JP2013129972A

JP2013129972A - カーテンウォール形式の外壁構造

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Publication number: JP2013129972A
Application number: JP2011279091A
Authority: JP
Inventors: Makoto Oyama; 誠尾山; Kiyoshi Tanaka; 潔田中; Daiko Ichioka; 大幸市岡
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: JP5892781B2

Abstract

【課題】外壁パネルのフレームの断面形状を小さくすることができるカーテンウォール形式の外壁構造を提供する。
【解決手段】柱梁４，５で構成される構造躯体の屋外側に外壁パネル２が懸架されるカーテンウォール形式の外壁構造１であって、外壁パネル２は、それぞれ相対する縦フレーム６と横フレーム７により枠体が構成され、柱４の側面と当接する柱側面当接部３ａと、外壁パネル２の縦フレーム６の側面と当接する外壁パネル当接部３ｂと、柱側面当接部３ａ及び外壁パネル当接部３ｂを繋ぎ、縦フレーム６の屋内側側面に当接する連結部３ｃとからなる断面略Ｚ型の外壁パネル支持材３により、外壁パネル２の縦フレーム６が柱４に懸架されている。また、外壁パネル支持材３は、外壁パネル当接部３ｂで、外壁パネル２の縦フレーム６に固定され、柱側面当接部３ａで、柱４に取り外し可能に懸架されているとよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、建物の柱梁からなる構造躯体にカーテンウォール形式で外壁パネルが固定されるカーテンウォール形式の外壁構造に関する。

従来、カーテンウォール形式の外壁構造では、外壁パネルの柱梁からなる構造躯体への固定を、外壁パネルの上端部と下端部をそれぞれ金物を介して、梁に固定することにより行われている。

このカーテンウォール形式の外壁構造では、躯体が地震等で層間変形する際、金物に設けた垂直・水平方向のクリアを利用して外壁パネルが回転することで、外壁パネル自身の変形を抑えて損傷を回避する構造となっている。

特開平１０−０７２８８６号公報

しかし、外壁パネルにかかる風圧力をすべて外壁パネルの構造材であるフレームで負担することとなるため、階層ごとに設けられる梁の間隔が離れているため、階高方向の縦フレームの断面を大きくせざるを得ず、フレーム部材のコストが高くなる問題があった。さらに、フレームの断面が大きくなることで、建物の外周寸法が大きくなるため、敷地対応の面で課題があった。

一方で、外壁パネルを柱梁からなる構造躯体の内部に配置し、外壁パネルのフレームを柱梁に固定する外壁構造も提案されているが、躯体が層間変形した際に、外壁パネルに力がかり、場合によっては外壁パネルが損傷することがある。また、パネル高さが制限されるため、プラン上の制約が多いこと、リフォーム時に外壁パネルの取り外しが困難といった課題があった。

本発明は、以上のような問題点に鑑み、外壁パネルのフレームの断面形状を小さくすることができるカーテンウォール形式の外壁構造を提供することを課題とする。

上記の課題は、柱梁で構成される構造躯体の屋外側に外壁パネルが懸架されるカーテンウォール形式の外壁構造であって、
該外壁パネルは、それぞれ相対する縦フレームと横フレームにより枠体が構成され、
該柱の側面と当接する柱側面当接部と、
該外壁パネルの縦フレームの側面と当接する外壁パネル当接部と、
柱側面当接部及び外壁パネル当接部を繋ぎ、縦フレームの屋内側側面に当接する連結部とからなる断面略Ｚ型の外壁パネル支持材により、外壁パネルの縦フレームが構造躯体の柱に懸架されていることを特徴とする外壁構造により解決される。

