JP2012526936A - 柔軟な部材 - Google Patents

Abstract

耐荷重性部材であって、前記耐荷重性部材は、荷重が予め決められた荷重に達するまで荷重に耐え、その後、耐荷重性能力を低下させるか、または、実質的にすべて失うように構成された第１の剛性部分と、予め決められた荷重に達した後に前記荷重に耐えるように構成された第２の柔軟性部分とを備え、前記第１の剛性部分と前記第２の柔軟性部分は、予め決められた荷重に達する際に、前記耐荷重性部材が荷重に剛体的に耐えることから柔軟に耐えるように変わることができるように、荷重に耐えるよう協働する。
【選択図】図１

Description

本発明は以下のものを含む標準的な剛性部材に関する：梁、柱およびその他同種のといった構造部品；機械式留め金具のような接続部品。特に、本発明は、限定するものではないが、地震の間に生じた破壊的な振動と運動といった動的荷重を受ける間に改善された性能を有する装置と、相対移動力または加速力あるいは動的荷重による、構造の完全な状態とその非構造要素の両方への損害を限定する方法とに関する。

構築環境内の任意の構造の建設中に、建物、橋、プラットホームおよびその他同種のものといった設備については、圧縮固定または溶接を使用して、構造部品を剛結合することは一般的である。しかしながら、地震波伝搬（レーリー、ラブの第一波または第二波として表現される）と、地震または爆発の関連運動は、構造物の基礎でベース構造部品に影響を与える激しい衝撃波および非常に強い振動を引き起こしかねず、ベース部品に直接的または間接的に剛結合される他の構造部品に次々に悪影響を及ぼしかねない。これらのタイプの障害は構造への損害を引き起こすか、または、構造の崩壊さえ引き起こしかねない。

同様に、電気プラント、ＨＶＡＣ機器、窓、天井、および、外部被覆材のような非構造部品は、典型的には建物に剛結合される。これらの非構造部品は、典型的には建物の価値の約７０％を表し、建物の中身は建物の価値の何倍にもなり得る。地震でのこれらの非構造部品への損害は、巨額の経済的な損失、甚大な営業停止、および、必要不可欠な地震後のサービスの損失だけでなく、直接的または間接的に、生命と怪我のリスクをもたらしかねない。地震の損害調査によると、多くの場合で、小規模な損害にしか遭わなかった建物は、機械および電気システムの不具合と、建築部品への損害により、居住に適したものではなくなり、生命の危険を伴うものとなったことが明らかになった。これらのすべての理由のために、非構造部品の保存は、建造物の完全な状態を維持することと重要性が等しいこともある。

被覆材などの非構造部品は、２つの別々な機構（すなわち、相対移動力または加速力）によって、地震の間に損害を受けることがある。特に、建物のファサード要素が、構造の外表面から外れて歪んだり、震動したりするのが一般的である。これは、直接的または間接的に、生命への危険またはリスクになりかねない。

したがって、地震などによって生じた損害を防ぐか減らすために、建物の非構造部品を構造上分離することが望ましい。これを行う１つの方法は、建物などの構造部品に、非構造部品を結合させる、剛性よりもむしろ柔軟な手段を提供することである。

地震のような甚大な事象の間に振動の伝達を抑えるか減少させるために、構造部品を結合する柔軟な手段を提供することも望ましい。しかしながら、そのような柔軟な結合手段は、多くの理由で、建設中または常規使用状態の間は非実用的となりかねない。例えば、建設は、柔軟な結合装置を使用しては達成できない予測可能な一定の耐性を必要とする。さらに、過度の柔軟性を有する構造は、少なくとも安全ではないとされる。さらに、柔軟な結合装置は圧縮固定具（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｆｉｘｉｎｇ）であるが、結合装置の柔軟性は結合装置の締め付けを妨害する。例えば、ねじり柔軟性を備えた結合装置では、柔軟性は、緩ませる方向に結合装置を付勢する締め付けの間に付勢手段として作用する。標準的な使用状態の間に圧縮剛性を、および、過度の動的荷重の間に動的な柔軟性を、提供する構造部品を結合する手段を提供するのが望ましい。

人体は予期しない力からの損害に対抗し、かつ、該損害を減らすための機構を有しており、これは腱の弾性特性に依存する。例えば、正常な環境下で軸の剛性を提供するだけでなく非軸荷重に応じて腱が伸びるのを誘発する、骨格フレーム内の骨と関節の特定の形態がある。

横荷重に抵抗するための圧縮留め金具または引っ張り要素は、多くの構造システムの一部を形成する。しかしながら、既存の設計と、工学的および建設的制約と、性能の限界を克服するために、提唱された動的方法で埋め込み受動部品、張力ポテンシャル、および、弾性変形を使用する、腱のような反応性を備えた機械式アンカーの手段を作ることが望ましい。

建物のファサードシステムに関連する既存の技術に関する多くの問題もある。装飾要素を備えたプレキャストコンクリートパネルのような現在の被覆システムは、正確に操作して並べるには非常に重い。それぞれのパネルは製造中に平らにされなければならないため、システムは非常に大きな生産施設を必要としかねない。プレキャストコンクリートパネルを専門的なつり上げ装置で扱うことができる前に、該パネルを直すのに２週間以上かかることもある。

