JP4089103B2

JP4089103B2 - ドーム屋根及びその構築法

Info

Publication number: JP4089103B2
Application number: JP26874199A
Authority: JP
Inventors: 宏治石井; 和司豊田
Original assignee: 株式会社石井鐵工所
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP2001090243A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水や石油等の液体、低温液化ガス、消化ガス、粉体、粒状物などの各種貯蔵物を貯蔵する貯槽等構築物の上部を被覆するドーム屋根及びその構築法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
貯槽等構築物の上部を被覆する従来のドーム屋根１０２について、図４に示す貯槽１０１を事例とした縦断面図に基づいて説明する。貯槽１０１は、平底円形の底版１０３と、この底版１０３の外周縁近傍に立設した円筒形状の側壁１０４と、この側壁１０４の上部を被覆する割球殻形状のドーム屋根１０２とから形成されている。これらの底版１０３、側壁１０４、及びドーム屋根１０２は、コンクリート構造又は金属構造、あるいはコンクリート構造と金属構造などを組み合わせて形成されている。
【０００３】
上記ドーム屋根１０２を構築する施工法としては、図４に示すように、貯槽１０１の上部を被覆する可撓膜体１０５の周縁を、側壁１０４の上端部に気密に固着し、送風機１０６を利用してこの可撓膜体１０５の下部に空気を導入して緊張させ、この緊張した可撓膜体１０５の上部に屋根部材１０７を施工する方法、つまりエアードーム工法によって構築する施工法がある。なお、可撓膜体１０５には、繊維織物に樹脂材料等をコーティングした可撓性を有する膜材が用いられている。
【０００４】
上記エアードーム工法によって構築する従来のドーム屋根１０２は、コンクリート製のドーム屋根１０２Ａの場合には、割球殻のドーム形状に緊張させた状態の可撓膜体１０５の上面に、モルタル及び鉄筋コンクリートの屋根部材１０７Ａを打設して割球殻のドーム形状に形成し、また、金属製のドーム屋根１０２Ｂの場合には、略割球殻のドーム形状に緊張させた可撓膜体１０５の上に、金属製の骨材及び板材の屋根部材１０７Ｂを配設して略割球殻のドーム形状に形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のドーム屋根１０２の内、コンクリート製のドーム屋根１０２Ａの場合は、コンクリート構造の屋根部材１０７Ａの壁厚が厚く重量も重い構造であるため、このドーム屋根１０２Ａを支持する側壁１０４上端部は大規模で、側壁１０４の壁厚も厚くなった。そして、上記エアードーム工法でコンクリート製のドーム屋根１０２Ａを構築する場合には、空気圧を受けて緊張した可撓膜体１０５に部分的な荷重がかかると、局部的に凹んで不均一な形状になるおそれがあった。よって、局部的な変形を防ぐとともに大きな荷重を支えるためには、空気圧を高くする必要があり、大形構築物の建設が難しかった。
【０００６】
また、上記従来のドーム屋根１０２の内、金属製のドーム屋根１０２Ｂの場合は、溶接構造であるため、金属製の骨材及び板材の屋根部材１０７Ｂを溶接結合する際に、溶接の火花や熱などで可撓膜体１０５を損傷する心配があった。
【０００７】
この発明は、上述の従来技術が有する課題に鑑みてなされたもので、軽量で構造が簡単、かつ高強度のドーム屋根を提供するとともに、組立て施工が簡単容易で、作業能率良く短期間に構築することができるドーム屋根の構築法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るドーム屋根は、貯槽等構築物の上部を被覆するドーム屋根であって、該ドーム屋根は、貯槽等構築物の側壁上端部に固着した最内側の可撓膜体と、該可撓膜体の上面に被覆固着したハニカムコアと、該ハニカムコアの上面に被覆固着した連結面材とで形成したものである。
【０００９】
