▶ スキッドモア オーウィングス アンド メリル リミテッド ライアビリティ パートナーシップの特許一覧
特表2023-514035モジュール型複合作用パネル及びそれを用いた構造システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-05
(54)【発明の名称】モジュール型複合作用パネル及びそれを用いた構造システム
(51)【国際特許分類】
E04B 5/38 20060101AFI20230329BHJP
【ＦＩ】
E04B5/38 Z
E04B5/38 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022541694
(86)(22)【出願日】2021-12-30
(85)【翻訳文提出日】2022-07-04
(86)【国際出願番号】 US2021065747
(87)【国際公開番号】W WO2022150224
(87)【国際公開日】2022-07-14
(31)【優先権主張番号】17/143,543
(32)【優先日】2021-01-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】509311850
【氏名又は名称】スキッドモア オーウィングス アンド メリル リミテッド ライアビリティ パートナーシップ
【氏名又は名称原語表記】Ｓｋｉｄｍｏｒｅ，Ｏｗｉｎｇｓ ＆ Ｍｅｒｒｉｌｌ ＬＬＰ
【住所又は居所原語表記】７ Ｗｏｒｌｄ Ｔｒａｄｅ Ｃｅｎｔｅｒ，２５０ Ｇｒｅｅｎｗｉｃｈ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １０００７ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ベジャク，チャールズ
(72)【発明者】
【氏名】シェン，ユンルー
(72)【発明者】
【氏名】ストリーター，マシュー
(57)【要約】
複合構造床システムを構成するプレハブモジュール型複合構造パネル。構造パネルは、支持要素間のスパン方向に整列した鋼製補強要素に剛接合された木材パネルで構成される。複数のプレハブパネルをモジュール式に配列して組み立て、コンクリートを追加することで、あらゆる建築形状に適応可能な複合コンクリート床システムを作成することができる。木材パネルは、鋼製補強要素と複合的に作用し、仮設の状態では型枠として機能し、支柱は最小限か全く不要である。恒久的な状態では、鋼製補強要素はコンクリートスラブを補強するために使用され、木材パネルはコンクリートスラブと複合して機能し、法規制で許可されている強度や耐用年数を満たすことができる。鋼材と木材を接続する方法、およびパネルを支持梁に接続する方法も開示される。構造用パネルは、壁、柱、ブレース、梁などの他の建築要素の型枠を作るために、垂直方向に配向し、必要に応じてつなぎ合わせることも可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複合作用パネルであって、互いに平行に整列し、かつ、それぞれがスパン方向に沿って延在する鋼製補強部材と、
構造用コネクタを介して前記鋼製補強部材に固定された木材パネルと
を備え、
前記鋼製補強部材は、第１のコードおよびウェブ要素として機能し、前記木材パネルは、前記複合作用パネルの第２のコードとして機能し、
前記鋼製補強部材および前記木材パネルは、複合作用およびトラス挙動を実現する、
ことを特徴とする複合作用パネル。
【請求項2】
前記構造用コネクタは、前記鋼製補強部材に沿った離散的な位置に配置されている、請求項１に記載の複合作用パネル。
【請求項3】
前記構造用コネクタは、前記鋼製補強部材と前記木材パネルとをスパン方向に沿って連続的に固定する、請求項１に記載の複合作用パネル。
【請求項4】
前記鋼製補強部材および前記木材パネルは、前記鋼製補強要素が溶接またはボルト止めされる金属板と、機械的締結具、釘、スパイク付きプレート、および接着剤からなる群から選択される締結要素からなるコネクタ構造によって、一緒に接続される、請求項１記載の複合作用パネル。
【請求項5】
前記木材パネルが、クロスラミネート材（ＣＬＴ）、ネイルラミネート材（ＮＬＴ）、ダウエルラミネート材（ＤＬＴ）、およびグルーラミネート材（ＧＬＴ）からなる群より選択される、請求項１に記載の複合作用パネル。
【請求項6】
前記鋼製補強要素が、３次元トラスまたは平面鉄筋トラスのいずれかである、請求項１に記載の複合作用パネル。
【請求項7】
各鋼製補強部材が、（ａ）前記トップコードとしての変形鉄筋と、２本のウェブ対角線を形成するように曲げられ、かつ、前記変形鉄筋に固定された２本の連続棒と、ウェブ対角線のそれぞれの基部にそれぞれ取り付けられた２本の底棒とを含む、三次元鉄筋トラスを有し、前記ウェブ対角棒がギャロップ状に曲げられている、請求項１に記載の複合作用パネル。
【請求項8】
各鋼製補強部材が、（ａ）トップバーと、（ｂ）ギャロップ状に曲げられた１本の連続した斜めウェブ材と、（ｃ）前記斜めウェブ材の基部に取り付けられた１本のボトムバーとを含む、平面トラスを有する、請求項１に記載の複合作用パネル。
【請求項9】
前記鋼製補強要素は、有孔金属板またはプレハブ鉄鋼形材を有することを特徴とする請求項１に記載の複合作用パネル。
【請求項10】
前記複合作用パネルがプレハブである、ことを特徴とする請求項１に記載の複合作用パネル。
【請求項11】
前記鋼製補強要素は、前記スパン方向および前記スパン方向を横切る別の方向の両方に延在している、ことを特徴とする請求項１に記載の複合作用パネル。
【請求項12】
請求項１に記載の複合作用パネルと、前記鋼製補強要素が埋め込まれているコンクリートと
を備える構造要素。
【請求項13】
前記構造要素が、屋根システム、床システム、壁、柱、ブレース、または梁の一部である、ことを特徴とする請求項１２に記載の構造要素。
【請求項14】
前記構造要素が、屋根システムまたは床システムの一部である、ことを特徴とする請求項１３に記載の構造要素。
【請求項15】
請求項１に記載の複数の複合作用パネルと、隣接する複合作用パネル間のスプライス補強材と、
前記鋼製補強要素を埋め込むコンクリートと
を備える複合モノリシックシステム。
【請求項16】
前記複合モノリシックシステムが、床システムまたは屋根システムである、ことを特徴とする請求項１５に記載の複合モノリシックシステム。
【請求項17】
前記床システムまたは前記屋根システムのための支持骨組みをさらに備え、該支持骨組みは、鋼鉄梁、プレキャストコンクリート梁、現場打ちコンクリート梁、または木材梁からなる群から選択される、ことを特徴とする請求項１６に記載の複合モノリシックシステム。
【請求項18】
前記複合パネルは、前記支持骨組み間の単純スパンであるか、または前記支持骨組みとの複合作用を達成するためにコンクリートスラブ用の開口を有する前記支持骨組みの頂部を横切って続いている、ことを特徴とする請求項１７に記載の複合モノリシックシステム。
【請求項19】
前記木材パネルは、前記木材パネルからの所望の参加に基づいて選択された前記パネル及びコンクリートの厚さ、及び所望のレベルの複合作用のために追加された追加のせん断コネクタにより、前記永久状態での前記構造床の強度及び／又はサービス性能に寄与するように設計することができる、ことを特徴とする請求項１７に記載の複合モノリシックシステム。
【請求項20】
前記スラブ内のコンクリートの量を減らすために、前記木材パネルの頂部にボイド型枠を取り付け得る、ことを特徴とする請求項１７に記載の複合モノリシックシステム。