板材と被覆材をすべて覆う木材または鉄骨のフレーム部品はすべて、寸法と耐性が異なり、適合する部品を作るために変えられなければならない。現地外での建設方法は、敷地に輸送される部品に経済的に依存する。このことは、このような部品の重量、寸法、および、構造的な完全な状態によって問題となりかねない。

同様に、既存の断熱れんが被覆板は構造的なものではなく、万一の地震活動の場合、該板は関連する運動を許容するものではないため、それらを取り外すことができるようになる。

木材フレームと金属部分などの軽量構造技術は、構造に美観を与える被覆システムに依存する。これらの被覆システムは、現在のところ、均一な「貫通壁（ｔｈｒｏｕｇｈ ｗａｌｌ）」式の解決策を提供していない。木材構造は、合板のような構造木材ベースの板金製品で囲われるフレームワークに依存しており、これらの製品は高価で重く、かつ、それらを寸法的にまたは構造的に不安定なものにする水分を吸収しかねない。あるいは、セメントベースの削片板を使用することができるが、これらは重くて高価である。

現在の被覆方法は、一般的に、特に設置状況が変わりやすい際には、現場で機能停止しかねない装飾要素の化学的固定にのみ依存している。

本発明の１つの態様によれば、耐荷重性部材が提供され、該部材は、
荷重が予め決められた荷重に達するまで荷重に耐え、その後、耐荷重性能力を低下させるか、または、実質的にすべて失うように構成された第１の剛性部分と、
予め決められた荷重に達した後にその荷重に耐えるように構成された第２の柔軟性部分とを備え、
第１の剛性部分と第２の柔軟性部分は、予め決められた荷重に達する際に、耐荷重性部材が荷重に剛体的に耐えることから柔軟に耐えるように変わることができるように、荷重に耐えるよう協働する。

「柔軟な」という用語は、荷重下で第２の部分が１以上の方向にそれることを可能にする任意の手段を包含するよう意図される。これは、以下のものを含むが、これらに限定されない：第２の部分を形成する材料の弾性、粘弾性または可塑性のような特性；または、第２の部分の曲げ、座屈、伸縮、圧縮、または、回転を容易にする幾何学形状；または、機械的配置。

第１の剛性部分は、予め決められた荷重で機能停止するよう構成されてもよい。第１の剛性部分は、予め決められた荷重で機能停止するよう構成された脆性特性を含んでもよい。予め決められた荷重での機能停止は、機能停止値に達する第１の剛性部分を形成する材料によるものであってもよい。機能停止は破損または可塑性の崩壊、または、材料の弾性座屈によるものであってもよい。脆性特性は、特定の種類の荷重にもっと対応し、かつ、他の種類の荷重にあまり対応しないように、構成されてもよい。

脆性特性は、予め決められた軸位置に提供されてもよい。脆性特性は、複数の予め決められた軸位置に提供されてもよい。

あるいは、耐荷重性部品は切り替え手段と荷重検出手段とを含んでもよく、耐荷重性部材は、予め決められた荷重に達すると、荷重を運ぶために第１の剛性部分から第２の柔軟性部分に切り替えるよう構成される。耐荷重性部品は、荷重が予め決められた荷重以下になると、荷重を運ぶために第２の柔軟性部分から第１の剛性部分に切り替えるよう構成されてもよい。

第１と第２の部分は、並行して荷重に耐えるように構成されてもよい。第１の剛性部分は、予め決められた荷重に達する前に荷重の大部分に耐えるように配されてもよい。

第２の柔軟性部分は構造部材の内側の核として提供されてもよく、第１の剛性部分はその内側の核を実質的に囲んでもよい。

第１の剛性部分は中空の管状部材として設けられてもよい。第２の柔軟性部分はその管状部材内に設けられる内部ワイヤなどとして設けられてもよい。第２の柔軟性部分には内部ワイヤの各端部にアンカーポイントが提供されてもよい。

あるいは、第２の柔軟性部分は、腰部分を形成するために固体部材から材料を取り除くことにより形成されてもよい。第１の剛性部分は、腰部分の周りに提供される鍔部材（ｃｏｌｌａｒ ｍｅｍｂｅｒ）として設けられてもよい。

第１の剛性部分と第２の柔軟性部分は、従来の構造部材に組み込むための挿入物として提供されてもよい。

耐荷重性部材は、梁、柱、ブラケット、釣り手（ｈａｎｇｅｒ）、支柱、軸、ケーブル、管、管継手などを含んでもよい。

あるいは、耐荷重性部材は、ボルト、ナット、ロウルプラグねじ（ｒａｗｌｐｌｕｇ ｓＣｒｅｗ）、ワッシャー、くぎ、クランプなどの圧縮性の留め金具を含んでもよい。

耐荷重性部材は留め金具を備え、ワッシャー部材を含んでもよい。ワッシャー部材は、ゴムなどの弾力材を含んでもよい。ワッシャー部材は、第２の柔軟性部分の置き換えを可能にするよう構成された凹部または空胴を含んでもよい。空洞は、空気などの気体を収容してもよい。ワッシャーは、留め金具のための入口と、入口から距離を置いて配置された出口とを有するアパーチャを含んでもよく、入口は留め金具と比較して大きめであってもよい。

