JP3919231B2 - 複合構造部材および壁組立法 - Google Patents

Description

技術分野および技術背景
本発明は家屋や他の建造物の構造に用いられる構造部材に関する。
家屋のような典型的な建造物は種々の異なる構造部材や枠部材を有している。たとえば、壁用間柱、床および天井の根太、屋根樽木、仕切壁用間柱などである。これらの部材は、最近では金属製のものが増加しているようだが、伝統的には木材から形成されている。
木材はよい特性を有するが、資源不足、それによるコスト高、および火、虫、腐敗に弱いという欠点も有している。一方、金属製シートの構造部材は熱伝導性が高く、また、いくらかの金属シート部材は高熱によってたわみやすい。さらに、多くの建築業者は金属部品に要求される技術に不慣れである。
本発明の全般的な目的は、熱伝導に対する過敏性を低減し且つコストを低減する壁組立物および構造部材を提供することによって上記欠点を除去することである。
発明の概要
本発明に従って構成された構造部材は、本体と、該本体に取り付けられる端部カバーを備えている。上記本体は、石膏を含む合成物から形成された心材によって形成される。この心材は対向する端部と対向端部にまで延びる端部カバーとを有している。
本発明はさらに、一またはそれ以上の上記構造部材を有する壁組立物を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
この発明は添付の図面とともに以下の詳細な説明からよりよく理解できる。そして、その図面について、
図１は、本発明に従って構成された構造部材を含む壁の部分斜視図である；
図２は、図１の壁の端面図である；
図３は、図２の３−３線断面の拡大部分断面図である；
図４は、図３の構造部材のさらに拡大した断面図である；
図５は、図４に類似した図であり、他の構造を示す図である；
図６は、図４の構造部材の斜視図である；
図７、図８および図９は、それぞれ構造部材の他の構造を示す部分断面斜視図である；
図１０は、本発明にかかるさらに他の形態を示す部分断面斜視図である；
図１１は、図１０の構造部材の製造を示す図である；
図１２および図１３は、図１０および図１１に類似した図であり、本発明にかかるさらに他の形態を示す図である；
図１４および図１５は、本発明にかかるさらに他の実施例の構造部材の製造を示す図である；
図１６は、本発明にかかる他の実施例を示す図である；
図１７、図１８および図１９は、本発明にかかる他の実施例の構造部材の製造工程を示す図である；
図２０は、図１７〜図１９の構造部材の一部分を示す図である；
図２１は、本発明にかかる他の実施例を示す図である；
図２２は、本発明にかかるさらに他の実施例を示す断面図である；
図２３は、本発明にかかる構造部材を含む建造物の図である；
図２４は、本発明に従って組まれたトラスを示す図である；
図２５は、本発明にかかる構造部材を含む他の建造物の断面図である；
図２６は、本発明にかかる他の構造部材の図である；
図２７は、本発明にかかる他の構造部材の斜視図である；
図２８は、図２７に類似した図であり、図２７の構造部材の異なる位置にあるいくらかの部品を示す図である；
図２９は、図２８の２９−２９線断面図である；
図３０は、図２７の構造部材を含む組立物を示す図である；
図３１は、図３０の３１−３１線断面図である；
図３２は、図３１に類似した図であり、組立物の変形例を示す図である；
図３３および図３４は、構造部材の他の実施例を示す斜視図である；
図３５は、本発明にかかる構造部材を含む壁組立物を示す斜視図である；
図３６は、図３５の３６−３６線断面図である；
図３７、図３８、図３９および図４０は、それぞれ構造部材の追加の実施例を示す断面図である；
図４１は、本発明にかかる他の壁組立物の断面図である；
図４２は、図４１に類似した図であり、壁組立物のさらに他の実施例を示す図である。
詳細な説明
図１〜図３には、たとえば家屋や他の建造物の仕切壁としても使用される壁組立物３０が示されている。この壁組立物３０は、水平方向に間隔をおいた本発明にかかる複数本の鉛直方向に延びる合成間柱３１を含んでいる。図示では、これら間柱３１はその下端がＣ字状の金属製床チャンネル３２に組み付けられ、上端がＣ字状の金属製天井チャンネル３３に組み付けられている。これらチャンネルおよび間柱３１の一方側は壁パネルの板３４によって覆われ、他方側は他方の壁パネルの板３５によって覆われ、それにより間柱３１が上記両パネルを離間させて支持しているので中空壁が形成される。本発明の特別な例においては、上記板３４、３５は石膏壁板である。鉛直の間柱３１は両チャンネル３２、３３のフランジ同士の間に延びている。壁組立物３０の上記部品は、板３４、３５を間柱３１の両端辺および両チャンネル３２、３３のフランジに固定するためのねじ止め具によって固定されている。
間柱３１のうちの一つを示す図３および図４から明らかなように、間柱３１は本体４１および二つの端片４２、４３から形成されている。本体４１は、好ましくは石膏を含む合成物から形成された心材４４と心材４４の両面に固定されたカバーシートすなわち裏張りシート４５、４６とを含んでいる。本体４１はさらに、上記端片４２、４３によって覆われた二カ所の端部４７を有している。本発明のこの実施例においては、端片４２、４３は比較的硬いものであり、たとえば金属シートから形成されている。図１〜図４に示される本発明の実施例においては、二つの端片４２、４３は端部４７を覆うとともに、裏張りシート４５、４６の上に折れて延びるフランジ４８を有している。端片４２、４３はしっかりと本体４１に固定されており、板３４、３５はねじ止め具４９によって間柱３１に固定されている。このねじ止め具４９は板３４、３５を貫通して延び、端片４２、４３をねじ切りしながら貫通し、板３４、３５を端片にしっかりと固定する。端片は本体４１に固定されているので、板３４、３５は間柱３１に相互に離間されて固定される。
