JP7426406B2 - 延性プレハブせん断壁 - Google Patents

Description

軽量骨組構造物の構造健全性に及ぼす地震活動、高風、洪水および積雪荷重のような自然現象の潜在的に破壊的な影響を打ち消すために、せん断壁が開発された。せん断壁および横構システムに先立って、これらの自然現象の間に発生する横力は、しばしば、壁の頂部を壁の底部に対して横方向に移動させる。この移動は、壁の構造破壊をもたらし、場合によっては、建物の崩壊をもたらし得る。

軽量フレーム構造の壁セクション内のせん断壁は、横方向の安定性を提供するとともに、壁セクション内の横方向の力が、壁の上部分と建物の床ダイアフラムまたは基礎との間のせん断壁を通って伝達されることを可能にする。壁または建物に構造的な影響を及ぼすことなく、壁セクション内の横方向の力が散逸される。種々のせん断壁設計が知られているが、強度、剛性、延性およびエネルギー散逸に関連して、より大きな構造性能を提供する改善されたせん断壁に対する一定の要求がある。

本技術は、横方向せん断力を伝達し、構造上のエネルギーを散逸させるために、軽量または他の構造物に使用するためのせん断壁に関する。実施例では、せん断壁は、木で形成された中央パネルと、鋼で形成されたサイドプレートと、を含む。サイドプレートは、中央パネルの第１及び第２の対向面の下隅に取り付けられていてもよい。各サイドプレートは、サイドプレートを中央パネルに固定するための締結プレートと、第１の面と第２の面との間の中央パネルの減少面積セクション内に収まる拘束プレートと、を含んでいてもよい。減少面積セクションは、せん断壁の降伏の予測可能かつ制御可能な位置を提供する。拘束プレートは、減少面積セクションでの初期降伏後の中央パネルを支えることにより、初期破壊後のせん断壁に延性を付加する。

この概要は、以下の「発明を実施するための形態」でさらに説明される概念の選択を、簡略化された形態で紹介するために提供される。この概要は、クレームに記載された対象の重要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、クレームに記載された対象の範囲を決定する際の補助として使用されることを意図するものでもない。クレームに記載された対象は、背景技術で言及される任意のまたはすべての欠点を解決する実施形態に限定されない。

本技術の実施形態によるせん断壁の斜視図である。

本技術の実施形態に係るせん断壁の正面図である。

本技術の実施形態によるせん断壁の後面図である。

本技術の実施形態によるせん断壁の側面図である。

サイドプレートアセンブリを中央パネルから分離した、本技術の実施形態によるせん断壁の分解斜視図である。

本技術の実施形態による中央パネルの下隅の拡大斜視図である。

本技術の実施形態による中央パネルの下隅の更なる拡大斜視図である。

本技術の実施形態による第１のサイドプレートアセンブリの正面図である。

本技術の実施形態による第１のサイドプレートアセンブリの背面図である。

本技術の実施形態による第１のサイドプレートアセンブリの側面図である。

本技術の実施形態に係る締結プレートに固定されている拘束プレートを示す、第１のサイドプレートアセンブリの分解斜視図である。

本技術の実施形態による第１の拘束プレートの正面図である。

本技術の実施形態による第２のサイドプレートアセンブリの正面図である。

本技術の実施形態による第２のサイドプレートアセンブリの背面図である。

本技術の実施形態による第２のサイドプレートアセンブリの側面図である。

本技術の実施形態による締結プレートに固定されている拘束プレートを示す、第２のサイドプレートアセンブリの分解斜視図である。

本技術の実施形態による第２の拘束プレートの正面図である。

本技術の実施形態による構造用ヒューズを含む、せん断壁の下隅を示す斜視図である。

本技術の実施形態による構造用ヒューズを含む、せん断壁の下隅を示す側面図である。

せん断壁１００の角部を基礎に固定するためのアンカーボルトおよびベアリングワッシャープレートを示す、分解斜視図である。

本技術の実施形態によるベアリングワッシャープレートの正面図である。

せん断壁１００のコーナを基礎に固定するアンカーボルトおよびベアリングワッシャープレートの正面図である。

本技術の実施形態による、せん断壁の底部に取り付けられた底部プレートの斜視図である。

本技術の実施形態によるせん断壁の底部に取り付けられた底部プレートの正面図である。

本技術の実施形態によるせん断壁の底部に取り付けられた底部プレートの上面図である。

閾値レベルを超える圧縮荷重または引張荷重下で座屈または破断しているせん断壁の底部コーナの側面図である。

せん断壁の凹面上に拘束プレートが設けられたせん断壁の底部コーナの側面図である。

本技術の実施形態による、せん断壁の上部を上部支持面に固定するためのトッププレートの分解斜視図である。 本技術の実施形態による、せん断壁の上部を上部支持面に固定するためのトッププレートの正面図である。 本技術の実施形態による、せん断壁の上部を上部支持面に固定するためのトッププレートの側面図である。

