JPH08260605A - 大スパン床構造システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 経済性及び信頼性に優れた大スパン床構造シ
ステムを新しいトラス構造によって提供する。 【構成】 鋼管内にコンクリートを充填した鋼管コンク
リートによって構成した一対の上弦材５１と、鋼管内に
ＰＣ鋼材を挿通したプレストレスト鋼管によって構成し
た一対の下弦材５２とを備え、上弦材５１を平坦に形成
すると共に下弦材５２を下向に凸状の弓形に形成し、下
弦材５２の中央部分の間隔が狭くなるよう形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、大スパン床構造シス
テムに関し、詳しくはアリーナ施設等の大型建築物の天
井部分を構成可能であると共に、当該天井部分を平坦な
広場としても利用可能な大スパン床構造システムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、支柱を設けることなく大
スパンを得ることのできる構造としてトラス構造が知ら
れている。このトラス構造は、荷重に対して上弦材の圧
縮力と下弦材の引張力によって対抗している。また、従
来のトラス構造は、一般に上弦材を上方に湾曲或は突出
させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来のトラス
構造を更に大きなスパンを有する建築物に適用するには
限界がある。即ち、長大スパンを得るためには、上弦材
及び下弦材の断面積を大きくして荷重に対する対抗力を
増さなければならない。従って、構造材の重量増加を招
くばかりではなく、経済性、安全性等の問題が増大す
る。しかも、長大化するに伴って信頼性が低下する。一
方、床構造とするためには、上弦材側を平坦に形成しな
ければならない。従って、従来のトラス構造による長大
スパンの床構造は構築できないのが現状であった。本発
明は上記に鑑み提案されたもので、経済性及び信頼性に
優れた大スパン床構造システムを新しいトラス構造によ
って提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、上弦材と下弦材とを垂直材又は斜材により接
合したトラス構造を備える大スパン床構造システムであ
って、鋼管内にコンクリートを充填した鋼管コンクリー
トによって構成した上弦材と、鋼管内にＰＣ鋼材を挿通
したプレストレスト鋼管によって構成した下弦材とを備
え、上記上弦材を平坦に形成すると共に、上記下弦材を
下向に凸状の弓形に形成し、上記上弦材と下弦材とを垂
直材又は斜材によって連結したメイントラスを構成し、
該メイントラスを複数並設すると共に、各メイントラス
をブリッジトラスにより連結したものである。

【０００５】

【作用】鋼管内にコンクリートを充填した鋼管コンクリ
ートによって構成した上弦材で荷重の圧縮力に対抗し、
ＰＣ鋼材を挿通したプレストレスト鋼管によって構成し
た下弦材で荷重の引張力に対抗するので、トラスを構成
する鋼材の断面積を小さくすることができる。また、並
設した上弦材によって平坦な床構造を構成することがで
きる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を図示の一実施例について説明
すと、図１は、本発明に係る大スパン床構造システムを
適用したアリーナ施設１の概略の構造を示す正面図であ
る。このアリーナ施設１は、基礎構造部分２及び下部構
造部分３と、スタンド部分４と、天井兼床構造部分５
と、屋根構造部分６を備えている。

【０００７】基礎構造部分２は、例えば場所打ちコンク
リート杭２１によって構成し、下部構造部分３は大きな
軸力に対処し且つ剛性を高めた主柱３１によって構成す
る。この主柱は３１、鋼管の内部にコンクリートを充填
した鋼管コンクリート（ＣＦＴ：Concrete Filled Stee
l Tube）によるＣＦＴ構造を備える。

【０００８】スタンド部分４は段床４１を備え、この段
床４１は例えばプレキャスト（ＰＣａ）段床によって構
成し、工期の短縮を図っている。

【０００９】天井兼床構造部分５は、本発明に係る大ス
パン床構造システムによって構成する。即ち、大スパン
床構造システムは、上弦材５１及び下弦材５２を備える
複数のメイントラス５３を、ブリッジトラス５４によっ
て互いに連結して構成する。

