(57)【要約】【課題】モーメント抵抗接合システム１２、同軸接合手段ＣＡＪおよびモーメント抵抗接合システム組み立て建築や網目構造建築現場に用いる方法に関する発明であるＣＡＪシステム１２を提供する。【解決手段】システム１２はフレーム材１５とブロックコネクター１４と端部キャップ１９と端部キャップ−コネクター取付け手段２０とスリーブ１８とを有している。端部キャップはコネクターに可動的に取付けてあり、スリーブおよびフレーム材に接合される。スリーブ１８はフレーム材上を摺動してフレーム材の端部に位置する。ついでフレーム材１５はコネクター１４に対して位置決めされる。コネクターに取付けられた端部キャップ１９はフレーム材と整列される。取付け手段２０は典型的にはボルトであって、フレーム材−コネクター接合を弱めることなくシステムに働いた引張り力を吸収する。【選択図】図４
2010229811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
網状構造体の節点要素（１４）のための接合手段であって、
フレーム材（１５）と、
内側コネクター部分（１９）及び外側コネクター部分（１８）と、
前記節点要素（１４）に付設されて前記内側コネクター部分（１９）を通過して摺動可能に延在している引張り支持具（２０）であり、該引張り支持具（２０）と前記内側コネクター部分（１９）が協働するように構成されて、前記節点要素（１４）から引張り支持具（２０）に沿った前記内側コネクター部分（１９）の移動制限位置を画定する引張り支持具（２０）と、
前記内側コネクター部分（１９）と前記フレーム材（１５）との間にあって前記フレーム材（１５）の引張りに抵抗するように形成された第１の接合手段（３４、４０）であり、前記フレーム材（１５）の圧縮力を前記内側コネクター部分（１９）へ付加するためのスラスト座面を画定する第１の接合手段（３４、４０）と、
前記内側コネクター部分（１９）と前記外側コネクター部分（１８）の間にあって前記内側コネクター部分（１９）を介して前記外側コネクター部分へ付加される前記フレーム材（１５）の圧縮負荷を受けて前記節点要素（１４）へ送る第２の接合手段（３６、３８）であり、
完成した接合手段において前記内側コネクター部分（１９）が前記節点要素（１４）に対して前記移動制限位置にあるときに、前記フレーム材（１５）が前記内側コネクター部分（１９）の前記スラスト座面に係合し、前記外側コネクター部分（１８）が圧縮されて前記節点要素（１４）に当接するように、前記引張り支持具（２０）と前記内側コネクター部分（１９）及び前記外側コネクター部分（１８）の寸法が定められている、第２の接合手段（３６、３８）と、
を有することを特徴とする改良された接合手段。
【請求項２】
前記内側コネクター部分が雌ネジと雄ネジを有していることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項３】
前記外側コネクター部分が前記内側コネクター部分の雄ネジと螺合する雌ネジを有していることを特徴とする請求項２に記載の接合手段。
【請求項４】
前記フレーム材が内側コネクター部分の雌ネジと螺合する雄ネジを一端に有していることを特徴とする請求項２に記載の接合手段。
【請求項５】
前記内側コネクター部分の雌ネジが引張り鋸歯ネジを有していることを特徴とする請求項２に記載の接合手段。
【請求項６】
前記内側コネクター部分の雄ネジが圧縮鋸歯ネジを有していることを特徴とする請求項２に記載の接合手段。
【請求項７】
前記内側コネクター部分が第１の雄ネジと第２の雄ネジを有していることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項８】
前記フレーム材が前記内側コネクター部分の第２の雄ネジと螺合する雌ネジを一端に有していることを特徴とする請求項７に記載の接合手段。
【請求項９】
前記外側コネクター部分の雌ネジと前記内側コネクター部分の第１の雄ネジが圧縮鋸歯ネジを有していることを特徴とする請求項７に記載の接合手段。
【請求項１０】
前記内側コネクター部分が上端と下端と中空部とを具えた端部キャップを有しており、引張りコネクターが端部キャップの下端を貫通延在し、前記フレーム材が前記端部キャップの上端を貫通延在して中空部内に延在していることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項１１】
前記スラスト座面が前記内側コネクター部分の中空部内に肩部を有しており、前記フレーム材の一端が肩部に当接して、前記フレーム材の圧縮力を前記内側コネクター部分へ付加することを特徴とする請求項１０に記載の接合手段。
【請求項１２】
前記外側コネクター部分が前記フレーム材に対して摺動可能であることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項１３】
