JP2014526005A - 広幅の静的構造物 - Google Patents

Abstract

建築構造物は、上方弦材要素と、下方弦材要素と、上弦素子と下方弦材素子との間に延在する複数のウェブ要素とを含む。上方弦材要素は、建築構造物の屋根の外面の一部を形成する。

Description

本発明は、静的構造物、特に広幅の静的構造物に関する。

背景
工業化された金属建物は、しばしば、商業応用および住宅応用の両方に対し、コスト効率の高い解決策としての役割を果たす。従来、このような建物または構造物は、壁構造または屋根構造の両方に薄い金属パネルを利用している。薄い金属パネルは、比較的低コストで容易に製造することができるため、通常好適である。これらの静的構造物の整合性は、いつも技術上で最も懸念されている。したがって、幅約５０フィート以上に及ぶ薄い金属パネルを利用する静的構造物または建物には、中間支柱または支持梁が設けられ、構造物の全体幅をより堅固に支持することのできる不連続セクションに分割する。支柱は、技術上の問題に対して好適であるが、多くの場合見苦しいし、消費者に対して（たとえば、航空機の格納庫などにおいて）スペースの問題を引起こす可能性がある。

概要
本発明の一局面において、建築構造物は、上方弦材要素と、下方弦材要素と、上方弦材要素と下方弦材要素との間に延在する複数のウェブ要素とを含むことを特徴とする。上方弦材要素は、建築構造物の屋根の外面の一部を形成する。代表的な建物は、横並びに配置され、互いに接続される建築構造物を多く含むであろう。その場合、上方弦材要素は、共同で建物屋根の外面の全体を形成する。

本発明の代表的な実現例において、建築構造物は、上方弦材要素の第１端部に接続された第１接続パネルを含む。第１接続パネルは、湾曲されてもよい。また、典型的には、建築構造物は、第１接続パネルの第１端部に接続され、建築構造物の床に延在する第１側壁パネルを有する。第１側壁パネルは建築構造物の第１側壁の一部を形成する。

代表的な実施形態において、上方弦材要素は、実質的に耐候性の態様で、上方弦材要素と類似の形状を有する隣接の構造要素（たとえば、別の上方弦材要素または接続パネル）と係合するように構成されている。この場合、上方弦材要素と隣接の構造要素とは、共同で建築構造物の屋根の外面の一部を形成する。

ある実現例は、上方弦材要素の第２端部に接続された第２接続パネルを含む。一般に、第２接続パネルは、湾曲されてもよい。

いくつかの実施形態によれば、建築構造物は、第２接続パネルの第２端部に接続され、建築構造物の床に延在する第２側壁パネルをさらに含む。この場合、第２側壁パネルは、建築構造物の第２側壁の一部を形成する。

いくつかの実施形態において、第１側壁パネルと第２側壁パネルとの間の距離は、５０フィートを超え１２０フィート未満である。さらに、代表的な実現例において、この距離は、第１側壁パネルと第２側壁パネルとの間の床に建築構造物から床まで延在する中間構造要素なしで達成される。

複合アーチトラス屋根および側壁システムは、中間支持体を適用することができる。この場合、屋根システムは支柱にわたって連続的であり、建物の全幅には何らかの制限が課されないであろう。

第１側壁パネルと第２側壁パネルは、たとえば、それぞれ第１接続パネルと第２接続パネルから床に向かって、鉛直に対して外方角度で延在することができる。いくつかの例では、この外方角度は、約８°〜１５°である。

いくつかの実施形態は、第１側壁パネルに連結された補剛部材を含む。補剛部材は、ｃチャネルと、連続ｃチャネルを含む配置と、Ｉ字形梁と、矩形断面を有する梁と、ｌ字形の断面を有する梁と、Ｈ字形梁とからなる群から選択される構造要素であってもよい。他の形状の断面も可能である。

いくつかの実現例において、側壁パネルと上方弦材要素は、実質的に平坦な中央セグメントと、実質的に平坦な中央セグメントの両対向端からそれぞれ延在する一対の傾斜側面セグメントと、各々が傾斜側面セグメントのうち１つの傾斜側面セグメントの遠位端から延在する一対のフランジとを有する。一対のフランジは、実質的に平坦な中央セグメントに対して実質的に水平である平面内に位置してもよい。

いくつかの例において、上方弦材要素と側壁パネルは、実質的に平坦な中央セグメントにおいて、チャネルの形の補剛材をさらに含む。補剛チャネルは、約０．７５インチ〜約１．２５インチの（たとえば、約０．８インチ〜約１．２インチ、約０．９インチ〜約１．１インチなどを含む）幅を有してもよい。また、補剛チャネルは、約０．２５インチ〜約０．３７５インチの（たとえば、０．３インチを含む）深さを有してもよい。

いくつかの実現例によれば、上方弦材要素は、各対応するフランジの遠位端に連結された一対の張出しリップをさらに含む。各張出しリップは、フランジのうち隣接するフランジに対して、傾斜側壁のうち対応する傾斜側壁と反対方向に角度を成してもよい。

代表的な実施形態において、上方弦材要素と、第１接続パネルおよび第１側壁パネルは、実質的に類似の断面を有し、連続構造を形成するように（たとえばボルトにより）接続される。

代表的な実施形態において、上方弦材要素の横方向における両端の距離は、約２４．５インチ〜約４９．０インチである。

ウェブ要素は、対角部材と、上方弦材要素の一箇所から最短経路に沿って下方弦材要素まで延在する１つ以上の実質的に「垂直な」部材とを含むことができる。

各対角要素と上方弦材要素との間の接続は、１つのボルト接続によって形成されてもよい。

いくつかの実施形態において、建築構造物は、ブレースシステムを含む。ブレースシステムは、下方弦材要素に実質的に平行であり、かつ、下方弦材要素に連結された（さもなければ他のトラス組立体に連結された）１つ以上の長手補剛部材を含むことができる。

