JP2646293B2 - シート金属構造部材、構造パネル及び建設方法 - Google Patents

シート金属構造部材、構造パネル及び建設方法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、建物の建築で荷重支承部材として使用され
るシート金属構造部材に関し、特に、キャスト構造パネ
ル内に組込むことができるシート金属スタッド、及び建
物の建設方法に関する。
背景技術 建物の建築に使用されるプレキャスト・パネルの製造
に関して、従来多くの提案がなされている。プレキャス
ト・パネルは、従来の煉瓦、石材等のような壁カバーリ
ングより経済的且つ短時間で建物の壁を覆うことができ
るので、好ましいものである。
更にプレキャスト・パネルは、例えば建築現場から離
れた場所、好ましくは例えば工場で製造することがで
き、そして工場の労働は通常現場の建設労働より生産性
が高く、労賃も安くなる。又プレキャスト・パネルは製
作精度を高くすることができるので、でき上った建物の
仕上りは美観的に優れ、そして効率的で効果的である。
プレキャスト・パネルの一つの最も一般的なものは、
中実のコンクリート・パネルの中に１層又はそれ以上の
層の補強鋼メッシュを埋込んだものである。普通このよ
うなプレキャスト・パネルは厚さが少なくとも３インチ
又はそれ以上にされる。
そのようなパネルは非常に重い。そして更にＲ値が低
い。換言すると、プレキャスト・コンクリート・パネル
の断熱性は非常に小さい。外界の温度変化はすぐに建物
の内部へ伝達する。
従ってそのようなプレキャスト・コンクリート・パネ
ルを使った建築では、建物内の気候を安定的に調節する
ため、通常それらパネルは建物の構造、例えばコンクリ
ート柱又は鋼鉄柱上に支持し、それから断熱材を備えた
内壁を取付ける。
更にパネルの重量が非常に大きいから、これらを建物
に係留する係留システムは、気候、使用期間の長さ等に
よるあらゆる応力に耐えるように慎重に設計しなければ
ならず、又地震多発地区に建てる場合、係留システムは
ある大きさまでの地震のショックに耐えるものにしなけ
ればならない。
それらのファクタは全て、建築技術者一般に周知のも
のであり、より理解されている。
中実のプレキャスト・パネルはそのような自明のいろ
いろいな欠点があるにも拘らず、非常に長い年月の間広
く使用されてきた。より経済的にそれに代り得るものを
使用するための、様々な試みもなされている。
例えば、1986年７月19日付けのH.シルガーの米国特許
第4,602,467号は、鋼の簡単な全体的にＣ形のチャンネ
ル・セクションによって補強されたプレキャスト・コン
クリート・パネルを開示している。Ｃセクションの縁部
分はコンクリート内に埋込むため様々な形に形成され
る。この発明のシステムを使用すればコンクリートの厚
さを相当に小さくできるといわれている。同様のシステ
ムがカナダ国特許第1,264,957号に示されている。ここ
では鋼のＣセクションが、外パネルを形成するコンクリ
ートの薄いシェルに剛性を付与すると記載されている。
実際にその型式のシステムを使って建物が建てられ、
断熱材が鋼Ｃセクションの間に置かれた。典型的には何
等かの型式の乾燥壁パネルとされる建物の内壁面が、鋼
Ｃセクションの内縁部に直接取付けられた。
従来の同様な提案の多くの実例が、上記の米国特許の
中で列挙された技術に示されている。
しかしその型式の提案には、様々な問題点がある。
第１に、コンクリートと鋼はその膨張率と収縮率に差
がある。高温や低温に置かれた場合、鋼はその長さがコ
ンクリートよりもずっと大きく伸長又は収縮する。従っ
て時間が経過する内に鋼とコンクリートとの間には徐々
に移動又はずれが生じ、これによって鋼とコンクリート
との間の接合が緩んでしまう。
別の問題点は、従来の提案においてコンクリート内に
埋込まれる鋼の縁部分が、ある間隔でパネルに沿って通
常垂直方向に延在する「破断線」を形成することであ
る。上記の型式の薄いシェル・パネルではコンクリート
厚が２インチ以下、場合によっては１インチ半まで薄く
されることを考えれば、等間隔でパネルを横断して存在
するような破断線は、パネルに異常な衝撃が加わった場
合に破断線となる可能性がある。
そのような特別な欠陥や事故はそう頻繁に生じるもの
ではないが、より重大な問題点は熱伝達に関するもので
ある。建物の比較的薄い外側コンクリート・パネル内に
埋込まれるシート金属補強Ｃセクションは、熱を季節に
よって壁を通る一方の方向又は反対方向へ伝達する恰好
の熱伝達体として作用する。
このことは特に、寒い季節において顕著であった。建
物の外部の空気が冷たく、そして建物内部が温められる
この季節には、熱は各Ｃセクションのラインに沿って壁
を通って外へ伝達する。この損失熱によって、チャンネ
ルのラインに沿って内壁に低温区域が生じる。これら低
温区域は空気中の湿気を凝縮して壁に付着させ、凝縮湿
気のラインを作る。この現象は、建築工業において一般
的に壁上の「ゴースト」として知られ、ほとんど全ての
建築法規において許容されないものである。
従ってそのようなシステムを使用する場合には、一般
的に、Ｃセクションの上に断熱材の層を設置するか、あ
るいは他の熱遮断手段を壁構造の中に組込むことによっ
て、乾燥壁パネル等の内壁をＣセクションに全く接触さ
せないようにしなければならない。しかしこれは建築シ
ステムのコストを著しく大きくし、従って建築業者はそ
のシステムを採用するのに躊躇する。
それらの問題点を解決する１つの非常に改良された形
の建築パネルが、1990年３月のアーネスト・Ｒ・ボドナ
ーの米国特許第4,909,007号に示されている。
この特許は、シート金属スタッド部材で補強されたプ
レキャスト・パネルを開示している。それらスタッド部
材はある間隔ごとに対角線状の支持部材（Struts）を用
いて形成されており、それらの支持部材の間に開口部が
作られている。このような構成によって熱伝達体は低減
され、従って熱伝達経路は少なくなり、そしてゴースト
の問題は完全に解消されるわけではないとしても減少さ
れる。
このシステムにおいては内部乾燥壁パネルを直接サブ