前記節点要素に当接するために前記外側コネクター部分が前記フレーム材を越えて延在可能であることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項１４】
前記外側コネクター部分の圧縮スリーブが前記内側コネクター部分と前記フレーム材とを取り囲むのに充分な直径を有していることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項１５】
前記引張り支持具が引張りボルトを有していることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項１６】
前記引張りボルトが頭部を有しており、該頭部が前記節点要素から前記引張りボルトに沿った前記内側コネクター部分の前記移動制限位置を画定することを特徴とする請求項１５に記載の接合手段。
【請求項１７】
前記引張り支持具が中空であることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項１８】
前記フレーム材が前記節点要素に連結されたときに、前記引張り支持具が前記フレーム材と前記節点要素との間の隙間を画定することを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項１９】
前記引張り支持具がスタッドと１対のナットとを有しており、前記スタッドと１対のナットとが前記節点要素から前記引張り支持具に沿っての前記内側コネクター部分の前記移動制限位置を調節可能とするように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項２０】
前記フレーム材が、長さを有し、その長さの全部に亙って実質的に均一な断面を有していることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項２１】
前記フレーム材が円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項２２】
さらに前記内側コネクター部分をフ前記レーム材に接合するブッシュが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項２３】
前記内側コネクター部分、前記外側コネクター部分、前記フレーム材および前記引張り支持具が同軸関係に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の接合手段。
【請求項２４】
接合端部を具えたフレーム材を網状構造体の節点要素（１４）に接合する方法であって、
（ａ）内側コネクター部分（１９）がストップ（３０）に接触するまで前記節点要素（１４）から離れる経路に沿って移動することを可能にしながら、前記内側コネクター部分（１９）及び外側コネクター部分（１８）の内の前記内側コネクター部分（１９）を前記節点要素（１４）に捕捉させるステップと、
（ｂ）前記内側コネクター部分（１９）を前記ストップ（３０）から離間させて前記フレーム材の接合端部を前記内側コネクター部分（１９）と整列させるステップと、
（ｃ）前記節点要素（１４）から前記ストップ（３０）に向けて前記内側コネクター部分を動かすステップと、
（ｄ）前記フレーム材の接合端部と前記内側コネクター部分（１９）との間に接合を達成し、これにより前記内側コネクター部分を実質的に前記ストップ（３０）において位置付け、前記フレーム材の接合端部から前記内側コネクター部分が引き離されるのを防止し、かつ前記経路に実質的に直交する面内で前記フレーム材の接合端部を前記内側コネクター部分（１９）と対面当接させるステップと、
（ｅ）前記外側コネクター部分（１８）を前記内側コネクター部分（１９）の周りに取付けてこれらの間に接合を達成し、これにより前記外側コネクター部分を前記節点要素（１４）と圧縮当接させ、前記内側コネクター部分（１９）の前記節点要素（１４）に向かう移動を防止するステップと、
を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２５】
前記捕捉ステップは、前記内側コネクター部分（１９）を通過して引張り支持具（２０）を挿入し、該引張り支持具（２０）を前記節点要素（１４）に結合させるステップを備えることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記フレーム材（１５）の接合端部と前記内側コネクター部分（１９）との接合を達成するステップは、前記フレーム材（１５）を内側コネクター部分（１９）にネジ係合させるステップを備えることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記外側コネクター部分（１８）と前記内側コネクター部分（１９）との間に接合を達成するステップは、前記外側コネクター部分（１８）を前記内側コネクター部分（１９）にネジ係合させるステップを備えることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーメント抵抗機能を供え、溶接を用いない構造的接合システムに関する。その用途は、円管部材を用いる網状構造体の建築デザイン、エンジニアリング、製作、および現場建て上げの全領域である。
