JPS6123331B2 - - Google Patents

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JPS6123331B2
JPS6123331B2 JP54108254A JP10825479A JPS6123331B2 JP S6123331 B2 JPS6123331 B2 JP S6123331B2 JP 54108254 A JP54108254 A JP 54108254A JP 10825479 A JP10825479 A JP 10825479A JP S6123331 B2 JPS6123331 B2 JP S6123331B2
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    • E04B7/10—Shell structures, e.g. of hyperbolic-parabolic shape; Grid-like formations acting as shell structures; Folded structures
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  • Structural Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は球形ドーム構造もしくは非球形の多面
体ドーム構造にとりわけ適したモジユラーフレー
ム構造システムに関するものである。
1960年代におけるL.Bジヨンソン大統領の「貧
困との戦い」に呼応して、米国住宅都市開発省は
モジユラー住宅構造プロジエクトに資金を貸付け
る「突破作戦−オペレーシヨン・ブレークスル
ー」計画を実施した。ころ計画のねらいは実際に
大量生産し得る建築システムの開発にあつた。大
量生産におけるモジユラー化と構造物架設の単純
化の重要性は強調されるまでもないことである。
モジユラー構造においては、構成部材は長さと
寸法が基準規格であるから、構成部材の数が少な
くて済むという明らかな利点を有する。巧く活用
する場合、このような配列は施工に先立つて部品
や継手等の夫々の構成部材にマーキングをする必
要なしにモジユラー構造をシステム化することが
できる。このようなシステムが望ましいのは、そ
のシステムの施工には熟練工を必要としないから
である。
フレーム構造はそもそも人類がはじめて自分の
家を建てようと試みた時以来知られている。支え
のない間隔が増大するに従つて元来使われていた
丸太は不適当となり、構成部材を枠組することが
必要となつて来た。
フレーム構造の最も単純な形は、三個の構成部
材から構成される。三角形は端部の連結がどのよ
うなものであつてもよいという点で最も安定した
形である。大部分の建築構造が三角形の形状より
成り立つているのは、このような理由によるもの
である。
1965年にR.B.フラーに対して特許された地球
形構造は、様々な寸法の三角形の連続を基本とし
て構成されている。このような構造の設計と施工
はかなり複雑であり、詳細な指図を読むことので
きる熟練工が要求されることゝなる。
1959年にJ.Z.ゲルザヴエージに特許された米国
特許第2918992号はフレームワークの支承を有さ
ない五角形及び六角形から成る壁構造の改良に関
するものである。R.B.フラーはその後ピン接合
による上記の構造に三角形の支持部材を加えた。
本発明は剛性のＹ型モジユラー構成部材を利用
することによつて、下記の目的を達成しようとす
るものである。
１ 剛性の増大により強化された構造を造ること ２ モジユラー部材により大量生産を可能とする
こと ３ 簡単な組立法により、足場の必要なしに能率
的に施工が行えること ４ 融通性のある形であるために球形に限られな
いこと ５ 安定性を有しすぼむことのないような安全な
構造 本発明による構造においては、平坦な表面と角
が存在しないために、構造物に対する風の影響は
非常に小さくなる。類似のピン接合による構造物
に較べて変形が少ない傾斜つきの密閉された表面
であるため、屋根の漏孔もかなり減少するものと
思われる。
構造的枠組の自己補強性は、モジユラー構造格
子中の位置変換によつて発生するものである。弾
性限界を越えた応力は構造的枠組内において再配
分されるため、構造物全体の最適な状態を助長
し、R.B.フラーの指摘した相乗効果を生じる。
さらに本発明はモジユラー部材を用いた簡単な
構造の詳細を提供することにより、構造に一層の