また、この発明に係るドーム屋根の構築法は、貯槽等構築物の上部を被覆するドーム屋根の構築法であって、上記貯槽等構築物の側壁上端部に該ドーム屋根を形成する最内側の可撓膜体の周縁を固着し、該可撓膜体の下部に空気を導入して緊張させ、該緊張した可撓膜体上にハニカムコアを展開固着し、該ハニカムコア上面に連結面材を配設固着するか、又は、上記緊張した可撓膜体上に、連結面材を被覆固着したハニカムコアを配設固着するかして構築するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３に基づいて、この発明に係るドーム屋根及びその構築法の実施形態例について説明する。
【００１１】
図１に例示するように、貯槽１は、平底円形の底版３と、この底版３の外周縁近傍に直立する円筒形状の側壁４と、この側壁４の上部を被覆する割球殻形状のドーム屋根２とから形成する。そして、このドーム屋根２は、側壁４の上端部に気密固着した最内側の可撓膜体５と、この可撓膜体５の上面に被覆固着したハニカムコア７と、このハニカムコア７の上面に被覆固着した連結面材８とから形成する。
【００１２】
上記割球殻形状のドーム屋根２は、図１に示すように、空気膜を使用するエアードーム工法によって構築するもので、側壁４の上端部に周縁を気密に固着するとともに、送風設備６からの空気圧によって緊張させた可撓膜体５を設け、この緊張した可撓膜体５の上面に、ハニカムコア７及び連結面材８を配設固着して形成する。
【００１３】
上記ドーム屋根２を形成する部材の可撓膜体５は、繊維織物に樹脂材料等をコーティングした膜材、例えば、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維等の繊維織物に、例えば、四ふっ化エチレン樹脂、塩化ビニール樹脂、クロロプレンゴム、フッ素樹脂等の樹脂材料等をコーティングした可撓性を有する膜材である。この可撓膜体５は、貯蔵する内容物に対して耐食性、及び耐久性を有し、屋根内壁面を被覆し保護している。
【００１４】
上記ドーム屋根２を形成する部材のハニカムコア７は、例えば、多数の中空柱状体が集まってできた構造体で、蜂の巣状の集合体である。このハニカムコア７は、例えば、ポリプロピレン樹脂などのプラスッチック製の材料、クラフト紙などのペーパー製の材料、あるいはアルミニウム材などの金属製等の材料を用いて形成されている。
【００１５】
なお、この中空柱状集合体となるハニカムコア７の製作は、上記材料よりなる箔のように薄い板材を用いて、この薄板材の上面に所定間隔をおいて平行直線状に接着剤を塗り、その上に次の薄板材を重ね、さらにその上面に所定距離ずらして接着剤を塗り、さらに次の薄板材を重ねるという操作を繰り返し圧着してブロック体に形成し、このブロック体を所定幅に切断し、この切断片を展開することによって行われる。このようにして製作されたハニカムコア７は、中空柱状集合体の上面及び下面に、連結板材等を一体に固着形成することによって、軽量で、圧縮強度、及びせん断強度に優れ、かつ中空体内の空気層効果によって断熱性能にも優れた部材となる。
【００１６】
上記ドーム屋根２を形成する最外側に位置する連結面材８は、遮光性、耐候性などを有する材料、例えば、ポリエステル樹脂などのプラスチック材、繊維強化プラスチック材などの合成樹脂材、あるいは、鋼材、アルミニウム材、ステンレス材、チタン合金材などの金属製の薄板、もしくは、モルタル構造体、コンクリート構造体等の板材などとする。
【００１７】
また、上記ドーム屋根２を形成する各部材間、つまり、可撓膜体５とハニカムコア７との間、及びハニカムコア７と連結面材８との間には、例えば、フェノール系、エポキシ系、ゴム系などの接着剤、あるいは、接着性を有するシーリング部材などを設けて気密・液密、強固に固着する。
【００１８】
上記のように、可撓膜体５とハニカムコア７と連結面材８とが接着剤などによって一体強固に固着結合して形成されたドーム屋根２は、軽量かつ高強度で耐久性に優れたドーム屋根２となる。
【００１９】
また、ハニカムコア７は中空体構造で断熱性にも優れているため、断熱性を必要とする低温貯槽、保温貯槽、あるいは外気温等の影響を受けないよう内外の環境遮断を必要とする構築物のドーム屋根２にも適する。
【００２０】