【背景技術】
【０００２】
一般的に網状構造体は、ふたつの基本的構造要素、節点（ node ）および相互接続する直線要素から成るネットワークにより作られる。直線要素が円筒管の場合、節点との接合は、接合メカニズムの形態上、普通はピン接合である。
ピン接合の連結ネットワークを使うシステムは、次のような数々の網状構造体の建築的デザイン、エンジニアリング、製作、および現場建て上げ、において広く採用されている。その網状構造体には、限定的ではないがドーム、ビルの正面、タワー、スタジアムカバー、橋梁、様々なトラス応用物が含まれる。
【０００３】
一般に典型的なピン接合システムは、多数の管状フレーム材に接合された、略球状の節点を採用する。該節点はボルト、接合アセンブリーのような、パーツを受容するための開口を有し、管状フレーム材の端部は、接合アセンブリー中の端部円錐材のような別部品と溶接されている。管状フレーム材の端部は、接合を単純化または強化する目的で、テーパー形にするのも良い。夫々のボール節点を、接合アセンブリーを用いて、多数の管状フレーム材に接合することにより、節点とフレーム材のネットワークを拡張して相互接続することができ、その結果網状構造体を形成できる。この一般的な「管およびボール節点式システム」のバリエーションの多くは、該管状フレーム材が直接溶接される平面式接合アセンブリーに取付けた節点を採用している。
【０００４】
管およびボール節点式システムの一種では、ボルトまたはピンを挿入し、そこで固定するための、多数の丸い開口部を有するボール節点を用いる。中空円筒状ベースを有する漏斗状スリーブが、該ボール節点と中空円筒状フレーム材との間に配置される。フレーム材の端部は、適切にテーパ加工されて、スリーブ先端の漏斗形状と合致するようにしてある。該フレーム材のテーパ加工された端部とスリーブ先端とは、互いに溶接され、ボルトがフレーム材を貫通し、さらにスリーブベースを貫通するように挿入され、節点にねじ込むことにより、固定するように取付けられる。回しながらボルトに固定できる外部装着可能なカラーが、該ボルトを締め付けるために用意される。このような方法で、該フレーム材は夫々、個々にボール節点に取付けられ、網状構造体が形成される。これらの構成においては、剪断、引張り、圧縮応力はボルトにより生み出される。ある場合にはカラーが、圧縮応力を生み出す。一般的にボルトは、引張りには良く機能するが、しかし、剪断および圧縮には問題含みである。
【０００５】
ピン接合の連結ネットワークを使うシステムは、様々な方法で、網状構造体に採用することができる。これらの使用範囲は、主として荷重をになう構造体として作用するものから、ビル正面の美観を与えるためのものまである。ネットワーク構造体の目的により、該システムにどのような圧縮力および張力が作用するかが決定される。該ネットワークは、計算された圧縮力、および張力の大きさと方向に耐えるように設計される。そのようなネットワークを効果的に設計するには、構造設計に採用されるピン接合システムの、適切なモデルを開発する必要がある。望ましくは、該モデルはエンジニアリング精度を落とすことなく、できる限りシンプルであるべきである。しかも、円筒形フレーム材を採用するとき、使用する接合システムは、円筒管共通の事項として、圧縮力負荷特性の最適化を図るべきである。
【０００６】
典型的な管およびボール節点式システムは、網状構造体の設計、エンジニアリング、製作、および現場建て上げを行なうとき明らかになるいくつかの欠陥を有する。標準的な管およびボール節点式システムにおける、各部材−節点間の接合点は通常、次の３個の部材システムとしてモデル化される。その３個の部材は、節点における蝶番、ボルトを代表する短い可撓材、および管から成る。フレーム材はしばしばテーパー形にされ、漏斗状スリーブと溶接され、それが次に節点に接合されるため、部材−節点間の接合点において、モーメントが存在するので、３部材モデルでは、充分な精度でそれを計測することが要求される。３部材モデルは、短い可撓材、および蝶番を組み込んだために必要となった精度を達成する。３部材モデルは、網状構造体の設計に複雑さを引き起こすために、問題含みである。
【０００７】
もっとシンプルなモデルを使うためには、ボルトを代表する短い可撓材、および／または蝶番付きカラーを省略できるようにするために、フレーム材と節点の間の接合点において実質的にモーメント抵抗性を有する構造が必要となるであろう。しかし、管およびボール節点式システムは、接合部でモーメントに充分耐えることが出来ない。何故なら、現行デザインでは、フレーム材を１つのスリーブ、カラーおよびボルトの方へテーパー（先細）にする必要があるからである。接合点においてフレーム材断面積を減少させることは、蝶番としてモデル化される追加の構造要素をデザイン内に導入することになり、その結果、接合点におけるモーメント移送を典型的に妨げる。このように、荷重下でのピンによる結合では、僅かに回転が起こる。モーメント移送ができない短い可撓材も同様である。このことが、フレーム材に荷重をかけられなくし、それ故に、大音量スピーカー、軽量アセンブリー、その他の設備は必ず節点に取付けなければならない。それだけでなく、円筒材を使うとき、接合点における断面積減少は、圧縮力負荷特性を低減する。
