カーテンウォールは、建物の外壁を覆う構造物の一種で、外壁は構造的な役割を果たさず、建物内部を風雨から守る役割を果たします。カーテンウォールのファサードは、自重以外の構造荷重を負担しないため、軽量な材料で構成できます。カーテンウォールは、建物の床や柱の接合部を介して、横方向の風荷重を建物本体に伝達します。

カーテンウォールは、フレーム、壁パネル、耐候性材料を統合した「システム」として設計されることがあります。鉄骨フレームは、現在ではアルミ押出成形品に大きく取って代わられています。ガラスは、建設コストを削減し、建築的に美しい外観を実現し、自然光を建物の奥深くまで取り込むことができるため、一般的に充填材として使用されます。しかし、ガラスは光が視覚的な快適性や建物内の太陽熱吸収に与える影響を制御することをより困難にします。その他の一般的な充填材としては、石材ベニヤ、金属パネル、ルーバー、開閉可能な窓や通気口などがあります。

店舗システムとは異なり、カーテンウォール システムは、建物の揺れや動き、熱膨張や収縮、耐震要件、水の転換、コスト効率の高い暖房、冷房、室内照明のための熱効率などの設計要件を考慮して、複数のフロアにまたがるように設計されます。

歴史的に、建物は木造、石造、あるいはその両方で建設されていました。外壁は耐力壁であり、建物全体の荷重の大部分、あるいはすべてを支えていました。材料の性質上、建物の高さや窓の開口部の最大サイズには固有の制限がありました。^[要出典]

構造用鋼、そして後に鉄筋コンクリートの開発と普及により、比較的小さな柱で大きな荷重を支えることが可能になりました。外壁は非耐力壁とすることが可能になり、従来の耐力壁よりもはるかに軽量で開放的な空間となりました。これにより、外装ファサードとしてガラスの使用が増加し、現代のカーテンウォールが誕生しました。^[要出典]

柱梁構造やバルーン構造の木造建築は、カーテンウォールの初期バージョンと言えるでしょう。フレームが荷重を支えることで、壁自体が風雨を遮断したり採光したりするなど、他の機能を果たすことができました。^{[要出典] 18世紀後半のイギリスで}ディザリントン亜麻工場 などの建物に鉄が広く使われるようになり、後にクリスタル・パレスなどの錬鉄とガラスの建物が建てられると、カーテンウォールの開発に向けた構造的理解の基礎が築かれました。^[要出典]

オリエル・チェンバーズ（1864年）と16クック・ストリート（1866年）は、ともにイングランドのリバプールで地元の建築家で土木技師のピーター・エリスによって建てられたもので、ファサードにガラスを多用しているのが特徴です。中庭に向かって金属フレームのガラスカーテンウォールが備わっており、この建築的特徴を取り入れた世界初の建物の2つとなっています。^{[ 1 ]}オリエル・チェンバーズは、この種の建物としては世界最古のものとしてギネスブックに登録されています。 ^{[ 2 ]}大規模なガラス壁によって、光が建物の奥まで浸透し、床面積を有効活用して照明コストを削減できました。オリエル・チェンバーズは5階建てで延べ床面積が4,000 m2（43,000平方フィート）^で、エレベーターはありませんでした。当時エレベーターは発明されたばかりで普及していませんでした。^{[ 3 ]}自由の女神像（1886年）は、薄い非耐荷重の銅の外皮が特徴です。大規模な工場の建物では、製造に必要な光を確保するためにガラスを多用する必要があり、時にはすべてのファサードがガラス張りであるように見えることもありました。^{[ 4 ]}

古典様式で使用された全鋼製カーテンウォールの初期の例としては、ベルリンのライプツィヒ通りにあるカウフハウス・ティーツ [ de ]百貨店が1901年に建設された（その後取り壊された）が挙げられる。^{[ 5 ]}

初期のカーテンウォールには鋼製のマリオンが使用され、研磨された板ガラスがアスベストまたはグラスファイバーを配合したグレージングコンパウンドでマリオンに取り付けられていました。最終的には、グレージングコンパウンドの代わりにシリコン シーラントやグレージングテープが使用されるようになりました。ガラスを固定し、シールの完全性を保護するために外側のキャップを備えたデザインもありました。カーテンウォール設計が建築界を支配するようになった画期的な出来事は、国連本部と1952年に完成したレバーハウスで使用された、全く異なるシステムでした。 ^{[ 4 ]}

