カーテンウォール埋め込み部品 |鋳込みアンカーとブラケット

カーテンウォールは何に使われていたのか — 中世の防衛から現代のファサードまで

「カーテンウォール」という用語は、中世の軍事建築に由来します。カーテン ウォールは、2 つの要塞化された塔または要塞の間にある外側の防御壁の一部であり、構造上のアンカー ポイントの間に吊り下げられた「カーテン」です。屋根や床にかかる荷重はありませんでした。その役割は純粋に囲い込み、防御することでした。この特徴、つまりそれ自体は構造的ではないが構造支持体の間にまたがる壁は、現代の建築の定義に直接引き継がれています。

現代の建築において、カーテン ウォールは、建物の外側を囲みますが、建物の床や屋根の荷重をまったく伝達しない、軽量の非構造被覆システムです。 20 世紀初頭、鋼鉄と鉄筋コンクリートの構造フレームの開発によって実用化されました。これにより、外壁に構造的荷重を加えることなく、建物を内部骨格で完全に立てることが可能になりました。近代建築における最初の完全ガラス張りのカーテンウォール ファサードは、サンフランシスコのハリディー ビルディング (1918 年) に登場しました。 1950 年代までに、アルミニウム押出技術によりこのシステムは広く採用できるようになり、現在では世界中の商業用高層ビルの大部分がカーテン ウォール システムで覆われています。

これらのシステムを構造フレームに固定する埋め込み部品は、中世の原理 (構造内のアンカー ポイントによって保持される非耐荷重外板の広がり) とその現代の工学的表現の間の技術的連続性を表しています。

カーテンウォールは金属ですか — 材料、コンポーネント、システム構成

最新のカーテン ウォール システムには相当量の金属が含まれていますが、均質な意味では金属壁ではありません。これは、金属フレーム部材がシステム内の構造負荷を担持する複合アセンブリであり、ガラス、アルミニウム複合パネル、石材、テラコッタ、または断熱スパンドレル パネルなどのさまざまな充填材がフレーム部材間の空隙を埋めて耐候性エンベロープを提供します。

フレームシステム (マリオンと欄間) は、現代ではほぼ普遍的にアルミニウムで作られています。アルミニウム合金 6063 の押出成形品は、単一の押出ダイからの高い強度重量比、優れた耐食性、無制限の断面の複雑さを兼ね備えています。 4 メートルのスラブ間スパンの標準カーテン ウォール マリオンは、次の風荷重に耐えます。 1.5～3.0kPa およその重さのセクションに 3～5kg/m — 同等のコストで他の金属押出材が匹敵することのできない構造効率。

カーテンウォールは構造的ですか — 荷重経路と埋め込み部品エンジニアリング

カーテン ウォールは、厳密な工学的な意味では非構造体です。床荷重、屋根荷重、または他の建築要素の重量を支えません。主要な構造フレーム (コンクリートまたはスチール) は、カーテンウォールから完全に独立して立って機能します。ただし、「非構造」は「負荷がかからない」という意味ではありません。カーテン ウォール システムには重大な設計負荷がかかり、この負荷は慎重に設計され、埋め込み部品とブラケット システムを通じて構造に伝達される必要があります。

カーテンウォール埋め込み部品 — タイプ、設計、および設置要件

カーテン ウォールの埋め込み部品は、単一の製品カテゴリではなく、構造下地、設計荷重の大きさ、必要な調整範囲、建設プログラムの制約に基づいて選択されるアンカー タイプのファミリーです。現在行われている主なタイプは次の 4 つです。