本技術の代替的な実施形態によるせん断壁の正面斜視図である。 本技術の代替的な実施形態によるせん断壁の背面斜視図である。

大まかに説明すると、本技術は、軽量フレームまたは他の構造内で横方向の力を伝達し、エネルギーを散逸させるための高度の剛性、強度、および延性を有するせん断壁に関する。せん断壁は、中央パネルと、中央パネルの前面および後面の下隅のサイドプレートと、を含む。サイドプレートは、釘、スクリュー、および／または構造的結合によって中央パネルに固定することができる。サイドプレートは、構造のための基礎または他の支持面に中央パネルを固定するために使用される。特に、一対のアンカーボルトをせん断壁の底面を通して上方に設け、一対のサイドプレートの各々に形成された開口の内部に設けることができる。次いで、アンカーボルトの上にサイドプレートに支持されて、ベアリングプレートワッシャを開口に設けてもよい。次いで、六角ナットを使用して、アンカーボルトをベアリングプレートワッシャに固定してもよい。六角ナットを締め付けることにより、複数のサイドプレートを係合させて、以下に説明するようにせん断壁からたるみを除去してもよい。

サイドプレートはそれぞれ、締結プレートと、拘束プレートと、を含んでいてもよい。拘束プレートは、締結プレート上に溶接されるか、構造的に結合されるか、さもなければ締結プレート上に形成される。サイドプレートは、中央パネルの前面及び後面の下隅で、中央パネルに形成された凹部セクションに取り付けることができる。各凹部セクションは、締結プレートを受け入れるための第１の凹部と、拘束プレートを受け入れるためのより深い第２の凹部と、を含んでいてもよい。中央パネルの前面及び後面に形成されたより深い凹部は、一緒になって、中央パネルのエッジまで延びる、より狭い幅を有する中央パネルのセクションを画定する。中央パネルのエッジにおけるこの狭幅セクションは、以下に説明するように、せん断壁内の構造ヒューズエレメントを規定する。

中央パネルおよびサイドプレートは、せん断壁に高い剛性と強度を与え、せん断壁の横方向せん断力を基礎の中に伝達する。せん断壁に伝達される横方向の力が、ヒューズエレメントの圧縮座屈または引張破壊能力を超える内部応力をもたらすと、構造ヒューズは、規定された制御可能な位置で破損することになる。ヒューズ要素におけるこのような座屈または破損の際に、一対の拘束プレートは、ヒューズ要素の位置におけるせん断壁の構造的完全性を維持するように働くとともに、中央パネルのショルダーで受け止めることで、最初の破損後に、せん断壁に高度の延性およびエネルギー散逸を加えるように働く。

本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載された実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではないことが理解されよう。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全かつ完全であり、本発明を当業者に完全に伝えるように提供される。実際、本発明は、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および本発明の精神内に含まれる、これらの実施形態の代替物、変形物、および均等物を包含することが意図される。さらに、本発明の以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、本発明がそのような特定の詳細なしに実施され得ることは、当業者には明らかであろう。

本明細書で使用する「上部（top）」および「下部（bottom）」、「上側（upper）」および「下側（lower）」、ならびに「垂直（vertical）」および「水平（horizontal）」という用語は、一例および実例の目的のみを意味し、参照される項目が位置および方向で交換され得るので、本発明の説明を限定することを意味するものではない。また、本明細書で使用する場合、「実質的に」および／または「約」という用語は、指定された寸法またはパラメータが、特定のアプリケーションについて許容される製造公差内で変更され得ることを意味する。一実施形態では、許容可能な製造公差は、規定寸法の±２．５％である。

図１～図４に、本技術の実施形態によるせん断壁１００の斜視図、前面図、後面図、および側面図をそれぞれ示す。せん断壁１００は、中央パネル１０２と、４つのサイドプレートアセンブリ１０４、１０６、１０８および１１０と、ボトムプレート１１２と、を含む。中央パネル１０２は、例えば、天然木材及び／又はエンジニアードウッドのような、高い強度及び剛性を有する材料で形成されてもよい。パネル１０２に使用することができるエンジニアードウッドの例には、交差積層木材、積層ベニヤ木材、積層ストランド材、およびパラレルストランド材などの集成材または構造用複合材が含まれるが、これらに限定されない。さらなる実施形態では、中央パネル１０２は、例えば、様々な金属、プラスチック、複合材料、および／またはポリマーを含む他の材料で形成されてもよい。

中央パネル１０２は、一般に、第１の（または前面の）前面表面１１６と、前面１１６に対向する第２の（または後面の）平面表面１１８と、を含む平坦な部材であってもよい。エッジ１２０、１２２は、前面１１６と後面１１８との間で、せん断壁１００の長さだけ延びていてもよい。中央パネル１０２は、ボトムエッジ１２４及びトップエッジ１２６を更に含んでいてもよい。中央パネル１０２の長さ、幅および厚さは、それが使用される構造に応じて変化してもよい。一実施形態では、中央パネル１０２は、長さ９３インチ、幅２４インチおよび厚さ３－７／１６インチであってもよい。これらの寸法は、互いに対して比例的に又は不均衡に変化してもよい。

例えば、図１及び図２に示すように、中央パネル１０２は、ワイヤ、ケーブル等を受け入れるための溝１２８と、電気的又は構造的な部品やボックス等を受け入れるための開口１３０と、を含むことができる。溝１２８は、前面表面１１６に示されているが、さらなる実施形態では、溝１２８は、追加的または代替的に、後面表面１１８に設けられてもよい。さらに、溝１２８および開口１３０の位置決めは、単なる例として示されており、さらなる実施形態では、中央パネル１０２内の他の位置にあってもよい。

