ドーム型構造体
【課題】構造用要素が相互依存的に連結することで形成する構造体において、幾何学的構造の原理を内包する構造体を提供する。
【解決手段】第一工程では、平行四辺形の面を構成要素とする凸型のゾーン多面体Ａを核とする。第二工程では、該核の外殻に規則的に立体状構成要素Ｄを配置し、該立体状構成要素を抽出することでゾーン多軸体Ｅを形成する。この第一及び第二工程で目的とする構造体が幾何学的構造の原理を内包することになる。第三工程では、前記立体状構成要素が互いに交差する箇所を保持する上で、その外方延長部を任意の箇所にて切断して取り除き、残る内方側の立体状構成要素を構造用要素Ｊへと転換する。そして該構造用要素が互いに交差する箇所を接続することを可能とする手段を有することで中空状構造体Ｋを形成する。最終工程では、該中空状構造体の主要な構造用要素によってドーム型構造体Ｌを形成する。
【解決手段】第一工程では、平行四辺形の面を構成要素とする凸型のゾーン多面体Ａを核とする。第二工程では、該核の外殻に規則的に立体状構成要素Ｄを配置し、該立体状構成要素を抽出することでゾーン多軸体Ｅを形成する。この第一及び第二工程で目的とする構造体が幾何学的構造の原理を内包することになる。第三工程では、前記立体状構成要素が互いに交差する箇所を保持する上で、その外方延長部を任意の箇所にて切断して取り除き、残る内方側の立体状構成要素を構造用要素Ｊへと転換する。そして該構造用要素が互いに交差する箇所を接続することを可能とする手段を有することで中空状構造体Ｋを形成する。最終工程では、該中空状構造体の主要な構造用要素によってドーム型構造体Ｌを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、構造用要素が相互依存的に連結することによって形成するドーム型の構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内部支持体を必要としないドーム状建築物の典型的なものにジオデシックドームがある。このドームは、１９５０年代中頃、Ｒ．Ｂｕｃｋｍｉｎｓｔｅｒ Ｆｕｌｌｅｒ（バックミンスター・フラー）により発明され、フラードームとも呼ばれている（特許文献１および非特許文献１を参照）。
【０００３】
また１９７０年代初頭、Ｚｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ（ゾーンシステム)に基づいてドーム状の構造やトラス構造を構築する方法がＳｔｅｖｅ Ｂａｅｒ（ステーブ・ベイヤー）により発明された。この方法は３１ゾーンシステムといい、そのシステムによって構築するドームは“Ｚｏｍｅs”（ゾーム）と呼ばれている（特許文献２および非特許文献２を参照）。以下、このＺｏｍｅｓをゾームという。
【０００４】
なお、この３１ゾーンシステムは、Ｚｏｎｏｈｅｄｒｏｎ(ゾーン多面体または菱形多面体)を形成するゾーンシステムの一部である。以下、このＺｏｎｏｈｅｄｒｏｎをゾーン多面体という（詳しくは非特許文献３を参照）。
【０００５】
ジオデシックドームとゾームの明確な違いは、その設計思想から形成する形態にある。前者は球形多面体による構造を特徴とし、球形の単体が主な形態である。
【０００６】
それに対し、後者の形態はゾーンシステムに基づき多種多様性に富んでいる。例えばその形態が比較的多数の面を有する場合、球形に近似する多面体となり、ジオデシックドームに類似する形態となる。また、多面体の備えている座標軸に対して形態を平行移動したり連結したりすることで形態を変容することができる。更に、最終構築物への適用においては、立地面に対して垂直となる構造用要素を延長し、それを柱状材とすれば自立可能となる構造を構成することができ、その点が便宜な利得となっている。
【０００７】
両者にはこの様な違いはあるが、その設計思想の原点においては幾何学的要素としての共通点が存在する。それはプラトン立体（正多面体）の備えている回転対称軸を基軸において基本形態を形成している点である。両者の相違の始まりは、この回転対称軸に対する観点にあり、この観点の相違によって両者は対極の関係にあるといえる。
【０００８】
前者は、回転対称軸に基づいて球面の細分化を行ない、その細分化の拡大を目指している。しかし後者は、回転対称軸の構成自体に自由度を持たせることで多様な形態の形成を行ない、その多様化の拡大を目指している。
【０００９】
具体的に説明すると、ジオデシックドームは、回転対称軸の交点を球の中心とし、それぞれの軸に対応した測地線を球面上に描き、その測地線の交差によって形成する格子を基本構造に用いている。そしてそれら格子を球面幾何学によって細分化することで球面を総三角形のグリットで覆う、いわゆる球面分割方法によってドーム構造を構築している（詳しくは非特許文献４を参照）。
【００１０】
それに対しゾームを構築するゾーンシステムは、回転対称軸の交差する角度を有する菱形格子を各回転対称軸に対応する測地線上に規則的に連結させることで格子の連結帯を形成し、その帯の相互連結によって構造を構成している。さらにその回転対称軸を任意に構成することで、多様な形態を形成することが可能である（詳しくは非特許文献４を参照）。
【００１１】
１９７０年代以降、このゾーンシステムの幾何学的研究は展開を見せることになる。しかしその一方、ゾームというドーム型構造物はジオデシックドームに比べて際立った展開は見らなかった。むしろそのシステムや原理の応用は、建造物より教材模型や組み立て玩具への開発へと展開していった。例えば、ゾームツール（”Ｚｏｍｅｔｏｏｌ“／Ｂｉｏｃｒｙｓｔａｌ，Ｉｎｃ．／Ｂｏｕｌｄｅｒ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ）などがその典型である（非特許文献５参照）。
【００１２】
また、ゾームにおけるフレーム構造に関しては、その技術的限界と問題が指摘されている。システム上、その構造は菱形格子によって構成するため構造上剛性に劣る点が挙げられている。そのため、菱形格子の対角線上に補強となる支持部材を加えて三角形の格子を形成する方法が取られている。その場合、フレーム構造の頂点にあたるコネクタには複数の支持部材の端部が集中しコネクタの形状は複雑となる。それによってコネクタは高価となる上に、構築の際には多大な労力を費やしてしまう。なお、この様な点はフレーム構造のジオデシックドームにおいても同様の問題となっている。
【００１３】
２０００年初頭、Ｆｌｏｒｉａｎ Ｔｕｃｚｅｋ（フロリアン・ツゼック）は、ゾームのフレーム構造の最終構築物への適用において前述の限界を指摘し、パネル構造によって新たなゾーン多面体構造の構築を可能とする構造システムを発表した（特許文献３および非特許文献６参照）。
【００１４】
その特徴は、システムによって形成するゾーン多面体を直行３座標軸空間に組み込むことができるものでもある。すなわち、そのシステムによって構築する構造を容易に都市空間に組み入れることが可能となることを彼は提案している。
【００１５】
さらに彼は、ジオデシックドームのフレーム構造における限界および単体としてのドーム型形態の自由度に建築上の限界を指摘し、パネル構造による球面分割方法に改良を加えたジオデシックドームを発表した（特許文献４参照）。
【００１６】
従来のジオデシックドームは、ごく一般の直方体構造の建造物に連結することが困難であった。しかし彼は、ドーム構造を直行３座軸方向に球面分割する方法を見出すことで、それを直方体構造の建築物に接続することを可能とし、ひいてはそれを都市空間の中に組み込みやすくした。
【００１７】
以上述べた様に、プラットン立体を基軸として構築するジオデシックドームおよびゾームは、システムやパネル構造に改良を加えることによって、建築への適用の範囲を広げる可能性を有している。
【００１８】
一方、先に述べたフレーム構造におけるコネクタの複雑化という問題点に対して、パネル構造によらない従来とは異なる発想による格子構造が１９９８年に発表され、同年その構造を構成するモジュールが考案された（特許文献５参照）。
【００１９】
従来のフレーム構造は、複数の支持部材のジョイント部分が一つのコネクタを介して接続する一極集中形式といえる。それに対しこのモジュールは、支持部材の端部が他の支持部材の任意の箇所に接続し、コネクタが常に二つの支持部材同士をつなぐ、相互依存形式といえる。
【００２０】
このモジュールの考案者であるＯｌｉｖｉｅｒ Ｂａｖｅｒｅｌ（オリバー・バベレル）は、ジオデシックドームのフレーム構造におけるコネクタの複雑化は、高い技術力を必要とすることで高価な部材となり、そのトラス構造に関しては剛性には優れているが柔軟性で劣るという問題点を指摘している。すなわち、支持部材が単に引っ張りと圧縮を受ける構造となっていることで、その荷重はコネクタおよびジョイントに極所的に集中し、その箇所は自重や外力に対して弱い箇所となっている。
【００２１】
そして彼は、前記モジュールを連結することで、コネクタの軽量化と単純化を図るとともに、支持部材の柔軟性を生かした構造を構成することが可能であることを提案している（非特許文献７ならびに非特許文献８参照）。その構造は、“Ｍｕｌｔｉ−ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ ｇｒｉｄ”（マルチレシプロカルグリット）構造と呼ばれており、以下それをＭＲＧ構造という。
【００２２】
この構造は、地震等の地盤変動があったとしても全体的な倒壊の恐れがない点で極めて注目すべきものであり、最終的にはドーム型の構造体を形成することができる。その更なる特徴として、３次元格子構造による空間構成の多様性や工期短縮・組み立ての容易さ・従来の伝統的なフレームの連結に勝る経済性・幅広い構成材料の選択の可能性を挙げることができる。
【００２３】
なお、このＭＲＧ構造を構成するモジュールの発想は、Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ Ｆｒａｍｅ（レシプロカルフレーム）という単一のフレーム構成を発展させたものである。そのフレーム構成は、１９８７年、Ｇｒａｈａｍ Ｂｒｏｗｎ（グラハム・ブラウン）により考案されている（特許文献６および非特許文献９参照）。その構成は、複数の支持部材が相互依存形式で放射状に接続し、円錐形の形態を成しているため主にドーム型の屋根に用いられている。
【００２４】
更に前記ＭＲＧ構造の発想は、そのモジュールの考案者であるＢａｖｅｒｅｌ（バルベル）自身によるものではなく、すでに１５世紀のイタリアにおいて、発明家レオナルド・ダ・ビンチによって図案化されている。彼の残したスケッチブック（アトランティコ手稿）には、その発想が幾何学的ルーフィングシステムを示すスケッチとして描かれている。（非特許文献１０参照）
【００２５】
なお、このルーフィングシステムを示す格子構造はダビンチ・グリットといわれており、今日ノルウェーの彫刻家Ｒｉｎｕｓ Ｒｏｅｌｏｆｓ（リンナス・ロエロフス）他、イタリアの建築グループによって研究されている（非特許文献１１および非特許文献１２参照）。
【特許文献１】米国特許２６８２２３５号（発明者：Ｒ・Ｂ・Ｆｕｌｌｅｒ）１９５４
【特許文献２】米国特許３７２２１５３号（発明者：Ｓｔｅｖｅ Ｂａｅｒ）１９７３
【特許文献３】米国特許６２８２８４９号（発明者：Ｆｌｏｒｉａｎ Ｔｕｃｚｅｋ）２００１
【特許文献４】独逸国特許ＤＥ１９９１１５４３号（発明者：Ｆｌｏｒｉａｎ Ｔｕｃｚｅｋ）２０００
【特許文献５】英国特許ＧＥ２３２８６９６号（発明者：Ｏｌｉｖｉｅｒ Ｂａｖｅｒｅｌ）１９９８
【特許文献６】英国特許ＧＥ２２３５４７９号（発明者：Ｇｒａｈａｍ Ｂｒｏｗｎ）１９８９
【非特許文献１】著者：Ｒ・Ｂ・フラー／ロバート・Ｗ・マークス、「バックミンスター・フラーのダイマキシオンの世界」、出版社：鹿島出版会 ｐ２０４
【非特許文献２】著者：Ｓｔｅｖｅ Ｂａｅｒ、「Ｚｏｍｅ Ｐｒｉｍｅｒ」、出版社：Ｚｏｍｅｔｏｏｌ，Ｉｎｃ．
【非特許文献３】著者：宮崎興二、「建築のかたち百科」、出版社：彰国社、ゾーン多面体ｐｐ．８８−９１
【非特許文献４】著者：宮崎興二、「多面体と建築」、出版社：彰国社、昭和５４年第1版（ゾーン多面体の特徴ｐｐ１７６−１７８，ゾーン多面体の形成方法ｐｐ１７２−１７６，ジオデシック理論ｐｐ.５８−６２）
【非特許文献５】ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｏｍｅｔｏｏｌ．ｃｏｍ
【非特許文献６】ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｏｍｅｓｃａｐｅ．ｄｅ
【非特許文献７】「Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｉｎｔｏ Ｎｅｗ Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ−ｒｅｓｉｐｒｏｃａｌ Ｇｒｉｄ］ ＩｎｔｅｒＮａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｐａｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｖｏｌ．１３，ＮＯ．４，ｐｐ２１５−２１８，１９９８
【非特許文献８】「Ｎｅｘｏｒａｄｅｓ］ ＩｎｔｅｒＮａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｐａｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｖｏｌ．１５，ＮＯ．２，ｐｐ１５５−１５９，２０００
【非特許文献９】Ｏ．Ｐｏｐｏｖｉｃ，Ｔｈｅ ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ ｆｒａｍｅ．ＰｈＤ Ｔｈｅｓｉｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｎｏｔｔｉｎｇａｍ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＵＫ， １９９６
【非特許文献１０】Ｔｈｅ Ｃｏｄｅｘ Ａｔｌａｎｔｉｃｕｓ，ｐ８９９ｖ
【非特許文献１１】ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｉｎｕｓｒｏｅｌｏｆｓ．ｎｌ／ｄａｖｉｎｃｉ
【非特許文献１２】ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｉｍｗｉｌｌｉａｍｓｂｏｏｋ．ｃｏｍ／ｌｅｏｎａｒｄｏ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
ジオデシックドームやゾームのフレーム構造における自重や外力は、主にジョイントやコネクタに極所的に集中することになる。それに加え、支持部材には主に引っ張りと圧縮の力が掛かるため、剛性に対して強度はあるが柔軟性には乏しいという問題点がある。またコネクタは、数本の支持部材が集中して結合するため複雑な形状となる他、荷重に耐えるだけの剛性が必要となるため、重量があり高価なものとなっている。
【００２７】
Ｆｌｏｒｉａｎ Ｔｕｃｚｅｋ（フロリアン・ツゼック）は、この点をパネル構造によって回避すると共に、従来の幾何学的システムに形態の自由度を有する仕組みを組み込み、それによって建築への適用の範囲を従来よりも広げた。
【００２８】
一方、それに対して新たなフレーム構造に注目したＯｌｉｖｉｅｒ Ｂａｖｅｒｅｌ（オリバー・バベレル）は、剛性を有しつつも柔軟性のある構造を構成するため、従来とはまったく異なるフレーム構造によるモジュールを考案し、それによってドーム型の構造を形成することができるＭＲＧ構造を提案した。
【００２９】
しかし、この構造はジオデシックドームやゾームのように構造を構築するための幾何学的原理を内包するものではない。そのため設計する際の幾何解析は困難であり、接地面と支持部材の位置関係は改良型のジオデシックドームやゾームと比べ不規則となり、基礎部の施工にコストがかかるという問題点を有している。
【００３０】
またそのルーフィングにおいては、支持部材が交差することによって板状の屋根材を敷くことは設計や施工において困難な点がある。その代わりに柔軟なシート状の幕を張ることを提案していが、それによって恒久建築物への適用には限界があるという問題点を有している。
【００３１】
そこで上記ＭＲＧ構造の事情を鑑み、本発明の目的は、その構造の利点を生かしつつも、幾何学的構造の原理を内包することにより幾何解析および設計を容易とすることができるドーム型の構造体を提供することにある。
本発明の他の目的は、最終構築物の形態に自由度を有するドーム型の構造体を提供することにある。
本発明の他の目的は、自立型で安定した設置が可能となるドーム型の構造体を提供することにある。
本発明の更なる目的は、最終構築物の構造用要素がフレームによるものだけでなく、パネル材や立体トラスによっても形成することのでき、それによって恒久的建築物への適用範囲を広げることができるドーム型の構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
ゾーンシステムとは、ゾーン多面体を形成する体系であり、多面体幾何学の系譜においては２０世紀中期以降知られる存在である。
かかる技術的な課題は、そのゾーン多面体を核とし、その外殻に立体状の構成要素を規則的に配置し、それを抽出して新たな体を形成し、この体を構造用に用いることで達成することができる。それによって幾何学的構造の原理を内包する構造体を導くことができる。
【００３３】
そして前記新たな体の構成要素を目的とする構築体の構造用要素に転換し、且つその構造用要素が相互に連結する手段を備えることで中空状の構造体を形成し、その主要な構造用要素を抽出することでドーム型の構造体を形成することになる。
【００３４】
本発明の構造体が内包する幾何学的構造の原理には、核となるゾーン多面体および軸状の構成要素からなる体の二つの体が存在する。そして本発明の要は、それら二つの体における互いの接点を見出し、新たな体を形成する点にある。
そこで、課題を解決するための手段を述べる前に、それら二つ体について説明し、それを基にこの新たな体の形成原理、すなわち幾何学的構造の原理について具体的に説明する。また、それに伴って必要となる幾何学的用語である、座標軸およびゾーン多面体・ゾーン・立体状構成要素の概念についても述べる。
【００３５】
以下、第一の体であるゾーン多面体およびその体を形成するシステムについて説明する。この多面体の構造理論は、幾何学者Ｈ．Ｓ．Ｍ．Ｃｏｘｅｔｅｒ（Ｈ・Ｓ・Ｍ・コクセター）によって１９６０年代に発表された。しかしそれ以前、この多面体は単に菱形多面体の範疇として断片的に発見されていたにすぎなかった。
【００３６】
そして１９７０年代初頭、この多面体の理論は建築家Ｓｔｅｖｅ Ｂａｅｒ（スティーブ・ベイヤー）によって開発され、構造システムとして発表されることになる。スティーブ・ベイヤーは、この構造システムをゾーンシステムと名付けるとともに、このシステムを用いて構築するドーム状の構造物をゾームとも名付けた。
【００３７】
その後ゾーン多面体の形成方法は拡大し、今日に至っては幾何学者であり彫刻家のＧｅｏｒｇｅ Ｗ．Ｈａｒｔ（ジョージ・ハート）がこの形成方法を体系化している（非特許文献１３参照）。
【００３８】
ゾーン多面体とは、一般的に平行四辺形からなる凸型多面体を示して言うが、厳密には、この多面体を名付けた幾何学者コクセターにより、以下のように定義付けされている。
【００３９】
「ゾーン多面体とは、平行２ｍ角形（平行多角形：二つずつの辺が平行な多角形）の面から成る凸型多面体であり、その面の数はｎ（ｎ−１）である。ここでｎは、多面体において互いに平行となる稜線の異なる方向の数である。」（非特許文献１４参照）。なお、この定義の中で稜線の異なる方向の数とは、後に説明することになるゾーン多面体を形成する基となる座標軸の数と同じことを指している。
【００４０】
また、ゾーン多面体の特質として体を一回りして連結する平行四辺形の帯がその形成に関わっている。その帯は、環状を成してゾーン多面体を形成していることからＺｏｎｅと呼ばれている（以下、ゾーンという）（非特許文献１５および１６参照）。
【００４１】
次に第二の体は、軸状の構成要素からなる体である。この体の概念には、先の背景技術の項で取り上げた格子構造（ＭＲＦ構造）も含まれている。さらに、この体は今日建築以外にも様々な技術分野において応用されている。例えば、化学繊維の立体織およびランプシェード・木組みの立体パズル等の分野においてである（特許文献７および非特許文献１７，１８，１９参照）。
【００４２】
それぞれの分野においては適宜な名称で呼んでいるが、幾何学の分野においては、発展途上の段階に位置しているため、明確な概念化と名称は定まってはいない。ただし近年、宮崎興二は建築における構造として多線体と呼び（非特許文献２０参照）、岡利一郎は論文において多軸体と命名している（非特許文献２１参照）。
【００４３】
本件発明者は、永年の幾何学に関する研究を通して多面体に対応するものついては多軸体と呼ぶことが適切であると判断し、以下この幾何学的観点から多軸体という。
なお、ゾーン多面体ならびに多軸体の形成原理の詳細については、本件発明者による特許文献の「幾何学的構造に関する説明」の項において詳しく述べられている（特許文献７参照）。
【００４４】
そこで以下、幾何学的構造の原理について図面を参照に具体的に説明する。
本発明の構成要素である新たな体は、ゾーン多面体を核と設定し、それに対応する多軸体を形成することによってできる。
【００４５】
一例としてごく一般的なゾーン３０面体（菱形３０面体）を核として用いた場合を示す。図１はその多面体Ａ１の斜視図を示している。この多面体は、同形状の菱形面３０枚が連結して球形状の形態となっている。矢印の一点破線は、この多面体を形成する基軸となる座標軸である。
【００４６】
ゾーン多面体は、その体を形成する基軸となる座標軸を備えており、その座標軸は主に正多面体が備えている回転対称軸を用いている。その理由は幾何解析の簡便性にある。当該例の場合、正二十面体が備えている回転対称軸を抽出し、その軸構成に基づき体が形成されている。なお、ゾーン多面体の形成原理に基づけば、座標軸の構成が任意選択によるものでも体の形成は可能である。
【００４７】
図２は正二十面体のフレーム構造１を示している。体の原点２を貫通する軸線方向から見て、その軸線を中心に形状を回転することで元の形状に重なり一致する場合、この軸線を回転対称軸という。ここでは正二十面体の各頂点と原点２とを結ぶ線が回転対称軸（Ｂ１０〜Ｂ１５）となっている。また、一回転の内、同形状となって重なる回数を数で示すことで、他の回転対称軸と区別している。当該例の場合は、一回転の内、五回形状が重なるので五回転対称軸となる。
【００４８】
この回転対称軸を抽出し、これを座標軸と見なし、この座標軸を基にゾーン３０面体は形成されている。そして、その形成過程においてはゾーンという概念が必要となってくる。この概念は後に説明する新たな体を形成する際にも必要となるため、次にこのゾーンについて説明する。
【００４９】
図３はゾーンを示す概念図である。ここではゾーンを単純化して示すため、前記座標軸の内、２本の座標軸（Ｂ１０，Ｂ１１）のみを抽出して示す。これらの座標軸が球を貫通する軸とみなした場合、その座標軸に対してゾーンは常に直角に位置する大円上の環状帯とみなすことができる。図中、鉛直の座標軸Ｂ１０に対応するゾーンにあたる大円上の帯Ｃ１０は、この座標軸に対して水平に位置し、実際のゾーン多面体においては菱形面の陵が互いに共有して連結する環状帯となる。
【００５０】
その実際のゾーンを次の図４で示す。ゾーン３０面体Ａ１に鉛直に通る座標軸Ｂ１０に対して直角に位置するゾーンＣ１０は、斜線で示した面の連結帯であり、それは体を一回りして繋がっている。
【００５１】