• キャストイン チャンネル (Halfen、Jordahl、または同等のもの): T ボルト スロットを備えた連続的な熱間圧延鋼製チャンネルで、打設中にコンクリート スラブまたは柱面に鋳造されます。チャネルは、その長さに沿った無限の位置調整と、単位長さあたりの定義された耐荷重を提供します。鋳込みチャネルは、新築の高層ユニット化カーテンウォールに推奨される埋め込み部品です。フレームの測量後にブラケットの位置を微調整して、構造物の完成位置に合わせて調整することができます。負荷容量の範囲は次のとおりです。 アンカーボルトあたり25 kN～80 kNのせん断力 溝の断面とコンクリートの強度によって異なります。
• 溶接プレート埋め込み部品（せん断スタッドまたはアンカーバーを備えた鋼製面プレート）： せん断スタッドまたは変形バーアンカーが溶接された平らな鋼板で、型枠に配置され、構造要素に鋳造されます。その後、ブラケットは現場でフェースプレートに溶接されます。溶接プレート システムは、高点荷重が集中する場所、つまりトランスファ ビームでのファサード サポート、大判の石材パネルを備えたフィーチャ ファサード、またはブラケットの形状によりチャネル システムの使用が妨げられる場所で使用されます。構造を変更しないと鋳造後の調整ができないため、設置時に最も高い位置精度が必要です。
• 後付けアンカー (化学的または機械的拡張): 構造躯体の完成後、硬化したコンクリートにドリルで穴をあけて設置するアンカーです。化学樹脂アンカーと機械的拡張アンカーはどちらも、コンクリートが十分な強度を持ち、製造業者の ETA (欧州技術評価) または ICC-ES 承認に従ってエッジ距離が維持されている限り、鋳込みシステムと同等の荷重を達成します。後施工アンカーは、改修プロジェクト、設計変更、鋳込み位置のミス、鋳込み部品の型枠へのアクセスが不可能な構造物に使用されます。これらにより、現場での重要な品質管理要件が導入されます。ドリル角度、穴の清浄度、樹脂温度はすべて、達成される耐荷重に影響します。
• プレキャスト埋め込みインサート: プレキャスト コンクリート要素内の工場鋳造鋼インサート — プレキャスト柱またはスラブ エッジが管理された工場環境で製造されるプレキャスト フレームの建物で使用されます。工場出荷時の設定では、次の位置公差を実現します。 ±2mm 、現場打設コンクリートよりも大幅にタイトで、±10 mm であり、一貫して信頼性の高いアンカー形状を生成するため、ブラケットの設計が簡素化されます。インサートは通常、プレキャスト コンクリート メーカーの標準範囲からの独自製品です。

組み込み部品の取り付け公差と構造調整

埋め込み部品の位置精度は、カーテンウォール設置のコストとプログラムにとって非常に重要です。カーテン ウォール ブラケット システムは、有限の調整範囲を提供します。通常、 3軸±20～±30mm — 構造フレームの構造公差に対応するため。埋め込み部品がこの範囲外の場合、ファサードの設置を続行する前に修復が必要となり、コストと遅延が追加されます。

主要なカーテン ウォール プロジェクトの公差管理に対する業界標準のアプローチには、 3段階の調査プログラム : 打設前調査 (コンクリートを打設する前に型枠をチェック)、ストリップ後調査 (型枠を取り外した後に記録された施工位置)、および設置調査 (修復が必要な位置を特定するための設置前のファサード請負業者の調査)。高層プロジェクトでは、ストリップ後の調査データがカーテンウォール製造業者に直接供給されます。埋め込まれた部品を移動させるのではなく、ブラケットのオフセットが製造プログラムで調整され、構造上の建設時の位置が補正されます。

埋込部品の材質仕様と耐食性

カーテンウォールの埋め込み部品は、アルカリ性コンクリート環境 (pH 12 ～ 13) と、湿気や大気汚染物質にさらされる外部ブラケット ゾーンとの間の境界面で動作します。材料の選択は両方の環境に対応する必要があります。 2 つの主要な材料経路は溶融亜鉛めっき炭素鋼とステンレス鋼で、それぞれに特定の使用条件があります。

• 溶融亜鉛めっき炭素鋼 (HDG、ISO 1461): 内部または中程度の露出用途における埋め込みプレート、チャンネル、およびアンカーバーの標準仕様。亜鉛コーティング（最低 85ミクロン 6 mm を超えるセクションについては ISO 1461 に準拠） 40 ～ 60 年間の保護 C3 腐食性環境 (都市/工業雰囲気) では、犠牲陰極防食を介して保護されます。 HDG 埋め込み部品は、絶縁せずに異種金属 (アルミニウム、銅) と直接接触して使用しないでください。電気電位差により亜鉛の溶解が促進されます。
• ステンレス鋼 (グレード 316L / EN 1.4404): 海岸および海洋に隣接する用途、化学処理環境、プールの囲い、および埋め込まれた部品の表面に塩化物が堆積する可能性があるあらゆる用途に必要です。 316L のモリブデン含有量は、標準の 304 グレードにはない重要な耐塩化物孔食性を提供します。海洋に分類された環境 (露出した場所の海岸から約 1 km 以内) のすべての露出ブラケット コンポーネントは、少なくとも 316L である必要があります。二相ステンレス (グレード 2205) は、高強度と強化された耐塩化物性の両方を必要とする用途、つまり海底ファサード構造、潮汐帯建築向けに指定されています。
• バイメタル絶縁要件: アルミニウム製のカーテンウォール ブラケットがスチール製の埋め込み部品と接触する場合、電気腐食を防ぐために、PTFE、ネオプレン、または陽極酸化アルミニウムの絶縁ワッシャーまたはパッドを間に挟む必要があります。電解環境（溶解した塩を含む湿気）におけるスチールとアルミニウム間のガルバニック電位差により、このカップルの陽極材料であるアルミニウムの腐食が促進されます。この要件は、アルミニウム ファサード接続に関する BS EN 1999-1-1 (ユーロコード 9) および AAMA ガイドラインで指定されており、 交渉不可 沿岸用途で。