【００１０】このメイントラス５３は、例えば図３及び
図４に示すように、ほゞ平行する２本の上弦材５１を上
横材５５によって連結する。一方、下弦材５２は、下向
に凸状に湾曲した弓形に形成してあり、中央部分の間隔
が狭くなるように下横材５６で連結してある。また、上
記上弦材５１と下弦材５２との間には斜材５７が連結し
てある。

【００１１】上記上弦材５１は、管内にコンクリート９
１を充填した鋼管コンクリート（ＣＦＴ）によって構成
する。一方、下弦材５２は管内にＰＣ鋼材９２を挿通し
たプレストレスト鋼管によって構成する。これは、図２
（Ｂ）のプレストレスト梁における力の方向を示す概念
図のように、荷重に対して上弦材５１は圧縮により、下
弦材５２は引張及びプレストレストによって対抗するた
めである。尚、図２（Ａ）は単純支持梁における力の方
向を示す概念図である。

【００１２】この鋼管コンクリートを用いた上弦材５１
によれば、当該上弦材５１の剛性、圧縮強度が高くな
り、鋼管の断面積を小さくすることができる。また、鋼
材料と溶接サイズの低減により、工期の短縮及びコスト
の削減が可能になる。

【００１３】一方、プレストレスト鋼管を用いた下弦材
５２によれば、接合部分のないＰＣ鋼材９２に引張力の
大部分を負担させることができ、信頼性が向上する。ま
た、引張力が制御されるため、下弦材５２の断面積を小
さくでき、即ち小径とすることができ、メイントラス５
３を美しく見せることができる。しかも、鋼材料と溶接
サイズの低減により、工期の短縮及びコストの削減がで
きる。

【００１４】そして、上記のような構成のメイントラス
５３を複数本並設すると共に、各メイントラス５３をブ
リッジトラス５４によって連結して、各上弦材５１で平
坦な床面を構成する。この床面は後述するように、広場
７を形成することができる。

【００１５】上記した床構造部分の上部に設置する屋根
構造部分６は、構造材のスケルトンを示す図５（Ａ）の
ように、２つのキールトラス６１とそれらを横断するク
ロストラス６２からなるハイブリッドトラス構造であ
る。上記キールトラス６１のＶ字状形状、換言すると２
つのキールトラス６１の開き具合は、支持点の位置即ち
後述する大柱６３の位置によって決定する。また、上記
キールトラス６１は、３本の大柱６３によって支持す
る。この大柱６３は、鉛直荷重を直接基礎まで伝達し、
前記した大スパン床構造にかかる荷重を低減している。

【００１６】上記キールトラス６１は垂直面よりやゝ傾
かせ、クロストラス６２と一体になるアーチを形成する
ように構成する。このため、屋根のラインをソフトに見
せると同時にエントランス７１との軸を一致させ、デザ
イン的整合を図っている。そして、各トラスの空間を膜
構造或はガラス屋根構造等とする。また、内部の気圧を
調整して台風等の強風時の安定を保つようにする。この
ようなトラス構造を有する屋根構造の場合には、地震等
の天災、或は火災等の人災が発生して一部が破損して
も、全体が一度に崩壊することがなく、安全性が高くて
生命と財産を保護することができ、避難場所としても活
用可能である。

【００１７】尚、図５は構造材を示すスケルトン図であ
って、上記したように（Ａ）は屋根構造部分６、（Ｂ）
は大スパン床構造システムによる天井兼床構造部分５、
（Ｃ）はアリーナ施設本体１１を夫々示す。

【００１８】図６及び図７は、本発明に係る大スパン床
構造システムを適用したアリーナ施設１のより具体的な
説明図である。即ち、このアリーナ施設１は、例えば、
倉庫、準備室、或は機械室として利用する地下部分、及
び観客席４２、ボックス席、通路等として利用する地上
部分、並びに天井部分の上方に形成した広場７を有して
いる。そして、この広場７の屋根構造部分６は、アリー
ナ施設本体１１に対して偏在する状態で形成してある。
即ち、屋根構造部分６の中心が、アリーナ施設１の中央
に形成したグランド部分１２から偏心した状態で形成し
てあり、デザイン的に斬新なものとなっている。また、
この広場７には小ドーム７２を形成して区画した小空間
を設けている。