この外壁構造では、外壁パネルがカーテンウォール形式で、柱梁で構成される構造躯体に取り付けられ、外壁パネルの縦フレームがそれぞれ外壁パネル支持材により、構造躯体の柱に懸架される形で実現されているので、風圧力を全て外壁パネルフレームで負担するカーテンウォール形式の外壁構造であっても、建物の階高との兼ね合いで間隔が開いてしまう梁間に外壁パネルを取り付ける場合と比較して、柱間に取り付ける外壁パネルフレームの剛性が小さくてよく、外壁パネルフレームの断面寸法を小さく設定することができる。そして、外壁パネルフレームの断面寸法を小さくできることで、経済的な設計ができるとともに、フレーム材のスペースが少なくてすみ、断熱材の充填スペースが確保されるなど、効率的な設計をすることができる。

特に、該柱の側面と当接する柱側面当接部と、該外壁パネルの縦フレームの側面と当接する外壁パネル当接部と、柱側面当接部及び外壁パネル当接部を繋ぎ、縦フレームの屋内側側面に当接する連結部とからなる断面略Ｚ型の外壁パネル支持材により、外壁パネルの縦フレームが構造躯体の柱に懸架することにより実現しているので、リフォーム時等に外壁の取り外しが可能である他、外壁パネル支持材の寸法を変更することで、外壁面を屋外側に張り出した一部張出形式の外壁面とすることができる。

また、外壁パネル支持材により部分的に外壁パネルを支持しているので、熱橋を軽減することができ、さらに、断熱層を構造躯体の外側に設け、それぞれの外壁パネルの断熱層を連続させることで、断熱性能の向上を図ることができる。

前記外壁構造において、外壁パネル支持材は、外壁パネル当接部で、外壁パネルの縦フレームに固定され、柱側面当接部で、構造躯体の柱に取り外し可能に懸架されているとよい。

外壁パネル支持材が外壁パネルの縦フレームに固定され、柱に取り外し可能に懸架されるようになされているので、外壁パネルが受ける風圧力や外壁パネル自身の荷重の柱への伝達を外壁パネル支持材と柱とのとりあいにより調整することができる。

さらに、前記外壁構造において、前記外壁パネルは、構造躯体の柱に対し、縦方向に少なくとも２以上の外壁パネル支持材により懸架されており、
最下端の外壁パネル支持材は、外壁パネルの鉛直荷重を柱に伝え、残りの外壁パネル支持材は、外壁パネルの鉛直荷重を柱に伝えないようになされているとよい。

外壁パネルは、構造躯体の柱に対し、縦方向に少なくとも２以上の外壁パネル支持材により懸架されているなかで、最下端の外壁パネル支持材にのみ、外壁パネルの鉛直荷重を柱に伝えるようになされているため、構造躯体の柱のうち、軸力がかかる部分が、柱の下端部から最下端の外壁パネル支持材が懸架される範囲に限定されるため、柱にかかる軸方向の荷重に対し、柱の荷重負担範囲が下部に限定されるため、柱の座屈耐力を上げることができ、柱の断面形状を小さくし、経済的な設計を行うことができる。

また、前記外壁構造において、最下端の外壁パネル支持材には、柱からの外壁パネルの抜けを防止する抜け止め防止金物が備えられているとよい。

外壁パネルが外壁パネル支持材を介して、柱に懸架されているにもかかわらず、最下端の外壁パネル支持材に、柱からの外壁パネルの抜けを防止する抜け止め防止金物が設けられているので、地震時等に上下方向の移動があった場合でも、外壁パネルの上下方向の移動を阻止することができ、外壁パネルの脱落も防止することができる。

また、この外壁構造において、隣り合う外壁パネルどうしが、外壁パネルを柱に固定するそれぞれの外壁パネル支持材を介して連続しているとよい。

外壁パネル支持材を介して連続して、隣り合う外壁パネル同士が配置されているので、外壁パネルどうしの間隔が、外壁パネル支持材により一定に確保され、外壁パネルどうしの目地幅を安定したものとすることができる。

