JPS63165663A - 空気膜構造体の補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、膜材に反力を付与する引張材等の構造材を新
規な構成にて配設してなる空気膜構造体における補強構
造に関するものである。

（従来の技術） 近年、大スパン構築物の構造方式の１つとしての空気膜
構造を採用したエアドーム等が注目を集めている。

該空気膜構造の構築物は、一体成形された空気膜により
密閉空間を作り、内部にエアー圧を供給して空気膜を浮
上支持させてドーム等を形成するもので、内部に供給さ
れる大容量のエアー圧そのものて所定の完成形状を維持
しつつ、自重及び積載荷重等を支える構成である。

一方１強風等による該空気膜の突発的挙動を拘束し、構
造的に補強するために膜材の外表面には、ワイヤーロー
プ等の所定の引張強度を有する引張材が配設され、端部
な地上部分に定着することにより、空気膜から加えられ
る圧力を引張力として負担し、該空気膜に所定の反力を
与えることにより、力学的に平衡状態を保っている。

しかして、従来の膜材とワイヤーロープ等との接合は、
エアーアップ後の空気膜の形状を想定した上で、地上位
置にて該ワイヤーロープな膜材の所定位置に、その長手
方向の全長に亘って連続していわゆる線方式て緊結固定
していくものであり、前記エアーアップ時及びその後の
膜材とワイヤーロープとの相互の相対的移動は不可能に
なっていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、膜材は材質的に柔軟性に富み、しかも織
り目による異方性を有しているため、空気圧を加えるエ
アーアップ時の挙動が把握困難である。

よって、コンピューター等によるシュミレーションが可
能となった現在においても、施工時における突発的かつ
特殊な事態までは想定不可能であり、例えば第９図（ａ
）に示すように、エアーアップ段階て内部に送給される
空気圧が一部に偏り、変則的な膨出形状となった場合等
には、膜材に固定されかつ端部が地」二部分てアンカー
された引張材には、部分的に応力が集中し、膜材と引張
材の接合部の破損などの事故につながるというような問
題を有していた。

また、引張材は完成時には立体的な格子状をなすもので
あるが、膜材への緊結固定時には平面上で固定作業がな
されるため、膜材の正確な位置への固定が非常に困難で
あり、取＋Ｊ誤差を生じ易く、該誤差が大きいときには
、エアーアップ後に初期の正確な形状に形成されない結
果となるおそれがあった。

しかして、かかる問題は、例えば第１０図に示すような
円形ドームＤの場合には、引張材の配置態様が規則的で
あるため比較的正確な位置設定が可能であるが、第１図
に示すような非対称で特殊な曲面形状を有する空気膜構
造体の場合には、各引張材毎にその配置態様が異なって
くるため、設計段階あるいは、上記した地上での準備作
業がさらに困難になっていた。

さらに、かかる特殊形状の空気膜構造体は、その形状か
らして、完成後においても突発的な強風の影響を受は易
いという問題を有していた。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み開発されたもので
あり、各構造材が新規な接合構造でもワて構築される、
特殊形状からなる空気膜構造体における補強構造を提供
することにより、特に、従来からの懸案であった完成後
の風圧力による危険性を排除することを目的とするもの
である。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明に係る空気膜構造体の
補強構造においては、一対の半円形状ドーム形状部と、
その間に配設された直線的もしくは曲線的なアーチ形状
部とが一体に形成され、少なくとも前記ドーム形状部と
前記アーチ形状部との頂部近傍に沿って線条体からなる
１本以上の無端状リング部材を膜面に固定することなく
配設し、該リング部材と、構造体の外周端部に形成され
た基礎アンカー部間に、膜面に反力を付与する第１引張
材を所定間隔て張架してなる空気膜構造体において、前
記リング部材と、前記基礎アンカー部間に耐風ブレース
材を配設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９図は本発明の一実施例を示すものであり
１本実施例に係る空気膜構造体ｌは、平面的には略勾玉
形状をなす、特殊形状、−重膜方式のものであり、構造
的には、構造膜４、第１引張材５、第２引張材６、リン
ク部材７、及び耐風ブレース材８を主構造材とするもの
である。