ルートヴィヒ・ミース・ファン・デル・ローエのカーテンウォールは、彼の建築デザインにおける最も重要な要素の一つです。ミースはシカゴの湖岸沿いの高層住宅設計においてカーテンウォールの試作を開始し、860-880 レイクショア・ドライブ・アパートメントでカーテンウォールの外観を実現しました。そして最終的に、900-910 レイクショア・ドライブでカーテンウォールを完成させました。このアパートメントでは、カーテンウォールはアルミニウムとガラスでできた自立した外壁となっています。900-910 以降、ミースのカーテンウォールは、ニューヨークの シーグラム・ビルを含む、その後のすべての高層建築設計に採用されました。

アルミニウム押出材がマリオンに広く使用されるようになったのは1970年代です。アルミニウム合金は、デザインや美観を考慮して、ほぼあらゆる形状に容易に押出成形できるという独自の利点があります。今日では、デザインの複雑さや形状はほぼ無限です。カスタム形状の設計・製造も比較的容易に行えます。カリフォルニア州にあるオムニ・サンディエゴ・ホテルのカーテンウォールは、建築事務所ホーンバーガー・アンド・ワーステルが設計し、JMIリアルティが開発を行い、サンシェードを一体化したユニット型カーテンウォールシステムの一例です。^{[ 6 ]}

1階のカーテンウォールの大部分は、縦方向には床の間、横方向には垂直部材の間に長い部材（スティックと呼ばれる）として設置されます。フレーム部材は工場で製作される場合もありますが、設置と窓枠の取り付けは通常、現場で行われます。

ラダーシステムは、スティックシステムに非常によく似ており、分割可能なマリオンを備え、ハーフボックスとプレートで構成され、スナップ留めまたはネジ留めで接合できます。これにより、カーテンウォールのセクションを工場で製造できるため、現場でのシステム設置にかかる時間を大幅に短縮できます。このシステムを使用する際の欠点は、構造性能の低下と、各マリオンの長さに沿って継ぎ目が目立つことです。

ユニット型カーテンウォールは、工場でパネルを製造・組み立てる必要があり、工場でグレージングを行う場合もあります。完成したユニットは建物の躯体に設置され、建物の外壁を形成します。ユニット型カーテンウォールの利点は、スピード、現場施工コストの削減、そして空調完備の室内環境における品質管理です。経済的なメリットは、通常、大規模なプロジェクトや現場労働コストの高い地域で顕著に現れます。

カーテンウォール技術の一般的な特徴であるレインスクリーン原理は、「レインスクリーン」の外側と内側の気圧の均衡が建物への水の浸入を防ぐという理論です。例えば、ガラスはグレージングリベートと呼ばれる空間で内側と外側のガスケットの間に挟まれています。グレージングリベートは外部に換気されているため、外側のガスケットの内側と外側の圧力は等しくなります。このガスケットの圧力が等しければ、ガスケットの継ぎ目や欠陥から水が浸入することはありません。

カーテンウォール システムは、空気や水が建物の外壁に浸透するのを防ぐだけでなく、それにかかるすべての負荷に対応できるように設計する必要があります。

カーテンウォールにかかる荷重は、マリオンを建物に取り付けるアンカーを通じて建物の構造に伝達されます。

固定荷重

自重とは、構造部材および構造物に恒久的に設けられる部材の重量を指します。^{[ 7 ]}カーテンウォールの場合、この荷重は、マリオン、アンカー、その他のカーテンウォール構造部材の重量に加え、充填材の重量で構成されます。カーテンウォールにかかるその他の自重には、カーテンウォールに取り付けられたサンシェードや標識なども含まれます。