部材に取付けることができ、従って建物システムの全コ
ストを抑えることができる。
このシステムの別の長所は、コンクリート内に埋込ま
れるスタッドの縁部分が折返されたタブ又は貫通孔を備
えるように形成され、そこでコンクリートがそれらの孔
を通って、又はタブを廻ってパネル内を流動できるので
スタッドの脆弱化の程度を少なくできることである。更
に膨張及び収縮率の差異によって問題も小さくなる。
しかし上記の特許に開示されたスタッドは、その製作
時に支持部材の間のシート金属の部分が切除されるの
で、鋼の廃棄率が比較的高くなる。更に、スタッドの埋
込まれる縁部分に孔が形成されるが、他の部分はなお連
続的になっており、そしてより低い程度ではあるが、上
述のような問題点の幾つかはなお存属するのである。
発明の開示 上述のような様々な欠点を解決するために、本発明
は、キャスト構造パネルを形成するのに使用されるシー
ト金属構造部材を提供する。この構造部材は、一方の側
部に沿った全体的に直線形の縁部分と他方の側部に沿っ
た全体的にジグザグ形の縁部分とを有するシート金属ウ
ェブを備え、該ジグザグ形縁部分は、より広い幅の区域
と、これら広幅区域の間のより狭い幅の区域とを画成
し、該ウェブは１つの狭幅区域から広幅区域を通って次
の狭幅区域へと全体的に三角形状を成して延在し、該ウ
ェブのジグザグ形縁部分の周りに縁部形成成分が形成さ
れ、該ウェブの各広幅部分の頂点に取付け手段が備えら
れ、この取付け手段が建築材料に固定される。
本発明では又、上記の構造部材において、該取付け手
段が、該ウェブの各広幅部分の頂点に形成される埋込み
形成部分の形にされ、この埋込み形成部分はキャスト材
料内に埋込まれてこれを補強し、このキャスト材料は該
埋込み形成部分間ではウェブへの取付けがない。
更に本発明の上記構造部材において、該直線形縁拭分
に沿って補強管状部分が形成され、この管状部分は、該
ウェブの一部分を折返して細長い管状の規則的な断面を
囲み、そして該ウェブの自由端部をウェブ中間部分へ接
合して該管状部分を閉じるようにする手段を備えること
によって作られる。
更に本発明の構造部材において、該狭幅区域の間でウ
ェブを貫通する開口部が形成され、これによって該ウェ
ブの広幅区域に、この区域の頂点で合わさる二つの全体
的に対角線方向に延在する支筋部分が形成される。
更に本発明の構造部材において、該埋込み形成部分
が、該頂点の区域でウェブを貫通する開口部、及びこの
開口部に隣接してウェブから外側へ折曲げられた舌部を
備え、これら舌部がキャスト材料内に埋込まれ、このキ
ャスト材料は該開口部を通って流動できる。
更に本発明の構造部材において、該ウェブの該各頂点
の区域に合成プラスチック材料のコーティングが被覆さ
れ、これによってその区域を建築材料から隔離する。
更に本発明の構造部材において、該直線形縁部が全体
的に直角のチャンネル・セクションを形成する。
更に本発明の構造部材は、該ウェブの各広幅部分の頂
点に固定され、そして該部材の直線形縁部に全体的に平
行に、しかしこれから離間して延在する連続的な取付け
ストリップ、及び該頂点と取付け部分との間に設置され
る熱遮断手段を備える。
本発明は又建物パネルを建造する方法を提供する。こ
の方法は、複数個の構造部材であって、これら構造部材
はそれぞれに、一方の側部に沿った全体的に直線形の縁
部分と他方の側部に沿った全体的にジグザグ形の縁部分
を有するシート金属ウェブを備え、該ジグザグ形縁部分
はより広い幅の区域とより狭い幅の区域を形成し、該ウ
ェブは１つの該狭幅区域から該広幅区域を通って次の狭
幅区域まで、該広幅区域に頂点を備える全体的に三角形
状を成して延在する如き該複数個の構造部材を組立てて
補強枠組を形成すること、キャスト可能な建築材料を型
枠内の所定の深さまで流込むこと、該ウェブの頂点が該
キャスト可能材料内に部分的に延在するようにして該構
造部材の補強枠組を設置すること、該キャスト可能材料
を硬化させること、及び該複合パネルを該型枠から取外
すことの諸工程を備える。
本発明は又建物の水平部分を建造する方法を提供す
る。この方法は、本発明の上記のような複数個の構造全
体を全体的に横断水平方向に間隔を置いて立てること、
それら構造部材の間に型枠を設置すること、該構造部材
の一部分が該型枠の上方へ延出するようにして該型枠
を、構造部材と係合する型枠支持によって支持するこ
と、該型枠上にキャスト可能建築材料を流込み、この材
料が該構造部材のウェブの該立上り部分の周囲に流れる
ようにさせることを、該キャスト可能材料を硬化させる
こと、その後に床から該型枠支持と型枠を取外し、こう
してスラブに埋込まれてこれを支持する構造部材をもっ
た一体のキャスト床スラブを形成することの諸工程を備
える。
本発明は又、シート金属の単一の長形のストリップか
ら一対の上記のような構造部材を同時に形成する方法を
提供する。この方法は、該ストリップ・シート金属を所
定のジグザグ分離行路に沿って切断すること、該ストリ
ップを該分路行路の両側の同じ面積の２つの部分に分割
して、該ストリップを、相互にぴったり合わさる全体的
にジグザグの縁部形状をそれぞれにもった２つのストリ
ップ部分に分離すること、該各ストリップ部分のジグザ
グ縁部に沿って縁部に形成部分を形成すること、そして
該ストリップ部分のそのジグザグ縁部形成部分の反対側
の縁部に直線形縁部形成部分を形成することの諸工程を
備える。
本発明のこの方法は更に、該各ストリップ部分のジグ
ザグ縁部に画成されるウェブのより広い幅の区域に開口
部を打抜くこと、及びこの開口部の周縁に縁部形成部分
を形成することの諸工程を備える。
又、本発明の上記方法において、該ストリップ部分が
該ジグザグ縁部の反対側の外縁部を備え、そしてこの外
縁部を全体的に管状の形成部分に折曲げること、及びこ
の外側縁部の自由端部を該ストリップ部分の中間部分に
結合してその管状形状に固定することの諸工程を備え
る。
更に本発明のその方法は、該ストリップ部分のジグザ
グ縁部の広幅部分に開口部を形成すること、及びこの開
口部から外方向へ該ウェブ部分の舌部分を折曲げること
の工程を備える。