【０００８】
構造デザインに実際に採用されるためには、接合システムは製作が比較的容易であるべきである。管およびボール節点式システムにおいて、ボール節点は製作が難しく、サイズもしばしば限定される。管およびボール節点式システムではまた、使用できる素材タイプにも限界がある。ポリマー、プラスチック、アルミニウム、種々の複合材などが、網状構造体に採用する上で望ましい、必須の強度、コスト、外観デザイン特性を有するとしても、そのような素材はしばしば、溶接に関して要注意である。網状構造体の製作に溶接を使うことは、コスト的、時間的に負担がかかる。溶接するためには、品質管理規準、生素材の使用、腕の良い職人が必要である。管およびボール節点式システムにおいて、溶接を用いると、ある素材の許容荷重が減少するので、特定の用途では考慮の範囲外に追いやられる。
【０００９】
最後に、網状構造体の多くが複雑な性質を持つが故に、現場建て上げ、およびアセンブリーが難しく費用がかさむ。これらの構造体を建ち上げることは、固定的で後戻りのできないプロセスであって、フレーム材とまだ接合されていない両節点に対して、網状構造体を建て上げる過程ではしばしば、既に接合固定済みのフレーム材のような組み立て済みの接合シリーズによって、接合すべき相手側の構造体がその場所に強固に固定されてしまっており、その管を接合するために、節点を移動させるには大きな力を必要とする。この仕事は時間を必要とし、構造体を破損する可能性もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、接合点における力の移送を起こす蝶番および／または短い可撓材を組み込むこともなく、節点に固定的に取付けできる細長い部材として、シンプルにモデル化できる接合システムを得ることが望まれる。また、使用される円筒部材が、接合点においてその断面積を目立つほど減少させる必要が無い、接合システムを開発することも望まれる。さらにまた、フレーム材を節点に取付けるために溶接する必要がなく、しかも、２個の固定点の間にフレーム材を挿入する機能を与えるために、節点間に組込み式隙間を準備できるような、接合システムを得ることが望まれる。システム構成要素が、一層作りやすく、様々な材料タイプが利用可能になるようにより広い範囲を有し、形状についての制約も少ないような、接合システム設計法を得ることもまた望まれる。さらにまた、剪断および圧縮応力が作用する負荷ボルトを避けることも望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（発明の概要）
従って、この発明の実施例として、同軸接合（ＣＡＪ）システム、およびＣＡＪシステムのアセンブリー法をここに提供する。
【００１２】
ここで提供するＣＡＪシステム、モーメント抵抗接合は、フレーム材、ブロックコネクター、圧縮スリーブ、フレーム材および圧縮スリーブに取付け可能な端部キャップ、および端部キャップ−ブロックコネクター取付け手段から成る。
【００１３】
ＣＡＪシステム、モーメント抵抗接合の望ましい実施例では、円筒形状のフレーム材、圧縮スリーブとフレーム材に端部キャップを取付けるための相補的な鋸歯ネジ、並びに端部キャップをブロックコネクターに固定するための、引張りボルトを採用する。このブロックコネクター、および引張りボルトは、ひとつの実施例として、電線または類似物を支承するために中空とすると良い。
【００１４】
網状構造体の全体、または一部をＣＡＪシステム、モーメント抵抗接合を使用して構築することができる。そのような構造物は、多数のフレーム材、ブロックコネクター、圧縮スリーブ、端部キャップ、および端部キャップ−ブロックコネクター取付け手段から成る。
【００１５】
ＣＡＪシステムを組み立てるには、ある圧縮スリーブをフレーム材に滑り込ませ、該フレーム材の端部近くに置く。次に該フレーム材をブロックコネクターの近くに置く。ブロックコネクターに動ける状態で取付けた端部キャップ、およびフレーム材を整列状態に置く。整列状態に一度置いてから、端部キャップをフレーム材の端部に向けて移動させて取付ける。次にスリーブを、端部キャップを越えて、ブロックコネクターに向けて滑らせ、端部キャップに取付ける。
【００１６】
この発明の実施例を、標準的なエンジニアリング図面を修正した、以下の図面を参照しながら述べる。図中に含まれる情報は、この発明の詳細な説明として組み込まれる。しかしながら、図中に示される内容に対し、この発明の範囲に反することなく、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明のモーメント抵抗特性を用いた、ドーム形状の網状構造体を示す模式立面図である。
