JP2013129973A - カーテンウォール形式の外壁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】外壁パネルの交換及び耐力壁の配置を変更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とは別に、水平耐力を負担する耐力パネル５０が、外壁パネル２の屋内側であって、柱４間に配置され、耐力パネル５０の上端部と下端部とが、それぞれ梁５に固定されている。また、耐力パネル５０が、左右両端の縦材５０ａと、縦材５０ａどうしを繋ぐ少なくとも２以上の横架材５０ｂとからなる略ハシゴ型をしているとよい。
【選択図】 図１

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、従来のカーテンウォール形式の外壁構造では、外壁パネルを交換することが考慮されておらず、外壁パネルの交換を伴うリフォームができなかった。このため、構造躯体に取り付けられる耐力ブレースなどの耐力壁も取り外しのできない固定式のものが採用されている。

本発明は、以上のような問題点に鑑み、外壁パネルの交換及び耐力壁の配置を変更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、
該外壁パネルとは別に、水平耐力を負担する耐力パネルが、外壁パネルの屋内側であって、構造躯体の柱間に配置され、該耐力パネルの上端部と下端部とが、それぞれ構造躯体の梁に固定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、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りながら、外壁パネルとは別に、水平耐力を負担する耐力パネルが、外壁パネルの屋内側であって、構造躯体の柱間に配置されているので、スペースを有効に活用して外壁パネルと耐力パネルを配置することができ、外壁パネルと耐力パネルがそれぞれ干渉することがないので、建設当初の配置においても、リフォーム等の変更時においても、外壁パネル及び耐力パネルの配置を、制約を受けることなく行うことができる。

また、この耐力パネルの上端部と下端部とが、それぞれ構造躯体の梁に固定されるようになされているので、構造躯体の柱間の任意の位置に取り付けることができ、柱どうしの間隔が大きい場合であっても、柱どうしの間隔に制限されることなく、耐力パネルの構造上必要な幅寸法の耐力パネルを採用することができる。このため、たとえば、幅方向の広い外壁パネルを設けるために、柱どうしの間隔を大きく取った場合でも、柱間隔に制約されることなく、柱間隔によらない適切な幅寸法を持つ耐力パネルを採用することができる。

上記外壁構造において、耐力パネルが、左右両端の縦材と、該縦材どうしを繋ぐ少なくとも２以上の横架材とからなる略ハシゴ型をしているとよい。また、耐力壁パネルが取り外し可能であるとよい。

耐力パネルが左右両端の縦材と、該縦材どうしを繋ぐ少なくとも２以上の横架材とからなる略ハシゴ型をしているので、左右両端の縦材の上下端部を介して構造躯体の梁に固定することができ、耐力パネルだけで独立しているので、耐力パネルを構造躯体から任意に取り外し、他の場所への取り付けを容易に行うことができ、耐力パネルの配置変更を制約なく行うことができる。さらに、耐力パネルが略ハシゴ型をしているので、断面形状の変更だけでなく、横架材の数量を変更することで、耐力パネルの性能を容易に変更することができる。

本発明は以上のとおりであるから、外壁パネルの交換及び耐力壁の配置を変更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、耐力パネルを示す正面図、図（ロ）は、図（イ）のＤ−Ｄ線断面図、図（ハ）は、図（イ）のＣ−Ｃ線断面図、図（ニ）は、エンドプレートを示す平面図である。 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。 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。

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に示す本発明の実施形態である外壁構造１において、５０は耐力パネル、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。

耐力パネル５０及び外壁パネル２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。

図３に示すように、耐力パネル５０は、左右両端の縦材５０ａ，５０ａと、縦材５０ａどうしを繋ぐ横架材５０ｂからなり、略ハシゴ型をしている。横架材５０ｂは、ここでは縦方向に間隔をあけて５ヶ所設けられている。

縦材５０ａは、断面の縦横比の異なる長方形型の角型鋼管からなり、長手方向を耐力パネルの幅方向と平行になるように配置されている。横架材５０ｂは、段面コの字型の溝型鋼からなり、それぞれの横架材５０ｂ‥の開口部側を揃えて、縦材５０ａ間に固定されている。

