JP3598414B2 - ホールドダウン器具 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、建築装置及び建築方法に関し、特に、環境条件、例えば地震やハリケーンや、建物を持ち上げたり、分離させたり、転覆させようとするその他の力に対して建物に安定性を与えるために建築部材を互いに又は地面に固定するための装置に関する。
【０００２】
従来の技術
一般的なタイプの建物構造体は、構造フレーム部材と、フレームに剪断安定性を付与するためにそれらのフレーム部材に固定された合板等のダイアフラム（隔壁又は仕切板等）とから成る。通常、これらのフレーム部材は、「トッププレート」と称されることがある上方水平部材と、「シルプレート」と称されることがある下方水平部材を含む。上方水平部材（以下、単に「上方部材」とも称する）と下方水平部材（以下、単に「下方部材」とも称する）とは、「スタッド」（間柱）とも称される垂直リブによって互いに離隔されて繋ぎ止められる。これらの水平部材と垂直部材とが釘止め又はボルト止めされて壁を構成する。
【０００３】
互いに隣接する壁は、それらの壁の接合部において第１上方部材にオーバーラップするように互い違い関係に固定された第２上方部材を介して互いに連結される。この構造は、建物構造体の各階を通して屋根まで反復される。他方、下方部材は、建物構造体の床に固定される。屋根の梁（ジョイスト、根太、）は、第２上方部材に釘止め又はボルト止めされる。
【０００４】
地面の変動や強風は、建物に、その上方水平部材を地面に対して持ち上げようとする、あるいは、垂直部材と水平部材を互いに回転させようとする力を建物に及ぼす。地震、地面の変動、ハリケーン等の強風の作用を軽減するために、従来から、下向き力安定性を付与するためのいろいろな構造部材が開発されてきている。ホールドダウン機構は、引き離し力に抵抗し、対持ち上げ力安定性（構造物の底部を持ち上げようとする上向き力に対する安定性）を付与するためのものである。ここで、「ホールドダウン」とは、留める、締める又は固定すること、又は、留め具、締め具又は固定具を意味する。
【０００５】
先に述べたように、一般的な安定化技法は、合板（以下、単に「板」とも称する）を構造フレーム部材に釘止めすることである。それらの板は、それらに釘止めされた構造フレーム部材を介して隣接する板及び基礎に連結される。かくして、それらの板と構造フレーム部材が、持ち上げ力及び転覆力（倒そうとする力）に抵抗する一体化された構造体を形成する。この構造体の構造的完全性（保全性又は結合性）を更に高めるために、それらの板は、ホールドダウン器具（以下、単に「ホールドダウン」とも称する）によって互いに、かつ、基礎に固定される。
【０００６】
米国特許第４，６６５，６７２号は、ボルトを用いてフレーム部材に固定されるブラケットの形のホールドダウンを開示している。それらのブラケットは、水平方向のボルトによって垂直部材に、あるいは、垂直方向のボルトによって水平部材に取り付けられる。更に、ブラケットは、互いに又は基礎に連結される。例えば、垂直部材の場合、使用されるブラケットはＬ字形であり、ブラケットの一辺をフレーム部材から外方へ突出させる。隣接したブラケット対の外方に突出した一辺同志をねじ付きロッドによって互いに連結し、それによって建物の床同志を連結する。このようにして、ブラケットは、互いに連結され、それによってフレーム部材同志を結合する。ブラケットは、又、基礎に埋設されたねじ付きロッドによって基礎にも結合される。
【０００７】
しかしながら、この方法の欠点は、ねじ付きロッドの張力を喪失させる原因となる建築部材の木材の収縮を吸収することができないことであり、その結果、若干の遊びが生じ、衝撃荷重を受けた剪断壁がそれに打ち込まれている釘を支持することができず、破断する危険性が大きくなる。更に、交差部材が交差する部位は、すべてボルト等によって結合しておかなければならないので、多数の部材が必要とされる。又、ブラケットに多数のボルト穴を開けなければならず、それらの穴が整合するようにブラケットを注意深く整列（心合）させなければならないので、作業に時間がかかり、コスト高を招く。ブラケットには、その形状がＬ字形であるため、偏心力が及ぼされ、その偏心力が、ボルトとブラケットとの接触面積が小さいことによって増大され、結合部に大きな圧力が加わる。
【０００８】
