメントが生じ
る。

【００１０】前記請求項２の発明では、構築位置に支持
された内側の分割体の支持杆に緊張材を前記中心部を囲
むように取付け、該緊張材にプレストレスを導入した
後、該内側の分割体の外周部に外側の分割体を配置して
これを接合し、該接合した外側の分割体の支持杆に緊張
材を取付けてプレストレスを導入し、この内側から外側
への工程を繰り返すことにより大スパン屋根の構築を行
うので、組立の完了した屋根架構本体の中心部に上向き
に曲げ戻しのモーメントが生じた状態とすることがで
き、内側の分割体に外側の分割体を接合した後は、外側
の分割体のみ支保工を行うことにより屋根の構築が進め
られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。図１は本発明に係る大スパン屋根の架
構構造をフラットな大スパン屋根を有する建築構造物に
適用した第１実施例を示したものである。図において符
号１は大スパン屋根を有する建築物である。図１（ａ）
および（ｂ）に示すように、前記建築物１は、側面視略
水平かつ平面視円形の屋根２が、その下面の外周部にお
いて下部構造体である柱３に支持された概略構成とされ
ている。

【００１２】前記屋根２は、該屋根２の中心部から放射
状に八方に延びる梁（屋根架構本体）４…と、屋根２の
中央部から同心円状に配置され梁４…間を連結するつな
ぎ梁５ａ、５ｂ、５ｃと、これら梁４…、つなぎ梁５
ａ、５ｂ、５ｃ上に設置された屋根材（図示せず）とか
ら構成されている。前記梁４…の前記つなぎ梁５ａ、５
ｂ、５ｃと連結する部位の下面には下端部がリング状に
加工されたストラット（支持杆）６ａ…、６ｂ…、６ｃ
…が下方に向けて固定されている。つまり、これらスト
ラットは、屋根２の中心部を囲むように環状に配置され
ている。

【００１３】これらストラット６ａ…、６ｂ…、６ｃ…
のうち屋根２の周方向に隣り合うストラット６ａ…、６
ｂ…、６ｃ…間にはテンションリングワイヤー（以下、
「ワイヤー」という。）（緊張材）７ａ、７ｂ、７ｃが
屋根２の中心部を囲むように卷回されており、これらワ
イヤー７ａ、７ｂ、７ｃにはプレストレスが導入されて
いる。

【００１４】次に、上記建築物１における屋根２の架構
構築方法について、図２（ａ）〜（ｃ）示す概略工程図
および図３（ａ）〜（ｃ）に示すモーメント図を参照し
ながら説明する。まず、図２（ａ）に示すように、屋根
２の中央部となる単位屋根２ａ（分割体）を構築する。
すなわち、この工程では、前記梁４を分割した単位梁４
ａをつなぎ梁５ａ（図１（ａ）参照）で連結するととも
に、前記単位梁４ａに固定されたストラット６ａ…の下
端部にワイヤー７ａを通して取付けた状態の単位屋根２
ａを地組みし、ストラット６ａ…の下端をローラー支承
とした支保工８ａにより支持し、単位屋根２ａが所定高
さに位置するように前記支保工８ａをジャッキアップす
る。そして、前記ワイヤー７ａにプレストレスを導入す
る。この工程における屋根２のモーメントは、図３
（ａ）に示すように、単位梁４ａ上およびストラット６
ａの外側に生じる。

【００１５】次に、図２（ｂ）に示すように、前記単位
屋根２ａの外側に単位屋根２ｂ（分割体）を接合する。
すなわち、この工程では、前記梁４を分割した単位梁４
ｂをつなぎ梁５ｂで連結して単位屋根２ｂを地組みし、
上記単位屋根２ａと同様に、ストラット６ｂ…の下端を
ローラー支承とした支保工８ｂにより支持し、単位屋根
２ｂが所定高さに位置するように支保工８ｂをジャッキ
アップする。そして、前記単位屋根２ａの単位梁４ａ
と、単位屋根２ｂの単位梁と４ｂを接合する。さらに、
この単位梁４ｂに固定されたストラット６ｂ…の下端部
にワイヤー７ｂを卷回し、このワイヤー７ｂにプレスト
レスを導入する。そして、前記単位屋根２ａを支持する
支保工（図示せず）を取り外す。この工程における屋根
２のモーメントは、図３（ｂ）に示すように、前記工程
で生じたモーメントに加えて、単位梁４ａ、４ｂ上およ
びストラット６ｂ…の外側に生じる。

