JP2020521894A - 特に水平建物構造を構成するための平坦な建物要素 - Google Patents

Abstract

建築要素（Ｅ）は、平坦かつ平行な面（Ｓ，Ｉ）の対、すなわち上面（Ｓ）と底面（Ｉ）、および平坦かつ平行な面（Ｓ，Ｉ）との間に延びる複数の側面（Ｌ）を有する非金属材料のパネル（Ｐ）と、一対の対向面（１２，１４）、すなわち近位面（１２）と遠位面（１４）を有する金属材料の少なくとも１つの梁（Ｂ）と、少なくとも１つの梁（Ｔ）をパネル（Ｐ）に堅固に接続する金属材料の複数の接続要素（Ｂ）と、を備え、各梁（Ｔ）は、パネル（Ｐ）のそれぞれの側面（Ｌ）に沿って配置され、近位面（１２）は側面（Ｌ）に接触し、各接続要素（Ｂ）は、パネル（Ｐ）のそれぞれの側面（Ｌ）に設けられたそれぞれのシート（１８）に挿入され、接着手段によってその中に固定される第１の部分（２０）と、それぞれの側面（Ｌ）から突出する第２の部分（２２）と、を備えるプレート要素である。

Description

本発明は、一般に、民生および／または産業建築、好ましくは、商業および住宅建築の分野に属し、特に、それぞれが非金属材料、好ましくは、木製材料の少なくとも１つのパネル、および機械的および／または接着接合部を介してパネルに堅固に接続された金属材料、好ましくは、鋼の少なくとも１つの梁を備える複数の平坦な建築要素を備えるモジュール式建築システムに関する。そのような建築要素は、壁、屋根、スラブ、およびカバーを作るための構造機能と、たとえば実質的に平坦な構造を覆うための非構造機能の両方で使用できる。

非金属材料、特に、木材のパネル、および金属材料、特に鋼の梁で作られた平坦な建築要素を使用することが知られている。

しかしながら、このような要素の組み立ては、特に迅速でも簡単でもない。そのような建築要素を使用する際のさらなる困難は、建築要素から離れた組立現場にさらなるコンポーネントを必要とするために発生する。そのため、建築用のネジ、ナット、および従来の機械的留め具に加えて、モルタル、接着剤および／または他の接続手段も使用する必要がある。

そのような建築要素の使用に関連するさらなる問題は、例えば、生産現場から組立現場への要素の輸送によるものであり、建築要素の形状およびその構成要素の配置に強く依存し、要素の全体的な厚さを定義する。

さらに、パネルと梁で作られたプレハブ建築要素による壁とスラブのモジュール式構造では、設計者は、壁のダクト内に収容することはできないが、必然的に新しい収容を必要とする油圧および電気システムや電気通信インフラストラクチャなど、建物の付属サービスシステムの位置を再考する必要がある。

したがって、非常に快適な取り扱いと非常に簡単な輸送を確保し、同時に構造強度と連続性の要件だけでなく、建築空間の断熱、仕切り、使用の要件の両方を満たすことができる、プレハブ式のドライマウント可能な建築要素を使用したモジュール式建築システムを開発する必要がある。

平坦な建築要素の例は、文献独国特許出願公開第１５５９５２８号明細書から知られている。この既知の解決策によれば、平坦な建築要素は、木製パネル、金属梁、および梁をパネルに接続する軸方向の中空ピンを備える。そのような既知の解決策は、隣接する平坦な建築要素間の容易な接続を可能にしない。

米国特許第６４６０３０１号明細書は、結合コンクリートの層によって金属梁が接続されるパネルを開示している。梁はパネルの２つの面のいずれかに配置され、建築要素の全体の厚さが増す。

英国特許出願公開第２３９５７３１号明細書は、パネルと、パネルの２つの面の一方に配置され、ネジによってパネルに接続された金属梁とを備える平坦な建築要素を開示している。また、この既知の解決策は、したがって、建築要素のかなりの全体的な厚さをもたらす。