図５は、サイドプレートアセンブリ１０４、１０６、１０８、１１０が、中央パネル１０２の前面表面１１６および後面表面１１８に形成されたそれぞれの凹部セクション１３４、１３６、１３８、１４０内に収まることを示す、せん断壁１００の分解斜視図である。凹部セクション１３４、１３６、１３８、１４０は、せん断壁１００の底部付近で、エッジ１２０および１２２に隣接して、前面表面１１６および後面表面１１８の両端に、ルーティング（routing）によって形成されてもよい。凹部セクション１３４および１３６は、エッジ１２０に隣接する前面表面１１６および後面表面１１８において、互いに整列されてもよい。凹部セクション１３８および１４０は、エッジ１２２に隣接する前面表面１１６および後面表面１１８において、互いに整列されてもよい。

図６に、前面表面１１６および後面表面１１８の下部コーナにおける、凹部セクション１３８および１４０のさらなる詳細を示す。凹部セクション１３８は、表面１１６への第１の深さに形成された第１の凹部１３８ａと、表面１１６へのより深い第２の深さに形成された第２の凹部１３８ｂと、を含む。実施形態では、第１の凹部１３８ａは、概して長方形であり、エッジ１２２まで延在しており、７－１／４インチの幅を有していてもよい。第１の凹部１３８ａは、２９－１／４インチの長さを有していてもよく、中央パネル１０２のボトムから１インチで始まっていてもよい。実施形態では、第１の凹部は、１インチの７／３２の深さを有していてもよい。凹部セクション１４０の凹部１４０ａは、同じ位置および寸法を有していてもよい。これらの寸法のそれぞれは、一例として記載されており、さらなる実施形態では、それぞれは、互いに対して比例して、または不均衡に変化してもよいことが理解されよう。

図７に、前面表面１１６の下隅にある第２の凹部１３８ｂのさらなる詳細を示す。実施形態では、第２の凹部１３８ｂは、概して長方形であり、エッジ１２２まで延在しており、４－７／８インチの幅を有していてもよい。第２の凹部１３８ｂは、７－３／８インチの長さを有していてもよく、中央パネル１０２の底部から肩部１３７の高さまで３－１／８インチ離間していてもよい。実施形態では、第２の凹部１３８ｂは、第１の凹部１３８ａに対して１／２インチ（または表面１１６から２３／３２インチ）の深さを有していてもよい。凹部セクション１４０の凹部１４０ｂは、同じ位置および寸法を有していてもよい。これらの寸法のそれぞれは、一例として記載されており、さらなる実施形態では、それぞれは、互いに対して比例して、または不均衡に変化してもよいことが理解されよう。

凹部１３８ｂおよび１４０ｂは、肩部１３７を含む第１の高さと、肩部１３７に隣接する移動止め１３５を含む下側の第２の高さとによって画定される、ボトムエッジを有していてもよい。戻り止めは、例えば、肩部１３７よりも１／４～１／２インチ下方に延びていてもよい。凹部セクション１４０の凹部１４０ｂは、同じ肩部および戻り止めを有していてもよい。以下に説明するように、中央パネル１０２が変形すると、拘束プレート１５２の一部の下側エッジが肩部１３７に当接することができ、拘束プレート１５２を締結プレート１５０に固定する溶接部が、移動止め１３５内に嵌合することができる。

ここではアンカーボルト開口１４４と呼ばれる開口が、第２の凹部１３８ｂおよび１４０ｂの中央部分内に形成されていてもよい。アンカーボルト開口１４４は、中央パネル１０２を、すなわち第２の凹部１３８ｂから第２の凹部１４０ｂまで、完全に貫通して延びていてもよい。実施形態において、アンカーボルト開口１４４は、一般的に、長さが４－３／８インチ、幅が３－１／８インチの長方形であってもよい。アンカーボルト開口１４４は、エッジ１２２から１１／１６インチ、中央パネル１０２の底部から４－１／４インチ離間していてもよい。これらの寸法は、一例として記載されており、さらなる実施形態では、互いに比例して、または不均衡に変化してもよい。

ここではアンカーボルトボア１４６と呼ばれるボアが、中央パネル１０２のボトムエッジ１２４からアンカーボルト開口１４４内に上方に延びていてもよい。アンカーボルトボア１４６は、１．１２５インチの直径を有してもよいが、この直径は、さらなる実施形態において変化してもよい。

図６および図７は、エッジ１２２に隣接するパネル１０２の第１の側部における凹部セクション１３８、１４０、アンカーボルト開口１４４、アンカーボルトボア１４６の詳細を示す。凹部セクション１３４および１３６は、同様に、それぞれ、エッジ１２０および中央パネル１０２のボトムエッジ１２４に対して同様の対応する寸法および位置を有する第１および第２の凹部を含んでいてもよいことが理解されよう。第２のアンカーボルト開口１４４および第２のアンカーボルトボア１４６も、図６および図７に関して上述したように、エッジ１２０に隣接して設けられてもよい。