【請求項21】
請求項１に記載の複合作用パネルをプレハブ化することと、前記複合作用パネルを設置場所に輸送することと、
前記パネルを所望の向きに支持することと、
コンクリートスラブ内に鋼製補強要素を埋め込むことと
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２１年１月７日に出願された米国特許出願第１７／１４３，５４３号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その全体は、法律で許される範囲において、参照文献としてここに組み込まれる。
【0002】
本開示は、一般に、構造システムの構築に関するものである。より具体的には、本開示は、床、天井、及び壁システムの構築に関する。
【0003】
構造床は、建築構造システムの主要な構成要素の１つである。それらは、構造梁及び柱への荷重（居住者、家具、及び設備など）を担い、ひいては、その荷重を基礎に伝達する。従来の近代建築の床は、様々な形状の床板を作ることができる汎用性、鉄筋との複合によって作用する際に長距離に渡すことができる能力、振動や音に対する耐久性などから、典型的にコンクリートが使用されている。木造の床も使用されているが、典型的に、コンクリートの上床スラブとともに使用されている。しかし、火災による耐荷重性の低下が懸念されるため、地上６階以上の高層建築物では、広範な制限無く木造床を使用することは、ほとんどの管轄で現在許可されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
コンクリート床の建設中、湿ったコンクリートは、コンクリートが固まるまで型枠によって支持される必要がある。構造床のために一般的に使用される型枠として、典型的に鉄骨建築物に使用される、現場打ち波形金属デッキ型枠、典型的にはコンクリート建築物に使用される、間隔の狭い支保工に支持された仮設合板型枠、及び典型的にはプレキャストコンクリート建築物に使用される、建築サービス中に現場打ち上床スラブと複合的に作用するプレキャストコンクリートパネルが含まれる。金属デッキ型枠は、一般的に支柱なしで約１０フィートのスパンに使用されるが、それ以上のスパンでは、型枠を補強するために必要な波形の深さにより、床の厚みが過剰になり、コストが高くなる。アジア市場では、鉄骨建築物の波形金属デッキの代わりにトラスデッキが一般的に使用されており、鉄筋格子トラスがフラット金属の補強に使用されている。トラスデッキは通常、波形金属デッキと同じスパン幅に制限される。仮設合板型枠にも欠点がある。合板型枠のための支柱が下の階の建設活動の妨げになり、支柱と型枠の設置に必要な時間が建設スケジュールの妨げになり、合板型枠は通常撤去後廃棄されるため環境に悪影響を及ぼすことになる。プレキャストコンクリートパネルは、通常、より長いスパン用の仮設支保工が必要である。
【0005】
フィリグリー・ワイドラブ・システム（Filigree Wideslab System、Mid-State Filigree Systems, Inc. 1992）は、永久型枠として機能する補強済みプレキャスト床パネルからなり、パネルを補強するためにプレキャストユニットの上部からスチール格子トラスが突き出ている（製品資料参照）。しかし、他のプレキャストコンクリートパネル型枠と同様に、運搬や所定の位置への吊り上げが重いという問題がある。
【0006】
さらに、ほとんどの居住空間では、構造スラブ、特に金属デッキの下に乾式壁または木材などの追加の天井仕上げを使用している。これは、追加の材料及び労働コストを生じさせるとともに、環境への影響を増大させる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本明細書で開示されるのは、プレハブモジュール型複合作用パネル、複合作用パネルを採用した構造システム、複合作用パネルの製造方法、および複合作用パネルを採用した構造システムの架設方法に関する一つ以上の発明である。
【0008】
開示された複合作用パネルは、支保工無しで長いスパンを達成し、同時に魅力的な永久天井仕上げとして定位置に留まることができる軽量の型枠を提供することができる。型枠が構造システムの一部としてコンクリートと複合して作用することができれば、さらに効率を上げることができる。そのため、従来のコンクリート補強材から作られた補強要素を有する軽量木材パネルがこの目的を叶えることができる。
【0009】
本明細書で使用される際、「木材」は、特に断りのない限り、天然及び人工の木材を含む。「木材」と「材木」は、本明細書において互換的に使用される。「木材パネル」とは、１枚の木材シートで構成されているか、複数の木材シートで構成されているか、または、所定の木材シートが単層であるか多層であるかにかかわらず、木材の層を意味する。「複合作用パネル」とは、本明細書に開示された原理を具現化したパネルを意味する。また、木筋パネル、木筋トラスパネル、またはプレハブモジュラーパネルと呼ばれることもある。「ギャロッピング」とは、鋼棒の曲げ形状に関する蛇行形状を意味し、正弦波的な特性を含む。「プレハブ」とは、あらかじめ製作され、設置場所に運搬して設置することが可能なものをいう。
【0010】
ひとつの態様における複合作用パネルは、互いに平行に整列し、かつ、それぞれがスパン方向に沿って延在する鋼製補強部材と、構造用コネクタを介して前記鋼製補強部材に固定された木材パネルとを有し、鋼製補強部材は、第１のコードおよびウェブ要素として機能し、木材パネルは、複合作用パネルの第２のコードとして機能し、鋼製補強部材および木材パネルは、複合作用およびトラス挙動を実現する。
【0011】
一実施形態において、構造用コネクタは、鋼製補強部材に沿った離散的な位置に配置されている。
【0012】
一実施形態において、構造用コネクタは、鋼製補強部材と木材パネルとをスパン方向に沿って連続的に固定する。
【0013】
一実施形態において、鋼製補強部材および木材パネルは、鋼製補強要素が溶接またはボルト止めされる金属板と、機械的締結具、釘、スパイク付きプレート、および接着剤からなる群から選択される締結要素からなるコネクタ構造によって、一緒に接続される。
【0014】
一実施形態において、木材パネルは、クロスラミネート材（ＣＬＴ）、ネイルラミネート材（ＮＬＴ）、ダウエルラミネート材（ＤＬＴ）、およびグルーラミネート材（ＧＬＴ）からなる群より選択される。
【0015】
一実施形態において、鋼製補強要素は、３次元トラスまたは平面鉄筋トラスのいずれかである。
【0016】
一実施形態において、各鋼製補強部材は、（ａ）トップコードとしての変形鉄筋と、２本のウェブ対角線を形成するように曲げられ、かつ、変形鉄筋に固定された２本の連続棒と、ウェブ対角線のそれぞれの基部にそれぞれ取り付けられた２本の底棒とを含む、三次元鉄筋トラスを有し、ウェブ対角棒がギャロップ状に曲げられている。
【0017】
一実施形態において、各鋼製補強部材は、（ａ）トップバーと、（ｂ）ギャロップ状に曲げられた１本の連続した斜めウェブ材と、（ｃ）斜めウェブ材の基部に取り付けられた１本のボトムバーとを含む、平面トラスを有する。
【0018】
一実施形態において、鋼製補強要素は、有孔金属板またはプレハブ鉄鋼形材を有する。
【0019】
本明細書に開示される一実施形態において、複合作用パネルは、プレハブである。
【0020】
一実施形態では、鋼製補強要素は、スパン方向とスパン方向を横切る別の方向との両方に延びる。
【0021】