図１〜図４に示す本発明の実施例では、心材４４は石膏と公知の添加物との合成物から形成されている。この合成物としては従来の石膏壁板や心材に見られるものと同じものであってもよい。その両面は、通常の石膏壁板を覆うためによく用いられるタイプの裏張りシート４５、４６によって覆われている。間柱３１の深さ、換言すれば隣接する板３４、３５同士の間隔寸法はほぼ３−５／８（帯分数の３か８分の５を示す。以下、同じ）インチ（９２ｍｍ）であり、間柱の厚さ（シート４５、４６同士の間の距離）は１−１／４インチ（３２ｍｍ）である。これらの寸法は従来の間柱の最も典型的なものである。端片４２、４３は、好ましくは０．０１２〜０．０２０インチ（０．３〜０．５ｍｍ）の厚さを有する金属製シートから形成され、フランジ４８は約１／４インチ（６ｍｍ）の長さを有している。端片４２、４３は、心材における相互に最も離れた（すなわち、心材の２側面同士の距離より離れた）表面に当接し、心材の端面を全体的に覆っている。
本発明に従って構成された間柱３１は多くの利点を有している。そのコストは同等サイズの木製間柱や金属製間柱より低い。本体４１は比較的耐火性に優れ、両板３４、３５間の熱伝導性は低い。金属製端片４２、４３は心材４４の端面を覆って保護するとともに、ねじ止め具をしっかりと取り付けるための部材としても機能する。上記間柱は木製間柱の感触およびサイズを有し、本質的に木製間柱におけると同じ組立技術を用いて取り扱うことができる。本発明に従った、間柱を有する壁組立物３０は横方向の高い強度を有している。その強度は壁パネルの面に垂直な方向の強度である。端片４２、４３は、横方向の荷重下における間柱の曲げ軸に対して比較的遠く離間したスペースをおいた補強片として機能する。さらに、間柱の両面のシート４５、４６の面は上記横方向荷重の方向と平行になっている。心材は上記シート４５、４６を上記面を形成するように保持しており、これらシートはこれらの面の方向の荷重に対しては高い強度を有している。
図３および図４に示される間柱構造には、石膏棒裏張りをした一枚のシートを含めてもよい。この裏張りは通常は約１インチ（２５ｍｍ）の厚さを有している。フランジ４８を設けることにより、かかる間柱は全体厚さが約１−１／３２インチ（２６ｍｍ）となるであろう。代わりに、図３および図４に示される間柱を、厚さが１−１／４インチ（３１ｍｍ）および幅が３−５／８インチ（９２ｍｍ）である標準的な間柱サイズを有する単一の心材から構成してもよい。
図５は、間柱５１の本体が二層５２、５３の５／８インチ（１６ｍｍ）の石膏板から形成された構造を示している。各層５２、５３はその両側面を裏張りシート５４によって覆われ、その端部は両層跨いで延びる端片５５によって覆われている。二層５２、５３を結合する裏張りシート５４は相互に接着剤によって接着してもよく、端片５５は接着剤によって二層５２、５３に固定してもよい。
図６〜図１３には、端片を本体に取り付けるための異なる方法が示されている。各例において、本体は図４のごとく心材からなる単層および裏張りシートから形成してもよく、図５のごとく二層でもよい。
図６には、本体６１と二個の端片６２を有する構造部材６０が示されている。各端片６２は前述のようにフランジ６３を有しており、このフランジ６３は、構造部材６０の長手方向に沿って間隔をおいて曲げて形成された窪み６４によって本体６１に取り付けられている。この窪み６４は、本体６１の端片と心材と裏張りシートとの間の接着剤とともに、またはこの接着剤に代えて採用する。
図７は本体心材６６および端片６７（一方側のもののみを示す）を有する構造部材を示しており、そこでは端片６７のフランジ６８の部分が、構造部材の長手方向に沿って間隔をおいて形成された符号６９で示すかしめによって本体６６に取り付けられている。
図８には図６の構造部材６０に類似した構造部材７１が示されている。しかしながら、単層ではなく端片７４を用いて二層７２、７３に形成されている。この端片７４は図６の窪みに類似した窪み７５によって二層７２、７３に固定されている。これら二層７２、７３は好ましくは相互に接着（粘着）され、そして、接着剤によって端片７４に固定してもよい。
図９は本体７８と二つの端片７９を有する構造部材７７を示している。各端片７９は二つのフランジ８０を有しており、各フランジ８０は対向する方向に且つ本体７８の側面８１内に食い込むように圧され、それによって端片が本体に固定されている。
図１０および図１１によれば、二個の端片８２（図１０および図１１には一個のみ示す）は本体８３に固定されている。各端片８２は二カ所のフランジ８４を有し、各フランジはそこに間隔をおいて予め形成された凸片８５を有している。この凸片８５はポンチによって予め加工しておいてもよい。図１１に示すように、端片８２を本体８３に組み付けるには、端片８２の中央部を本体の端部に当接させ、フランジ８４を下方内側に曲げて凸片８５を本体８３内に食い込ませることによって端片を本体８３に固定する。
図１２および図１３においては端片８９が本体８８に取り付けられている。各端片８９はフランジ９０を有しており、湖のフランジはフランジ舌片９１を形成するように内側に曲げられ得る端部を有している。本体８８はその端部に近接した側面部９３に沿って形成された溝９２を有しており、フランジ９０は図１３に示すように内側に曲げられて上記溝９２内に折り込まれることにより、フランジ舌片９１を形成する。好ましくは、舌片９１は近接するフランジ９０に対して実質的に直角に延びており、上記溝９２はこの舌片９１に係合する形状にされている。したがって、各溝９２は、その側面９３に対して直角にされて上記舌片９１が係合する面９４と、フランジ９０が内方に曲げられるときに舌片９１の通過スペースを形成するように傾斜された他の面９５を有している。