即ち、第１図に示すように、空気膜構造体ｌは、両端部
に、円形エアドームを鉛直方向に半分に切断した半円形
ドーム形状をなす、各々外径の異なる一対の半円形ドー
ム形状部２．２が形成され、該一対の半円形ドーム形状
部２．２の間に、曲折したアーチ形状をなすアーチ形状
部３が一体に形成されてなるものであり、非線対称かつ
非点対称の異形平面形状をなしている。

しかして、本実施例では、材質的には前記構造膜４はポ
リ塩化ビニールシートで成形されており、前記第１引張
材５、リング部材７及び耐風ブレース材８は、各々ワイ
ヤーロープから、また、前記第２引張材６は、第１引張
材５よりも各交点間隔か所定寸法分狭いネット状に、ポ
リエステル等の合成樹脂線条体を結節して形成されてい
る。

また、構成としては、第２図に示すように構造膜４の上
に第２引張材６が、その上に第１引張材５が配設されて
おり、第１引張材５は、本実施例では各々所定間隔をお
いて平行に長手方向に延設された２木のワイヤーロープ
９．９から構成されている。

さらに、前記リング部材７は１本実施例では第１図の如
く無端状をなして一方の前記ドーム形状部２から前記ア
ーチ形状部３を経て他方のドーム形状部２に至る各部の
頂部に沿って１本のみ配設されており、前記耐風ブレー
ス材８は、第３図（ａ）に示すように、構造体ｌの内部
上方に直線状に配設されている。

次に、相互の接合については、第２図に示すように前記
構造膜４と、第１引張材５、第２引張材６とは相互に何
ら緊結、固定されておらず、また、前記リング部材７も
構造膜４、第２引張材６とは何ら接合されていない。

また、構造膜４及び第２引張材６は、外周端部位置にお
いても前記基礎アンカー部１０等の他部材には固定され
ておらず、全くの自由状態に設定されているものである
。

なお、耐風ブレース材８は、後述するように。

上端部８ａが所定の接合具を介して前記リング部材７及
び第１引張材５に、また下端部８ｂか構造体１の外周端
部に沿って形成された布基礎状の基礎アンカー部１０に
接合されている。

しかして、第１引張材５とリンク部材７とは第５図及び
第７図に示す如く接合されている。

即ち、本実施例では、前記ドーム形状部２と、前記アー
チ形状部３とては、第１引張材５とリング部材７との接
合態様は、構造的には略同−であるが構成的に異なって
いる。

しかして、前記ドーム形状部２においては、第５図に示
すように、第１引張材５とリング部材７とは、所定力以
上の外力が作用した場合にのみ。

相互にリング部材７の長手方向に対して相対的に摺動が
可能なように、第１Ｍｉ合具１１により接合されている
。

即ち、第１接合具１１は、本実施例では上下一対の取付
プレー）１２．１２と４木のボルト１３及びナツト１４
で構成されている。

リング部材７は、上下一対の取付プレート１２．１２と
４木のボルト１３で画成される取付スペースを貫通し、
ナツトの締付により上下の取付プレートでもって抑圧挟
持され、エアーアップ時には簡単には摺動しないが、該
施工時あるいは完成後に所定力以上の外力が作用した場
合には、該リング部材７の長手方向に摺動が可能な程度
の締付力で螺合、締付されているものである。

また、リング部材７の長手方向と直交する方向への移動
は、上記した大きさの外力が作用した場合でも、ボルト
１３により前記取付スペースの範囲内に拘束されている
。

なお、第１接合具１１は構造膜４や第２引張材６には固
定されていないので、リング部材７は、該第１接合具１
１及び第１引張材５とともに、全体として上下方向（第
５図（ａ）において紙面と直交方向）にある程度動くこ
とができる。

また、第１引張材５を構成する各ワイヤーロープ９．９
は、先端９ａがリング状に形成されており、該リング部
９ａが各々対応するボルト１３に係合され、該リング部
９ａの大きさの範囲内で若干の動きが可能となっている
。