【００１６】さらに、図２（ｃ）に示すように、前記単
位屋根２ｂの外側に単位屋根２ｃ（分割体）を接合す
る。この工程では、上記の単位屋根２ｂの工程と同様
に、前記梁４を分割した単位梁４ｃをつなぎ梁５ｃで連
結して単位屋根２ｃを地組みし、ストラット６ａ…の下
端をローラー支承とした支保工８ｃにより支持し、単位
屋根２ｃが所定高さに位置するように前記支保工８ｃを
ジャッキアップする。そして、前記単位屋根２ｂの単位
梁４ｂと、単位屋根２ｃの単位梁４ｃとを接合する。さ
らに、この単位梁４ｂに固定されたストラット６ｂ…の
下端部にワイヤー７ｂを卷回し、このワイヤー７ｂにプ
レストレスを導入する。そして、単位屋根２ｂの単位梁
４ｂの脚部における支保工（図示せず）を取り外す。こ
のときの屋根２におけるモーメントは、図３（ｃ）に示
すように、図２（ｂ）の工程で生じたモーメントに加え
て、単位梁４ａ、４ｂ、４ｃ上およびストラット６ｃ…
の外側に生じる。

【００１７】そして、前記ローラー接合としたつなぎ梁
５ａ…、５ｂ…、５ｃ…を梁４…間で固定し、屋根２の
架構の構築を完了する。

【００１８】上記構成の建築構造物１の屋根２の架構構
造では、梁４…の下面に屋根２中心部を囲むように位置
させてストラット６ａ…、６ｂ…、６ｃ…が垂設され、
これらストラットにワイヤー７ａ、７ｂ…が卷回され、
これらワイヤー７ａ、７ｂ…にプレストレスが導入され
ているので、上記のように屋根２の中心部に上向きに曲
げ戻しのモーメントが生じる。

【００１９】このように、上記実施例によれば、梁４の
下面に該屋根２の中心部を囲むように位置させて複数の
ストラット６ａ…、６ｂ…、６ｃ…を環状に配置すると
ともに、これらストラット６ａ…、６ｂ…、６ｃ…に取
付けられたワイヤー７ａ、７ｂ…にプレストレスを導入
して、屋根２の中心部に上向きに曲げ戻しのモーメント
を生じさせるようにしたので、該屋根本２の中心部にお
ける曲げを抑さえることができる。したがって、従来の
架構構造のような下部構造体によるスラスト力の処理
や、梁せいを大きくとる必要がないので、大スパン屋根
を有する構造物を施工コストを抑さえて構築することが
できる。

【００２０】また、単位屋根の単位梁に垂設したストラ
ットにワイヤーを卷回し、該ワイヤーにプレストレスを
導入した後、該内側の単位屋根の外周部に外側の単位屋
根を接合し、該接合した外側の単位屋根の単位梁に垂設
したストラットにワイヤーを卷回させてプレストレスを
導入するという工程を繰り返し行うことにより屋根２の
構築を行うので、組立の完了した屋根２の中心部に上向
きに曲げ戻しのモーメントが生じた状態とすることがで
き、内側の単位屋根に外側の単位屋根を接合した後は、
内側の単位屋根の支保工を取り外し、外側の単位屋根の
み支保した状態で屋根２の構築を進めることができる。
したがって、内側の単位屋根の支保工を新たに接合する
外側の単位屋根の支保工に転用することができ、施工期
間を短縮するとともに、施工コストを低減させることが
できる。

【００２１】図４は、本発明に係る大スパン屋根の架構
構造の第２実施例を示したものである。この実施例にお
ける架構構造は、上記第１実施例と同様に、屋根２の中
心部から放射状に八方に延びる梁４…と、屋根２の中央
部から同心円状に配置され梁４…間を連結するつなぎ梁
５ａ、５ｂ、５ｃと、これら梁４…、つなぎ梁５ａ、５
ｂ、５ｃ上に配置された設置された屋根材（図示せず）
とから構成されている。

【００２２】前記梁４…とつなぎ梁５ａ、５ｂ、５ｃの
接合部の下面には該梁４…の長手方向に所定間隔をおい
てストラット６ａ…、６ｂ…、６ｃ…が下方に向けて固
定されている。そして、平面視して互いに直交する梁４
に固定されたストラットに卷回させて略正方形になるよ
うにしたものである。この場合には、ワイヤー７…への
プレストレスの導入加減が異なるが、上記第１実施例と
同様の作用・効果を得ることができる。

【００２３】図５（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る
大スパン屋根の架構構造の第３実施例を示したものであ
る。図において、上記第１実施例と共通する部分につい
ては同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２４】図５（ｂ）に示すように、この実施例で
は、建築物１は、平面視円形の低ライズのアーチ屋根９
が、その下面の外周部において下部構造体１０に支持さ
れた概略構成とされている。

【００２５】また、図５（ｂ）に示すように、前記屋根
９は、その中心部から放射状に八方に延びる梁４…と、
屋根９の中央部から同心円状に配置され梁４…間を連結
するつなぎ梁５ａ、５ｂ…と、これら梁４…、つなぎ梁
５ａ、５ｂ…上に設置された屋根材（図示せず）とから
構成されている。前記梁４…の前記つなぎ梁５ａ、５ｃ
と接合する部位の下面にはストラット６ａ…、６ｂ…が
下方に向けて固定されている。これらストラット６ａ
…、６ｂ…の下端部にはそれぞれワイヤー７ａ、７ｂが
卷回されており、ワイヤー７ａ、７ｂ、にはプレストレ
スが導入されている。