次にこの繋がりをより明確に示すため、このゾーンＣ１０および全ての座標軸を抽出し、座標軸Ｂ１０の方向より見るこのゾーンを平面図で示す。
図５はその平面図であり、図の中心に位置する座標軸Ｂ１０に対応するゾーンＣ１０が多角形の輪郭を描き、該座標軸を中心に環状に位置していることが理解できる。
なお、この図においてゾーンＣ１０は多角形を見せており、その頂点は図４で示すゾーンＣ１０の稜線である。この稜線は、当該ゾーンに対応する座標軸に対して常に平行に位置していることもゾーンの特徴である。
【００５２】
また、図３に戻って、第二の座標軸Ｂ１１に対応するゾーンは、その座標軸に対して直角に位置する大円上の帯Ｃ１１である。実際のゾーン多面体においては、図６で示すように、図中斜線で示す菱形面の連結帯であるゾーンＣ１１となる。
以上説明したように、ゾーン多面体は、その体の備える座標軸を基軸にゾーンを形成し、それらのゾーンが互いに重なり合うことによって体全体が形成されている。
【００５３】
次に、ゾーン多面体に対応する多軸体の形成を説明する。その形成は、ゾーン多面体を核と見なし、その外殻に多軸体の構成要素を規則的に配置することで可能となる。
その構成要素は一般的に軸状を成すが、その形状は必ずしも軸状に限定せずとも立体であれば体を形成することができる。よって、以下この構成要素を立体状構成要素という。
【００５４】
立体状構成要素の配置を平面図で示すと、図７は、図５で示したゾーンＣ１０に対応する立体状構成要素の配置を示している。この図において立体状構成要素Ｄ１０は、ゾーンＣ１０に外接し、その断面を円とすれば、それは円柱状の軸となる。
【００５５】
その配置設定として、先ずゾーンにおける一つおきの面に対して外方側に立体状構成要素を規則的に配置していく。またその際、この立体状構成要素は対応するゾーンの稜ならびに座標軸に対して平行に位置する。
【００５６】
次に、この立体状構成要素の配置をすべてのゾーンに対して同様に設定を施す。その際、ゾーンの一つの面は二つのゾーンに含まれているため、ゾーンの一つの面には二つの立体状構成要素が配置することもありえる。その場合、ゾーンの他の一つの面には立体状構成要素が配置しないことになる。
そのため、ゾーンの一つの面には常に一つの立体状構成要素が対応するという前提を設ける。それによって全てのゾーン面に立体状構成要素を配置することが可能となる。
【００５７】
この様にして配置する立体状構成要素の想定を次の図８で示す。その配置を端的に示すため立体状構成要素の長さは短縮し、またその方向は矢印で示している。各ゾーンの一つ置きの面上の立体状構成要素は、同一方向に配置している。その方向は、それが属するゾーンに対応する座標軸に対して平行に位置している。
例えば、座標軸Ｂ１０に対応するゾーンの一つ置きの面には立体状構成要素Ｄ１０が配置しており、それら複数の立体状構成要素は当該座標軸Ｂ１０に対して平行に並列することになる。
【００５８】
なお、図７に戻ってゾーン上の立体状構成要素の配置箇所を逆に他方の一つ置きの面に設置すれば、図９で示すように立体状構成要素の延長方向の織りなす旋回は逆向きとなる。よって、その旋回方向は２種類あることが理解できる。
【００５９】
立体状構成要素の配置が定まった段階を経て、次の段階でその構成を行う。各立体状構成要素を延長していくが、それらが互いに接するか、あるいはそれらが互いに貫通するかの設定を行なう。
【００６０】
そしてその想定段階から進展した立体状構成要素の構成を図１０で示す。各立体状構成要素を互いに接する範囲で最短に延長することで、それらは互い違いに交差して構成をし、核であるゾーン多面体Ａ１を内包する多軸体Ｅ１を形成することになる。
そしてこの構成のみを抽出することで、図１１で示す新たな体Ｅ１を形成することになる。
【００６１】
このようにゾーン多面体を核として成り立つ多軸体は、ゾーンシステムの性質を部分的にも引き継ぐことになり、後の実施例で示す様に形態の多様性を展開することができる。そのため多軸体の範疇において、他の多軸体（非特許文献１９，２０，２１参照）と区別する必要性が生じてくる。
そこで以下、ゾーン多面体を核として成り立つ多軸体をゾーン多軸体いい。他の多軸体との違いを明確にする。
【００６２】
なお、このゾーン多軸体を形成する際、すべてのゾーン多面体が核として適用できるわけではない。ゾーン多面体の一部においては、前述の設定によって立体状構成要素の配置構成をすることができず、体を形成することができないものがある。一つは平行四辺形以外の平行多角形の面を有するもの、もう一つは凹面を有するものである。
【００６３】
平行四辺形以外の平行多角形の面を有するゾーン多面体の数例を示せば、切頂８面体および斜方切頂立方８面体、斜方切頂２０・１２面体等である。これらの多面体に共通する点は、ゾーン面の二面角が水平へと変化し、立体状構成要素の配置が不可能となってしまうことである。
【００６４】
その点について具体的に一例を用いて示す。図１２は切頂８面体３の斜視図であり、ゾーン多面体の顕著な特徴である平行四辺形の構成とは若干異なって見える。しかしゾーンシステムの理論に従えば、この体もゾーン多面体の範疇に入ることになる。
【００６５】
次の図１３は、その理論に従ってゾーン構成面を浮き上がらせた切頂８面体を示している。六角形の面は三つの平行四辺形が連結して平面を形成し、その内の二つの平行四辺形が正方形と連結して体を一回りするゾーンを形成していることが分かる。そして、六角形内の二つの平行四辺形が稜線を介して織りなす角度は水平となっている。先に示した配置設定に従えば、この面上に配置する立体状構成要素は互いに貫通することになり、目的とする相互依存形式による構成は不可能となってしまう。
【００６６】
より具体的に図面を参照に示せば、図１４はその立体状構成要素の配置を想定した図である。この図からその立体状構成要素を延長していくことを想定すれば、六角形の平面上に配置する三本の立体状構成要素が互いに貫通することが理解できる。
【００６７】
また、複数のゾーン多面体を連結することで凹面を有する形態もゾーン多面体の範疇に含まれている。しかし、これらの多面体においてもその凹面部への立体状構成要素の配置は、その構成要素が相互に貫通しあうことになり、相互依存形式によって構成することは不可能となる。よってゾーン多面体を核と設定した場合、その構成面は平行四辺形のみからなり、また該ゾーン多面体は凸型面からなることを条件とする。
【００６８】
以上、幾何学的構造の原理について述べた。
そこで以下、これをふまえ、課題を解決する手段について述べる。
本発明は、構造用要素が相互依存的に連結することで形成する構造様式を用いており、それによって主にドーム型の構造体を形成するものである。
【００６９】
かかる技術的な問題は、この構造様式にいかに幾何学的なしくみを組み込むかにある。本件発明者はその手段として、ゾーン多面体の幾何学的な性質をその構造に取り入れることを見いだした。以下、それによって形成するドーム型構造体Ｌについて請求項に即して述べる。
【００７０】
本発明のドーム型構造体Ｌは、四つの工程から段階的に成り立っている。先ず、請求項１に関わるドーム型構造体Ｌから説明する。第一工程は、ゾーン多面体Ａを核と設定するが、その条件として平行四辺形の面を構成要素とする凸型のゾーン多面体Ａを核とする。
【００７１】
第二工程は、この核の外殻に立体状構成要素Ｄを規則的に配置することで可能となるゾーン多軸体Ｅの形成である。
その形成の第一段階として、前記立体状構成要素Ｄが規則的に配置する空間を定めるため、ゾーン延長面による構成Ｇを形成する（なお、先に説明した幾何学的構造の原理の項では、その原理を端的に示すため、このゾーン延長面による構成Ｇの形成は省略し、直接ゾーン多軸体Ｅを導いている）。
【００７２】
このゾーン延長面による構成Ｇは、ゾーン多面体の各ゾーンＣにおける一つ置きの面をその一つ置きの面が属するゾーンＣに対応する座標軸Ｂに対して平行に延長することで形成する。しかし、ゾーンの一つの面は二つのゾーンＣを含んでいるため、この一つの面は二つのゾーン延長面Ｆを形成する場合もありえる。その場合、他のゾーンの一つの面にはゾーン延長面Ｆが存在しないことにもなり、前述のゾーン延長面による構成Ｇを形成することは不可能となる。
【００７３】
そこで設定に、各ゾーンＣにおける一つの面は一つのゾーン延長面Ｆに対応するという条件を加える。それによって各ゾーンを構成する面、すなわちゾーン多面体Ａの各面にはゾーン延長面Ｆを形成することができる。ひいてはゾーン多面体の外殻にゾーン延長面による構成Ｇを形成することになる。
【００７４】
第二段階では、このゾーン延長面による構成Ｇをゾーン多面体Ａの備えている各座標軸Ｂの方向から見て、各座標軸Ｂに平行に位置するゾーン延長面Ｆの断面にあたる線とその両端に位置する他のゾーン延長面Ｆにあたる線によって囲む空間を立体状構成要素の貫通空間Ｈとする。そしてこの空間内に立体状構成要素Ｄの断面が位置するよう定める。
【００７５】
第三段階では、この断面をこの断面の垂直方向、すなわち当該座標軸Ｂ方向に平行移動することで立体となり、立体状構成要素Ｄを形成することになる。これによってゾーン多面体の外殻に立体状構成要素Ｄが囲むようにして配置することになる。
そして最後の段階で、この立体状構成要素Ｄを抽出することによって、換言すれば、核であるゾーン多面体Ａを取り除くことによってゾーン多軸体Ｅを形成することになる。
【００７６】
第三工程は、中空状構造体Ｋの形成である。前記立体状構成要素Ｄの互いに交差する箇所を保持する上で、その外方延長部を任意の箇所にて切断して取り除く。それによって理論上無限に延長する立体状構成要素Ｄの範囲を定めることになる。そして、残る内方側の立体状構成要素Ｄを、ドーム型構造体Ｌを形成するための構造用要素Ｊに転換し、その構造用要素Ｊを互いに接続することによって中空状構造体Ｋを形成する。
【００７７】
構造用要素Ｊの材料としては、木材や各種鋼材・鋼管パイプ等を選択することができる。またその他、立体トラス用フレームやパネル材によっても構造用要素Ｊを形成することができる。そしてこの構造用要素Ｊが互いに交差する箇所にて接続する手段を有することで中空状構造体Ｋを形成することになる。
【００７８】
構造用要素の接続手段Ｍは、構造用要素Ｊが柱状の形状であれば、コネクタを介して接続してもよいし、フレーム材やパネル材を用いる場合ならば、接合箇所に貫入部を設けてボルト等によって固定すればよい。
【００７９】
第四工程は、前記中空状構造体Ｋから導くドーム型構造体Ｌの形成である。中空状構造体Ｋは、その構造用要素Ｊによって閉じた空間を形成している。そのためその主要な構造用要素Ｊ、すなわち天蓋部および支柱となりえる構造用要素Ｊを抽出することでドーム型構造体Ｌを形成する。
【００８０】
請求項２に関わるドーム型構造体Ｌは、先に示した第二工程における立体状構成要素Ｄの断面の位置を定める範囲が請求項１の場合とでは異なっている。請求項１においては、その断面の全てが立体状構成要素の貫通空間Ｈ内に収まる設定となっている。しかし、その断面の一部分が前記貫通空間Ｈ内に収まっていてもゾーン多軸体Ｅを形成することは可能である。
【００８１】
そこで、ゾーン多面体Ａの備えている各座標軸Ｂの方向から見るゾーン延長面の構成Ｇにおいて、立体状構成要素の貫通空間Ｈにゾーン多軸体の立体状構成要素Ｄの断面の一部分が位置することを定める。
【００８２】
これにより、立体状構成要素の貫通空間Ｈの大きさがそれぞれ異なっている場合でも、同じ断面形状の立体状構成要素Ｄを形成することが容易となる。ひいては、あらかじめ量産により定められた寸法の構造用要素Ｊや単一形状の構造用要素Ｊを用いることが容易となる。
【特許文献７】特開２００５−１３３０２９号公報（発明者：村田弘志）
【非特許文献１３】著者：Ｇｅｏｒｇｅ Ｗ．Ｈａｒｔ，「Ｔｈｅ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ Ｊｏｕｒｎａｌ，ｖｏｌ．７ ｎｏ．３」，１９９９
【非特許文献１４】著者：Ｗ．Ｗ．Ｒ．Ｂａｌｌ ａｎｄ Ｈ．Ｓ．Ｍ．Ｃｏｘｅｔｅｒ，「Ｍａｔｈｍａｔｉｃａｌ Ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｓｓａｙｓ，１３ｔｈ ｅｄ．」，出版社：Ｄｏｖｅｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８７，ｐｐ １４１−１４４
【非特許文献１５】著者：Ｈ．Ｓ．Ｍ．Ｃｏｘｅｔｅｒ，「Ｒｅｇｕｌａｒ Ｐｏｌｙｔｏｐｅｓ，３ｒｄ ｅｄ．」，出版社：Ｄｏｖｅｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９７３，ｐｐ２７−３０
【非特許文献１６】著者：宮崎興二、「多面体と建築」、出版社：彰国社、昭和５４年第１版（ゾーン多面体の特徴 ｐｐ１７６−１７８、ゾーン多面体の形成方法 ｐｐ１７２−１７６）
【非特許文献１７】著者：Ｓｔｅｗａｒｔ Ｔ．Ｃｏｆｆｉｎ，「Ｔｈｅ Ｐｕｚｚｌｉｎｇ Ｗｏｒｌｄ ｏｆ Ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ Ｄｉｓｓｅｃｔｉｏｎｓ」，出版社：Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ ，１９９０
【非特許文献１８】著者：ジェリー・スローカム、ジャック・ボタマンズ、「Ｐｕｚｚｌｅｓ Ｏｌｄ ａｎｄ Ｎｅｗ」ｐ８５、出版社：日本テレビ、１９８８年
【非特許文献１９】著者：小川泰、手嶋吉法、渡辺慶規、「形とシンメトリーの饗宴」第２部幾何学的アートと形態学 ２６．（ロッドによる自己保持構造の幾何学と結晶学 ｐｐ２５８−２６６）、２００３年
【非特許文献２０】著者：宮崎興二、「建築のかたち百科」、出版社：彰国社、’００年第１版（多線体 ｐｐ９４−９５，日詰明男の立体組織およびアラン・ホールディングの星型多軸体ｐ６９の図９，日詰明男の立体組織 ｐ９４の図１４）
【非特許文献２１】「形の文化誌４」、出版社：工作舎（生命の形と球と秩序構造―黄金軸と多軸体 ｐｐ１１８−１２７）
【発明の効果】
【００８３】
ＭＲＧ構造の特徴は、これまでの伝統的なスペースフレームの連結に勝る経済性、柱のない大空間の実現、工期短縮、組み立ての容易さ、剛性を有しつつも柔軟な構造を有する点にある。
本ドーム型構造体は、前記特徴を有するのみならず、以下に示す効果ならびに利点を有している。
【００８４】
ＭＲＧ構造によるドームにおいては、連結する支持材の幾何解析は容易ではなく、構造全体の設計には困難を要していた。しかし本ドーム型構造体は、その形成のしくみが幾何学的構造の原理を内包するものであり、これを基に最終構築物の構造体を構築することができるため幾何解析および設計が容易となる。
【００８５】
また、その容易性によって幅広い構造用要素の材料選択が可能となる。すなわち、従来のように軸状の構造用要素によるものだけでなく、立体トラスやパネル材によるものを用いることができる。その結果としてドームの屋根をパネル材によって覆うことができ、恒久的な建築物を提供することができる。
【００８６】
更なる効果として、本ドーム型構造体は、その形成のしくみにゾーン多面体の特質を有し、その特質を活かすことによって形態の自由度を有する構造体を提供することができる。それによって建築への適用範囲を広げる可能性を有している。
【００８７】
更に利点として、本ドーム型構造体の核であるゾーン多面体の備えている座標軸に平行な構造用要素を直立する支柱として据えることで、安定した立脚部およびその容易な施工性を実現することができる。それに加え、この直立する支柱に施す壁面ならびに開口部は、垂直に位置しているため、既製の開口部品の組み込みが設計上容易となる。
【００８８】
他の利点として、本ドーム型構造体をパネル材による構造用要素によって構築すれば、その形態が凹凸面を成すことで、強風や台風による風の流れに対して効率よく乱流を生じさせることができ、風圧を軽減することができる。
以下、発明を実施する最良の形態ならびに実施例の様々な形態を示すことで、以上述べた効果ならびに利点のより一層の把握がなされるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８９】
最良の形態では、第一工程において核として設定するゾーン多面体にゾーン９０面体を用いる。
第二工程は、このゾーン多面体に基づくゾーン多軸体の形成である。その形成にはこのゾーン多面体の備えている座標軸およびゾーンを用いることになる。そこで先ず、この座標軸およびそのゾーンを明確に示すため、当該ゾーン多面体の形成から説明する。
【００９０】
前記ゾーン多面体の備えている座標軸とは、ゾーン多面体を形成する基軸となる座標軸のことである。ゾーン多面体の形成原理に基づけば、任意設定した座標軸構成から体を形成することができるが、一般的なゾーン多面体は主に正多面体の備えている回転対称軸を座標軸に用いている。その理由としては幾何解析や設計が容易であるからである。
【００９１】
ゾーン９０面体も同様であり、正十二面体の備えている３回転対称軸を基軸に形成されている。図１５は、その正十二面体４およびその多面体の備えている３回転対称軸（Ｂ２０〜Ｂ２９）を示している。なお、この回転対称軸という名称は正多面体に関わる場合のみ用い、本発明を構成する各工程においてはこれを座標軸と呼び区別する。
【００９２】
ゾーン９０面体は、これら１０本から構成する回転対称軸を正十二面体から抽出し、これを座標軸とし、各座標軸に対応するゾーンの形成を行なうことでその体が形成される。
当該ゾーン多面体の形成過程を示すため、図中鉛直に位置する座標軸Ｂ２０の方向より見るこの座標軸構成を図１６で示す。この図においては、座標軸Ｂ２０に対応するゾーンＣ２０の形成が示されている。そして、他のすべての座標軸に対しても同様にゾーンの形成を行なうことで、図１７で示すゾーン９０面体Ａ２が形成される。
【００９３】
次に第二工程のゾーン多軸体の形成を説明する。この工程の初段階では、ゾーン多軸体を形成するための手段として、ゾーン延長面による構成を行う。その構成によって立体状構成要素の形状を定めることができる。すなわち、その構成によって立体状構成要素の断面が収まる位置を定める基準線が求められる。
図１８は当該ゾーン多面体の一つの座標軸Ｂ２０に対応するゾーンＣ２０を平面図で示し、立体状構成要素が配置する位置を示している。その配置を定める基準線は、次に示す要領で求める。
【００９４】
ゾーンの一つ置きの面をそのゾーンに対応する座標軸に対して平行に延長し、これをゾーン延長面とする。当該図面で示せば、円柱状の立体状構成要素（Ｄ２０ｂ，Ｄ２０ａ）の内方に位置するゾーン構成面であり、この面を対応する座標軸Ｂ２０に対して平行に延長する。図においてその断面は実線で示されている。
【００９５】
そしてこの設定をすべてのゾーンに対しても同様に行うことで、ゾーン多面体の外殻をゾーン延長面によって構成する。図１９はその延長面による構成Ｇ２を示すものである。
しかしゾーンを構成する一つの面は、二つゾーンにも含まれており、二つの座標軸にも対応している。よって、この設定に従えばゾーンの一つの面は二つの座標軸方向に対してもゾーン延長面を形成する場合もありえる。その場合、ゾーン延長面を形成しないゾーン構成面が生じることになる。
【００９６】
そこで設定には、ゾーンの一つの面は一つのゾーン延長面に対応するという条件を加える。これによってゾーン上にゾーン延長面が互いに重なることなく配置することができる。
【００９７】
次の段階では、このゾーン延長面による構成を基に立体状構成要素の断面の位置を定める。図１８に戻って示すと、座標軸Ｂ２０に平行に位置するゾーン延長面の断面である線とその両端に位置する他のゾーン延長面が示す線Ｆ２によって囲む空間に目的とする立体状構造要素の断面が位置する。すなわちこの図では立体状構成要素（Ｄ２０ｂ，Ｄ２０ａ）の断面が位置する三角形の空間である。
【００９８】
先に述べた幾何学的構造の原理の項では、ゾーン多軸体の構造原理を端的に示すため、この立体状構成要素を円柱状の軸で示した。しかしこの立体状構成要素は、目的とする最終構築物において構造用要素となり、その形態は角柱状や立体トラスのフレームワーク・パネル状・あるいはそれらのいずれかの組合せであっても可能となる。その具体例は実施例で示していくが、この最良の形態においてもゾーン多軸体の形成を端的に示す必要があるため、立体状構成要素の形状を円柱状の軸とする。
【００９９】
立体状構成要素の断面の位置をより明確に図示するため、図１８右下の２つの立体状構成要素（Ｄ２０ｂ，Ｄ２０ａ）を拡大して説明する。
図２０はその拡大図である。立体状構成要素（Ｄ２０ｂ，Ｄ２０ａ）の断面は、ゾーン延長面によって囲む三角形の空間の三辺に内接する位置に置く。この図から分かるが、立体状構成要素（Ｄ２０ｂ，Ｄ２０ａ）はその外方に交差して位置する他の立体状構成要素（Ｄ２３ａ，Ｄ２１ａ，Ｄ２４ｂ）と接することになる。
この様に断面の位置設定をすることで、各立体状構成要素は互いに点を介して接することになる。さらにそのドーム型構造体においては、この接点に接続手段としてコネクタ等を設けることによりその基本構造を固定することになる。
【０１００】
そしてこの工程の第三段階では、前記立体状構成要素の断面をその垂直方向へと平行移動することによって円柱状の立体状構成要素を形成する。
【０１０１】
以上述べた設定に従って、当該ゾーンＣ２０上に配置した立体状構成要素の斜視図を次の図２１で示す。図中、鉛直に位置する座標軸Ｂ２０に対応するゾーンＣ２０は斜線で示している。そのゾーン上に位置する立体状構成要素（Ｄ２０ａ，Ｄ２０ｂ）は、該立体状構成要素に対応する座標軸Ｂ２０の方向に対して理論上無限に延長しているが、この構成を明瞭にするため、その交差箇所を除き延長部は省略して示している。
【０１０２】
立体状構成要素（Ｄ２０ａ，Ｄ２０ｂ）は円柱状の形状であり、その断面は先の設定によってそれぞれ大きさが若干異なっている。それにより２種類の立体状構成要素からゾーン多軸体が成り立つことになる。この直径を同じ大きさに設定にして、一種類の直径の立体状構成要素からなるゾーン多軸体を形成すれば、それは単一形状の部材からなり経済的な効果を上げることができる。
その場合、立体状構成要素の断面位置設定において、その直径もしくは断面形状を統一し、且つ各立体状構成要素が互いに点もしくは面を介して接することができるように位置の調整を行えばよい。
【０１０３】
この立体状構成要素の断面位置設定を請求項１に照らし合わせて説明する。図を参照に示すと、図２２は当該座標軸Ｂ２０の方向から見た該座標軸に対応するゾーンＣ２０上の立体状構成要素の位置範囲を示した平面図である。その設定は図中斜線で示す範囲、すなわち立体状構成要素を配置するゾーン構成面とその左右に位置するゾーン構成面の延長Ｆ２の線との交差によって形成する空間（Ｈ２０ａ，Ｈ２０ｂ）を立体状構成要素が貫通する空間と設定すればよい。そしてこの空間内で各立体状構成要素の直径もしくは断面形状を統一し、各立体状構成要素が互いに交差する箇所に接続手段であるコネクタ等を設けることになる。なお以下、この立体状構成要素の貫通する空間を立体状構成要素の貫通空間Ｈという。
【０１０４】
次に、請求項２に照らし合わせて説明すれば、立体状構成要素の断面位置設定は必ずしもこの貫通空間内に限定するものではなく、その立体状構成要素の断面の一部分がその空間内に位置することによっても成り立つ。
例えば、当該円柱状の立体状構成要素の接続が点を介したものでなく、どちらかの立体状構成要素が他方の立体状構成要素を貫通して交差する場合である。
【０１０５】
具体的に図面を用いてその断面位置設定を説明するため、先の図２０における立体状構成要素（Ｄ２０ａ，Ｄ２０ｂ）の断面を拡大して示す。