なお、図示省略するが、可撓膜体とハニカムコア及び連結面材との一体化を、より強固にするために、可撓膜体の上面に、例えばタブ、アンカーピンなどの接続部材を固着し、この接続部材をハニカムコア及び連結面材に結着や埋設などによって結合するように形成してもよい。この接続部材は、可撓膜体上面へハニカムコアを固着する際に、位置決めをしたり、仮り止めをしたり、取付けをしたりする係合部材としても適している。
【００２１】
また、図示はしないが、屋根補強部材として、例えば金属材、ＦＲＰ材などからなる断面Ｌ形、矩形、コの字形などの成形材を、ハニカムコアと組み合わせて用いた場合には、ドーム屋根の骨材の役割を有し剛性をさらに向上させることができる。
【００２２】
上記連結面材８として、耐熱性、耐候性などを有する合成樹脂材、例えば、ポリエステル樹脂、繊維強化プラスチック材などの合成樹脂材を用いて、合成樹脂製のドーム屋根２に形成した場合には、軽量で剛性が高いハニカムコア７と、その上面に被覆固着形成した合成樹脂製の連結面材８とが一体化しているので、軽量で高強度の構造体となる。そして、ハニカムコア７は断熱性を有し、かつ合成樹脂製の連結面材８は耐候性などを有するので、断熱性能、耐候性などを必要とする貯水槽、あるいは外気等の影響を遮断する貯槽等構築物の合成樹脂製のドーム屋根２に適した構造となる。
【００２３】
また、上記連結面材８として、例えば、鋼材、アルミニウム材などの金属材を用いて、金属製のドーム屋根２に形成した場合には、軽量で剛性が高いハニカムコア７と、その上面に被覆固着形成した金属製の連結面材８とが一体化し、高強度の構造体となる。そして、従来の金属製のドーム屋根のような頑強で大掛かりな屋根骨を設ける必要がないので、経済性に優れた金属製のドーム屋根となる。また、ハニカムコア７は断熱性を有し、かつ金属製の連結面材８は不燃性、耐火性などを有するので、断熱性能、耐火性などを必要とする低温貯槽、保温貯槽、あるいは外気温等の影響を遮断する貯槽等構築物の金属製のドーム屋根２に適した構造となる。
【００２４】
さらにまた、上記連結面材８として、例えば、モルタル構造体、コンクリート構造体等の板材などを用いて、コンクリート製のドーム屋根２に形成した場合には、軽量で剛性が高いハニカムコア７と、その上面に被覆固着形成したコンクリート製の連結面材８とが一体化し、高強度のコンクリート製のドーム屋根２となる。そして、ハニカムコア７は断熱性を有し、かつコンクリート製の連結面材８は、耐熱性、耐候性などを有するので、断熱性能、耐候性などを必要とする貯水槽、あるいは外気等の影響を遮断する貯槽等構築物のコンクリート製のドーム屋根２に適した構造となる。
【００２５】
図２は、上記ドーム屋根２の構築方法を示す部分断面説明図で、この図２に基づいて、ドーム屋根２の構築法の施工手順について説明する。
【００２６】
図２に示すように、空気圧によって緊張させた可撓膜体５の上面に、接着剤９を施工する。この接着剤９が硬化しないうちに、この接着剤９の上に、圧縮状態に折畳まれた状態のハニカムコア７を展開しながら載置し、可撓膜体５の上面にこのハニカムコア７を固着させる。次いで、このハニカムコア７の上面に、板状の連結面材８を配設固着する。なお、この連結面材８の裏面には、接着剤１０を施工しておき、この接着剤１０が硬化しないうちに、ハニカムコア７の上面にこの連結面材８を当接し、適切な押圧力を加えて固着結合する。
【００２７】
可撓膜体５の上面に施工する接着剤９、及び連結面材８の裏面に施工する接着剤１０は、例えばフェノール系、エポキシ系、ゴム系等の接着剤、あるいは溶着タイプの接着剤等があり、可撓膜体５とハニカムコア７、及びハニカムコア７と連結面材８の、相互の材質に適する接合性に優れた接着剤を選択する。
【００２８】
上記、可撓膜体５の上にて施工するドーム屋根２の構築法においては、足場及び施工位置が安定した可撓膜体５の上で安全に施工することができる。また、ハニカムコア７を展設する際には、ハニカムコア７は軽量であるため、重量及び荷重によって可撓膜体５が局部的に凹むこともない。そして、ハニカムコア７の上面に、軽い薄板状の連結面材８を配設する作業もやり易い。また、ドーム屋根２全体の重量及び荷重も大きくないので、大形構築物のドーム屋根の建設が容易となる。さらに、可撓膜体５を緊張させる空気圧を低減することも可能となり、送風設備を軽減することができる。
【００２９】