また、ドーム形状部２における該第１引張材５の下端９
ｂは、第６図に示すように前記基礎アンカー部１０に固
定されている。

即ち、該第１引張材５の下端９ｂもリンク状に形成され
、クランプ１５により補強されて回転プレート１６に組
付けられたボルト１７に掛止されている。

該回転プレート１６に組付けられたもう１本のボルト１
８は、アンカープレート１９に止め付けられているが、
大きな力が作用したときは回転プレート１６が回動可能
な程度の締付力に設定されている。

また、アンカーブレー）１９は、コンクリート酸の基礎
アンカー部に定着されたアンカーボルト２０て固定され
ているものである。

次に、前記アーチ形状部３における第１引張材５とリン
グ部材７との接合態様につき第７図により説明する。

該アーチ形状部３においても、第７図に示すように、第
１引張材５とリング部材７とは、所定力以上の外力が作
用した場合にのみ、相互にリンク部材７の長手方向に対
して相対的に摺動が可能なように、第２接合具２１によ
り接合されている。

しかして、第２接合具２１は、本実施例では相互に直交
状態で一体化された取付プレート２２．２３と２木のＵ
ボルト２４及び接合プレート２５を備えている。

リング部材７は、第１引張材５を構成する一対のワイヤ
ーロープ９．９間に配設された前記取付プレート２２と
、該プレート２２にナツト２６により組付けられた一対
の前記Ｕボルト２４との間を貫通して接合されており、
ナツト２６の締付は力を調整することにより、エアーア
ップ時には簡単には摺動しないが、該施工時もしくは完
成後に」；記の如く所定力以上の外力が作用した場合に
は、第２接合具２１及び第１引張材５に対して、該リン
グ部材７の長手方向に相対的移動が可能となっている。

また、第２接合具２１は施工段階では構造膜４や第２引
張材６には結合されておらず、リング部材７はこの位置
でも該第２接合具２１及び第１引張材５とともに、全体
として上下方向（第７図（ａ）において紙面と直交方向
）にある程度動くことができる。

なお、第２接合具２１の取付プレート２３は、第７図（
ｂ）に示すように、構造膜４よりも下方に垂下されてお
り、該位置で構造膜４にはわずかの隙間が生じているが
、エアーアップ時の施工性に影響するほどのものてはな
く、該隙間は完成後に封止されるようになっている。

また、アーチ形状部３においては、第１図及び第４図に
示すように第１引張材５は、リング部材７−との接合位
置からさらに延長され、並行して位置する他方のリング
部材７と、」二記したと同様の接合態様て第２接合具２
１により接合され、さらに延長されて反対側の外周端部
の基礎アンカー部１０に固定されている。

即ち、一対のワイヤーローブ９．９がアーチ状に配設さ
れているものである。

なお、アーチ形状部３における第１引張材５の両端部５
Ａと基礎アンカー部ｌＯとの接合構造は、第８（ａ）図
に示すように、前記半円形ドーム形状部２におけると同
様であり、同一符号を付して説明を省略する。

次に、前記耐風ブレース材８については、その上端部８
ａは、第７図（ｂ）に示すように、前記第２接合具２１
の接合プレート２５に接合されている。

該接合プレート２５は、取付プレート２３にボルト２７
、ナツト２８により取付けられており、前記耐風ブレー
ス材上端８ａは、クランプ材１５により補強されてリン
グ状に形成され、該リング状上端部８ａが接合プレート
２５の他端に取付けたれたボルト２９に回動可能に掛止
されている。

また、耐風ブレース材８の下端部８ｂも、第８図（ｂ）
に示すように、クランプ材１５により補強されてリング
状に形成され、該リング状下端部８ｂが、シャックル３
０に回動可能に掛止されている。

該シャックル３０は、アンカープレート３１に回動自在
に枢着されており、該アンカープレート３１は、基礎ア
ンカー部１０に定着されたアンカーボルト３２により固
定されているものである。

なお、各耐風ブレース材８は、第１図等に示す如く、本
実施例てはその全てが第１引張材５の直下位置に配設さ
れているものである。

以上、詳細に説明した本実施例においては、まず、耐風
ブレース材８を上記の如く配設したことにより、完成後
の突発的な強風の際にも充分に対処しつる点が特長の１
っである。