本発明は以上のとおりであるから、外壁パネルのフレームの断面形状を小さくすることができるカーテンウォール形式の外壁構造を提供することができる。

図（イ）は、本発明の第１の実施形態である外壁構造を示す断面平面図、図（ロ）は、図（イ）のＡ−Ａ線断面側面図、図（ハ）及び（ニ）は、図（ロ）の一部拡大側面図である。図（イ）は、外壁パネルが取り付けられる柱梁からなる外壁構造を示す正面図、図（ロ）は、図（イ）のＢ−Ｂ線断面図である。図（イ）は、外壁パネルの構造躯体への取付け状況を示す一部拡大斜視図、図（ロ）は、構造躯体の柱を示す断面平面図である。隣り合う外壁パネルの取付け状況を示す断面平面図である。図（イ）は、最下端以外の外壁パネル係止体への外壁パネル支持材の取付け状況を示す断面正面図、図（ロ）は、最下端の外壁パネル係止体への外壁パネル支持材の取付け状況を示す断面正面図である。図（イ）は、抜け止め防止金物の使用状況を示す斜視図、図(ロ)は、抜け止め防止金物を示す斜視図、図（ハ）は、外壁パネル支持材を示す斜視図、図（ニ）及び（ホ）は、抜け止め防止金物及び外壁パネル支持材の取付け状況を示す断面正面図である。外壁パネルから構造躯体の柱への荷重の伝わり状況を示す部分断面側面図である。本発明の第２の実施形態を示す断面平面図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１、２に示す本発明の第１の実施形態である外壁構造１において、２は外壁パネル、３は外壁パネル支持材、４は構造躯体の柱、５は構造躯体の梁である。

外壁パネルは、図２に示す、左右に垂直方向に配置される柱４，４と、上下に水平方向に配置される梁５，５とにより構成される構造躯体の屋外側に外壁パネル２が、カーテンウォール形式で懸架される。ここでは、上下の梁５，５は、上フランジと下フランジと上下のフランジを繋ぐウェブよりなるＨ型鋼が使用され、左右の柱４，４には、Ｃ型鋼が用いているが、柱及び梁の形状に限定はなく、下側の梁がコンクリート基礎であってもよい。

外壁パネル２は、フランジとフランジをつなぐウェブで構成される溝型鋼からなる左右の縦フレーム６，６と、同じく溝型鋼からなる上下の横フレーム７，７により枠体を構成した外壁パネルフレームの一方の面に、ウレタンフォームからなる板状の外張断熱材８と、外張断熱材の端部に配置される上下方向に伸びる下地桟９と、外張断熱材８及び下地桟９を介して外壁パネルフレームに固定される外壁面材１０により構成される。１１は、外張断熱材８と下地桟９と外壁面材１１により構成される縦方向に延びる通気層である。また、１２は、外壁パネルフレーム枠内に充填される繊維系断熱材、１３は、繊維系断熱材１２を外壁パネルフレーム内に保持するための透湿防水シートである。

図１（ロ）、図３（イ）に示すように、縦フレーム６のウェブ６ａには、所定間隔で、外壁パネル支持材３を固定するための孔１４があけられ、縦フレームの内側６ｂには、孔１４と同心円となるように、ナット１５が取り付けられている。

外壁パネル支持材３は、図１、図３（イ）に示すように、柱４の壁面方向側面と当接する柱側面当接部３ａと、外壁パネル２の縦フレーム６のウェブ部である側面と当接する外壁パネル当接部３ｂと、柱側面当接部３ａ及び外壁パネル当接部３ｂとを繋ぎ、柱４の屋内外方向側面及び縦フレーム６のフランジ部である側面とにそれぞれ両面が当接する連結部３ｃとからなる、断面略Ｚ型の支持材である。

外壁パネル支持材３の外壁パネル当接部３ｂには、皿ボルト１６の軸部１６ｂを挿通し、頭部１６ａと係合する孔３ｄが設けられ、縦フレーム６に設けられた孔１４及びナット１５に、外壁パネル支持材３を介して皿ボルトを固定することで、外壁パネル支持材３が外壁パネル２の縦フレーム６に固定される。