図１４および図１５には、補強端片が、心材の側面に使用されるシート材のような追加のシートで覆うことによって本体に取り付けられた構造が示されている。この構造部材１０１は二枚の板の層１０２（比較的厚い一枚の層でもよい）から形成され、各板はその両面に裏張りシート１０３を有している。平坦な補強端片１０４が本体１０１の端部１０５（好ましくは各端部の長さ全体にわたって）に当接されており、この補強端片１０４の幅は実質的に本体の全体幅と実質的に等しい。また、カバー片１０６は、上記補強端片１０４を覆うように配置されたうえで補強端片１０４の両端辺を折れ曲がって板の層１０２の外表面に至る幅にされている。この折り曲げられた部分１０７は接着剤によって裏張りシート１０３に固定され、それによって補強端片１０４はしっかりと本体１０１に固定されている。前述のとおり、補強端片１０４およびカバー片１０６は本体１０１の各端部に沿って配設されている。カバー片１０６は裏張り紙やその他のシート材から形成されている。
補強端片１０４は、たとえば前述の金属材、紙、厚紙などの種々の補強材から形成することができる。
図１６は本体１１１とこの本体１１１の対向端部に固定された端片１１２とを有する構造部材を示している。この構造部材においては二層の板１１３がともに本体を構成している。各端片１１２は、下方に折れ曲がったフランジ１１４と、板１１３の外部裏張りシートにこのフランジ１１４を固定するための接着剤層１１５とを有している。この場合、各端片の中央部（二つのフランジ１１４同士の間の部分）は本体１１１に接着されてはいない。
本発明の前述の実施例においては、端片は心材が形成された後でこの心材の一またはそれ以上の層に固定される。通常はこの層は長尺片に成型されたり切断加工されたりする。図１７〜図２２の実施例においては、本体の心材は押し出し成形や型成形され、セットされる前に裏張りシートや端片に固定される。図１７〜図１９によれば、構造部材１２０は、図１４および図１５の端片１０４について述べたごとく、心材１２１、二枚の裏張りシート１２２、１２３および二この端片１２４から形成される。心材１２１は、たとえば石膏を押し出し成形や型成形して図１７に示すような形状にされる。心材１２１が石膏スラリから成形されて乾燥工程を経る前に至ったのち、二この端片１２４が心材の端面１２６に配置され、裏張りシート１２２が心材の一方の面および二この端片１２４を覆って折り曲げられ、そして心材の他の面の少なくとも一部まで至る。そして、第二の裏張りシート１２３が上記他方の面に対向して配置され、上記裏張りシート１２２の折れ曲げられた端部に上張りされる。部品類が組み立てられて図１９に示す状態になった後、この組立物は乾燥炉によって乾燥されて構造部材となる。裏張りシート１２２には心材１２１を完全に覆うに十分な幅を持たせてもよく、それによって第二裏張りシート１２３が不要になる。図２０に示すように、端片１２４にはそこを貫通する多くの貫通孔１２９を形成してもよい。その場合、この貫通孔１２９は、図１７〜１９において述べた心材１２１形成のためのスラリを通過させ、スラリが裏張りシート１２２に付着して心材１２１と裏張りシートとの良好な固着を生む。
図２１および図２２は、心材のスラリが最終的にセットされる前に裏張りシートと端片とが心材に固定される、他の二つの実施例を示している。図２１においては、心材１３５がたとえば石膏スラリから形成され、裏張りシート１３６が心材の両端から一方の面に折れ込み且つ対向側の面全体を覆っている。第二の裏張りシート１３７が心材の他方の面に貼着されている。これらの裏張りシートはもちろん図１７〜図１９のものと同等のものである。心材の端部に沿ってフランジ１４２を有する二つの端片１４１（好ましくは金属やプラスチックのような堅い材料から形成される）が延びている。フランジ１４２は内側に傾斜して心材１３５および裏張りシート１３６の入り込み部１４３の内部に延び、それによって端片１４１と心材１３５との強固な接合を実現している。フランジ１４２は、裏張り紙の中に心材スラリが注入される前に図２１に示すように内方に傾斜させておいてもよく、または、心材スラリが注入されたのちにフランジを内方に折り曲げて上記入り込み部１４３を形成してもよい。二枚の裏張りシート１３６、１３７に代えて、心材の全周を包み込んで重なり合うに十分な幅を有する一枚の裏張りシートを用いてもよい。本実施例では、心材１３５の端部にまで延びる裏張りシート１３６の部分は端片の補強として機能する。
図２２は図２１におけるのと同様の構造部材を示しており、この構造部材は心材１４６と、心材１４６の対向二面それぞれに沿った裏張りシート１４７と、心材の対向二端部に沿った端片１４８とを有している。この図２２の構造部材は、もちろん、裏張りシートが心材の端部の端片の裏側にまで延びていない点を除けば図２１の構造部材と同じである。
図２３、図２４および図２５は本発明にかかる追加の構造部材を示している。図２３は、基礎１５４上に組み立てられた家屋１５３の切除図である。この家屋は荷重支持のための床根太１５６、天井梁１５７、壁間柱１５８、屋根の樽木１５９、および内部仕切用の間柱１６０を備えている。全ての部材１５６〜１６０は本発明に従って複合構造部材から形成してもよい。床根太、天井梁および屋根樽木１５９は、それらの内部に生じる応力に十分に耐えるように断面積を大きくするのが好ましい。