風荷重

風荷重は、建物に風が吹くことによって建物に作用する垂直力です。 ^{[ 8 ]}カーテンウォールシステムは建物を包み込んで保護するため、風圧に抵抗します。風荷重は世界各地で大きく異なり、ハリケーンが発生しやすい地域の海岸近くで風荷重が最も大きくなります。プロジェクトの場所ごとに、建築基準法で必要な設計風荷重が指定されています。多くの場合、大きな建物や変わった形の建物では風洞実験が行われます。建物とその周辺の縮尺模型を作り、風洞に設置して、問題の構造に作用する風圧を調べます。これらの研究では、角の周りの渦放出や周囲の地形や建物の影響を考慮に入れます。

地震荷重

カーテンウォールシステムにおける地震荷重は、地震発生時に建物に生じる層間変位に限定されます。ほとんどの場合、カーテンウォールはガラスインフィルとマリオンの間に空間が確保されているため、地震や風による建物の揺れに自然に耐えることができます。試験では、標準的なカーテンウォールシステムは、ガラスの破損や漏水を起こすことなく、最大3インチ（76 mm）の床面相対変位に耐えられることが示されています。

積雪荷重

カーテンウォールは垂直またはわずかに傾斜するように設計されるため、積雪荷重や活荷重は通常問題になりません。壁の傾斜が20度を超える場合は、これらの荷重を考慮する必要がある場合があります。^{[ 9 ]}

熱負荷

カーテンウォールシステムでは、アルミニウムの熱膨張係数が比較的高いため、熱負荷が発生します。つまり、数階にわたると、カーテンウォールはその長さと温度差に応じて、ある程度伸縮します。この伸縮は、水平マリオンをわずかに短くカットし、水平マリオンと垂直マリオンの間に隙間を設けることで対応します。ユニット化されたカーテンウォールでは、ユニット間に隙間が残され、ガスケットによって空気や水の浸入が防止されます。垂直方向には、風荷重のみ（固定荷重ではない）を支えるアンカーが、動きに対応するためにスロットが設けられています。ちなみに、このスロットは、建物構造の床スラブの 活荷重たわみとクリープも考慮に入れています。

爆発荷重

偶発的な爆発やテロの脅威により、カーテンウォールシステムの爆風に対する脆弱性に対する懸念が高まっています。オクラホマ州オクラホマシティのアルフレッド・P・マーラ連邦ビル爆破事件は、爆風に対する建物の対応に関する多くの研究と規制を生み出しました。現在、米国で新たに建設されるすべての連邦政府ビルおよび外国に建設されるすべての米国大使館は、爆風に対する耐性のための何らかの対策を講じることが義務付けられています。^{[ 10 ]}

カーテンウォールは建物の外側に位置するため、爆撃を受けた際の最前線の防御線となります。そのため、耐爆カーテンウォールは、建物内部の損傷を招かずに爆風に耐え、居住者を保護するように設計されています。爆風荷重は短時間で非常に大きな荷重であるため、カーテンウォールの応答は動的荷重解析で解析する必要があり、設計完了および設置前に実物大のモックアップ試験を実施する必要があります。

耐爆ガラスは合わせガラスで構成されており、破損はするがマリオンからは分離しないように設計されています。同様の技術は、ハリケーン発生地域において、風で運ばれる破片からの衝撃保護に使用されています。

空気の浸入とは、カーテンウォールを通過して建物の外部から内部へ侵入する空気のことです。空気は、ガスケット、水平マリオンと垂直マリオン間の接合部の不完全さ、ウィープホール、そして不完全なシーリングなどを通して浸入します。米国建築工業会（AAMA）は、カーテンウォールを通した空気の浸入の許容レベルに関する自主規格を策定している米国の業界団体です。^{[ 11 ]}

浸水とは、建物の外部からカーテンウォールシステムの内部へ水が浸透することを指します。建物の仕様によっては、内部への少量の水の浸入が許容される場合もあります。浸水が制御されている場合、試験片の最も内側の垂直面を超えて浸入する水は、外部への排水が設計上可能とされています。AAMA自主規格では浸水が制御されている場合が認められていますが、その基礎となるASTM E1105試験方法では、このような浸水は不合格と定義されます。現場でカーテンウォールの浸水耐性を試験するために、ASTM E1105散水ラックシステムを試験片の外側に設置し、システムに正の気圧差を加えます。この設定により、カーテンウォール上での風雨をシミュレートし、製品および設置の現場性能を確認します。浸水に関する現場での品質管理および保証チェックは、建設業者や設置業者がこうした品質プログラムを適用することで、自社の工事に対する水害訴訟件数を削減するのに役立つため、標準となっています。