図２３は、その二つの断面を対応する座標軸方向から見た拡大平面図であり、その位置を個々に示したものである。同図（ｂ）で示す立体状構成要素Ｄ２０ｂの断面は立体状構成要素の貫通空間Ｈ２０ｂ内に収まっている。その直径と同じ大きさに他の立体状構成要素も統一すれば、同図（ａ）で示す立体状構成要素Ｄ２０ａの断面内方部分が立体状構成要素の貫通空間Ｈ２０ａを内方側に越えて位置することになる。それと同時に、この立体状構成要素Ｄ２０ａは、同図（ｂ）で示す立体状構成要素Ｄ２０ｂの外方に位置する立体状構成要素Ｄ２１ａと同形状であり、その内方に位置する立体状構成要素Ｄ２０ｂと互いに双貫して交差することになる。
【０１０６】
当該設定では、双貫部６で示すように、立体状構成要素Ｄ２１ａがその内方に位置する立体状構成要素Ｄ２０ｂによって貫通される場合であり、両立体状構成要素は双貫部における貫通面を介して互いに交差することになる。
【０１０７】
なお、当該例の立体状構成要素を角柱状の形状で示した場合、その交差箇所の形状は軸組工法に見られるような仕口加工となる。その最終構築物においては、その接続箇所に固定金物等を設け固定すればよい。
【０１０８】
そして前述の断面位置設定による立体状構成要素の形成を他の各立体状構成要素の貫通空間に対しても同様に行うことにより、ゾーン多面体の外殻に立体状構成要素を形成する。
【０１０９】
最後の段階では、それらの立体状構成要素を抽出することでゾーン多軸体を形成することになる。図２４はそのゾーン多軸体Ｅ２を示す図である。円柱状の立体状構成要素の断面位置設定は、請求項１による設定に従っている。またその立体状構成要素は理論上無限延長の長さを有するが、当該ゾーン多軸体を明確に示すため相互に交差する箇所を残し、その外方延長部を切断して示している。
【０１１０】
第三工程においては、前記立体状構成要素の互いに交差する箇所を保持した上で、その外方延長部を任意の箇所にて切断して取り除き、残る内方側を目的とするドーム型構造体を構築する構造用要素に転換し、それらが互いに交差する箇所に接続する手段を設けることで中空状構造体を形成する。
【０１１１】
当該立体状構成要素は円柱状の形状であり、これを構造用要素とすることから、中空状構造体の形成にはパイプ状の鋼管材を用いることができる。その場合、接続手段としては仮設用鋼管パイプのクランプの様に互いの交差箇所を固定するコネクタを取り付けてもよいし、あらかじめ鋼管材に互いに接続するためのジョイント金具を設けておいてもよい。
なお当該中空状構造体を示す図は、先に示した図２４の当該ゾーン多軸体を示す図により容易に理解できるため省略する。
【０１１２】
第四工程においては、このようにして形成する中空状構造体の主要な構造用要素を抽出して目的とするドーム型構造体を構築する。その主要な構造用要素とは、ドームの天蓋部およびそれを支える支柱部に該当する箇所である。更に、該構造用要素を任意箇所にて延長もしくは切断・削除、更に平行に反復追加することで目的とする構造体を変容することもできる。
【０１１３】
具体的に、そのドーム型構造体の一例を以下の図面で示す。図２５で示すドーム型構造体Ｌ２ａは、中空状の内部空間を有する自立可能な構造を示している。なお、各構造用要素を接続するコネクタの図示は省略する。
【０１１４】
このドーム型構造体Ｌ２ａは、前記中空状構造体から天蓋部用の構造用要素ならびに立地面に垂直に位置して支柱となる構造用要素を抽出して成り立っている。その構築においては、鉛直に位置する座標軸Ｂ２０に対応する構造用要素（Ｊ２０ａ，Ｊ２０ｂ）を下方向に延長し、それらを設置面にて切断し、天蓋部を支える安定した支柱となしている。
【０１１５】
必要に応じ、天蓋部の高さを図が示すよりも高く設定するならば、支柱となる構造用要素（Ｊ２０ａ，Ｊ２０ｂ）に対して斜めに接続する支持材を下方向に反復かつ平行に設置すれば構造としての安定を図ることができる。例えば図中二点破線で示した構造用要素７は、その上方に位置する構造用要素Ｊ２４ｂの平行かつ反復を想定している。
【０１１６】
またこの構造体に対してより広い空間を得たいならば、任意の座標軸に対応する一組の構造用要素の中間部分を延長し、構造体内部の空間を広げることができる。
例えば、図中座標軸Ｂ２４に対応する構造用要素（Ｊ２４ａ，Ｊ２４ｂ）は、天蓋部中心を斜めに他の構造用要素と交差して連結しており、この構造用要素の中間部を延長することによってより広い内部空間形成することができる。
【０１１７】
図２６はその拡大した構造体Ｌ２ｂを示している。この延長にともなって、構造用要素（Ｊ２４ａ，Ｊ２４ｂ）の外方に交差して接続する他の構造用要素を平行かつ反復して追加接続することによって天蓋構造部のより一層の安定を図ることができる。そして立地面に垂直に位置する支柱となる構造用要素の延長部を接地面にて水平に切断することで、ドーム型構造体が自立可能となる。
【０１１８】
次に実施例１〜３を示すが、それらの実施例は、第一工程において核となるゾーン多面体の面数をより多くした場合のドーム型構造体を示すものである。その形成過程において、立体状構成要素および構造用要素の設定は先に示した「発明を実施する最良の形態」と同様である。
【実施例１】
【０１１９】
核として用いるゾーン多面体は１３２面からなる。このゾーン多面体は、切頭六面体（Ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｃｕｂｅ）の各頂点と体芯とを結ぶ１２本の線からなる座標軸を基に形成されている。
図２７でそのゾーン１３２面体Ａ３を示す。そしてこの球形状の多面体を核とするドーム型構造体の形成を図２８で示す。このドーム型構造体Ｌ３の内部には核としてのゾーン多面体を想定で示しており、その外殻に構造用要素が規則的に配置している様子が分かる。
【実施例２】
【０１２０】
核として用いるゾーン多面体は５５２面からなる。このゾーン多面体は、切頭立方８面体（Ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｃｕｂｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ）の各頂点と体芯とを結ぶ２４本の線からなる座標軸を基に形成されている。
図２９でそのゾーン５５２面体Ａ４を示す。そしてこの球形状の多面体を核とするドーム型構造体の形成を図３０で示す。このドーム型構造体Ｌ４の内部には核としてのゾーン多面体を想定で示しており、その外殻に構造用要素が規則的に配置している様子が分かる。
【実施例３】
【０１２１】
核として用いるゾーン多面体は８７０面からなる。このゾーン多面体は、菱形１２・２０面体（Ｒｈｏｍｂｉｃｏｓｉｄｏｄｅｃａｈｅｄｒｏｎ）の各頂点と体芯とを結ぶ３０本の線からなる座標軸を基に形成されている。
図３１でそのゾーン８７０面体Ａ５を示す。そしてこの球形状の多面体を核とするドーム型構造体の形成を図３２で示す。このドーム型構造体Ｌ５の内部には核としてのゾーン多面体を想定で示しており、その外殻に構造用要素が規則的に配置している様子が分かる。
【実施例４】
【０１２２】
以上のドーム型構造体は、その構造用要素が円柱状の材料からなる場合であったが、 次に示す実施例はそれが角柱状の材料からなる場合である。その構造用要素は、その断面形状が矩形であることから、木材の他、Ｈ鋼によるものを想定することができる。
【０１２３】
核として、引き続き先に示したゾーン９０面体を用いる。
第二工程ではゾーン多軸体を形成し、その立体状構成要素の断面は矩形をなすが、その配置設定については前実施例同様であるため説明は省略する。
よって第三工程より説明する。当該ゾーン多軸体に対応する中空状構造体Ｋ６を図３３で示す。当該実施例においては、その構造用要素の断面が矩形であることから角材を用いることにする。なお、各構造用要素の延長部分は、その接続箇所より外方を斜めに切断して取り除いている。また当該図において、各構造用要素の互いに交差する箇所に施す接続手段はこの図面では示してはいない。
【０１２４】
構造用要素がこの様に角材である場合、それらを相互に連結する接続手段は、金属板による溶接成型あるいは鋳型成型によるコネクタを用い、これと材とをボルトで固定すればよい。当該実施例においてはこの接続手段をコネクタとする。そのコネクタを構造用要素に取り付けた一例を、図中２点破線の円形範囲８を拡大して示す。
【０１２５】
図３４がその拡大図であり、各コネクタ（Ｍ６ａ，Ｍ６ｂ，Ｍ６ｃ）は、２本の構造用要素が交差する角度を固定し、ボルトによってコネクタ自身と材とを接続している。このコネクタの種類は構造用要素の交差する角度により異なり三種類となる。
更に、このコネクタおよび支持材の固定をより明瞭に示すため、図中上部に位置するコネクタＭ６ｃを代表にその細部について図面を参照に説明する。
【０１２６】
図３５はコネクタＭ６ｃとそれを介して接続する２本の構造用要素を抽出した斜視図である。この図が示す様に、コネクタは金属板もしくは鋳型成型によるものでよく、設計は当該ゾーン多軸体の幾何解析に基づいて行う。また、このコネクタが示す様に、構造用要素の片側だけをコネクタのフランジ部分で受けてボルトによって固定することで、施工時における最終構築物の組立てを容易にすることができる。
【０１２７】
当該実施例の構造用要素を設計するには、第二工程における立体状構成要素を先に示した図２２を参照に配置し、以下のように設定すればよい。
図３６は、図３３で示した中空状構造体が備えている一つの座標軸Ｂ２０の方向から見る、該座標軸に対応する構造用要素を部分的に抽出した平面図である。前工程での立体状構成要素の貫通空間は２種類あり、それぞれ図３６の（ａ），（ｂ）で示している。
【０１２８】
この平面図で示す立体状構成要素の貫通空間（Ｈ２０ａ，Ｈ２０ｂ）は、ゾーンＣ２０におけるゾーン延長面Ｆ２が示す線およびその両端に位置する他のゾーン延長面Ｆ２が示す線との交差によって囲む空間である。この空間に立体状構成要素の断面全て、あるいはその部分が位置することになる。そして次の工程にてその立体状構成要素を構造用要素へと転換する。当該実施例においては、構造用要素の製造過程における経済性を高めるため、その断面形状を一種類に統一している。なお図中、この構造用要素に施す接続手段（Ｍ６ａ，Ｍ６ｂ，Ｍ６ｃ）はコネクタを示している。
【０１２９】
図３７で示すドーム型構造体Ｌ６は、中空状の内部空間を有する自立可能な構造を示す一例である。図中鉛直に位置する座標軸Ｂ２０に対応する全ての構造用要素（Ｊ６０ａ，Ｊ６０ｂ）を設置面に向けて延長し、それらを接地水平面にて切断することで天蓋部分にあたる構造用要素を支える支柱を形成している。なお、この図面においてコネクタを示す箇所は省略する。
【０１３０】
この構造体の最終構築物への適用として、その組立ての簡易性からパーゴラ等に用いることができる他、構造体内側に天蓋シートを支持材から均等に張ることで簡易のドームが出来上がり、各種イベントや屋外見本市等に利用できる。更に、後に示す実施例では構造用要素をパネル化することで構築するドーム型構造体を示していくが、その骨組みとして利用することができる。
【実施例５】
【０１３１】
構造用要素の材料選択は、単に軸材とするだけではなく、パネル材にすることもでき、それによって最終構築物の適用範囲を広げることができる。加えてドームの天蓋部および壁面を総パネル化することで構築物としての恒久性を高めることができる。
次に示す実施例では、構造用要素にパネル材を用いた構造体を示す。その構造を端的に示すため、核として先の図１で示したゾーン３０面体Ａ１を用いることにする。
【０１３２】
第二工程であるゾーン多軸体の形成において、立体状構成要素の配置設定を行うためその手段としてゾーン延長面の構成を示す。各ゾーンにおける一つ置きの面を該ゾーンに対応する座標軸に平行に延長し、かつゾーンの一つの面が一つのゾーン延長面に対応する設定の下にゾーン延長面による構成を形成する。
図３８はゾーン３０面体を核とするゾーン延長面による構成Ｇ１を示している。図中、各延長面の両端は理論上外方に向って無限延長となるが、この延長面の構成を明瞭に示すためその両端は省略して示している。
【０１３３】
次に、ゾーン上に立体状構成要素の配置を定めるため、当該ゾーン多面体の一つのゾーン上におけるゾーン延長面をこの体より抽出して示す。
図３９は、当該ゾーン多面体Ａ１の一つのゾーンＣ１０に配置するゾーン延長面（Ｆ１０〜Ｆ１５）を、対応する座標軸Ｂ１０の方向から示した平面図である。この図においてゾーン多面体Ａ１の輪郭は、座標軸Ｂ１０に対応するゾーンＣ１０である。立体状構成要素は、ゾーンの一つ置きの面に対して設置する。当該平面図においては、座標軸Ｂ１０に平行に位置するゾーン延長面Ｆ１０とその左右に位置する他のゾーン延長面（Ｆ１１〜Ｆ１５）が示す線によって囲む三角形の空間が立体状構成要素の貫通空間Ｈ１０となる。
【０１３４】
当該実施例では、この空間内の外方２辺をパネル材の断面外方縁部とみなす。そしてこの断面を垂直方向に平行移動することによって目的とする立体状構成要素を形成する。
図４０は、ゾーンＣ１０に配置した全ての立体状構成要素を示している。座標軸Ｂ１０に対応する立体状構成要素Ｄ７０は、この平面図において断面を見せている。その両端に位置する他の立体状構成要素（Ｄ７１〜Ｄ７５）は、理論上外方に向かって無限の長さを有するが、図中その両側延長部は省略して示している。また、これらの構成を図４１の斜視図で示すことで、その構成が立体的に把握されるであろう。
【０１３５】
そして前述の設定を全てのゾーンに対応する立体状構成要素の貫通空間に対しても同様に行なうことで、ゾーン多面体の外殻に立体状構成要素を形成し、さらにそれらを抽出することでゾーン多軸体を形成することになる。
図４２はそのゾーン多軸体Ｅ７の斜視図を示している。この実施例では、山折り状の立体面からなる立体状構成要素から構成することになる。なお、この図においても構造を明確に示すため、各構成要素の無限延長部は省略して示している。また、以降に続く実施例の図面においても、ゾーン延長面および立体状構成要素の無限延長部は同様に省略する。
【０１３６】
第三工程である中空状構造体の形成においては、前記立体状構成要素を構造用要素とし、それらが互いに連結して構造体が形成する様、互いに交差する箇所を保持し、該構造要素の外方延長部を適宜な長さに調整をする。
【０１３７】
当該実施例では、先に示した図４０における立体状構成要素の部分範囲９を拡大し、それを詳細に示していく。
図４３は、その拡大図であり、立体状構成要素Ｄ７０ならびにその両側に交差して重なる立体状構成要素（Ｄ７２，Ｄ７５）を示している。その切断線の設定を手前に位置する立体状構成要素Ｄ７２を代表にして示す。先ず、その内方に接して交差する立体状構成要素Ｄ７０との連結部１０は保持する。そして立体状構成要素の貫通空間Ｈ１０の外方頂点１１を始点とする切断線１２に沿って、当該立体状構成要素Ｄ７２を切断し、その外方延長部を取り除く。その際、その切断面は前記立体状構成要素Ｄ７０の延長方向に対して平行に切断する。
【０１３８】
そして、全ての立体状構成要素に対しても同様に切断設定を施し、残る内方側の立体状構成要素をパネル材による構造要素へと転換することで中空状構造体を形成することになる。
図４４は、その中空状構造体Ｋ７の斜視図を示している。この様に立体状構成要素を最短に設定することで中空状構造体を形成し、それを変容させることでドーム型構造体へと導いていく。
【０１３９】
次に当該構造用要素のパネル化の詳細について図を参照に説明する。
最終構築物が比較的小規模ならば、パネルには板状の材料を用い金具等で連結すればよい。しかし、当該実施例では、恒久性および剛性を高めた住居を想定し、フレーム材を用いたパネルを用いる。
【０１４０】
図４５は、当該パネルの分解斜視図を示すものである。この構造用要素は、稜線で縦に二分割して後に組み立てる設計となっている。また構造体を組み立てる前には既にパネル化しておく。そうすれば、施工時にそれらをつなぎ合わせることで構造体を容易に、かつ迅速に組み立てることができる。分割パネルには鋼鉄製フレーム１３に鋼板１４を張り合わせ、その張りあわせた部材は、分割パネル１５で示している。両分割パネルは、組み立て施工時、フレームに穿たれた数箇所の孔を通してボルトで固定する。パネル相互の連結も同様にフレームをボルト等で固定すればよく、それによって構造体の剛性を高めることができる。なお、パネル同士の接合箇所には防水処置のため、ゴム製のパッキング等１６をあらかじめ取り付けておけばよい。
【０１４１】
第四工程であるドーム型構造体を組立てる際、パネル長手両端は開口部となり、構造体の内部空間が外部空間とつながることになる。そのためこの開口部は構造体組立て後、鋼板を張り合わせ密閉板１７とする。しかし、最終構築物の目的に応じて採光窓１８として強化ガラスをはめ込むことも可能であり、或いは換気口１９にすることもでき、この開口部はそれらの機能に転用することができる。
【０１４２】
前記パネルによって組み立てたドーム型構造体の斜視図を、次の図４６において示す。このドーム型構造体Ｌ７は、前述の中空状構造体を基本構造とし、それに鋼鉄製の支柱部材２０を設けて高床式に自立し、その構造体を二つ連結した構成となっている。その連結方向は、該構造体の備えている座標軸Ｂ１１に平行となっている。二つのドーム型構造体において、該座標軸Ｂ１１に対応する構造用要素が鋼鉄製の支持部材２１によって繋がることで構造の安定を確保している。該支持部材２１ならびに支柱部材２０は、先に示した図４３で示す様に、対応するパネル材の内方側にボルト等で固定すればよい。
【０１４３】
その他、このドーム型構造体の二次的機能として、パネルの開口部には最終構築物の目的に応じ適宜に採光窓１８や換気口１９を取り付けることができる。或いは密閉板１７を取り付けて外壁面としてもよい。なお、構築物の側面に開閉窓を設けたいのであれば、図で示す様に鉛直に位置する構造用要素に取り付けることができる。
【０１４４】
ここで示したドーム型構造体は、内部に十分な床面積を得るため、内部空間の３分の１の高さに床を設置すればよい。また、両構造体の内部空間の連結手段として、該構造体における五つの構造用要素が交差する箇所を相互に貫通することで連結口を設けることができる。
【０１４５】
具体的に、その断面図を示すことで、その居住空間を把握することができるであろう。図４７（ａ）は当該ドーム型構造体Ｌ７の内部空間を示した立面断面図であり、同図（ｂ）は内部空間の床面位置での平面図を示している。
【０１４６】
この実施例では、基の中空状構造体の変容として構造用要素に柱状の延長部を加え、高床式のドーム型構造体を示した。しかし本発明のドーム型構造体には、この高床式構造をとらず、パネル材となる構造用要素を変容させることで自立する構造も選択することができる。次の実施例ではその一例を示す。
【実施例６】
【０１４７】
目的とする構造体は、図４４で示した中空状構造体Ｋ７を用いて形成する。図中鉛直に位置する座標軸Ｂ１０に対応する構造用要素Ｊ７０を設置面方向に延長し、設置面で直立する構造体を形成する。
図４８はそのドーム型構造体Ｌ８を示している。図中二点破線で示す構造用要素を取り除くことにより、該ドーム型構造体Ｌ８は、内部空間が立地面向けて開放し、立地面より立ち上がるドーム状の空間を形成することになる。
【０１４８】
構造体の天蓋部を支える各構造用要素Ｊ８０の間にはドームの内から外へと通じる空間が生じる。このため、必要に応じて構造体の剛性を高めるのであれば、図４９で示す様に、補助パネル２２ならびに小片パネル２３を用いてその空間を閉じ補強をすればよい。なお、最終構築物の意匠性を考慮するならば、構造体の側面に位置する構造用要素端部の切断設定は切断線２４の位置で行うことで、切断面をその内方に重なる他の構造用要素のパネル側面と面を一つにすることができる。
【０１４９】
その設定の詳細を先に示した図４３の部分拡大図で示す。そして立体状構成要素Ｄ７２で切断設定を説明する。切断線２４は、立体状構成要素の貫通空間Ｈ１０の外方頂点１１を始点に立体状構成要素Ｄ７０の外方側面に対して水平に設定する。この設定に従う立体状構造用要素Ｄ７２の切断面は、その内方に位置する立体状構成要素Ｄ７０の側面と一つになる。
この切断設定を施すことで、図５０の補助パネル２３が示す様に、その切断面と側面とが一つの面として収まるようになる。それにより天蓋部と側壁面との形状を明確に区分でき、側壁面の上昇する形態を意匠的に強調することができる。なお、この側壁パネルには入り口や窓を施せばよい。
【実施例７】
【０１５０】
次にゾーン２０面体を核として形成するドーム型構造体を示す。このゾーン多面体を核とするゾーン多軸体は、２０本の立体状構成要素から成り立っている。そのため、その中空状構造体における構造用要素を軸状の材とすれば、それに対して内部空間は比較的狭くなり、建築物への適用は困難となってしまう。むしろその構造用要素はパネル材あるいは後に示す立体トラスによって形成することが好ましい。当該実施例では先の実施例５同様にパネル材によって形成する場合を示す。
【０１５１】
図５１で示すゾーン２０面体Ａ９はその核である。
第二工程においては、この多面体の外殻に立体状構成要素を配置するため、その手段としてゾーン延長面による構成を行ない、それによって立体状構成要素が配置する空間および断面位置の設定を行なう。
【０１５２】
その設定を明確に示すため、先ず一つのゾーンを抽出して説明する。図５２は、当該ゾーン多面体の一つのゾーンＣ９０に配置する立体状構成要素を該ゾーンに対応する座標軸方向より見る平面図である。この図において設定のための基準線を求めるには、該ゾーン上の一つ置きの面をその面に対応する座標軸Ｂ９０の方向に延長することでゾーン延長面Ｆ９０を形成する。さらにその両端に位置するゾーン面もそれに対応する座標軸の方向に延長することでゾーン延長面を形成する。そして、それらのゾーン延長面によって示す線によって囲まれる空間が立体状構成要素の貫通空間（Ｈ９０ａ，Ｈ９０ｂ）となる。
【０１５３】
構造用要素をパネル材とするには、この貫通空間（Ｈ９０ａ，Ｈ９０ｂ）の外方辺をパネル材の断面外方辺とすればよい。当該立体状構成要素（Ｄ９０ａ，Ｄ９０ｂ）は、そのパネル化を想定した形状となっている。また、これらの構成要素を図５３の斜視図で示すことで、その配置構成が立体的に把握されるであろう。
【０１５４】
そして以上の設定を全てのゾーンに対して同様に行なう。またその際、前記ゾーン延長面による構成を形成する前にはあらかじめ、ゾーンの一つの面は一つのゾーン延長面に対応する設定を行っておく。それによってゾーン上の各立体状構成要素が互い違いに交差して重なる様になる。
そして全ての立体状構成要素を抽出することで、図５４で示すゾーン多軸体Ｅ９を形成することになる。
【０１５５】
第三工程である中空状構造体の形成においては、前記立体状構成要素が互いに交差して重なる箇所を保持した上で、その外方延長部を切断して取り除き、その内方側の立体状構成要素を構造用要素に転換し、それらが互いに連結して構造体が形成する様に、それに接続手段を設けることによって中空状構造体を形成する。
【０１５６】
図５５で示す当該中空状構造体Ｋ９は、先に示した実施例５同様のパネル材による構造用要素からなるものである。この図が示す様に、各構造用要素の切断は、その内方に交差して接続する他の構造用要素の該側面に対してこの切断面が水平となる様に設定してもよい。
【０１５７】
その場合、図５６のドーム型構造体Ｌ９で示す様に、この切断開口部を新たにパネル材等によって覆えば、構造用要素の側面部と切断開口部の面とを共有する一つの面を形成することができる。そして、この開口部側のパネルは側面パネルを形成する際にそれと同一のパネルにすることができ、それによって構築用部材をより少なくすることができる。
【０１５８】
このドーム型構造体Ｌ９を形成するには、鉛直に位置する座標軸Ｂ９０に対応する構造用要素（Ｊ９０ａ，Ｊ９０ｂ）を該座標軸に対して平行に延長して支柱材を形成する。そして中空状構造体の下方を構成する構造用要素を取り除き、天蓋部分に当たる構造用要素を用いる。
図５７は、このドーム型構造体によって構築する最終構築物を示している。この構造の側面開口部は、当該中空状構造体の面に沿って外壁面を施せば調和した形態を形成することができる。なお、窓や出入り口等はこの開口側に施すことが好ましい。