図２４は、たとえば家屋を建造するに際して有用なトラス１６６を示している。このトラス１６６は、本体１６７を形成する図３の単一のパネルから形成されている。この本体１６７の周縁には端片１６８が固定されており、この端片は、構造物の他の部品がねじ止め具によってトラス１６６に取り付けられ得るように堅いものであるのが好ましい。図示の本体１６７には孔が明けられていないが、配管や結線のための孔を穿設しておいてもよい。ここで述べる壁の間柱や他の構造部材には、その本体を貫通する電線や配管などのための孔を形成してもよいことは注目すべき点である。
図２５は、鉛直柱１７１、水平床および天井スラブ１７２、１７３を有する、より大きなビルディングの断面を示している。カーテンウォール１７４はビルディングの外面に取り付けられている。符号１７５、１７６は、本発明にかかる間柱１７７を有する仕切壁を示している。仕切壁１７５、１７６はビルディングの内部の床上スペースを分け分る作用を奏し、荷重を支持しないので、当該構造部材の心材は軽量石膏などの比較的軽量な材料を用いてもよい。荷重支持は、一般的に横荷重すなわち間柱の長手方向に垂直な方向の荷重を支持するような間柱の長手方向に平行な方向の荷重に関するものである。カーテンウォール１７４もまた荷重支持部材ではなく、本発明に従って構成されてもよい。
前述した本発明の実施例においては、構造部材の本体は、少なくとも一枚の裏張りシートによって少なくとも部分的に覆われた心材を有している。図２６は、本体を構成する心材１８１が外部の裏張りシートを必要としない十分な構造的一体性を有した本発明の一実施例を示している。たとえば、心材１８１は石膏−セメントの合成物、または、繊維フィラーやバインダーを含む石膏から形成してもよい。図２６においては、符号１８２は、上述の裏張りシートに一般的に用いられる紙繊維のような繊維の撚りを示している。このような場合、裏張りシートは本体中に含まれ、繊維として心在中に組み込まれる。心材１８１は、たとえば金属製シートから形成された端片１８３に固定される。この端片１８３は内側に傾斜したフランジ１８４を有している。図２６に示す構造部材は、フランジ１８４同士の間に型成形によって形成されるのが好ましい。
図２７、図２８および図２９は、本発明の他の実施例にかかる構造部材（間柱のような）２００を示している。これらの図は概略的に示したものであり、正確な縮尺によって示すことを意図したものではなく、そのことはとくに部品の厚さについていえるということを理解すべきである。この構造部材は石膏合成物から形成された心材２０２を有する本体２０１を備えており、この心材２０２は紙のような繊維製シートによって覆われた対向二面を有している。心材２０２は矩形状を呈しており、たとえば家屋の建造やプレハブ家屋に用いられる標準サイズの木製間柱と同じ寸法に形成してもよい。この心材２０２は、補強用挿入物２０６によって覆われた対向二面２０４（図２９）を有しており、この補強用挿入物２０６は金属製シートのような比較的強い材料から形成されている。補強用挿入物２０６は心材２０２の対向二端部２０４に沿って延び、さらに、心材２０２の端縁を超えて延びる延長部２０７（図２７参照）を有している。この延長部２０７の形成は心材２０２の両端縁でも一端でもよいが、両端部２０４に配設するのが好ましい。
この構造部材２０４は、心材の各端部２０４に沿って補強用挿入物を覆って延びるカバー２０８（たとえば紙等から形成されている）をさらに有している。このカバー２０８は、心材の側面に沿って折れ曲がり、両側面のシート２０３の端部を覆うフランジ部２０９を有している。このカバー２０８はフランジ２０９と側面シート２０３との間の接着剤によってこのシート２０３に固着されている。
図３０および図３１は、図２７〜図２９に示した構造を有する鉛直間柱と木製の枠部材２１１とを有する壁の組立方法を示している。この枠部材２１１は好適な手段によって床部分（図３１において符号２１２で示す）に取り付けられ、間柱は水平な枠部材２１１から直角に上方へ延びている。この間柱２００は、枠部材の前後側２１３、２１４まで下方に延びる二個の延長部２０７によって、本体２０１の端部が枠部材の上面２１６に位置するように位置決めされ、そして、枠部材２１１から上方へ延びている。二個の延長部２０７は、図３０および図３１に符号２１７で示されるようなステープル、釘、ねじなどの好適な取付手段によって枠部材の前後側２１３、２１４に固定される。かかる構造において、石膏ボードからなるパネル（図示せず）が枠部材２１１および間柱２００の対向箇所に配置され、それら２１１、２００に金属製取り付け手段および／または間柱と上記パネルと間の接着剤によって固定される。上記補強用挿入物２０６は間柱の両端部に沿う補強材を形成し、ねじ式の取り付け手段をしっかりと間柱に固定し得るよう機能にする。ここで、補強用挿入物は金属などの強い材料から形成され、間柱を枠部材２１１にしっかりと固定する取り付け手段としても機能する。
図２８には、心材の端部２０４に平行に延びる延長部２０７が破線で示されており、心材の端部２０４に向けて折り曲げられた状態が実線で示されている。図２８において実線で示された折り曲げられた位置での延長部２０７は、間柱が輸送されるときや保管されるときに有用であり、また、使用されるときには図２８に破線で示され、また、図２７に実線で示されるように外方へ折り曲げられる。
図３２には、その延長部２０７が心材２０２の底部に向けて折り曲げられた状態の間柱２００が示されている。一方、図３１に示すような方法でわく部材２１１に連結するときには、図２８に破線で示すように延長部２０７は外方に向けて真っ直ぐにされる。また、間柱２００は図３２に示すような方法でも枠部材２１１に固定される。すなわち、枠部材２１１および延長部２０７から心材２０２に鉛直方向に螺入するねじ止め具２１８によって間柱２００が枠部材２１１に固定される。