マリオンにアルミニウムを使用する場合の欠点の 1 つは、その弾性係数が鋼鉄の約 3 分の 1 であることです。これは、所定の荷重下では、アルミニウムマリオンのたわみが同様の鋼鉄セクションの 3 倍になることを意味します。建築仕様では、垂直方向 (風による) および面内方向 (自重による) のたわみの制限値が設定されています。これらのたわみ制限は、マリオンの強度能力に基づいて課されるものではありません。むしろ、ガラスのたわみ (過度のたわみにより破損する恐れがあります) を制限し、マリオン内のポケットからガラスが飛び出さないようにするために設計されています。たわみ制限は、カーテンウォール内部の動きを制御するためにも必要です。建物の構造によっては、マリオンの近くに壁がある場合があり、過度のたわみによりマリオンが壁に接触して損傷を引き起こす可能性があります。また、壁のたわみが顕著な場合、一般の認識では壁の強度が十分ではないという不必要な懸念が生じる可能性があります。

たわみ限度は通常、アンカーポイント間の距離を定数で割った値として表されます。カーテンウォールの仕様では、マリオンに保持されたガラスに損傷を与える可能性が低いたわみ限度として、L/175が一般的です。例えば、あるカーテンウォールが床の高さ12フィート（144インチ）に固定されているとします。この場合、許容たわみ量は144/175 = 0.823インチとなり、最大風圧において、壁は内側または外側に最大0.823インチたわむことが許容されます。ただし、パネルによっては、より厳しい動きの制限、あるいはトルクのような動きを禁止する制限が必要な場合があります。

マリオンのたわみは、カーテンウォール部材の形状と深さによって制御されます。カーテンウォールシステムの深さは通常、仕様で規定されたたわみ限度を維持するために必要な断面モーメント（ 2次モーメント）によって制御されます。特定の断面におけるたわみを制限する別の方法は、マリオンの内管に鋼鉄製の補強材を追加することです。鋼鉄のたわみ率はアルミニウムの3分の1であるため、低コストまたはより浅い深さで、多くの荷重に耐えることができます。

カーテンウォールのマリオンのたわみは、コンクリート、鋼鉄、木材など、建物構造物のたわみとは異なります。カーテンウォールアンカーは、建物構造物とカーテンウォール間の変位を許容するように設計する必要があります。

特定の材料に利用可能な強度（または最大使用可能応力）は、その材料剛性（たわみを規定する材料特性）とは無関係であり、カーテンウォールの設計および解析においては独立した基準となります。これは、システムの設計における材料とサイズの選択にしばしば影響します。カーテンウォールのフレームに一般的に使用されるような特定のアルミニウム合金の許容曲げ強度は、建築建設に使用される鋼合金の許容曲げ強度に近似します。

アルミニウムは他の建築部材と比較して熱伝達率が高く、非常に優れた熱伝導率を持っています。これは、アルミニウム（またはスチール）製のカーテンウォールマリオンを介した熱損失が大きいことを意味します。この熱損失を補う方法はいくつかありますが、最も一般的なのは断熱層を追加することです。断熱層は、外側の金属と内側の金属の間に設置する障壁で、通常はポリ塩化ビニル（PVC）で作られています。断熱層はカーテンウォールの熱伝導率を大幅に低下させます。しかし、断熱層がアルミニウムマリオンを遮るため、マリオン全体の慣性モーメントは減少し、システムの構造解析およびたわみ解析においてこれを考慮する必要があります。

カーテンウォールシステムの熱伝導率は、壁を通じた熱損失が建物の冷暖房コストに影響を与えるため、非常に重要です。性能の低いカーテンウォールでは、マリオン内部に結露が発生する可能性があります。結露は隣接する内装トリムや壁に損傷を与える可能性があります。