改良を加えるものである。この種のモジユラーフ
レーム構造のコストは、大量生産技術の利用と足
場組作業の削減及び繰返し同様の構築を行うため
非熟練工を利用できるという理由により大幅に削
減することができる。本発明による実施例では、
耐風ならびに耐震性を有することが実証されてい
る。
この構造物は球形に限定されることはなく、矩
形を含むその他の形状にも適用可能である。表面
は添付図面に示すように各方面に同曲線をなすシ
スクラステイクなものでもまた双曲線的抛物面体
であつてもよい。
本発明とその利点ならびに目的をよりよく理解
するため、以後は添付の図面に関連して説明す
る。
第１図に示されるＹ型継手は、間隔の角度が
120゜、108゜及び120゜である枝部１２ａ，１２
ｂ及び１２ｃをもつている。Ｙ型継手１０の夫々
の枝部は第２図ａ、第２図ｂ及び第２図ｃに示す
ような端部連結部２０を備えている。
プラスチツク素材を使用するＹ型継手において
は、好ましくは第２図ａに示すように傾斜した端
部２６に設けられる雌形溝２４に嵌り込むための
突起２２を有している。鋼製もしくはアルミニウ
ム製のＹ型継手の場合は、第２図ｂに示すよう
に、１４ａ，１４ｂ及び１４ｃの端部に突合せ溶
接するための斜面を設けてもよい。またこれに代
るものとしては、第２図ｃに示すように夫々のＹ
型継手の枝部１２が連結されるための螺子溝２８
を端部カツプリング２０に設けることもできる。
必要な強度と経済性とを考慮して、ボルトもし
くは他の型式の継手を使用することもできる。
例えば第３図ａでは、Ｙ型継手１０の端部１４
にボルトによる連結３０を行うための六角形の板
３２が予め溶接された例を示している。第３図ｂ
は型鋼を用いて組立てられたＹ型継手が夫々の枝
部１２においてボルト止めされている例を示して
いる。剛性のＹ型継手１０は、また硬質な１個の
ブロツクを適切な角度を有するように削切して造
り出すことも可能である。
第４図によれば、基本的な五角形を頂部に有す
る構造が、５個のカツプリング２０をもつた５個
の剛性Ｙ型継手１０によつて構成されることを示
している。これに相応する基本的な六角形を頂部
に有する構造は、第５図に示されるように、６個
のカツプリング２０をもつた６個の剛性Ｙ型継手
１０によつて構成される。いずれの場合でも夫々
のＹ型継手１０における外側に突出する枝武１２
の端部は基礎４０に対して支持される。第２図及
び第３図に示すように、応力の移動に対する強度
と安定性の条件にかなう結合ならいかなる結合で
も本実施例に用いることができる。
基本的五角形頂部構造は、剛性Ｙ型継手１０を
付け加えて拡大することもできる。五角形の頂部
を用いる場合、最初の第２列目の六角形構造は第
６図に示すように20個のＹ型継手１０を用いるこ
とにより構成される。
第７図に示すように11の面をもつ五角形頂部構
造は、さらに10個の追加Ｙ型継手１０を付け加
え、合計30個のＹ型継手により構成される。天井
の高さはそれに応じて増大する。
第８図によれば、されに10個のＹ型継手１０を
付け加えることにより、最終的に10本の枝部１２
が支承基礎面４０に対して接続された16の面をも
つ半球形のフレームが築造される。
第３列目の六角形と五角形とを交換することに
より、第９図に示すような自己補強型ドームを導
くことゝなる。３個の六角形の面と隣接する位置
にＹ型継手１０を用いることによつて、Ｙ型継手
１０に平らにする作用が働くが、この作用は予め
圧縮された構造的フレームと同様な特徴を示すこ
とになる。枝部１２ａ，１２ｂ及び１２ｃとの間
に生じる角度は、120゜以下の角度であつて平面
ではない。
同様に基本的六角形頂部構造は、第１０図に示
すように第２列目に15個のＹ型継手１０を付け加
えて五角形のフレームと六角形のフレームを交互
に配置することにより拡大することができる。第
１１図に示すような半球形のフレームを構成する
には、18個のＹ型継手１０を追加して10個の六角
形パネルと６個の五角形パネルを構成すればよ
い。完全な球形は60個のＹ型継手１０によつて形
成することができる。
以上は測地学的な構造物について言及したが、
フレームの配置を変えることにより、例えば第１
２図に示す如き双曲線的抛物面をもつた長方形ド
ームのような非球形ドームを構成することもでき
る。
このドーム構造においては、10フイートの枝部
１２をもつた40個のＹ型継手１０を用いれば、
7200平方フイート、つまり通常の住宅の４乃至５
倍の面積を被うことができる。そして枝部の長さ
を増大していけば、それに応じて広範囲な面積を
