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カーテンウォール埋め込み部品 被覆材の設置が開始される前に、建物の主要な構造フレーム (柱、梁、スラブ、または耐力壁) に鋳造される、事前に設置されたスチール アンカー アセンブリです。これらは、カーテン ウォール システム全体が吊り下げられ、風、地震、死荷重、および熱負荷に対して支えられる固定の機械的接続ポイントを提供します。埋め込み部品を正しく設計して配置しないと、カーテン ウォール システムを建物の構造に安全に、または耐久性を持って取り付けることはできません。これらは、設置されるファサード システムの最初の要素であり、最も重要ですが、建設が完了すると永久に隠されます。
関連する質問に直接答えると、カーテン ウォールは歴史的には、要塞構造物の耐荷重性のない外側の防御囲いとして使用されてきましたが、現代の使用法は、建築重量を負担しない外板という同じ原理に由来しています。現代のカーテンウォールは主に金属フレーム (アルミニウム、場合によってはスチール) ですが、固体金属パネルという意味での「金属」ではありません。フレーム、グレージング、および充填パネルの複合システムです。カーテン ウォールは非構造的です。カーテン ウォールは自重のみを支え、それに加えて課せられた横方向の荷重を埋め込み部品とブラケット システムを通じて構造フレームに伝達します。
「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。
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。
| コンポーネント | 代表的な材質 | 機能 | 金属含有量 |
|---|---|---|---|
| マリオン(垂直フレーム部材) | アルミニウム押出材 6063-T5/T6 | 一次スパニング部材、充填パネルの死荷重を支える | 100% 金属 |
| 欄間(横架材) | アルミニウム押出材 6063-T5/T6 | ガラス・パネルからの横荷重を抑制 | 100% 金属 |
| ビジョンガラスパネル | ダブルまたはトリプル IGU、Low-E コーティング | 採光、遮熱、天候の遮断 | なし(ガラススペーサーバー) |
| スパンドレルパネル | アルミニウム複合材料、ガラス、石、テラコッタ | 床スラブを隠し、不透明なバンドを提供します | 部分的(アルミニウム複合材)またはなし |
| アンカーブラケット | ステンレスまたは溶融亜鉛メッキ鋼板 | 埋め込み部分にマリオンを取り付けます。 3軸調整を提供 | 100% 金属 |
| 埋め込み部品 | 炭素鋼 (HDG) または 316L ステンレス | すべてのカーテン ウォール荷重を主構造に転送します | 100% 金属 |
| ガスケットおよびシーラント | EPDM、シリコーン、ポリウレタン | 耐候性シーリング、サーマルブレイク、防音 | なし |
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、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 システムにかかる主な横荷重。高層ビルのファサードの設計風圧は通常、次の範囲にあります。 1.0~4.0kPa 顔の主要部分では、 6.0kPa 建物の角や端に。埋め込まれたアンカー システムは、正 (内側) 圧力と負 (外側吸引) 圧力の両方に耐える必要があり、建物の設計耐用年数 (通常 50 年) にわたって疲労破壊することなく荷重の反転に対応する必要があります。
カーテン ウォール アセンブリ (ガラス、フレーム、パネル、シーラント、固定具) の自重は、マリオンを通って床スラブのアンカー ポイントに垂直に伝達されます。標準的な二重ガラスのユニット化パネルは約 30~40kg/㎡ パネルの総重量は次の死荷重を伝達します。 フロアレベルあたり 15 ~ 25 kN 典型的な幅 6 メートルのベイ、スラブ間の高さ 4 メートルの場合。死荷重アンカー (通常はスラブ端のみ) は、横荷重のみを支える拘束アンカーとは構造的に異なります。
アルミニウムは次の温度で膨張します。 23×10⁻⁶/℃ — 取り付けられているコンクリート構造物の約 2 倍の速度。 60°C の使用温度範囲で 4 メートルのアルミニウムマリオンが動きます 5.5mm 構造フレームに対して。埋め込まれた部品とブラケット システムは、ファサードや構造に応力を引き起こすことなく、この差動に対応する必要があります。これは、熱の動きを厳密に制限するのではなく、ブラケット アセンブリの長穴と摩擦制御されたスライド接続によって実現されます。
地震帯では、地震時に構造フレームに層間ドリフト、つまり隣接する階間の相対的な水平方向の変位が発生します。カーテン ウォール システムは、通常のドリフト値に対応する必要があります。 ±25~±75mm ガラスが割れたり、システムが天候排除機能を失ったりすることはありません。埋め込まれた部品の接続では、面外の風荷重耐性を維持しながら、この面内のラッキング動作を許容する必要があります。この二重の要件 (面外の剛性と面内の柔軟性) が、カーテン ウォールのアンカー ブラケットの設計を複雑にしています。
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。
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。
| 許容誤差パラメータ | 許容限界 | 超過の結果 | 一般的な修復 |
|---|---|---|---|
| 平面上の位置 (X-Y) | 描画位置より±10mm | ブラケット スロットの範囲を超えました。ブラケットが正しい位置に到達できない | 延長ブラケット プレート、補助溶接ラグ |
| 立面図での位置 (Z) | スラブ基準から±10 mm | マリオンの設置誤差は建物の高さを超えて蓄積される | シムパックまたは延長ブラケット |
| 埋込プレート面の鉛直 | 1:200 (1,000mm中5mm) | ブラケットから構造物の支持面積が減少。偏心荷重 | 面の角度を修正するためのスチール製パッキンプレート |
| スラブの端からフレームの面まで | 設計寸法より±15mm | 設計意図からのファサードの配置のオフセット | ファサードデータムを調整します。建築家にサインオフを通知する |
| インサートの欠落または位置ずれ | ゼロトレランス - 交換する必要があります | 構造能力が損なわれている。ファサードの荷重が伝達されない | 確認した位置にケミカルアンカーを後設置します |
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。
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。
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