国際公開第２０１７／０１５６８０号は、パネルと、ネジによってパネルに接続された金属梁とを備える平坦な建築要素を開示している。また、この場合、梁はパネルの２つの面のいずれかに配置され、建築要素の全体的な厚さがかなり大きくなる。

米国特許出願公開第２０４７３８６号明細書は、互いに平行に配置され、要素の内側に向けられ、断熱充填剤料を支持するように適合された突起を有する一連の梁を介して互いに接続された一対のパネルを備える断熱平坦要素を開示している。このような要素は、構造的な機能には適さず、さらに、水平な建物構造を構成するために隣接する要素に接続できない。

英国特許出願公開第２０１９４６９号明細書は、パネルと複数の梁を備える平坦な建築要素を開示している。各梁には、パネルの濡れたコンクリートに浸された金属タブが関連付けられており、梁とパネルを確実に接続できる。梁はパネルの２つの面のいずれかに配置され、建築要素の全体的な厚さがかなり大きくなる。

本発明の目的は、建設業界で、好ましくは、スラブ、壁、屋根および／または建物の覆いを効率的に構成するために使用することができ、厚さを薄くさせ、他の同様の建築要素と簡単に組み立てることができ、高い耐震性能を有する建築構造を構成することが可能な平坦な建築要素を提供することである。

本発明によれば、この目的および他の目的は、添付の独立請求項１に記載された特徴を有する平坦な建築要素によって完全に達成される。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項に定義されており、その主題は、以下の説明の不可欠な部分を形成するとみなされるべきである。

要するに、本発明は、次のような平坦な建築要素を作るという考えに基づいている。その平坦な建築要素は、
非金属材料、好ましくは、例えば、ＸＬＡＭ（Cross-Lam）などの木製材料のパネルであって、一対の平面および平行面、すなわち、それぞれ、上面および底面であり、かつ、前記平面と平行面の間に延びる、好ましくは後者に垂直な複数の側面を有する、パネルと、
好ましくは、鋼製の少なくとも１つの金属梁であって、一対の対向面、すなわち、それぞれ、近位面および遠位面を有し、梁は、パネルの側面に沿ってパネルに堅固に接続され、梁の前記近位面は、パネルの前記側面と接触している、少なくとも１つの金属梁と、
プレート要素として作られた複数の金属接続要素であって、パネルの前記側面に設けられたそれぞれのシートに挿入され、接着手段によってそこに固定される第１のプレート部分と、パネルの前記側面から突出する第２のプレート部分とを備える、プレート要素として構成された複数の金属接続要素と、を備える。

パネルに対する梁の配置により、本発明に係る平坦な建築要素は、上述の従来技術を超えるいくつかの利点を提供する。第１に、要素の全体の厚さが従来技術に比べて大幅に減少し、これにより、輸送の容易さと使用の快適さが増す。さらに、梁の形状およびパネルに対するそれらの配置は、建築要素を互いに横に取り付け、それぞれの梁の遠位面が互いに接触した状態で互いに固定することを可能にする。

パネルと梁の間で行われる協力により、建築要素に、建築要素の単一コンポーネントの特性の合計を超える機械的抵抗と強度特性が提供される。建物要素は、水平な建物構造にプレートの挙動を与えるように構成された適切な接続を介して、とにかく、建物の２つの主要な方向に沿った応力の伝達の連続性を確立するような方法で、互いにまたは建物の主な耐荷重構造に堅固に接続され得る。

好ましくは、パネルは長方形であり、平坦な建築要素は、パネルの２つの長辺に沿って固定された２つの梁を備える。

好ましくは、梁は、例えば、長方形の中空断面を有する。各梁の空洞は、例えば、油圧、電気、および／または電気通信ネットワークのコンポーネントなど、建物の補助コンポーネントを収容するために有利に使用されてもよい。