本発明の特徴となる様々な新規性は、特に本明細書の
請求の範囲に記述されている。本発明の構成、操作の利
点、及びその使用に因って得られる特別な目的を更によ
く理解できるようにするため、添付図面を参照して本発
明の好適な実施例を記述する。
図面の簡単な説明 第１図は建築の初期の段階にある建物の概略斜視図、 第２図は建築のより後期の段階の建物の概略斜視図、 第３図は、本発明のスタッドを組込んだ典型的な構造
パネルの構造を示すために、一部を破断した斜視図、 第４図は、第３図の部分拡大斜視図、 第５図は、第４図のパネルの５−５線における断面
図、 第６図は、第４図の６−６線における断面図、 第７図は、第６図の７−７線における拡大断面図、 第８図は、構造部材の一部を切取った拡大斜視図、 第９図は、構造部材の別の実施態様を示す第６図の断
面図に相当する図面、 第10図は、構造部材の更に他の実施態様を示す、第９
図に相当する断面図、 第11図は、構造部材の又更に他の実施態様を示す第９
図に相当する断面図、 第12図は、コンクリート型枠および型枠保持手段の使
用を示す、第６図に相当する断面図、 第13a図は、本発明の一対の構造部材を形成する一段
階における、シート金属ブランクを示す平面図、 第13b図は、同じ対の構造部材を形成するより後期の
段階の、第13a図に相当する平面図、 第13c図は、第13a図と第13b図の一対の構造部材を形
成する更に後期の段階を示す、一部を破断した概略断面
図、 第14図は本発明の更に別の実施態様を示す側面図、そ
して、 第15図は、構造部材の二つの部分を相互に取付ける方
法を図示する斜視図である。
発明の実施態様 最初に第１図および第２図において、ここに全体的に
概略的に示してあるのは、建設途中の典型的な比較的簡
単な建物である。第１図は、全体的に10で指示される建
物の１階を示し、この建物は外壁12,14,16,18が完成
し、そして床20にコンクリートが流込まれたところであ
る。
第２図は、第１図の建物の２階の建築の部分的段階を
示している。
第２図から解かるように、建物の壁12,14,16,18は全
体的に22−22で指示される複合プレキャスト・パネルで
作られる。
全てのパネルに同じ参照番号の符号を付けているが、
いうまでもなくそれらパネルは様々に異なる形状と寸法
にすることができる。そこにある構造パネルは単にブラ
ンク壁面を形成する。他の構造パネルは24aのような窓
開口部を有し、そして又別のパネルは24bのような扉開
口部を有している。
更に、ある種の建物で使われるある種の構造パネル
は、これらに着合できる例えばガラス、大理石、模擬煉
瓦面、金属、集合表面、そして合成プラスチック材料等
のような、様々な材料の外面仕上げ（図示せず）を備え
ることができる。
そのような構造パネルに着けられる仕上げ面の詳細
は、当該技術者によく知られているものであるから、そ
れらについての記述はここでは不要であろう。
第３図は典型的な構造パネル22を示す。この構造パネ
ル22は図示のように、当該技術で周知の如く通常補強メ
ッシュ28の層で補強される、キャスト可能又は硬化可能
の材料、この場合コンクリートの連続的な層26を備え
る。典型的にはキャスト材料は厚さが１インチから1 1/
2インチ又は２インチとされる。いずれにしても、従来
技術で知られているような普通のプレキャスト・コンク
リート材料の同様な層の厚さよりもずっと薄い。
層26は、更に複数個の間隔を置いた鋼スタッド30によ
って補強される。これら鋼スタッド30は、通常例えば24
インチ中心間隔で相互に離間されるが、場合によっては
16インチ間隔が必要になる。この間隔は特定されるもの
でなく、建築される建物の必要条件に合えばよい。
垂直スタッド30に加えて頂部と底部のプレート部材32
と34が備えられ、これによって各パネルの完全な補強枠
組ができ上る。プレート32と34は、スタッド30と同じ材
料で作られ、必要に応じてそれぞれに異なる形状と材料
セクションで作られる。
第３図の場合、プレート32と34は、ウェブ部分32a,34
aと縁壁部分32b,34bをもった単純なチャンネル・セクシ
ョンで作られる。
後の記述から明らかになるように、スタッド30、又好
適にはプレート32と34も全て優れた様式で一定した品質
の材料を高い生産性をもって製造できる、冷間圧延成形
法で作られるシート金属により形成される。
次に第４図、第５図、及び第６図において、スタッド
30の構造を詳細に示す。
図示のようにスタッド30は、第１の全体的に直線形の
縁部40と第２図の全体的にジグザグ形の縁部42を有す
る。これら縁部40と42の間に、幅が変化するシート金属
のウェブ44が一方の縁部から他方の縁部へと、図示のよ
うに全体的にジグザグ形を成して延在する。
スタッドの直線縁部は、様々な異なる目的のためにい
ろいろな形状に作ることができる。第４図、第５図、及
び第６図の実施態様の場合、ウェブの直線縁部40は、三
角形の管譲補強フランジ部分46,48,50及び縁部フランジ
52の形に作られる。縁部フランジ52はウェブと平行に走
り、そしてスポット溶接等のような適当な手段によって
ウェブに固定される。図示の特別な実施態様の場合、そ
の好適な条件を取付け方法は、53（第６図と第７図）で
指示されるような「トグル」リベッティングとして知ら
れている方法である。このシステムにおいては、ダイに
よってシート金属を打出し、そして重ねられたダイの凹
部内ヘシート金属を押出す。こうして２枚のシート金属
の「ステッチ」が形成される（第７図）。
しかし以上の方法は、フランジをウェブに固定するた
めの様々な好適な方法の一つに過ぎない。
以上のようにして、大きな強度と構造的剛性をもった
中空の連続的な三角形状の形成体が提供される。
そのような形状の構造部材又はスタッドは、大きな荷
重支承能力を備え、そして非常に多くの種類の建物の外
壁に使用することができる。
シート金属の寸法及びゲージを適当に調節することに
よって、スタッドの同様な形成体が床を支持する梁とし
て使用れ、又同様にして屋根又は天井の構造部材を作成
することができる。
より軽量の荷重を支承する場合、及び内壁にする場