図３４には上記間柱２００に類似した間柱２２０が示されている。この間柱２２０は、両側面を紙シート２２２によって覆われた石膏心材２２１を有している。心材２２１の両端部に沿って、図２７〜図２９に示す補強用挿入物２０６に類似した補強用挿入片２２３（図３３により詳細に示されている）が内装されている。この補強用挿入片２２３は心材の端縁を超えて延びており、その全長にわたってカバー２２４に覆われている。図３１におけるカバー２０８は心材２０２の終面の位置で終わっているが、図３３および図３４に示す実施例におけるカバーは心材２２１の終面を超えて覆い、二つの延長部２２３の端部まで延びている。延長部２２３および上記紙カバーの位置を図３２に示すように枠部材に取り付けたり保管するために折り曲げることができるように、二個のカバー２２４のフランジ２２６を線２２７に沿って切断しておく（図３３参照）のが好ましい。そうすれば、図３４に示すように上記延長部をカバーとともに心材２２１の終面に向けてうまく折り曲げることができる。この補強用挿入物２２３は、ねじ止め具を保持しうるような堅い材料（例えば金属）、または紙、厚紙、スクリム（scrim）
などから形成することができ、カバー２２４は強靱な裏張り紙から形成することができる。
図３５および図３６は壁組立物、つまり複数の間柱２３１を有する構造物の一部分を示している。複数の間柱２３１の底端に沿って、水平方向のウエッブ２３３と鉛直方向のフランジ２３４を有するＣ字状の金属製トラック２３２が配設されている。このＣ宇状トラック２３２に類似する他のトラック（図示しない）を複数の間柱２３１の上端に沿って配設し、且つ、天井に取り付けるのが好ましい。この上部トラックと天井とは図示しないが通常行われているものである。
図３６によれば、各間柱２３１はその両側面を、たとえば図２７に示すように、シート２３８（図３５）によって覆われた心材２３７を有している。心材２３７の前端部および後端部に沿って補強用挿入物２４１が取り付けられており、この補強用挿入物２４１は接着剤によって心材２３７およびシート２３８に固着されている。
間柱２３１を上記トラック２３２（図３６）に固定するために、各間柱２３１の下端はトラック２３２のウエッブ２３３に当接し且つ両フランジ２３４の間に位置させている。間柱２３１の幅は、その補強用挿入物２４１とフランジ２３４とが密接するようにほぼ両フランジ２３４の間隔寸法とされている。これらの部品は、上記フランジ２３４および補強用挿入物２４１を貫通して石膏心材２３７に螺入するねじ止め具（図示しない）によって相互にしっかりと固定されるか、または、図３６における符号２４３で示す部位にかしめ（staking）によって固定される。かしめは、フランジ２３４および補強用挿入物２４１を貫通して心材２３７に貫入するポンチのような治具によってなされ、それによって（金属製の）フランジ２３４の一部が補強用挿入物２４１の孔２４４内にめり込む。前述のとおり、かしめに代えてねじ止めしてもよい。
図３８および図３９は、とくにいわゆるプレハブ家屋業界において有用な壁組立物を示しており、図３７は図３８、３９の壁組立物に含まれる間柱を示している。図３７は間柱２５１の断面を示しており、この間柱は石膏製心材２５２を有しており、この心材２５２は、通常は石膏壁板の面を覆うために用いられる紙のシート２５３によって部分的に包まれている。心材の第四番目の面は別体のシート２５４によって覆われ、また、このシート２５４上記シート２５３の近接端縁の部分２５５に重なり合っている。したがってこの心材２５２は間柱の両端部を除く部分を紙によって包まれている。しかし、この心材２５２は一枚の紙シートによって包んでもよい。
図３８によれば、壁組立物２６１は鉛直方向に延び且つ水平方向に間隔をおいて配置された複数の間柱２５１を有している。壁組立物２６１の一側面は石膏壁板からなるパネル２６２によって形成され、壁組立物２６１の反対側には他のパネルを構成する石膏壁板製シート２６３、２６４が延びている。この二枚のシート２６３、２６４は平行であり且つ接合線２６６において相互に当接している。間柱２５１の一方の鉛直端２６７は上記両板２６３、２６４の接合線２６６に位置している。上記一方の板２６２は、間柱２５１の一方の端部２６７が壁組立物の一面側においてのみ接合線２６６に位置し、他の端部２６８がこの板２６２の鉛直側端の中間部に位置しうるように、他方の二枚の板２６３、２６４からオフセットされている。間柱２５１の鉛直両端２６７、２６８と、それに近接した板２６２、２６３、２６４の各面との間には接着剤が配設され、これらの部品が相互に接着される。これらの部品をしっかりと固定するために、接着剤に加えてステープル２７１などの止め具が壁板と間柱との間に施される。
図３９には壁組立物２６１に類似した、間柱２５１および壁板２７６〜２７８などの構造部材を有する壁組立物２７５が示されている。部品同士の接着は、図３８に示す接着剤２６９に代えて図３９に示す発泡接着剤２７９によってもよい。
図３７に示した間柱は型成形によって図示の形状に形成したものであるが、図４１には他の構造の間柱、つまり幅広の石膏板を切断することによって提供される間柱が示されている。図４１の間柱は側面をシート２８２、２８３によって覆われた心材２８１が示されており、この心材２８１はさらに、その切断端２８５が紙製キャップ２８４によって覆われている。
図４０は、その心材２８７の端部上であって且つカバー２９１の下側に沿って補強片２４８が配設されている点を除いて、図３７の間柱と類似する間柱を示している。