耐荷重性部材はスリーブ部材を含んでもよい。スリーブ部材は、予め決められた軸位置に対応する位置で継ぎ手部分を含んでもよい。継ぎ手部分は柔軟であってもよい。継ぎ手部分は折り畳み部材を含んでもよい。あるいは、継ぎ手部分は予め決められた荷重に達するまでは剛性で、その後は柔軟であってもよい。継ぎ手部分は予め決められた荷重で機能停止するよう構成されてもよい。

耐荷重性部材は、耐荷重性部材が荷重に剛体的に耐えることから柔軟に耐えるようにいつ変わったのかを示すように構成された変形表示手段を含んでもよい。変形表示手段は、第１の位置から第２の位置までの標識部材の色分けまたは移動を含んでもよい。

耐荷重性部材が荷重に剛体的に耐えることから柔軟に耐えるように変わったのかどうかを判断するために、試験デバイスが提供されてもよい。試験デバイスは変形表示手段と協同してもよい。あるいは、試験デバイスは第１の剛性部分の状態を調査するように構成されてもよい。

耐荷重性部材は、鋼、アルミニウム、プラスチック、合成物などの任意の適切な材料から形成されてもよい。第１の剛性部分は第１の材料から形成され、第２の柔軟性部分は第２の異なる材料から形成されてもよい。第１の材料はその機能停止特性のために選ばれてもよい。第２の材料はその柔軟性および／またはその強度のために選ばれてもよい。

圧縮式の留め金具は、れんが材または石材（ｂｒｉｃｋ ｏｒ ｓｔｏｎｅ ｓｌｉｐ）システムなどのファサードを、または、任意の他の種類の装飾要素または非装飾要素を、建物などの構造に固定するために構成されてもよい。

耐荷重性部材は、建物のファサードの一部を形成してもよい。ファサードは、れんが材または石材のような複数のファサード要素を備え、該要素は、複数の留め金具を使用して、建物の外表面に固定される支持部に取り付けられる。留め金具の１つ以上は、第１の剛性部分と第２の柔軟性部分を含んでもよい。

その支持部は、外表面の相当な部分を覆うように形状が決められている。

ファサードは、支持部と外表面を間に置くマトリックス材料を含んでもよい。マトリックス材料は、発泡体のような圧縮可能な材料の第１の層と、剛性材料の第２の層を含んでもよい。第２の層は複数の空洞を含んでもよい。第２の層はハニカム材料であってもよい。

本発明の第２の態様によれば、耐荷重性部材を使用して、構造内で荷重を支持する方法が提供され、該方法は、
予め決められた荷重に達するまで耐荷重性能力を有するとともに、その後、耐荷重性能力を低下させるか、または、実質的にすべて失うように構成された第１の剛性部分に、耐荷重性部材を提供する工程と、
予め決められた荷重に達した後に荷重に耐えるように構成された第２の柔軟性部分に、耐荷重性部材を提供する工程を含む。

該方法は、予め決められた荷重で機能停止するように第１の剛性部分を構成する工程を含んでもよい。該方法は、予め決められた荷重での機能停止値に達する第１の剛性部分を形成する材料を選択する工程を含んでもよい。該方法は、予め決められた荷重で破損したり、塑性的に崩壊したり、または、弾性的に曲がったりする第１の剛性部分を構成する工程を含んでもよい。

該方法は、構造部材の内側の核として第２の柔軟性部分を、および、内側の核を実質的に囲むものとして第１の剛性部分を、提供する工程を含んでもよい。

該方法は、中空の管状部材として第１の剛性部分を、および、中空の管状部材に設けられた内部ワイヤなどとして第２の柔軟性部分を、提供する工程を含んでもよい。該方法は、内部ワイヤの各端部にアンカーポイントを提供する工程を含んでもよい。

あるいは、該方法は、腰部分を形成するために固体部材から材料を取り除くことにより第２の柔軟性部分を形成する工程と、腰部分の周りに提供される鍔部材として第１の剛性部分を提供する工程とを含んでもよい。

該方法は、従来の構造部材に第１の剛性部分と第２の柔軟性部分を組み込む工程を含んでもよい。

該方法は、建物の外表面上に設けられる複数のファサード要素を支持する工程を含んでもよい。ファサード要素は、複数の留め金具を使用して、建物の外表面に固定される支持部に取り付けられてもよい。留め金具の１つ以上は第１の剛性部分と第２の柔軟性部分を含んでもよい。

該方法は、支持部と外表面の間のマトリックス材料を間に置く工程を含んでもよい。マトリックス材料は、発泡体のような圧縮可能な材料の第１の層と剛性材料の第２の層を含んでもよい。第２の層は複数の空洞を含んでもよい。第２の層はハニカム材料であってもよい。

本発明の第３の態様によれば、構造の外表面に設置可能なファサードシステムが提供され、該ファサードシステムは、
複数のファサード要素、
ファサード要素を支持し、複数の留め金具を使用して、外表面に取り付け可能な支持部、および、
ファサード要素と外表面を間に置くマトリックス材料を備え、マトリックス材料は圧縮可能な材料の第１の層と剛性材料の第２の層を含む。

第１の層は発泡体材料を含んでもよい。

第２の層は複数の空洞を含んでもよい。第２の層はハニカム材料であってもよい。

マトリックス材料は支持部を間に置いてもよい。あるいは、マトリックス材料は支持部を提供するよう構成されてもよい。

留め金具の１つ以上は第１の剛性部分と第２の柔軟性部分を含んでもよい。

第１の剛性部分は予め決められた荷重で機能停止するように構成されてもよい。予め決められた荷重での機能停止は、機能停止値に達する第１の剛性部分を形成する材料によるものであってもよい。