合、スタッドの直線縁部の三角形状の形成体は、後述す
るように必ずしも必要ではない。
ウェブ44は、最も広い幅の地点の頂点60と最も狭い幅
の地点ののど部62とを有する全体的に三角形の形状を成
す。その頂点からのど部へ、そしてのど部から頂点へと
ジグザグ形になっているウェブの自由縁部に沿って、連
続的な縁部フランジ64が形成される。ウェブの広幅部
分、即ち２つののど部の間にあって頂点と多少とも整合
する部分に、不可欠というわけではないが好適には、開
口部66を用いてウェブが通穴または形成される。好適に
はこの開口部の縁部の周りに縁部フランジ68が形成され
る。
こうしてウェブは、頂点のところで一体に連結する２
個の、多少とも対角線形の支持体状形成部分を有する全
体的に三角形の形状に形成される。同時に、上記の開口
部において金属が除去された分だけ、ウェブの「熱」ブ
リッジ効果は少なくなる。
第５図、第６図、及び第８図に示されるように、ウェ
ブの各頂点に打抜き舌部70が形成され、開口部72を残し
て、その頂点を貫通して延在するキャスト・パネルの取
付け手段を形成する。各舌部70は好適には、縁部フラン
ジ64が延出する側とは反対側の方へウェブから打出され
る。
こうしてウェブの相互反対側の方へ延出する舌部70と
フランジ64は、後述のような利点をもったパネル取付け
手段を形成する。
第５図に示されるように薄いコンクリート・パネルを
補強するために組込まれる場合、頂点がコンクリート層
の一方の側部の中へ、ウェブの頂点に形成された開口部
66を覆うに充分な深さ、代表的に１−1/2インチパネル
の場合約3/4インチの深さまで埋込まれる。
こうして各ウェブの頂点はその材料の中に堅く埋込ま
れる。該材料は、ウェブの一方の側部のフランジ64を含
む取付け手段を廻り、他方方の側部に打出された舌部70
を廻り、そして開口部72を通って流れ、その頂点部分の
周囲に堅固な接合部を形成する。
しかし頂点の間ではスタッドは、キャスト・パネルに
取付けられない。
従って膨張率及び収縮のシート金属とキャスト材料と
の間の差は、スタッドへのキャスト材料の取付けの安全
性に対してほどんど影響を及ぼさない。
いうまでもなく、本発明のパネルは、コンクリート又
は構造鋼の柱で作られれる建築枠組に容易に取付けるこ
とができ、そこでその枠組上に外壁を形成することがで
きる。更に本発明のパネルは、必要に応じて内壁を作る
のにも使用できる。
そのようなパネルは、様々な外面仕上げ及び表面効果
を備えて流込み成形できる。これらの詳細及び型込め成
形は全て当該技術において周知のものである。
又、典型的には24インチ中心間隔をもって設置されて
一体の全体的に矩形の枠組（第３図）の一部を形成する
本発明のスタッドは、内部から外部への熱伝達を最少に
しながら、パネルを建物の所定位置に良好に固定する優
れた固定方法を可能にする。これと同時に、熱による鋼
のコンクリート・パネルに対する膨張と収縮が、パネル
内へのウェブの頂点部分の埋込み部の安全性に対しほと
んど影響を及ぼすことがないようにする。
代表的に建物用パネルは、建築現場から離れた工場で
製造される。典型的には、全体的に水平の型枠（図示せ
ず）が水平面の上に設置され、そして場合に応じて外面
仕上げ物を型枠の底部に設置して、コンクリートその他
のキャスト可能建物材料が型枠内に流込まれる。第３図
に示されるようなスタッドとプレートの矩形枠組は、プ
ラント内の又別の場所で組立てられる。補強ロッド28の
ネットワークは簡単にワイヤ結びｕ（第５図）によって
ウェブに結付けられる。
次いでそのスタッド枠組と補強ロッドの組立体が型枠
内へ降され、そして流込み成形されるパネルの厚さの通
常約1/2又はその厚さよりも幾分小さい深さまで、コン
クリート内へ沈められる。それから材料が硬化され、こ
の後型枠から取出される。
場合によっては、工場内で壁の断熱と予仕上げを施す
ことが望ましい。これは、スタッドの間に断熱材料（図
示せず）を設置し、それから乾燥壁パネルＰ（第５図）
のような内壁パネルをウェブの直線縁部に取付けるよう
にして簡単に行える。
更にパネルが窓開口部を備えている場合、パネルを建
築現場へ搬出する前に、工場においてその開口部を閉じ
る窓を取付けることができよう。
本発明による各パネルの全重量は、典型的な中実のプ
レキャスト・コンクリート・パネルの重量より実質的に
軽い。従って同じ搬送手段を使用して、本発明のパネル
はより多くの個数を運ぶことができる。搬送手段の代表
的なものは平らな荷台のトラクター／トレラーである
が、本発明のパネルではそのトラック輸送のコストを相
当に低くすることができる。
更に、パネル重量が従来の中実パネルよりずっと小さ
いので、建物の基礎及び細部も小さくすることができ
る。又は床の負荷重量を大きくできる。換言すると、本
発明のパネルを使用すれば、普通の中実のコンクリート
を使用した場合より構造の全重量が軽くなるので、ある
建物の設計に対して、より高い階層の建物を建てること
ができる。
又更に、中実プレキャスト・コンクリートのような思
い荷重を取扱うためのクレーン等のような取扱い装置は
要らないから、本発明のパネルの取扱いはずっと容易に
なる。本発明のスタッドの熱ブリッジ作用は小さくさ
れ、そして乾燥壁がスタッドの内側又は直線縁部に当て
られるので、従来の場合のように建物内部のスタッド面
に特別な追加の断熱材を当てる必要なしに、熱伝達は少
なくされ、そしてゴーストは実質的に無くされる。
本発明の特に優れた特徴によれば、パネル内の任意の
２つの垂直スタッドの間のスペースが、必要に応じて建
物構造を支持する垂直柱の流込みに使用される。そのよ
うな柱は、第１図と第２図において全体的にＣとして指
示される。
そのような柱Ｃを作るために、任意の対の隣合うスタ
ッド30に型枠パネル73（第３図）が取付けられる。
選択された対のスタッド30の間のスペースと整合する
開口部73aと73bが、上部と下部プレート32−34に設けら
れる。当該技術で周知のようにして補強鋼ロッドがそれ
ら２つのスタッド30間に挿入される。
パネルがそのように組立てられ、建築中の建物構造内
に設置される場合（第２図）、柱は単純に、例えば典型