又、地震は、移動性の点力（点に作用する力）を創出し、それらの点力が基礎を通して各フレーム部材へ上向き又は横向きに向けられ、剪断ダイアフラムを回転させたり、座屈させたりする原因となる。回転及び点荷重を小さくするためには、剪断ダイアフラムの上隅の、基礎に対する動きを抑制しなければならない。この目的を達成するために多くの器具が開発されている。１つの解決方法は、米国特許第４，８７５，３１４号に開示されたものであり、タイロッド（引張棒、控え棒又は連結棒）を基礎から建物の各階を通して上方へ延長させ、各階においてナットとスプレッダープレートを介してアンカー（繋留具）に固定する方法である。基礎から上方へ延長するロッドを使用することにより、持ち上げ力を基礎に直接伝達することができる。
【０００９】
しかしながら、この方式は、建築部材の木材の収縮を補償することができないという点で重大な制約を有する。フレーム部材が収縮すると、タイロッドとアンカーとの間の初期の緊締（きっちりした）結合が失われる。従って、フレーム部材は、その拘束が弛められ、その結果、系（フレーム部材を含む構造部材全体）を衝撃力に曝してしまう。従って、フレーム部材を結合している釘は、抜け易くなり、建物の完全性を一層損ねることになる。
【００１０】
この制約は、構造部材の寸法変化を補償する（吸収する）ためのばねを含む連結具の使用を教示した米国特許第２，０１１，３１２号によって一部は解決された。しかしながら、この器具は、構造部材結合状態に保持する能力の点で制約がある。即ち、系の強度がばねの圧縮力によって制限される。
【００１１】
本出願人は、自身の先行米国特許第５，５３５，５６１号に開示されているように、一端をアンカーで繋留され、他端を解放自在にクランプで固定されるケーブルから成るホールドダウン器具を開発することによって前記の問題に対処した。ばねをケーブルに作用させ、構造部材が収縮したとき自動的にケーブルを解放自在のクランプに対して移動させることによって構造部材の収縮を補償する構成とした。しかしながら、この米国特許第５，５３５，５６１号に開示された方式の欠点は、望ましい長さ及び圧縮力特性を有する適正なばねを設けることにかかるコストである。しかも、いろいろな異なる用途に対応するために多数の異なるばねを用意する必要がある。
【００１２】
発明の概要
本発明によれば、建物構造体（以下、単に「建物」とも称する）に下向き力安定性を付与するため力安定性を付与するために建物構造体の２つの建築部材を結合するためのホールドダウン器具（以下、単に「器具」とも称する）が提供される。本発明の器具は、第１端と、前記第２建築部材に連結された第２端を有するロッドと、該ロッドの第１端を前記第１建築部材に移動自在に連結するための把持具とから成り、該ロッドは、建物構造部材の前記第１建築部材及び第２建築部材が収縮して両部材間の距離が短くなるにつれて前記把持具を通して押し上げられるように十分な圧縮強度と剛性を有しており、該把持具は、該第１建築部材と第２建築部材との間の距離を縮める一方向にのみ前記ロッドの軸方向の摺動自在の移動を可能にするが、該第１建築部材と第２建築部材とを分離させようとする方向の該ロッドの移動には抵抗することを特徴とする。
【００１３】
好ましい実施形態では、では、前記把持具は、切頭円錐形の中心内孔を有するシリンダーと、該内孔の壁に嵌合する外表面を有し、該内孔に摺動自在に受容される複数のウエッジとから成り、該ウエッジは、使用において、前記ロッドに係合する内側把持表面を有するものとすることができる。
【００１４】
好ましい具体例の説明
図１を参照すると、本発明のホールドダウン器具が示されている。（ここで、「ホールドダウン」とは、先に述べたように、留める、締める又は固定することを意味する。）このホールドダウン器具は、上方把持具１５２を通して押し上げられるように十分な圧縮強度と剛性を有するロッド１５０の形とした細長部材を含む。ロッド１５０は、建物構造体の第１建築部材、この例ではトッププレート１５６を建物構造体の第２建築部材、この例ではアンカーボルト１６６が固定されている基礎に連結する働きをする。ロッド１５０によってトッププレート１５６を基礎に連結し、ロッドを所定の張力下に維持することによって、この建物の構造的完全性が、持ち上げ力及び水平方向の転覆力に耐え得るように高められる。
【００１５】
ロッド１５０は、把持具１５２によってトッププレート１５６に連結される。把持ユニット１５２の１例としては、米国テキサス州グランドプレーリーのプリシージョン・スクリュー・プロダクツ・カンパニー・インコーポレイテッド社の「Ｓｕｒｅｌｏｃｋ」把持具がある。
【００１６】