別の局面において、建物は、上方弦材要素と、下方弦材要素と、上方弦材要素と下方弦材要素との間に延在するウェブ要素とを備える第１建築構造物と、第１建築構造物と隣接する第２建築構造物とを含む。第２建築構造物は、第１建築構造物と実質的に（少なくとも部分的に）同一であり、かつ、実質的に耐候性の態様で第１建築構造物の上方弦材要素と係合するように構成された構造要素を備える。第１建築構造物の上方弦材要素と第２建築構造物の構造要素とは、共同で建物の屋根の外面の一部を形成する。

代表的な実現例において、一連の上方弦材要素と構造要素とは、共同で建物の屋根の外面を形成する。

いくつかの実施形態によれば、建物は、第１接続パネルと第２接続パネルとをさらに含む。典型的には、第１接続パネルは、第１建築構造物の上方弦材要素に接続され、第２接続パネルは、第建築構造物の構造要素に接続されている。第１接続パネルと第２接続パネルとは、湾曲されてもよい。

ある実現例は、第１接続パネルに接続された第１側壁パネルと、第２接続パネルに接続された第２側壁パネルとを含む。この場合、第１側壁パネルと第２側壁パネルとは、共同で建物の第１側壁の一部を形成する。

第１建築構造物の上方弦材要素は、実質的に耐候性の態様で、第２建築構造物の構造要素と係合するように構成される。典型的には、第２建築構造物の構造要素は、第１建築構造物の上方弦材要素と実質的に類似の形状を有し、および第１建築構造物の上方弦材要素。第２建築構造物の構造要素は、共同で建物の屋根の外面の一部を形成する。

いくつかの実施形態は、上方弦材要素の、第１接続パネルと反対側の端部で上方弦材要素に接続された第３接続パネルと、構造要素の、第２接続パネルと反対側の端部で構造要素に接続された第４接続パネルとを含む。第３接続パネルと第４接続パネルとは、湾曲されている。

いくつかの実施形態は、第３接続パネルに接続された第３側壁パネルと、第４接続パネルに接続された第４側壁パネルとを含む。第３側壁パネルと第４側壁パネルとは、共同で建物の第２側壁の一部を形成する。

第１側壁パネルと第２側壁パネルとの間に、および、第３側壁パネルと第４側壁パネルとの間に建物から床まで延在する中間構造要素なしで、第１側壁パネルと第２側壁パネルとは、第３側壁パネルと第４側壁パネルとからの距離であって、５０フィートを超え１２０フィート未満であってもよい。

いくつかの実施形態において、第１側壁パネルと第２側壁パネルは、それぞれ第１接続パネルと第２接続パネルから床に向かって、鉛直に対して第１外方角度で延在してもよい。この場合、第３側壁パネルと第４側壁パネルはそれぞれ、第３接続パネルと第４接続パネルから床に向かって、鉛直に対して第２外方角度で延在する。第１外方角度と第２外方角度は、約８°〜１５°である。

いくつかの実現例は、第１側壁パネルと、第２側壁パネルと、第３側壁パネルと、第４側壁パネルとのうち１つ以上に連結された補剛部材を含む。補剛部材は、ｃチャネルと、連続ｃチャネルを含む配置と、Ｉ字形梁と、矩形断面を有する梁と、ｌ字形の断面を有する梁と、Ｈ字形梁とからなる群から選択される構造要素である。

上方弦材要素と構造要素との各々は、実質的に平坦な中央セグメントと、実質的に平坦な中央セグメントの両対向端からそれぞれ延在する一対の傾斜側面セグメントと、各々が傾斜側面セグメントのうち１つの傾斜側面セグメントの遠位端から延在する一対のフランジとを含んでもよい。一対のフランジは、実質的に平坦な中央セグメントに対して実質的に水平である平面内に位置してもよい。

ある例において、上方弦材要素と構造要素との各々は、実質的に平坦な中央セグメントにおいて補剛チャネルをさらに含んでもよい。補剛チャネルは、典型的に、約０．７５インチ〜約１．２５インチの幅と、約０．２５インチ〜約０．３７５インチの深さとを有する。

ある実施形態によれば、上方弦材要素と構造要素との各々は、各対応するフランジの遠位端に連結された一対の張出しリップをさらに含む。各張出しリップは、フランジのうち隣接するフランジに対して、傾斜側壁のうち対応する傾斜側壁と反対方向に角度を成している。

ある例において、上方弦材要素と、第１接続パネルと、第３接続パネルと、第１側壁パネルと、第３側壁パネルとは、それぞれ実質的に類似の断面を有し、連続構造を形成するように連結される。さらにある例において、構造要素と、第２接続パネルと、第４接続パネルと、第２側壁板と、第４側壁パネルとは、それぞれ実質的に類似の断面を有し、連続構造を形成するように接続される。

ある実現例は、上方弦材要素のフランジのうち１つと構造要素のフランジのうち１つとの間に接続されたスペーサ部材を含む。

複数のウェブ要素は、対角部材と、上方弦材要素の一箇所から最短経路に沿って下方弦材要素まで延在する１つ以上の部材とを含んでもよい。

いくつかの実施形態において、建物は、下方弦材要素に実質的に平行でありかつ下方弦材要素に連結された複数の長手補剛部材を備えるブレースシステムを含む。

いくつかの実現例には、以下の利点のうち１つ以上が存在する。
たとえば、構造簡単、製造容易な建物を製造することができる。建物は、非常に広い幅（たとえば、５０フィート以上、いくつかの例において１２０フィート以上）を有することができる。この広幅の静的構造物は、優れた構造的完全性を有するとともに、使用可能かつ途切れのない床面積の大きな領域を提供する。

本明細書において、建物の屋根の外面を言及する場合、一般的に完成した建物の外面を意味する。したがって、代表的な実現例において、使用可能な完成した屋根または建物を製造するために、屋根材からなる追加の層を建物の屋根の外面上に配置する必要はないであろう。

本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。本発明の他の特徴、目的および利点は、以下の説明および図面ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