的なコンクリート流込みバケットを使用して現場で流込
みされよう。
次の階のパネルが立てられると、同様な型枠73と開口
部73a−ｂが勿論下のパネルの柱と整合して備えられ
る。こうして、壁が所定位置に立てられ、そして床20が
流込まれていくと同時に、建物を支持する柱も階から階
へと連続して流込まれていく。
こうした建物全体の一連の階において、各床と柱の流
込みが行われ、建物の各階を一貫して一つの床から本発
明のパネルを通して次の壁へ連続する均等な構造体が形
成される。
適当な硬化時間が経過した後、型枠73が取外される。
あるいは又、場所によっては型枠は内壁仕上げの一部と
され、そのままの位置に残される。
又建築技術者には明らかなように、必要であれば、壁
パネル30が型枠内に流込まれそして硬化されるときに、
柱Ｃとしてをその壁パネル30内の所定個所に流込むこと
ができよう。換言すると、壁パネルと柱の両方を、建築
現場から離れた工場でプレキャストすることも可能であ
る。
後述するように、壁パネル22を所定位置に立て、各プ
レキャスト柱の底部を床20に固定し、そして梁と建物の
次の階の床を流込むための型枠を取付けた後で、その階
の床20を流込むのは簡単なことである。
本発明の他の特徴によれば、ウェブの頂点60は、適当
な合成プラスチック材料にてコーティング被覆されるか
又はその材料に浸漬される。このプラスチック材料は代
表的にエポキシ系材料であり、そしてコーティング被覆
又は浸漬は、第８図に示されるコーティング層74のよう
にして適用される。このコーティング層の被覆には２通
りの効果がある。
第１にそのようなコーティング層は、コンクリート・
パネルと補強スタッドとの間の熱伝達に体する、一層の
熱バリヤを形成する。しかし更に、それはスタッド上に
追加のコーティングを作る。この型式のコンクリート・
パネルを補強するためのスタッドはほとんど常に、耐食
性を備えるためにメッキされたシート金属で作られる。
しかしよく知られているように、そのようなメッキは、
必ずしも腐食の問題を完全に解決するものではない。
本発明によれば、スタッドの頂点はコーティング層74
を被覆することによって、スタッドのシート金属がコン
クリートから実質的に完全に隔離され、従って、コンク
リート材料あるいはその他のキャスト材料が使用される
場合には、そのキャスト材料内の湿気又はその他の化学
成分による腐食が実質的に無くされる。
これまでの記述から明らかなように、スタッド、梁、
及びその他の構造部材は、いろいろな仕様と目的に合わ
せ、本発明に従って様々な形状に形成される。
第９図は、全体的に80で指示されるより軽い負荷のス
タッドを示す。この軽負荷型スタッド80は直線形の縁部
82、及び開口部86を用いて形成されたウェブ84を備え
る。
第５図のスタッドの場合と実質的に同じスタッド80の
頂点88が備えられる。
しかしスタッドの直線縁部82は、正面フランジ部分90
と折返し補強フランジ92で成る単純なＣ断面にされる。
このようなスタッドは第５図のスタッドのように大き
な荷重支承能力はもっていないが、多くの場合、外壁パ
ネルが大きい荷重を受けない場所での外壁パネルとして
使用することができよう。又建物の内壁及び仕切りとし
て使用できる。
第10図には、別の型式のスタッドが示される。この場
合、全体的に100で指示されるそのスタッドは、ジグザ
グ縁部103をもち、そして開口部104を形成されたウェブ
部分102を有する。直線縁部106は、第５図の場合と同様
な三角形の管状形成部分に形成される。ウェブ上に頂点
108が形成される。
しかし、取付け部を変化形にするために、ウェブの頂
点に沿って連続的なチャンネル110が取付けられ、例え
ば「トグル」締結112によって固定される。断熱を行う
ための合成プラスチック材料104の層が、頂点とチャン
ネル110との間に設けられる。
第11図は更に別のスタッド120を示す。この場合ウェ
ブ122は、ジグザグ縁部123を有し、開口部124と直線縁
部128が形成され、そして頂点130を有する。直線縁部12
8は第９図の場合と同様にＣ断面に作られる。チャンネ
ル132がウェブの頂点130に固定される。プラスチック・
パネル134によって、断熱が行われる。チャンネル132
は、「トグル」スイッチ136のような手段によってウェ
ブの頂点に固定される。
図示のような様々な断面によって、荷重支承壁を構成
し又軽量壁パネルを構成するための鋼スタッドを設計
し、製造することができる。そして更に、荷重支承梁及
びその他の、床張り、屋根ふき等の建築の全ての重負荷
構造鋼部材を製作するようにスタッドの仕様を広げるこ
とができることが認められよう。
そこで、例えば第12図に示されるような本発明の構造
部材は、床を支持する梁150−150として使用される。当
該技術で周知のように床はコンクリート材料の流込みに
よって作られ、そのために水平の型枠が必要である。本
発明によれば、梁150はこの特定の実施例においては、
第５図、第６図、及び第８図に示された方式で製造され
る。しかしシート金属のゲージの仕様及びウェブの寸法
は、作られる床のスパンに対応する荷重支承能力を有す
るように適当に調節されよう。
第12図で見られるように、頂部152を有する本発明の
梁150は、建物内の所定個所に流込まれる床の中に埋込
まれる。これによって、非常に良好且つ経済的に支持さ
れる埋込み梁をもった、完全に継目無しの一体コンクリ
ート床が作られる。
そのために梁は、当該建物に必要な中心間距離の間
隔、通常24インチの中心間隔を以って建物を横断して支
持される。それからそれら梁の間に型枠パネル153が、
梁の頂点152とこれの舌部154より少し下方に離間して設
置される。
型枠をそのレベルに支持するため、型枠クランプ160
のシステムが備えられる。型枠クランプ160は、本質的
に下部バー部材162と１対の上部バー部材164−164で構
成される。リンク166が上部バー部材と下部バー部材を
結合する。はさみリンク167が、上部バー部材164を操作
ネジ168とナット169に結合する。ハンドル170又はその