なお、図４に示すように、隣り合う外壁パネル２，２は、それぞれの縦フレーム６，６どうしを、縦フレーム６，６にそれぞれ固定された外壁パネル支持材３，３どうしを介して当接して配置されるため、つまり、外壁パネル２，２の縦フレーム６，６どうしの間は、それぞれの縦フレーム６，６に固定され外壁パネル支持材３，３の外壁パネル当接部３ｂ，３ｂの厚みによって確保されるため、外壁パネル支持材３を縦フレーム６に固定する皿ボルト１６の頭部１６ａは、外壁パネル支持材３の面外へ突出せず、板厚内に確実に収まるように、皿ボルト１６を挿通する孔３ｄには、皿ボルト１６の頭部１６ａにあわせてテーパが設けられている。

一方、外壁パネル支持材３の柱側面当接部３ａには、柱４に固定された外壁パネル係止体１７に係合するための切欠き３ｅが設けられている。

外壁パネル係止体１７は、図３（ロ）に示すように、柱４の相対する両側面に設けられた孔４ａ，４ａに通される本体部としての長ボルト１７ａと、柱４の両側面から突出する長ボルト１７ａに固定されるナット１７ｂ，１７ｂとからなる。ナット１７ｂの柱４側の面には、外壁パネル支持材３の柱側面当接部３ａの切欠き３ｅの係止を誘導するためのテーパ１７ｃが設けられている。なお、１８は、柱４と外壁パネル支持材３との間に介設され、振動対策としての柱４の揺れの抑制や、地震時の柱４と外壁パネル支持材３との擦れ音を防止するための振動スペーサーである。

図１、図３に示すように、外壁パネル２は、外壁パネル支持材３‥を介して、柱４に取り外し可能に懸架され、ここでは、上下方向に間隔をあけて、４個の外壁パネル支持材３‥で係止されている。４個の外壁パネル支持材３‥のうち、最下端の外壁パネル支持材３を除く他の外壁パネル支持材３‥は、柱４に固定された外壁パネル係止体１７に対し、水平方向の変位は規制される一方、外壁パネル２の荷重は、外壁パネル支持材３を介して柱に４に伝えないようになされている。ここでは、図１（ハ）、図５（イ）に示すように、外壁パネル支持材３の柱側面当接部３ａに設けられた切欠き３ｅの幅は、外壁パネル係止体１７の本体部としての長ボルト１７ａの径に合わされており、切欠き３ｅの深さ寸法は、最下端の外壁パネル支持材３が、最下端の外壁パネル係止体１７に支持されたときに、隙間ができるように設定されている。

一方、４個の外壁パネル支持材３‥のうち、最下端の外壁パネル支持材３は、柱４に固定された外壁パネル係止体１７に対し、水平方向の変位は規制され、かつ、外壁パネル２の荷重は、外壁パネル支持材３を介して柱に４に伝えるようになされている。ここでは、図１（ニ）、図５（ロ）に示すように、外壁パネル支持材３の柱側面当接部３ａに設けられた切欠き３ｅの幅は、外壁パネル係止体１７の本体部としての長ボルト１７ａの径に合わされており、欠き３ｅの深さ寸法は、外壁パネル支持材３が、外壁パネル係止体１７に支持されたときに、切欠き３ｅを通じて外壁パネル係止体１７に荷重を伝えるように設定されている。

そして、最下端の外壁パネル支持材３に対しては、図６に示すように、外壁パネル係止体１７からの外壁パネル支持材３、つまり柱４からの外壁パネル２の脱落を抜けを防止するための抜け止め防止金物１９が取り付けられている。

抜け止め防止金物１９は、図６（イ）に示すように、方形プレート型のベース部１９ａと、ベース部１９ａの一方の端部から水平に突出する押さえ部１９ｂと、押さえ部１９ｂの端部から垂直に屈曲する鉤部１９ｃからなる断面略Ｊ字型をしている。ベース部１９ａには、外壁パネル係止体１７のナット１７ｂ及び長ボルト１７ａを挿通するための略ダルマ型の孔１９ｄがあけられている。さらに、ベース部１９ａには、図６（ハ）に示す外壁パネル支持材３の柱側面当接部３ａにあけられた孔３ｆとの係合により、外壁パネル支持材３が上下に動いたときに、外壁パネル支持材３から抜け止め防止金物１９が外れることを防止するための、係止部１９ｅが備えられている。ここでは、係止部１９ｅは、ベース部１９ａの一部を切り起こして形成されている。