好ましくは、金属接続要素は、Ｌ字形断面など、少なくとも２つの非平行方向に沿って延びる断面を有する。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照して、純粋に非限定的な例として与えられる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明の一実施形態に係る平坦な建築要素の斜視図である。 図１の建築要素のさらなる斜視図である。 図１の建築要素の接続要素の不等角投影図である。 図１の建築要素の梁および接続要素の部分分解斜視図であり、明確にするためにパネルは省略されている。 スラブとして作られ、本発明に係る建築要素の接続によって得られる建築システムの一部の平面図である。

最初に図１および図２を参照すると、本発明に係る平坦な建築要素は、一般にＥで示されている。

建築要素Ｅは、モジュール式建築システムの基本モジュールを定義する。これを使用して、例えば、水平建築構造を構成できる（図５参照）。

構築要素Ｅは、基本的に次のもので構成される。構成要素Ｅは、
・非金属材料、好ましくは木材または他の同様の材料のパネルＰと、
・金属材料、好ましくは鋼の少なくとも１つの梁Ｔ（本明細書に示す実施形態では２つの梁）、および
・プレート要素として構成され、各梁ＴがパネルＰに堅固に接続されている複数の接続要素Ｂと、を備える。

図１および図２に示すように、パネルＰは、一対の平坦で平行な面、すなわち、上面Ｓと底面Ｉ、および上面Ｓと底面Ｉとの間に、好ましくは、垂直に延びる複数の側または側面Ｌを有している。

各梁Ｔは、パネルＰのそれぞれの側面Ｌに沿って配置されている。さらに、各梁Ｔは、それぞれの長手方向軸がパネルＰの上面Ｓ（または底面Ｉ）に平行に向けられるように配置されている。

梁Ｔは、好ましくは、中空の断面、例えば、長方形の断面を有する要素であり、一対の対向面１２および１４、すなわち、近位面１２（すなわち、パネルＰに面する面）および遠位面１４（すなわち、パネルＰに対して反対側に面する面）を有する。遠位面１４は、接続穴１６を有し、これを通して適切なネジ式留め具（図示せず）を挿入して、２つの隣接する建築要素Ｅの２つの梁Ｔ間の機械的接続を提供できる。

図３も参照すると、提案された実施形態では、接続要素Ｂは、パネルＰの２つの主方向に沿って梁Ｔに荷重を伝達できるようにするため、実質的にＬ字形の断面、または広義には、少なくとも２つの非平行方向に沿って延びるような形状の断面を有する。

各接続要素Ｂは、パネルＰに接続されるように適合された第１の部分２０と、梁Ｔに接続されるように適合された第２の部分２２とを備える。第１の部分２０は、パネルＰのそれぞれの側面Ｌに設けられた特別なシート１８（この場合、接続要素Ｂは、Ｌ字形断面、Ｌ字形シートを有する。）に挿入され、接着手段、例えば、エポキシ樹脂ベースの接着剤によってそこに固定される。第１の部分２０は、パネルＰとの接着接続を容易にするための複数の穴２４を有する。したがって、接続要素ＢのパネルＰへの恒久的な固定を確実にするために、接着剤をシート１８内に浸透させることができる。接続要素ＢとパネルＰとの間の接続の硬度は、接続要素Ｂの第１の部分２０に穴２４が存在することにより保証される。

各接続要素Ｂの第２の部分２２は、パネルＰのそれぞれの側面Ｌから外向きに突出している。第２の部分２２は、溝２５、タブ２６、およびタブ２６のスロット付き穴２７を有する。各接続要素Ｂは、接続要素Ｂの溝２５の領域でのインターロックとその後の溶接によって、それぞれの梁Ｔに機械的に接続される（図１参照）。