他の適当な形成体によって、ネジを回転させることによ
り、はさみリンクを外方向上方向へ押すことができる。
これによってリンク166が上方へ揺動させられ、これに
より上部クランプ・バーを下部バーに対して動かされ
る。こうして、ウェブの頂点部分152が型枠パネル153の
レベルより上方へ延出するようにして、型枠パネルを所
要のレベルに支持することができる。
次いでコンクリートが型枠パネル上へ流込まれると、
そのコンクリートは、第３図と第４図のパネルと関連し
て記述したのと同様にウェブの頂点の周りに流れる。
それからその床が硬化され、そこで堅固な一体のワン
ピース構造が残される。
そこでネジを緩め、床の下からクランプと型枠を引抜
くことによって、型枠は簡単に取外される。
これは第２図に概略的に示された状態であって、ここ
では図示のように床20の一部分が流込まれ、そして梁15
0のウェブの頂点部分152が型枠より上方へ延出している
ところが示されている。
いうまでもなく、第２図における様々な成分の尺度と
相対寸法は、単に本発明の原理を説明するための具体例
を示すものとして、実際よりは多少変更されている。
本発明の上述のような構造部材は、これを２個一緒に
組合せて、より大きな剛性と荷重支承能力をもった単一
の複合構造部材にすることができる。このような複合構
造部材は、第14図に符号180を付けて示される。
図面で見られるように、この複合部材は第１構造部材
182と第２構造部材184で構成される。構造部材182と184
は同一の構造を有し、そして全体的に第５図の実施例と
同じものである。
それら２つの構造部材182と184は、これらのウェブの
頂点186が相互に整合して、実際上相互に接触するよう
にして設置される。そこでそれら頂点が例えばスポット
溶接のような適当な方法によって相互に固定又は締結さ
れる。
堅固で安定した取付を行うため頂点186に偏平区域188
が形成され、これによって２の構造部材の間の接合部
に、高度な一体性と強度が与えられる。
上記のような複合構造部材の特徴として、それら部材
がシート金属から低コストで製造され、しかもなお、あ
る長さの構造部材の金属の重量に対してより大きな強度
と大きな荷重支承能力を備えることができる。更にその
ような複合部材の製造価格は、従来技術により同等な長
さの製造部材の製造価格よりずっと安い。
本発明の更に優れた特徴として、本発明の構造部材
は、第13a図、第13b図、及び第13c図に示されるよう
に、冷間圧延及び冷間成形法によって製造することがで
きる。本質的に本発明においては、シート金属の単一の
連続的なストリップから２つの別々の構造部材を作るこ
とが可能である。これによって、前出の米国特許第4,90
9,007号に示されているような透かし構造部材に伴なう
シート金属の材料屑が、著しく少なくなる。第13a図に
示されるように、制約的ではないが好適にはメッキされ
た適当なゲージの鋼とされるシート金属のストリップ20
0が、冷間成形ラインに沿って送られ、この送りの間に
ストリップ200はジグザグ形の分割線202に沿って切断さ
れる。第５図に示されているような開口部をもったウェ
ブを作るため、好適にはその同じ連続冷間成形プロセス
においてウェブに開口部204が明けられる。
第13b図に示されるような冷間成形プロセスの次の段
階において、２つのストリップ部分200aと200bのジグザ
グ縁部に沿って縁部フランジ形成体206が形成される。
これらは記述の構造部材における縁部フランジ形成体と
同じものである。
分割線202が、各ウェブの頂点208のところでフランジ
206の縁部により近くなっており、してウェブののど部2
10のところで最も遠くなることを留意すべきである。
こうして、２つのストリップ部分200a、200bのそれぞ
れのジグザグ縁部に沿って形成される縁部フランジ206
−206は、その幅が頂点208における最小幅からのど部21
0における最大幅まで変化する。これによって構造部材
の強度が必要な区域に追加の強度が与えられる。
同様な縁部フランジ212が開口204周囲に作られ、操作
の同じ段階において外方へ折曲げられる。
更に各ウェブの頂点208に開口214が形成され、この開
口214から打出された材料は、例えば第５図の構造部材
における舌部を作るのに使用される。
ストリップ200の両側部に沿って縁部フランジ折曲げ
部216が作られ、第１縁部フランジ形成部分を形成す
る。折曲げ部216から離間し、これと平行に別の縁部フ
ランジ折曲げ部218−218が形成される（第13c図）。ス
トリップはこれの２つの自由縁部220−220によって画成
される。
そのようにして、第９図の実施態様と同様な連続的な
全体的にＣ断面の直線縁部フランジ形成部分が、両方の
スタッドの縁部に沿って同時に形成される。こうして作
られる１対のそれらスタッドが第13c図の立面図で示さ
れる。
それらの段階は勿論、冷曲成形ライン上で、このライ
ンの切断部より下流側にある連続ローラー・ダイ・スタ
ンドによって行われる。そこで、ジグザグ縁部と開口の
切断と縁部形成が最初に行われ、この後で直線縁部フラ
ンジ形成部分が周知のように長手方向のロール成形によ
って逐次的に折曲げられる。
連続的なジグザグ切断と開口の打抜きは、1988年３月
22日付のアーネスト・Ｒ・ボドナーの米国特許第4,732,
028号に記載の機械によって行うことができよう。この
機械は、連続的なノンストップ操作でシート金属を切断
してフランジ形成部分を形成する冷間成形を行うのに特
に適している。
その機械は上記の特許に充分詳細に説明されているか
ら、ここでは記述を省く。
第15図は、直線フランジの自由縁部をウェブの中間部
分へ固定するための、変形態様を示す。この場合、ウェ
ブの自由縁部と中間部分の両方からそれぞれに舌部230,
232が打出される。これら舌部は、図示のように折返さ
れて２つのウェブ部分を一緒に固定する。
ここに本発明の好適な実施態様を記述してきたが、本
発明はそれら特定の実施態様に制約されるものでなく、
請求の範囲内に入る全ての変形を包含するものである。