図６（ニ）、（ホ）に示すように、外壁パネル係止体１７に支持された最下端の外壁パネル支持材３に対して、抜け止め防止金物１９が、孔１９ｄに外壁パネル係止体１７を挿通させて、押さえ部１９ｂが外壁パネル支持材３の上端部と当接するようにして取り付けられる。

抜け止め防止金物１９が外壁パネル支持材３に取付けられているので、外壁パネル２が層間変形時に柱４に対して上下方向に動いた場合であっても、外壁パネル支持材３が外壁パネル係止体１７から抜けることがない。また、抜け止め防止金物１９の孔１９ｄが略ダルマ型となっているので、柱４に対する外壁パネル２の変位を許容することができるので、外壁パネル２の層間変形を妨げることにはならない。また、抜け止め防止金物１９の係止部１９ｅと、外壁パネル支持材３の柱側面当接部３ａにあけられた孔３ｆとが係合するようになされているので、外壁パネル２の上下に動いたときに抜け止め防止金物１９と外壁パネル支持材３が分離することがない。

また、ここで、最下端の外壁パネル支持材３は、柱４の下端より、柱４の全長の１／４以下の位置に取り付けられている。

このカーテンウォール形式の外壁構造１では、図７に示すように、例えば外壁パネル２にかかる風圧力などの水平方向の荷重に対しては、外壁パネル支持材３を介して構造躯体である柱４に伝えられるが、外壁パネル２の鉛直荷重については、最下端の外壁パネル支持材３を介してのみ、柱４に伝えられるようになされている。

また、外壁パネルを外壁パネル支持材で柱に懸架しているだけなので、建物完成後であっても、外壁パネルだけを簡単に取り外すことができ、リフォームや補修時にも柔軟に対応することができる。

また、外壁パネルは、構造躯体の柱に対し、縦方向に少なくとも２以上の外壁パネル支持材により懸架されているなかで、最下端の外壁パネル支持材にのみ、外壁パネルの鉛直荷重を柱に伝えるようになされているため、構造躯体の柱のうち、軸力がかかる部分が、柱の下端部から最下端の外壁パネル支持材が懸架される範囲に限定されるため、柱にかかる軸方向の荷重に対し、柱の荷重負担範囲が下部に限定されるため、柱の座屈耐力を上げることができ、柱の断面形状を小さくし、経済的な設計を行うことができる。

さらに、外壁パネルに取り付けた最下端の外壁パネル支持材を介してのみ、外壁パネルの鉛直荷重を柱に伝えるようになされているので、抜け止め防止金物は、最下端の外壁パネル支持材にのみ取り付けるだけでよく、外壁パネルの抜け止め対策について効率よく実現することができる。

さらに、最下端の外壁パネル支持材が、構造躯体の柱の下端より、柱の全長の１／４以下の位置に取り付けられていることで、柱の座屈耐力をより向上させることができる。

図８に、本発明の第２の実施形態である外壁構造３１を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付し、重複した説明は控えることとする。

この外壁構造３１では、隣り合う外壁パネルのうち一部の外壁パネル３２のみが壁面より屋外側に突出して設けられる張出形式の外壁構造となっている。

張り出される外壁パネル３２を支持する外壁パネル支持材３３，３３の柱側面当接部３３ａの寸法を、外壁パネル３２の張出寸法に合わせて変更するだけで、張出形式の外壁構造とすることができる。なお、３４は、張出部の外壁パネル３２の一般部の外壁パネル２を繋ぐコーナーカバー材である。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、外壁パネル支持材として、柱側面当接部と外壁パネル当接部と連結部からなる断面略Ｚ型の支持材である場合について示したが、その形状に制限はなく、任意の形状であってよい。