自由幅の屋根を有する静的構造物の斜視図である。 図１の静的構造物の正面図である。 図１の静的構造物の上面図である。 図１の静的構造物の側面図である。 自由幅の屋根パネルと支持トラス組立体との斜視図である。 図５Ａに示された第１接合部の詳細な斜視図である。 図５Ａに示された第２接合部の詳細な斜視図である。 図１の静的構造物の部分断面側面図である。 自由幅の屋根パネルの一部の詳細な斜視図である。 図７Ａの自由幅の屋根パネルの概略側面図である。 補剛要素を有する自由幅の屋根パネルの概略側面図である。 図８Ａの補剛要素の詳細な側面図である。 自由幅の屋根パネルと壁パネルとの間の連結具の外側斜視図である。 図１の静的構造物の端壁に連結された屋根パネルの内側部分斜視図である。 屋根組立体の断面側面図である。 屋根パネルの間の接合部の詳細な断面側面図である。 図１１Ａの接合部の断面の正面図である。 第１例のブレースシステムの斜視図である。 第２例のブレースシステムの斜視図である。 別の例のブレースシステムの部分正面図である。 図１４Ａのブレースシステム例の斜視図である。 自由幅の屋根パネルと支持トラス組立体との斜視図である。 図１５Ａに示された第１接合部の詳細な斜視図である。 図１５Ａに示された第２接合部の詳細な斜視図である。 補強された側壁パネルの部分斜視図である。 補強された側壁パネルの概略上面図である。 補強された側壁パネルの側面図である。 補強された側壁パネルの概略上面図である。 中間構造梁の斜視図である。 屋根パネルと中間柱を有する支持トラス組立体との概略正面図である。 屋根パネルと中間柱を有する支持トラス組立体との概略正面図である。 屋根パネルと中間柱を有する支持トラス組立体との概略正面図である。 屋根パネルと中間柱を有する支持トラス組立体との概略正面図である。 屋根パネルと中間柱を有する支持トラス組立体との概略正面図である。

詳細な説明
さまざまな図面における同様の参照符号は、同様の要素を示すことができる。

ほとんどの鉄骨建物は、商業用に構築されている。したがって、外観よりは、構築の経済性および構築資材の強度と耐久性がより重要である。その目的は、低コストで、最大の使用可能な床面積を与える建物を提供することである。このため、広幅の鉄骨建物を構築することがよく知られている。しかしながら、支柱などの屋根支持部材を使用しない場合、建物は、厚い重量金属材料を使用して構築されなければならない。これは、必然的に材料費と建設費を増加する。コスト削減対策として、広幅の建物をより軽量金属で構築することができるが、この場合、たとえば支柱などの内部支持部材の使用が必要とされる。このような支持部材がないと、建物の風荷重能力および雪荷重能力は、深刻に影響される。このような内部支持部材を使用すると、必然的に使用可能な内部床面積が減少される。このような垂直支持部材のさらなる欠点は、これらの垂直支持部材がしばしば、飛行機の格納庫または大型製品（たとえば、産業用発電機または商業印刷機器）の倉庫などの特定の用途に建物の使用を不可能にすることである。支持用支柱の間でこれらの製品を操作することは、困難であり、しばしば建物を損傷するかまたは製品が建物内で移動されることにつながる。このため、金属建築分野において、たとえば２３ＧＡ〜１６ＧＡまでの軽量金属を用いて構築することのできる広幅の建築構造が求められてきた。

本発明は、軽量金属から製造され、自由幅の屋根組立体を含む静的構造物を提供する。屋根組立体は、相互に接続され、各々が支持トラスの頂部弦材を構成する複数の薄い金属パネルの形に形成することができる。各薄い金属屋根パネルは、荷重を受けその荷重を支持トラスの部材に分散するとともに、荷重を分散することにより生じた圧縮応力と曲げ応力との合力を耐えるように構成されてもよい。

ほとんどの自立軽量鉄骨構造物は、約７インチ〜約８インチ（たとえば約７．０８インチ）の奥行きを有するパネルを使用して構築される。これらのパネルは、限られた強度を有するため、建物の自由幅に制限を与える。その一方、より大きい奥行きを有するパネルを使用すると、鋼鉄の厚さが増加し、よってより高価になる。本開示は、経済的な広幅の建物（側壁または支柱などの支持構造物の間に１００フィート以上になる広幅を有する建物）を提供する。屋根領域におけるトラスシステムの追加された強度は、本発明の金属骨組構造に改良された風荷重能力および雪荷重能力を提供できるようにする。本発明に従って構築された構造物は、屋根パネルが側面荷重（風、雪など）を担持する屋根と、トラスシステムの上方弦材要素として二重の機能を働くことを巧みに利用している。さらに、鉛直からわずかに角度を成した壁が揺動耐性を向上させ、よって骨組の全体安定性を向上させる。

本発明の構造物は、アーチ型または切妻型の屋根構造を利用することができる。アーチは、湾曲された屋根パネルの使用を可能にするため、よく選択される。パネルが湾曲されると、屋根の陵線部の一部がウェブ上に置かれることになり、局部の剛性、せん断強度および壊滅に対する抵抗力が高められる。パネルの湾曲は、大きな半径で形成される。一般的に、その半径は、建物の形状に合わせて、壁パネルと接続軒パネルと屋根パネルとの間で円滑に移行するように選択される。

本明細書において詳細に説明されるように、このような屋根組立体は、他の屋根組立体に比べ、荷重能力を向上させることができ、構造的完全性を損なうことなく、支持されずにも関わらずより長い幅で形成されることができる。さらに、静的構造物に経済的な屋根の解決案を提供するため、屋根パネルの厚さを制限するとともに、上記の構造的利点を達成することができる。本発明は、以下の説明を参照してより理解されるであろう。

図１〜４は、本発明の静的構造物１００の斜視図、正面図、上面図、および側面図である。図示のように、静的構造物１００は、屋根１０２と、屋根に連結された壁１０４とを含む。この例において、以下に更に詳細に説明するように、屋根１０２は、自由幅の（すなわち、中間支持柱または中間支持梁を有しない）構成で形成され、複数の隣接かつ相互接続されたパネルを備えている。各パネルは、構造物の幅を跨る。屋根１０２は、壁１０４により囲まれた規定空間を保護するまたは覆う。壁１０４は、静的構造物１００の長さ「Ｌ」を規定する側壁１０６と、その幅「Ｗ」を規定する端壁１０８とを含む。静的構造物１００は、任意の適切な長さおよび／または幅を有するように構築されてもよい。たとえば、適切な幅は、予想される荷重下で故障することなく、屋根１０２のパネルによって達成できる最大自由幅（または最大値より小さい任意の幅）と見なされてもよい。いくつかの実現例において、静的構造物１００の適切な幅は、約１２０フィートまで任意の幅と見なされてもよい。さらに、いくつかの例において、静的構造物の構造的完全性は、その長さに影響されなくてもよい。よって、任意の所望長さが適切な長さと見なされてもよい。