他の態様における構造要素は、上記実施形態にかかる複合作用パネルと、鋼製補強要素が埋め込まれているコンクリートまたはセメント材料とを有する。
【0022】
一実施形態において、構造要素は、屋根システム、床システム、壁、柱、ブレース、又は梁の一部である。
【0023】
一実施形態において、構造要素は、屋根システムまたは床システムの一部である。
【0024】
他の態様における複合モノリシックシステムは、上記の実施形態のいずれかに従う複数の複合作用パネルと、隣接する複合作用パネル間のスプライス補強材と、鋼製補強要素を埋め込むコンクリートまたはセメント系材料とを有する。
【0025】
一実施形態において、複合モノリシックシステムは、床システム又は屋根システムである。
【0026】
一実施形態において、複合モノリシックシステムは、床システム又は屋根システムを支持する支持骨組みをさらに有し、支持骨組みは、鋼鉄梁、プレキャストコンクリート梁、場所打ちコンクリート梁、又は木材梁からなる群から選択される。
【0027】
複合モノリシックシステムの一実施形態において、支持骨組み間の単純スパンであるか、または支持骨組みとの複合作用を達成するためにコンクリートスラブ用の開口を有する支持骨組みの頂部を横切って続いている。
【0028】
モノリシック構造システムの一実施形態において、木材パネルは、木材パネルからの所望の参加に基づいて選択された木材パネル及びコンクリートの厚さ、及び所望のレベルの複合作用のために追加された追加のせん断コネクタにより、永久状態での構造床の強度及び／又はサービス性能に寄与するように設計することができる。
【0029】
他の態様における方法は、先の実施形態のいずれかに従う複合作用パネルをプレハブ化することと、複合作用パネルを設置場所に輸送することと、複合作用パネルを所望の向きで支持することと、及びコンクリートスラブ内に鋼製補強要素を埋め込むこととを有する。
【0030】
理解されるように、木材パネルは、一時的な状態において湿ったコンクリートの重量を支えるスチール補強要素と複合して作用し、かつ、一方向または双方向の鉄筋コンクリートスラブの典型的なスパンまで、最小限の支保工または支保工なしでスパンするように設計することができる。恒久的な状態では、鋼製補強部材はコンクリートスラブを補強するために使用され、木材パネルはコンクリートスラブと複合的に作用して強度および使用性の要件を満たすことができる。木材パネルの下面は、好ましくは、建設中に保護層で保護され、恒久的な状態では、視覚的に美しい天井仕上げとして機能することができる。好ましくは、プレハブ型枠は予め準備されているため、現場の労力を軽減し、施工速度を向上させることができる。支保工を大幅に削減することで、下の階で建設活動を行うことができ、さらに工期を短縮することができる。複数のプレハブ複合作用パネルをモジュール配列で組み立てることにより、あらゆる建物形状に適応可能な床システムを作成することができる。プレハブ式複合アクションパネルは軽量で積み重ねが可能なため、運搬や架設が容易に行える。天井は木製のまま仕上げられるので、天井材を追加する必要がなく、環境への影響も軽減される。このシステムは汎用性があり、鉄骨フレーム、コンクリート打ち放し梁や柱、プレキャストコンクリートシステム、木造フレームに使用することができる。
【0031】
開示された一つ以上の発明の他のシステム、方法、特徴、および利点は、以下の図面および詳細な説明を検討すれば、当業者には明らかであるか、または明らかになるであろう。このような追加のシステム、方法、特徴、および利点はすべて、本明細書に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【0032】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本明細書に開示されたシステムの実施形態を例示し、説明とともに、開示されたシステムの利点および原理を例示する。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図12A】図１２Ａは、図３に描かれた木材パネルと鉄筋トラスケージ構成要素との間のポジティブ接続を行うために使用することができる代替接続タイプの断面を示し、この接続タイプを、他の接続タイプのいずれかと組み合わせて使用して、木材パネルと鉄筋トラスケージとの間のポジティブ接続を形成することができる。
【図12B】図１２Ｂは、図３に描かれた木材パネルと鉄筋トラスケージ構成要素との間のポジティブ接続を行うために使用することができる代替接続タイプの断面を示し、この接続タイプを、他の接続タイプのいずれかと組み合わせて使用して、木材パネルと鉄筋トラスケージとの間のポジティブ接続を形成することができる。
【図12C】図１２Ｃは、図３に描かれた木材パネルと鉄筋トラスケージ構成要素との間のポジティブ接続を行うために使用することができる代替接続タイプの断面を示し、この接続タイプを、他の接続タイプのいずれかと組み合わせて使用して、木材パネルと鉄筋トラスケージとの間のポジティブ接続を形成することができる。
【図12D】図１２Ｄは、図３に描かれた木材パネルと鉄筋トラスケージ構成要素との間のポジティブ接続を行うために使用することができる代替接続タイプの断面を示し、この接続タイプを、他の接続タイプのいずれかと組み合わせて使用して、木材パネルと鉄筋トラスケージとの間のポジティブ接続を形成することができる。
【図12E】図１２Ｅは、図３に描かれた木材パネルと鉄筋トラスケージ構成要素との間のポジティブ接続を行うために使用することができる代替接続タイプの断面を示し、この接続タイプを、他の接続タイプのいずれかと組み合わせて使用して、木材パネルと鉄筋トラスケージとの間のポジティブ接続を形成することができる。
【図12F】図１２Ｆは、図３に描かれた木材パネルと鉄筋トラスケージ構成要素との間のポジティブ接続を行うために使用することができる代替接続タイプの断面を示し、この接続タイプを、他の接続タイプのいずれかと組み合わせて使用して、木材パネルと鉄筋トラスケージとの間のポジティブ接続を形成することができる。
【図13A】図１３Ａは、梁（端部４２ａ側部４３）及び柱４１の骨組みのための構造鋼と、床システムを構築するための一連のプレハブモジュール型複合作用パネル５０（図２参照）とを使用した例示的構造システムの斜視図である。
【図14】図１４は、図１３Ｂの断面１４における、モジュールシステムの２つの隣接する複合作用パネル間の側面接続の詳細を示す断面図であり、この断面は、建設プロセス中のコンクリートのブリードを防止するために複合作用パネル間に設置されるメカニズムを描いたものである。
【図15B】図１５Ｂは、内部支持状態において鋼製ワイドフランジ梁によって支持されたプレハブモジュール型複合作用パネルの代替詳細断面図であり、プレハブ複合作用パネルの木材部分が鋼高さ方向の頂部の下に設置され、それによって全体的な構造深さが減少している構成を示す。
【図15C】図１５Ｃは、内部支持状態において鋼製ワイドフランジ梁によって支持されたプレハブモジュール型複合作用パネルの代替詳細断面図であり、内部鋼製支持梁の上を連続的に走行する複合作用パネルを示す詳細図である。マルチ複合作用パネルモジュール型レイアウトにおける内部支持条件の位置については、図１３Ｂを参照のこと。
【図16B】図１６Ｂは、端部支持状態において鋼製ワイドフランジ梁によって支持されたプレハブモジュール型複合作用パネルの端部支持詳細を示す代替断面図である。断面の位置については、図１３Ｂの断面１６ａを参照のこと。図１５Ｂに示される代替例と同様に、本代替例の構成は、プレハブ複合作用パネルの木材部分が鋼高さ方向の頂部の下に設置され、それによって全体の構造深さが減少するものである。