また、上記施工に使用するハニカムコア７は、圧縮され折り畳んだ状態で運搬するので、輸送中にかさばらず、かつ軽量であるため運搬し易く運送費用もかからない。また、可撓膜体５上へ施工する際にも、折り畳んだ状態の軽量なハニカムコア７は、取扱い易いので展設作業の能率が向上する。
【００３０】
さらにまた、ハニカムコア７は、展設の際に割球殻形状の可撓膜体５の表面に沿って広げ易く、形状になじませて密接することができるので、必ずしも上面及び下面の形状を割球殻形状に揃えるように成形する必要はなく、そのまま可撓膜体５上に載置した状態で割球殻形状が得られ、美観に優れたドーム形状にすることができる。なお、ハニカムコア７は、折り畳んだ状態で運搬し展開しながら施工することに限定されず、あらかじめ工場などで展開しておいて、展開状態のハニカムコア７を運搬し易く梱包し、かつ取扱い易く配設が容易となるように仮固定などして形成したものであってもよい。
【００３１】
図３は、上面に連結面材８を被覆固着したハニカムコア７を用いて、ドーム屋根を構築する方法を示す部分断面説明図で、この図３に基づいて、施工手順について説明する。
【００３２】
このハニカムコア７は、あらかじめ工場又は貯槽の敷地近傍などにおいて、展開させたハニカムコア７の上面に、ドーム屋根の曲率に合わせて湾曲させた連結面材８を、接着剤１１によって固着して合成パネル構造体に形成したものである。なお、このハニカムコア７の下面には、形状を拘束する硬質の連結面材などは設けることなく、可撓膜体５の割球殻形状の湾曲面に対して追従する形状変形可能な状態にしておく。
【００３３】
図３に示すように、割球殻形状に緊張させた可撓膜体５の上面に接着剤９を施工し、硬化する前のこの接着剤９の上に、上記合成パネル構造体に形成した連結面材８付のハニカムコア７を載置し、連結面材８の上から適切な押圧力を加えて固着する。この施工の際に、ハニカムコア７の下面は、可撓膜体５の割球殻形状の湾曲面に対して自在に追従し変形して、すき間なく密着して硬化するので、一体化による剛性が向上する。
【００３４】
なお、合成パネル構造体のハニカムコア７同士の連結は、図示省略するが、例えば、ハニカムコア７同士の対向する周縁外面に、接着力の強い接着剤、隙間を埋めるシーリング材、弾力性を有するパッキング材などを設け、隙間なく密着させ、かつ、その上部の連結面材８同士の端縁は、接着あるいは連結部材などを用いた方法で連結する。あるいはまた、ハニカムコア７の周縁近傍に連結用開口枠を設け、この連結用開口枠内にボルトナットなどの連結用部材を設け、この連結用開口枠内に設けた連結用部材を用いてハニカムコア７同士を連結する構造にしてもよい。
【００３５】
上記のように、ハニカムコア７の上面に連結面材８を被覆固着し一体化して合成パネル構造体に形成したハニカムコア７は、標準化や規格化などしておいて、あらかじめ工場などで能率良く簡単容易に製作することができる。また、ハニカムコア７は合成パネル構造体となっているので、可撓膜体５上での配列及び連結作業もやり易く、簡単容易に作業能率良く短期間に施工することができる。
【００３６】
なお、図示省略するが、ハニカムコアの上下両面に表面板を固着し、かつハニカムコアの側部に縁材を埋設し、さらに割球殻のドーム形状に曲率を合わせたハニカムパネルに形成しておいて、このハニカムパネルを可撓膜体上に配置し、このハニカムパネルの縁材相互を連結固着してドーム屋根を構築するように形成してもよい。このハニカムパネルを用いたドーム屋根の構築法は、ハニカムパネルの製作の能率化と、このハニカムパネルの施工作業の能率化をさらに向上することができる。また、ドーム屋根を構築した後に、可撓膜体を取り外して再使用することも可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
叙述の説明で明らかなように、この発明のドーム屋根は、貯槽等構築物の側壁上端部に固着した最内側の可撓膜体と、該可撓膜体の上面に被覆固着したハニカムコアと、該ハニカムコアの上面に被覆固着した連結面材とで形成したので、屋根内壁面は耐食性を有する可撓膜体に被覆されるとともに、その上面には軽量で剛性の高いハニカムコアが密着し、このハニカムコアの上面には耐候性などを有する連結面材が密着し一体強固に固着結合しているため、軽量かつ高強度で耐久性に優れ、かつ曲率が均一で割球殻形状に近い美観に優れたドーム屋根となる。また、ハニカムコアは中空体で断熱性にも優れているため、断熱性を必要とする低温貯槽、保温貯槽、あるいは外気温等の影響遮断を必要とする貯槽等構築物にも適したドーム屋根となる。