図４２の間柱２９４はその心材２９３が紙２９６によって覆われている。この心材２９３は、間柱の端部に沿って低密度石膏部分２９７および高密度石膏部分２８０というように、異なる成分からなる部分を有している。この心材は、高強度、耐火性、耐湿性または他の状況に応じた特性を有する材料から形成してもよい。
本発明の構造部材の心材は、石膏に加えて、石膏−セメント混合物、標準重量石膏若しくは軽量石膏、再利用石膏、耐湿性石膏またはこれらの組合せなど、様々な材料から形成してもよい。さらに、木片チップ、火山性材料（火成岩など）などの種々のフィラーを含めてもよい。上記裏張りシートもまた、紙、耐湿処理された紙、織布シートなど、良好な切断性を有する材料であれば種々の異なる材料から形成することができる。上記補強端片は、紙、織布、不織布（スクリム）、金属などの種々の材料から形成することができる。
本発明の間柱を含む構造および従来の間柱構造に対して行われた試験において、本発明の間柱は従来技術の間柱に匹敵しまたそれより優れた結果を示している。しかも、本発明の間柱および構造部材の製造コストは従来の構造のそれより低い。
次表には異なる構造についての耐火試験の結果が示されている（”はインチを示す。以降の表において同じ）。

試験１は基準１時間の組立物についてであり、試験４は基準０．７５時間の組立物についてである。試験１は、典型的な、５／８インチ壁板と３−５／８インチねじ間柱とを有する定格１時間の壁について行われた。試験４は、１／２インチ壁板と３−５／８インチねじ間柱とを有する定格３／４時間の壁について行われた。試験２および試験３は試験１と比較してそれより向上した耐久時間を示し、試験５および試験６は試験４と比較してそれより向上した耐久時間を示している。試験１〜６において、間柱は１０フィートの長さを有するものであった。試験１、２、４、５においては、複数の間柱は相互に２４インチの中心間隔をおいて配置し、試験３および試験６においては間柱は相互に１６インチの中心間隔をおいて配置した。石膏板は中空壁を形成するように間柱の対向両端に固定した。試験３および試験６においては石膏板と間柱との固定のためにステープルを用いたが、試験１、２、４、５においては１インチのＳタイプねじを用いた。中空壁の一方側には熱源を配置し、他方側には温度センサ（サーモカップル）を配置した。表中の「耐久時間の向上」の欄に示したのは、耐火試験の開始から、上記いずれのサーモカップルも環境温度より３２５°Ｆ（１６２℃）高い温度を示すまでの経過時間を基準にしたものである（ＡＳＴＭのＥ１１９参照）。試験１および試験４におけるＨＤＧＬ（溶融亜鉛メッキ）鋼製の間柱は典型的なねじ間柱式の壁であり、熱によって曲がるというような欠点を有している。試験２および試験５における金属キャップは図６に示す構成のものである。試験３および試験６における紙キャップは図４１に示す構成のものであるが、紙キャップ２８４は間柱の両端部に沿って配設した。さらに、耐火試験は、金属製補強片を有する図１５に示すような種々の構造変形例が試験３と同等の熱伝達特性（その間柱配置位置において）を有することを示す。
以下の試験７〜１５は間柱の端部から止め具を引き抜くのに要する式抜き力（単位：ポンド）についてなされた。次表中の最右欄に記載された値は複数の試験結果の平均値を示す。表中のｎ／ａなる記載は不適用という意味であり、換言すれば、その特定の間柱および止め具については試験がなされなかったことを意味する。

試験はＫタイプのステープルを用いても行われており、これは、前表におけるＭタイプのステープルにおけるよりわずかに低い引き抜き力を示している。ねじ止め具を用いた試験８および試験９における引き抜き力値９３．５および８４．７はねじが金属製補強片から引き抜かれたときの力ではない。これらの試験では、ねじが鋼製補強片から引き抜かれる前に、紙カバーはちぎれ、補強片は石膏心材から引き離された。試験８および試験９に記載の鋼製補強片の厚さより僅かに大きい厚さ（０．０１７９〜０．０２０インチ）（０．４５〜０．５ｍｍ）を有する鋼製補強片は、より大きい保持力およびそれに匹敵するコストを有する。また、０．０１８インチ（０．４５ｍｍ）の厚さを有するカバーの紙材はより良好な引き抜き力を示した。釘抜き（nail pull）（止め具が石膏板を透して抜かれる前の力）が基準の８０ポンド（３５５ニュートン）である。そして、いずれの取り付け部品もこの値で間柱から引き抜かれれば十分である。プレハブ家屋には、専らＰＶＡ系接着剤とともに材木へのステープルによる固着が用いられる。上記試験におけるステープル固着の引き抜き力は、接着剤が固まるまでの初期の時間帯におけるのみのものである。
以下の試験は横方向の力による中空壁のたわみに関するものである。各壁は離間した二枚の石膏板製パネル（壁板）とこれら壁板の間に固定された鉛直間柱とを有している。間柱の上下両端はレール、すなわちチャンネルに保持されている。水平方向の荷重、すなわち壁板のなす面に垂直な荷重は壁の一方側にのみ負荷した。試験１８〜２０における石膏壁板は５／１６インチ（８ｍｍ）厚の標準サイズであり、試験１６、１７、２１〜３０における壁板は１／２インチ（１２．５ｍｍ）厚の標準サイズである。次表中の「たわみ」の行における記載値は、８フィート（２．４ｍ）高さの壁が５ポンド／フィートの二乗（２３９．４パスカル）の荷重を受けたときのたわみ量を示している。次表中の「限界高さ」は許容最大高さを示している。この行の値はＡＳＴＭ−Ｅ７２に概説される１／４点荷重法を用い、５ポンド／フィートの二乗（２３９．４パスカル）の横荷重を受けたときの許容しうるたわみ量であることが判る。