【図17A】図１７Ａは、室内支持状態において場所打ちコンクリート梁によって支持されるプレハブモジュール型複合作用パネルの端部支持詳細を示す断面図である。断面切断位置については、図１３Ｂの断面１５ａを参照のこと。
【発明を実施するための形態】
【0034】
添付図面に例示されているように、本明細書に開示された原理に合致するプレハブモジュール型複合作用パネルに従った一つ以上の実施態様を詳細に説明する。プレハブモジュール式複合作用パネルは、建物または他の構造物の床または屋根システムに組み込まれ、面積荷重に抵抗すると同時に、適用の各レベルで連続ダイアフラムを提供するために使用されてもよい。複合作用パネルのモジュールの特性は、複合作用パネルを利用するシステムが、好ましくは添付の図面及び明細書に例示されるように接続された一連の反復複合作用パネル要素を用いて任意の建物の形状に適合するように調整され得るようなフレキシビリティを可能にする。複合作用パネルのプレハブ性は、スラブ補強を現場設置するための別の職人の必要性を排除しながら、複合作用パネルが店頭製作され、建設公差を改善し、建設速度を向上させることを可能にする。
【0035】
本開示の複合作用パネル及びそれを採用するシステムの例示的な実施形態が、添付の図面及び明細書に示されている。しかしながら、複合作用パネルは、本明細書に開示されるような構造床又は屋根システム、他のシステムを達成するために、本明細書に示される主要材料（木材、鋼及びコンクリート）の任意の組み合わせが構造システムの寿命期間中の任意の時点で利用され得るように実施されてよい。本明細書に開示される原理と一致するモジュール式複合木材床システムは、従来の建築材料を利用しながら、仮設型枠及び支保工を削減又は排除して、建設の速度を高め、全体的な建築コストを低減させることを可能にする。本開示の追加の利点としては、軽量で積み重ね可能であるため輸送及び架設が容易であること、隔離した炭素をプロジェクトに導入するため持続可能性が向上すること、及び吊り天井の必要性を潜在的に排除する魅力的な外観仕上げを提供することが挙げられるがそれに限られるわけではない。
【0036】
図１は、本明細書に開示される原理と一致する一つ以上の複合作用パネルを採用する単一の複合木材床システムの例示的な実施形態の斜視図である。図１に示すように、モジュール型複合木材床システムパネルは、複合作用パネルを形成するコネクタ３０を介して鋼補強材２０に接続された木材パネル１０を含む。コンクリート４０（理解を容易にするために模型で示す）は、複合作用パネルの上に打設され、全ての鋼補強材を包囲し、埋め込む。この例示的な説明では、木材パネル１０、鉄筋トラス２０及びコネクタ３０は、プレハブ化され、１つ以上の複合作用パネルに組み合わされて、現場に出荷される。設置される際、１つ以上の複合作用パネルが現場で設置され、その後、コンクリート４０が所定の位置に打設されて、モノリシックな床システムが作成される。図２は、コンクリート４０を打設する前のプレハブ式複合作用パネルを示す。
【0037】
図１に図示された木材パネル１０は、木材パネルの例示的なサイズ及び形状を示しているが、本開示の原理に従って、任意の形状及びサイズのパネルを実施することが可能である。図１に図示された木材パネル１０は、３枚重ねの厚さを有するクロスラミネート木材プロファイルを示すが、任意の枚数重ねが使用されてもよい。木材パネルは、複合コンクリート形材の一部として機能するために十分な強度を有する必要がある。また、ダボラミネート材、釘ラミネート材、接着剤ラミネート材など、別のラミネート方法も可能である。さらに、上述のように、木材は天然木または人工木で作ることができる。
【0038】
この例示的な例では、鉄骨補強材２０は、異形鋼棒と丸鋼棒とで構成されている。しかしながら、他の材料（木材１０およびコンクリート４０）間の複合作用を達成するために、代替タイプの鉄骨補強材を使用することも可能である。これらの代替タイプは、鋼板、パンチング鋼板、および圧延形鋼を含むが、これらに限定されない。さらにこの例示的な例は、鋼補強材の例示的なサイズおよび構成を示すが、鋼補強材４０は、必要な強度およびサービス性能を達成するために様々な方法で構成することができる。
【0039】
図３は、図２に示される例示的な実施例の分解斜視図である。図３は、例示的なアセンブリ又は複合作用パネルの基部にある木材パネル１０を示す。コネクタ３０は、木材パネル１０とプレハブ鉄筋トラス２１との間の構造的接続を可能にする。この例示的な実施例では、図１１Ａ～１１Ｃに示すように、コネクタプレート３０は、セルフタッピングラグねじ３２を介して木材パネル１０に接続される。これは、木材パネル１０とコネクタ３０との間の接続の1つの潜在的な方法に過ぎない。代替的な接続技術は、以下の議論においてより詳細に説明される（図１２Ａ～１２Ｆを参照されたい）。鉄筋トラス２１は、全ての請負ポイントにおいてコネクタ３０に溶接される。この例示的な実施例では、複合作用パネルはワンウェイシステムとして設計され詳述されており、これは、複合作用パネルが鉄筋トラスのスパン方向又は長さ（図では長さ方向）に広がり、クロススパン方向又は横方向の両端（図では短端）で支持されることを意味している。鉄筋トラス２１は、このスパン方向と平行に延びるように構成されている。木材パネ１０に、コネクタ３０を介して鉄筋トラス２１を並列に接続することで、プレハブ複合作用パネルが出来上がる。横方向補強材２２は、スパン方向と直交する方向に設けられる。この例示的な例では、横方向補強材２２は、標準的な建設技術を使用して所定の位置にワイヤで縛られる追加の補強棒として提供されるが、横方向補強棒２２は、鉄筋トラス２１に統合されて複合作用パネルの複合強度に貢献することができ、ツーウェイシステムの適用を可能にする。
【0040】
図４Ａは、図３に図示され、上述した単一の鉄筋トラス２１の斜視図である。鉄筋トラス２１は、１本の直線状に連続する上部棒２１Ａと、ギャロップ状に曲がる２本の斜め傾斜棒２１Ｂと、２本の直線状に連続する下部棒２１Ｃと、２本の水平端部支持棒２１Ｄ（各端部に１本）と、２本の垂直端部支持棒２１Ｅ（各端部に１本）から成る３次元のトラスである。全ての鉄筋が接点で溶接され、１つの立体的な鉄筋トラス２１となる。
【0041】
図４Ｂは、図４Ａで上述した構成要素の分解斜視図である。傾斜連続棒２１Ｂは、上部棒２１Ａ及び下部棒２１Ｃに溶接されている。下部棒２１Ｃは、垂直端部支持棒２１Ｅに溶接されている水平端部支持棒２１Ｄに溶接されている。垂直端部支持棒２１Ｅはまた、上部棒２１Ａに溶接されている。前述したように、これは好ましい鉄筋トラス構成の１つを表している。他の構成が、本開示の原理と一致するように実施されてよい。
【0042】
【0043】
図５Ｂは、図４Ａに示されるプレハブ鉄筋トラス２１の立面図である。断面５ａの位置は、図５Ａを参照のこと。この立面図は、斜め傾斜棒２１Ｂのギャロッピング構成の一例を示している。図示のように、斜めギャロップ棒２１Ｂは、トラスの上部及び下部の両方で一定の間隔で発生する水平セグメントを有し、斜め傾斜棒２１Ｂと上部棒２１Ａ及び下部棒２１Ｃのそれぞれとの間の十分な接触を可能にしている。斜め傾斜棒２１Ｂの水平セグメントは、この好ましい実施形態では示されているが、斜め傾斜棒２１Ｂと上下部の棒（２１Ａ及び２１Ｃ）との間の十分な接触が達成される限り、必要とされるものではない。このトラスプロファイルは、丸鋼棒の連続片から作成されているが、トラス挙動は、先に述べたように、代替構成を使用して達成することができる。鉄筋トラス２１と木材パネル１０との間の複合作用を可能にする任意のトラス構成は、本明細書に開示される原理と一致する。図６Ａ及び図６Ｂに示される断面の参照として、断面６ａ及び６ｂが使用される。