この測地学的な屋根により被うことができる。
以上は本発明の好ましい実施例のみを図示しか
つ詳述したが、本発明は上記の実施例のみに限定
されるものではなく、本発明の特許請求の範囲か
ら逸脱せざる限りにおいて多くの異なる配置、修
正及び部品、素材の代替を可能ならしめるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るＹ型継手を具体化した斜
視図、第２図は異なる要素を用いることによる
種々の継手部の詳細を示すものであり、第２図ａ
は嵌め込み型端部カツプリングの断面図、第２図
ｂは代表的な突合せ溶接型端部継手部の断面図、
第２図ｃはねじ込み型の端部カツプリングの断面
図、第３図ａ及びｂはボルトによる端部連結の代
表的Ｙ型継手を示す説明図、第４図は五角形頂部
による基本的なモジユラー構造の平面図、第５図
は六角形頂部による基本的なモジユラー構造の平
面図、第６図は本発明の特徴を利用した６個のパ
ネルによる五角形頂部構造の平面図、第７図は基
本形の五角形頂部構造を用いた11個のパネル構造
を示す平面図、第８図は本発明の特徴を利用した
16個のパネルによる五角形頂部構造の平面図、第
９図は本発明の特徴を利用した16個のパネルによ
る五角形頂部強化ドーム構造の平面図、第１０図
は本発明の特徴を利用した７個のパネルによる六
角形頂部構造の平面図、第１１図は本発明の特徴
を利用した16個のパネルによる六角形頂部構造の
平面図であり、第１２図は本発明の特徴を利用し
た17個のパネルによる長方形型構造の平面図であ
る。 図において、１０……Ｙ型継手、１２……枝
部、１４……継手端部、２０……カツプリング、
２２……突起、２４……雌形溝、２６……傾斜端
部、３０……ボルトによる連結部、３２……六角
形板、４０……基礎。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 均一なＹ型部材と、このＹ型部材端部に付設
    される連結手段とからなり、多数のＹ型部材を連
    結手段を介して相互に連結することによりフレー
    ムを構成することを特徴とするモジユラーフレー
    ム構造。 ２ 連結手段がＹ型部材の端部に形成した雌形溝
    と、この溝と係合する手段を有するカツプリング
    部材とから成る特許請求の範囲第１項記載のモジ
    ユラーフレーム構造。 ３ 連結手段がＹ型部材の端部に形成したねじ込
    み型のねじと、このねじ部に螺着されるカツプリ
    ング部材とからなる特許請求の範囲第１項記載の
    モジユラーフレーム構造。 ４ 120゜、120゜及び108゜の角度を形成する枝
    部をもつた均一なＹ型部材と、該Ｙ型部材を連結
    する手段と、内側の角度が108゜となるように剛
    性のＹ型部材を連結して構成される頂部が五角形
    をなす構造及び支持部材を夫々の基礎に取付ける
    ための手段とより成る特許請求の範囲第１項記載
    のモジユラーフレーム構造。 ５ 五角形の頂部の周囲に５個の六角形を形成す
    るために15個のＹ型部材が追加され、10本の支持
    枝部を夫々の基礎に取付ける手段のモジユラーＹ
    型部材により連結される特許請求の範囲第４項記
    載のモジユラーフレーム構造。 ６ 五角形の頂部を囲んだ５個の六角形の周囲に
    最下層の５個の五角形を形成するために10個のＹ
    型部材が追加され、10本の支持枝部を夫々の基礎
    に取付ける手段のモジユラーＹ型部材により連結
    される特許請求の範囲第５項記載のモジユラーフ
    レーム構造。 ７ 五角形の頂部における５個の六角形を取囲ん
    だ最下層の５個の五角形に隣接する最下層の５個
    の六角形を形成するために10個のＹ型部材が追加
    され、これにより頂部が五角形の半球形を形成
    し、さらに10本の支持枝部を夫々の基礎に取付け
    る手段のモジユラーＹ型部材により連結される特
    許請求の範囲第６項記載のモジユラーフレーム構
    造。 ８ 五角形の頂部における５個の六角形を取り囲
    んだ最下層の５個の五角形と最下層の５個の六角
    形とを交換して五角形の頂部をもつた半球形を形
    成し、さらに10本の支持枝部を夫々の基礎に取付
    ける手段とからなる特許請求の範囲第７項記載の
    モジユラーフレーム構造。 ９ 120゜、120゜及び108゜の角度を形成する枝
    部をもつた均一なＹ型部材と、該Ｙ型部材を連結