即ち、空気膜構造体が完成後に、第３図に矢線て示すよ
うに、図中左方向から風か作用した場合にてま図中左側
の耐風ブレース材８がこれに抵抗して、構造体ｌを正規
の形状に保ち、逆方向の風には図中右側のブレース材８
が機能する。

よって、本実施例の如き異形形状の空気膜構造体１のよ
うに風の影響を受は易いものの場合に、特に有効なもの
となる。

また、該耐風ブレース材８は、地上ての準備作業段階で
その一端８ａを第２接合具２１に、また他端を基礎アン
カー部材１０に固定しておくたけて、ブローアツプ後に
は自動的に所定の位置に配設することができる。

なお、本実施例ては、構造膜４．第１引張材５、第２引
張材６は、相互に全く固定されておらず、これらの各部
材は相互に自由な挙動を採ることかできるものである。

また、リング部材７についても、前記構造膜４及び第２
引張材６とは何ら固定されておらず、第１引張材５との
関係についても、上記の如くリング部材７の長手方向に
は、所定力量上の外力が作用すれば相互に相対的移動が
可能であり、該長手方向と略直交する方向に対して相互
に拘束されているだけである。

よって、本実施例によれば、エアーアップ前の地上での
準備作業の際には前記各部材相互の位置関係、特に、従
来量も重要かつ困難であった構造膜４に対する他部材の
正確な位置決めや、煩雑な該構造膜４への固定作業は全
く必要としない。

しかして、準備作業時は、まず構造膜４を所定位置に配
置し、その上にネット状の第２引張材６を配置し、次に
、各第１引張材５、リング部材７及び各耐風ブレース材
８を各々所定位置に配置していく。

さらに、各第１引張材５及び各耐風ブレース材８の端部
な基礎アンカー部ｌＯに上記の如く接合し、また、半円
形ドーム形状部２．２においては、第１引張材５とリン
グ部材７とを第１接合具１１にて接合し、さらに、アー
チ形状部３においては、あらかじめ第１引張材５の所定
位置に固定された第２接合具２１にリング部材７及び耐
風ブレース材８の上端部８ａを接合するだけでよい。

なお、第１接合具１１の組付けに際しては、前記各ボル
ト１３を前記取付プレート１２の一方の取付孔に嵌挿、
突出させた状態で、前記第１引張材５を構成する各ワイ
ヤーロープ９のリング状の上端部９ａを該上端部９ａ側
のボルト１３ａ、１３ｂに各々掛止し、かつ、前記リン
グ部材７を４個のボルト間に図示の如く配置しておき、
しかる後に他方の取付プレート１２を組付け、各ボルト
１３にナツト１４を、上記の如くエアーアップ時にはリ
ング部材７が簡単には摺動しないが、該施工時あるいは
完成後に所定力量上の外力が作用した場合には、該リン
グ部材７が摺動可能な程度の締付力で螺合しておく。

この点については、第２接合具２１の場合も同様に所定
の締付力に設定しておくものとする。

これだけの作業を行なっておけば、エアーアップ段階に
おいて正確な位置に自動的に各部材の立体的な配置が可
能となるものである。

即ち、準備作業時に、例えばリング部材７と各第１引張
材５との相対的な位置関係が多少設計位置よりズしてい
たとしても、構造膜４が送給される空気圧により膨出す
るにつれて、上記所定力量上の内圧の作用により第１及
び第２接合具１１．２１の位置て、相互にリング部材７
の長手方向に相対的摺動がなされ、各第１引張材５で画
成される構造膜４相互間の内圧がバランスする位置、即
ち所定の設計位置に自動的に配置されていくのである。

なお、上記相対的摺動が円滑になされるように本実施例
では、第１接合具１１及び第２接合具２１のナツト締め
は、上記準備作業時には上記準備作業時には上記締付力
に調整しておき、また、完成後の突発的な強風等に備え
るためには、完成後も上記締付力に設定しておくもので
あるが、条件によっては、正確な設計形状に完成後に強
固に本締めしてもよいものである。