【図２】ＣＡＪモーメント抵抗接合システムを組み立てた一部分を示す、平面図である。
【図３】一個のブロックコネクター、および図２の円３内から引用した、ＣＡＪシステム接合のある典型的なシリーズを示す平面図である。
【図４】フレーム材の外側に接合ネジを設けた、ＣＡＪシステム接合の、図２で示した接合を示す断面図である。
【図５】図２で示したＣＡＪシステムの、組み立て前の状態を示す平面図である。
【図６】図５の円６内から引用した、部分的断面図である。
【図７】図２で示した、ＣＡＪシステムの一部分を組み立てた状態を示す平面図である。
【図８】図７の円８内から引用した、部分的断面図である。
【図９】フレーム材の内側に接合ネジを設けた、ＣＡＪシステム接合の、別の実施例を示す断面図である。
【図１０】中空引張りボルトを示す、模式断面図である。
【図１１】中空ブロックコネクターを示す、模式立面図である。
【図１１Ａ】図１１で示した中空ブロックコネクターを示す、模式断面図である。
【図１２】大口径のフレーム材が描かれている以外は、図９と同様の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（詳細な説明）
図１に示すような基礎上のドーム形状の網目構造９は図２、３に示すようなＣＡＪシステム１１を少なくとも１個使用している。該システムの一実施例においては、複数のＣＡＪシステム接合手段が用いられており、各接合手段１２は三方ブロックコネクター１４とフレーム材１５とフレーム材−ブロックコネクター取付けユニット１６とから構成されている。実際には、フレーム材１５は、フレーム材−ブロックコネクター取付けユニット１６を通過して、節点要素として機能しているブロックコネクター１４に取付けられる。
【００１９】
図４において、ＣＡＪシステムに用いられる取付けユニット１６は、フレーム材１５がそれ（圧縮スリーブ１８）を通過して挿入されている圧縮スリーブ１８と、フレーム材１５とスリーブ１８とを接合できる端部キャップ１９と、キャップ１９をブロックコネクター１４に固定する取付け機構２０とを有している。端部キャップとスリーブとはそれぞれ内側部分、外側部分を具えており、取付け機構は引張り支持具として機能し、スリーブは圧縮支持具として機能する。端部キャップは取付け機構の上を自由に摺動でき、フレーム材と端部キャップとスリーブと取付け機構とは同軸に構成されている。
【００２０】
この実施例は外径（Ｏ．Ｄ．）または雄ネジ付きのフレーム材接合手段を有している。端部キャップ１９は円筒カップ形状であって、その底部の開口２２は例えば引張りボルトなどの取付け手段２０を収受する。端部キャップ１９は上部開口からアクセスすることのできる中空部２３を有している。引張りボルトはキャップの中空部と開口２２を通過して挿入され、ブロックコネクターに所定深さまでネジ込まれる。かくして端部キャップのブロックコネクターからの離間が制限される。内側キャップ面上には鋸歯ネジ３４が、また外側キャップ面上には鋸歯ネジ３６がそれぞれ刻設されている。いずれのネジもブロックコネクターの接合面に対して垂直に延在している。
【００２１】
端部キャップは現場または工場でブロックコネクターに接合できる。しかし建築現場でボルトを使わなくてよいので、工場で接合するのが望ましく、これにより建築現場での時間を節減できる。また引張りボルトはブロックコネクター中に所定深さにセットしておくことにより、構造体の寸法管理を簡単にできる。
【００２２】
端部キャップのベース２４は、ブロックコネクターに対して平行であり、ブロックコネクター上の接合面２８に対して同一高さに休止することができ、または引張りボルトに沿って動きボルト頭部３２と端部キャップのベースとの間のワッシャー３０に接触することもできる。かくして節点要素からの端部キャップの離間程度には限界がある。接合面２８はブロックコネクター内への円形凹部を有している。この凹部はスリーブの外径をきっちりと収受する直径を有している。かくしてブロックコネクター凹部とスリーブとの接合により剪断力が生じる。
【００２３】
ブロックコネクターに対して遠近の端部を具えた円筒状のフレーム材１５は端部キャップの中空部面に取付けることができる。フレーム材の少なくとも一端近くの外面には鋸歯ネジ４０が刻設されており、端部キャップ上の鋸歯ネジ３４と相補関係にある。かくして引張りボルトと端部キャップとフレーム材とにより引張り力が生じる。この引張り経路はブロックコネクターから引張りボルトへ、引張りボルトからワッシャーを介して端部キャップへ、端部キャップからネジ３４、４０を介してフレーム材へとなる。鋸歯ネジは圧縮においては比較的小さな支持を与える。さらに端部キャップはボルト上をブロックコネクターに向けて摺動できるから、ボルトには圧縮力は掛からない。
【００２４】