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】キャスト材料で作られる構造パネル（22）
    の形成に使用するためのシート金属構造部材であって： （イ）所定の平面内に置かれるシート金属ウェブ（44）
    であって、該ウェブはこれの一方の側部に沿った全体的
    に直線形の縁部分（40）と他方の側部に沿った全体的に
    ジグザグ形の縁部分（42）とを有し、該ジグザグ縁部分
    は、頂点（60）を規定する広い幅の区域と、該広い幅の
    区域の間にのど部（62）に対応するより狭い幅の区域と
    を形成し、該ウェブは一つの該狭い幅の区域から該広い
    幅の区域を通り次の狭い幅の区域へと全体的にジグザグ
    状に延びている、該シート金属ウェブ（44）、 （ロ）該ウェブの該ジグザグ縁部分に沿って形成され、
    上記の所定の平面に対してある角度を以って延びる縁部
    フランジ形成部分（64）、及び （ハ）該ウェブ（44）の各該広幅部分の頂点（60）上に
    設けられキャスト材料のパネルの一面に埋め込まれる取
    付け手段（70）、 を含み、 これによって該シート金属構造部材は、該ウェブの該頂
    点（60）の間では該キャスト材料のパネルへの取付け手
    段を設けることなくその頂点（60）で該構造パネル（2
    2）に固定可能である、 上記の構造を特徴とするシート金属構造部材。
  2. 【請求項２】該取付け手段（70）が、該ウェブの各該広
    幅部分の頂点に形成される埋込み形成部分の形体にさ
    れ、該埋込み形成部分が該キャスト材料内に埋込まれて
    これを補強し、該キャスト材料が該埋込み形成部分の間
    では該構造部材へ取付けられていない、請求の範囲第１
    項記載のシート金属構造部材。
  3. 【請求項３】該直線縁部分（40）に沿って補強管状部分
    （46,48,50）が形成され、この管状部分は該ウェブの一
    部分を折返して規則的な断面の延長された管を作ること
    により形成され、そして該管状部分を閉じるように該ウ
    ェブの自由縁部のウェブの中間部分へ接合する手段（5
    2）を含む、請求の範囲第１項記載のシート金属構造部
    材。
  4. 【請求項４】該ウェブの該狭幅区域（62）の間の個所に
    ウェブを貫通する開口部（66）が形成され、これによっ
    て該ウェブ（44）の該広幅区域がこれの該頂点（60）で
    合わされる２個の全体的に対角線状の支持部材の形状に
    されている、請求の範囲第１項記載のシート金属構造部
    材。
  5. 【請求項５】該埋込み形成部分が、該頂点の区域で該ウ
    ェブを貫通する開口部（72）とこの開口部に隣接して該
    ウェブから外方へ折曲げられた舌部（70）とを備え、該
    舌部がキャスト材料内に埋込まれ、このキャスト材料は
    該開口部を通って流れる、請求の範囲第１項記載のシー
    ト金属構造部材。
  6. 【請求項６】該ウェブ（44）の各該頂点の区域が合成プ
    ラスチック材料のコーティングを被覆され、これによっ
    て該頂点区域が該キャスト材料から断熱される、請求の
    範囲第１項記載のシート金属構造部材。
  7. 【請求項７】該直線縁部（40）が全体的に直角チャンネ
    ル断面を有する、請求の範囲第１項記載のシート金属構
    造部材。
  8. 【請求項８】該ウェブの各該広幅部分の該頂点に固定さ
    れ、そして該ウェブの該直線縁部から離れて該直線縁部
    に平行に延びる連続的な取付けストリップ、及び各該頂
    点と該取付けストリップとの間に設けられる断熱手段を
    備える、請求の範囲第１項記載のシート金属構造部材。
  9. 【請求項９】建物の建設に使用される構造パネル（22）
    において： （ａ）第１及び第２側面を有する、所定の厚さのキャス
    ト可能な構造材料からなるパネル（26）；および （ｂ）該パネルの該側面の一方を補強する複数個の構造
    部材であって、該構造部材の少なくとも幾つかが下記の
    （ｂ−１）〜（ｂ−３）； （ｂ−１）所定の平面内に置かれるシート金属ウェブ
    （44）であって、該ウェブはこれの一方の側面に沿った
    全体的に直線形の縁部分（40）と他方の側面に沿った全
    体的にジグザグ形の縁部分（42）とを有し、該ジグザグ
    縁部分は、頂点（60）を規定するより広い幅の区域と、
    該広い幅の区域の間にのど部（62）に対応するより狭い
    幅の区域（62）とを形成し、該ウェブは一つの該狭い幅
    の区域（62）から該広い幅の区域を通り次の狭い幅の区
    域へと全体的にジグザグ状に延びている、該シート金属
    ウェブ（44）、 （ｂ−２）該ウェブの該ジグザグ縁部分に沿って形成さ
    れ、上記の所定の平面に対してある角度を以って延びる
    縁部フランジ形成部分（64）、及び （ｂ−３）該ウェブ（44）の各該広幅部分の頂点（60）
    上に設けられそして該パネル（26）の一面に埋め込まれ
    る取付け手段（70）、 を含むシート金属構造部材； の上記（ａ）および（ｂ）からなることを特徴とする構
    造パネル。
  10. 【請求項１０】該シート金属構造部材が相互に平行に離
    間して配置され、該構造部材に頂点及び底部枠部材（3
    2,34）が固定され、これによって全体的に矩形の枠組に
    形成される、請求の範囲第９項記載の構造パネル。
  11. 【請求項１１】所定の１対の該構造部材の間のスペース
    と整合する開口部（73a）が各該枠部材（32、34）に設
    けられ、キャスト可能な構造材料が該開口部を通って該
    所定対の構造部材の間に現場で流込まれて建物の柱を形
    成する、請求の範囲第10項記載の構造パネル。
  12. 【請求項１２】該所定対の構造部材に取付けられる型枠
    を含む、請求の範囲第11項記載の構造パネル。
  13. 【請求項１３】所定の１対の該構造部材の間にキャスト
    可能な建築材料を現場で流込みそして該所定対の構造部