また、外壁パネル支持材と柱との取付方法についても制限はなく、最下端の外壁パネル支持材によってのみ、柱に外壁パネルの鉛直荷重が伝えられる範囲において、任意の方法が選択されてよい。

また、上記実施形態では、外壁パネルとして外断熱通気外壁の場合について示したが、外壁パネルの構成に制限はなく、任意の構成が選択されてよいことはいうまでもない。

さらに、上記の実施形態では、隣り合う外壁パネルは、それぞれの縦フレームどうしを、縦フレームにそれぞれ固定された外壁パネル支持材どうしを介して当接して配置される場合について示したが、外壁パネルの縦フレームの間隔を、各縦フレームに固定される外壁パネル支持材の板厚によって確保されることは必要なく、外壁パネルの縦フレームの間隔に、各縦フレームに固定される外壁パネル支持材の板厚以外の隙間を設けた状態であってもよいのはいうまでもない。この場合は、皿ボルトは必ずしも、外壁パネル支持材の板厚内に収まる必要はなく、隣り合う外壁パネル間の間隔に影響を与えない範囲で、外壁パネル支持材の板厚から突出していてもよい。

また、抜け止め防止金物について、上記実施例では一例を示したが、抜け止め防止金物の機構、形状に制限はなく、外壁パネル係止体１７から外壁パネル支持材３の抜けを防止するために、任意の金物が用いられればよいのはいうまでもない。

また、本実施形態において、外壁パネル支持材は、外壁パネル当接部で、外壁パネルの縦フレームに固定され、柱側面当接部で、構造躯体の柱に取り外し可能に懸架されている場合について示したが、外壁パネル支持材は、柱側面当接部で、構造躯体の柱に固定され、外壁パネル当接部で、外壁パネルの縦フレームに取り外し可能に懸架されていてもよい。

１，３１・・・外壁構造
２，３２・・・外壁パネル
３，３３・・・外壁パネル支持材
４・・・柱（構造躯体）
５・・・梁（構造躯体）
６・・・縦フレーム（外壁パネル）
７・・・横フレーム（外壁パネル）
８・・・外張断熱材
９・・・下地桟
１４・・・孔（外壁パネル）
１５・・・ナット（外壁パネル）
１６・・・皿ボルト
１７・・・外壁パネル係止体
１９・・・抜け止め防止金物

Claims

柱梁で構成される構造躯体の屋外側に外壁パネルが懸架されるカーテンウォール形式の外壁構造であって、
該外壁パネルは、それぞれ相対する縦フレームと横フレームにより枠体が構成され、
該柱の側面と当接する柱側面当接部と、
該外壁パネルの縦フレームの側面と当接する外壁パネル当接部と、
柱側面当接部及び外壁パネル当接部を繋ぎ、縦フレームの屋内側側面に当接する連結部とからなる断面略Ｚ型の外壁パネル支持材により、外壁パネルの縦フレームが構造躯体の柱に懸架されていることを特徴とする外壁構造。
前記外壁パネル支持材は、
外壁パネル当接部で、外壁パネルの縦フレームに固定され、
柱側面当接部で、構造躯体の柱に取り外し可能に懸架されている請求項１に記載の外壁構造。
前記外壁パネルは、構造躯体の柱に対し、縦方向に少なくとも２以上の外壁パネル支持材により懸架されており、
最下端の外壁パネル支持材は、外壁パネルの鉛直荷重を柱に伝え、残りの外壁パネル支持材は、外壁パネルの鉛直荷重を柱に伝えない請求項１乃至２のいずれか一項に記載の外壁構造。
前記最下端の外壁パネル支持材には、柱からの外壁パネルの抜けを防止する抜け止め防止金物が備えられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の外壁構造。
隣り合う外壁パネルどうしが、外壁パネルを柱に固定するそれぞれの外壁パネル支持材を介して連続している請求項１乃至４のいずれか一項に記載の外壁構造。