また、例えば、第８図（ａ）に概念的に示すように、エ
アーアップ初期段階において、送給空気の方向性により
、第１引張材５で画成される一部の区画だけが他部位よ
りも大きく膨出したような場合であワても、上記の如く
構造膜４、第１引張材５及び第２引張材６は、相互に全
く独立して挙動しつるため、第１引張材５や第２引張材
６は、上記事態に対応して各々独立して柔軟に挙動し、
危険な応力集中個所等が発生するのを防止しうる。

しかして、さらに空気圧の注入が進めば、第３図（ａ）
のように変形状態にあった構造膜４は、次第に第１引張
材５て画成される構造膜４相互間の内圧がバランスする
、正確な設計形状へと自動的に自己矯正を開始するもの
である。

即ち、第３図（ａ）に示す状態では第１引張材５や第２
引張材６が応力集中を避けるように本来の位置とはズし
た位置に移動しても、構造膜４は内部に送給される空気
による内圧が増大するにつれて次第に正規の形状へと移
行してゆくため、この変化に対応して、第１引張材５や
第２引張材６もやがて徐々に本来の設定された位置へと
前記構造膜４からの内圧により移動していき、最後には
第３図（ｂ）に示すような正確な膨出形状に自動的に設
定される。

また、本実施例では、各第１引張材５として２木のワイ
ヤーロープ９を使用することにより、各第１引張材５の
負担しつる許容引張耐力が２倍に増大する。

また、引張材を第１引張材５及び第２引張材６の２部品
で構成することにより、引張強度が大である第１引張材
５は、大スパンで膜材２に対して大まかな反力を与え、
また、第２引張材６は、該第１引張材５がカバーできな
い前記大スパン間の各部位において、小間隔の格子状ネ
ットの特性を活かして細やかな反力を与えるという、相
互補完的な機能を発揮でき、大スパンとなった分だけ第
１引張材５の本数や接合部の数が減少し、地上での上記
接合作業がより省力化されるものである。

なお、上記実施例では、耐風ブレース材８が、前記リン
グ部材７と前記第１引張材５との接合位置において接合
されている例を示し、接合部を１点に集中することによ
りその数が減少し、接合具の個数も減少するのでかかる
例が好ましいが、条件によっては、リング部材の他の位
置に接合するようにしてもよいものである。

また、耐風ブレース材８の端部の接合構造も上記実施例
に限定されるものではなく、第２接合具２１の構成につ
いて上記した作用効果を奏しつる他の適宜構成のものを
使用することにより、上端部の接合態様の変形例が可能
であり、さらに、基礎アンカー部ｌＯにおける接合構造
も同等の作用効果を奏しうる他の適宜構成のものを採用
することができ、その材質についても設計条件に応じて
適宜選択可能である。

さらに、本実施例では、空気膜構造体１として第１図に
示し、かつ上記したような平面形状の例を示したが、本
発明はこれに限定されるものでなく、少なくとも、一対
の半円形ドーム形状部と、その間に配設された直線的も
しくは曲線的なアーチ形状部とが一体に形成されてなる
、あらゆる特殊形状の空気膜構造体に適用可能なもので
ある。

また、本実施例では前記ドーム形状部２と前記アーチ形
状部３との頂部に沿って、線条体からなる１本の無端状
リング部材７を膜面に固定することなく配設した例を示
したが、第１引張材５で画成される各区画があまり大き
くなるような場合には、前記頂部と外周端部との中間位
置にも、第１図に示したリング部材７に略平行に複数本
のリンク部材を所定間隔で配置し、各第１引張材５とは
、前記第２接合具２１に準じた接合具により、上記した
と同様の接合条件にて接合を行なうようにしてもよいも
のである。

また１本実施例では第１引張材４かダブルのヤーロープ
９．９から構成されている例を示したが、２本以上のも
のであってもよく、また、設計条件等によってはシング
ルでもよい。

さらに、条件に応じてワイヤーロープ以外の所定の引張
強度を有する適宜線条体を使用することも可能である。

さらに、構造膜４、第２引張材６、リング部材７、の各
材質についても他の適宜材質のものを採用しつる。

また、第１接合具１１の構成についても上記した作用効
果を奏しうる他の適宜構成のものを使用することができ
、さらに、基礎アンカー部１０における第１引張材５の
接合構造も同等の作用効果を奏しつる他の適宜構成のも
のを採用することができる等、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な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、完成後の構造体
に強風が作用したとしても、安全かつ確実にこれに対処
することができ、強風の影響を受は易い特殊形状の空気
膜構造物における従来の問題点を解決し、その普及を促
進しうるものである。