スパンドレル領域には硬質断熱材が設けられ、これらの場所でより高いR 値を実現します。

断熱された二重または三重ガラスのIGUを備えた縦格子は、しばしば「高性能」カーテンウォールと呼ばれます。^{[ 12 ]}これらのカーテンウォールシステムは、従来の単板ガラスバージョンよりもエネルギー効率に優れていますが、それでも不透明（無垢）壁構造に比べると大幅に効率が劣ります。^{[ 13 ]}例えば、断熱されているかどうかに関係なく、ほぼすべてのカーテンウォールシステムのU値は0.2以上であり、これはR値が5以下であることに相当します。^{[ 14 ]}

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インフィルとは、カーテンウォールのマリオン間に挿入される大型パネルを指します。インフィルは通常ガラスですが、ほぼあらゆる外装建築部材から構成されます。一般的なインフィルには、金属パネル、ルーバー、太陽光発電パネルなどがあります。インフィルはスパンドレルまたはスパンドレルパネルとも呼ばれます。

フロートガラスは、これまでのところ最も一般的なカーテンウォールのグレージングタイプです。色、厚さ、不透明度のほぼ無限の組み合わせで製造できます。商業建築の場合、最も一般的な2つの厚さは、1 ⁄ 4インチ（6.4 mm）のモノリシックガラスと1インチ（25 mm）の断熱ガラスです。1/4インチガラスは通常、スパンドレル領域にのみ使用され、断熱ガラスは建物の残りの部分で使用されます（スパンドレルガラスが断熱ガラスとして指定されることもあります）。1インチ断熱ガラスは、通常、1 ⁄ 2インチ（13 mm）の空気層を持つ2つの1/4インチガラスで構成されています。内部の空気は通常大気ですが、より良い熱透過率を得るために、アルゴンやクリプトンなどの不活性ガスが使用されることもあります。ヨーロッパでは、現在、3重ガラスの断熱ガラス充填が一般的です。スカンジナビアでは、最初の4重ガラスのカーテンウォールが建設されました。

実験室やレコーディングスタジオなど、温度、相対湿度、音響透過率などの要求が高い建物やエリアでは、通常、より厚いガラスが使用されます。住宅建築では、1 ⁄ 8インチ（3.2 mm）のモノリシックガラスと5 ⁄ 8インチ（16 mm）の複層ガラスが一般的に使用されます。

ガラスは、透明、半透明、不透明、またはそれらのさまざまな程度の透明ガラスを使用できます。透明ガラスは通常、カーテンウォールの視認ガラスを指します。スパンドレルまたは視認ガラスには、セキュリティや美観上の目的で半透明ガラスが含まれている場合もあります。不透明ガラスは、カーテンウォールの背後にある柱、スパンドレル梁、またはせん断壁を隠すために使用されます。スパンドレル部分を隠すもう1つの方法は、シャドーボックス構造（透明または半透明のガラスの背後に暗い密閉空間を設ける）を使用することです。シャドーボックス構造により、ガラスの背後に奥行き感を与えることができ、これが求められる場合があります。

薄いブロック（厚さ3～4インチ（76～102ミリメートル））の石材をカーテンウォールシステム内に組み込むことができます。使用する石材の種類は、石材の強度と、適切な形状とサイズで製造できるかどうかによってのみ制限されます。一般的に使用される石材の種類は、ケイ酸カルシウム、花崗岩、大理石、トラバーチン、石灰岩、人造石です。重量を軽減し、強度を高めるために、天然石をアルミニウム製のハニカム構造の裏地に取り付けることもあります。

金属パネルには、ステンレス鋼、アルミニウム板、薄いプラスチック中間層を挟んだ2枚の薄いアルミニウム板からなるアルミニウム複合パネル、銅製の壁装材、そして金属板を硬質断熱材に接着したサンドイッチパネルなど、様々な形状があります。その他の不透明パネル素材には、繊維強化プラスチック（FRP）やテラコッタなどがあります。テラコッタカーテンウォールパネルはヨーロッパで初めて使用されましたが、高品質の現代的なテラコッタカーテンウォールパネルを製造しているメーカーはごくわずかです。

ルーバーは、建物内の機械設備の稼働に換気や新鮮な空気を必要とするエリアに設置されます。また、外気を建物内に取り込むことで、良好な気候条件を活用し、エネルギー消費量の多いHVACシステムの使用量を最小限に抑える手段としても機能します。カーテンウォールシステムは、ほとんどの種類のルーバーシステムに対応しており、建築的な視線とスタイルを維持しながら、必要な機能を提供します。