本発明の実施形態は、これより、添付の図面を参照しつつ、ほんの一例として記載される。

本発明の第１の実施形態による留め金具の側面図である。 図１の留め金具の垂直断面図である。 図１の留め金具の垂直端面図である。 本発明の第２の実施形態による留め金具の垂直断面図である。 建物の壁にパネルを固定する図１の留め金具の側面図である。 本発明によって、留め金具と共に使用可能なワッシャーの多くの変更形態を示す斜視図である。

図１乃至３は、この実施形態ではボルト（１０）の形をした耐荷重性部材を示す。ボルト（１０）は、中空部分（１４）を有するシャフト（１２）を含む第１の剛性部分を有する。シャフト（１２）は、ボルト（１０）の頭部（１８）から距離（１００）を置いて骨折線（１６）の形状で脆性特性を含む。

ボルトは、張力、せん断力、ねじり力などの様々な荷重にさらされ、ボルト（１０）を固定するためにトルクがかけられる。骨折線（１６）の数、深さおよび方向は、シャフト（１２）が予め決められた荷重で破滅的に機能停止するように選択される。したがって、シャフト（１２）は、荷重が予め決められた荷重に達するまで荷重に耐え、その後耐荷重性能力をまったく持たなくなるように構成される。同様に、骨折線（１６）の方向は、特定の種類の荷重からの機能停止を容易にするために選択可能である。例えば、図１では、骨折線（１６）はボルト（１０）の長手方向の軸に対して垂直である。したがって、伸長性のせん断荷重は、例えば、ねじり荷重よりも破損を引き起こす可能性が高い。そのような荷重は、地震からの波動伝播と地震動に関連した動的荷重の間によく生じる。この特性は、ボルト（１０）を固定する間に、望ましくない突発的な故障の可能性も最小化する。

連結ワイヤ（２０）形状の第２の柔軟性部分は、２つのアンカーポイント間の中空部分（１４）内に提供される。ワイヤは、意図される使用荷重の要求を超えた荷重、すなわち、予め決められた荷重よりも大きな荷重を支持するように選択される。したがって、ワイヤ（２０）は、性能を向上する腱のように、予め決められた荷重に達した後に荷重に耐える。

材料がシャフト（１２）の中心線から相殺されるので、ボルト（１０）の中空部分（１４）は、曲げ荷重に抵抗するのに特にふさわしい。ワイヤ（２０）は、中心線に位置付けされる際の曲げの間に柔軟になる。ワイヤは、引っ張り荷重の間にある程度の伸びを可能にする弾性を有する。この方角での可能な置き換えを増加させるために、ワイヤ（２０）にはいくらかの緩みが提供されてもよい。

中空部分（１４）とワイヤ（２０）は、並行して荷重に耐えるように構成されることが分かる。しかしながら、中空部分（１４）は、予め決められた荷重に達する前に荷重の大部分に耐えるであろう。

図４は、まだボルト（１０）の形状をした耐荷重性部材の代替的な実施形態を示し、同様の特性には同様の参照番号が付されている。

腰部分（２２）は、直径が減っているため第１の実施形態の柔軟なワイヤとして有効に動作する従来のボルトシャフトから材料を取り除くことにより形成される。鍔部（２４）は、脆性材料から形成される腰部分（２２）のまわりに設けられる。脆性材料は予め決められた荷重で機能停止するように選択され、その後、腰部分（２２）はすべての荷重に耐えるだろう。

第１と第２の実施形態に基づくことが可能な代替的な実施形態において、第１の剛性部分と第２の柔軟性部分は、従来のボルトに組み込むための挿入物として提供可能である。

耐荷重性部材を形成する他の多くの方法がある。柔軟性部分は剛性部分に投入可能である。さもなければ、柔軟性部分に巻かれるとともに、骨折線（１６）の両面上の剛体部分に取り付けられた端部を有するばね部材などの剛体部分の周りにまたはその外部に、柔軟性部分を取り付けることができる。

図５は、ファサードパネル（１１０）を建物の壁（１１２）に固定する第１の実施形態のボルト（１０）を示す。骨折線（１６）がパネル（１１０）と壁（１１２）の界面に位置するように、骨折線（１６）の位置が予め決められる。このことは重要である。なぜなら、骨折線（１６）が壁内部に配されると、壁は柔軟性を制限することができる一方で、骨折線（１６）がパネル内部に配されると、パネルが損傷を受けるか、または、壁からパネルまで振動が広がるためである。

本発明のさまざまなボルト（１０）には、パネルまたは要素の様々な標準または非標準の厚みに対応するように、様々な位置で骨折線（１６）が提供可能である。標準パネルについては、骨折線（１６）を、使用されるパネルの厚みに対応する頭部（１８）から距離を置いて配さなければならない。非標準パネルについては、骨折線（１６）が界面に確実に配されるように、ワッシャーまたはストラップなどの梱包要素（ｐａｃｋｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）を頭部（１８）とパネルの間に設けることができる。

