東京国際フォーラム ガラスホール ：　その２

■ サスペン・アーチ

右図のように、アーチとサスペンション（吊り）ケーブルを組み合わせた構造をサスペン・アーチ構造といいます。

アーチとケーブルの水平力：アーチは荷重により外に開こうとし、ケーブルは逆に内側へ近づこうとする： が打ち消しあい、支持端に水平力が生じないことが特徴です。

この構造はタイド・アーチ:Japan Bridge のページ参照： と似ていますが以下の点が異なります

すなわちいずれの場合も下弦材：ケーブルまたはタイが、アーチのスラストを打ち消していることは同じですが、 サスペンアーチの場合はケーブルも鉛直荷重の一部を負担してます。 逆にタイはスラストを負担しているのみです。

つまりサスペンアーチはアーチ + ケーブルで荷重を負担しています。 これよりサスペンアーチはタイドアーチより荷重負担能力が大きいといえます。

しかし、実際には、サスペンアーチはこの図のような形態のため美的に少々そぐわないこと(下さがりのカーブが、もったりした印象を与える)や、タイドアーチの場合、 タイのレベルをフラットな屋根や橋の床面とできる利点より、タイドアーチの方がよく用いられます。

またアーチとケーブルを結ぶ束材は、サスペン・アーチでは、 アーチ、ケーブルがそれぞれまっすぐになろうとして近づくのを防ぐため、つっかえ棒として働く圧縮材の必要があります。

しかしタイドアーチではそのような作用がないため引張材（細くてよい）で済みます。

■ 無数のリブは何のため？？

フォーラムの屋根の「船底」を形成するリブ。 右図のように半円形をしていますが、いまさらながらこれは何のためにあるのでしょうか。 そしてどうしてこういう形なのでしょう？？

まずフラットな上面は、ガラス屋根を直接受ける梁として機能しています。これよりこの梁=リブはガラス境ごとに設けられます。

次にこの屋根重量をメイン構造であるアーチ、サスペンションケーブルに渡さねばなりません。よって必然的に梁端は アーチ、ケーブルと結びついた形態となります。

次に、このアーチ、ケーブルですが、これらは鉛直力のみでなく、地震時に水平力にも抵抗できるよう、斜めに配置されています。 これよりアーチ、ケーブルは３次元空間を複雑に飛ぶ空間曲線を描きます。

本構造、サスペンアーチは、荷重を受けると前述の通りアーチとケーブルがくっつこうとするため、これをそうならないよう、 空間の望む位置に配置、固定しておく必要があります。リブはこの役割を受け持っています。

まとめると、
1.屋根ガラス面を受ける梁としての役割
2.上記荷重をメイン構造へ伝達する荷重伝達材
3.メイン構造体を空間の所定位置に保持する、部材保持材
といった、多機能部材であることが分かります。

そしてその形は、上はガラス受けのためフラット、下はアーチ、サスペンション、タイケーブルを結び、キレイになるよう なだらかに結ぶと曲線=半円形になった、というわけです。

さらにはそれをガラスピッチごとに並べ、柱に近づくほど屋根幅も小さくなりますから半円も小さくなり、 結果的に船底のような形態となったわけです。

このように船底形態は恣意的な形アソビでできた形ではなく、 構造により、半ば必然的に（あるいは結果的に）出来たものなのです。