図５Ａは、自由幅の屋根パネル１１０と支持トラス組立体１１２の斜視図である。側壁パネル１１１と、屋根パネル１１０を側壁に連結する接続パネル１１３とも示されている。この例において、屋根パネル１１０は、波形状のアーチ型屋根パネルの形に形成される。代替的な例において、他の適切な種類の屋根パネル（たとえば、切妻型屋根パネルなど）を使用してもよい。いくつかの例において、屋根パネル１１０は、冷間圧延された薄金属シート構造の形に形成される。たとえば、屋根パネル１１０は、耐腐食性物質（たとえば、ＡＳＴＭ規格Ａ７９２ ＳＳグレード５０〜８０を有するアルミ−亜鉛合金ＡＺ５５）で被覆され、約０．０２７インチ〜０．０６インチの公称厚さを有する鋼または鋼合金のシートから製造されることができる。

図５Ａに示すように、屋根パネル１１０の上部は、トラス組立体１１２の頂部弦材を構成する。これにより、屋根パネル１１０は、（たとえば、風荷重および雪荷重などの）荷重を直接その外面で担持することによって伝統的な屋根構成要素として機能する、担持された荷重を他のトラス部材へ分散し圧縮応力と曲げ応力との合力を担持することによってトラス組立体１１２の頂部弦材として機能するの両方に機能することができる。このように、適切な薄い金属屋根パネル１１０を用いて伝統的な屋根トラス組立体の大きな構成要素を置換えることによって、組立体の自重（すなわち、常にトラス組立体に付与される永久荷重、たとえばトラス自体、被覆、屋根、天井などの重量）は軽減される（その結果、製造コストを削減することもできる）。

トラス組立体１１２は、底部弦材１１４と、（たとえば、ハンチおよび対角部材などの）ウエブ１１６と、ブレース１１８と、補剛材１２０とを含む。これらは、静的構造物１００の他の部材とともに、複数の接合部においてガセット板１２２を介して互いに相互接続される。図５Ｂおよび５Ｃは、２つのこのような接合部の詳細図を示している。底部弦材１１４は、トラス組立体１１２の下縁を形成し、張力または圧縮力を担持するように構成されている。ウェブ１１６は、屋根パネル１１０と底部弦材１１４との間に延在し、死荷重と活荷重との両方を分散するための三角形パターンを形成する。ウェブ１１６は、張力または（通常曲げ応力ではない）圧縮荷重を担持するように構成されている。この例において、ウェブ１１６の各々は、底部弦材１１４に対して約４０°〜４８°（好ましくは４５°）の角度で配置されている。しかしながら、ウェブ１１６は、底部弦材１１４または屋根パネル１１０に対して任意の適切な角度で配置されてもよい。さらに、いくつかの実現例において、ウェブ１１６の各々は異なる角度で配置することができ、それによって不均一に分散された荷重を担持するトラス組立体を形成する。ブレース１１８は、荷重された弦材またはウェブの横方向のいずれかの移動を抵抗するために、底部弦材１１４に対して直角に配置されている。補剛材１２０は、底部弦材１１４に平行に延在し、ガセット板１２２を介して底部弦材に連結されている。

図６は、静的構造物１００の断面側面図であって、図５Ａ〜５Ｃを参照して説明した構成要素の概略斜視図を示している。図示のように、側壁パネル１１１は、垂直面１２３と成す角度「α」で接続パネル１１３から外側に延在する。側壁パネル１１１は、建設分野の当業者に公知のテーブルおよび計算を用いて計算される予想荷重（たとえば、予想された風荷重）に基づいて決定することができる、任意の適切な角度「α」で外側に延在してもよい。いくつかの実現例において、角度「α」は、約８°〜１５°であり、好ましくは約８°である。たとえば、この例において、側壁パネル１１１は、約８°の角度で外側に延在している。いくつかの場合において、壁パネルの外方傾きは、（鉛直な縦壁と比べて）風荷重により引起された曲げモーメントを緩和することによって、静的構造物１００の完全性を高めることができる。下記の表は、２つの類似の建物（たとえば、静的構造物１００）が時速９０マイルの風速に耐えるときに誘発された最大曲げモーメントを測定する構造フレーム解析の比較結果を与えている。

いくつかの場合には、わずかに角度を成した壁パネルの形成は、サイドスウェイ（本明細書において水平変位として定量化される）の減少をもたらすことができる。たとえば、鉛直な縦壁を有する建物は、その壁の頂端において１０００ｌｂの水平方向の力にさらされる場合、約２．９７インチの水平変位（すなわち、サイドスウェイ）を示すことができる。一方、わずかに角度を成した壁を有する類似の建物は、上述したように同一条件下、約２．７１インチの水平変位を示すことができる。

図７Ａは、屋根パネル１１０の詳細な斜視図（明瞭性のために、屋根パネルの一端のみが示されている）であり、図７Ｂは、屋根パネルの概略側面図である。図示のように、屋根パネル１１０は、厚さを規定する対向面を有する本体１２４と、本体の両側に配置された２つの周方向コネクタアーム１３０とを含む。本体１２４は、その端部に配置され、屋根パネル１１０を対応する接続パネル（たとえば、接続パネル１１３）に固定するための機械的ファスナを受けるための開口部１２６を含む。

本体１２４は、任意の適切な外形を有してもよい。たとえば、この例において、本体部１２４は、中央セグメント１２８と、中央セグメントの両側から定められた傾斜角度で外側へ延在する２つの傾斜側壁１３２とを有する波形状のＶ字形梁の形に形成される。屋根パネル１１０の外形の波形と厚さと長さとは、合わせて屋根パネルが破損（たとえば座屈）することなく担持できる最大許容圧縮応力を決定するための細長比を規定する。細長比は、次のように表される。