設置後の調節手段を設けることができる。特に、ボルト（１０）を調節して、骨折線が界面にあるようにすることができる。

特定の状況で、１以上のパネルを壁（１１２）に固定してもよい。ボルト（１０）は、そのシャフト（１２）に沿って１以上の位置で骨折線（１６）を有することができ、各々の位置は、パネル同士の界面、または、パネルと壁（１１２）の界面に対応する。そのようなボルト（１０）は、空洞壁にも役立つ。

標準状態の間、ボルト（１０）は、パネル用材の重量からの静的荷重を支持する従来のボルトとして作用する。中空部分（１４）はこの静的な荷重の大部分を支持するだろう。地震の間、地面の構造部品に直接的または間接的に剛結合される壁（１１２）は、ボルト（１０）に動的荷重を及ぼす。この動的荷重が予め決められた荷重に達すると、中空部分（１４）は砕け、ワイヤ（２０）はその後荷重を引き取る。ワイヤは動的な柔軟性と必要とされる固有の強度を提供する。したがって、パネル（１１０）は建物に依然として固定されるが、パネル（１１０）と壁（１１２）の相対移動に対応するさらに柔軟な方法で固定される。

中空部分（１４）が砕けた後に、中空部分（１４）の一部が犠牲となるかまたは解放されるように、ボルト（１０）を形成することができる。残りの部分はフェイルセーフ（ｆａｉｌｓａｆｅ）保持能力を提供することができる。

ゴムなどの弾力材から形成されるワッシャーが提供されてもよい。このことは、予め決められた荷重に達する前後の両方において、ボルト（１０）の柔軟性を高める。また、さらに大きな相対移動を可能にすることによって、ワッシャーは、望ましい予め決められた荷重を増やすこともできる。ワッシャーは、ボルト（１０）を収容するためにワッシャーを介したアパーチャを備えた、ゴム材料を間にはさむ２つの剛性プレートを含むことができる。ゴム材料は、動的荷重の間に２つのプレートの相対移動を可能にする。外側プレートに対するボルト（１０）の枢動に対応するために（アパーチャの側部壁はボルト（１０）が枢動するのを防ぐことはない）、（頭部（１８）に隣接する）外側プレートのアパーチャを、ボルトの外径と比較して大きめに作ることができる。あるいは、内側のプレートのアパーチャは大きめであってもよい。

予め決められた荷重に達した後、ワッシャーは、ワイヤ（２０）の大がかりな移動を可能にするために凹部または空洞も含むことができる。その凹部は、外側プレート以外でのボルト（１０）の無制限な移動を可能にする多くのスペースを提供する。その凹部は、ワッシャーから材料を取り除くことによって、ボルト（１０）の動的変動によって引き起こされたワッシャーのさらに大がかりな変形を可能にする。空洞を有するワッシャーの場合、この空洞を空気のような気体で満たすことができる。この配置は、ボルト（１０）の動的変動には干渉しないが、ワッシャーがその非変形状態に戻る手助けをする。

そのようなワッシャーの例は、凹部を含むワッシャーと凹部を含まないワッシャーの両方を示している図６に挙げられる。特定の実施例で示されるように、ワッシャーを単一のボルトまたは多数のボルトに適合させることが可能であり、完全なパネルとしてすらも提供することができる。同様に、建物の角に合うようにワッシャーを構成することができる。

留め金具を基板に固定する際に、留め金具を収容するために基板に挿入されたスリーブを使用することは一般的である。スリーブは腐食から留め金具を保護する。本発明による耐荷重性部材は、骨折線（１６）の予め決められた軸位置に対応する位置で継ぎ手部分を有するスリーブを含むことができる。継ぎ手部分は、曲げ、圧縮、および、伸びを可能にする折り畳み部材として形成されるなど柔軟であってもよく、または、継ぎ手部分は予め決められた荷重での機能停止までは剛体であって、その後、柔軟になり得る。代替的な実施形態では、スリーブは耐荷重性部材の第２の柔軟性部分を提供するよう構成可能である。

耐荷重性部材に、耐荷重性部材が荷重に剛体的に耐えることから柔軟に耐えるようにいつ変わったのかを示す変形表示手段を提供することもできる。この手段は、耐荷重性部材が変形すると、色が現われたり変化したりする色分けを含んでもよい。または、耐荷重性部材が変形すると、第１の位置から第２の位置に変わるか標識部材が提供されることもある。または、変形を検知して視覚または聴覚警報装置に信号を送るセンサーが埋め込まれてもよい。警報装置は耐荷重性部材に設けることができ、または、遠隔であってもよい。

試験デバイスは耐荷重性部材が変形したかどうかを測定するために提供されてもよい。試験デバイスは変形表示手段と協力することがある。あるいは、試験デバイスは耐荷重性部品の柔軟性のテストによるなどして、第１の剛性部分の状態を調査するように構成されてもよい。

前述の記載がボルトに関係がある一方で、当然のことながら、ナット、ねじ、ロウルプラグねじ、ワッシャー、くぎ、クランプなどの任意の留め金具に本発明を適用することができる。

しかしながら、当然のことながら、本発明は梁、柱、またはブラケットのような構造部品（建物の構造部分）にも関連するか、または、本発明はそのような部品のための挿入物にも関連する。

再度図５を考慮すると、柔軟な結合装置は、ファサードシステムを建物に取り付けるのに特にふさわしい。さらにファサードへの損害を阻止するために、ファサードは、ファサード要素（図示せず）の支持部と外表面を間に置くマトリックス材料を含んでもよい。マトリックス材料は、発泡体のような圧縮可能な材料の第１の層と剛性材料の第２の層を含んでもよい。