したがって、梁Ｔの近位面１２は、シート１８が設けられ、接続要素Ｂの第１の部分２０が挿入されるパネルＰのそれぞれの側面Ｌと接触している。

さらに、スロット付き穴２７に挿入されたネジ留め具（図示せず）により、接続要素Ｂの第２の部分２２は、隣接する建築要素の隣接梁に固定された接続要素の第２の部分と機械的に接続可能である。

接続要素Ｂと梁Ｔとの間にしっかりした抵抗力のある接続を得るために必要な精度は、最新のレーザ切断技術によって可能になり、最大０．１ｍｍの切断精度に達することができる。同じ接続要素Ｂは、適切な金属プロファイルから開始するレーザ切断プロセスによっても得られることが好ましい。

本発明の好ましい構成では、図１および図２に示すように、建築要素Ｅは、長方形の単一のパネルＰを備える。これは、木製の多層交差積層材料で作られ、Ｌ字形断面を有するプレート要素として構成され、パネルＰの側面Ｌ上に配置された複数の接続要素Ｂを介して中空の長方形断面を有する２つの鋼梁Ｔに接続されている。接続要素Ｂの第１の部分２０は、エポキシ樹脂によってパネルＰのシート１８に接続され、接続要素Ｂの第２の部分２２は、インターロックおよび溶接によって梁Ｔに接続される。したがって、このような構成によれば、梁ＴはパネルＰの平面とほぼ同じ平面に配置され、したがって、建築要素Ｅも、それぞれの隣接する梁Ｔと互いに接続されると、実質的に同じ平面に配置される。

しかしながら、建築要素Ｅがより多くのパネルＰを備える代替構成が想定されてもよく、それらは同じ平面上に並べて配置されるか、傾斜面に配置されるか、または、梁Ｔは、平面図における梁Ｔの形状の適切な修正、および／または梁Ｔの断面の形状の適切な修正によっても、パネルの他の側面の少なくとも１つに沿ってパネルＰに接続される。

各建物要素ＥのパネルＰは、平面図で、図面に示されている長方形以外の形状、例えば、台形または平行四辺形の形状を有していてもよい。パネルＰはまた、１つまたは複数の開口部および／または１つまたは複数の貫通穴または盲穴を有してもよい。

梁Ｔは、本明細書に示されているもの以外の断面、例えば、六角形、八角形、またはより一般的には多角形の断面を有していてもよい。

本発明は、図５に示すように、複数の平坦な建築要素を備える建築システムにも関する。このような建築システムは、本発明に係る複数の建築要素Ｅを並べて組み立てることにより得られる。例えば、２つの隣接する建築要素Ｅ間の接続は、その接続要素Ｂを、第１のものに隣接する第２の構築要素Ｅのそれぞれの接続要素Ｂと接続するように、第１の建築要素Ｅの接続要素Ｂのスロット付き穴２７に適切なネジ留め具（図示せず）を挿入することにより得ることができる。

モジュール式建築システムを製造するための本発明に係る建築要素の使用により得られる利点は、例えば、以下のものである。

・軽量性：システムは、構造的および建築的観点から軽量化を保証し、高い耐荷重能力と重量比を実現する。この点で、材料の必要性が減ることにより、環境の持続可能性も改善され、設計上の制約は変更されない。

・コンパクト性：梁ＴをパネルＰに対して並べて配置することにより、既存の解決策よりも薄い全体の厚さを得ることができ、設計段階（スラブ、壁、カバーなどの構造に割り当てられた厚さを薄くする可能性）および建設段階（保管と輸送専用のスペースの節約、組み立てと取り扱いの容易さ、交換と保守のための取り外しの容易さ）で明確な利点がある。

・ドライマウントアセンブリ：システムは、モルタルやその他の接着剤コンポーネントを追加せずに、ネジおよび／またはナットを使用して簡単な接続操作で現場で組み立てられるように設計されており、組み立て手順を容易にし、早くする。