【００２６】この第３実施例の屋根９の架構構造も、上
記第１実施例と同様に、屋根９を同心円状に分割した単
位屋根毎に構築することができる。なお、この場合に
は、シェル効果による屋根２の周方向の応力発生を避け
るために梁４…とつなぎ梁５ａ、５ｂ…の接合はローラ
ー接合としておき、ワイヤー７…のうち最外周のものに
プレストレスを導入した後に固定する。

【００２７】上記屋根９の架構構造によれば、上記第
１、第２実施例と同様の作用・効果が得られるほか、シ
ェル効果が期待できるため、テンションリングワイヤー
の数は上記第１、第２実施例のフラット屋根に比べて少
なくすることができる。

【００２８】なお、上記の各実施例では、平面視円形の
大スパン屋根を有する建築構造物について適用したが、
平面視正方形、六角形等の多角形の屋根の大スパン屋根
を有する構造物にも適用できることは言うまでもない。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る大スパン屋根の架構構造お
よび大スパン屋根の架構構築方法によれば、以下の効果
を奏することができる。請求項１に記載の大スパン屋根
の架構構造によれば、屋根本体の下面に該屋根本体の中
心部を囲むように位置させて複数の支持杆を環状に配置
するとともに、該屋根本体の下方に突出させて固定し、
この支持杆に卷回された該緊張材にプレストレスを導入
して、屋根本体の中心部に上向きに曲げ戻しのモーメン
トを生じさせるようにしたので、該屋根本体の中心部に
おける曲げを抑さえることができる。したがって、従来
の架構構造のような下部構造体によるスラスト力の処理
や、梁せいを大きくとる必要がないので、大スパン屋根
を有する構造物を施工コストを抑さえて構築することが
できる。

【００３０】請求項２に記載の大スパン屋根の架構構築
方法によれば、構築位置に支持された内側の分割体の支
持杆に緊張材を取付け、該緊張材にプレストレスを導入
した後、該内側の分割体の外周部に外側の分割体を配置
してこれを接合し、該接合した外側の分割体の支持杆に
緊張材を卷回させてプレストレスを導入するという工程
を内側から外側へ繰り返し行うことにより屋根架構の構
築を行うので、組立の完了した屋根本体の中心部に上向
きに曲げ戻しのモーメントが生じた状態となり、内側の
分割体に外側の分割体を接合した後は、内側の分割体の
支保工を取り外し、外側の分割体のみ支保した状態で屋
根架構の構築を進めることができる。したがって、内側
の分割体の支保工を新たに接合する外側の分割体の支保
工に転用することができ、施工期間を短縮するととも
に、施工コストを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る大スパン屋根の架構構造の第１実
施例を示した図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は
概略正断面図である。

【図２】同実施例の大スパン屋根の架構構造の構築手順
の一例を示した概略工程図であり、（ａ）は第１工程を
示す工程図、（ｂ）は第２工程を示す工程図、（ｃ）は
第３工程を示す工程図である。

【図３】図２の工程における梁のモーメント図を示した
ものであり、（ａ）は第１工程におけるモーメント図、
（ｂ）は第２工程におけるモーメント図、（ｃ）は第３
工程におけるモーメント図である。

【図４】本発明に係る大スパン屋根の架構構造第２実施
例を示した平面図である。

【図５】本発明に係る大スパン屋根の架構構造の第３実
施例を示した図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は
概略平面図である。

【図６】従来のアーチ架構による大スパン屋根の梁の脚
部の境界条件を示した概略図である。

【図７】従来の単純梁架構による大スパン屋根の梁の脚
部の境界条件を示した概略図である。

【符号の説明】

４… 屋根架構本体 ６ａ…、６ｂ…、６ｃ… 支持杆 ７ａ、７ｂ、７ｃ 緊張材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大空間を覆う大スパン屋根の架構構造で
   あって、屋根架構本体の下面に該屋根本体の中心部を囲
   むように位置させて複数の支持杆が環状に配置されると
   ともに、該屋根本体の下方に突出して固定され、これら
   支持杆に緊張材が前記中心部を囲むように取付けられ、
   該緊張材にプレストレスが導入されていることを特徴と
   する大スパン屋根の架構構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の大スパン屋根の架構構
   築方法であって、前記屋根架構本体をその中心部から同
   心円状に分割した分割体からなる構成とするとともに、
   該これら分割体に前記支持杆を垂設した構成としてお
   き、 内側の分割体を構築位置に支持するとともに、この分割
   体の支持杆に緊張材を取付けてプレストレスを導入し、
   その後、該内側の分割体の外周部に外側の分割体を配置
   してこれを接合するとともに、該外側の分割体の支持杆
   に緊張材を取付けてプレストレスを導入し、 この内側から外側への工程を繰り返すことにより大スパ
   ン屋根を構築するようにしたことを特徴とする大スパン
   屋根の架構構築方法。