したがって中空円筒状のスリーブ１８が設けられている。このスリーブ１８はフレーム材と端部キャップの双方を囲むのに充分な直径を有しており、長さ調節体として機能している。つまりフレーム材の機能長さをその実際の長さより大にするもので、かつフレーム材に対して摺動可能である。スリーブ１８の中空部はその上下の開口部からアクセスすることが可能である。スリーブ１８は内面に端部キャップ外面の圧縮鋸歯ネジ３６と相補的な鋸歯ネジ３８を有している。端部キャップはスリーブをフレーム材とブロックコネクターとの間に固定するように機能する。圧縮力はスリーブと端部キャップとフレーム材とにより発生する。圧縮経路はブロックコネクターからスリーブへ、スリーブからネジ接合を介して端部キャップへ、端部キャップの円周肩部４４上へのフレーム材の端部４２の当接を介して端部キャップからフレーム材へと辿る。かくして肩部は圧縮力の付加に対するスラスト座面を構成する。
【００２５】
圧縮鋸歯ネジは補強されて、端部キャップがスリーブに押し込まれるのを防止する。スリーブとブロックコネクターとの間の当接接合は引張り力に対してはサポートを提供しない。しかし接合ユニット全体としては、その各要素が引張り力、圧縮力および剪断力によく耐えるので、これらの力に耐える完全な接合を与えるものである。また減少直径を有さない接合ユニットによりフレーム材がブロックコネクターに付着しているので、モーメント抵抗接合が形成される。
【００２６】
図５〜８において、ＣＡＪ型式システムのＯ.Ｄ.フレーム材の組み立てに際しては、ワッシャー３０を取付けた引張りボルト２０を端部キャップ１９のベース２４を通過して、端部キャップを移動可能にブロックコネクターに取付けながら、ブロックコネクター１４にネジ込む。ついでフレーム材１５がスリーブを通過して挿入され、その端部外面のネジが２個のブロックコネクター間の端部キャップと整列するように位置付けられる。これでフレーム材とスリーブと端部キャップと引張りボルトとが同軸となる。フレーム材の長さによりフレーム材と引張りボルトとの間には各端部において隙間４６が残り、フレーム材が２個のブロックコネクターの間に容易に挿入される。
【００２７】
残りの組み立てについてフレーム材の一端部についてのみ説明する。ワッシャーおよび引張りボルトの一部は端部キャップの中空部内にあり、図８の矢印４８で示すように端部キャップがフレーム材の方に動かされる。端部キャップ内面の鋸歯ネジがフレーム材外面の鋸歯ネジと螺合し、フレーム材の端部４２が端部キャップの肩部４４にきっちりと接触するまで締結される。ここでワッシャー３０はボルト頭部３２と端部キャップ１９の底面（中空部２３の底面をなしている）との間に密着して係合する。図２〜８および９に示すシステムにあっては各引張りボルト２０の頭部近くの軸部分はネジが刻設されてなく、かつ好ましくは円形ではなくて例えば六角形として、スパナーで係合回転できるようにする。かくしてまず引張りボルトをその頭部をブロックコネクターから充分に離して位置させて、端部キャップが引張りボルトに沿って動いてその肩部４２がフレーム材１５の端部と所望の当接ができるようにする。ボルト頭部とワッシャー３０との間および端部キャップ凹部のベースとの間の隙間または遊び（がた）は、ボルトを端部キャップ内にネジ込んでワッシャー３０をボルト頭部と端部キャップとの間にきっちりと係合させ必要ならボルトに予張力を与えること、により除かれる。
【００２８】
ついで圧縮スリーブ１８がフレーム材に沿って端部キャップの方に動かされ、円筒スリーブ内面の鋸歯ネジが端部キャップ外面の鋸歯ネジと螺合し、さらに締めると圧縮スリーブ１８の下端がブロックコネクターの接合面２８にきっちりと当接する。一旦接合体が組み立てられたら、この接合体を端部キャップのネジ上に衝突する止めネジ２１で固定する。
【００２９】
フレーム材の長さは構造体の設計上の制約により定まる。しかし一旦長さが選ばれたら、公差を小さくして、端部キャップとの適合を確実にし、かつスリーブの末端５０が端部キャップと適切に整列するようにしなければならない。
【００３０】
スパナーレンチを用いて端部キャップを回転させてフレーム材に螺合させ、圧縮スリーブを回転させて端部キャップに接合させ、ブロックコネクターの接合面２８に当接させる。このスパナーレンチは、湾曲した頭部と、頭部からハンドルに向けて延びる突出部を持つ、細長いハンドルを有する。実施例にもよるが、スリーブ、端部キャップおよびフレーム材は開口４５（図２）を有しており、これがスパナーレンチの突出部を収受する。適正に組み立てられた接合手段１２において、端部キャップ肩部４４とフレーム材端部４２との間の係合のときの密着レベルと、ワッシャー３０がボルト頭部３２と端部キャップ１９との間で保持されるときの密着レベルと、圧縮スリーブが接合面２８に当接するときの密着レベルは、接合要素が受けることが予想される熱膨張および熱収縮の範囲内で、要素が互いに接触状態を保持するために充分なものである。ブロックコネクター１４は六角形のものが示されているが、実際にはこれに限定されるものではなく、また種々の空間フレームに使用するために三次元構造にすることができる。