【0044】
図６Ａは、図４Ａに示されたプレハブ鉄筋トラス２１の典型的な断面で切断された断面図である。断面の位置は、図５Ｂを参照のこと。この断面に示すように、上部棒２１Ａは、２本の斜め傾斜棒２１Ｂの間に挟まれ、この接触に沿って両者の間に溶接がなされる。また、この断面には、斜め傾斜棒２１Ｂに対する下部棒２１Ｃの位置も示されている。
【0045】
図６Ｂは、図４Ａに例示したプレハブ鉄筋トラス２１の端部で切断した断面図である。断面の位置は、図５Ｂを参照のこと。この断面に示すように、上部棒２１Ａは垂直端部支持棒２１Ｅの上方に位置し、下部棒２１Ｃは水平端部支持棒２１Ｄの上方に位置している。水平端支持棒２１Ｄは、垂直端部支持棒２１Ｅの内側を延在する。これらの各棒は、接触する位置で溶接部を介して接続されている。
【0046】
図６Ｃは、図４Ａに例示したプレハブ鉄筋トラス２１のスパン方向と直交する方向に見て端部で切断した断面図である。断面の位置は、図５Ａを参照のこと。この断面では、下部棒２１Ｃ及び上部棒２１Ａそれぞれと、支持鉄筋（水平２１Ｄ及び垂直２１Ｅ）との関係を示している。さらに、斜め傾斜棒２１Ｂの水平方向のセグメントと、鉄筋トラス２１の端部における斜め傾斜棒２１Ｂの終端を示す断面である。
【0047】
図７は、図２に示した例示的な複合作用パネルの平面図である。この図７は、プレハブ鉄筋トラス２１と横方向補強材２２が、下方の木材パネル１０上にどのようにレイアウトされるかを示している。スパン方向に走る一連の鉄筋トラスは、木材パネルの幅方向に平行、かつ、等間隔に配置されている。同様に、スパン方向に垂直に走る横方向補強材２２は、木材パネルの長さ方向に平行、かつ、等間隔で配置される。
【0048】
図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ、図７に示す複合作用パネルの縦方向断面図及び横方向断面図である。断面切断位置については、図７を参照のこと。図８Ａは、横方向補強材２２の例示的な分布、および、木材パネル１０に関連するプレハブ鉄筋トラス２１の立面図を示している。図８Ｂは、木材パネル１０の幅方向にわたるプレハブ鉄筋トラス２１の例示的な分布、ならびに上部棒２１Ａおよび下部棒２１Ｃに対する横方向補強材２２の仰角を示す図である。鉄筋トラスアセンブリの詳細については、図５及び図６が参照される。
【0049】
図９は、図２に示される例示的な複合作用パネルに示されるような、木材パネル１０上にレイアウトされるコネクタ３０の平面図である。この図に示すように、例示的な複合作用パネルは、３種類の鋼コネクタプレートを有する。典型的な内側コネクタプレート３１Ａは、複合作用パネルのスパン方向に対して横方向に延びる連続した鋼板のストリップであり、斜め傾斜棒２１Ｂ（図５Ａ及び５Ｂを参照）と内側コネクタプレート３１Ａとの間の接触を確保するように配置されている。この接触により、内側コネクタプレート３１Ａと斜め傾斜棒２１Ｃとの間の溶接が可能になる。端部コネクタプレート３１Ｂは、複合作用パネルの両端部に配置されている。内側コネクタプレート３１Ａと同様に、端部コネクタプレート３１Ｂは、連続した鋼板のストリップであり、斜め傾斜棒２１Ｂとの接触を確保するように配置され、端部コネクタプレート３１Ｂと斜め傾斜棒２１Ｂとの間の溶接を可能にしている。端部コネクタプレート３１Ｂの大きさは、現場でのコンクリート打設時の湿潤コンクリートの染み出しを防止するために調整することができる。側部コネクタプレート３１Ｃは、木材パネル１０の片側に位置する連続した一枚の帯状の鋼板である。側部コネクタプレート３１Ｃには、最端部の斜め傾斜棒２１Ｂが溶接されている。
【0050】
この例示的な実施例では、ラグねじ締結具３２が、コネクタプレート３０を木材パネル１０と接続するために使用される。代替的な接続タイプは、図１２Ａ～１２Ｆに示されるものを含むが、これらに限定されるものではない。
【0051】
図１０Ａは、木材パネル１０及びコネクタプレート３０アセンブリのコーナーの平面詳細図である。この詳細図では、側部コネクタプレート３１Ｃが木材パネル１０を越えて延在していることが示されている。この延在により、コネクタプレートは、端部と側部の接続部における注水止めとしても機能することができる。複合作用パネル端部及び側部コネクタ部の詳細については、図１３～１６を参照のこと。また、図１６Ａを参照して、端部接続の詳細を収容するために、必要に応じて端部コネクタプレート３１Ｂを木材パネルを越えて延在させることも可能である。
【0052】
図１０Ｂは、木材パネル１０及びコネクタプレート３０アセンブリの典型的な端部の平面詳細図である。プレハブ鉄筋トラス２１は、これらのトラス２１とコネクタプレート（内側３１Ａ及びエッジ３１Ｃ）との間の重なりを説明するために、この詳細図において細線で示されている。
【0053】
図１１Ａは、本開示と一致する図２に示す例示的な複合作用パネルの端部で切断された断面詳細図である。断面カット位置については、図９を参照のこと。この詳細図は、端部支持状態において、端部コネクタプレート３１Ｂが木材パネル１０と同一平面上にあることを示している。複合作用パネル端部及び側部接続の詳細については、図１３～１６を参照されたい。これは、端部プレート３１Ｂ、鉄筋トラス２１及び木材パネル１０の例示的構成として使用されるが、本明細書に開示される原理と一致する代替構成も可能である。この詳細図には、端部コネクタプレート３１Ｂ及び内側コネクタプレート３１Ａを木材パネルに接続するラグねじ締結具３２も示されている。代替の接続タイプは、図１２Ａ～１２Ｆに示されるものを含むが、これらに限定されるものではない。
【0054】
図１１Ｂ及び１１Ｃは、本開示と一致する図２に示される例示的な複合作用パネルを通過して切断された追加の断面詳細図である。断面切断位置については、図９を参照されたい。図１１Ａと同様に、これらの断面詳細図は、内側コネクタプレート３１Ａを木材パネルに接続するために使用される締結具３２を示す。さらに、図１１Ｂは、鉄筋トラス２１と内側コネクタプレート３１Ａとの間の接触を示している。鉄筋トラス２１と内側コネクタプレート３１Ａは、この接触長さにわたって溶接されている。
【0055】
図１２Ａ～１２Ｆはそれぞれ、図２に示される例示的なパネルを、横方向から見た断面詳細図である。これらの詳細図は、鉄筋トラスアセンブリ２１と木材パネル１０との間の複合作用を可能にする接続の代替手段を示している。注意すべきは、鉄筋トラスアセンブリ２１を下層の木材パネル１０に接続する手段は、図１２Ａ～１２Ｆに提示されるものを含むが、これらに限定されない。
【0056】
図１２Ａは、コネクタプレート３０を木材パネル１０に連結するラグねじ締結具３３Ａを示す。この構成では、鉄筋トラス２１は、コネクタプレート３０に溶接されている。また、これらのラグねじ締結具３３Ａは、図１２Ｂに示すように、傾斜した向きで設置してもよい。
【0057】