【実施例８】
【０１５９】
次に示す実施例は、軸材を構造用要素とする構造体であるが、その立体状構成要素の貫通空間に軸材が２本通る場合である。実施例１〜３で示したドーム型構造体の内部空間は広くドームとしての有用性は高い。しかし核となるゾーン多面体の面数が比較的少ない場合、立体状構成要素の貫通空間内において前実施例同様に単軸を形成すれば、その内部空間は比較的狭くなり、その有効性は低くなってしまう。
【０１６０】
例えば、ゾーン３０面体とゾーン９０面体のそれぞれを核とするゾーン多軸体（図１１ならびに図２４を参照）において、その立体状構成要素を単一の軸状とした場合、ゾーン多軸体の内部空間は前者の方が後者よりも狭くなることが分かる。
【０１６１】
この様な比較的面数の少ないゾーン多面体を核として用い、かつ軸材を構造用要素とし、そのドーム型構造体において有効的な空間を形成したい場合は、その立体状構成要素の貫通空間内に複数の軸状の立体状構成要素を配置設定すればよい。
以下、この複数の軸を複軸といい、この複軸によって構築するドーム型構造体の詳細を説明する。なお、核としてはゾーン３０面体を用いる。また、ゾーン多軸体を形成するためのゾーン延長面による構成は実施例５で示した通りである。よってこの構成による立体状構成要素の設定段階より説明する。
【０１６２】
先ず、その立体状構成要素の貫通空間を図示する。先に示した実施例５はゾーン３０面体を核としていたのでその図面を用いると、図４０はゾーン３０面体の外殻に設定された立体状構成要素の貫通空間を示している。そしてより詳細に図示する為、その部分範囲９を拡大して示す。
【０１６３】
図５８はその範囲を拡大し、立体状構成要素の貫通空間Ｈ１０における複軸の断面位置設定を示している。この貫通空間Ｈ１０内に複軸の断面位置を設定するには、その左右に交差して重なる他の立体状構成要素（Ｄ１０５，Ｄ１０２）を配置し、それらと接続可能となる様に左右に分かれて位置する二本の立体状構成要素Ｄ１００を配置すればよい。当該例ではその第二工程であるゾーン多軸体の形成を端的に示すため、この立体状構成要素を円柱状の軸で示している。
【０１６４】
この設定によって形成するゾーン多軸体Ｅ１０を次の図５９で示す。当該実施例のドーム型構造体は、その構造用要素が角柱状の材からなり、その材の外殻をパネルで覆う構造とする。そこで次にこのゾーン多軸体の立体状構成要素の形状を角柱状に置き換える設定を示す。
【０１６５】
図６０は立体状構成要素の貫通空間Ｈ１０を拡大した図であり、その空間に位置する角柱状およびパネル形状の構造用要素の断面を示している。立体状構成要素Ｄ１００ａの断面は円柱状に代わり角柱状を示している。それに加え、その外方に位置する山形の断面を示す第二の立体状構成要素Ｄ１００ｂは、前記立体状構成要素の外殻を覆うパネル形状となっている。
【０１６６】
これら２種類の立体状構成要素から形成するゾーン多軸体および第三工程に形成する中空状構造体の図示は省略する。
第四工程においては、目的とするドーム型構造体の構造用要素が角柱状の材からなり、それを骨組みとする。そこで先ず、その骨組み構造について図面を参照に説明する。
【０１６７】
図６１で示す構造がその構造用要素から構築するドーム型構造体Ｌ１０ａの骨組みである。なお各構造用要素の相互連結は、実施例４で示した構造体と同様の要領によるコネクタを介して行なっている。
【０１６８】
次に、この骨組みに第二の構造用要素であるパネル材を取り付けることで最終的なドーム型構造体を形成する。そこで当該ゾーン多軸体ならびに中空状構造体を形成する工程において、その立体状構成要素を以下の様に設定する。
【０１６９】
先に示した図６０に戻って、その設定について説明する。先ず、図が示す第一の立体状構成要素（Ｄ１０５ａ，Ｄ１０２ａ）の外方延長部を切断線２６によって切断して取り除く。またこれと並んで、図面では省略するが、その外方に接続することになるパネル材による第二の構造用要素の外方延長部も切断線２６によって切断して取り除く。その際、その切断面側は開口部となるが、その部分にはその内方に接続するパネル材による構造用要素の側面と面を一つにするパネル材を施す。それによって、ドーム天蓋部を全てパネルで覆うことになる。
【０１７０】
その第二のドーム型構造体Ｌ１０ｂを図６２で示す。この実施例が示す様にその最終構築物の基本構造が第一の構造用要素である骨組によって形成している場合、第二の構造用要素であるパネル材は、実施例５のパネル材による構造要素の様に必ずしも相互に重なって連結する必要はない。むしろ、この第二の構造用要素は恒久的な構築物を目的とするドーム型構造体の屋根や外壁の形態と見なすことができる。
【０１７１】
よって外部を覆うパネルを製造する場合、図６３で示す様にその部分的パネルは集約して三つのパーツに集約してもよい。各パネルパーツは図６２と照らし合わせれば、構造用要素Ｊ１０ａが三角形の輪郭を形成している箇所であり、構造用要素Ｊ１０ｂは先に述べた切断面側のパネルを含む形状である。また構造用要素Ｊ１０ｃは五角形を形成する箇所である。
【実施例９】
【０１７２】
本発明のドーム型構造体は、その骨組みを短軸や複軸といった軸材によって構築する他に、以下に示す実施例のごとく立体トラスによっても構築することができる。その構造は、軸材による骨組み構造よりも剛性が高いため、目的とする最終構築物の規模が比較的大きく恒久性を必要とする場合に適している。
【０１７３】
以下、図面を参照にその具体例を説明する。核としては図１７で示したゾーン９０面体Ａ２を用いることにする。この多面体から形成するゾーン延長面による構成は図１９によって示されており、その構成を基に立体状構成要素を定めていく。
そして図２２においては、その立体状構成要素の貫通空間（Ｈ２０ａ，Ｈ２０ｂ）を示しており、この空間が立体状構成要素の断面となる。
【０１７４】
次に、この断面位置設定による立体状構成要素の配置を図示する。図６４は、その配置を端的に図示するため、座標軸Ｂ２０に対応するゾーンに配置する立体状構成要素を示している。この配置を全ての座標軸に対応するゾーンにおいても同様に行ない、かつゾーンの一つの面には一つのゾーン延長面ひいては一つの立体状構成要素が対応する設定によって、核の外殻を立体状構成要素が規則的に覆うことになる。そして全ての立体状構成要素を抽出することで、次の図６５で示すゾーン多軸体Ｅ１１ａを形成することになる。
【０１７５】
第三の工程ではこの立体状構成要素を構造用要素へと転換することによって中空状構造体を形成する。
その工程の第一段階としては、各立体状構成要素が互いに交差して重なる箇所を保持し、その外方延長部を切断することで第二のゾーン多軸体を形成する。
【０１７６】
その切断設定を、座標軸Ｂ２０に対応するゾーンに配置する立体状構成要素を示す平面図を用いて示す。
図６６はその平面図であり、座標軸Ｂ２０に対して平行に位置する立体状構成要素（Ｄ１１０ａ，Ｄ１１０ｂ）はその断面を見せており、その両側に控える他の立体状構成要素（Ｄ１１１〜Ｄ１１９）を用いて切断設定を示す。
【０１７７】
先ず、前記立体状構成要素（Ｄ１１０ａ，Ｄ１１０ｂ）の断面形状である三角形の外方二辺の延長線２７を切断線とし、次にその両側に控える立体状構成要素（Ｄ１１１〜Ｄ１１９）をこの切断線に沿って、その切断面がその内方に重なる立体状構成要素の側面と平行になる様に切断して取り除く。
次の段階で、この切断設定を他の立体状構成要素に対しても同様に行なうことで、次の図６７で示す第二のゾーン多軸体Ｅ１１ｂを形成することになる。
【０１７８】
各立体状構成要素の切断面は、その内方に交差して重なる他の立体状構成要素の側面と面を一つに成している。それによって、後にこの面を中空状構造体においてパネル形状の構造用要素へと転換し、パネル構成の集約化を成す。
【０１７９】
そしてこの工程の第二段階として、前記立体状構成要素の立体トラスへの転換を示すため、図６７で示した第二のゾーン多軸体の立体状構成要素を単体で取り出し、その転換を説明する。
その単体を図６８で示すと、当該ゾーン多軸体は二種類の立体状構成要素（Ｄ１１ａ，Ｄ１１ｂ）から成り立っており、その長手両端の側面は切断面２８である。図中、下段は、その両立体状構成要素の形状を有する立体トラスからなる構造用要素（Ｊ１１ａ，Ｊ１１ｂ）を示している。この構造用要素は、前記立体状構成要素の陵を金属フレームとし、他の構造用要素と接続することを可能とする金属フレームを備えることで、図が示す様に立体トラスを形成することになる。各構造用要素の接続は、金属フレームに穿った孔を通してボルト締めすることで可能となる。
【０１８０】
この構造用要素からなる中空状構造体を次の図６９で示す。中空状構造体Ｋ１１の下方に図示する構造用要素（Ｊ１１ａ，Ｊ１１ｂ）は、該中空状構造体におけるその位置関係を示している。
【０１８１】
第四工程においては、このようにして形成する中空状構造体の主要な構造用要素を抽出して目的とするドーム型構造体を形成する。そのドーム型構造体は、前記中空状構造体の天蓋部にあたる構造用要素を抽出し、そして該中空状構造体を鉛直に通る座標軸Ｂ２０に対して平行に位置する構造用要素を設置面方向に延長して支柱とすることによって形成する
【０１８２】
図７０で示すドーム型構造体Ｌ１１ａはその外観を示している。この構造体は目的とする最終構築物の骨組みとなる。
一方、この骨組みを覆うパネル形状の構造用要素は、この骨組みを組み立てた後に取り付けることが施工上好ましい。
【０１８３】
そこでこのパネル形状の構造用要素の形成を、図６７に戻ってゾーン多軸体Ｅ１１ｂを参照に説明する。
先にも説明した様に、このゾーン多軸体Ｅ１１ｂの各立体状構成要素の切断面は、その内方に重なる他の立体状構成要素の側面と面を一つに成すことができる。この面を一つのパネルと見なせば、当該立体トラスの骨組み構造を覆うパネル材を集約化することができ、図７１で示す集合パネルによる構造用要素を形成することになる。
【０１８４】
これらの構造用要素は、五枚一組からなる構造用要素Ｊ１１ｃおよび三枚一組からなる構造用要素Ｊ１１ｄ、六枚一組からなる構造用要素Ｊ１１ｅの三種類となる。あるいはその最終構築物の規模に合わせて、それら集合パネルを細分化して組み立ててもよい。
【０１８５】
これらの集合パネルを先に示した第一のドーム型構造体である骨組み構造に取り付けることで、次の図７２で示す第二のドーム型構造体Ｌ１１ｂを形成することになる。なお、支柱用の立体トラスには、個別のパネル材を取り付ければよい。更に、最終構築物を構築する際は、その目的に合わせて構造体の支柱間の開口部に補助的に骨組みを施し、支柱の骨組み同様に個別のパネルを取り付ければよい。次の図７３においてその一例を示す。
【０１８６】
当該ドーム型構造体の凹凸面を有する形態は、先の実施例においても示したごとく、パネル材によって構築するドーム型構造体には共通の特徴となっている。そしてその形態は、強風や台風による風圧を抑えることができるという機能を有している。
【０１８７】
流体力学の観点から、その点をゴルフボールに設けたディンプルに譬えて説明することができる。ボールの表面にディンプルを設けると気流の流れの中に強制的に乱れを誘発し、乱流拡散を促進し、流れに対して抵抗は小さくなるといわれている。
それと同様、強風時においてこの凹凸面の周りの風の流れは乱流状態となり、この形態が気流の抵抗を抑えることになる。
【実施例１０】
【０１８８】
前述の実施例９で示した構造体を単体とすれば、次に示す実施例はその変容した形態である。その内部空間は拡大し、より大規模な構築物を目的とするにふさわしい構造体となる。以下、その変容について図面を参照に述べる。
【０１８９】
ゾーン多面体は、体を形成する座標軸構成に基づき、形態の相互連結や拡大が可能となる性質を有している。この性質は、本発明においてゾーン多面体のみならず、ゾーン多軸体・中空状構造体、さらにドーム型構造体においても引き継がれることになる。
【０１９０】
本実施例はこの性質を利用して前実施例９で示した構造体の変容例を示す。そこで第四工程であるドーム型構造体の形成段階よりその変容を説明する。
図７０で示したドーム型構造体Ｌ１１ａにおいて、その構造体が当該ゾーン多面体より引き継いだ座標軸（Ｂ２１，Ｂ２７）に平行に位置する各構造用要素の中間部を延長することで内部空間の拡大を行なう。
【０１９１】
この延長によってその内部空間が拡大した構造体の平面敷地図を図７４で示す。この図は、座標軸Ｂ２０の方向より見る該座標軸に平行に位置する構造用要素、すなわち柱状立体トラスの設置を示している。この図から、座標軸Ｂ２０を中心に単体のドーム型構造体Ｌ１１ａが座標軸Ｂ２１の方向にその構造を延長し、さらにその延長構造が座標軸Ｂ２７の方向に延長することによってその内部空間が拡大していることが理解できるであろう。
【０１９２】
そしてこの平面敷地図上に形成するドーム型構造体Ｌ１２ａを次の図７５で示す。なお、構造体の拡大にともない、支柱となる構造用要素を設置面に向けて固定するため適宜延長する必要がある。また、補助的に構造用要素が必要ならば、例えば図の構造用要素（Ｊ１２９ａ，Ｊ１２５ｂ）が示すように延長方向に同様の構造用要素を平行に備えつければよい。
【０１９３】
最後に、この様に形成する骨組みにパネル形状の構造用要素を備えた第二のドーム型の構造体Ｌ１２ｂを図７６で示す。
なお、この構造体から最終構築物を求めるならば、その開口部を覆うパネル形状はこの構造体の規則的な形態に調和することが好ましい。図７７においてその一例を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】ゾーン３０面体を示した斜視図である。
【図２】正二十面体を示した斜視図である。
【図３】ゾーンを示した概念図である。
【図４】ゾーン３０面体における一つのゾーンを示した斜視図である。
【図５】図４の一つの座標軸方向よりゾーンを示した平面図である。
【図６】ゾーン３０面体における一つのゾーンを示した斜視図である。
【図７】図５のゾーンに配置する立体状構成要素の配置を示す平面図である。
【図８】ゾーン３０面体の外殻に配置する立体状構成要素を示した斜視図である。
【図９】図８の立体状構成要素の配置が逆向きの場合を示した斜視図である。
【図１０】ゾーン３０面体の外殻に形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。
【図１１】ゾーン３０面体を核として形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。
【図１２】切頭八面体を示した斜視図である。
【図１３】切頭八面体におけるゾーン構成面を示した斜視図である。
【図１４】切頭八面体のゾーンに配置する立体状構成要素を示した斜視図である。
【図１５】正十二面体の備えている三回転対称軸を示した斜視図である。
【図１６】図１５の一つの回転対称軸に対応するゾーンを示した平面図である。
【図１７】ゾーン９０面体およびその体が備えている座標軸を示した斜視図である。
【図１８】ゾーン９０面体の一つのゾーンに配置する立体状構成要素の断面を示した平面図である。
【図１９】ゾーン９０面体の外殻に形成するゾーン延長面による構成を示した斜視図である。
【図２０】図１８の立体状構成要素を示した部分拡大図である。
【図２１】ゾーン９０面体の一つのゾーンに配置する立体状構成要素の断面を示した斜視図である。
【図２２】図１８の立体状構成要素の貫通空間を示した平面図である。
【図２３】図２２の立体状構成要素の貫通空間における立体状構成要素の断面を示した部分拡大図である。
【図２４】ゾーン９０面体を核として形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。
【図２５】ゾーン９０面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。
【図２６】図２５のドーム型構造体の変容を示した斜視図である。
【図２７】ゾーン１３２面体を示した斜視図である。（実施例１）
【図２８】ゾーン１３２面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例１）
【図２９】ゾーン５５２面体を示した斜視図である。（実施例２）
【図３０】ゾーン５５２面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例２）
【図３１】ゾーン８７０面体を示した斜視図である。（実施例３）
【図３２】ゾーン８７０面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例３）
【図３３】ゾーン９０面体を核として形成する中空状構造体を示した斜視図である。（実施例４）
【図３４】図３３の部分拡大図である。（実施例４）
【図３５】構造用要素の接続手段であるコネクタを示した斜視図である。（実施例４）
【図３６】立体状構成要素の貫通空間における構造用要素の断面を示した平面図である。（実施例４）
【図３７】ゾーン９０面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例４）
【図３８】ゾーン３０面体を核として形成するゾーン延長面による構成を示した斜視図である。（実施例５）
【図３９】ゾーン３０面体の一つのゾーンに位置する立体状構成要素の貫通空間を示した平面図である。（実施例５）
【図４０】図３９の立体状構成要素の貫通空間に位置する立体状構成要素の断面を示した平面図である。（実施例５）
【図４１】ゾーン３０面体の一つのゾーンに配置する立体状構成要素を示した斜視図である。（実施例５）
【図４２】ゾーン３０面体を核として形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。（実施例５）
【図４３】図４０の部分拡大図である。（実施例５）
【図４４】ゾーン３０面体を核として形成する中空状構造体を示した斜視図である。（実施例５）
【図４５】パネル材からなる構造用要素を示した分解図である。（実施例５）
【図４６】連結型のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例５）
【図４７】図４６のドーム型構造体を示した立面図ならびに平面図である。（実施例５）
【図４８】ゾーン３０面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例６）
【図４９】図４８のドーム型構造体の開口部に施すパネル材を示した斜視図である。（実施例６）
【図５０】図４８のドーム型構造体による最終構築物の一例を示した斜視図である。（実施例６）
【図５１】ゾーン２０面体およびその体が備える座標軸を示した斜視図である。（実施例７）
【図５２】ゾーン２０面体の一つのゾーンに配置する立体状構成要素を示した平面図である。（実施例７）
【図５３】図５２の立体状構成要素を示した斜視図である。（実施例７）
【図５４】ゾーン２０面体を核として形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。（実施例７）
【図５５】ゾーン２０面体を核として形成する中空状構造体を示した斜視図である。（実施例７）
【図５６】ゾーン２０面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例７）
【図５７】図５６のドーム型構造体による最終構築物の一例を示した斜視図である。（実施例７）
【図５８】図３９の立体状構成要素の貫通空間において複軸の立体状構成要素の配置を示した部分拡大図である。（実施例８）
【図５９】複軸の立体状構成要素によるゾーン多軸体を示した斜視図である。（実施例８）
【図６０】図５８の立体状構成要素の貫通空間において角柱状ならびにパネル形状の立体状構成要素の配置を示した平面図ならびに断面図である。（実施例８）
【図６１】角柱状の構造用要素からなるドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例８）
【図６２】図６１のドーム型構造体を骨組みとし、その外殻にパネル形状の構造用要素を取り付けた第二のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例８）
【図６３】図６２のパネル形状の構造用要素を抽出して示した斜視図である。（実施例８）
【図６４】ゾーン９０面体の一つのゾーンに配置する立体状構成要素を示した斜視図である。（実施例９）
【図６５】ゾーン９０面体を核として形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。（実施例９）
【図６６】図６４の座標軸方向より立体状構成要素を示し、その切断設定を示した平面図である。（実施例９）
【図６７】図６６の切断設定にしたがって形成する第二のゾーン多軸体を示した斜視図である。（実施例９）
【図６８】図６７の立体状構成要素を抽出し、それを基に形成する立体トラスからなる構造用要素を示した斜視図である。（実施例９）
【図６９】図６８の立体トラスからなる構造用要素から形成する中空状構造体を示した斜視図である。（実施例９）
【図７０】図６９の中空状構造体から形成する第一のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例９）
【図７１】図７０のドーム型構造体に取り付けるパネル形状の構造用要素を示した斜視図である。（実施例９）
【図７２】図７０のドーム型構造体にパネル形状の構造用要素を取り付けた第二のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例９）
【図７３】図７２のドーム型構造体による最終構築物の一例を示した斜視図である。（実施例９）
【図７４】図７０のドーム型構造体を延長し、その内部空間の拡大を示した敷地平面図である。（実施例１０）
【図７５】骨組みとなる第一のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例１０）
【図７６】図７５のドーム型構造体にパネル形状の構造用要素を取り付けた第二のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例１０）
【図７７】第二のドーム型構造体による最終構築物の一例を示した斜視図である。（実施例１０）
【符号の説明】
【０１９５】
Ａ ゾーン多面体
Ｂ 座標軸
Ｃ ゾーン
Ｄ 立体状構成要素
Ｅ ゾーン多軸体
Ｆ ゾーン延長面
Ｇ ゾーン延長面による構成
Ｈ 立体状構成要素の貫通空間
Ｊ 構造用要素
Ｋ 中空状構造体
Ｌ ドーム型構造体
Ｍ 構造用要素の接続手段
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、構造用要素が相互依存的に連結することによって形成するドーム型の構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内部支持体を必要としないドーム状建築物の典型的なものにジオデシックドームがある。このドームは、１９５０年代中頃、Ｒ．Ｂｕｃｋｍｉｎｓｔｅｒ Ｆｕｌｌｅｒ（バックミンスター・フラー）により発明され、フラードームとも呼ばれている（特許文献１および非特許文献１を参照）。
【０００３】
また１９７０年代初頭、Ｚｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ（ゾーンシステム)に基づいてドーム状の構造やトラス構造を構築する方法がＳｔｅｖｅ Ｂａｅｒ（ステーブ・ベイヤー）により発明された。この方法は３１ゾーンシステムといい、そのシステムによって構築するドームは“Ｚｏｍｅs”（ゾーム）と呼ばれている（特許文献２および非特許文献２を参照）。以下、このＺｏｍｅｓをゾームという。
【０００４】
