カーテンウォール埋め込み部品: 機能、種類、重要性

簡単な答え: カーテンウォール埋め込み部品 は、建物の構造フレーム (コンクリート スラブ、梁、または柱) に鋳造される鋼製アンカー コンポーネントで、カーテン ウォール ファサードを吊るすための固定接続ポイントを提供します。これらがなければ、カーテン ウォール システムには構造物への信頼できる荷重伝達経路がありません。カーテンウォールは確かにファサードの一種であり、床や屋根に荷重をかけずに建物の外皮を囲む、耐荷重性のないガラス、金属、または石の外皮です。

カーテンウォール埋め込み部品とは何ですか?

埋め込み部品 (埋め込みプレート、アンカー プレート、または鋳込みアンカーとも呼ばれる) は、コンクリートを注入する前に型枠の内側に配置されるプレハブ鋼製アセンブリです。コンクリートが硬化すると、プレートは構造物に永久に固定され、スラブの端または柱の表面に面一またはわずかに盛り上がった面が露出します。カーテン ウォール ブラケットとマリオン コネクタは、ファサードの設置中にこれらのプレートに溶接またはボルト締めされます。

一般的な組み込み部品アセンブリは次のもので構成されます。

• アンカープレート: 平らな鋼板で、通常は 150×150 mm ～ 300×300 mm、厚さは設計荷重に応じて 10 mm ～ 20 mm の範囲です。
• 頭付きスタッドまたは鉄筋アンカー: プレートの背面に溶接され、コンクリートに突き出て、引張およびせん断能力が向上します。カーテン ウォールの用途では、スタッドの直径 13 mm、16 mm、19 mm が最も一般的です。
• ループまたは位置決めバーを配置します。 打設前および打設中に鉄筋ケージ内のアセンブリを正しい高さと位置合わせに保持するタイワイヤー フックまたは鉄筋フレーム。
• 腐食防止: 沿岸および高湿度の環境向けには、溶融亜鉛めっき (ISO 1461 に基づく最小 85 µm) またはステンレス鋼 (グレード 304 または 316)。

公差は重要です。ほとんどのカーテン ウォール システムでは、埋め込まれたプレート面で ±6 mm の位置公差が許容されます。この範囲を超えるエラーがある場合は、シミング、スロット付き接続ハードウェア、または高価な修復グラウトが必要になります。

カーテンウォールはファサードですか?

はい。カーテン ウォールは特定のタイプの建物ファサードであり、完全に耐荷重性がなく、主要な構造フレームから吊り下げられているか、または主要な構造フレームに取り付けられています。 「ファサード」という用語は、耐力石積み壁、プレキャスト コンクリート パネル、雨よけクラッディングなど、すべての外部クラッディング システムをカバーします。カーテン ウォールは次の点で区別されます。

• 構造上の役割がない: 自身の自重のみを支え、風、地震、熱負荷をアンカー ポイントを介してフレームに伝達します。床と屋根の荷重は完全にバイパスされます。
• 連続艶出しまたはパネル化されたスキン: ユニット化またはスティックビルドのアルミニウムフレームは、ガラス、金属スパンドレルパネル、または石材のクラッディングを、建物の表面を覆うグリッドシステムに保持します。
• 全高スパン: カーテンウォール パネルは通常、床から床 (階高 3 ～ 5 m) または床から 2 階まで広がり、各スラブ接続部で重力荷重を伝達します。

この区別はエンジニアリングにとって重要です。耐力ファサード壁は圧縮応力を考慮したサイズにする必要がありますが、カーテン ウォールの接続は張力 (風の吸引による引っ張り)、せん断力 (風圧と自重)、および熱移動への対応のみを考慮して設計する必要があります。

カーテンウォールは歴史的に何に使用されていましたか?

「カーテンウォール」という用語は、中世の要塞建築に由来します。城の設計において、カーテン ウォールは防御塔を接続する高い周囲の壁であり、屋根を支えるというよりも攻撃者の侵入を阻止するために設計されました。城の内部からの構造的な負荷はまったくありませんでした。その唯一の目的は囲いと防御でした。

近代建築の意味は、鉄骨構造により高層ビルに石積みの耐力壁が不要になった 19 世紀後半から 20 世紀初頭にかけて現れました。主要なマイルストーンには次のようなものがあります。

• 1851 – クリスタルパレス、ロンドン: ジョセフ・パクストンのプレハブ鋳鉄と板ガラスの構造は、建物の外皮全体が軽量の非構造外皮になり得ることを実証しました。
• 1917 ～ 1922 年 – ハリディ ビル、サンフランシスコ: コンクリートフレームから完全にガラスのファサードが吊り下げられた、高層ビル初の真のガラスカーテンウォールとしてよく引用されます。
• 1950年代 – レバーハウスとシーグラムビル、ニューヨーク: ミース ファン デル ローエと SOM は、全ガラスのカーテン ウォールを企業モダニズムの定義的な美学として確立し、世界的な採用のきっかけとなりました。
• 1970 年代～現在: ユニット化されたカーテン ウォール システム (工場で組み立てられた床から床までのパネル) は、高層建築用の労働集約的な棒で組み立てられたシステムに代わって、現場での設置時間を 30 ～ 50% 短縮します。

今日、カーテン ウォールは主に、自然光を最大限に取り入れ、建物の重量を軽減し、建設スケジュールを短縮し、商業用、施設用、住宅用の高層ビルで現代的な建築表現を実現するために使用されています。

カーテンウォールがなぜ重要なのでしょうか?