サイドプレートアセンブリ１０４、１０６、１０８および１１０は、中央パネル１０２の前面表面１１６および後面表面１１８に形成されたそれぞれの凹部セクション１３４、１３６、１３８および１４０内に適合する。図８～図１１に、前面表面１１６の凹部１３８に取り付けられたサイドプレートアセンブリ１０８の、前面図、背面図、側面図および分解斜視図をそれぞれ示す。サイドプレートアセンブリ１０８は、図９～図１１に示すように、締結プレート１５０と、締結プレート１５０の後面に取り付けられるかまたは他の方法で形成される拘束プレート１５２と、を含んでいてもよい。サイドプレートアセンブリは、本明細書では、単にサイドプレートと呼ばれてもよい。締結プレート１５０は、例えばスクリューおよび／または釘のような締結具１５８（図１１）を受け入れるための、多数の締結孔１５６を含んでいる。締結プレート１５０の孔１５６内の締結具１５８を使用して、サイドプレートアセンブリ１０８が凹部セクション１３８内の中央パネル１０２に固定されてもよい。締結孔１５６のパターン及び数は、異なる実施形態では変えることができるが、一般に、せん断壁１００が受ける荷重の下でサイドプレート１０８が中央パネル１０２から分離することを防止するのに十分である。プレート１０４、１０６、１０８及び／又は１１０は、締結具１５８及び締結孔１５６以外の方法によって、中央パネル１０２の前面及び後面に接合することができることが理解されよう。

締結プレート１５０は、一般に、長方形であってもよく、第１の凹部１３８ａの長さおよび幅と同程度の長さおよび幅を有していてもよい。締結プレート１５０は、長方形以外の形状を有していてもよく、さらなる実施形態では、第１の凹部１３８ａの長さまたは幅よりも小さい長さおよび／または幅を有していてもよい。締結プレート１５０は、第１の凹部１３８ａの厚さに等しい厚さを有していてもよく、その結果、中央パネル１０２に一旦固定されると、サイドプレートアセンブリ１０８は、前面表面１１６と同一平面とされてもよい。さらなる実施形態では、締結プレート１５０は、第１の凹部１３８ａよりも薄くても厚くてもよい。さらなる実施形態は、プレート１５０を固定するための凹部を有していなくてもよい。締結プレート１５０は、例えば１０ゲージ鋼のような金属で形成されていてもよい。

いくつかの実施形態では、拘束プレート１５２は、溶接または接着などによって、締結プレート１５０の背面に取り付けられていてもよい。さらなる実施形態では、拘束プレート１５２は、例えば、サイドプレートアセンブリ１０８がモールドから鋳造される場合のように、締結プレート１５０と一体的に形成されていてもよい。拘束プレート１５２は、締結プレート１５０が凹部１３８ａ内に固定されるとき、拘束プレート１５２が第２のより深い凹部１３８ｂ内に嵌合するように、固定プレート１５０の背面上に配置される。実施形態では、拘束プレート１５２の長さおよび幅は、第２の凹部１３８ｂの長さおよび幅よりも小さく、拘束プレート１５２の厚さは、第２の凹部１３８ｂの深さよりも小さい。これにより、第２の凹部１３８ｂに位置する場合には、拘束プレート１５２は、第２の凹部１３８ｂの側部または底部に接触しない。一実施形態では、拘束プレート１５２は、６－１／２インチの長さ、４－１／２インチの幅、および１／２インチの深さを有していてもよい。これらの寸法は、さらなる実施形態において変化してもよい。拘束プレート１５２が締結プレート１５０上に溶接される場合、溶接部１６１は、例えば図９に示されるように、エッジ１２２から離間して配置されてもよい。中央パネル１０２が以下に説明されるように変形するとき、溶接部１６１は移動止め１３５（図７）内に嵌りこんでもよく、拘束プレート１５２のエッジと第２の凹部１３８ｂ内の中央パネル１０２の肩部１３７との間の良好な接触（平行な表面）を可能にすることができる。

上述のように、サイドプレートアセンブリ１０８は、締結プレート１５０を貫通するとともに拘束プレート１５２を貫通する開口を含んでいてもよい。例えば図１２に見られるように、開口１６０は、１つの角に面取り部１６２を有する略矩形であってもよい。実施形態では、開口１６０は、４インチの長さおよび３ １／８インチの幅を有していてもよい。実施形態では、面取り部１６２は、一辺の長さが３－１／４インチであるように、開口１６０の一辺の長さを３／４インチ短くしてもよいし、一辺の幅が２－５／８インチであるように、開口１６０の一辺の幅を１／２インチ短くしてもよい。開口１６０および面取り部１６２のサイズは、さらなる実施形態において変化してもよい。面取り部１６２は、以下に説明するように、ベアリングプレートワッシャを支持するための、開口１６０の内側の下面１６４を画定する。

図８～図１２は、前面表面１１６の一方の側（すなわち、図２の正面図の右側）に設けられたサイドプレートアセンブリ１０８の一例を示す。サイドプレートアセンブリ１０６は、後面表面１１８の対向する側（すなわち、図３の背面図の右側）において、サイドプレートアセンブリ１０８と同一であってもよい。サイドプレートアセンブリ１０４および１１０は、サイドプレートアセンブリ１０８および１０６の鏡像であってもよい。図１３～図１７は、前面表面１１６の他方の側面（すなわち、図２の正面図の左側）に設けられたサイドプレートアセンブリ１０４の一例を示す。サイドプレートアセンブリ１１０は、後面表面１１８の側面（すなわち、図３の背面図の左側）において、サイドプレートアセンブリ１０４と同一であってもよい。