発泡体層は、接着剤を使用して、該層上に接合されるいずれかの層でメッシュ層を有する。発泡体層は大掛かりな相対移動を可能にするが、構造は比較的脆弱である。剛性の第２の層はさらに強固である。第２の層は多くの空洞を含むハニカム材料でもよい。これらは振動を吸収するように作用し、したがって、ファサード要素への振動の伝搬を制限する。

本実施形態は、同様に、地震のせん断力に抵抗する能力を強化することより、ファサードの面内せん断性能とその取り付けられた要素を高める。非常に大きな面内せん断を維持した後に垂直抵抗性を改善するとともに保持するこの能力は、必要に応じた安全かつ弾力的な応答を行う実施形態の能力による。したがって、ファサードまたは（考えられうる）面外構造上の欠陥の面内せん断強度と硬度の減少と損失は、ある程度、この実施形態によって削減可能である。

図７は、本発明によるファサードシステムの別の実施形態を示す。

圧縮固定具（３０）は建物の構造部材にファサードシステムを固定するために使用される。これらの圧縮固定具（３０）は、本発明の第１の態様に従って、ボルト（１０）のような耐荷重性部材であってもよい。

ファサード要素（３２）は、接着剤層（３４）を使用してメッシュ層（３６）に接合される。接着剤層（３４）は、ファサード要素（３２）の圧力および／または化学的および／または熱による結合を提供する。液体形状の接着剤は、成型プレス内の圧力下で広がることで、完全に均一な結合を達成する。この層（３４）は同様に吸水を防ぎ、外部のファサード要素（３２）と建物の内部構造の間で断熱層を提供する。

メッシュ層（３６）は、接着材層（３４）内でカプセル化された剛性または柔軟性材料を含む。メッシュ層（３６）は、接着工程中にファサード要素（３２）の間隔および／または支持を与えることもできる。メッシュ（３６）は平らであるか、パネル全体を強化するための輪郭であってもよい。メッシュ（３６）は鋳型枠（ｍｏｕｌｄ ｃａｓｉｎｇ）および／またはファサード要素（３２）に対するメッシュの位置合わせを容易にするために、位置合わせマーカーを組み入れる。メッシュは一連のプレートまたはストリップから作られるか、または、１枚の連続的なシートとして作られる。

パネル間の接合は、メッシュ材料へ組み入れるか、または、プレート、ストリップ、タブなどの別の要素として提供されるかのいずれかが可能な部品（３８）によって提供される。接合システムはメッシュ（３６）と固定点の位置を確認する。接合システムはメッシュ（３６）の周辺で位置決め部材を含むことができる。これらの部材（３８）は、メッシュまたは全パネルの縁を連結することができる。メッシュ要素および／またはパネル全面がともに固定されると、建造物の定義された区間にわたって均一なメッシュが作り出される。２つのパネルが接合するところで、ファサード要素（３２）（接着材層（３４）によって圧力下であらかじめ一緒に接着される）は、固定界面間に挿入される。これはパネル間の継ぎ手を覆い、固定界面で露出する固定具を隠す。各々のパネルは、ファサード要素の大きさの半分の露出領域を有することができ、その結果、パネルがともに集められる際に、完全なファサード要素を露出領域に挿入することができる。

挿入物（４０）をメッシュ材料に組み入れることができるか、または、別の要素として設けることができる。挿入物（４０）は鋳型内のメッシュ（３６）の位置を確認し、ファサード要素（３２）間に分散する固定点に対するメッシュ（３６）の位置を決める。挿入物（４０）は固定具の荷重を分散し、固定具の頭部が表面を引っ張ったり、接着剤層（３２）を破損したりするのを防ぐ。

シート材料の形状の結合要素（４２）は、圧着工程の間、接着剤層（３２）に接合される。結合要素は、接着剤層（３２）と別の接着剤層（４４）の間の媒体として機能する。この媒体は、２つの接着剤層間の強力な適合した接合を促進する。第２の接着剤層（４４）は、排水可能な／排水不可能な（Ｄｒａｉｎａｂｌｅ／ｎｏｎｄｒａｉｎａｂｌｅ）ハニカムボード（４６）に、接着剤層（３２）を接合する。これらの要素を化学結合することによって、強力で剛体の軽量で均質なパネルが作成される。

その排水可能な／排水不可能なハニカムボード（４６）は、繊維ガラス、金属、酸化マグネシウムボードおよびその他同種のものといった材料の組み合わせから形成可能である。ボード（４６）に穴を開けても穴を開けなくてもよく、水分の経路を妨げても許可してもよい。ボード（４６）は、現在の建築規準下で多くの種類の建設の標準的な要件である、排水可能な空洞を作る能力を有する。結果として、ハニカムボード（４６）は、壁内部に別の空洞の必要性を回避する。

鋼または木材のフレーム（４８）は剛体で軽量の構造を作るために使用される。フレームは本発明の第１の態様に従って発明者の固定具または耐荷重性部材を使用可能である。

完全な築壁システムは、主な基礎構造に取り付けられるか、または、主要構造から分離して地震の衝撃などの特定の状況下で独立的に動くか、のいずれができるように取り付け可能である。主要構造からの分離は補われ、ラブ波と他の力の効果から被覆材形状全体を平衡にして保護する。フレーム部分は壁の内部側面上で絶縁され、柔軟なまたは剛性の絶縁体の使用を可能にする。