なお、この３１ゾーンシステムは、Ｚｏｎｏｈｅｄｒｏｎ(ゾーン多面体または菱形多面体)を形成するゾーンシステムの一部である。以下、このＺｏｎｏｈｅｄｒｏｎをゾーン多面体という（詳しくは非特許文献３を参照）。
【０００５】
ジオデシックドームとゾームの明確な違いは、その設計思想から形成する形態にある。前者は球形多面体による構造を特徴とし、球形の単体が主な形態である。
【０００６】
それに対し、後者の形態はゾーンシステムに基づき多種多様性に富んでいる。例えばその形態が比較的多数の面を有する場合、球形に近似する多面体となり、ジオデシックドームに類似する形態となる。また、多面体の備えている座標軸に対して形態を平行移動したり連結したりすることで形態を変容することができる。更に、最終構築物への適用においては、立地面に対して垂直となる構造用要素を延長し、それを柱状材とすれば自立可能となる構造を構成することができ、その点が便宜な利得となっている。
【０００７】
両者にはこの様な違いはあるが、その設計思想の原点においては幾何学的要素としての共通点が存在する。それはプラトン立体（正多面体）の備えている回転対称軸を基軸において基本形態を形成している点である。両者の相違の始まりは、この回転対称軸に対する観点にあり、この観点の相違によって両者は対極の関係にあるといえる。
【０００８】
前者は、回転対称軸に基づいて球面の細分化を行ない、その細分化の拡大を目指している。しかし後者は、回転対称軸の構成自体に自由度を持たせることで多様な形態の形成を行ない、その多様化の拡大を目指している。
【０００９】
具体的に説明すると、ジオデシックドームは、回転対称軸の交点を球の中心とし、それぞれの軸に対応した測地線を球面上に描き、その測地線の交差によって形成する格子を基本構造に用いている。そしてそれら格子を球面幾何学によって細分化することで球面を総三角形のグリットで覆う、いわゆる球面分割方法によってドーム構造を構築している（詳しくは非特許文献４を参照）。
【００１０】
それに対しゾームを構築するゾーンシステムは、回転対称軸の交差する角度を有する菱形格子を各回転対称軸に対応する測地線上に規則的に連結させることで格子の連結帯を形成し、その帯の相互連結によって構造を構成している。さらにその回転対称軸を任意に構成することで、多様な形態を形成することが可能である（詳しくは非特許文献４を参照）。
【００１１】
１９７０年代以降、このゾーンシステムの幾何学的研究は展開を見せることになる。しかしその一方、ゾームというドーム型構造物はジオデシックドームに比べて際立った展開は見らなかった。むしろそのシステムや原理の応用は、建造物より教材模型や組み立て玩具への開発へと展開していった。例えば、ゾームツール（”Ｚｏｍｅｔｏｏｌ“／Ｂｉｏｃｒｙｓｔａｌ，Ｉｎｃ．／Ｂｏｕｌｄｅｒ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ）などがその典型である（非特許文献５参照）。
【００１２】
また、ゾームにおけるフレーム構造に関しては、その技術的限界と問題が指摘されている。システム上、その構造は菱形格子によって構成するため構造上剛性に劣る点が挙げられている。そのため、菱形格子の対角線上に補強となる支持部材を加えて三角形の格子を形成する方法が取られている。その場合、フレーム構造の頂点にあたるコネクタには複数の支持部材の端部が集中しコネクタの形状は複雑となる。それによってコネクタは高価となる上に、構築の際には多大な労力を費やしてしまう。なお、この様な点はフレーム構造のジオデシックドームにおいても同様の問題となっている。
【００１３】
２０００年初頭、Ｆｌｏｒｉａｎ Ｔｕｃｚｅｋ（フロリアン・ツゼック）は、ゾームのフレーム構造の最終構築物への適用において前述の限界を指摘し、パネル構造によって新たなゾーン多面体構造の構築を可能とする構造システムを発表した（特許文献３および非特許文献６参照）。
【００１４】
その特徴は、システムによって形成するゾーン多面体を直行３座標軸空間に組み込むことができるものでもある。すなわち、そのシステムによって構築する構造を容易に都市空間に組み入れることが可能となることを彼は提案している。
【００１５】
さらに彼は、ジオデシックドームのフレーム構造における限界および単体としてのドーム型形態の自由度に建築上の限界を指摘し、パネル構造による球面分割方法に改良を加えたジオデシックドームを発表した（特許文献４参照）。
【００１６】
従来のジオデシックドームは、ごく一般の直方体構造の建造物に連結することが困難であった。しかし彼は、ドーム構造を直行３座軸方向に球面分割する方法を見出すことで、それを直方体構造の建築物に接続することを可能とし、ひいてはそれを都市空間の中に組み込みやすくした。
【００１７】
以上述べた様に、プラットン立体を基軸として構築するジオデシックドームおよびゾームは、システムやパネル構造に改良を加えることによって、建築への適用の範囲を広げる可能性を有している。
【００１８】
一方、先に述べたフレーム構造におけるコネクタの複雑化という問題点に対して、パネル構造によらない従来とは異なる発想による格子構造が１９９８年に発表され、同年その構造を構成するモジュールが考案された（特許文献５参照）。
【００１９】
従来のフレーム構造は、複数の支持部材のジョイント部分が一つのコネクタを介して接続する一極集中形式といえる。それに対しこのモジュールは、支持部材の端部が他の支持部材の任意の箇所に接続し、コネクタが常に二つの支持部材同士をつなぐ、相互依存形式といえる。
【００２０】
このモジュールの考案者であるＯｌｉｖｉｅｒ Ｂａｖｅｒｅｌ（オリバー・バベレル）は、ジオデシックドームのフレーム構造におけるコネクタの複雑化は、高い技術力を必要とすることで高価な部材となり、そのトラス構造に関しては剛性には優れているが柔軟性で劣るという問題点を指摘している。すなわち、支持部材が単に引っ張りと圧縮を受ける構造となっていることで、その荷重はコネクタおよびジョイントに極所的に集中し、その箇所は自重や外力に対して弱い箇所となっている。
【００２１】
そして彼は、前記モジュールを連結することで、コネクタの軽量化と単純化を図るとともに、支持部材の柔軟性を生かした構造を構成することが可能であることを提案している（非特許文献７ならびに非特許文献８参照）。その構造は、“Ｍｕｌｔｉ−ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ ｇｒｉｄ”（マルチレシプロカルグリット）構造と呼ばれており、以下それをＭＲＧ構造という。
【００２２】
この構造は、地震等の地盤変動があったとしても全体的な倒壊の恐れがない点で極めて注目すべきものであり、最終的にはドーム型の構造体を形成することができる。その更なる特徴として、３次元格子構造による空間構成の多様性や工期短縮・組み立ての容易さ・従来の伝統的なフレームの連結に勝る経済性・幅広い構成材料の選択の可能性を挙げることができる。
【００２３】
なお、このＭＲＧ構造を構成するモジュールの発想は、Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ Ｆｒａｍｅ（レシプロカルフレーム）という単一のフレーム構成を発展させたものである。そのフレーム構成は、１９８７年、Ｇｒａｈａｍ Ｂｒｏｗｎ（グラハム・ブラウン）により考案されている（特許文献６および非特許文献９参照）。その構成は、複数の支持部材が相互依存形式で放射状に接続し、円錐形の形態を成しているため主にドーム型の屋根に用いられている。
【００２４】
更に前記ＭＲＧ構造の発想は、そのモジュールの考案者であるＢａｖｅｒｅｌ（バルベル）自身によるものではなく、すでに１５世紀のイタリアにおいて、発明家レオナルド・ダ・ビンチによって図案化されている。彼の残したスケッチブック（アトランティコ手稿）には、その発想が幾何学的ルーフィングシステムを示すスケッチとして描かれている。（非特許文献１０参照）
【００２５】
なお、このルーフィングシステムを示す格子構造はダビンチ・グリットといわれており、今日ノルウェーの彫刻家Ｒｉｎｕｓ Ｒｏｅｌｏｆｓ（リンナス・ロエロフス）他、イタリアの建築グループによって研究されている（非特許文献１１および非特許文献１２参照）。
【特許文献１】米国特許２６８２２３５号（発明者：Ｒ・Ｂ・Ｆｕｌｌｅｒ）１９５４
【特許文献２】米国特許３７２２１５３号（発明者：Ｓｔｅｖｅ Ｂａｅｒ）１９７３
【特許文献３】米国特許６２８２８４９号（発明者：Ｆｌｏｒｉａｎ Ｔｕｃｚｅｋ）２００１
【特許文献４】独逸国特許ＤＥ１９９１１５４３号（発明者：Ｆｌｏｒｉａｎ Ｔｕｃｚｅｋ）２０００
【特許文献５】英国特許ＧＥ２３２８６９６号（発明者：Ｏｌｉｖｉｅｒ Ｂａｖｅｒｅｌ）１９９８
【特許文献６】英国特許ＧＥ２２３５４７９号（発明者：Ｇｒａｈａｍ Ｂｒｏｗｎ）１９８９
【非特許文献１】著者：Ｒ・Ｂ・フラー／ロバート・Ｗ・マークス、「バックミンスター・フラーのダイマキシオンの世界」、出版社：鹿島出版会 ｐ２０４
【非特許文献２】著者：Ｓｔｅｖｅ Ｂａｅｒ、「Ｚｏｍｅ Ｐｒｉｍｅｒ」、出版社：Ｚｏｍｅｔｏｏｌ，Ｉｎｃ．
【非特許文献３】著者：宮崎興二、「建築のかたち百科」、出版社：彰国社、ゾーン多面体ｐｐ．８８−９１
【非特許文献４】著者：宮崎興二、「多面体と建築」、出版社：彰国社、昭和５４年第1版（ゾーン多面体の特徴ｐｐ１７６−１７８，ゾーン多面体の形成方法ｐｐ１７２−１７６，ジオデシック理論ｐｐ.５８−６２）
【非特許文献５】ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｏｍｅｔｏｏｌ．ｃｏｍ
【非特許文献６】ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｏｍｅｓｃａｐｅ．ｄｅ
【非特許文献７】「Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｉｎｔｏ Ｎｅｗ Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ−ｒｅｓｉｐｒｏｃａｌ Ｇｒｉｄ］ ＩｎｔｅｒＮａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｐａｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｖｏｌ．１３，ＮＯ．４，ｐｐ２１５−２１８，１９９８
【非特許文献８】「Ｎｅｘｏｒａｄｅｓ］ ＩｎｔｅｒＮａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｐａｃｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｖｏｌ．１５，ＮＯ．２，ｐｐ１５５−１５９，２０００
【非特許文献９】Ｏ．Ｐｏｐｏｖｉｃ，Ｔｈｅ ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ ｆｒａｍｅ．ＰｈＤ Ｔｈｅｓｉｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｎｏｔｔｉｎｇａｍ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＵＫ， １９９６
【非特許文献１０】Ｔｈｅ Ｃｏｄｅｘ Ａｔｌａｎｔｉｃｕｓ，ｐ８９９ｖ
【非特許文献１１】ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｉｎｕｓｒｏｅｌｏｆｓ．ｎｌ／ｄａｖｉｎｃｉ
【非特許文献１２】ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｉｍｗｉｌｌｉａｍｓｂｏｏｋ．ｃｏｍ／ｌｅｏｎａｒｄｏ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
ジオデシックドームやゾームのフレーム構造における自重や外力は、主にジョイントやコネクタに極所的に集中することになる。それに加え、支持部材には主に引っ張りと圧縮の力が掛かるため、剛性に対して強度はあるが柔軟性には乏しいという問題点がある。またコネクタは、数本の支持部材が集中して結合するため複雑な形状となる他、荷重に耐えるだけの剛性が必要となるため、重量があり高価なものとなっている。
【００２７】
Ｆｌｏｒｉａｎ Ｔｕｃｚｅｋ（フロリアン・ツゼック）は、この点をパネル構造によって回避すると共に、従来の幾何学的システムに形態の自由度を有する仕組みを組み込み、それによって建築への適用の範囲を従来よりも広げた。
【００２８】
一方、それに対して新たなフレーム構造に注目したＯｌｉｖｉｅｒ Ｂａｖｅｒｅｌ（オリバー・バベレル）は、剛性を有しつつも柔軟性のある構造を構成するため、従来とはまったく異なるフレーム構造によるモジュールを考案し、それによってドーム型の構造を形成することができるＭＲＧ構造を提案した。
【００２９】
しかし、この構造はジオデシックドームやゾームのように構造を構築するための幾何学的原理を内包するものではない。そのため設計する際の幾何解析は困難であり、接地面と支持部材の位置関係は改良型のジオデシックドームやゾームと比べ不規則となり、基礎部の施工にコストがかかるという問題点を有している。
【００３０】
またそのルーフィングにおいては、支持部材が交差することによって板状の屋根材を敷くことは設計や施工において困難な点がある。その代わりに柔軟なシート状の幕を張ることを提案していが、それによって恒久建築物への適用には限界があるという問題点を有している。
【００３１】
そこで上記ＭＲＧ構造の事情を鑑み、本発明の目的は、その構造の利点を生かしつつも、幾何学的構造の原理を内包することにより幾何解析および設計を容易とすることができるドーム型の構造体を提供することにある。
本発明の他の目的は、最終構築物の形態に自由度を有するドーム型の構造体を提供することにある。
本発明の他の目的は、自立型で安定した設置が可能となるドーム型の構造体を提供することにある。
本発明の更なる目的は、最終構築物の構造用要素がフレームによるものだけでなく、パネル材や立体トラスによっても形成することのでき、それによって恒久的建築物への適用範囲を広げることができるドーム型の構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
ゾーンシステムとは、ゾーン多面体を形成する体系であり、多面体幾何学の系譜においては２０世紀中期以降知られる存在である。
かかる技術的な課題は、そのゾーン多面体を核とし、その外殻に立体状の構成要素を規則的に配置し、それを抽出して新たな体を形成し、この体を構造用に用いることで達成することができる。それによって幾何学的構造の原理を内包する構造体を導くことができる。
【００３３】
そして前記新たな体の構成要素を目的とする構築体の構造用要素に転換し、且つその構造用要素が相互に連結する手段を備えることで中空状の構造体を形成し、その主要な構造用要素を抽出することでドーム型の構造体を形成することになる。
【００３４】
本発明の構造体が内包する幾何学的構造の原理には、核となるゾーン多面体および軸状の構成要素からなる体の二つの体が存在する。そして本発明の要は、それら二つの体における互いの接点を見出し、新たな体を形成する点にある。
そこで、課題を解決するための手段を述べる前に、それら二つ体について説明し、それを基にこの新たな体の形成原理、すなわち幾何学的構造の原理について具体的に説明する。また、それに伴って必要となる幾何学的用語である、座標軸およびゾーン多面体・ゾーン・立体状構成要素の概念についても述べる。
【００３５】
以下、第一の体であるゾーン多面体およびその体を形成するシステムについて説明する。この多面体の構造理論は、幾何学者Ｈ．Ｓ．Ｍ．Ｃｏｘｅｔｅｒ（Ｈ・Ｓ・Ｍ・コクセター）によって１９６０年代に発表された。しかしそれ以前、この多面体は単に菱形多面体の範疇として断片的に発見されていたにすぎなかった。
【００３６】
そして１９７０年代初頭、この多面体の理論は建築家Ｓｔｅｖｅ Ｂａｅｒ（スティーブ・ベイヤー）によって開発され、構造システムとして発表されることになる。スティーブ・ベイヤーは、この構造システムをゾーンシステムと名付けるとともに、このシステムを用いて構築するドーム状の構造物をゾームとも名付けた。
【００３７】
その後ゾーン多面体の形成方法は拡大し、今日に至っては幾何学者であり彫刻家のＧｅｏｒｇｅ Ｗ．Ｈａｒｔ（ジョージ・ハート）がこの形成方法を体系化している（非特許文献１３参照）。
【００３８】
ゾーン多面体とは、一般的に平行四辺形からなる凸型多面体を示して言うが、厳密には、この多面体を名付けた幾何学者コクセターにより、以下のように定義付けされている。
【００３９】
「ゾーン多面体とは、平行２ｍ角形（平行多角形：二つずつの辺が平行な多角形）の面から成る凸型多面体であり、その面の数はｎ（ｎ−１）である。ここでｎは、多面体において互いに平行となる稜線の異なる方向の数である。」（非特許文献１４参照）。なお、この定義の中で稜線の異なる方向の数とは、後に説明することになるゾーン多面体を形成する基となる座標軸の数と同じことを指している。
【００４０】
また、ゾーン多面体の特質として体を一回りして連結する平行四辺形の帯がその形成に関わっている。その帯は、環状を成してゾーン多面体を形成していることからＺｏｎｅと呼ばれている（以下、ゾーンという）（非特許文献１５および１６参照）。
【００４１】
次に第二の体は、軸状の構成要素からなる体である。この体の概念には、先の背景技術の項で取り上げた格子構造（ＭＲＦ構造）も含まれている。さらに、この体は今日建築以外にも様々な技術分野において応用されている。例えば、化学繊維の立体織およびランプシェード・木組みの立体パズル等の分野においてである（特許文献７および非特許文献１７，１８，１９参照）。
【００４２】
それぞれの分野においては適宜な名称で呼んでいるが、幾何学の分野においては、発展途上の段階に位置しているため、明確な概念化と名称は定まってはいない。ただし近年、宮崎興二は建築における構造として多線体と呼び（非特許文献２０参照）、岡利一郎は論文において多軸体と命名している（非特許文献２１参照）。
【００４３】
本件発明者は、永年の幾何学に関する研究を通して多面体に対応するものついては多軸体と呼ぶことが適切であると判断し、以下この幾何学的観点から多軸体という。
なお、ゾーン多面体ならびに多軸体の形成原理の詳細については、本件発明者による特許文献の「幾何学的構造に関する説明」の項において詳しく述べられている（特許文献７参照）。
【００４４】
そこで以下、幾何学的構造の原理について図面を参照に具体的に説明する。
本発明の構成要素である新たな体は、ゾーン多面体を核と設定し、それに対応する多軸体を形成することによってできる。
【００４５】
一例としてごく一般的なゾーン３０面体（菱形３０面体）を核として用いた場合を示す。図１はその多面体Ａ１の斜視図を示している。この多面体は、同形状の菱形面３０枚が連結して球形状の形態となっている。矢印の一点破線は、この多面体を形成する基軸となる座標軸である。
【００４６】
ゾーン多面体は、その体を形成する基軸となる座標軸を備えており、その座標軸は主に正多面体が備えている回転対称軸を用いている。その理由は幾何解析の簡便性にある。当該例の場合、正二十面体が備えている回転対称軸を抽出し、その軸構成に基づき体が形成されている。なお、ゾーン多面体の形成原理に基づけば、座標軸の構成が任意選択によるものでも体の形成は可能である。
【００４７】
図２は正二十面体のフレーム構造１を示している。体の原点２を貫通する軸線方向から見て、その軸線を中心に形状を回転することで元の形状に重なり一致する場合、この軸線を回転対称軸という。ここでは正二十面体の各頂点と原点２とを結ぶ線が回転対称軸（Ｂ１０〜Ｂ１５）となっている。また、一回転の内、同形状となって重なる回数を数で示すことで、他の回転対称軸と区別している。当該例の場合は、一回転の内、五回形状が重なるので五回転対称軸となる。
【００４８】
この回転対称軸を抽出し、これを座標軸と見なし、この座標軸を基にゾーン３０面体は形成されている。そして、その形成過程においてはゾーンという概念が必要となってくる。この概念は後に説明する新たな体を形成する際にも必要となるため、次にこのゾーンについて説明する。
【００４９】
図３はゾーンを示す概念図である。ここではゾーンを単純化して示すため、前記座標軸の内、２本の座標軸（Ｂ１０，Ｂ１１）のみを抽出して示す。これらの座標軸が球を貫通する軸とみなした場合、その座標軸に対してゾーンは常に直角に位置する大円上の環状帯とみなすことができる。図中、鉛直の座標軸Ｂ１０に対応するゾーンにあたる大円上の帯Ｃ１０は、この座標軸に対して水平に位置し、実際のゾーン多面体においては菱形面の陵が互いに共有して連結する環状帯となる。
【００５０】
その実際のゾーンを次の図４で示す。ゾーン３０面体Ａ１に鉛直に通る座標軸Ｂ１０に対して直角に位置するゾーンＣ１０は、斜線で示した面の連結帯であり、それは体を一回りして繋がっている。
【００５１】
次にこの繋がりをより明確に示すため、このゾーンＣ１０および全ての座標軸を抽出し、座標軸Ｂ１０の方向より見るこのゾーンを平面図で示す。
図５はその平面図であり、図の中心に位置する座標軸Ｂ１０に対応するゾーンＣ１０が多角形の輪郭を描き、該座標軸を中心に環状に位置していることが理解できる。
なお、この図においてゾーンＣ１０は多角形を見せており、その頂点は図４で示すゾーンＣ１０の稜線である。この稜線は、当該ゾーンに対応する座標軸に対して常に平行に位置していることもゾーンの特徴である。
【００５２】
また、図３に戻って、第二の座標軸Ｂ１１に対応するゾーンは、その座標軸に対して直角に位置する大円上の帯Ｃ１１である。実際のゾーン多面体においては、図６で示すように、図中斜線で示す菱形面の連結帯であるゾーンＣ１１となる。
以上説明したように、ゾーン多面体は、その体の備える座標軸を基軸にゾーンを形成し、それらのゾーンが互いに重なり合うことによって体全体が形成されている。
【００５３】
次に、ゾーン多面体に対応する多軸体の形成を説明する。その形成は、ゾーン多面体を核と見なし、その外殻に多軸体の構成要素を規則的に配置することで可能となる。
その構成要素は一般的に軸状を成すが、その形状は必ずしも軸状に限定せずとも立体であれば体を形成することができる。よって、以下この構成要素を立体状構成要素という。
【００５４】
立体状構成要素の配置を平面図で示すと、図７は、図５で示したゾーンＣ１０に対応する立体状構成要素の配置を示している。この図において立体状構成要素Ｄ１０は、ゾーンＣ１０に外接し、その断面を円とすれば、それは円柱状の軸となる。
【００５５】
その配置設定として、先ずゾーンにおける一つおきの面に対して外方側に立体状構成要素を規則的に配置していく。またその際、この立体状構成要素は対応するゾーンの稜ならびに座標軸に対して平行に位置する。
【００５６】
次に、この立体状構成要素の配置をすべてのゾーンに対して同様に設定を施す。その際、ゾーンの一つの面は二つのゾーンに含まれているため、ゾーンの一つの面には二つの立体状構成要素が配置することもありえる。その場合、ゾーンの他の一つの面には立体状構成要素が配置しないことになる。
そのため、ゾーンの一つの面には常に一つの立体状構成要素が対応するという前提を設ける。それによって全てのゾーン面に立体状構成要素を配置することが可能となる。
【００５７】
この様にして配置する立体状構成要素の想定を次の図８で示す。その配置を端的に示すため立体状構成要素の長さは短縮し、またその方向は矢印で示している。各ゾーンの一つ置きの面上の立体状構成要素は、同一方向に配置している。その方向は、それが属するゾーンに対応する座標軸に対して平行に位置している。
例えば、座標軸Ｂ１０に対応するゾーンの一つ置きの面には立体状構成要素Ｄ１０が配置しており、それら複数の立体状構成要素は当該座標軸Ｂ１０に対して平行に並列することになる。