図１８および図１９は、それぞれ、中央パネル１０２の対向面１１６、１１８に取り付けられた一対のサイドプレートアセンブリ（例えば、アセンブリ１０８および１１０）の斜視図および側面図である。図示のように、締結プレート１５０は、第１の凹部１３８ａ内で中央パネル１０２に接触している。拘束プレート１５２は、中央パネル１０２との接触から離間して、第２の凹部１３８ｂ内に収まっている。図１８はまた、ベアリングプレートワッシャ１６８を示している。ベアリングプレートワッシャ１６８は、サイドプレートアセンブリ１０８および１１０の開口１６０を通って延びているとともに、中央パネル１０２のアンカーボルト開口１４４を通って延びている。

図２０は、ベアリングプレートワッシャ１６８がアンカーボルト１７０と協働してせん断壁１００を基礎１７５に固定する方法の、さらなる詳細を示す分解斜視図である。上述したように、（中央パネル１０２の両側の）ベアリングプレートワッシャ１６８は、一対のサイドプレートアセンブリの開口１６０を貫通して延在するとともに、中央パネル１０２のアンカーボルト開口１４４を貫通して延在する。ベアリングプレートワッシャ１６８は、対応する一対の開口１６０の底面１６４上に置かれている。ベアリングプレートワッシャ１６８は鋼で形成されており、図２１に示すように、長さ、幅、および厚さがそれぞれ３－１／２インチ、２－１／２インチ、１インチの長方形であってもよい。これらの寸法の各々は、さらなる実施形態において変化してもよい。ベアリングプレートワッシャ１６８の各々は、１．１２５インチの直径を有するアンカーボルトボアをさらに含んでいてもよいが、このボアは、さらなる実施形態におけるボアよりも大きくても小さくてもよい。

アンカーボルト１７０は、中央パネル１０２の底面にある２つのアンカーボルトボア１４６の各々を貫通して嵌め込まれる。アンカーボルト１７０は、アンカーボルト開口１４４内に上方に延びており、ベアリングプレートワッシャ１６８を貫通している。アンカーボルト１７０は、例えば図２２の斜視図に示すように、一対のナット１７２によってベアリングプレートワッシャ１６８に固定されてもよい。

アンカーボルト１７０は、せん断壁１００のボトムエッジを越えて下方に延び、そこで、コンクリート基礎または他の支持面に固定されてもよい。アンカーボルト開口１４４内にアンカーボルトの高さを固定するために、アンカーボルト１７０上に一対の第２のナット１７４（図２２）を設けてもよい。本技術の特徴は、せん断壁１００内のたるみを除去するために、一般的には、複数のサイドプレートおよびせん断壁を、アンカーボルト開口１４４内でナット１７２を締め付けて係合させることができることである。特に、ナット１７２を締め付けることによって、ベアリングプレートワッシャ１６８は、サイドプレートアセンブリ１０４、１０６および１０８、１１０のそれぞれのペアを引き下げる。それにより次は、アンカーボルト１７０上のナット１７４の第２のセットに対して、中央パネル１０２を引っ張る。ナット１７２をそのように締め付けないと、種々の位置で、また種々の製造公差のために、せん断壁１００にたるみが存在することがある。例えば、締結孔１５６内の締結具１５８のたるみ（すなわち、ゆるい嵌合又は不整合）が存在することがある。ナット１７２を締め付けることにより、このようなたるみはすべて取り除かれ、複数のサイドプレートとせん断壁とが係合する。

ナット１７２を締め付け、せん断壁１００内のたるみを除去することは、せん断壁の初期剛性を高め、せん断壁が所与の横方向変位閾値で伝達し得る横方向の力の大きさを増加させることが分かっている。本技術の実施形態は、手できつく締めた状態にプラス１／２回転として定義されるレベルまで、ナット１７２を締め付けることを必要としてもよい。この締め付けのレベルは、さらなる実施形態において変化してもよい。

図１に関して注目されるように、ボトムプレート１１２は、中央パネル１０２のボトムエッジ１２４上に設けられていてもよい。ボトムプレート１１２の更なる詳細は、図２３の分解斜視図、図２４の側面図、図２５の上面図に示されている。ボトムプレート１１２は、例えば、１０ゲージ鋼で形成されていてもよく、ボトムエッジ１２４の全長および全幅にわたって延在していてもよい。ボトムプレート１１２は、ボトムプレート１１２の前エッジおよび後エッジに、１対の締結タブ１７８を含んでいてもよい。１対の締結タブ１７８は、ボトムプレート１１２を中央パネル１０２に固定するためのスクリューおよび／または釘などの締結具（図示せず）を受け入れるための、締結孔１８１を含んでいてもよい。図２３および図２５に示されるように、プレートは、アンカーボルト１７０が通って延びる開口１８４を含んでいてもよい。上述したように、ナット１７４は、ボトムプレート１１２の下面と接触するアンカーボルトの上に設けられてもよい。ボトムプレート１１２は、中央パネル１０２の底部コーナに加えられた転倒圧縮力に抵抗するとともに、中央パネル１０２とせん断壁１００が取り付けられた基礎支持面との間に遮水性防湿バリアを提供するために有効であり得る。