λ＝Ｌ_ｅｆｆ／ｒ_ｇ （１）
ｒ_ｇ＝（Ｉ／Ａ）^１／２ （２）
式中、λは細長比であり、Ｌ_ｅｆｆは屋根パネルの有効長さであり、ｒ_ｇは屋根パネルの旋回半径であり、Ｉは屋根パネルの面積の二次モーメントであり、Ａは屋根パネルの断面総面積である。

一般的に、細長比が増加すると、最大許容圧縮応力が減少する。したがって、屋根パネル１１０の細長比を低減すれば、屋根パネルの最大許容圧縮応力を増大させることができる。さらに、いくつかの実現例において、屋根パネル１１０の外形の波形と厚さとは、旋回半径を増加させるために選択または変更されてもよい。それによって、細長比を増加させることなく増大した有効長を可能にする（結果的に、最大許容圧縮応力を低減させる）。

コネクタアーム１３０は、他の隣接する屋根パネルのための連結点を形成するように構成され、よって１つのパネルのコネクタアームを隣接するパネルのコネクタアームと噛合わせることにより屋根パネルを互いに連結させることができる。この例において、コネクタアーム１３０の各々は、その上に配置された開口部１３６からなるパターンを有すフランジ１３４と、フランジから延在する張出しリップ１３８とを含む。フランジ１３４はリップ１３８ともに、隣接するパネルの縁部構造（たとえばコネクタアーム）を受けるための凹部１４０を規定する。隣接かつ同一の屋根パネルは、１つのパネルのコネクタアーム１３０を別のパネルの凹部１４０内に挿入し、パネルの開口部１３６を整列し、整列された開口部に機械的ファスナー（たとえば、ボルト、リベットおよびネジなど）を導入することによって、互いに接続されてもよい。いくつかの代替的な実施例において、隣接する屋根パネルを連結するための他の適切な要素または方法は、使用される（たとえば、溶接、縫合など）。

図８Ａは、別の例示的な屋根パネル１１０ａの概略側面図である。屋根パネル１１０ａは（上記に詳細に記載された）屋根パネル１１０と類似の構成で形成される。しかしながら、この例において、屋根パネル１１０ａは、中心線１４４と整列される補剛構造１４２を有する中央セグメント１２８ａを含む。図８Ｂは、補剛構造１４２の詳細な側面図である。図示のように、補剛構造１４２は、有効幅「ｗ１」および深さ「ｄ」を規定する平台型の開放チャネルの外形を有するように形成される。代表的な実現例において、補剛材が有効であるためには最小寸法を有しなければならない。いくつかの実現例において、補剛構造１４２の幅「Ｗ１」は約１インチであり、その深さ「ｄ」は約０．２５インチ〜０．３７５インチである。いくつかの例において、補剛構造１４２は、屋根パネル１１０ａの幅に沿って延在する連続レーンの形に形成される。しかしながら、いくつかの他の例において、補剛構造は、屋根パネルの幅内に規則的または不規則的なパターンで離間した複数の不連続ビーズを含む。さらに、いくつかの代替的な例において、他の適切な形状および／または外形の補剛構造を使用してもよい。

補剛構造１４２の追加は、屋根パネルの厚さに対する幅の比を減少させることができる。その結果、屋根パネルの負の曲げ強度は、同程度の大きさで増加することができる。たとえば、補剛構造を有しなく約０．０３８インチの厚さを有する屋根パネル（たとえば屋根パネル１１０）は、約−１６．２キップ・インチ／フィートの公称曲げモーメント耐力を有することが期待され得るが、等しい厚さならびに約１インチの幅および約０．２５インチの深さの寸法を有する連続的補剛構造（たとえば、図７Ａおよび７Ｂに示される補剛構造１４２）を有する類似の屋根パネル（たとえば、屋根パネル１１０ａ)は、約−３０．４キップ・インチ／フィートの公称曲げモーメント耐力を有することが期待され得る。したがって補剛構造を有する屋根パネルは、荷重の下で倒壊（たとえば降伏）しにくいという傾向があり、その厚さを増加させることなくより長いの長さまたは幅を有するように形成されることができる。

図９Ａは、屋根パネル１１０と壁パネル１４８との間の連結具１４６の外側斜視図である。壁パネル１４８は、屋根パネル１１０と類似の外形を有することができる（たとえば、図７Ａおよび図７Ｂを参照）。また、図示のように、連結具１４６は、屋根パネル１１０のコネクタアーム１３０と連結される第１端部と、第１端部からある角度（約９０°）をもって設置され、壁パネル１４８と連結される第２端部とを有するアーチ状のアングル材の形に形成される。この例において、アングル材は、一連の機械的ファスナーを用いて屋根と壁パネルとに連結される。いくつかの例において、シーリング材１５０（たとえば膨張発泡体）を連結具１４６と壁パネル１４８との間の空間に配置してもよい。シーリング材１５０は、静的構造物１００により囲まれた空間と周囲の環境との間に流体の漏れを抑制、低減または防止することができる。

図９Ｂは、屋根パネル１１０と（複数の接続された壁パネル１４８から形成された）端壁１０８の内側斜視図である。図示のように、端壁１０８は、補剛部材１４９によって補強される。補剛部材１４９は、端壁１０８に連結され、ドアヘッダと同一レベルでまたはトラス組立体の底部弦材（たとえばトラス組立体１１２の底部弦材１１４）と同一面に配置される。

図１０は、静的構造物の屋根組立体１０２ａの断面側面図である。図示のように、屋根組立体は、屋根パネル１１０と、トラス組立体１１２と、スペーサ部材１５４とを含む。スペーサ部材１５４は、屋根パネル１１０に連結され、トラス組立体１１２の間に配置されている。スペーサ部材１５４の各々は、屋根パネル１１０の幅に沿って長手方向に延在する単一の連続部材または屋根パネルの幅に沿って断続的に配置された複数の不連続部材を含んでもよい。いくつかの例において、スペーサ部材１５４は、屋根パネル１１０の間のユニオンまたは接合部１５６（たとえば、継ぎ目または接続点）を横切って配置される。また、以下により詳細に説明されるように、各接合部がスペーサ部材またはトラス組立体によって交互に補強されるように、トラス組立体１１２は、ガセット板１２２を介してパネルの接合部１５６の近傍に配置されることもできる。このように、各屋根パネル１１０は、一方側でトラス組立体１１２によって支持され、反対側でスペーサ部材１５４によって支持される。その結果、屋根組立体の構造的完全性は維持され、屋根パネルは任意の過剰なトラス部材または構成要素を含むことなく荷重を分散することができる。