機械的接続の代替手段が図１２Ｃ及び１２Ｄに示されており、これは釘３３Ｂ及びパンチ金属板３３Ｃを含む。スパイクプレートと呼ばれることもあるパンチ金属板３３Ｃは、木材トラスの建設に典型的に使用される部品であるが、本開示では十分な荷重伝達機構として機能することも可能である。また、鋼部材と木材部材との接続は、エポキシ系工法であってもよい。これには、エポキシ３３Ｄを介してコネクタプレート３０を木材パネル１０に直接接続すること、および、エポキシを介して鉄筋トラス２１を木材パネル１０に直接接続することが含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【0058】
図１３Ａは、梁（端部４２及び側部４３）及び柱４１の骨組みのための構造鋼、並びに床システムを構築するための一連のプレハブモジュール型複合作用パネル５０（図２参照）を使用した例示的構造システムの斜視図である。複合作用パネルは、この図において代表的に示されており、詳細な鋼製トラスは、明確化のために含まれていない。この例示的なシステムに示されるように、モジュール型床システムパネル５０は、互いに隣接して設置され、端部支持部材４２の間にまたがって設置される。システムの構造的安定性を提供することに加えて、側面支持部材は、端部複合作用パネルのための端部支持として作用するように、プレハブモジュール型複合作用パネル５０の長手方向面に平行に提供される。
【0059】
図１３Ｂは、図１３Ａに示される例示的な構造システムの平面図である。この平面図は、開示された複合作用パネルのモジュール型の特性を明確に示している。プレハブモジュール型複合作用パネル５０は、構造システムの幾何学的形状に基づいて形状およびサイズを決定し、同じモジュールを反復して全体の床システムを開発することを可能にする。この図に示されているのは、要素をフレーム化するために構造鋼を使用するシステムであるが、追加のシステムには、鉄筋コンクリートフレーミング、プレキャスト鉄筋コンクリートフレーミング、プレストレス鉄筋コンクリートフレーミング、木材フレーミング、及びこれらのフレーミングタイプの任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
【0060】
図１３Ａ及び１３Ｂはまた、隣接する複合作用パネルのインターフェースで必要とされる追加のスプライス補強を図示している。主スプライス補強棒２５Ａ及び横方向スプライス補強棒２５Ｂは、モジュール型複合作用パネル５０の各内側端部及び側部にそれぞれ必要とされる。フック付きエッジ補強材２５Ｃも、床システムのエッジの周囲に必要とされる。これらの追加の補強棒は、コンクリート打設前の輸送及び架設プロセスの任意の時点で設置することができる。
【0061】
図１４は、２つの隣接するモジュール型複合作用パネル５０の間の側部接続部で取られた断面詳細図である。断面切断の位置については、図１３Ｂを参照されたい。この詳細図は、架設公差によって引き起こされる潜在的な継ぎ目１１を通過するコンクリートの浸透を防止する例示的な水止め機構を示す。この例で示される詳細は、隣接する複合作用パネルを接続し、湿ったコンクリートの浸透を防止するために現場設置されてよい合板の薄片１４を利用するが、代替の水止め機構は、薄いゲージ金属片（側面コネクタプレート３１Ｃ、図９を参照）、テープまたはゴムガスケットを含むがこれらに限定されるものではない。また、床パネルとしてＣＬＴパネルを使用する建設において一般的に行われるように、木材パネルの自然な重なりを可能にするべくオフセットされたトッププライを有する木材パネル１０を提供してもよい。
【0062】
図１５Ａは、内側支持条件４１Ａで鋼製ワイドフランジ梁によって支持されたプレハブモジュール型複合作用パネル５０の端部支持詳細を示す断面詳細図である。断面切断位置については、図１３Ｂを参照されたい。この例示的な詳細において、両方の隣接する木材パネル１０は、鋼製端部支持梁フランジ４１Ａ上に直接支承されている。プレハブモジュール型複合作用パネル５０は、複合梁作用が、鋼製せん断スタッド４４を介して端部支持部材４１Ａとコンクリート４０との間で達成できるように、サイズ決めされて建てられる。追加の主スプライス補強材２５Ａは、スラブ連続性を達成するために支持ラインにわたって提供される。この構成では、コンクリートを打設する前の仮設状態の間、プレハブモジュール型複合作用パネル５０の安定性を確保するために、架設ストラップ１５又は同等のものが必要とされる。仮設安定性を提供する代替手段としては、木材と鋼鉄とのボルト接続、木材と木材との接続などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0063】
代替的な内側パネル端部支持方法は、図１５Ｂ及び１５Ｃに示されるものを含むが、これらに限定されるものではない。図１５Ｂに示すように、接続は、端部コネクタプレート３１Ｂと端部支持梁４１Ａとの直接支承によって行われてもよい。また、図１５Ｃに示すように、支持梁４１Ａの上部を横切って連続的に木材パネル１０を延在させることによっても接続を行うことができる。図１５Ｃに示す詳細では、複合作用が望まれる場合、支持梁４１Ａとコンクリート４０との間の複合作用を確実にするために、木材パネル１０を切り欠くための追加の配慮が必要である。
【0064】
図１６Ａは、端部支持条件４１Ａで鋼製ワイドフランジ梁によって支持されたプレハブモジュール型複合作用パネル５０の端部支持詳細を示す断面詳細図である。断面切断位置については、図１３Ｂを参照されたい。図１６Ａと同様に、木材パネル１０は、鋼製端部支持梁フランジ４１Ａに直接支承されている。また、図１６Ａと同様に、プレハブモジュール型複合作用パネル５０は、端部支持部材４１Ａとコンクリート４０との間で複合梁作用を達成できるようにサイズ設定されている。この位置におけるスラブトップ補強材２６Ａの端部は、典型的な鉄筋コンクリート詳細規格に従って引っ掛けられ、スラブ段鼻棒２６Ｂの端部は、この例示的な詳細に示すように提供される。図１６Ｂに示される代替的な外部端部支持構成に関する情報については、上記の図１５Ｂの説明を参照されたい。
【0065】
図１７Ａは、内側支持状態４１Ｂで鉄筋コンクリート梁によって支持されたプレハブモジュール型複合作用パネル５０の端部支持詳細を示す断面詳細である。断面切断位置については、図１３Ｂの断面１５ａを参照されたい。この詳細図に示すように、木材パネル１０は、内側コンクリート端部支持部材４１Ｂを形成するために使用される梁型枠１２によって支持される。梁型枠１２の潜在的な特性は、コンクリートの硬化後に除去される仮型枠、構造物の寿命の間そのままにされる永久型枠、またはコンクリート梁と複合される構造システムの永久不可欠な部分を含むが、これらに限定されるものではない。梁型枠は、追加の支保工１３を必要とする場合もあれば、必要としない場合もあり、それでも本開示と一致する。図１６Ａは、端部支持条件４１Ａで鋼製ワイドフランジ梁によって支持されるプレハブモジュール型複合作用パネル５０の端部支持詳細を示す断面詳細図である。断面切断位置については、図１３Ｂを参照されたい。
【0066】
設置の順序について、この例示的な例では、梁型枠１１が最初に設置され、次にプレハブモジュール型複合作用パネル５０が設置されることになる。最後に梁スターラップ筋２７Ｂ、縦筋２７Ａ及び主スプライス補強材２５Ａが設置される。また、施工速度を上げるために、これらの部材の一部を一体化することも可能である。
【0067】
図１７Ｂは、端部支持状態４１Ｂで鉄筋コンクリート梁によって支持されたプレハブモジュール型複合作用パネル５０の端部支持詳細を示す断面詳細図である。図１３Ｂの断面１６ａを参照して、断面切断位置を説明する。梁型枠１１の構成および架設順序に関する議論については、図１７Ａの説明を参照されたい。この断面に示すように、外壁コンクリート端部支持部材４１Ｂの主スプライス棒２５Ａは、梁に引っ掛けられている。
