フェイスモーメントとは？重要な理由、他のモーメントとの比較、対策について解説

フェイスモーメントとは、建物の面（壁や板要素など）に作用する力が原因で生じる曲げモーメントを指す用語です。

一般的な「曲げモーメント」という言葉は、梁や柱などの線材部材に着目する場合によく使われますが、フェイスモーメントは板や壁のような面要素に着目して、その面内または面外で発生する曲げモーメントを評価する際に用いられる概念といえます。

具体的には、外力や温度変化、風圧、地震時の水平力などが壁面や板面に作用したときに、面全体でどのようなモーメントが発生し、どの部分が最も大きな応力を受けるかを分析する際に用いられます。

大面積部材の安全性確保
壁やスラブなど、大きな面で構成される部材は、荷重が局部的ではなく面全体にわたって作用することが多いです。フェイスモーメントを正しく把握することで、これら大面積部材が安全に荷重を伝達できるよう、適切な補強や断面設計が可能になります。
風荷重・地震力への対応
高層建築では強風や地震動によって外壁やカーテンウォールに大きな水平力が作用します。フェイスモーメントは面全体にわたり応力を考慮するため、外装や大きな壁パネルの補強方法を検討するうえで重要です。
仕上材や断熱材の剥離防止
外装や仕上材が大きな面積で貼り付けられる場合、その面材や下地にフェイスモーメントが加わると局部的に剥離や亀裂が生じるリスクがあります。こうした問題を未然に防ぐためにも、フェイスモーメントの評価は有効です。
空間の自由度向上
フェイスモーメントを考慮して設計すると、大スパンのスラブや大開口の壁を安全に実現しやすくなり、建築デザインや空間計画において柔軟なプランニングが可能となります。

水平力（風・地震）
面に対して水平方向の力が作用することで発生しやすいです。特に高層建築や大きな吹き抜けを持つ建築では、壁やスラブに大きなフェイスモーメントが働きます。
偏心荷重
面外方向に取り付けられた外装材や設備機器などが、重力を介して面にモーメントを生じさせる場合もあります。
温度変化や乾燥収縮
材料が伸縮する際、拘束条件によって面内・面外方向に応力が発生し、フェイスモーメントに繋がることがあります。

Q1: フェイスモーメントはどのように可視化できますか？
A1: 専門ソフトで有限要素解析を行い、壁やスラブの面内・面外応力分布を色分けして表示することで、フェイスモーメントの分布を視覚的に把握可能です。

Q2: フェイスモーメントと曲げモーメントに大きな違いはありますか？
A2: 本質的には同じ「曲げ」に関するモーメントですが、フェイスモーメントは板・壁といった面要素に着目する際に使われる概念です。

Q3: 木造の壁にもフェイスモーメントは考慮すべきですか？
A3: はい。特に大きな吹き抜けや壁面積の少ないプランでは、風荷重や地震力に対する面の剛性と強度を検討する上で有用です。

Q4: プレキャストコンクリートパネルにもフェイスモーメントが発生しますか？
A4: もちろんです。大きなパネルが外力を受けると、パネル内部で面外曲げや面内せん断が生じるため、フェイスモーメントの検討が必要です。

Q5: コストを抑えるうえでのポイントはありますか？
A5: 板厚をむやみに増やすのではなく、リブ補強や適切な支点配置を行い、最小限の材料で最大限の剛性を得る設計が有効です。

フェイスモーメントは、壁やスラブなどの面要素に生じる曲げモーメントを指す概念で、建築物の大面積部材が受ける外力を安全に処理するうえで重要な考え方です。

風や地震などの水平力だけでなく、温度変化や荷重の偏りによっても発生し、適切に評価しなければ壁やスラブのひび割れや剥離を引き起こす可能性があります。

境界条件や材料特性を踏まえつつ、リブ補強や継手設計などを駆使することで、フェイスモーメントによるトラブルを回避し、より大きく開放的な空間を安全に創造できます。