図１１Ａは、屋根パネル１１０ａの間の接合部１５６の詳細断面図である。図示のように、ガセット板１２２は、接合部１５６に配置されている。この例において、ガセット板１２２は、屋根パネルのコネクタアームの間の継ぎ目に組込まれる。図１１Ｂは、接合部１５６の断面正面図である。この例において、対角ウェブ１１６は、中心線１５８を中心として鏡面対称の向きでガセット板１２２に連結され、よって屋根パネル１１０ａにより担持された荷重がトラス組立体１１２の他の部材間で均等に分散することができる。

図１２は、トラス組立体１１２の底部弦材１１４（明瞭性のために、トラス組立体の底部弦材および支持具のみがブレースシステムとともに示されている）を相互に連結させる第１の例示的なブレースシステム１６０の斜視図である。ブレースシステムは、特に長いまたは高応力が加わる可能性のあるトラスの弦材およびウェブを強化させまた安定化させることができる。図示のように、システム１６０は、静的構造物の長さに跨る長手補剛部材１６２を複数備える。補剛部材１６２は、単一の連続梁または桁もしくは複数のこのような部材が端部で連結された形に形成されてもよい。この例において、補剛部材１６２は、底部弦材１１４と同じ高度で、トラス組立体１１２の平面と実質的に垂直であるように配置され、底部弦材に連結される。補剛部材は、トラス組立体１１２を補強するために適した任意の大きさ、形状または外形を有するように形成されてもよい。

図１３は、トラス組立体１１２の底部弦材１１４（明瞭性のために、トラス組立体の頂部弦材（すなわち屋根パネル１１０）は図示せず）に連結された他の例示的なブレースシステム１６０ａの斜視図である。図示のように、ブレースシステム１６０ａは、トラス組立体１１２の平面に垂直な平面において、ある角度（たとえば４５°）で底部弦材１１４を横断する複数の対角補剛部材１６２ａを含む。補剛部材１６２ａは、その端部１６４で底部弦材１１４に連結されるが、その長さに沿った箇所でさらなる底部弦材に連結されてもよい。補剛部材は、トラス組立体１１２を補強するために適した任意のサイズ、形状または外形を有するように設けられてもよい。いくつかの例において、トラス組立体１１２との間の荷重伝達を容易にするために、ブレースシステム１６０および１６０ａは、補剛部材のネットワークを形成するように縦一列に設けられている。

図１４Ａは、さらに別のブレースシステム１６０ｂの断面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａのブレースシステム１６０ｂの部分斜視図である。図示のブレースシステム１６０ｂは、トラス組立体１１２の隣接するウェブ１１６に連結されている対角補剛部材１６２ｂを含む。図示の補剛部材１６２ｂは対角であり、そのためトラス組立体の下方弦材要素近傍のウェブ１１６に接続され、かつ、トラス組立体の上方弦材近傍の別のウェブ１１６に接続される。

図示のブレースシステム１６０ｂはまた、上方弦材要素に連結され、隣接する屋根パネルの上方弦材の間に延在する水平スペーサ部材１５４を含む。

図示のブレースシステム１６０ｂはまた、トラス組立体１１２の下方弦材に連結されている長手補強材部材１６２を含む。

図１５Ａは、自由幅の屋根パネル１１０ａの斜視図である。図１５Ａにおいて、側壁パネル１１１が構造的に側壁補剛材２０２により補強されてあり、および、底部弦材補剛材１２０がトラス組立体１１２の底部弦材１１４の全長に沿って実質的に延在することを除いて、図１５Ａの自由幅の屋根パネル１１０ａは、図５Ａの自由幅の屋根パネル１１０と類似する。

トラス組立体１１２は、底部弦材１１４と、ウエブ１１６（たとえば、ハンチおよび対角部材）と、ブレース１１８と、補剛材１２０とを含む。これらは、静的構造物１００の他の部材とともに、複数の接合部において、たとえば、ガセット板１２２を介して互いに相互接続される。図１５Ｂおよび１５Ｃは、２つのこのような接合部の詳細図を示している。底部弦材１１４は、トラス組立体１１２の下縁を形成し、張力または圧縮力を担持するように構成されている。

図１６Ａは、連続ｃチャネル２１６の形をした構造的補強を有する側壁パネル１１１の部分斜視図である。この連続ｃチャネル２１６は、コンクリート基礎２１８（たとえば建物の床）の上に位置している側壁パネル１１１に連結され、その上端には圧着接続パネル１１３が取付けられている。図示された側壁パネル１１１は、上方部分１５６と、中間部分１５８と、下方部分１６０とを有する。一実現例において、上方部分１５６の長さは約４４インチであり、中間部１５８の長さは約６５インチであり、下側部分１６０の長さは約１２１インチである。言うまでもなく、さまざまな実現例において、これらの寸法を変更することができ、異なる数の部分（１つの部分を含む）を使用してもよい。図示された部分１５６、１５８および１６０は、重継ぎ２２０によって互いに接合されている。

図１６Ｂおよび１６Ｃは、例示的な実現例において、連続ｃチャネル２１６を側壁パネル１１１に接続する方法の詳細を示している。図示の実現例において、１つ以上のクリップ配置２７０がボルトで（たとえば２７２に）側壁パネル１１１に締められ、さもなければ側壁パネル１１１に固定される。各クリップ配置２７０は、側壁パネル１１１から距離「ｄ」（たとえば、約１インチ）で連続ｃチャネルを支持するように構成されている。クリップ配置２７０は少なくとも２つの連続ｃチャネルの間に延在し、２つのｃチャネルは１つ以上のボルトを介してクリップ装置２７０に固定される。