本発明においては、上述した把持具１５２として、図２に示されるような把持ユニット１８を用いることができる。把持ユニット１８は、シリンダー９２と、複数のウエッジ９４から成るものとすることができる。シリンダー９２は、大径端を上にして軸方向に延長した切頭円錐形の貫通内孔を有し、その内孔に複数のウエッジ９４が摺動自在に挿入されている。これらのウエッジ９４は、シリンダー９２の切頭円錐形の内孔に嵌合するように傾斜した外側斜面を有し、協同してロッド１５０（図１参照）に摩擦係合するための円筒形状中心通路９６を画定する内側面を有する。ロッド１５０に下向き力が及ぼされると、その力は、ロッド１５０と摩擦係合しているウエッジ９４に伝えられ、それによってウエッジ９４は、下方に、かつ、半径方向内方へ押しやられ、それによってロッドを強く把持して把持ユニット１８に対してロックする。ロッド１５０に対する把持力を強くするために、ウエッジ９４の内側把持面には、歯（図示せず）を形成することができる。又、シリンダー９２に対する支持を助成するためにシリンダー９２に複数の半径方向のリブを取り付け、それらのリブを荷重担持プレート１００（図１に参照番号１５４で示されている荷重担持プレートに相当する）に座置させ、荷重担持プレート１００をトッププレート１５６（図１参照）の上に座置させる。
【００１７】
図１において、把持具１５２のウエッジ（図１には示されていない）は、ロッド１５０を把持具１５２を通して上方へは移動させるが、ロッドに下向き力が及ぼされたときはロッドを把持する働きをする。把持具１５２は、荷重担持プレート１５４上に支持され、コーチねじ１５８によって上方トッププレート１５６に固定される。把持具１５２のウエッジは、頂部プレート１６０によって把持具１５２のハウジング１６２内に保持される。ロッド１５０の下端は、ねじを刻設されており、ねじ付き連結具１６８によってアンカーボルト１６６に固定される。
【００１８】
本発明のホールドダウン器具は、ロッド１５０の軸方向の両建築部材間の実質的に全長に亘っての摺動移動を可能にする。即ち、把持具１５２は、第１建築部材１５６と第２建築部材（図示の実施例では基礎）との間の距離を縮める一方向にのみロッド１５０の軸方向の摺動自在の移動を可能にするが、第１建築部材と第２建築部材とを分離させようとする方向のロッドの移動には抵抗する構成とされており、ロッド１５０は、第１建築部材及び第２建築部材が収縮して両部材間の距離が短くなるにつれて把持具１５２を通して押し上げられるように十分な圧縮強度と剛性を有している。従って、図１から明らかなように、第１建築部材と第２建築部材との間の距離が縮まるにつれてロッド１５０が把持具１５２を貫通して上方へ移動する摺動運動を制限するものはない。ロッド１５０は、十分な圧縮強度と剛性を有している（伸縮性を有していない）ので、第１建築部材と第２建築部材の収縮による移動が何らかの部材によって停止されない限り、理論的には両部材の間隔がゼロになるまで、回転を伴うことなく軸方向上方に摺動することができる。
【００１９】
本発明は、その範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、ここに例示した実施形態の構造及び形状に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のホールドダウン器具の一実施形態の側面図である。
【図２】図２は、本発明の装置の一実施形態に用いられる把持具の側方からみた断面図である。
【符号の説明】
１８ 把持ユニット
９４ ウエッジ
９６ 円筒形状中心通路
１００ 荷重担持プレート
１５０ ロッド
１５２ 把持具
１５４ 荷重担持プレート
１５６ トッププレート
１６０ 頂部プレート
１６２ ハウジング
１６４ ロッドの下端
１６６ アンカーボルト
１６８ 連結具

Claims (2)

1. 建物構造体の第１建築部材を該建物構造体の第２建築部材に結合するためのホールドダウン器具であって、
   第１端と、前記第２建築部材に連結された第２端を有するロッドと、
   該ロッドの第１端を前記第１建築部材に移動自在に連結するための把持具とから成り、
   該ロッドは、建物構造部材の前記第１建築部材及び第２建築部材が収縮して両部材間の距離が短くなるにつれて前記把持具を通して押し上げられるように十分な圧縮強度と剛性を有しており、該把持具は、該第１建築部材と第２建築部材との間の距離を縮める一方向にのみ前記ロッドの軸方向の摺動自在の移動を可能にするが、該第１建築部材と第２建築部材とを分離させようとする方向の該ロッドの移動には抵抗することを特徴とするホールドダウン器具。
2. 前記把持具は、切頭円錐形の中心内孔を有するシリンダーと、該内孔の壁に嵌合する外表面を有し、該内孔に摺動自在に受容される複数のウエッジとから成り、該ウエッジは、使用において、前記ロッドに係合する内側把持表面を有する請求項１記載のホールドダウン器具。

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