【００５８】
なお、図７に戻ってゾーン上の立体状構成要素の配置箇所を逆に他方の一つ置きの面に設置すれば、図９で示すように立体状構成要素の延長方向の織りなす旋回は逆向きとなる。よって、その旋回方向は２種類あることが理解できる。
【００５９】
立体状構成要素の配置が定まった段階を経て、次の段階でその構成を行う。各立体状構成要素を延長していくが、それらが互いに接するか、あるいはそれらが互いに貫通するかの設定を行なう。
【００６０】
そしてその想定段階から進展した立体状構成要素の構成を図１０で示す。各立体状構成要素を互いに接する範囲で最短に延長することで、それらは互い違いに交差して構成をし、核であるゾーン多面体Ａ１を内包する多軸体Ｅ１を形成することになる。
そしてこの構成のみを抽出することで、図１１で示す新たな体Ｅ１を形成することになる。
【００６１】
このようにゾーン多面体を核として成り立つ多軸体は、ゾーンシステムの性質を部分的にも引き継ぐことになり、後の実施例で示す様に形態の多様性を展開することができる。そのため多軸体の範疇において、他の多軸体（非特許文献１９，２０，２１参照）と区別する必要性が生じてくる。
そこで以下、ゾーン多面体を核として成り立つ多軸体をゾーン多軸体いい。他の多軸体との違いを明確にする。
【００６２】
なお、このゾーン多軸体を形成する際、すべてのゾーン多面体が核として適用できるわけではない。ゾーン多面体の一部においては、前述の設定によって立体状構成要素の配置構成をすることができず、体を形成することができないものがある。一つは平行四辺形以外の平行多角形の面を有するもの、もう一つは凹面を有するものである。
【００６３】
平行四辺形以外の平行多角形の面を有するゾーン多面体の数例を示せば、切頂８面体および斜方切頂立方８面体、斜方切頂２０・１２面体等である。これらの多面体に共通する点は、ゾーン面の二面角が水平へと変化し、立体状構成要素の配置が不可能となってしまうことである。
【００６４】
その点について具体的に一例を用いて示す。図１２は切頂８面体３の斜視図であり、ゾーン多面体の顕著な特徴である平行四辺形の構成とは若干異なって見える。しかしゾーンシステムの理論に従えば、この体もゾーン多面体の範疇に入ることになる。
【００６５】
次の図１３は、その理論に従ってゾーン構成面を浮き上がらせた切頂８面体を示している。六角形の面は三つの平行四辺形が連結して平面を形成し、その内の二つの平行四辺形が正方形と連結して体を一回りするゾーンを形成していることが分かる。そして、六角形内の二つの平行四辺形が稜線を介して織りなす角度は水平となっている。先に示した配置設定に従えば、この面上に配置する立体状構成要素は互いに貫通することになり、目的とする相互依存形式による構成は不可能となってしまう。
【００６６】
より具体的に図面を参照に示せば、図１４はその立体状構成要素の配置を想定した図である。この図からその立体状構成要素を延長していくことを想定すれば、六角形の平面上に配置する三本の立体状構成要素が互いに貫通することが理解できる。
【００６７】
また、複数のゾーン多面体を連結することで凹面を有する形態もゾーン多面体の範疇に含まれている。しかし、これらの多面体においてもその凹面部への立体状構成要素の配置は、その構成要素が相互に貫通しあうことになり、相互依存形式によって構成することは不可能となる。よってゾーン多面体を核と設定した場合、その構成面は平行四辺形のみからなり、また該ゾーン多面体は凸型面からなることを条件とする。
【００６８】
以上、幾何学的構造の原理について述べた。
そこで以下、これをふまえ、課題を解決する手段について述べる。
本発明は、構造用要素が相互依存的に連結することで形成する構造様式を用いており、それによって主にドーム型の構造体を形成するものである。
【００６９】
かかる技術的な問題は、この構造様式にいかに幾何学的なしくみを組み込むかにある。本件発明者はその手段として、ゾーン多面体の幾何学的な性質をその構造に取り入れることを見いだした。以下、それによって形成するドーム型構造体Ｌについて請求項に即して述べる。
【００７０】
本発明のドーム型構造体Ｌは、四つの工程から段階的に成り立っている。先ず、請求項１に関わるドーム型構造体Ｌから説明する。第一工程は、ゾーン多面体Ａを核と設定するが、その条件として平行四辺形の面を構成要素とする凸型のゾーン多面体Ａを核とする。
【００７１】
第二工程は、この核の外殻に立体状構成要素Ｄを規則的に配置することで可能となるゾーン多軸体Ｅの形成である。
その形成の第一段階として、前記立体状構成要素Ｄが規則的に配置する空間を定めるため、ゾーン延長面による構成Ｇを形成する（なお、先に説明した幾何学的構造の原理の項では、その原理を端的に示すため、このゾーン延長面による構成Ｇの形成は省略し、直接ゾーン多軸体Ｅを導いている）。
【００７２】
このゾーン延長面による構成Ｇは、ゾーン多面体の各ゾーンＣにおける一つ置きの面をその一つ置きの面が属するゾーンＣに対応する座標軸Ｂに対して平行に延長することで形成する。しかし、ゾーンの一つの面は二つのゾーンＣを含んでいるため、この一つの面は二つのゾーン延長面Ｆを形成する場合もありえる。その場合、他のゾーンの一つの面にはゾーン延長面Ｆが存在しないことにもなり、前述のゾーン延長面による構成Ｇを形成することは不可能となる。
【００７３】
そこで設定に、各ゾーンＣにおける一つの面は一つのゾーン延長面Ｆに対応するという条件を加える。それによって各ゾーンを構成する面、すなわちゾーン多面体Ａの各面にはゾーン延長面Ｆを形成することができる。ひいてはゾーン多面体の外殻にゾーン延長面による構成Ｇを形成することになる。
【００７４】
第二段階では、このゾーン延長面による構成Ｇをゾーン多面体Ａの備えている各座標軸Ｂの方向から見て、各座標軸Ｂに平行に位置するゾーン延長面Ｆの断面にあたる線とその両端に位置する他のゾーン延長面Ｆにあたる線によって囲む空間を立体状構成要素の貫通空間Ｈとする。そしてこの空間内に立体状構成要素Ｄの断面が位置するよう定める。
【００７５】
第三段階では、この断面をこの断面の垂直方向、すなわち当該座標軸Ｂ方向に平行移動することで立体となり、立体状構成要素Ｄを形成することになる。これによってゾーン多面体の外殻に立体状構成要素Ｄが囲むようにして配置することになる。
そして最後の段階で、この立体状構成要素Ｄを抽出することによって、換言すれば、核であるゾーン多面体Ａを取り除くことによってゾーン多軸体Ｅを形成することになる。
【００７６】
第三工程は、中空状構造体Ｋの形成である。前記立体状構成要素Ｄの互いに交差する箇所を保持する上で、その外方延長部を任意の箇所にて切断して取り除く。それによって理論上無限に延長する立体状構成要素Ｄの範囲を定めることになる。そして、残る内方側の立体状構成要素Ｄを、ドーム型構造体Ｌを形成するための構造用要素Ｊに転換し、その構造用要素Ｊを互いに接続することによって中空状構造体Ｋを形成する。
【００７７】
構造用要素Ｊの材料としては、木材や各種鋼材・鋼管パイプ等を選択することができる。またその他、立体トラス用フレームやパネル材によっても構造用要素Ｊを形成することができる。そしてこの構造用要素Ｊが互いに交差する箇所にて接続する手段を有することで中空状構造体Ｋを形成することになる。
【００７８】
構造用要素の接続手段Ｍは、構造用要素Ｊが柱状の形状であれば、コネクタを介して接続してもよいし、フレーム材やパネル材を用いる場合ならば、接合箇所に貫入部を設けてボルト等によって固定すればよい。
【００７９】
第四工程は、前記中空状構造体Ｋから導くドーム型構造体Ｌの形成である。中空状構造体Ｋは、その構造用要素Ｊによって閉じた空間を形成している。そのためその主要な構造用要素Ｊ、すなわち天蓋部および支柱となりえる構造用要素Ｊを抽出することでドーム型構造体Ｌを形成する。
【００８０】
請求項２に関わるドーム型構造体Ｌは、先に示した第二工程における立体状構成要素Ｄの断面の位置を定める範囲が請求項１の場合とでは異なっている。請求項１においては、その断面の全てが立体状構成要素の貫通空間Ｈ内に収まる設定となっている。しかし、その断面の一部分が前記貫通空間Ｈ内に収まっていてもゾーン多軸体Ｅを形成することは可能である。
【００８１】
そこで、ゾーン多面体Ａの備えている各座標軸Ｂの方向から見るゾーン延長面の構成Ｇにおいて、立体状構成要素の貫通空間Ｈにゾーン多軸体の立体状構成要素Ｄの断面の一部分が位置することを定める。
【００８２】
これにより、立体状構成要素の貫通空間Ｈの大きさがそれぞれ異なっている場合でも、同じ断面形状の立体状構成要素Ｄを形成することが容易となる。ひいては、あらかじめ量産により定められた寸法の構造用要素Ｊや単一形状の構造用要素Ｊを用いることが容易となる。
【特許文献７】特開２００５−１３３０２９号公報（発明者：村田弘志）
【非特許文献１３】著者：Ｇｅｏｒｇｅ Ｗ．Ｈａｒｔ，「Ｔｈｅ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ Ｊｏｕｒｎａｌ，ｖｏｌ．７ ｎｏ．３」，１９９９
【非特許文献１４】著者：Ｗ．Ｗ．Ｒ．Ｂａｌｌ ａｎｄ Ｈ．Ｓ．Ｍ．Ｃｏｘｅｔｅｒ，「Ｍａｔｈｍａｔｉｃａｌ Ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｓｓａｙｓ，１３ｔｈ ｅｄ．」，出版社：Ｄｏｖｅｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８７，ｐｐ １４１−１４４
【非特許文献１５】著者：Ｈ．Ｓ．Ｍ．Ｃｏｘｅｔｅｒ，「Ｒｅｇｕｌａｒ Ｐｏｌｙｔｏｐｅｓ，３ｒｄ ｅｄ．」，出版社：Ｄｏｖｅｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９７３，ｐｐ２７−３０
【非特許文献１６】著者：宮崎興二、「多面体と建築」、出版社：彰国社、昭和５４年第１版（ゾーン多面体の特徴 ｐｐ１７６−１７８、ゾーン多面体の形成方法 ｐｐ１７２−１７６）
【非特許文献１７】著者：Ｓｔｅｗａｒｔ Ｔ．Ｃｏｆｆｉｎ，「Ｔｈｅ Ｐｕｚｚｌｉｎｇ Ｗｏｒｌｄ ｏｆ Ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ Ｄｉｓｓｅｃｔｉｏｎｓ」，出版社：Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ ，１９９０
【非特許文献１８】著者：ジェリー・スローカム、ジャック・ボタマンズ、「Ｐｕｚｚｌｅｓ Ｏｌｄ ａｎｄ Ｎｅｗ」ｐ８５、出版社：日本テレビ、１９８８年
【非特許文献１９】著者：小川泰、手嶋吉法、渡辺慶規、「形とシンメトリーの饗宴」第２部幾何学的アートと形態学 ２６．（ロッドによる自己保持構造の幾何学と結晶学 ｐｐ２５８−２６６）、２００３年
【非特許文献２０】著者：宮崎興二、「建築のかたち百科」、出版社：彰国社、’００年第１版（多線体 ｐｐ９４−９５，日詰明男の立体組織およびアラン・ホールディングの星型多軸体ｐ６９の図９，日詰明男の立体組織 ｐ９４の図１４）
【非特許文献２１】「形の文化誌４」、出版社：工作舎（生命の形と球と秩序構造―黄金軸と多軸体 ｐｐ１１８−１２７）
【発明の効果】
【００８３】
ＭＲＧ構造の特徴は、これまでの伝統的なスペースフレームの連結に勝る経済性、柱のない大空間の実現、工期短縮、組み立ての容易さ、剛性を有しつつも柔軟な構造を有する点にある。
本ドーム型構造体は、前記特徴を有するのみならず、以下に示す効果ならびに利点を有している。
【００８４】
ＭＲＧ構造によるドームにおいては、連結する支持材の幾何解析は容易ではなく、構造全体の設計には困難を要していた。しかし本ドーム型構造体は、その形成のしくみが幾何学的構造の原理を内包するものであり、これを基に最終構築物の構造体を構築することができるため幾何解析および設計が容易となる。
【００８５】
また、その容易性によって幅広い構造用要素の材料選択が可能となる。すなわち、従来のように軸状の構造用要素によるものだけでなく、立体トラスやパネル材によるものを用いることができる。その結果としてドームの屋根をパネル材によって覆うことができ、恒久的な建築物を提供することができる。
【００８６】
更なる効果として、本ドーム型構造体は、その形成のしくみにゾーン多面体の特質を有し、その特質を活かすことによって形態の自由度を有する構造体を提供することができる。それによって建築への適用範囲を広げる可能性を有している。
【００８７】
更に利点として、本ドーム型構造体の核であるゾーン多面体の備えている座標軸に平行な構造用要素を直立する支柱として据えることで、安定した立脚部およびその容易な施工性を実現することができる。それに加え、この直立する支柱に施す壁面ならびに開口部は、垂直に位置しているため、既製の開口部品の組み込みが設計上容易となる。
【００８８】
他の利点として、本ドーム型構造体をパネル材による構造用要素によって構築すれば、その形態が凹凸面を成すことで、強風や台風による風の流れに対して効率よく乱流を生じさせることができ、風圧を軽減することができる。
以下、発明を実施する最良の形態ならびに実施例の様々な形態を示すことで、以上述べた効果ならびに利点のより一層の把握がなされるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８９】
最良の形態では、第一工程において核として設定するゾーン多面体にゾーン９０面体を用いる。
第二工程は、このゾーン多面体に基づくゾーン多軸体の形成である。その形成にはこのゾーン多面体の備えている座標軸およびゾーンを用いることになる。そこで先ず、この座標軸およびそのゾーンを明確に示すため、当該ゾーン多面体の形成から説明する。
【００９０】
前記ゾーン多面体の備えている座標軸とは、ゾーン多面体を形成する基軸となる座標軸のことである。ゾーン多面体の形成原理に基づけば、任意設定した座標軸構成から体を形成することができるが、一般的なゾーン多面体は主に正多面体の備えている回転対称軸を座標軸に用いている。その理由としては幾何解析や設計が容易であるからである。
【００９１】
ゾーン９０面体も同様であり、正十二面体の備えている３回転対称軸を基軸に形成されている。図１５は、その正十二面体４およびその多面体の備えている３回転対称軸（Ｂ２０〜Ｂ２９）を示している。なお、この回転対称軸という名称は正多面体に関わる場合のみ用い、本発明を構成する各工程においてはこれを座標軸と呼び区別する。
【００９２】
ゾーン９０面体は、これら１０本から構成する回転対称軸を正十二面体から抽出し、これを座標軸とし、各座標軸に対応するゾーンの形成を行なうことでその体が形成される。
当該ゾーン多面体の形成過程を示すため、図中鉛直に位置する座標軸Ｂ２０の方向より見るこの座標軸構成を図１６で示す。この図においては、座標軸Ｂ２０に対応するゾーンＣ２０の形成が示されている。そして、他のすべての座標軸に対しても同様にゾーンの形成を行なうことで、図１７で示すゾーン９０面体Ａ２が形成される。
【００９３】
次に第二工程のゾーン多軸体の形成を説明する。この工程の初段階では、ゾーン多軸体を形成するための手段として、ゾーン延長面による構成を行う。その構成によって立体状構成要素の形状を定めることができる。すなわち、その構成によって立体状構成要素の断面が収まる位置を定める基準線が求められる。
図１８は当該ゾーン多面体の一つの座標軸Ｂ２０に対応するゾーンＣ２０を平面図で示し、立体状構成要素が配置する位置を示している。その配置を定める基準線は、次に示す要領で求める。
【００９４】
ゾーンの一つ置きの面をそのゾーンに対応する座標軸に対して平行に延長し、これをゾーン延長面とする。当該図面で示せば、円柱状の立体状構成要素（Ｄ２０ｂ，Ｄ２０ａ）の内方に位置するゾーン構成面であり、この面を対応する座標軸Ｂ２０に対して平行に延長する。図においてその断面は実線で示されている。
【００９５】
そしてこの設定をすべてのゾーンに対しても同様に行うことで、ゾーン多面体の外殻をゾーン延長面によって構成する。図１９はその延長面による構成Ｇ２を示すものである。
しかしゾーンを構成する一つの面は、二つゾーンにも含まれており、二つの座標軸にも対応している。よって、この設定に従えばゾーンの一つの面は二つの座標軸方向に対してもゾーン延長面を形成する場合もありえる。その場合、ゾーン延長面を形成しないゾーン構成面が生じることになる。
【００９６】
そこで設定には、ゾーンの一つの面は一つのゾーン延長面に対応するという条件を加える。これによってゾーン上にゾーン延長面が互いに重なることなく配置することができる。
【００９７】
次の段階では、このゾーン延長面による構成を基に立体状構成要素の断面の位置を定める。図１８に戻って示すと、座標軸Ｂ２０に平行に位置するゾーン延長面の断面である線とその両端に位置する他のゾーン延長面が示す線Ｆ２によって囲む空間に目的とする立体状構造要素の断面が位置する。すなわちこの図では立体状構成要素（Ｄ２０ｂ，Ｄ２０ａ）の断面が位置する三角形の空間である。
【００９８】
先に述べた幾何学的構造の原理の項では、ゾーン多軸体の構造原理を端的に示すため、この立体状構成要素を円柱状の軸で示した。しかしこの立体状構成要素は、目的とする最終構築物において構造用要素となり、その形態は角柱状や立体トラスのフレームワーク・パネル状・あるいはそれらのいずれかの組合せであっても可能となる。その具体例は実施例で示していくが、この最良の形態においてもゾーン多軸体の形成を端的に示す必要があるため、立体状構成要素の形状を円柱状の軸とする。
【００９９】
立体状構成要素の断面の位置をより明確に図示するため、図１８右下の２つの立体状構成要素（Ｄ２０ｂ，Ｄ２０ａ）を拡大して説明する。
図２０はその拡大図である。立体状構成要素（Ｄ２０ｂ，Ｄ２０ａ）の断面は、ゾーン延長面によって囲む三角形の空間の三辺に内接する位置に置く。この図から分かるが、立体状構成要素（Ｄ２０ｂ，Ｄ２０ａ）はその外方に交差して位置する他の立体状構成要素（Ｄ２３ａ，Ｄ２１ａ，Ｄ２４ｂ）と接することになる。
この様に断面の位置設定をすることで、各立体状構成要素は互いに点を介して接することになる。さらにそのドーム型構造体においては、この接点に接続手段としてコネクタ等を設けることによりその基本構造を固定することになる。
【０１００】
そしてこの工程の第三段階では、前記立体状構成要素の断面をその垂直方向へと平行移動することによって円柱状の立体状構成要素を形成する。
【０１０１】
以上述べた設定に従って、当該ゾーンＣ２０上に配置した立体状構成要素の斜視図を次の図２１で示す。図中、鉛直に位置する座標軸Ｂ２０に対応するゾーンＣ２０は斜線で示している。そのゾーン上に位置する立体状構成要素（Ｄ２０ａ，Ｄ２０ｂ）は、該立体状構成要素に対応する座標軸Ｂ２０の方向に対して理論上無限に延長しているが、この構成を明瞭にするため、その交差箇所を除き延長部は省略して示している。
【０１０２】
立体状構成要素（Ｄ２０ａ，Ｄ２０ｂ）は円柱状の形状であり、その断面は先の設定によってそれぞれ大きさが若干異なっている。それにより２種類の立体状構成要素からゾーン多軸体が成り立つことになる。この直径を同じ大きさに設定にして、一種類の直径の立体状構成要素からなるゾーン多軸体を形成すれば、それは単一形状の部材からなり経済的な効果を上げることができる。
その場合、立体状構成要素の断面位置設定において、その直径もしくは断面形状を統一し、且つ各立体状構成要素が互いに点もしくは面を介して接することができるように位置の調整を行えばよい。
【０１０３】
この立体状構成要素の断面位置設定を請求項１に照らし合わせて説明する。図を参照に示すと、図２２は当該座標軸Ｂ２０の方向から見た該座標軸に対応するゾーンＣ２０上の立体状構成要素の位置範囲を示した平面図である。その設定は図中斜線で示す範囲、すなわち立体状構成要素を配置するゾーン構成面とその左右に位置するゾーン構成面の延長Ｆ２の線との交差によって形成する空間（Ｈ２０ａ，Ｈ２０ｂ）を立体状構成要素が貫通する空間と設定すればよい。そしてこの空間内で各立体状構成要素の直径もしくは断面形状を統一し、各立体状構成要素が互いに交差する箇所に接続手段であるコネクタ等を設けることになる。なお以下、この立体状構成要素の貫通する空間を立体状構成要素の貫通空間Ｈという。
【０１０４】
次に、請求項２に照らし合わせて説明すれば、立体状構成要素の断面位置設定は必ずしもこの貫通空間内に限定するものではなく、その立体状構成要素の断面の一部分がその空間内に位置することによっても成り立つ。
例えば、当該円柱状の立体状構成要素の接続が点を介したものでなく、どちらかの立体状構成要素が他方の立体状構成要素を貫通して交差する場合である。
【０１０５】
具体的に図面を用いてその断面位置設定を説明するため、先の図２０における立体状構成要素（Ｄ２０ａ，Ｄ２０ｂ）の断面を拡大して示す。
図２３は、その二つの断面を対応する座標軸方向から見た拡大平面図であり、その位置を個々に示したものである。同図（ｂ）で示す立体状構成要素Ｄ２０ｂの断面は立体状構成要素の貫通空間Ｈ２０ｂ内に収まっている。その直径と同じ大きさに他の立体状構成要素も統一すれば、同図（ａ）で示す立体状構成要素Ｄ２０ａの断面内方部分が立体状構成要素の貫通空間Ｈ２０ａを内方側に越えて位置することになる。それと同時に、この立体状構成要素Ｄ２０ａは、同図（ｂ）で示す立体状構成要素Ｄ２０ｂの外方に位置する立体状構成要素Ｄ２１ａと同形状であり、その内方に位置する立体状構成要素Ｄ２０ｂと互いに双貫して交差することになる。
【０１０６】
当該設定では、双貫部６で示すように、立体状構成要素Ｄ２１ａがその内方に位置する立体状構成要素Ｄ２０ｂによって貫通される場合であり、両立体状構成要素は双貫部における貫通面を介して互いに交差することになる。
【０１０７】
なお、当該例の立体状構成要素を角柱状の形状で示した場合、その交差箇所の形状は軸組工法に見られるような仕口加工となる。その最終構築物においては、その接続箇所に固定金物等を設け固定すればよい。
【０１０８】
そして前述の断面位置設定による立体状構成要素の形成を他の各立体状構成要素の貫通空間に対しても同様に行うことにより、ゾーン多面体の外殻に立体状構成要素を形成する。
【０１０９】
最後の段階では、それらの立体状構成要素を抽出することでゾーン多軸体を形成することになる。図２４はそのゾーン多軸体Ｅ２を示す図である。円柱状の立体状構成要素の断面位置設定は、請求項１による設定に従っている。またその立体状構成要素は理論上無限延長の長さを有するが、当該ゾーン多軸体を明確に示すため相互に交差する箇所を残し、その外方延長部を切断して示している。
【０１１０】
第三工程においては、前記立体状構成要素の互いに交差する箇所を保持した上で、その外方延長部を任意の箇所にて切断して取り除き、残る内方側を目的とするドーム型構造体を構築する構造用要素に転換し、それらが互いに交差する箇所に接続する手段を設けることで中空状構造体を形成する。
【０１１１】
当該立体状構成要素は円柱状の形状であり、これを構造用要素とすることから、中空状構造体の形成にはパイプ状の鋼管材を用いることができる。その場合、接続手段としては仮設用鋼管パイプのクランプの様に互いの交差箇所を固定するコネクタを取り付けてもよいし、あらかじめ鋼管材に互いに接続するためのジョイント金具を設けておいてもよい。
なお当該中空状構造体を示す図は、先に示した図２４の当該ゾーン多軸体を示す図により容易に理解できるため省略する。
【０１１２】
第四工程においては、このようにして形成する中空状構造体の主要な構造用要素を抽出して目的とするドーム型構造体を構築する。その主要な構造用要素とは、ドームの天蓋部およびそれを支える支柱部に該当する箇所である。更に、該構造用要素を任意箇所にて延長もしくは切断・削除、更に平行に反復追加することで目的とする構造体を変容することもできる。
【０１１３】