材料費および製造費を含む間柱の製造コストに注目すれば、住居／商業用の直線長さ１フィート当たりの、標準的２インチ×４インチ（５０ｍｍ×１００ｍｍ）の木製間柱に比較して、紙に覆われた石膏心材を有する１−１／４インチ×３−５／８インチ（３２ｍｍ×９２ｍｍ）の石膏間柱のコストは約５３％低く、両端部に沿って０．０１５インチ（０．４ｍｍ）厚さの金属製補強片を有し且つ紙によって覆われた、１−１／４インチ×３−５／８インチ（３２ｍｍ×９２ｍｍ）の石膏間柱のコストは約３１％低い。
プレハブ家屋向けの（材料費および製造費を含む）間柱の製造コストに関して、標準的２インチ×３インチ（５０ｍｍ×７５ｍｍ）の木製間柱に比較して、１−１／４インチ×２−１／２インチ（３２ｍｍ×６４ｍｍ）の（紙に覆われた石膏心材を有する）石膏間柱のコストは約４３％低く、両端部に沿って紙製補強片を有し且つ紙によって覆われた石膏心材から形成された、１−１／４インチ×２−１／２インチ（３２ｍｍ×６４ｍｍ）の石膏間柱のコストは約３８％低く、両端部に沿って０．０１５インチ（０．４ｍｍ）厚さの金属製補強片を有し且つ紙によって覆われた石膏心材から形成された、１−１／４インチ×２−１／２インチ（３２ｍｍ×６４ｍｍ）の石膏間柱のコストは約２０％低い。
以上の二パラグラフに示したケースにおいて、０．０１９インチ（０．５ｍｍ）厚さの金属シートを用いた場合のコストは、たぶん０．０１５インチ（０．４ｍｍ）厚さの金属シートを用いた場合と同等である。
本発明の構造部材は種々の利点を有している。低コストに加えて、同等のサイズおよび強度を有する木製や金属製に比較した場合、本構造部材は熱伝達に対して良好な抵抗を示す。端片が高い熱伝導性を示す金属から形成された実施例においても、構造部材の両端部のこの金属製端片は低熱伝導性を有する心材によって相互に離間されているため、熱伝導性が低減されている。さらに、心材は熱だまり（熱を減衰する）として機能し、熱は石膏などの心材から室分を除去し、その結果、熱は消散する。部品同士を接合する金属製止め具は心材の中に埋め込まれてしまうので、過熱から保護される。
上記構造部材は、心材、側面の紙シート、および、端部の端片の組合せによって十分な強度と堅さとを備える。心材は両側面の紙シートを平行な面状に保持する補助となり、したがって、これら紙シートは構造部材に横方向荷重に対する強度と堅牢性とを与える。端片はさらなる強度と堅牢性とを加える。紙シートは横方向荷重（これは、紙シートの面に平行な方向の荷重である）に対して必要とされる強度を提供する
側面の紙シートおよび強靱な端片が強度を提供するので、心材は軽量石膏、再利用石膏、安価なフィラーを含んだ合成物などの低コストな材料から形成することができる。
構造部材は比較的堅牢であり、且つ、金属製止め具によって固定されるので、木製部材と同様な取り扱いが可能である。部品同士は建築業界で使用される従来の接着剤によって接合してもよい。

Claims (42)

1. 非熱伝導性の荷重支持心部材を有しており、該心部材が相互に間隔をおいた第一側部および第二側部と相互に間隔をおいた第一端面および第二端面と第一終面および第二終面とを有しており、上記第一および第二の側部と第一および第二の端面とがそれぞれ第一および第二の終面において終わっており、第一端面と第二端面との間のスペースが第一側部と第二側部との間のスペースと同等の大きさにされており、第一端面および第二端面に第一補強端片および第二補強端片が取り付けられており、両端片が上記心部材によって間隔をおいて分離されており、上記補強端片が心部材の第一および第二の終面を超えて延びる延長部を有しており、この補強端片がそれに垂直な方向の荷重によって心部材が曲がることを妨げており、上記第一補強端片が全体的にカバーシートによって覆われており、該カバーシートが、上記第一側部の少なくとも一部を覆う第一重なり部と第二側部の少なくとも一部を覆う第二重なり部とを有してなる、少なくとも一枚の板を支持するための構造部材。
2. 上記心部材が石膏を含む合成物を有してなる請求項１記載の構造部材。
3. 上記心部材の第一部分が心部材の第二部分より高密度を有しており、該高密度部分が上記第一端面の近傍に配設されてなる請求項２記載の構造部材。
4. 二つのフランジ同士の間に配置されるウエッブを有する枠部材をさらに備えており、上記心部材が上記二つのフランジ同士の間に位置してなる請求項１記載の構造部材。
5. 上記心部材に固定され且つ上記第一側部を覆う少なくとも一枚の側部シートをさらに備えてなる請求項１記載の構造部材。
6. 上記カバーシートが上記第一の側部シートに近接して配設されており、カバーシートを上記側部シートに固着するための接着剤をさらに備えてなる請求項５記載の構造部材。
7. 上記第一側部を覆う上記カバーシートが、上記各端片上に折り込まれており、且つ、上記第二側部上に位置する端部を有してなる請求項１記載の構造部材。
8. 上記第二側部上に位置し且つ上記端部を覆う側部シートをさらに備えてなる請求項７記載の構造部材。
9. 上記端片が金属製シートから形成されてなる請求項１記載の構造部材。
10. 上記補強端片がそれぞれ厚紙とスクリムとからなる群のうちから選択される一の材料から形成されてなる請求項１記載の構造部材。
11. 上記カバーシートが紙と織布とからなる群のうちから選択される一の材料から形成されてなる請求項１記載の構造部材。
12. 上記心部材が石膏を有するセメント合成物から形成されてなる請求項１記載の構造部材。
13. 上記心部材が、再利用石膏、木材チップ、繊維、火山性フィラー、およびこれらの組合せからなる群のうちから選択される一の材料から形成されてなる請求項１記載の構造部材。
14. 上記心部材が、石膏心材および側部シートから形成される少なくとも一枚の石膏板を有してなる請求項１記載の構造部材。
15. 上記心部材が、接着剤によって相互に接合された二枚の石膏板を有してなる請求項１４記載の構造部材。