    材と一体に硬化させるための、請求の範囲第９項記載の
    構造パネル。
  14. 【請求項１４】建物パネルを建造する方法において： 複数個の構造部材であって、これら構造部材はそれぞ
    れ、一方の側部に沿った全体的に直線形の縁部分（40）
    と他方の側部に沿った全体的にジグザグ形の縁部分（4
    2）を有するシート金属ウェブ（44）を備え、該ジグザ
    グ縁部分はより広い幅の区域とより狭い幅の区域を形成
    し、該ウェブが１つの該狭幅区域から該広幅区域を通っ
    て次の狭幅区域へと延在し、そして該広幅区域に頂点を
    有する該複数個の構造部材を組立て、そしてこれを補強
    枠組に形成すること、 キャスト可能な建築材料を型枠内の所定の深さまで流込
    むこと、 該ウェブの該頂点が該キャスト可能材料内に部分的に延
    在するようにして該構造部材の補強枠組を設置するこ
    と、 該キャスト可能材料を硬化させること、及び 該建物パネルを該型枠から取外すこと、 を含む諸工程を特徴とする構造パネルの構成方法。
  15. 【請求項１５】該ウェブの該頂点を該キャスト可能材料
    内へ挿入する前に該頂点に合成プラスチック材料のコー
    ティングを被覆する段階を含む、請求の範囲第14項記載
    のパネルの構成方法。
  16. 【請求項１６】該複数個の構造部材が相互に平行に離間
    するようにして組合わされ、それら構造部材の両端部に
    上部及び下部枠部材が固定されて全体的に矩形の枠組を
    形成し、そして少なくとも１つの所定の対の該構造部材
    の間のスペースと整合する開口部が該上部及び下部枠部
    材に設けられる、請求の範囲第14項記載のパネルの構成
    方法。
  17. 【請求項１７】キャスト可能建築材料を該開口部に通し
    て該所定対の構造部材の間のスペース内に流込んで建物
    の支持柱を形成する工程を更に含む、請求の範囲第16項
    記載のパネル構造方法。
  18. 【請求項１８】建物のレベル部分を建造する方法におい
    て： （イ）所定の平面内に置かれそして直線形の縁部（40）
    と、ウェブのより広い幅の部分とより狭い幅の部分とを
    規定するジグザグ形の縁部（42）とを有するシート金属
    ウェブ（44）、および（ロ）該ウェブの該ジグザグ縁部
    分に沿って形成され、上記の所定の平面に対してある角
    度を以って延びる縁部フランジ形成部分（64）、を有す
    る複数個のシート金属構造部材を全体的に横断水平方向
    に相互に離間するように立てること； 該構造部材の間に型枠を設置すること、 該構造部材の該広幅部分が該型枠より上方へ離間して延
    出するようにして、該構造部材と該型枠に係合する型枠
    支持手段により該型枠を支持すること、キャスト可能な
    建築材料を該型枠上に流込み、該構造部材の該上方へ延
    出する広幅部分の周りに流れさせること、 該キャスト可能材料を硬化させること、及び その後で該型枠支持と型枠を取外すことにより、該広幅
    部分が埋込まれ、そして該構造部材によって補強且つ支
    持された一体のキャスト・レベル部分を形成すること、 の諸工程を含むことを特徴とする建物のレベル部分の建
    造方法。
  19. 【請求項１９】複数個の構造パネルであって、これら構
    造パネルはそれぞれに外部の均質な一体のキャスト・パ
    ネル部分、及び、相互に離間してそのキャスト・パネル
    部分内に部分的に埋込まれるジグザグ形ウェブ部分と頂
    部及び底部枠部分を有する複数個の補強構造部材を含
    み、そして型枠手段が所定の複数対の該構造部材に取付
    けられ、開口部が所定の１対の該構造部材と整合して該
    頂部及び底部枠部分に形成される該複数個の構造パネル
    を立てて建物の壁を形成すること、次いで該複数個の構
    造部材を全体的に横断方向水平方向に立てること、及び
    該キャスト可能な建築材料を流込んで該建物の該レベル
    部分を形成すると同時に該キャスト可能建築材料を該所
    定対の構造部材の間の該頂部枠部分の該開口部を通して
    下方へ流込み、こうして該レベル部分の流込みと同時に
    該建物を支持する建物柱を形成することの、諸工程を更
    に含む請求の範囲第18項記載の方法。
  20. 【請求項２０】シート金属の単一の長形のストリップか
    ら１対のシート金属構造部材を同時に製造する方法にお
    いて： 該シート金属ストリップを所定のジグザグ形の分離線に
    沿って切断することにより、該ストリップを該ジグザグ
    分離線の両側の、相互に合わさる全体的にジグザグ形の
    縁部をそれぞれ有する２つのストリップ部分に分割する
    こと、 該ストリップ部分の該ジグザグ縁部に沿って縁部フラン
    ジ形成部分を形成すること、及び 該ストリップ部分の該ジグザグ縁部の反対側の縁部に沿
    って直線形の縁部形成部分を形成すること、 の諸工程を含むことを特徴とする製造方法。
  21. 【請求項２１】該ストリップ部分の該ジグザグ縁部形成
    部分で形成されるより広い幅の区域に開口部を打抜くこ
    と、及びそれら開口部の周囲に縁部フランジを形成する
    ことの工程を含む、請求の範囲第20項記載の方法。
  22. 【請求項２２】該直線縁部を折曲げて全体的に管状の形
    成部分にすること、及び、該ストリップ部分の外縁部を
    中間部分へ結合することにより該ストリップ部分を管形
    状に固定することの工程を含む、請求の範囲第21項記載
    の方法。
  23. 【請求項２３】該ストリップ部分の該ジグザグ縁部分の
    該広幅部分に更に他の開口部を形成すること、及び該他
    の開口部から外方へ該ストリップ部分の舌部分を折曲げ
    ることの工程を含む、請求の範囲第21項記載の方法。
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