【0068】
図１８は、単一のプレハブモジュール型複合作用パネル５０の潜在的な吊り上げ構成を示す斜視図である。この図に示されるように、複合作用パネル５０は、二次ケーブル５２Ａが接続する４つの接続点５２Ｂによって持ち上げられ、一次ケーブル５４に結び返されてよい。本開示は、鉄筋ケージから直接吊り上げることを可能にする。追加の留め具は、十分な引き出し容量が利用可能であることを保証するために、吊り上げ接続点で必要に応じて提供される。必要に応じて接続容量を増加させるために、プレハブモジュール型複合作用パネルに追加の吊り具が含まれてもよい。この図は、吊り上げられる単一の複合作用パネルを示しているが、一度に複数の複合作用パネルを吊り上げることも可能である。
【0069】
図１９Ａは、本明細書に開示される原理と一致するモジュール型複合木材床システムの製造及び架設に関与する主要なステップ及び材料を概説する一般的なフローチャートである。この図に示され、上で詳細に説明したように、木材パネル１０、コネクタ３０、及び鋼補強要素（鉄筋トラス）２０は、プレハブモジュール型複合作用パネル５０を構成している。しかしながら、任意の複合作用パネルの製作に先立って、製作される各複合作用パネルのジオメトリを確立するために、個々の複合作用パネル部品の詳細な施工図、ならびに組立図が生成されなければならない。この詳細設計は、従来の２次元の施工図、またはパラメトリックな３次元の文書化ツールを用いて行うことができる。複合作用パネルのジオメトリが文書化プロセスを通じて確立されると、複合作用パネルが製作される。図１９Ｂは、好ましくは、複合作用パネルが設置される場所から離れた場所、またはショップで実行される、適切な製作プロセスを詳述するフローチャートを提供する。複合作用パネルがショップで製作された後、それらは現場に出荷され、そこで架設計画に基づいて架設されることができる。図１９Ｃは、架設ステップを詳細に示すフローチャートである。架設されると、コンクリートが打設され（流し込まれ）、この例示的な実施形態ではモノリシックな床又は屋根システムである構造システムがもたらされる。
【0070】
引き続き図１９Ａを参照すると、ステップＳ１において、製作される各複合作用パネルのジオメトリ（複数のジオメトリ）を確立するために、個々の複合作用パネルピースの詳細な施工図、及び組立図が生成される。ステップＳ２において、木材パネル１０及び鋼鉄補強要素２０は、上述したようなコネクタ３０によって互いに固定される。ステップＳ３では、プレハブ複合作用パネルが得られる。ステップＳ４において、プレハブ複合作用パネルは、架設現場へ輸送される。ステップＳ５において、プレハブ複合作用パネル（および典型的にはその他）は、例えば、床部材、壁部材、または天井部材として、架設現場の所定の位置に置かれ、他の複合作用パネルなどの上述の他の構造部材と仮に接合され、コンクリートが型枠に流し込まれる。コンクリート（またはセメント系材料）が硬化すると、ステップＳ６で追加の型枠部材が取り除かれ、その結果、図１９Ａで例示される床パネルとして説明されている設置済みのモジュール式複合木材およびトラスパネルが得られる。
【0071】
図１９Ｂは、本明細書に開示される原理と一致する単一のモジュール型木材床システムパネルの製作プロセスを概説するフローチャートである。この製作フローチャートに示されるように、プレハブモジュール型複合作用パネルの各構成要素は、プロセスの最初において固有の製作要件を有する（参照ステップＳ３．１～Ｓ３．３）。各コンポーネントが製造されると、それらを組み合わせて複合作用パネルが形成される。接続方法に応じて、接続シーケンス中の製作ステップは異なる。これらの様々な接続タイプの理解については、図１２Ａ～１２Ｆおよび上記の関連する説明を参照されたい。
【0072】
図１９Ｂを引き続き参照すると、ステップＳ１において、製造される各複合作用パネルの形状を確立するために、個々の複合作用パネル片の詳細な施工図、および組立図が生成される。ステップＳ２．１、Ｓ２．２、Ｓ２．３では、個々のコンポーネントの製造のために原材料が調達される。ステップＳ３．１、Ｓ３．２、Ｓ３．３では、各複合作用パネル部品を個々の部品図面に従って指定された形状に製作する。木材パネルは、業界の標準的な技術を使用して製作することができる。コネクタは、板材を長さ／サイズに合わせて切断し、板材に穴をあけることで製作することができる。補強部材（鋼鉄トラス）は、鋼鉄棒を長さに合わせて切断し、斜め棒をギャロップ形状に曲げ、上記のようにすべての棒を溶接して製造することができる。
【0073】
ステップＳ４．１及びＳ４．２において、指定された接続タイプに応じて必要とされる追加の準備作業が木材パネルに対して行われる。この例では、エポキシ接続が使用されるかどうかが決定される。使用する場合は、木材パネルは、接続板を受けるポケットを設けるよう掘られるか、または、接続板用の腰板溝を設けるよう割かれる。
【0074】
ステップＳ５では、上述した方法に基づいて、鋼製補強部材（鋼鉄トラス）がコネクタプレートに接続される。本実施形態では、溶接で接続される。あるいは、鋼鉄トラスが個別に出荷され、コネクタプレートが鋼鉄トラスとは独立して木材パネルに接続される場合、このステップは、工程の後半、例えばステップＳ８で実行することが可能である。
【0075】
ステップＳ６では、横方向の補強材（横鉄筋）を設置する。なお、鋼製トラスが個別に出荷され、コネクタプレートが鋼製トラスとは独立して木材パネルに接続される場合、このステップはプロセスの後半、例えばステップＳ９で実行することができる。ステップＳ７．１、Ｓ７．２、Ｓ７．３では、選択された方法に基づいてコネクタプレートを木材パネルに取り付ける。ステップＳ７．１では、セルフタッピングラグねじを用いてコネクタプレートが取り付けられる。代替的または追加的に、ステップＳ７．２では、釘と最小限のセルフタッピングねじを使用してコネクタプレートを取り付ける。代替的または追加的に、ステップＳ７．３では、エポキシ樹脂を用いてコネクタプレートを木材パネルに取り付ける。理解できるように、通常、１種類の取り付け方法のみが使用されるが、条件および/または状況に応じて、２種類以上の取り付け方法が使用される場合がある。
【0076】
上述したように、鋼製トラスを個別に出荷／輸送する場合、ステップＳ８およびＳ９を実行することができる。ステップＳ８では、鋼製トラスは、コネクタプレートに溶接される。ステップＳ９では、横鉄筋が取り付けられる。
【0077】
図１９Ｃは、本明細書に開示される原理と一致する単一のプレハブモジュール型木材床システムパネルの架設プロセスを概略的に示すフローチャートである。このフローチャートに示されるように、本開示は、広範囲の材料タイプを使用して構築される建物又は他の構造において実施され得る。ベースとなる建築材料の種類に応じて、パネルを一度に１つずつ、またはグループで設置できる構造的に安定したシステムを作成するために、様々な建設技術が実施され得る。端部接続の詳細によっては、パネルに仮接続を行う必要があるため、コンクリートを打設する前にシステムの安定性を確保することができる。
【0078】
以下は、本開示を使用して床スラブシステムを構築するために使用され得る、図１９Ｃに提供されるフローチャートと一致する例示的な構築プロセスの基本的な説明である。
【0079】