本発明のファサードは、築壁の外部か内部に使用するために、基本的な解決策ではなくむしろ全体的な解決策を提供する。システムの根幹は、ファサード要素（３２）を強化するメッシュ（３６）に（圧力下で）接合する、特別に設計された鋳型で作られる。これは高度に非常に頑丈で軽量な部品を作成する。その後、この部品は、排水可能な／排水不可能なハニカムボード（４６）に接合される。この段階で、フレーム部材にその後機械的に取り付け可能な剛体パネルが作られる。

本システムは、外部の／内部の建物の角や抱きのために使用される、フラットパネルおよび／またはコーナーパネル内で製造可能である。

パネルは軽量で頑丈で構造上安定しているため、該パネルを容易に持ち上げたり輸送したりすることができる。パネルが軽量であるため、パネルを並べたりフレーム部材に固定したりすることが簡単にできる。圧着と化学結合の手順は、補修（ｃｕｒｅ）のための数週間よりもむしろ数時間で済むため、完全な壁パネルは手早く組み立て可能である。

パネルの部品を予め合わせておくことで、固定具、構造部材、および、ファサード要素を、確実にモジュール方式で並べて相互作用させる。壁システム全体は現場から離れて製造可能であり、天候または多湿の貿易風への依存が少ない短い建築日程を可能にする。完全で均質な貫通壁の解決策は、現場を離れて構造的なフレームワークに加えられる外部と内部両方の壁仕上げ剤（ｗａｌｌ ｆｉｎｉｓｈｅｒｓ）を用いて達成可能である。

柔軟な固定具を使用することによって、装飾要素が任意の衝撃から孤立したままであることを可能にする均質な構造全体にわたる柔軟性が提供される。

ハニカムボード技術は、重くて高価で吸湿性のシート材料を回避する機会を作る、耐湿性、軽量、強度、安定性、および、排水可能な／排水不可能な選択肢を組み合わせる。正真正銘のれんが仕上げ剤は、現場から離れて、または、工場の制御された環境で達成可能である。パネルは、化学的および機械的な固定の安全性を以って、広い領域にわたって正確なれんが間隔を与える。

本発明の特定の実施形態が上に記述されている一方、当然のことながら、記載された実施形態からの逸脱は本発明の範囲内に含まれる。

Claims (45)