上述のようなせん断壁１００は、力を伝達するための高度の初期剛性および強度を提供するとともに、地震活動、高風、洪水および積雪荷重などの自然現象の間に発生し得る構築物上のエネルギーを散逸するための延性を提供する。

加えて、閾値レベルを超えるせん断荷重に対して、せん断壁がどのようにどこで降伏するかを予測可能に制御することが、本技術の特徴である。特に、例えば図７に関して上述したように、中央パネル１０２の対向する下隅にある第２のより深い凹部（例えば、１３８ｂおよび１４０ｂ）の各ペアは、一緒になって、狭幅セクションおよびエッジ１２０、１２２まで延びるパネル１０２を画定する。せん断壁１００の対向する下部コーナにおけるこれらの２つの狭幅セクションは、本明細書では、構造ヒューズエレメント１８０と呼ばれ、例えば図７、図１８および図１９の一面に示されている。本技術の態様によれば、ヒューズエレメント１８０の各々（本明細書では単にヒューズ１８０とも呼ばれる）は、せん断力がある閾値を超える場合にせん断壁１００を降伏させるための制御された位置を、パネル１０２の対向面に提供する。印加された横方向のせん断力が閾値レベルを超えてせん断壁に応力を及ぼすと、せん断壁の一方の側部は、ヒューズ１８０において、圧縮または引張で、降伏または座屈または破壊する。特に、ヒューズ１８０は、エッジ１２０及び１２２に沿ったせん断壁の他の部分と同程度の大きさの軸方向荷重には耐えられず、したがって、せん断壁１００の長さに沿った他の位置とは異なるヒューズ１８０で、降伏が起こる。このように、ヒューズ１８０は、せん断壁１００の各々のサイドに予測可能かつ制御可能な降伏方法を提供する。

図２６および図２７は、ヒューズ１８０におけるエッジ１２０、１２２のうちの１つに沿って降伏または座屈または破断している、せん断壁１００の側面図を示す。初期降伏後にせん断壁１００に高度の延性を提供することは、本技術のさらなる特徴である。特に、降伏すると、中央パネルは、図２６に示すように（１８５で）破壊する。破壊は、パネル１０２の表面１１６、１１８の間でほぼ水平であるように示されるが、破壊は、さらなる実施形態では、より垂直であってもよい。上述のように、また、図２６に示すように、拘束プレート１５２の下端と中央パネル１０２の肩部１３７との間には、空間が最初に存在し得る。

しかしながら、中央パネル１０２の座屈及び／又は破砕が続くと、図２７に示すように、サイドプレート１０４、１０６のペア及び１０８、１１０のペアの少なくとも１つの拘束プレート１５２は、１つ以上の凹部１３８ｂ、１４０ｂの肩部１３７と接触するように移動する。この時点で、中央パネル１０２の肩部１３７に圧縮荷重が印加され、初期降伏後にせん断壁１００に残留強度が与えられ、せん断壁１００による横力抵抗能力の限界減少のみが、変位レベルが増加するにつれて観察される。これは、破壊された中央パネル１０２に対する拘束プレート１５２の直接支持（direct bearing）に関連する固有の延性に起因する。

図２６および図２７は、パネル１０２のエッジ１２２における肩部１３７、および、エッジ１２２まで延びていない溶接部１６１を示している。例えば図９を参照されたい。平坦な肩部１３７は、拘束プレート１５２の平坦な底部エッジのための、良好な支え面（bearing surface）を提供する。したがって、肩部１３７と拘束プレート１５２の平坦な底部エッジとの間の荷重は、主として垂直である。拘束プレートの底部エッジと肩部１３７との間に非水平接触角がある場合、これは、拘束プレートを外側に押し込んで肩部１３７から滑り落とすことができる水平力を生じさせることがある。上述のように、溶接部１６１は移動止め１３５（図７）内に収まっており、溶接部１６１からのこのような水平力を防止する。

せん断壁１００のもう一つの特徴は、最小限の溶接部品で構築することができ、これが高荷重下での降伏および破壊の原因となってもよいことである。拘束プレート１５２を締結プレート１５０に固着する溶接部以外に、せん断壁１００は溶接せずに製作されてもよい。上述したように、サイドプレートが鋳造又は構造的に結合される実施形態では、拘束プレート１５２の締結プレート１５０への溶接も省略されてもよい。