具体的に、そのドーム型構造体の一例を以下の図面で示す。図２５で示すドーム型構造体Ｌ２ａは、中空状の内部空間を有する自立可能な構造を示している。なお、各構造用要素を接続するコネクタの図示は省略する。
【０１１４】
このドーム型構造体Ｌ２ａは、前記中空状構造体から天蓋部用の構造用要素ならびに立地面に垂直に位置して支柱となる構造用要素を抽出して成り立っている。その構築においては、鉛直に位置する座標軸Ｂ２０に対応する構造用要素（Ｊ２０ａ，Ｊ２０ｂ）を下方向に延長し、それらを設置面にて切断し、天蓋部を支える安定した支柱となしている。
【０１１５】
必要に応じ、天蓋部の高さを図が示すよりも高く設定するならば、支柱となる構造用要素（Ｊ２０ａ，Ｊ２０ｂ）に対して斜めに接続する支持材を下方向に反復かつ平行に設置すれば構造としての安定を図ることができる。例えば図中二点破線で示した構造用要素７は、その上方に位置する構造用要素Ｊ２４ｂの平行かつ反復を想定している。
【０１１６】
またこの構造体に対してより広い空間を得たいならば、任意の座標軸に対応する一組の構造用要素の中間部分を延長し、構造体内部の空間を広げることができる。
例えば、図中座標軸Ｂ２４に対応する構造用要素（Ｊ２４ａ，Ｊ２４ｂ）は、天蓋部中心を斜めに他の構造用要素と交差して連結しており、この構造用要素の中間部を延長することによってより広い内部空間形成することができる。
【０１１７】
図２６はその拡大した構造体Ｌ２ｂを示している。この延長にともなって、構造用要素（Ｊ２４ａ，Ｊ２４ｂ）の外方に交差して接続する他の構造用要素を平行かつ反復して追加接続することによって天蓋構造部のより一層の安定を図ることができる。そして立地面に垂直に位置する支柱となる構造用要素の延長部を接地面にて水平に切断することで、ドーム型構造体が自立可能となる。
【０１１８】
次に実施例１〜３を示すが、それらの実施例は、第一工程において核となるゾーン多面体の面数をより多くした場合のドーム型構造体を示すものである。その形成過程において、立体状構成要素および構造用要素の設定は先に示した「発明を実施する最良の形態」と同様である。
【実施例１】
【０１１９】
核として用いるゾーン多面体は１３２面からなる。このゾーン多面体は、切頭六面体（Ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｃｕｂｅ）の各頂点と体芯とを結ぶ１２本の線からなる座標軸を基に形成されている。
図２７でそのゾーン１３２面体Ａ３を示す。そしてこの球形状の多面体を核とするドーム型構造体の形成を図２８で示す。このドーム型構造体Ｌ３の内部には核としてのゾーン多面体を想定で示しており、その外殻に構造用要素が規則的に配置している様子が分かる。
【実施例２】
【０１２０】
核として用いるゾーン多面体は５５２面からなる。このゾーン多面体は、切頭立方８面体（Ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｃｕｂｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ）の各頂点と体芯とを結ぶ２４本の線からなる座標軸を基に形成されている。
図２９でそのゾーン５５２面体Ａ４を示す。そしてこの球形状の多面体を核とするドーム型構造体の形成を図３０で示す。このドーム型構造体Ｌ４の内部には核としてのゾーン多面体を想定で示しており、その外殻に構造用要素が規則的に配置している様子が分かる。
【実施例３】
【０１２１】
核として用いるゾーン多面体は８７０面からなる。このゾーン多面体は、菱形１２・２０面体（Ｒｈｏｍｂｉｃｏｓｉｄｏｄｅｃａｈｅｄｒｏｎ）の各頂点と体芯とを結ぶ３０本の線からなる座標軸を基に形成されている。
図３１でそのゾーン８７０面体Ａ５を示す。そしてこの球形状の多面体を核とするドーム型構造体の形成を図３２で示す。このドーム型構造体Ｌ５の内部には核としてのゾーン多面体を想定で示しており、その外殻に構造用要素が規則的に配置している様子が分かる。
【実施例４】
【０１２２】
以上のドーム型構造体は、その構造用要素が円柱状の材料からなる場合であったが、 次に示す実施例はそれが角柱状の材料からなる場合である。その構造用要素は、その断面形状が矩形であることから、木材の他、Ｈ鋼によるものを想定することができる。
【０１２３】
核として、引き続き先に示したゾーン９０面体を用いる。
第二工程ではゾーン多軸体を形成し、その立体状構成要素の断面は矩形をなすが、その配置設定については前実施例同様であるため説明は省略する。
よって第三工程より説明する。当該ゾーン多軸体に対応する中空状構造体Ｋ６を図３３で示す。当該実施例においては、その構造用要素の断面が矩形であることから角材を用いることにする。なお、各構造用要素の延長部分は、その接続箇所より外方を斜めに切断して取り除いている。また当該図において、各構造用要素の互いに交差する箇所に施す接続手段はこの図面では示してはいない。
【０１２４】
構造用要素がこの様に角材である場合、それらを相互に連結する接続手段は、金属板による溶接成型あるいは鋳型成型によるコネクタを用い、これと材とをボルトで固定すればよい。当該実施例においてはこの接続手段をコネクタとする。そのコネクタを構造用要素に取り付けた一例を、図中２点破線の円形範囲８を拡大して示す。
【０１２５】
図３４がその拡大図であり、各コネクタ（Ｍ６ａ，Ｍ６ｂ，Ｍ６ｃ）は、２本の構造用要素が交差する角度を固定し、ボルトによってコネクタ自身と材とを接続している。このコネクタの種類は構造用要素の交差する角度により異なり三種類となる。
更に、このコネクタおよび支持材の固定をより明瞭に示すため、図中上部に位置するコネクタＭ６ｃを代表にその細部について図面を参照に説明する。
【０１２６】
図３５はコネクタＭ６ｃとそれを介して接続する２本の構造用要素を抽出した斜視図である。この図が示す様に、コネクタは金属板もしくは鋳型成型によるものでよく、設計は当該ゾーン多軸体の幾何解析に基づいて行う。また、このコネクタが示す様に、構造用要素の片側だけをコネクタのフランジ部分で受けてボルトによって固定することで、施工時における最終構築物の組立てを容易にすることができる。
【０１２７】
当該実施例の構造用要素を設計するには、第二工程における立体状構成要素を先に示した図２２を参照に配置し、以下のように設定すればよい。
図３６は、図３３で示した中空状構造体が備えている一つの座標軸Ｂ２０の方向から見る、該座標軸に対応する構造用要素を部分的に抽出した平面図である。前工程での立体状構成要素の貫通空間は２種類あり、それぞれ図３６の（ａ），（ｂ）で示している。
【０１２８】
この平面図で示す立体状構成要素の貫通空間（Ｈ２０ａ，Ｈ２０ｂ）は、ゾーンＣ２０におけるゾーン延長面Ｆ２が示す線およびその両端に位置する他のゾーン延長面Ｆ２が示す線との交差によって囲む空間である。この空間に立体状構成要素の断面全て、あるいはその部分が位置することになる。そして次の工程にてその立体状構成要素を構造用要素へと転換する。当該実施例においては、構造用要素の製造過程における経済性を高めるため、その断面形状を一種類に統一している。なお図中、この構造用要素に施す接続手段（Ｍ６ａ，Ｍ６ｂ，Ｍ６ｃ）はコネクタを示している。
【０１２９】
図３７で示すドーム型構造体Ｌ６は、中空状の内部空間を有する自立可能な構造を示す一例である。図中鉛直に位置する座標軸Ｂ２０に対応する全ての構造用要素（Ｊ６０ａ，Ｊ６０ｂ）を設置面に向けて延長し、それらを接地水平面にて切断することで天蓋部分にあたる構造用要素を支える支柱を形成している。なお、この図面においてコネクタを示す箇所は省略する。
【０１３０】
この構造体の最終構築物への適用として、その組立ての簡易性からパーゴラ等に用いることができる他、構造体内側に天蓋シートを支持材から均等に張ることで簡易のドームが出来上がり、各種イベントや屋外見本市等に利用できる。更に、後に示す実施例では構造用要素をパネル化することで構築するドーム型構造体を示していくが、その骨組みとして利用することができる。
【実施例５】
【０１３１】
構造用要素の材料選択は、単に軸材とするだけではなく、パネル材にすることもでき、それによって最終構築物の適用範囲を広げることができる。加えてドームの天蓋部および壁面を総パネル化することで構築物としての恒久性を高めることができる。
次に示す実施例では、構造用要素にパネル材を用いた構造体を示す。その構造を端的に示すため、核として先の図１で示したゾーン３０面体Ａ１を用いることにする。
【０１３２】
第二工程であるゾーン多軸体の形成において、立体状構成要素の配置設定を行うためその手段としてゾーン延長面の構成を示す。各ゾーンにおける一つ置きの面を該ゾーンに対応する座標軸に平行に延長し、かつゾーンの一つの面が一つのゾーン延長面に対応する設定の下にゾーン延長面による構成を形成する。
図３８はゾーン３０面体を核とするゾーン延長面による構成Ｇ１を示している。図中、各延長面の両端は理論上外方に向って無限延長となるが、この延長面の構成を明瞭に示すためその両端は省略して示している。
【０１３３】
次に、ゾーン上に立体状構成要素の配置を定めるため、当該ゾーン多面体の一つのゾーン上におけるゾーン延長面をこの体より抽出して示す。
図３９は、当該ゾーン多面体Ａ１の一つのゾーンＣ１０に配置するゾーン延長面（Ｆ１０〜Ｆ１５）を、対応する座標軸Ｂ１０の方向から示した平面図である。この図においてゾーン多面体Ａ１の輪郭は、座標軸Ｂ１０に対応するゾーンＣ１０である。立体状構成要素は、ゾーンの一つ置きの面に対して設置する。当該平面図においては、座標軸Ｂ１０に平行に位置するゾーン延長面Ｆ１０とその左右に位置する他のゾーン延長面（Ｆ１１〜Ｆ１５）が示す線によって囲む三角形の空間が立体状構成要素の貫通空間Ｈ１０となる。
【０１３４】
当該実施例では、この空間内の外方２辺をパネル材の断面外方縁部とみなす。そしてこの断面を垂直方向に平行移動することによって目的とする立体状構成要素を形成する。
図４０は、ゾーンＣ１０に配置した全ての立体状構成要素を示している。座標軸Ｂ１０に対応する立体状構成要素Ｄ７０は、この平面図において断面を見せている。その両端に位置する他の立体状構成要素（Ｄ７１〜Ｄ７５）は、理論上外方に向かって無限の長さを有するが、図中その両側延長部は省略して示している。また、これらの構成を図４１の斜視図で示すことで、その構成が立体的に把握されるであろう。
【０１３５】
そして前述の設定を全てのゾーンに対応する立体状構成要素の貫通空間に対しても同様に行なうことで、ゾーン多面体の外殻に立体状構成要素を形成し、さらにそれらを抽出することでゾーン多軸体を形成することになる。
図４２はそのゾーン多軸体Ｅ７の斜視図を示している。この実施例では、山折り状の立体面からなる立体状構成要素から構成することになる。なお、この図においても構造を明確に示すため、各構成要素の無限延長部は省略して示している。また、以降に続く実施例の図面においても、ゾーン延長面および立体状構成要素の無限延長部は同様に省略する。
【０１３６】
第三工程である中空状構造体の形成においては、前記立体状構成要素を構造用要素とし、それらが互いに連結して構造体が形成する様、互いに交差する箇所を保持し、該構造要素の外方延長部を適宜な長さに調整をする。
【０１３７】
当該実施例では、先に示した図４０における立体状構成要素の部分範囲９を拡大し、それを詳細に示していく。
図４３は、その拡大図であり、立体状構成要素Ｄ７０ならびにその両側に交差して重なる立体状構成要素（Ｄ７２，Ｄ７５）を示している。その切断線の設定を手前に位置する立体状構成要素Ｄ７２を代表にして示す。先ず、その内方に接して交差する立体状構成要素Ｄ７０との連結部１０は保持する。そして立体状構成要素の貫通空間Ｈ１０の外方頂点１１を始点とする切断線１２に沿って、当該立体状構成要素Ｄ７２を切断し、その外方延長部を取り除く。その際、その切断面は前記立体状構成要素Ｄ７０の延長方向に対して平行に切断する。
【０１３８】
そして、全ての立体状構成要素に対しても同様に切断設定を施し、残る内方側の立体状構成要素をパネル材による構造要素へと転換することで中空状構造体を形成することになる。
図４４は、その中空状構造体Ｋ７の斜視図を示している。この様に立体状構成要素を最短に設定することで中空状構造体を形成し、それを変容させることでドーム型構造体へと導いていく。
【０１３９】
次に当該構造用要素のパネル化の詳細について図を参照に説明する。
最終構築物が比較的小規模ならば、パネルには板状の材料を用い金具等で連結すればよい。しかし、当該実施例では、恒久性および剛性を高めた住居を想定し、フレーム材を用いたパネルを用いる。
【０１４０】
図４５は、当該パネルの分解斜視図を示すものである。この構造用要素は、稜線で縦に二分割して後に組み立てる設計となっている。また構造体を組み立てる前には既にパネル化しておく。そうすれば、施工時にそれらをつなぎ合わせることで構造体を容易に、かつ迅速に組み立てることができる。分割パネルには鋼鉄製フレーム１３に鋼板１４を張り合わせ、その張りあわせた部材は、分割パネル１５で示している。両分割パネルは、組み立て施工時、フレームに穿たれた数箇所の孔を通してボルトで固定する。パネル相互の連結も同様にフレームをボルト等で固定すればよく、それによって構造体の剛性を高めることができる。なお、パネル同士の接合箇所には防水処置のため、ゴム製のパッキング等１６をあらかじめ取り付けておけばよい。
【０１４１】
第四工程であるドーム型構造体を組立てる際、パネル長手両端は開口部となり、構造体の内部空間が外部空間とつながることになる。そのためこの開口部は構造体組立て後、鋼板を張り合わせ密閉板１７とする。しかし、最終構築物の目的に応じて採光窓１８として強化ガラスをはめ込むことも可能であり、或いは換気口１９にすることもでき、この開口部はそれらの機能に転用することができる。
【０１４２】
前記パネルによって組み立てたドーム型構造体の斜視図を、次の図４６において示す。このドーム型構造体Ｌ７は、前述の中空状構造体を基本構造とし、それに鋼鉄製の支柱部材２０を設けて高床式に自立し、その構造体を二つ連結した構成となっている。その連結方向は、該構造体の備えている座標軸Ｂ１１に平行となっている。二つのドーム型構造体において、該座標軸Ｂ１１に対応する構造用要素が鋼鉄製の支持部材２１によって繋がることで構造の安定を確保している。該支持部材２１ならびに支柱部材２０は、先に示した図４３で示す様に、対応するパネル材の内方側にボルト等で固定すればよい。
【０１４３】
その他、このドーム型構造体の二次的機能として、パネルの開口部には最終構築物の目的に応じ適宜に採光窓１８や換気口１９を取り付けることができる。或いは密閉板１７を取り付けて外壁面としてもよい。なお、構築物の側面に開閉窓を設けたいのであれば、図で示す様に鉛直に位置する構造用要素に取り付けることができる。
【０１４４】
ここで示したドーム型構造体は、内部に十分な床面積を得るため、内部空間の３分の１の高さに床を設置すればよい。また、両構造体の内部空間の連結手段として、該構造体における五つの構造用要素が交差する箇所を相互に貫通することで連結口を設けることができる。
【０１４５】
具体的に、その断面図を示すことで、その居住空間を把握することができるであろう。図４７（ａ）は当該ドーム型構造体Ｌ７の内部空間を示した立面断面図であり、同図（ｂ）は内部空間の床面位置での平面図を示している。
【０１４６】
この実施例では、基の中空状構造体の変容として構造用要素に柱状の延長部を加え、高床式のドーム型構造体を示した。しかし本発明のドーム型構造体には、この高床式構造をとらず、パネル材となる構造用要素を変容させることで自立する構造も選択することができる。次の実施例ではその一例を示す。
【実施例６】
【０１４７】
目的とする構造体は、図４４で示した中空状構造体Ｋ７を用いて形成する。図中鉛直に位置する座標軸Ｂ１０に対応する構造用要素Ｊ７０を設置面方向に延長し、設置面で直立する構造体を形成する。
図４８はそのドーム型構造体Ｌ８を示している。図中二点破線で示す構造用要素を取り除くことにより、該ドーム型構造体Ｌ８は、内部空間が立地面向けて開放し、立地面より立ち上がるドーム状の空間を形成することになる。
【０１４８】
構造体の天蓋部を支える各構造用要素Ｊ８０の間にはドームの内から外へと通じる空間が生じる。このため、必要に応じて構造体の剛性を高めるのであれば、図４９で示す様に、補助パネル２２ならびに小片パネル２３を用いてその空間を閉じ補強をすればよい。なお、最終構築物の意匠性を考慮するならば、構造体の側面に位置する構造用要素端部の切断設定は切断線２４の位置で行うことで、切断面をその内方に重なる他の構造用要素のパネル側面と面を一つにすることができる。
【０１４９】
その設定の詳細を先に示した図４３の部分拡大図で示す。そして立体状構成要素Ｄ７２で切断設定を説明する。切断線２４は、立体状構成要素の貫通空間Ｈ１０の外方頂点１１を始点に立体状構成要素Ｄ７０の外方側面に対して水平に設定する。この設定に従う立体状構造用要素Ｄ７２の切断面は、その内方に位置する立体状構成要素Ｄ７０の側面と一つになる。
この切断設定を施すことで、図５０の補助パネル２３が示す様に、その切断面と側面とが一つの面として収まるようになる。それにより天蓋部と側壁面との形状を明確に区分でき、側壁面の上昇する形態を意匠的に強調することができる。なお、この側壁パネルには入り口や窓を施せばよい。
【実施例７】
【０１５０】
次にゾーン２０面体を核として形成するドーム型構造体を示す。このゾーン多面体を核とするゾーン多軸体は、２０本の立体状構成要素から成り立っている。そのため、その中空状構造体における構造用要素を軸状の材とすれば、それに対して内部空間は比較的狭くなり、建築物への適用は困難となってしまう。むしろその構造用要素はパネル材あるいは後に示す立体トラスによって形成することが好ましい。当該実施例では先の実施例５同様にパネル材によって形成する場合を示す。
【０１５１】
図５１で示すゾーン２０面体Ａ９はその核である。
第二工程においては、この多面体の外殻に立体状構成要素を配置するため、その手段としてゾーン延長面による構成を行ない、それによって立体状構成要素が配置する空間および断面位置の設定を行なう。
【０１５２】
その設定を明確に示すため、先ず一つのゾーンを抽出して説明する。図５２は、当該ゾーン多面体の一つのゾーンＣ９０に配置する立体状構成要素を該ゾーンに対応する座標軸方向より見る平面図である。この図において設定のための基準線を求めるには、該ゾーン上の一つ置きの面をその面に対応する座標軸Ｂ９０の方向に延長することでゾーン延長面Ｆ９０を形成する。さらにその両端に位置するゾーン面もそれに対応する座標軸の方向に延長することでゾーン延長面を形成する。そして、それらのゾーン延長面によって示す線によって囲まれる空間が立体状構成要素の貫通空間（Ｈ９０ａ，Ｈ９０ｂ）となる。
【０１５３】
構造用要素をパネル材とするには、この貫通空間（Ｈ９０ａ，Ｈ９０ｂ）の外方辺をパネル材の断面外方辺とすればよい。当該立体状構成要素（Ｄ９０ａ，Ｄ９０ｂ）は、そのパネル化を想定した形状となっている。また、これらの構成要素を図５３の斜視図で示すことで、その配置構成が立体的に把握されるであろう。
【０１５４】
そして以上の設定を全てのゾーンに対して同様に行なう。またその際、前記ゾーン延長面による構成を形成する前にはあらかじめ、ゾーンの一つの面は一つのゾーン延長面に対応する設定を行っておく。それによってゾーン上の各立体状構成要素が互い違いに交差して重なる様になる。
そして全ての立体状構成要素を抽出することで、図５４で示すゾーン多軸体Ｅ９を形成することになる。
【０１５５】
第三工程である中空状構造体の形成においては、前記立体状構成要素が互いに交差して重なる箇所を保持した上で、その外方延長部を切断して取り除き、その内方側の立体状構成要素を構造用要素に転換し、それらが互いに連結して構造体が形成する様に、それに接続手段を設けることによって中空状構造体を形成する。
【０１５６】
図５５で示す当該中空状構造体Ｋ９は、先に示した実施例５同様のパネル材による構造用要素からなるものである。この図が示す様に、各構造用要素の切断は、その内方に交差して接続する他の構造用要素の該側面に対してこの切断面が水平となる様に設定してもよい。
【０１５７】
その場合、図５６のドーム型構造体Ｌ９で示す様に、この切断開口部を新たにパネル材等によって覆えば、構造用要素の側面部と切断開口部の面とを共有する一つの面を形成することができる。そして、この開口部側のパネルは側面パネルを形成する際にそれと同一のパネルにすることができ、それによって構築用部材をより少なくすることができる。
【０１５８】
このドーム型構造体Ｌ９を形成するには、鉛直に位置する座標軸Ｂ９０に対応する構造用要素（Ｊ９０ａ，Ｊ９０ｂ）を該座標軸に対して平行に延長して支柱材を形成する。そして中空状構造体の下方を構成する構造用要素を取り除き、天蓋部分に当たる構造用要素を用いる。
図５７は、このドーム型構造体によって構築する最終構築物を示している。この構造の側面開口部は、当該中空状構造体の面に沿って外壁面を施せば調和した形態を形成することができる。なお、窓や出入り口等はこの開口側に施すことが好ましい。
【実施例８】
【０１５９】
次に示す実施例は、軸材を構造用要素とする構造体であるが、その立体状構成要素の貫通空間に軸材が２本通る場合である。実施例１〜３で示したドーム型構造体の内部空間は広くドームとしての有用性は高い。しかし核となるゾーン多面体の面数が比較的少ない場合、立体状構成要素の貫通空間内において前実施例同様に単軸を形成すれば、その内部空間は比較的狭くなり、その有効性は低くなってしまう。
【０１６０】
例えば、ゾーン３０面体とゾーン９０面体のそれぞれを核とするゾーン多軸体（図１１ならびに図２４を参照）において、その立体状構成要素を単一の軸状とした場合、ゾーン多軸体の内部空間は前者の方が後者よりも狭くなることが分かる。
【０１６１】
この様な比較的面数の少ないゾーン多面体を核として用い、かつ軸材を構造用要素とし、そのドーム型構造体において有効的な空間を形成したい場合は、その立体状構成要素の貫通空間内に複数の軸状の立体状構成要素を配置設定すればよい。
以下、この複数の軸を複軸といい、この複軸によって構築するドーム型構造体の詳細を説明する。なお、核としてはゾーン３０面体を用いる。また、ゾーン多軸体を形成するためのゾーン延長面による構成は実施例５で示した通りである。よってこの構成による立体状構成要素の設定段階より説明する。
【０１６２】
先ず、その立体状構成要素の貫通空間を図示する。先に示した実施例５はゾーン３０面体を核としていたのでその図面を用いると、図４０はゾーン３０面体の外殻に設定された立体状構成要素の貫通空間を示している。そしてより詳細に図示する為、その部分範囲９を拡大して示す。
【０１６３】
図５８はその範囲を拡大し、立体状構成要素の貫通空間Ｈ１０における複軸の断面位置設定を示している。この貫通空間Ｈ１０内に複軸の断面位置を設定するには、その左右に交差して重なる他の立体状構成要素（Ｄ１０５，Ｄ１０２）を配置し、それらと接続可能となる様に左右に分かれて位置する二本の立体状構成要素Ｄ１００を配置すればよい。当該例ではその第二工程であるゾーン多軸体の形成を端的に示すため、この立体状構成要素を円柱状の軸で示している。
【０１６４】
この設定によって形成するゾーン多軸体Ｅ１０を次の図５９で示す。当該実施例のドーム型構造体は、その構造用要素が角柱状の材からなり、その材の外殻をパネルで覆う構造とする。そこで次にこのゾーン多軸体の立体状構成要素の形状を角柱状に置き換える設定を示す。
【０１６５】
図６０は立体状構成要素の貫通空間Ｈ１０を拡大した図であり、その空間に位置する角柱状およびパネル形状の構造用要素の断面を示している。立体状構成要素Ｄ１００ａの断面は円柱状に代わり角柱状を示している。それに加え、その外方に位置する山形の断面を示す第二の立体状構成要素Ｄ１００ｂは、前記立体状構成要素の外殻を覆うパネル形状となっている。