    する手段と、内側の角度が120゜となるように剛
    性のＹ型部材を連結して構成される頂部が六角形
    をなす構造及び支持枝部を夫々の基礎に取付ける
    ための手段とより成る特許請求の範囲第１項記載
    のモジユラーフレーム構造。 １０ 六角形の頂部の周囲に夫々３個の五角形と
    六角形とを交互に連続的に形成するために、15個
    のＹ型部材が追加され、９本の支持枝部を夫々の
    基礎に取付ける手段のモジユラーＹ型部材により
    連結される特許請求の範囲第９項記載のモジユラ
    ーフレーム構造。 １１ 六角形の頂部の周囲に夫々３個の五角形と
    六角形とを交互に連続され、更にその周囲に３個
    の五角形と６個の六角形とを夫々追加するために
    18個のＹ型部材が追加され、これにより六角形頂
    部の半球形を形成し、９本の支持枝部をそれぞれ
    の基礎に取付ける手段のモジユラーＹ型部材によ
    り連結される特許請求の範囲第１０項記載のモジ
    ユラーフレーム構造。 １２ 内側の角度が108゜の五角形頂部ユニツト
    を形成するための、120゜、120゜及び108゜の角
    度を形成する枝部のある剛性均一のＹ型部材及び
    該Ｙ型部材を連結し、前記頂部の開放端にＹ型部
    材を取付けて、内側の角度が120゜の六角形フレ
    ームを形成し、このＹ型部材の開放端にＹ型部材
    を相互に連結して５個の五角形構造を形成し、更
    にこのＹ型部材の開放端に追加のＹ型部材を付け
    加えて５個の六角形構造を形成して半球形フレー
    ム構造を完成すると共に、それらの開放端を夫々
    の基礎に連結させることにより成るモジユラー球
    形フレーム構造の構築方法。 １３ 半球形フレーム構造の開放端を前記半球形
    フレーム構造と同様に構成した半球形フレーム構
    造基礎に連結することにより完全な球形フレーム
    を形成する特許請求の範囲該１２項記載のモジユ
    ラー球形フレーム構造の構築方法。 １４ 内側の角度が120゜の六角形頂部ユニツト
    を形成するための120゜、120゜及び108゜の角度
    を形成した枝部のある剛性で均一のＹ型部材及び
    該Ｙ型部材を連結し、前記頂部の開放端にＹ型部
    材を取付けて、六角形頂部の周囲に五角形と六角
    形とを交互に形成し、これらのＹ型部材の開放端
    にＹ型部材を相互に連結して五角形と六角形との
    連続を形成することにより半球形フレーム構造を
    完全すると共に、それらの開放端を夫々の基礎に
    連結させることにより成るモジユラー球形フレー
    ム構造の構築方法。 １５ 半球形フレーム構造の開放端を前記半球形
    フレーム構造と同様に構成した半球形フレーム構
    造基礎に連結することにより完全な球形フレーム
    を形成する特許請求の範囲第１４項記載のモジユ
    ラー球形フレーム構造の構築方法。
JP10825479A 1978-08-28 1979-08-27 Modular frame construction Granted JPS5555741A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/937,483 US4288947A (en) 1978-08-28 1978-08-28 Modular inflatable dome structure

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Publication Number Publication Date
JPS5555741A JPS5555741A (en) 1980-04-23
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JP10825479A Granted JPS5555741A (en) 1978-08-28 1979-08-27 Modular frame construction

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US (1) US4288947A (ja)
EP (1) EP0013285B1 (ja)
JP (1) JPS5555741A (ja)
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