図２８は、せん断壁１００のアッパーエッジ１２６を構造フレーム１８６、１８８またはせん断壁１００の上の他の支持面に接続するための、トッププレート１８２の分解斜視図を示す。トッププレートは、ルーティングされた凹部１８７内で、せん断壁１００の外面に取り付けることができる。トッププレート１８２は、例えばスクリューおよび／または釘のような締結具１９２を受け入れるための、多数の締結孔１９０を含んでいてもよい。締結孔１９０および締結具１９２は、せん断壁１００をトッププレート１８２に固定するために、および、トッププレート１８２を構造フレーム１８６、１８８に固定するために使用されてもよい。図２８～図３０に示されるように、トッププレート１８２は、構造フレームおよびせん断壁の表面に平行なほぼ平面の部分１８２ａおよび１８２ｃと、平面部分１８２ａおよび１８２ｃの間でそれらを連結する角度付き部分１８２ｂと、を含んでいる。図２８～図２９に示されるように、さらなる実施形態である必要はないが、平面部分１８２ａは、角度付き部分１８２ｂおよび平面部分１８２ｃよりもわずかに長くてもよい。角度付き部分１８２ｂは、構造フレーム１８６、１８８の表面に対して斜めの角度で設けられる。図２８に見られるように、いくつかの締結具１９２は、平面部分１８２ａ及び１８２ｃに対して垂直に、構造フレーム及び中央パネル１０２のトップ部に挿入されてもよい。他の締結具１９２は、角度付き部分１８２ｂに対して垂直に、そして構造フレーム１８６、１８８に斜めに上向きに挿入されてもよい。斜めのこれらの締結具１９２は、構造フレーム１８６、１８８に対してせん断壁１００のための付加的な支持を提供する。

上述の実施形態では、サイドプレートアセンブリ１０４、１０６、１０８、１１０は実質的に長方形であり、中央パネル１０２の前面表面１１６および後面表面１１８に形成された実質的に長方形の凹部セクション１３４、１３６、１３８、１４０に嵌合する。さらなる実施形態では、サイドプレートアセンブリおよび凹部セクションは、他の形状を有してもよいことが理解されよう。そのようなさらなる実施形態の１つを図３１～図３２に示す。図３１～図３２は、せん断壁１００の前面表面１１６および後面表面１１８それぞれの斜視図を示す。この実施形態では、プレートアセンブリ１０４、１０６、１０８、１１０の各々は、プレートアセンブリ１０４、１０６、１０８、１１０の内側コーナ（すなわち、エッジ１２０、１２２から離間したコーナ）に、１つまたは複数の丸みを帯びたエッジを有することができる。丸みを帯びたエッジの曲率半径は、例えば、４インチであってもよいが、半径は、さらなる実施形態における半径よりも大きくても小さくてもよい。

図３１～図３２にさらに見られるように、中央パネル１０２の前面表面１１６および後面表面１１８に形成された凹部セクション１３４、１３６、１３８、１４０はまた、プレートアセンブリ１０４、１０６、１０８、１１０を受け入れるために、対応する丸みを帯びたエッジを有していてもよい。図３１に示すようにコーナを丸めると、大径切削工具で凹部プレート位置の各々に単一パスで複数の凹部が形成されることが可能になるのでパネル１０２をなぞる（routing）ことで凹部セクション１３４、１３６、１３８、１４０を形成するための所要時間が短縮される。また、この特徴は、パネル１０２の底面付近で切りくずの発生を緩和することができる。

まとめると、一例では、本技術は、建築物に使用するためのせん断壁に関する。せん断壁は、第１および第２の表面を備える中央パネルを備える。第１および第２の表面の下隅で中央パネルに接続されるように構成されている複数のサイドプレートを備える。サイドプレートは、せん断壁が取り付けられた支持面に結合されるようにさらに構成されている。中央パネルはヒューズを備えている。ヒューズは、第１および第２の表面の間の中央パネルの減少面積セクションである。せん断壁は、ヒューズで降伏するように構成されている。

別の例では、本技術は、建築物に使用するためのせん断壁に関する。せん断壁は、第１および第２の表面と、第１および第２の表面の間の減少された面積を有するセクションと、を含む中央パネルを備える。第１および第２の表面の下隅で中央パネルに接続されるように構成されている複数のサイドプレートを備える。サイドプレートは、せん断壁が取り付けられた支持面に結合されるようにさらに構成されている。複数のサイドプレートは、拘束プレートを備えている。拘束プレートは、減少した面積を有する中央パネルのセクション内に位置している。拘束プレートは、中央パネルの初期座屈後の、中央パネルの座屈または破壊を抑止するように構成されている。

さらなる例では、本技術は、建築物に使用するためのせん断壁に関する。せん断壁は、第１および第２の表面と、第１および第２の表面の間の厚さが減少したセクションと、を備えた中央パネルを備える。複数のサイドプレートは、サイドプレートを中央パネルに固定するための締結プレートと、締結プレート上の拘束プレートと、を備える。第１および第２のサイドプレートの拘束プレートは、減少した面積を有する中央パネルのセクション内に嵌合する。減少した面積の中央パネル内のセクションは、せん断壁の降伏の予測可能な場所を提供する。拘束プレートは、せん断壁の初期降伏後の中央パネルの対向する降伏（opposing yielding）によって、せん断壁の初期降伏後の延性を提供する。

本発明の前述の詳細な説明は、例示および説明の目的で提示されている。本発明を包括的または開示される正確な形態に限定することを意図するものではない。上記説明の観点から多くの変形およびバリエーションが可能である。記載された実施形態は、本発明の原理およびその実用的な適用を最もよく説明するために選択され、それによって、他の当業者が、様々な実施形態において、および意図される特定の使用に適した様々な修正を伴って、本発明を最もよく利用することを可能にした。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されることが意図される。

Claims (16)