【０１６６】
これら２種類の立体状構成要素から形成するゾーン多軸体および第三工程に形成する中空状構造体の図示は省略する。
第四工程においては、目的とするドーム型構造体の構造用要素が角柱状の材からなり、それを骨組みとする。そこで先ず、その骨組み構造について図面を参照に説明する。
【０１６７】
図６１で示す構造がその構造用要素から構築するドーム型構造体Ｌ１０ａの骨組みである。なお各構造用要素の相互連結は、実施例４で示した構造体と同様の要領によるコネクタを介して行なっている。
【０１６８】
次に、この骨組みに第二の構造用要素であるパネル材を取り付けることで最終的なドーム型構造体を形成する。そこで当該ゾーン多軸体ならびに中空状構造体を形成する工程において、その立体状構成要素を以下の様に設定する。
【０１６９】
先に示した図６０に戻って、その設定について説明する。先ず、図が示す第一の立体状構成要素（Ｄ１０５ａ，Ｄ１０２ａ）の外方延長部を切断線２６によって切断して取り除く。またこれと並んで、図面では省略するが、その外方に接続することになるパネル材による第二の構造用要素の外方延長部も切断線２６によって切断して取り除く。その際、その切断面側は開口部となるが、その部分にはその内方に接続するパネル材による構造用要素の側面と面を一つにするパネル材を施す。それによって、ドーム天蓋部を全てパネルで覆うことになる。
【０１７０】
その第二のドーム型構造体Ｌ１０ｂを図６２で示す。この実施例が示す様にその最終構築物の基本構造が第一の構造用要素である骨組によって形成している場合、第二の構造用要素であるパネル材は、実施例５のパネル材による構造要素の様に必ずしも相互に重なって連結する必要はない。むしろ、この第二の構造用要素は恒久的な構築物を目的とするドーム型構造体の屋根や外壁の形態と見なすことができる。
【０１７１】
よって外部を覆うパネルを製造する場合、図６３で示す様にその部分的パネルは集約して三つのパーツに集約してもよい。各パネルパーツは図６２と照らし合わせれば、構造用要素Ｊ１０ａが三角形の輪郭を形成している箇所であり、構造用要素Ｊ１０ｂは先に述べた切断面側のパネルを含む形状である。また構造用要素Ｊ１０ｃは五角形を形成する箇所である。
【実施例９】
【０１７２】
本発明のドーム型構造体は、その骨組みを短軸や複軸といった軸材によって構築する他に、以下に示す実施例のごとく立体トラスによっても構築することができる。その構造は、軸材による骨組み構造よりも剛性が高いため、目的とする最終構築物の規模が比較的大きく恒久性を必要とする場合に適している。
【０１７３】
以下、図面を参照にその具体例を説明する。核としては図１７で示したゾーン９０面体Ａ２を用いることにする。この多面体から形成するゾーン延長面による構成は図１９によって示されており、その構成を基に立体状構成要素を定めていく。
そして図２２においては、その立体状構成要素の貫通空間（Ｈ２０ａ，Ｈ２０ｂ）を示しており、この空間が立体状構成要素の断面となる。
【０１７４】
次に、この断面位置設定による立体状構成要素の配置を図示する。図６４は、その配置を端的に図示するため、座標軸Ｂ２０に対応するゾーンに配置する立体状構成要素を示している。この配置を全ての座標軸に対応するゾーンにおいても同様に行ない、かつゾーンの一つの面には一つのゾーン延長面ひいては一つの立体状構成要素が対応する設定によって、核の外殻を立体状構成要素が規則的に覆うことになる。そして全ての立体状構成要素を抽出することで、次の図６５で示すゾーン多軸体Ｅ１１ａを形成することになる。
【０１７５】
第三の工程ではこの立体状構成要素を構造用要素へと転換することによって中空状構造体を形成する。
その工程の第一段階としては、各立体状構成要素が互いに交差して重なる箇所を保持し、その外方延長部を切断することで第二のゾーン多軸体を形成する。
【０１７６】
その切断設定を、座標軸Ｂ２０に対応するゾーンに配置する立体状構成要素を示す平面図を用いて示す。
図６６はその平面図であり、座標軸Ｂ２０に対して平行に位置する立体状構成要素（Ｄ１１０ａ，Ｄ１１０ｂ）はその断面を見せており、その両側に控える他の立体状構成要素（Ｄ１１１〜Ｄ１１９）を用いて切断設定を示す。
【０１７７】
先ず、前記立体状構成要素（Ｄ１１０ａ，Ｄ１１０ｂ）の断面形状である三角形の外方二辺の延長線２７を切断線とし、次にその両側に控える立体状構成要素（Ｄ１１１〜Ｄ１１９）をこの切断線に沿って、その切断面がその内方に重なる立体状構成要素の側面と平行になる様に切断して取り除く。
次の段階で、この切断設定を他の立体状構成要素に対しても同様に行なうことで、次の図６７で示す第二のゾーン多軸体Ｅ１１ｂを形成することになる。
【０１７８】
各立体状構成要素の切断面は、その内方に交差して重なる他の立体状構成要素の側面と面を一つに成している。それによって、後にこの面を中空状構造体においてパネル形状の構造用要素へと転換し、パネル構成の集約化を成す。
【０１７９】
そしてこの工程の第二段階として、前記立体状構成要素の立体トラスへの転換を示すため、図６７で示した第二のゾーン多軸体の立体状構成要素を単体で取り出し、その転換を説明する。
その単体を図６８で示すと、当該ゾーン多軸体は二種類の立体状構成要素（Ｄ１１ａ，Ｄ１１ｂ）から成り立っており、その長手両端の側面は切断面２８である。図中、下段は、その両立体状構成要素の形状を有する立体トラスからなる構造用要素（Ｊ１１ａ，Ｊ１１ｂ）を示している。この構造用要素は、前記立体状構成要素の陵を金属フレームとし、他の構造用要素と接続することを可能とする金属フレームを備えることで、図が示す様に立体トラスを形成することになる。各構造用要素の接続は、金属フレームに穿った孔を通してボルト締めすることで可能となる。
【０１８０】
この構造用要素からなる中空状構造体を次の図６９で示す。中空状構造体Ｋ１１の下方に図示する構造用要素（Ｊ１１ａ，Ｊ１１ｂ）は、該中空状構造体におけるその位置関係を示している。
【０１８１】
第四工程においては、このようにして形成する中空状構造体の主要な構造用要素を抽出して目的とするドーム型構造体を形成する。そのドーム型構造体は、前記中空状構造体の天蓋部にあたる構造用要素を抽出し、そして該中空状構造体を鉛直に通る座標軸Ｂ２０に対して平行に位置する構造用要素を設置面方向に延長して支柱とすることによって形成する
【０１８２】
図７０で示すドーム型構造体Ｌ１１ａはその外観を示している。この構造体は目的とする最終構築物の骨組みとなる。
一方、この骨組みを覆うパネル形状の構造用要素は、この骨組みを組み立てた後に取り付けることが施工上好ましい。
【０１８３】
そこでこのパネル形状の構造用要素の形成を、図６７に戻ってゾーン多軸体Ｅ１１ｂを参照に説明する。
先にも説明した様に、このゾーン多軸体Ｅ１１ｂの各立体状構成要素の切断面は、その内方に重なる他の立体状構成要素の側面と面を一つに成すことができる。この面を一つのパネルと見なせば、当該立体トラスの骨組み構造を覆うパネル材を集約化することができ、図７１で示す集合パネルによる構造用要素を形成することになる。
【０１８４】
これらの構造用要素は、五枚一組からなる構造用要素Ｊ１１ｃおよび三枚一組からなる構造用要素Ｊ１１ｄ、六枚一組からなる構造用要素Ｊ１１ｅの三種類となる。あるいはその最終構築物の規模に合わせて、それら集合パネルを細分化して組み立ててもよい。
【０１８５】
これらの集合パネルを先に示した第一のドーム型構造体である骨組み構造に取り付けることで、次の図７２で示す第二のドーム型構造体Ｌ１１ｂを形成することになる。なお、支柱用の立体トラスには、個別のパネル材を取り付ければよい。更に、最終構築物を構築する際は、その目的に合わせて構造体の支柱間の開口部に補助的に骨組みを施し、支柱の骨組み同様に個別のパネルを取り付ければよい。次の図７３においてその一例を示す。
【０１８６】
当該ドーム型構造体の凹凸面を有する形態は、先の実施例においても示したごとく、パネル材によって構築するドーム型構造体には共通の特徴となっている。そしてその形態は、強風や台風による風圧を抑えることができるという機能を有している。
【０１８７】
流体力学の観点から、その点をゴルフボールに設けたディンプルに譬えて説明することができる。ボールの表面にディンプルを設けると気流の流れの中に強制的に乱れを誘発し、乱流拡散を促進し、流れに対して抵抗は小さくなるといわれている。
それと同様、強風時においてこの凹凸面の周りの風の流れは乱流状態となり、この形態が気流の抵抗を抑えることになる。
【実施例１０】
【０１８８】
前述の実施例９で示した構造体を単体とすれば、次に示す実施例はその変容した形態である。その内部空間は拡大し、より大規模な構築物を目的とするにふさわしい構造体となる。以下、その変容について図面を参照に述べる。
【０１８９】
ゾーン多面体は、体を形成する座標軸構成に基づき、形態の相互連結や拡大が可能となる性質を有している。この性質は、本発明においてゾーン多面体のみならず、ゾーン多軸体・中空状構造体、さらにドーム型構造体においても引き継がれることになる。
【０１９０】
本実施例はこの性質を利用して前実施例９で示した構造体の変容例を示す。そこで第四工程であるドーム型構造体の形成段階よりその変容を説明する。
図７０で示したドーム型構造体Ｌ１１ａにおいて、その構造体が当該ゾーン多面体より引き継いだ座標軸（Ｂ２１，Ｂ２７）に平行に位置する各構造用要素の中間部を延長することで内部空間の拡大を行なう。
【０１９１】
この延長によってその内部空間が拡大した構造体の平面敷地図を図７４で示す。この図は、座標軸Ｂ２０の方向より見る該座標軸に平行に位置する構造用要素、すなわち柱状立体トラスの設置を示している。この図から、座標軸Ｂ２０を中心に単体のドーム型構造体Ｌ１１ａが座標軸Ｂ２１の方向にその構造を延長し、さらにその延長構造が座標軸Ｂ２７の方向に延長することによってその内部空間が拡大していることが理解できるであろう。
【０１９２】
そしてこの平面敷地図上に形成するドーム型構造体Ｌ１２ａを次の図７５で示す。なお、構造体の拡大にともない、支柱となる構造用要素を設置面に向けて固定するため適宜延長する必要がある。また、補助的に構造用要素が必要ならば、例えば図の構造用要素（Ｊ１２９ａ，Ｊ１２５ｂ）が示すように延長方向に同様の構造用要素を平行に備えつければよい。
【０１９３】
最後に、この様に形成する骨組みにパネル形状の構造用要素を備えた第二のドーム型の構造体Ｌ１２ｂを図７６で示す。
なお、この構造体から最終構築物を求めるならば、その開口部を覆うパネル形状はこの構造体の規則的な形態に調和することが好ましい。図７７においてその一例を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】ゾーン３０面体を示した斜視図である。
【図２】正二十面体を示した斜視図である。
【図３】ゾーンを示した概念図である。
【図４】ゾーン３０面体における一つのゾーンを示した斜視図である。
【図５】図４の一つの座標軸方向よりゾーンを示した平面図である。
【図６】ゾーン３０面体における一つのゾーンを示した斜視図である。
【図７】図５のゾーンに配置する立体状構成要素の配置を示す平面図である。
【図８】ゾーン３０面体の外殻に配置する立体状構成要素を示した斜視図である。
【図９】図８の立体状構成要素の配置が逆向きの場合を示した斜視図である。
【図１０】ゾーン３０面体の外殻に形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。
【図１１】ゾーン３０面体を核として形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。
【図１２】切頭八面体を示した斜視図である。
【図１３】切頭八面体におけるゾーン構成面を示した斜視図である。
【図１４】切頭八面体のゾーンに配置する立体状構成要素を示した斜視図である。
【図１５】正十二面体の備えている三回転対称軸を示した斜視図である。
【図１６】図１５の一つの回転対称軸に対応するゾーンを示した平面図である。
【図１７】ゾーン９０面体およびその体が備えている座標軸を示した斜視図である。
【図１８】ゾーン９０面体の一つのゾーンに配置する立体状構成要素の断面を示した平面図である。
【図１９】ゾーン９０面体の外殻に形成するゾーン延長面による構成を示した斜視図である。
【図２０】図１８の立体状構成要素を示した部分拡大図である。
【図２１】ゾーン９０面体の一つのゾーンに配置する立体状構成要素の断面を示した斜視図である。
【図２２】図１８の立体状構成要素の貫通空間を示した平面図である。
【図２３】図２２の立体状構成要素の貫通空間における立体状構成要素の断面を示した部分拡大図である。
【図２４】ゾーン９０面体を核として形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。
【図２５】ゾーン９０面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。
【図２６】図２５のドーム型構造体の変容を示した斜視図である。
【図２７】ゾーン１３２面体を示した斜視図である。（実施例１）
【図２８】ゾーン１３２面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例１）
【図２９】ゾーン５５２面体を示した斜視図である。（実施例２）
【図３０】ゾーン５５２面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例２）
【図３１】ゾーン８７０面体を示した斜視図である。（実施例３）
【図３２】ゾーン８７０面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例３）
【図３３】ゾーン９０面体を核として形成する中空状構造体を示した斜視図である。（実施例４）
【図３４】図３３の部分拡大図である。（実施例４）
【図３５】構造用要素の接続手段であるコネクタを示した斜視図である。（実施例４）
【図３６】立体状構成要素の貫通空間における構造用要素の断面を示した平面図である。（実施例４）
【図３７】ゾーン９０面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例４）
【図３８】ゾーン３０面体を核として形成するゾーン延長面による構成を示した斜視図である。（実施例５）
【図３９】ゾーン３０面体の一つのゾーンに位置する立体状構成要素の貫通空間を示した平面図である。（実施例５）
【図４０】図３９の立体状構成要素の貫通空間に位置する立体状構成要素の断面を示した平面図である。（実施例５）
【図４１】ゾーン３０面体の一つのゾーンに配置する立体状構成要素を示した斜視図である。（実施例５）
【図４２】ゾーン３０面体を核として形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。（実施例５）
【図４３】図４０の部分拡大図である。（実施例５）
【図４４】ゾーン３０面体を核として形成する中空状構造体を示した斜視図である。（実施例５）
【図４５】パネル材からなる構造用要素を示した分解図である。（実施例５）
【図４６】連結型のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例５）
【図４７】図４６のドーム型構造体を示した立面図ならびに平面図である。（実施例５）
【図４８】ゾーン３０面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例６）
【図４９】図４８のドーム型構造体の開口部に施すパネル材を示した斜視図である。（実施例６）
【図５０】図４８のドーム型構造体による最終構築物の一例を示した斜視図である。（実施例６）
【図５１】ゾーン２０面体およびその体が備える座標軸を示した斜視図である。（実施例７）
【図５２】ゾーン２０面体の一つのゾーンに配置する立体状構成要素を示した平面図である。（実施例７）
【図５３】図５２の立体状構成要素を示した斜視図である。（実施例７）
【図５４】ゾーン２０面体を核として形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。（実施例７）
【図５５】ゾーン２０面体を核として形成する中空状構造体を示した斜視図である。（実施例７）
【図５６】ゾーン２０面体を核として形成するドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例７）
【図５７】図５６のドーム型構造体による最終構築物の一例を示した斜視図である。（実施例７）
【図５８】図３９の立体状構成要素の貫通空間において複軸の立体状構成要素の配置を示した部分拡大図である。（実施例８）
【図５９】複軸の立体状構成要素によるゾーン多軸体を示した斜視図である。（実施例８）
【図６０】図５８の立体状構成要素の貫通空間において角柱状ならびにパネル形状の立体状構成要素の配置を示した平面図ならびに断面図である。（実施例８）
【図６１】角柱状の構造用要素からなるドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例８）
【図６２】図６１のドーム型構造体を骨組みとし、その外殻にパネル形状の構造用要素を取り付けた第二のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例８）
【図６３】図６２のパネル形状の構造用要素を抽出して示した斜視図である。（実施例８）
【図６４】ゾーン９０面体の一つのゾーンに配置する立体状構成要素を示した斜視図である。（実施例９）
【図６５】ゾーン９０面体を核として形成するゾーン多軸体を示した斜視図である。（実施例９）
【図６６】図６４の座標軸方向より立体状構成要素を示し、その切断設定を示した平面図である。（実施例９）
【図６７】図６６の切断設定にしたがって形成する第二のゾーン多軸体を示した斜視図である。（実施例９）
【図６８】図６７の立体状構成要素を抽出し、それを基に形成する立体トラスからなる構造用要素を示した斜視図である。（実施例９）
【図６９】図６８の立体トラスからなる構造用要素から形成する中空状構造体を示した斜視図である。（実施例９）
【図７０】図６９の中空状構造体から形成する第一のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例９）
【図７１】図７０のドーム型構造体に取り付けるパネル形状の構造用要素を示した斜視図である。（実施例９）
【図７２】図７０のドーム型構造体にパネル形状の構造用要素を取り付けた第二のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例９）
【図７３】図７２のドーム型構造体による最終構築物の一例を示した斜視図である。（実施例９）
【図７４】図７０のドーム型構造体を延長し、その内部空間の拡大を示した敷地平面図である。（実施例１０）
【図７５】骨組みとなる第一のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例１０）
【図７６】図７５のドーム型構造体にパネル形状の構造用要素を取り付けた第二のドーム型構造体を示した斜視図である。（実施例１０）
【図７７】第二のドーム型構造体による最終構築物の一例を示した斜視図である。（実施例１０）
【符号の説明】
【０１９５】
Ａ ゾーン多面体
Ｂ 座標軸
Ｃ ゾーン
Ｄ 立体状構成要素
Ｅ ゾーン多軸体
Ｆ ゾーン延長面
Ｇ ゾーン延長面による構成
Ｈ 立体状構成要素の貫通空間
Ｊ 構造用要素
Ｋ 中空状構造体
Ｌ ドーム型構造体
Ｍ 構造用要素の接続手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造用要素が相互依存的に連結することで形成する構造体であって、平行四辺形の面を構成要素とする凸型のゾーン多面体Ａを核とする第一工程と、該ゾーン多面体Ａの各ゾーンＣにおける一つ置きの面を該一つ置きの面が属するゾーンＣに対応する座標軸Ｂに対して平行に延長することでゾーン延長面Ｆを形成し、前記各ゾーンＣの一つの面が一つのゾーン延長面Ｆに対応することで前記ゾーン多面体Ａの外殻にゾーン延長面による構成Ｇを形成し、該ゾーン延長面による構成Ｇを前記ゾーン多面体Ａの備えている各座標軸Ｂの方向から見て、該各座標軸Ｂに平行に位置するゾーン延長面Ｆの断面にあたる線と該ゾーン延長面Ｆの両端に位置する他のゾーン延長面Ｆにあたる線とによって囲む空間を立体状構成要素の貫通空間Ｈとし、該空間内に立体状構成要素Ｄの断面が位置し、その断面をその垂直方向に平行移動することによって立体状構成要素Ｄを形成し、該立体状構成要素Ｄを抽出することによってゾーン多軸体Ｅを形成する第二工程と、前記立体状構成要素Ｄが互いに交差する箇所を保持する上で、その外方延長部を任意の箇所にて切断して取り除き、残る内方側の立体状構成要素Ｄを構造用要素Ｊへと転換し、該構造用要素Ｊが互いに交差する箇所を接続することを可能とする手段を有することで中空状構造体Ｋを形成する第三工程と、その主要な構造用要素Ｊによってドーム型構造体Ｌを構築する第四工程の四つの工程からなるドーム型構造体Ｌ。
【請求項２】
請求項１記載のドーム型構造体Ｌにおいて、ゾーン延長面による構成Ｇをゾーン多面体Ａの備えている各座標軸Ｂの方向から見て、立体状構成要素の貫通空間Ｈに立体状構成要素Ｄの断面の一部分が位置することを特徴とするドーム型構造体Ｌ。
【請求項１】
構造用要素が相互依存的に連結することで形成する構造体であって、平行四辺形の面を構成要素とする凸型のゾーン多面体Ａを核とする第一工程と、該ゾーン多面体Ａの各ゾーンＣにおける一つ置きの面を該一つ置きの面が属するゾーンＣに対応する座標軸Ｂに対して平行に延長することでゾーン延長面Ｆを形成し、前記各ゾーンＣの一つの面が一つのゾーン延長面Ｆに対応することで前記ゾーン多面体Ａの外殻にゾーン延長面による構成Ｇを形成し、該ゾーン延長面による構成Ｇを前記ゾーン多面体Ａの備えている各座標軸Ｂの方向から見て、該各座標軸Ｂに平行に位置するゾーン延長面Ｆの断面にあたる線と該ゾーン延長面Ｆの両端に位置する他のゾーン延長面Ｆにあたる線とによって囲む空間を立体状構成要素の貫通空間Ｈとし、該空間内に立体状構成要素Ｄの断面が位置し、その断面をその垂直方向に平行移動することによって立体状構成要素Ｄを形成し、該立体状構成要素Ｄを抽出することによってゾーン多軸体Ｅを形成する第二工程と、前記立体状構成要素Ｄが互いに交差する箇所を保持する上で、その外方延長部を任意の箇所にて切断して取り除き、残る内方側の立体状構成要素Ｄを構造用要素Ｊへと転換し、該構造用要素Ｊが互いに交差する箇所を接続することを可能とする手段を有することで中空状構造体Ｋを形成する第三工程と、その主要な構造用要素Ｊによってドーム型構造体Ｌを構築する第四工程の四つの工程からなるドーム型構造体Ｌ。
【請求項２】
請求項１記載のドーム型構造体Ｌにおいて、ゾーン延長面による構成Ｇをゾーン多面体Ａの備えている各座標軸Ｂの方向から見て、立体状構成要素の貫通空間Ｈに立体状構成要素Ｄの断面の一部分が位置することを特徴とするドーム型構造体Ｌ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６】
【図７７】
【公開番号】特開２０１０−７２８９（Ｐ２０１０−７２８９Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６５５３８（Ｐ２００８−１６５５３８）
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（５０５１６０４５２）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（５０５１６０４５２）
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