ブロックコネクターは取付ける必要のある複数のフレーム材を充分に収受できるものでなければならない。この点が考慮される限りではブロックコネクターの寸法、形状および構造はいかなるものでもよい。球状の節点の物理的な要求無しに、ＣＡＪシステムは、空間フレーム応用により適合し、より効率的に組み立てできる。同様にフレーム材１５は形状的に線型で円筒であるのが望ましいが、実際にＣＡＪシステムを実施する際にはフレーム材は回転されない。したがってフレーム材は上記したような形状に限定されるものではない。フレーム材は寸法、形状は湾曲管、捻回管、プリズム状断面管、八角形断面管などいかなるものでもよく、要するにフレーム材の端部が端部キャップに取付けられればよいのである。かかる特有なフレーム材−ブロックコネクター取付けユニットはフレーム材の操作または回転なしにフレーム材をブロックコネクターに取付け、かくして非円筒状、非線型または絡み合いフレーム材さえも使用できるのである。
【００３１】
ＣＡＪシステムは剛性ジョイントで接合された要素からなっているので、種々の利点がある。テーパー形接合点を除去したことによりモーメントを移送でき、要求された網目構造をモデル化するに際して仮想の蝶番を使用する必要がなく、デザインが簡単となる。そのモーメント抵抗能力の故にＣＡＪシステムは、延性のフレームや三角形のフレームなどにも採用できる。更に、フレーム材を梁（ビーム）のように扱うことができる。負荷はフレーム材に掛かり、したがって大音量スピーカーやライトなどの設備を節点だろうとフレーム材だろうと最も便利な場所に取付けることができる。
【００３２】
ＣＡＪシステムはブロックコネクターに固定的にモーメントに抵抗するように接合されたフレーム材（剛接骨組）を用いているので、フレーム材の圧縮耐久能力の利点をより大きく生かすことができ、その耐久能力は標準管およびボール節点システムの２倍までになる。その結果ＣＡＪシステムは直径が半分で長さが２倍の管を用いても、同じ寸法の管およびボール節点システムと同じ負荷耐久能力を有することができる。
【００３３】
接合ユニットにフレーム材を溶接する必要が無くなるため、ＣＡＪシステムは構造物建築の分野において使用できる材料の幅を大きくする。所望の強度、コスト、美観などの特性を具えた溶接に弱い種々の材料を、溶接による損傷を恐れることなく使用でき、掛かる応力を低減できる。また溶接をなくしたことで、組み立てが迅速となり、コストが低減し、工程が減少し、材料の消費も減少し、構造物建築の柔軟性を大きくすることができる。特にＣＡＪシステムはフレーム材のために組込み隙間を与えるので、２個のブロックコネクターの間にフレーム材を挿入することは最早問題ではなくなる。ある種の管およびボール節点システムとは異なり、ＣＡＪシステムは２個の固定節点の間でフレーム材の装填と交換を容易にする。スリーブがブロックコネクター間の長さのいくぶんを埋め合わせ、かつ接合前にスリーブがフレーム材と完全に重複するので、これが可能となるのである。
【００３４】
ＣＡＪシステムにはほとんどの剛性材料が採用できる。特に組み立てに際して溶接を必要としないので、アルミニウムや複合材など溶接に弱い材料でも、強度や延展性などの性質を損なうことなく、使用できる。
【００３５】
ＣＡＪデザインシステムの第２の実施例で内径（雌ネジ付き）フレーム材を具えたものを図９に示すが、ここでは前出の要素と同じものについては同一参照番号に添え字Ａを付けて表示する。端部キャップ１９Ａは全長ネジ付きスタッド８０と２個のジャムナット８２およびワッシャー３０Ａを介してブロックコネクター１４Ａに取付けられている。この配列体だと現場でブロックコネクターからの端部キャップの最大離間距離の調節が可能であり、フレーム材を２個のブロックコネクター間で所望の固定状態とすることができる。
【００３６】
端部キャップは円筒状であって、上側の開口からアクセスできる中空部を有しており、中空部の全体に亙って一定の直径であることが望ましい。端部キャップの外周形状は変化するので、頭部５２は底部５４よりも外周が小さい。頭部には外側に鋸歯ネジ３４Ａが刻設されており、フレーム材１５Ａの内側鋸歯ネジ４０Ａと螺合する。底部には外側に鋸歯ネジ３６Ａが刻設されていて、スリーブ１８Ａ上の内側鋸歯ネジ３８Ａと螺合する。フレーム材は端部キャップの頭部５２の雄ネジに取付け可能であり、端部内面に鋸歯ネジ４０Ａを具えている。端部キャップのベースは、ブロックコネクター接合面２８Ａと平行に延在しており、ブロックコネクター接合面２８Ａと同一高さで休止することができる。スタッドは端部キャップのベースを貫通延在してブロックコネクターの内部に入り込む。ジャムナット８２と端部キャップベース２４Ａとはワッシャー３０Ａにより分離されており、スタッドはブロックコネクターにネジ込まれる。
【００３７】