1. 建築物に使用するためのせん断壁であって、
   第１および第２の表面を備える中央パネルと、
   前記第１および第２の表面の下隅で前記中央パネルに連結されるように構成されている複数のサイドプレートであって、前記せん断壁が取り付けられた支持面に結合されるようにさらに構成されている前記複数のサイドプレートと、
   を備え、
   前記中央パネルはヒューズを備えており、
   前記ヒューズは、前記第１の表面と前記第２の表面との間の前記中央パネルの減少面積セクションであり、
   前記せん断壁は、前記ヒューズで降伏するように構成されており、
   前記サイドプレートは、
   前記中央パネルの前記第１および第２の表面に形成された第１の凹部内に嵌合している第１プレートと、
   前記中央パネルの前記第１および第２の表面に形成された第２の凹部内に嵌合している第２プレートと、を含んでおり、
   前記第２プレートは、前記第１プレートに溶接されている、または構造的に結合されている、せん断壁。
2. 前記中央パネルは、天然木材およびエンジニアードウッドのうちの少なくとも１つから形成されている、請求項１に記載のせん断壁。
3. 前記中央パネルが、集成材、交差積層木材、積層ベニヤ材、積層ストランド材、およびパラレルストランド材のうちの少なくとも１つから形成されている、請求項１または２に記載のせん断壁。
4. 前記サイドプレートが鋼で形成されている、請求項１～３の何れか１項に記載のせん断壁。
5. 前記第１および第２の表面の前記第２の凹部は、前記第１の凹部よりも深い、請求項１に記載のせん断壁。
6. 前記第１および第２の表面の前記第２の凹部は、前記ヒューズを画定している、請求項５に記載のせん断壁。
7. 前記第２プレートは、前記ヒューズにおける前記中央パネルの座屈を抑制するように構成されている、請求項６に記載のせん断壁。
8. 建築物に使用するためのせん断壁であって、
   第１および第２の表面を備える中央パネルと、
   前記第１および第２の表面の下隅で前記中央パネルに連結されるように構成されている複数のサイドプレートであって、前記せん断壁が取り付けられた支持面に結合されるようにさらに構成されている前記複数のサイドプレートと、
   を備え、
   前記中央パネルはヒューズを備えており、
   前記ヒューズは、前記第１の表面と前記第２の表面との間の前記中央パネルの減少面積セクションであり、
   前記せん断壁は、前記ヒューズで降伏するように構成されており、
   前記サイドプレートは、前記ヒューズに対応する前記中央パネルの前記減少面積セクション内に嵌合するように構成された拘束プレートを含む、せん断壁。
9. 前記拘束プレートは、前記ヒューズにおける前記中央パネルの座屈を抑制するように構成されている、請求項８に記載のせん断壁。
10. 前記サイドプレートは、アンカーロッドによって前記支持面に結合されており、
    前記アンカーロッドは第１の端部で前記支持面内に延在しているとともに、前記第１の端部と反対側の第２の端部で前記サイドプレートに結合されている、請求項１～９の何れか１項に記載のせん断壁。
11. 複数の前記サイドプレートは、前記せん断壁内のたるみを除去するために、ナットを締め付けることによって係合される、請求項１０に記載のせん断壁。
12. 前記アンカーロッドを前記せん断壁に固定するための第１および第２のナットを、前記アンカーロッド上にさらに備えており、
    前記複数のサイドプレートは、前記第１および第２のナットのうちの少なくとも１つを締めることによって係合される、請求項１１に記載のせん断壁。
13. 建築物に使用するためのせん断壁であって、
    第１および第２の表面を備える中央パネルと、
    前記第１および第２の表面の下隅で前記中央パネルに連結されるように構成されている複数のサイドプレートであって、前記せん断壁が取り付けられた支持面に結合されるようにさらに構成されている前記複数のサイドプレートと、
    を備え、
    前記中央パネルはヒューズを備えており、
    前記ヒューズは、前記第１の表面と前記第２の表面との間の前記中央パネルの減少面積セクションであり、
    前記せん断壁は、前記ヒューズで降伏するように構成されており、
    複数の前記サイドプレートの第１および第２のサイドプレートは、前記中央パネルの前記第１および第２の表面の角部で互いに位置合わせされており、
    前記第１のサイドプレートは、第１の開口を含んでおり、
    前記第２のサイドプレートは、第２の開口を含んでおり、
    前記ヒューズは、前記第１および第２の表面の間に延びている第３の開口を含んでおり、
    前記第１、第２および第３の開口は、互いに位置合わせされている、せん断壁。
14. 第１の端部で前記支持面内に延在しているとともに、前記第１の端部の反対側の第２の端部で前記第３の開口内に延在しているアンカーロッドをさらに備える、請求項１３に記載のせん断壁。
15. 前記第１および第２のサイドプレートの前記第１および第２の開口のエッジに支持されているベアリングワッシャプレートをさらに備え、
    前記アンカーロッドは、前記ベアリングワッシャプレートの孔を通って延在しているとともに、ナットによって前記ベアリングワッシャプレートに固定されている、請求項１４に記載のせん断壁。
16. 前記ナットは、複数の前記サイドプレートに係合するため、および、前記せん断壁内のたるみを除去するために締め付けられている、請求項１５に記載のせん断壁。

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