縦材５０ａ，５０ａの上下両端部にはそれぞれ、柱梁と取り合うためのエンドプレート５１が取り付けられており、エンドプレート５１の中央部には、柱梁と固定するためのボルトを挿通し、かつエンドプレート５１の一つの辺に向けて開く略Ｕ字型の開口部５１ａが、左右の縦材５０ａの上下すべてにおいて同じ方向に向けてあけられている。また、縦材５０ａの両端部の一つの側面には、エンドプレート５１に挿通したボルトにナットを固定する際にアクセスするためのアクセス部５２が設けられており、ここでは、アクセス部５２とエンドプレート５１の開口部５１は同じ側に揃えるようにして、それぞれ、耐力パネル５０の屋内側となるように設けられている。

耐力パネル５０は、図１（イ）、図２に示すように、外壁パネル２とは独立して、外壁パネル２の屋外側であって、構造躯体柱４，４及び梁５，５で構成される空間内に配置される。また、耐力パネル５０は、左右の縦材５０ａ，５０ａのそれぞれ両端部に取り付けられたエンドプレート５１を介して、上下の梁５，５にボルトとナットで固定されている。

図３（ニ）に示すように、エンドプレート５１は、一つの辺に向けて開く略Ｕ字型の開口部５１ａが、左右の縦材５０ａの上下すべてにおいて同じ方向に向けてあけられているので、耐力パネル５０を水平方向、ここでは、屋外方向に移動させるだけで、構造躯体から取り外すことができる。

ここでは、耐力パネルに求められる耐力にあわせて、柱４，４間の略半分ほどの幅寸法の耐力パネルを用いているが、耐力パネルに求められる耐力にあわせて、柱４，４間の寸法と同じ幅寸法の耐力パネルなど、必要に応じて選択されればよい。

次に、外壁パネル及び外壁パネルの懸架方法について説明する。

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４（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４（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５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４（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４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６（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６（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。

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。

この外壁構造では、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りながら、外壁パネルとは別に、水平耐力を負担する耐力パネルが、外壁パネルの屋内側であって、構造躯体の柱間に配置されているので、スペースを有効に活用して外壁パネルと耐力パネルを配置することができ、外壁パネルと耐力パネルがそれぞれ干渉することがないので、建設当初の配置においても、リフォーム等の変更時においても、外壁パネル及び耐力パネルの配置を、制約を受けることなく行うことができる。

また、この耐力パネルの上端部と下端部とが、それぞれ構造躯体の梁に固定されるようになされているので、構造躯体の柱間の任意の位置に取り付けることができ、柱どうしの間隔が大きい場合であっても、柱どうしの間隔に制限されることなく、耐力パネルの構造上必要な幅寸法の耐力パネルを採用することができる。このため、たとえば、幅方向の広い外壁パネルを設けるために、柱どうしの間隔を大きく取った場合でも、柱間隔に制約されることなく、柱間隔によらない適切な幅寸法を持つ耐力パネルを採用することができる。

耐力パネルが左右両端の縦材と、該縦材どうしを繋ぐ少なくとも２以上の横架材とからなる略ハシゴ型をしているので、左右両端の縦材の上下端部を介して構造躯体の梁に固定することができ、耐力パネルだけで独立しているので、耐力パネルを構造躯体から任意に取り外し、他の場所への取り付けを容易に行うことができ、耐力パネルの配置変更を制約なく行うことができる。さらに、耐力パネルが略ハシゴ型をしているので、断面形状の変更だけでなく、横架材の数量を変更することで、耐力パネルの性能を容易に変更することができる。

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。

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。

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。

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。

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、耐力パネルが、左右両端の縦材と、該縦材どうしを繋ぐ少なくとも２以上の横架材とからなる略ハシゴ型をしている場合について示したが、耐力パネルの形態はこれに限定される必要はなく、柱と梁とブレースとからなっていてもよいし、その他の構成であってもよいのはいうまでもない。

また、上記実施形態では、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。

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
５０・・・耐力パネル
５０ａ・・・縦材（耐力パネル）
５０ｂ・・・横架材（耐力パネル）
５１・・・エンドプレート（耐力パネル）
５１ａ・・・開口部（エンドプレート（耐力パネル））
５２・・・アクセス部（耐力パネル）

Claims (3)

1. 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、
   該外壁パネルとは別に、水平耐力を負担する耐力パネルが、外壁パネルの屋内側であって、構造躯体の柱間に配置され、該耐力パネルの上端部と下端部とが、それぞれ構造躯体の梁に固定されていることを特徴とする外壁構造。
2. 前記耐力パネルが、左右両端の縦材と、該縦材どうしを繋ぐ少なくとも２以上の横架材とからなる略ハシゴ型をしている請求項１に記載の外壁構造。
3. 前記耐力壁パネルが取り外し可能である請求項１乃至２のいずれか一項に記載の外壁構造。

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