・自動化：システムは、プレファブリケーション段階でコンポーネントの迅速な製造とマーキングを可能にするように設計されており、その基本コンポーネントであるパネル、梁、および接続要素は、電子制御工作機械を使用した製造プロセスで製造できる。

・耐震性：水平方向の床構造と建物の垂直壁を作るための本発明に係る建築要素の使用は、水平荷重下と垂直荷重下の両方で、構造全体に高い抵抗と剛性特性を提供し、それにより、まず地震の構造的質量の減少により、地震災害によって引き起こされる可能性のある損害を大幅に制限する。

当然のことながら、本発明の原理は変更されず、実施形態および構造の詳細は、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、非限定的な例として説明および図示されたものから大幅に変化し得る。

Claims (12)

1. 特に水平建築構造を構成するための、平坦な建築要素（Ｅ）であって、
   平坦かつ平行な面（Ｓ，Ｉ）の対、すなわち上面（Ｓ）と底面（Ｉ）、および前記平坦かつ平行な面（Ｓ，Ｉ）との間に延びる複数の側面（Ｌ）を有する非金属材料のパネル（Ｐ）と、
   一対の対向面（１２，１４）、すなわち近位面（１２）と遠位面（１４）を有する金属材料の少なくとも１つの梁（Ｂ）と、
   前記少なくとも１つの梁（Ｔ）をパネル（Ｐ）に堅固に接続する金属材料の複数の接続要素（Ｂ）と、を備え、
   前記少なくとも１つの梁（Ｔ）は、パネル（Ｐ）のそれぞれの側面（Ｌ）に沿って配置され、近位面（１２）は前記側面（Ｌ）に接触し、
   各接続要素（Ｂ）は、パネル（Ｐ）のそれぞれの側面（Ｌ）に設けられたそれぞれのシート（１８）に挿入され、接着手段によってその中に固定される第１の部分（２０）と、前記それぞれの側面（Ｌ）から突出する第２の部分（２２）と、を備えるプレート要素であることを特徴とする、建築要素。
2. 前記建築要素は、パネル（Ｐ）の一対の対向する平行な側面（Ｌ）に沿って配置される一対の梁（Ｔ）を備えている、請求項１に記載の建築要素。
3. 前記接着手段は、エポキシ樹脂ベースの混合物を備えている、請求項１または請求項２に記載の建築要素。
4. 各接続要素（Ｂ）の前記第１の部分（２０）は、複数の穴（２４）を有している、請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の建築要素。
5. 各接続要素（Ｂ）の前記第２の部分（２２）は、インターロック接続（２５）および／または溶接によってそれぞれの梁（Ｔ）に接続されている、請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の建築要素。
6. 各接続要素（Ｂ）の前記第２の部分（２２）は、ネジ留め具を介して隣接する建築要素（Ｅ）のそれぞれの接続要素（Ｂ）に接続するための少なくとも１つの穴（２６）を有している、請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の建築要素。
7. 前記各接続要素（Ｂ）は、実質的にＬ字形の断面を有している、請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の建築要素。
8. 各梁（Ｔ）の前記遠位面（１４）は、前記梁（Ｔ）を隣接する建築要素（Ｅ）のそれぞれの梁（Ｔ）に接続するためのネジ留め具を挿入するための複数の穴（１６）を有している、請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載の建築要素。
9. 前記パネル（Ｐ）は、多層パネルおよび／または木製材料のパネルである、請求項１ないし８のうちいずれか１項に記載の建築要素。
10. 前記パネル（Ｐ）の側面（Ｌ）は、前記平坦かつ平行な面（Ｓ，Ｉ）に垂直に延びている、請求項１ないし９のうちいずれか１項に記載の建築要素。
11. 請求項１ないし１０のうちいずれか１項に記載の複数の建築要素（Ｅ）を備えている建築システム。
12. 前記各建築要素（Ｅ）は、ネジ留め具を介して隣接する建築要素（Ｅ）に接続されている、請求項１１に記載の建築システム。

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