【００１９】以上本発明を図面の実施例について説明し
たが、本発明は上記した実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限り適
宜に実施できる。例えば、上記した実施例の説明では、
アリーナ施設について説明したが、他の大型建築物に利
用することもできる。また、大スパン床構造の上部に屋
根を設けた広場について説明したが、屋根を設けること
なく自然に開放した広場とすることもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上要するに本発明は、上弦材と下弦材
とを垂直材又は斜材により接合したトラス構造を備える
大スパン床構造システムであって、鋼管内にコンクリー
トを充填した鋼管コンクリートによって構成した上弦材
と、鋼管内にＰＣ鋼材を挿通したプレストレスト鋼管に
よって構成した下弦材とを備え、上記上弦材を平坦に形
成すると共に、上記下弦材を下向に凸状の弓形に形成
し、上記上弦材と下弦材とを垂直材又は斜材によって連
結したメイントラスを構成し、該メイントラスを複数並
設すると共に、各メイントラスをブリッジトラスにより
連結したので、トラス部材の断面積を減少させることが
できと共に、上弦材の剛性、圧縮強度を高めることがで
きる。また、鋼材料と溶接サイズの低減を図ることがで
き、工期の短縮及びコストの削減が可能になる。一方、
下弦材は、接合部分のないＰＣ鋼材に荷重による引張力
の大部分を負担させることができるので信頼性が向上す
ると共に、下弦材の断面積を小さくできる。従って、視
覚的に美しく見せることができる。しかも、鋼材料と溶
接サイズの低減により、工期の短縮及びコストの削減が
可能である。そして、上記のような上弦材と下弦材とを
適用したメイントラスを複数本並設すれば、上弦材の上
面側に平坦で且つ大面積の床面を構成することができ、
建築物の上部に広場を形成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る大スパン床構造を適用したアリー
ナ施設の概略の構造を示す正面図である。

【図２】トラス構造の概念図を示し、（Ａ）は単純支持
梁、（Ｂ）はプレストレスト梁における力の向きを示
す。

【図３】本発明によるトラス構造の一部欠截した斜視図
である。

【図４】本発明に係るトラス構造の斜視図である。

【図５】構造材を示すスケルトン図であって、（Ａ）は
屋根構造部分、（Ｂ）は大スパン床構造システムによる
天井兼床構造部分、（Ｃ）はアリーナ施設本体を夫々示
す。

【図６】アリーナ施設内部の説明図である。

【図７】アリーナ施設全体の説明図である。

【符号の説明】

１ アリーナ施設 ２ 基礎構造部分 ３ スタンド部分 ５ 天井兼床構造部分 ６ 屋根構造部分 ７ 広場 ５１ 上弦材 ５２ 下弦材 ５３ メイントラス ５４ ブリッジトラス ５５ 上横材 ５６ 下横材 ５７ 斜材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レスリー アール ロバートソン アメリカ合衆国 ニューヨーク 10128 ニューヨーク イースト エイティナイン ス ストリート 45

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上弦材と下弦材とを垂直材又は斜材によ
   り接合したトラス構造を備える大スパン床構造システム
   であって、 鋼管内にコンクリートを充填した鋼管コンクリートによ
   って構成した上弦材と、鋼管内にＰＣ鋼材を挿通したプ
   レストレスト鋼管によって構成した下弦材とを備え、 上記上弦材を平坦に形成すると共に、上記下弦材を下向
   に凸状の弓形に形成し、 上記上弦材と下弦材とを垂直材又は斜材によって連結し
   たメイントラスを構成し、該メイントラスを複数並設す
   ると共に、各メイントラスをブリッジトラスにより連結
   したことを特徴とする大スパン床構造システム。
2. 【請求項２】 一対の下弦材を下向に凸状に湾曲した弓
   形に形成すると共に、中央部分の間隔が狭くなるよう形
   成した請求項１に記載の大スパン床構造システム。