カーテンウォールのグレージングは​​固定式がほとんどで、ドア以外から建物の外部にアクセスすることはできません。しかし、カーテンウォールシステムに窓や通気口を設けることで、必要な換気や開閉可能な窓を確保できます。ほぼあらゆるタイプの窓をカーテンウォールシステムに適合させることができます。

床とカーテンウォールの隙間である外周スラブ端の防火は、階間の火や燃焼ガスの通過を遅らせるために不可欠です。スパンドレル領域は、カーテンウォールの内面に不燃性断熱材が必要です。一部の建築基準法では、マリオンが溶けて上の階に火が燃え広がるのを防ぐために、天井近くのマリオンを耐熱断熱材で包むことを義務付けています。外周スラブ端の防火は、床スラブの耐火等級の延長と見なされます。ただし、カーテンウォール自体に等級が必要なことは通常ありません。これは、区画化（防火）が通常、各区画を越えて火や煙が広がるのを防ぐために閉じた区画に基づいているため、ジレンマを引き起こします。カーテンウォールは、その性質上、区画（またはエンベロープ）の完成を妨げます。消火スプリンクラーの使用は、この問題を軽減することが示されています。そのため、建物にスプリンクラーが設置されていない場合、露出した床のガラスが熱で割れると、火はカーテンウォールを伝って上昇し、炎が建物の外側に広がる可能性があります。

落下するガラスは、下にいる歩行者、消防士、そして消防ホースを危険にさらす可能性があります。その一例が、1988年にカリフォルニア州ロサンゼルスで発生したファースト・インターステート・タワー火災です。火災はガラスを粉砕し、ガラスを支えるアルミフレームを焼き尽くすことで、タワーの上層へと広がりました。^{[ 15 ]}アルミニウムの融点は660℃ですが、建物火災では1,100℃に達することがあります。アルミニウムの融点は通常、火災発生から数分以内に達します。

消防士用ノックアウトガラスパネルは、換気や外部からの緊急アクセスにしばしば必要とされます。ノックアウトパネルは通常、完全に強化ガラスでできており、パネルを完全に小さな破片に砕くことで、開口部から比較的安全に取り外すことができます。

カーテンウォールと外周シーラントは、耐用年数を最大限に延ばすためにメンテナンスが必要です。適切に設計・施工された外周シーラントの耐用年数は、通常10～15年です。外周シーラントの取り外しと交換には、綿密な下地処理と適切な仕上げが必要です。

アルミフレームは一般的に塗装またはアルマイト処理されています。アルマイト処理された素材の周囲を清掃する際は、洗浄剤によっては仕上げが劣化する可能性があるため、注意が必要です。工場で塗布されたフッ素樹脂熱硬化性コーティングは、環境劣化に対する耐性が良好で、定期的な清掃のみで済みます。自然乾燥型フッ素樹脂コーティングによる再塗装は可能ですが、特殊な表面処理が必要であり、焼き付け塗装された元のコーティングほど耐久性はありません。アルマイト処理されたアルミフレームは、そのまま「再アルマイト処理」することはできませんが、洗浄後、独自のクリアコーティングで保護することで、外観と耐久性を向上させることができます。

ステンレス製カーテンウォールはコーティングを必要とせず、研磨仕上げではなくエンボス加工されているため、清掃などのメンテナンスを必要とせず、いつまでも元の外観を維持します。特殊なテクスチャ加工を施したマット仕上げのステンレススチールの中には、疎水性があり、空気中や雨水に含まれる汚染物質に耐性を持つものもあります。^{[ 16 ]}これは、アメリカ南西部や中東において、埃を防ぐだけでなく、汚染された都市部における煤や煙による汚れを防ぐのにも役立っています。

• マリオン壁
• 断熱ガラス
• 四重ガラス
• 建築における銅

ウィキメディア コモンズには、カーテンウォールに関連するメディアがあります。

• 欧州委員会の効率的なカーテンウォールに関するポータルサイト 2015年9月23日アーカイブウェイバックマシン
• EN 13830: カーテンウォール - 製品規格
• EN 13119: カーテンウォール - 用語
• カーテンウォールと窓壁の違いを理解する