カーテンウォールは複数の重要な機能を同時に果たしており、これが現代の商業建築におけるカーテンウォールの優位性を説明しています。

カーテンウォールには壁アンカーが必要ですか?

はい、アンカー固定はカーテン ウォール システムの基本的な構造要件です。カーテン ウォール自体には建物荷重がかからないため、すべての風力、パネルの自重による重力荷重、および地震慣性力が、個別のアンカー ポイントを介して構造フレームに伝達される必要があります。この要件には例外はありません。

カーテンウォールアンカーシステムの種類

• 鋳込み埋め込みプレート (最も一般的): コンクリート打設前に型枠に設置します。最高の耐荷重と最も信頼性の高い位置精度を提供します。スタッドのサイズとパターンに応じて、引張およびせん断で 20 ～ 100 kN の荷重容量を実現できます。
• 後付けアンカー: 建設後に硬化したコンクリートに拡張アンカーまたは化学 (エポキシ) アンカーを穴あけします。埋め込まれたプレートが見つからなかったり、位置が間違っていたり、指定されていない場合に使用されます。 C25/30 以上のコンクリートのケミカル アンカーは、アンカーあたり 15 ～ 60 kN の引張耐力を達成できますが、慎重な穴の清掃と硬化時間の管理が必要です。
• キャストインチャンネルシステム（ハルフェン、ジョーダールタイプ）： 連続的なスロット付きチャネルがスラブの端に鋳造されており、ボルトイン T ヘッド コネクタをチャネルの長さに沿った任意の場所に配置できます。卓越した取り付けの柔軟性を提供します。穴あけなしで±50 mm 以上の水平調整が可能です。
• アンダーカットアンカー: フレア穴プロファイルに機械的に連結されています。掘削深さが制限され、従来の拡張アンカーが制限されている薄いスラブまたはポストテンション構造に使用されます。

カーテンウォールアンカーはどのような荷重に耐えなければなりませんか?

• 死荷重（重力）： ガラス、アルミニウムフレーム、およびスパンドレル充填材の自重（標準的なユニット化システムの場合、通常 30 ～ 80 kg/m²）は、各ユニットの底部にあるベアリングアンカーを介してスラブに伝わります。
• 風荷重（横方向）： 正圧 (ファサードを内側に押す) と負圧、つまり吸引 (ファサードを外側に引っ張る) の両方に抵抗する必要があります。高層ビルの角ゾーンでは、ファサードのフィールドよりも 1.5​​ ～ 2 倍高い風圧が発生することがあります。
• 熱の動き: アルミニウムは 23 × 10⁻⁶/°C で膨張します。高さ 6 m のパネルは、50°C の温度範囲で ±7 mm 移動する可能性があります。アンカーの設計では、長穴またはスライド接続を介してこの動きが可能でなければなりません。そうしないと、熱応力によってガラスに亀裂が入ったり、マリオンが座屈したりすることがあります。
• 地震ドリフト: 地震時の階間のラッキングにより、階間の相対的な水平移動が発生します。アンカーは、風力と重力の耐荷重を維持しながら、拘束することなくこのドリフト (多くの場合 10 ～ 40 mm) を許容する必要があります。

埋め込み部品をカーテン ウォール システムに接続する方法

埋め込みプレートは、複数の部分からなるロード パスの最初のコンポーネントにすぎません。完全な接続は通常、以下で構成されます。

• 埋め込みプレート： スラブまたはビームに鋳造します。溶接またはボルトのベース サーフェスを提供します。
• スチール製ブラケットまたはクレビス: 現場で埋め込みプレートに溶接またはボルト固定されます。荷重をカーテンウォールからプレートに戻します。ブラケットは通常、コンクリート構造の公差を補正するために 3 軸調整機能 (各方向に ±25 mm) を備えて設計されています。
• アルミニウム製トランサムまたは敷居コネクタ: スチールブラケットにボルトで固定します。構造用鋼からアルミニウム製カーテンウォールフレームシステムへの移行。
• サーマルブレーク: スチールブラケットとアルミニウムフレームの間にあるポリアミドまたはグラスファイバーアイソレータは、ブラケット内部の面での伝導熱損失と結露を防ぎます。

防火も設計上の考慮事項です。耐火床アセンブリを通過または隣接するスチール製ブラケットには、通常、床の防火定格を維持するために発泡塗料またはミネラルウールパッキンが必要ですが、商業建築では通常 60 ～ 120 分かかります。

組み込み部品の取り付けが不十分なことが原因で発生する一般的な障害

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