中空円筒状スリーブ１８Ａはフレーム材１５Ａと端部キャップ１９Ａとを囲繞するに充分な直径を有しており、長さ調節体として機能し、フレーム材に対して摺動可能である。スリーブの中空部はスリーブの開口した上部および底部の両方からアクセスすることが可能である。中空部の表面には端部キャップ底部外周上の鋸歯ネジ３６Ａと相補的な鋸歯ネジ３８Ａが刻設されている。端部キャップはスリーブをフレーム材とブロックコネクターとの間に固定するべく機能する。これにより、スリーブは、端部キャップとブロックコネクター１４Ａとの間でフレーム材からまたはフレーム材に掛かるモーメントに抵抗する。
【００３８】
ＣＡＪデザインシステムのこの雌ネジ付きフレーム材は前の実施例と同じ様に組み立てられる。つまりワッシャーとロックナットを取付けた引張り力ロッドを、端部キャップの底部を貫通してブロックコネクターにネジ込み端部キャップをブロックコネクターに移動可能に取付けるのである。ついでフレーム材はスリーブを通過して挿入され、フレーム材はそのネジが端部キャップと整列するように位置付けられる。ワッシャーおよび引張り力スタッドの一部とともに端部キャップはフレーム材の方へ移動される。端部キャップ外周上の鋸歯ネジはフレーム材内面上の鋸歯ネジと螺合し、スパナーレンチなどを用いて締められる。ワッシャー３０Ａが端部キャップベースとジャムナットとの間で密着すると、フレーム材の下端４４Ａは端部キャップの肩部４２Ａと密着する。円筒状スリーブの内面上の鋸歯ネジは端部キャップの外面上の鋸歯ネジと螺合し、スパナーレンチで締めるとスリーブの下端がブロックコネクター接合面２８Ａと密着する。
【００３９】
互いに相補的な、フレーム材を端部キャップに取付ける鋸歯ネジと、スリーブを端部キャップに取付ける鋸歯ネジと、はネジ方向を互い違いにして組み立てをより容易にすることができる。ネジ方向を互い違いにすることにより、例えば端部キャップをフレーム材にネジ込んでから、端部キャップとフレーム材との間の当初のネジ接合を逆転させずに、スリーブを端部キャップにネジ込むことができる。端部キャップとフレーム材、端部キャップとスリーブの２つの取付け点の間でネジ方向を互い違いにできるならば、ネジ方向は時計回りでも反時計回りでもよい。フレーム材を端部キャップにまたスリーブを端部キャップに取付ける手段としてこの実施例では相補的な鋸歯ネジを採用したが、好ましくはないにしても例えば溶接などの他の取付け手段をＣＡＪシステムに用いてもよい。
【００４０】
他の実施例では引張りボルト６０が軸方向に中空であり、図１０に示すようにその開口６２を介してワイヤーＷがボルトの中央通路６４を通過する。前述したように、ブロックコネクターの形状は図示のものには限定されない。要するに取付けユニット１６がブロックコネクター１４に対してフレーム材５を固定的に位置付けできればよいのである。図１１、１１Ａに示す実施例にあっても、ブロックコネクター７０は中空で各接合面７４に開口７２を具えており、網目構造体内に用いられているワイヤーを収受できる。またブロックコネクターには、ワイヤーを通すためのアクセスを可能とするハッチ７８が形成されている。
【００４１】
フレーム材は内部中空部を有していると記載したが、中実状で実質的に中空でなくともよい。フレーム材の中実度は必要とされる耐負荷容量その他の設計要因により左右される。
【００４２】
以上の実施例におけるＣＡＪデザインシステムは引張りボルトを用いて端部キャップをブロックコネクターに取付けているが、全長ネジ付きスタッドなどの他の取付け手段を用いてもよい。
【００４３】
さらにＣＡＪデザインシステムにはネジ付きブッシュを具えて、図１２に示すように異なる直径のパイプを接合するようにもできる。ブッシュ７９により異なる寸法の管状フレーム材８０を同じブロックコネクターに接合することができる。
【００４４】
さらにブロックコネクター１４Ａ、座ぐり凹部２８Ａ、圧縮スリーブ１８Ａ、端部キャップ２４Ａの設計の柔軟性により、システムは種々の直径の管状フレーム材を同じ節点で収受することができ、ネジ付きブッシュ７９の使用を必要としない寸法にすることができる。
【符号の説明】
【００４５】
９    網目構造体
１２    接合手段
１４    ブロックコネクター
１５    フレーム材
１６    取付けユニット
１８    スリーブ
１９    端部キャップ
２０    取付け機構
【図１】
2010229811.tif 000003
【図２】
2010229811.tif 000004
【図３】
2010229811.tif 000005
【図４】
2010229811.tif 000006
【図５】
2010229811.tif 000007
【図６】
2010229811.tif 000008
【図７】
2010229811.tif 000009
【図８】
2010229811.tif 000010
【図９】
2010229811.tif 000011
【図１０】
2010229811.tif 000012
【図１１】
2010229811.tif 000013
【図１１Ａ】
2010229811.tif 000014
【図１２】
2010229811.tif 000015
【外国語明細書】
2010229811000001.pdf