図１６Ｃにおいて、下方クリップ配置２７０の部分２７０ａは、連続Ｃチャンネル２１６から伸出している。下方弦材要素１１４は、単一のボルト２８０ａを用いてこの伸出部２７０ａに接続されている。同様に、ウェブ１１６は、単一のボルト２８０ｂを用いて下方クリップ配置２７０の伸出部２７０ａに接続されている。

図１７は、図１６Ｂと類似している。異なるのは、図１７は、例示的な実現例において、側壁パネル１１１に構造的補強を与えるため、単一のｃチャネル２４０を側壁パネル１１１に接続させる方法の詳細を示している。

本明細書に開示した構造および技術を実施することは、屋根構造から建物の床まで垂直に延在する中間梁を使用することなく、非常に広幅に跨る屋根を可能にするが、このような中間梁を１つ以上追加すると、屋根をさらに広幅に延在させることができる。このような中間梁３０２の例は、図１８、および図１９Ａ〜１９Ｅに示される。

図１８に示された中間梁３０２は、たとえば、ガセット板１２２によってトラス組立体１１２の底部弦材１１４に連結されている。より具体的には、中間梁３０２は、４本のボルト３０４によってガセット板１２２に連結され、ガセット板１２２は、２本のボルト３０６によってトラス組立体１１２の底部弦材１１４に連結されている。中間梁３０２は、たとえばｃチャネルの外形および連続ｃチャネルの外形などを含む、さまざまな外形のいずれかを有することができる。

中間梁３０２は、各接合部において小さな接合板３０８を介して互いに連結されるいくつかの部分を含む。中間梁３０２は、クリップ３１２によって床３１０（たとえばコンクリートスラブ）に連結される。

図１９Ａ〜１９Ｅは、幅約２００フィートの建物（図１９Ａおよび１９Ｂ）、幅約３００フィートの建物（図１９Ｃおよび１９Ｄ）、および幅約４００フィートの建物（図１９Ｅ）における中間梁３０２の間の間隔の一例を示している。

多数の実施例は、例示の目的で説明してきたが、前述の説明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を限定しないことを意図している。添付の特許請求の範囲内に含まれる他の実施例および変形例は、存在しまたは存在するだろう。

Claims (36)