ステップ１０において、採用する建築構造材の種類についての判断が行われる。本明細書では、鉄骨、コンクリート、および重量木材の３つのタイプが示されている。建築構造材の種類は、支持フレームを建てる方法と、複合作用パネルの支持の詳細に影響を与える。
【0080】
ステップＳ１１．１では、鉄骨構造物のために、鉄骨フレームが建てられる。ステップＳ１１．２では、柱、壁、ブレース、梁などのプレキャストエレメントが、プレキャストコンクリート建築物のために建てられる。または、ステップＳ１１．３では、柱、壁、ブレースなどの構造要素のために、コンクリートを流し込むための型枠が建てられる。ステップＳ１１．４では、構造材として木材を使用する木造建築の場合、木材フレーミングを建てる。
【0081】
建築構造材が非プレキャストコンクリート、すなわち現場打ちコンクリートの場合、ステップＳ１１．３に続いて、ステップＳ１２において、ステップＳ１１．３で建てた型枠にコンクリートを流し込んで支持フレームを形成し、例えば垂直構造要素を作成する。支持フレームは、一般的に受け入れられている任意の建築材料および技術を用いて構築することができる。本明細書は、複合作用パネルが様々な支持タイプを使用して設置されることを可能にするフレキシブルな接続の詳細を開示している。ステップＳ１３では、床梁のための一時的または永久的な型枠が設置される。
【0082】
ステップＳ１４．１、Ｓ１４．２、およびＳ１５では、プレハブ複合作用パネルが所定の位置に吊り上げられる。Ｓ１４．１では、複数のパネルがステージング位置に吊り上げられる。そして、ステップＳ１４．２では、複合作用パネルが分配され、最終的な位置に配置される。または、ステップＳ１５で、個々の複合作用パネルが所定の位置に吊り上げられる。複合作用パネルの正確な位置は、例えば所定のフロアにおける全パネルのモジュールレイアウトに依存し、また、支持体の種類および支持体の許容建設公差に依存する。
【0083】
ステップＳ１６では、鉄筋ケージがＣＬＴの端部を越えて延びるかどうかが判断される。答えが「いいえ」であれば、ステップＳ１７．１において、複合作用パネルを固定し、複合作用パネルを固定するための要件は、端部接続タイプに基づくものである。答えが「はい」の場合、ステップＳ１７．２で、複合作用パネルのスプライス補強および追加の端部補強を上記のように行う。隣接するパネル間のスプライスには典型的なマイルド鉄筋が使用されるが、プロジェクトの管轄当局が認める別のスプライスの詳細が採用されてもよい。
【0084】
ステップＳ１８では、コンクリートを打設し、複合作用パネル鋼製補強部材をコンクリート内に埋め込む。コンクリートの打設に先立ち、複合作用パネル及び／又は支持梁に対して必要に応じて支保工を設けることができる。
【0085】
ステップＳ１９では、仮設型枠や支保工があれば、これを撤去する。
【0086】
ステップＳ２０では、木材パネル（すなわち、露出したままにされる木材パネルのその表面）から保護層が除去される。複合作用パネルが床材システムに使用される場合、木材は、下層階のための木材パネル天井を提供するために、露出したままであることができる。
【0087】
図２０は、例示的な構造システム６０の単一のベイを示す斜視図であり、典型的な構造システムで使用される主要な要素タイプを同定するものである。この図２０は、図２１Ａ～２１Ｃ及び先行する図面と組み合わせて、本明細書に開示されるモジュール型複合作用パネルが、構造システムの他の典型的な要素にも適用できることを説明するために使用され得る。このようにして、本開示で説明される実施形態が、建物の構造システム全体、または先の図面を通じて詳細に説明されたスラブ要素とは別の個々の要素を形成するために使用されることが可能である。
【0088】
この例示的な単一ベイシステムに示される典型的な要素は、１つ以上の複合作用パネルを組み込んだスラブ５０Ａ、梁要素６１、柱要素６２、ブレース要素６３、および壁要素６４である。スラブ要素５０Ａの性能特性の説明については、本明細書の発明の詳細な説明の最初の段落を参照されたい。梁要素６１は、スラブ５０Ａを支持する水平要素であり、柱要素６２、壁要素６４または他の梁要素によって支持される。柱要素６２及び壁要素６４は、スラブ要素５０Ａ及び梁要素６１を支持し、建物荷重を基礎システムに伝達する鉛直要素である。ブレース要素６３は、斜めに配向しており、典型的には、隣接する垂直要素を接続するが、梁要素を垂直要素に接続することも可能である。
【0089】
図２１Ａは、プレハブモジュール型木材梁要素６１の主構成要素を示す斜視図である。上記で詳細に説明され、先の図面に示された複合作用パネルと同様に、梁要素は、木材パネル１０、コネクタ要素３０、及び鋼製補強材６１Ａから構成される。複合作用パネルと同様に、木材１０および鋼製補強材６１Ａは、現場外でプレハブ化されて接合され、その後、迅速かつ正確な設置を可能にするモジュールパッケージとして設置場所に輸送される。木材１０と鋼製補強材６１Ａの２つの要素は、コネクタ要素３０で結合することにより、複合的に作用することができる。スラブ要素５０Ａとは異なり、梁要素６１は、木材の３つの外側側面を有することができ、現場でコンクリートを打設することができるトラフを形成することができる。仮設状態における梁要素６１の垂直部分を安定させるために、必要に応じて追加のタイ要素６１Ｂを設けることができる。
【0090】
図２１Ｂは、プレハブモジュール型木材柱要素６２の主構成要素を示す斜視図である。この構成は、プレハブモジュール型木材柱要素６３にも適用可能である。上述した要素と同様に、柱６２（及び図２０のブレース６３）は、コネクタ要素３０を用いて鋼製補強材６２Ａで接合されたプレハブ木材パネル１０から構成されている。柱およびブレース要素は、中空管を形成する木材の４つの外側側面を有するという点で独特である。架設後、コンクリートが管内に配置され、本開示で提供される以前の説明と一致する潜在的な複合作用を有する構造要素が作成される。梁と同様に、標準的な建設方法に従って、湿ったコンクリートの静水圧下での安定性を確保するために、対向する木材の面を接続するタイが提供される。
【0091】
図２１Ｃは、プレハブモジュール型木材壁要素６４の主構成要素を示す斜視図である。壁要素６４は、各複合作用パネルの内側面にコネクタ要素３０を介して鋼製補強材６４Ａによりプレハブ化された木材パネル１０で構成されている。２つの複合作用パネルは、安定化クロスタイ６４Ｂで互いに対向して設置することができ、複合作用パネルの間には、現場で打設するコンクリートのための空間を残すことができる。各複合作用パネルは別々に設置することができ、又は一対の複合作用パネルを一緒にプレハブ化して両面壁型として設置することができる。その場合、壁体の外側の側面は木材で作られることになる。
【0092】
開示の実施態様の上述の説明は、例示及び説明の目的で与えられた。それは、網羅的ではなく、開示された正確な形態に本開示を限定するものではない。上記の教示に照らして、修正および変形が可能であり、または、本開示を実施することから取得され得る。したがって、本開示の様々な実施形態が説明されてきたが、本開示の範囲内でさらに多くの実施形態及び実装が可能であることは、当業者に明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物に照らし合わせる以外、制限されることはない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図12E】
【図12F】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図21C】
【国際調査報告】