【００３８】
また、ドーム屋根は軽量であるので、このドーム屋根を支持する側壁上端部を簡素化することができ、延いては側壁の厚さを薄くすることもできるため、より経済的な貯槽等構築物が得られる。
【００３９】
ドーム屋根を形成する最内側の可撓膜体の周縁を固着し、該可撓膜体の下部に空気を導入して緊張させ、該緊張した可撓膜体上にハニカムコアを展開固着し、該ハニカムコア上面に連結面材を配設固着して構築するか、又は、上記緊張した可撓膜体上に、連結面材を被覆固着したハニカムコアを配設固着して構築するこの発明に係るドーム屋根の構築法は、ハニカムコアなどの屋根部材の重量が軽く、かつ施工する際の重量も軽く荷重も小さいので、足場及び施工位置が安定した可撓膜体上での作業性が良く、作業能率良く短期間に施工することができる。また、部分的な偏荷重がかかることがないので、可撓膜体が局部的に凹むことがなく、曲率が均一で割球殻形状に近く美観に優れたドーム形状にすることができる。また、屋根重量及び構築時の荷重が小さいので、大形構築物の建設も容易となり、可撓膜体を支える空気圧を低減することも可能で、送風設備を小さくすることができる。さらに、作業時に可撓膜体を損傷するおそれがなく、構築時の安全性も向上する。
【００４０】
また、上記折り畳んだ状態のハニカムコアを可撓膜体上で展開固着して施工する構築法では、このハニカムコアは圧縮され折り畳んだ状態で運搬するので、輸送中にかさばらず、かつ軽量であるため運搬し易く運送費用もかからない上に、可撓膜体上への施工時にも、折り畳んだ状態の軽量なハニカムコアは、取扱い易いので展設作業の能率が向上する。さらにまた、このハニカムコアは、展設の際に割球殻形状の可撓膜体の表面に沿って広げ易く、形状になじんで密接させることができるので、必ずしも上面及び下面の形状を割球殻形状に揃えるように成形する必要はなく、そのまま載置した状態で割球殻形状が得られ、美観に優れたドーム形状にすることができる。
【００４１】
また、上記連結面材を被覆固着したハニカムコアを配設固着して構築する方法では、この連結面材を被覆固着したハニカムコアは、あらかじめ工場などで合成パネル構造体に能率良く製作することができる。また、この連結面材を被覆固着したハニカムコアは、可撓膜体上での配列及び連結作業もやり易く、作業能率良く施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るドーム屋根を設けた貯槽の実施形態例を示す縦断面説明図である。
【図２】この発明に係るドーム屋根の構築状況を示す部分断面説明図である。
【図３】この発明に係るドーム屋根の構築状況の他の実施形態例を示す部分断面説明図である。
【図４】エアードーム工法で構築する従来のドーム屋根の施工状況を示す縦断面説明図である。
【符号の説明】
１貯槽２ドーム屋根
３底版４側壁
５可撓膜体６送風機
７ハニカムコア８連結面材
９接着剤１０接着剤
１１接着剤
１０１貯槽
１０２ドーム屋根
１０２Ａコンクリート製のドーム屋根１０２Ｂ金属製のドーム屋根
１０３底版１０４側壁
１０５可撓膜体１０６送風機
１０７屋根部材
１０７Ａコンクリート製の屋根部材１０７Ｂ金属製の屋根部材

Claims

貯槽等構築物の上部を被覆するドーム屋根であって、該ドーム屋根は、貯槽等構築物の側壁上端部に固着した最内側の可撓膜体と、該可撓膜体の上面に被覆固着したハニカムコアと、該ハニカムコアの上面に被覆固着した連結面材とで形成したことを特徴とするドーム屋根。
貯槽等構築物の上部を被覆するドーム屋根の構築法であって、上記貯槽等構築物の側壁上端部に該ドーム屋根を形成する最内側の可撓膜体の周縁を固着し、該可撓膜体の下部に空気を導入して緊張させ、該緊張した可撓膜体上にハニカムコアを展開固着し、該ハニカムコア上面に連結面材を配設固着するか、又は、上記緊張した可撓膜体上に、連結面材を被覆固着したハニカムコアを配設固着するかして構築することを特徴とするドーム屋根の構築法。