16. 上記第一補強端片が有孔片である請求項１記載の構造部材。
17. 壁用間柱を構成するサイズにされてなる請求項１記載の構造部材。
18. 床根太、屋根樽木およびトラスのうちの一を構成するサイズにされてなる請求項１記載の構造部材。
19. 上記補強端片に貫入してそれに固定されるねじ止め具をさらに有してなる請求項１記載の構造部材。
20. 上記延長部を有する補強端片が金属製シートから形成されてなる請求項１記載の構造部材。
21. 上記延長部同士の間に位置し且つそこに固定された枠部材をさらに有してなる請求項１記載の構造部材。
22. 上記延長部のうちの一つが上記第一終面上に折り込まれてなる請求項１記載の構造部材。
23. 上記カバーシートが上記心部材の第一および第二の終面を超えて延びてなる請求項１記載の構造部材。
24. 上記カバーシートが上記第一および第二の終面を超えて延び、且つ、上記第一終面上に折り込まれた上記延長部に近接するように位置してなる請求項２２記載の構造部材。
25. 上記補強端片が実質的に堅い材料から形成されてなる請求項１記載の構造部材。
26. 上記補強端片が不織材料から形成されてなる請求項１記載の構造部材。
27. 上記不織材料が紙素材である請求項２６記載の構造部材。
28. 二枚の実質的に平行な壁パネルを備えており、該壁パネルが石膏板から形成されており、且つ、それらの間に壁空間を形成するように相互に離間しており、少なくとも一つの間柱が上記壁空間内に位置しており、該間柱が少なくともその一部が石膏から形成された心材を有しており、
    そして、該間柱を上記石膏板に固定するための取り付け手段を備えており、該取り付け手段が接着剤を有しており、上記間柱の心材が相互に離間した第一および第二の側部と相互に離間した第一および第二の端面と第一終面および第二終面とを有しており、上記第一および第二の側部と第一および第二の端面とがそれぞれ第一および第二の終面において終わっており、各端面が壁パネルの一つに対向しており、第一および第二の補強端片がそれぞれ上記第一および第二の端面の一つに取り付けられており、該補強端片が上記心材によって相互に離間されており、上記補強端片が心部材の第一および第二の終面を超えて延びる延長部を有しており、この補強端片がそれに垂直な方向の荷重によって心部材が曲がることを妨げており、第一の補強端片がカバーシートによって完全に覆われており、該カバーシートが上記第一側部の少なくとも一部を覆う第一重なり部と第二側部の少なくとも一部を覆う第二重なり部とを有しており、上記カバーシートが壁パネルの少なくとも一部に当接してなる壁構造。
29. 上記取り付け手段が少なくとも一つのステープルを有してなる請求項２８記載の壁構造。
30. 上記接着剤が発泡接着剤を含んでなる請求項２８記載の壁構造。
31. 上記接着剤がＰＶＡ接着剤を含んでなる請求項２８記載の壁構造。
32. 上記カバーシートが両方の補強端片の上に延びる一枚の紙製カバーシートからなる請求項２８記載の壁構造。
33. (a)低熱伝導材料から心部材を成形し、この心部材が相互に離間した第一および第二の側部と相互に離間した第一および第二の端面と第一および第二の終面とを有しており、上記第一および第二の側部と第一および第二の端面とがそれぞれ第一および第二の終面において終わっており、
    (b)第一および第二の補強端片をそれぞれ第一および第二の端面に当接させ、上記補強端片が第一および第二の終面の上に延びる延長部を有しており、
    (C)第一補強端片、第一側部および第二補強端片の回りにカバーシートを折り込み、該カバーシートを第二側部の少なくとも一部に固定する各工程を含んでなる複合壁間柱の製造法。
34. 少なくとも一枚の板を支持するための構造部材であって、
    非熱伝導性の心部材を有しており、該心部材が相互に間隔をおいた第一側部および第二側部と相互に間隔をおいた第一端面および第二端面とを有しており、第一端面と第二端面との間のスペースが第一側部と第二側部との間のスペースと同一かまたはそれ以上の大きさにされており、
    第一端面および第二端面それぞれに、これらを覆うように第一補強端片および第二補強端片が取り付けられており、両端片が上記心部材によって間隔をおいて分離されており、上記各補強端片が全体的にカバーシートによって覆われており、該カバーシートが、上記第一側部の少なくとも一部を覆う第一重なり部と第二側部の少なくとも一部を覆う第二重なり部とを有しており、
    上記構造部材が、上記少なくとも一枚の板に上記カバーシートのうちの一枚が接触する状態で取り付けられてなるとき、上記補強端片とカバーシートとの組合せが、上記端面に垂直な方向の荷重によって心部材が曲がることを妨げてなる構造部材。
35. 上記心部材が石膏を含んでなる請求項３４記載の構造部材。
36. 上記両側部のうちの一方を覆う上記カバーシートが、上記端片上に折り込まれており、且つ、他方の側部上に折り込まれる端部を有してなる請求項３４記載の構造部材。
37. 上記端片が金属製シートから形成されてなる請求項３４記載の構造部材。
38. 上記心部材が、石膏心材および側部シートから形成される少なくとも一枚の石膏板を有してなる請求項３４記載の構造部材。
39. 上記心部材が、接着剤によって相互に接合された二枚の石膏板を有してなる請求項３８記載の構造部材。
40. 上記補強端片が有孔片である請求項３４記載の構造部材。
41. 上記カバーシートが紙または織られた繊維材料から形成されてなる請求項３４記載の構造部材。
42. 上記補強端片がプラスティック材料から形成されてなる請求項３４記載の構造部材。

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