また、エアーアップ前の準備作業が従来例に比較して格
段に省力化され、取付誤差かあった場合でもエアーアッ
プ段階で自動的に正確な位置に自己矯正が可能となる。

また、引張材を第１及び第２引張材の２部品て構成する
という要件を加えることにより、引張強度が大である第
１引張材は、大スパンで膜材に対して大まかな反力を与
え、また、第２引張材は、該第１引張材かカバーできな
い前記大スパン間の各部位において、小間隔の格子状ネ
ットの特性を活かして細やかな反力を与えるという、相
互補完的な機能を発揮でき、従来にない新規な構造方式
を提供しうる。

さらに、構造膜、第１引張材、第２引張材、リング部材
が相互に独立して挙動しうろことにより、施工時に予測
しない突発事態が生じても、柔軟にこれに対処しつるも
のであり、応力集中による破損、損傷等のおそれがない
等、種々の有用な効果を奏しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は本発明の一実施例を示し、第１図は
本実施例に係る空気膜構造体の概略構成を示す全体平面
図、第２図は構造膜、第１引張材及び第２引張材の相互
関係を示す要部斜視図、第３図は本実施例に係る耐風ブ
レース材の配置態様を°示す、第１図のＡ−Ａ線におけ
る概念的断面図、第４図は第１図の要部拡大図、第５図
（ａ）は半円形ドーム形状部における第１引張材とリン
グ部材の接合態様を示す説明図、第５図（ｂ）はその側
面図、第６図（ａ）は第５図における第１引張材の他端
部の接合態様を示す説明図、第６図（ｂ）はその側面図
、第７図（ａ）はアーチ形状部における第１引張材とリ
ング部材及び耐風ブレース材との接合態様を示す説明図
、第７図（ｂ）はその側面図、第８図（ａ）は第７図に
おける第１引張材および耐風ブレース材の他端部の接合
態様を示す説明図、第９図（ａ）及び第９図（ｂ）は、
各々施工時の態様を示す概念図、第１０図は従来例を示
す概念図である。 ｌ・・・空気膜構造体、 ２・・・半円形ドーム形状部、 ３・・・アーチ形状部、　　　４・・・構造膜、５・・
・第１引張材、　　　６・・・第２引張材、７・・・リ
ング部材、　　　　８・・・耐風ブレース材、９・・・
ワイヤーロープ、１０・・・基礎アンカー部、１１−・
・第１接合具、　２１・・・第２接合具。、特許出願人
　有限会社　村田豊建築事務所（外１名）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の半円形状ドーム形状部と、その間に配設さ
   れた直線的もしくは曲線的なアーチ形状部とが一体に形
   成され、少なくとも前記ドーム形状部と前記アーチ形状
   部との頂部近傍に沿って線条体からなる１本以上の無端
   状リング部材を膜面に固定することなく配設し、該リン
   グ部材と、構造体の外周端部に形成された基礎アンカー
   部間に、膜面に反力を付与する第１引張材を所定間隔で
   張架してなる空気膜構造体において、前記リング部材と
   、前記基礎アンカー部間に耐風ブレース材を配設したこ
   とを特徴とする空気膜構造体の補強構造。
2. （２）前記耐風ブレース材が、前記リング部材と前記第
   １引張材との接合位置において所定の接合具を介して接
   合されている特許請求の範囲第１項に記載の空気膜構造
   体の補強構造。
3. （３）前記リング部材は、所定力以上の外力が作用した
   場合に該リング部材の長手方向に摺動可能であるように
   、前記各引張材に対して接合されている特許請求の範囲
   第１項もしくは第２項に記載の空気膜構造体の補強構造
   。
4. （４）前記膜材と第１引張材との間には、該第１引張材
   よりも各交点間隔が所定寸法分狭い、線条体からなるネ
   ット状の第２引張材が配設されている特許請求の範囲第
   １項乃至第３項のいずれかに記載の空気膜構造体の補強
   構造。