1. 耐荷重性部材であって、
   前記耐荷重性部材は、
   荷重が予め決められた荷重に達するまで荷重に耐え、その後、耐荷重性能力を低下させるか、または、実質的にすべて失うように構成された第１の剛性部分と、
   予め決められた荷重に達した後に前記荷重に耐えるように構成された第２の柔軟性部分とを備え、
   前記第１の剛性部分と前記第２の柔軟性部分は、予め決められた荷重に達する際に、前記耐荷重性部材が荷重に剛体的に耐えることから柔軟に耐えるように変わることができるように、荷重に耐えるよう協働することを特徴とする耐荷重性部材。
2. 前記第１の剛性部分は、前記予め決められた荷重で機能停止するよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の耐荷重性部材。
3. 前記第１の剛性部分は、前記予め決められた荷重で機能停止するよう構成された脆性特性を含むことを特徴とする請求項２に記載の耐荷重性部材。
4. 前記予め決められた荷重での機能停止は、機能停止値に達する第１の剛性部分を形成する材料によることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の耐荷重性部材。
5. 前記脆性特性は、特定の種類の荷重により対応し、かつ、他の種類の荷重にあまり対応しないように構成されることを特徴とする請求項３に記載の耐荷重性部材。
6. 前記脆性特性は、予め決められた軸位置で提供されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の耐荷重性部材。
7. 前記脆性特性は複数の予め決められた軸位置で提供されることを特徴とする請求項６に記載の耐荷重性部材。
8. 切り替え手段と荷重検出手段とを含み、
   前記耐荷重性部材は、予め決められた荷重に達すると、荷重に耐えるために、前記第１の剛性部分から前記第２の柔軟性部分に切り替えるよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の耐荷重性部材。
9. 第１と第２の部分は、並行して荷重に耐えるように構成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の耐荷重性部材。
10. 前記第１の剛性部分は、予め決められた荷重に達する前に、荷重の大部分に耐えるように配されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の耐荷重性部材。
11. 前記第２の柔軟性部分は前記耐荷重性部材の内側の核として提供され、前記第１の剛性部分は前記内側の核を実質的に囲むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の耐荷重性部材。
12. 前記第１の剛性部分は中空の管状部材として設けられ、前記第２の柔軟性部分は前記管状部材内に設けられるワイヤ部材として設けられることを特徴とする請求項１１に記載の耐荷重性部材。
13. 前記第２の柔軟性部分は、腰部分を形成するために固体部材から材料を取り除くことにより形成されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の耐荷重性部材。
14. 前記第１の剛性部分は、前記腰部分の周りに提供される鍔部材として設けられることを特徴とする請求項１３に記載の耐荷重性部材。
15. 前記第１の剛性部分と前記第２の柔軟性部分は、従来の構造部材に組み込むための挿入物として提供されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の耐荷重性部材。
16. 梁、柱、ブラケット、釣り手、支柱、軸、ケーブル、管、または、管継手を含むことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の耐荷重性部材。
17. 圧縮性の留め金具を含むことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の耐荷重性部材。
18. 弾力材を有するワッシャー部材を含むことを特徴とする請求項１７に記載の耐荷重性部材。
19. 前記ワッシャー部材は、前記第２の柔軟性部分の置き換えを可能にするよう構成された凹部または空胴を含むことを特徴とする請求項１８に記載の耐荷重性部材。
20. 前記空洞は気体を収容することを特徴とする請求項１９に記載の耐荷重性部材。
21. 前記ワッシャーは、前記留め金具のための入口と、前記入口から距離を置いて配置された出口とを有するアパーチャを含み、
    前記入口は前記留め金具と比較して大きめであることを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれかに記載の耐荷重性部材。
22. スリーブ部材を含むことを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれかに記載の耐荷重性部材。
23. 前記スリーブ部材は、予め決められた軸位置に対応する位置で継ぎ手部分を含むことを特徴とする請求項２２に記載の耐荷重性部材。
24. 前記継ぎ手部分が柔軟であることを特徴とする請求項２３に記載の耐荷重性部材。
25. 前記耐荷重性部材が荷重に剛体的に耐えることから柔軟に耐えるようにいつ変わったのかを示すように構成された変形表示手段を含むことを特徴とする請求項１乃至２４のいずれかに記載の耐荷重性部材。
26. 前記第１の剛性部分は第１の材料から形成され、前記第２の柔軟性部分は第２の異なる材料から形成されることを特徴とする請求項１乃至２５のいずれかに記載の耐荷重性部材。
27. 前記耐荷重性部材は、建物にファサードを固定するために構成されることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれかに記載の耐荷重性部材。
28. 耐荷重性部材を使用して、構造内部で荷重を支持する方法であって、
    前記方法は、
    予め決められた荷重に達するまで耐荷重性能力を有するとともに、その後、耐荷重性能力を低下させるか、または、実質的にすべて失うように構成された第１の剛性部分に、前記耐荷重性部材を提供する工程と、
    予め決められた荷重に達した後に荷重に耐えるように構成された第２の柔軟性部分に、前記耐荷重性部材を提供する工程を、含むことを特徴とする方法。
29. 前記予め決められた荷重で機能停止するように前記第１の剛性部分を構成する工程を含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
30. 前記予め決められた荷重での機能停止値に達する前記第１の剛性部分を形成する材料を選択する工程を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
31. 中空の管状部材として前記第１の剛性部分を、および、中空の管状部材に設けられた内部ワイヤとして前記第２の柔軟性部分を提供する工程を含むことを特徴とする請求項２８乃至３０のいずれかに記載の方法。
32. 腰部分を形成するために固体部材から材料を取り除くことにより第２の柔軟性部分を形成する工程と、前記腰部分の周りに提供される鍔部材として前記第１の剛性部分を提供する工程とを含むことを特徴とする請求項２８乃至３０のいずれかに記載の方法。
33. 前記耐荷重性部材が留め金具を含むことを特徴とする請求項２８乃至３２のいずれかに記載の方法。
34. 支持部を使用して、建物の外表面上に設けられる複数のファサード要素を支持する工程と、少なくとも１つの耐荷重性部材を使用して前記外表面に前記支持部を固定する工程とを含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
35. 建物構造のためのファサードシステムであって、
    前記ファサードシステムは、
    前記建物構造の構造部材に固定可能なマトリックス材料を備え、
    前記マトリックス材料は、
    複数のファサード要素と、
    前記複数のファサード要素を支持するための第１の剛性の支持層と、
    圧縮可能な材料の第２の層を含むことを特徴とするファサードシステム。
36. 前記第１の層がメッシュ材料を含むことを特徴とする請求項３５に記載のファサードシステム。
37. 前記第１の層が前記メッシュ部材の位置合わせを容易にする位置合わせマーカーを含むことを特徴とする請求項３６に記載のファサードシステム。
38. 前記第２の層が複数の空洞を有することを特徴とする請求項３５乃至３７のいずれかに記載のファサードシステム。
39. 前記第２の層がハニカム材料を含むことを特徴とする請求項３８に記載のファサードシステム。
40. 前記マトリックス材料が複数のパネルとして提供され、
    各々のパネルが前記パネルを相互に連結させる複数の位置決め部材を含むことを特徴とする請求項３５乃至３９に記載のファサードシステム。
41. 前記マトリックス材料が複数の留め金具を用いて前記構造部材に固定可能であり、
    前記留め金具の１以上が第１の剛性部分と第２の柔軟性部分を含むことを特徴とする請求項３５乃至４０のいずれかに記載のファサードシステム。
42. 前記メッシュ部材が第１の接着剤層内でカプセル化されることを特徴とする請求項３７に記載のファサードシステム。
43. 前記結合要素が前記第１の接着剤層に接合されることを特徴とする請求項３７に記載のファサードシステム。
44. 前記結合要素が第２の接着剤層によって前記第２の層に接合されることを特徴とする請求項４３に記載のファサードシステム。
45. 前記第２の層が排水可能な空洞を提供することを特徴とする請求項３５乃至４４のいずれかに記載のファサードシステム。

Images