1. 建築構造物であって、
   上方弦材要素と、
   下方弦材要素と、
   前記上方弦材要素と前記下方弦材要素との間に延在する複数のウェブ要素とを含み、
   前記上方弦材要素は、前記建築構造物の屋根の外面の一部を形成する、建築構造物。
2. 前記上方弦材要素の第１端部に接続された第１接続パネルをさらに含み、
   前記第１接続パネルが湾曲されている、請求項１に記載の建築構造物。
3. 前記第１接続パネルの第１端部に接続され、前記建築構造物の床に延在する第１側壁パネルをさらに含み、
   前記第１側壁パネルは、前記建築構造物の第１側壁の一部を形成する、請求項２に記載の建築構造物。
4. 前記上方弦材要素は、実質的に耐候性の態様で、前記上方弦材要素と類似の形状を有する隣接の構造要素と係合するように構成され、
   前記上方弦材要素と前記隣接の構造要素とは、共同で前記建築構造物の屋根の外面の一部を形成する、請求項３に記載の建築構造物。
5. 前記上方弦材要素の第２端部に接続された第２接続パネルをさらに含み、
   第２接続パネルが湾曲されている、請求項３に記載の建築構造物。
6. 前記第２接続パネルの第２端部に接続され、前記建築構造物の床に延在する第２側壁パネルをさらに含み、
   前記第２側壁パネルは、前記建築構造物の第２側壁の一部を形成する、請求項５に記載の建築構造物。
7. 前記第１側壁パネルと前記第２側壁パネルとの間に前記建築構造物から前記床まで延在する中間構造要素なしで、前記第１側壁パネルと前記第２側壁パネルとの間の距離は、５０フィートを超え１２０フィート未満である、請求項６に記載の建築構造物。
8. 前記第１側壁パネルと前記第２側壁パネルは、それぞれ前記第１接続パネルと前記第２接続パネルから床に向かって、鉛直に対して外方角度で延在する、請求項６に記載の建築構造物。
9. 前記外方角度は、約８°〜１５°である、請求項８に記載の建築構造物。
10. 前記第１側壁パネルに連結された補剛部材をさらに含む、請求項３に記載の建築構造物。
11. 前記補剛部材は、ｃチャネルと、連続ｃチャネルを含む配置と、Ｉ字形梁と、矩形断面を有する梁と、ｌ字形の断面を有する梁と、Ｈ字形梁とからなる群から選択される構造要素である、請求項１０に記載の建築構造物。
12. 前記上方弦材要素は、
    実質的に平坦な中央セグメントと、
    前記実質的に平坦な中央セグメントの両対向端からそれぞれ延在する一対の傾斜側面セグメントと、
    各々が前記傾斜側面セグメントのうち１つの傾斜側面セグメントの遠位端から延在する一対のフランジとを含み、
    前記一対のフランジは、前記実質的に平坦な中央セグメントに対して実質的に水平である平面内に位置する、請求項１に記載の建築構造物。
13. 前記上方弦材要素は、前記実質的に平坦な中央セグメントにおいて補剛チャネルをさらに含み、
    前記補剛チャネルは、約０．７５インチ〜約１．２５インチの幅と、約０．２５インチ〜約０．３７５インチの深さとを有する、請求項１２に記載の建築構造物。
14. 前記上方弦材要素は、各対応するフランジの遠位端に連結された一対の張出しリップをさらに含み、
    各張出しリップは、前記フランジのうち隣接するフランジに対して、前記傾斜側壁のうち対応する傾斜側壁と反対方向に角度を成している、請求項１２に記載の建築構造物。
15. 前記上方弦材要素と、前記第１接続パネルと、前記第１側壁パネルとは、実質的に類似の断面を有し、連続構造を形成するように連結される、請求項３に記載の建築構造物。
16. 前記上方弦材要素の横方向における両端の距離は、約２４．５インチ〜約４９．０インチである、請求項１に記載の建築構造物。
17. 前記複数のウェブ要素は、対角部材と、前記上方弦材要素の一箇所から最短経路に沿って前記下方弦材要素まで延在する１つ以上の部材とを含む、請求項１に記載の建築構造物。
18. 前記下方弦材要素に実質的に平行であり、かつ、前記下方弦材要素に連結された複数の長手補剛部材を備えるブレースシステムをさらに含む、請求項１に記載の建築構造物。
19. 建物であって、
    第１建築構造物を含み、
    前記第１建築構造物は、上方弦材要素と、下方弦材要素と、前記上方弦材要素と前記下方弦材要素との間に延在する複数のウェブ要素とを備え、
    前記第１建築構造物と隣接する第２建築構造物を含み、
    前記第２建築構造物は、実質的に耐候性の態様で前記第１建築構造物の前記上方弦材要素と係合するように構成された構造要素を備え、
    前記第１建築構造物の前記上方弦材要素と前記第２建築構造物の前記構造要素とは、共同で前記建物の屋根の外面の一部を形成する、建物。
20. 第１接続パネルと第２接続パネルとをさらに含み、
    前記第１接続パネルは、前記第１建築構造物の前記上方弦材要素に接続され、
    前記第２接続パネルは、前記第２建築構造物の前記構造要素に接続され、
    前記第１接続パネルと前記第２接続パネルとは、湾曲されている、請求項１９に記載の建物。
21. 前記第１接続パネルに接続された第１側壁パネルと、
    前記第２接続パネルに接続された第２側壁パネルとをさらに含み、
    前記第１側壁パネルと前記第２側壁パネルとは、共同で前記建物の第１側壁の一部を形成する、請求項１９に記載の建物。
22. 前記第１建築構造物の前記上方弦材要素は、実質的に耐候性の態様で、前記第２建築構造物の前記構造要素と係合するように構成され、
    前記第２建築構造物の前記構造要素は、前記第１建築構造物の前記上方弦材要素と実質的に類似の形状を有し、
    前記第１建築構造物の前記上方弦材要素と前記第２建築構造物の前記構造要素とは、共同で前記建物の屋根の外面の一部を形成する、請求項２１に記載の建物。
23. 前記上方弦材要素の、前記第１接続パネルと反対側の端部で前記上方弦材要素に接続された第３接続パネルと、
    前記構造要素の、前記第２接続パネルと反対側の端部で前記構造要素に接続された第４接続パネルとをさらに含み、
    前記第３接続パネルと前記第４接続パネルとは、湾曲されている、請求項２１に記載の建物。
24. 前記第３接続パネルに接続された第３側壁パネルと、
    前記第４接続パネルに接続された第４側壁パネルとをさらに含み、
    前記第３側壁パネルと前記第４側壁パネルとは、共同で前記建物の第２側壁の一部を形成する、請求項２３に記載の建物。
25. 前記第１側壁パネルと前記第２側壁パネルとの間に、および、前記第３側壁パネルと前記第４側壁パネルとの間に前記建物から前記床まで延在する中間構造要素なしで、前記第１側壁パネルと前記第２側壁パネルとは、前記第３側壁パネルと前記第４側壁パネルとからの距離であって、５０フィートを超え１２０フィート未満である、請求項２４に記載の建物。
26. 前記第１側壁パネルと前記第２側壁パネルは、それぞれ前記第１接続パネルと前記第２接続パネルから床に向かって、鉛直に対して第１外方角度で延在し、
    前記第３側壁パネルと前記第４側壁パネルは、それぞれ前記第３接続パネルと前記第４接続パネルから床に向かって、鉛直に対して第２外方角度で延在する、請求項２４に記載の建物。
27. 前記第１外方角度と前記第２外方角度は、約８°〜１５°である、請求項２６に記載の建物。
28. 前記第１側壁パネルと、前記第２側壁パネルと、前記第３側壁パネルと、前記第４側壁パネルとのうち１つ以上に連結された補剛部材をさらに含む、請求項２３に記載の建物。
29. 前記補剛部材は、ｃチャネルと、連続ｃチャネルを含む配置と、Ｉ字形梁と、矩形断面を有する梁と、ｌ字形の断面を有する梁と、Ｈ字形梁とからなる群から選択される構造要素である、請求項２８に記載の建物。
30. 前記上方弦材要素と構造要素との各々は、
    実質的に平坦な中央セグメントと、
    前記実質的に平坦な中央セグメントの両対向端からそれぞれ延在する一対の傾斜側壁と、
    各々が前記傾斜側壁のうち１つの傾斜側壁の遠位端から延在する一対のフランジとを含み、
    前記一対のフランジは、前記実質的に平坦な中央セグメントに対して実質的に水平である平面内に位置する、請求項１９に記載の建物。
31. 前記上方弦材要素と構造要素との各々は、前記実質的に平坦な中央セグメントにおいて補剛チャネルをさらに含み、
    前記補剛チャネルは、約０．７５インチ〜約１．２５インチの幅と、約０．２５インチ〜約０．３７５インチの深さとを有する、請求項３０に記載の建物。
32. 前記上方弦材要素と構造要素との各々は、各対応するフランジの遠位端に連結された一対の張出しリップをさらに含み、
    各張出しリップは、前記フランジのうち隣接するフランジに対して、前記傾斜側壁のうち対応する傾斜側壁と反対方向に角度を成している、請求項３０に記載の建物。
33. 前記上方弦材要素と、前記第１接続パネルと、前記第３接続パネルと、前記第１側壁パネルと、前記第３側壁パネルとは、それぞれ実質的に類似の断面を有し、連続構造を形成するように連結され、
    前記構造要素と、前記第２接続パネルと、前記第４接続パネルと、前記第２側壁板と、前記第４側壁パネルとは、それぞれ実質的に類似の断面を有し、連続構造を形成するように連結される、請求項３０に記載の建物。
34. 前記上方弦材要素の前記フランジのうち１つと前記構造要素の前記フランジのうち１つとの間に接続されたスペーサ部材をさらに含む、請求項３０に記載の建物。
35. 前記複数のウェブ要素は、対角部材と、前記上方弦材要素の一箇所から最短経路に沿って前記下方弦材要素まで延在する１つ以上の部材とを含む、請求項１９に記載の建物。
36. 前記下方弦材要素に実質的に平行でありかつ前記下方弦材要素に連結された複数の長手補剛部材を備えるブレースシステムをさらに含む、請求項１９に記載の建物。