No.1 プログラムの立上げ、通り芯の入力

プログラムを立ち上げ、【Select Data】で　＜＜空き＞＞　のところを選択し、
【標準マスター処理】で　２　耐火構造仕様　を選択して OK をクリックする。

【初期データ】の各項目を入力し、【決定】を押して完了する。
データ名称　：　4階建て耐火構造試設計
地上階数（1〜5）：4
地下階数（0〜1）：0
ペント（0〜1）　：0
Ｘスパン数（1〜100）：6
Ｙスパン数（1〜100）：3

【STORY LENGTH】で階高、壁弾を入力する。
階高は合板上端から合板上端までの高さ、壁高は床組の高さを減じた高さとする。
床合板を24mm、床根太を210とすると、床組の高さは24+235=259とすると、
4F 3009 2750
3F 3009 2750
2F 3009 2750
1F 3009 2750
構造種別は [2x4]なので 0 とする。

【SPAN LENGTH】
Ｘ通
X1
X2 5460
X3 5460
X4 4550
X5 4550
X6 5460
X7 5460
Ｙ通
Y1
Y2 6370
Y3 3640
Y4 6370
と入力し、【Ｘ】で終了する。
これらは【一般入力】【建物規模】【階高】【スパン長】で確認することができる。

【データ表示】の下の【伏せ図】をクリックすると、画面に伏図全体が表示される。
【軸図Ｘ方向】を押すとＸ方向の軸組図、【軸図Ｙ方向】を押すとＹ方向の軸組図が表示される。
以上で通り芯の設定が終わった。
データ入力が進み、通り芯を分割したり、スパンの変更が必要な時は適宜追加・挿入・削除する。
開口端部に通り芯を設定する必要はない。
無開口の壁を入力し、別のレコードで開口を入力して配置するので、開口寸法や寄り寸法の変更は自由にでき、通り芯を修正する必要はない。
この機能は、一般的なRC造の構造計算プログラムと同様で、壁と開口のデータが独立している。

入力項目を減らして使いやすくする

昔、大きな帽子をかぶった大阪のオバサンが宣伝していた構造計算プログラムがある。
意匠設計者にも使えるという宣伝だった。建築の月刊誌などの宣伝で見たことがある人もいることと思う。RC/SRC/Sのプログラムだったと記憶している。
僕は当時 BUS-2 を使っていたので、どの程度のものか宣伝に書かれていた程度のことしか分からない。どのくらい売れたか知らないが、そのうち消えた。

2x4壁式を買ったけど使えない人がいる。必要最小限の入力項目に注目すれば、困難なく計算できるのではないか。このプログラムが使えると、2x4工法の4階建てが普及する。50ページ程度でまとめることを目標に書いてみる。

設計は意匠と構造の同時進行

設計は意匠と構造の同時進行を原則とする。
この方法が最も効率的である。左のPCで図面、右のPCで計算という具合に、同時進行である。構造図は自動作成できるプログラムもある。
地盤のデータを入力し、杭や基礎の計算も同時進行である。杭基礎と直接基礎を比較検討することもできる。
何度もやり直すが、こんな作業を繰り返して基本設計がまとまる。
意匠がまとまったとき、構造計算は大筋で終っている。

建築設計は構造設計から

建築設計は構造設計から
工学部建築学科の入学試験に数学と物理があるか考えてみれば分かる。
造形にも力学がある。
基本設計をまとめる段階の質問で、意匠設計者のスキルが分かる。施主に対して自信をもって話しができていないのだろうな、と想像することがある。
大胆な設計をする意匠設計者がいるが、いいセンスしている。

ASDO・JSCA東京共催研修会案内状(和田先生第3回)

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突出部の計算

建物から突出する部分は、1Gの水平力に対して検討するが、地震地域係数が0.7の沖縄県は、地域係数を乗じて 0.7Gでも良いのではないか。塔屋も0.7Gでよいことになる。
しかし、地震が来たら1Gも0.7Gもないのではないか。到来する地震600gal（震度6強350〜600gal）が420gal（震度6弱200〜350gal）になるように、ワンランク下がるものではないと思う。

混構造

混構造というと、木造と何かを組合わせたものを言うが、木造以外では特に混構造を意識しないで設計している。下部SRC+上部RCは当たり前、下部SRC+上部S は連続性がよい。
2x4工法を含む場合は、下記の�@および�Aが適切と考える。限界は�Eだが、�Cは避けて�Bだろう。鉄骨造との組合せはディテールが複雑になるので勧めない。WRCの上に2x4工法4層を載せることに抵抗がある。
6階建ての場合は�Eしかない。2x4工法のみ6〜7階建ては試算したが、無理だった。
2x4工法の部分は4層が限界と考えており、それを超える場合は全面的に設計方法を見直す必要がある。
※は設計の実績がある。
�@RC(1F)、2x4(2〜5F) [BUS-6]と[2x4壁式] ※
�AWRC(1F)、2x4(2〜4F) [2x4壁式] ※
�BWRC(1〜2F)、2x4(3〜5F) [2x4壁式]
�CWRC(1F)。2x4(2〜5F) [2x4壁式]
�DS(1F)、2x4(2〜4F) [BUS-6]と[2x4壁式] ※
�ERC(1〜2F)、2x4(3〜6F) [BUS-6]と[2x4壁式]

ニッチな仕事

木造の構造計算にはニッチなところがある。
圧倒的多数は、kizukuri あるいは kizukuri-2x4 で計算できる3階建ての計算である。4階建て以上には対応しない。
基礎は布基礎あるいはベタ基礎で、支持杭の計算は行わない。支持杭に水平力が作用し、杭頭モーメントの曲げ戻しの計算は想定していない。
平面的な斜め軸の計算は、直交する壁に置き換えて計算している。

2x4工法で上記以外は下記の通りでありるが、頻度は普通の建物100棟に対して1棟もない。
�@4階建て以上
�A平面的な斜め軸
�B保有水平耐力計算
�C支持杭の計算
�D壁の剛性による計算
�E混構造（RC、WRC、Sと組合せ）
�F地下室、斜面地の建物
�G手計算で補足しなければならない計算

エラーメッセージ、ワーニングメッセージ

エラーメッセージ、ワーニングメッセージが少なすぎる構造計算プログラムがある。
一次固有周期の計算用の高さを入れ忘れたら、計算結果を出力が出ずに中断した。
このような時に、メッセージが出たら有難い。
データの数値の範囲が適用範囲を逸脱していたり、入力すべきデータが欠落している際に出る注意喚起のためのメッセージもある。N（ニュートン）とkN（キロニュートン）、mm（ミリ）とcm（センチ）とm（メートル）が混在するので、桁外れの間違いを犯す可能性がある。
計算結果のNGを検索し、その計算結果のページに飛んで行くものもある。

言葉を可視化してイメージする

即座に言葉を可視化してイメージする。
この反応が遅い人がいるので、絵を描きながら説明する必要がある。
しかし、説明しても無駄な人が多いことに驚く。その場しのぎの仕事をしていることが分かる。
鉄骨の話しをしているのだから、「溶接」と言ったら、「突合せ溶接」と「隅肉溶接」があることくらい基礎知識として持ってもらいたい。
直接基礎の話しをしていると「独立基礎」と「ベタ基礎」くらい分かってもらいたい。何でもまとめて「基礎」と理解し、自分とか関係のない職種が作業するものだと思っているのだろう。だから木造住宅の断面図で、基礎の断面を描かない図面がある。
これらのポイントは、「断面で考えること」である。

4号建築でも保有水平耐力計算

https://kakunin-shinsei.com/4gou-hitsuyouzumen/
4号建築でも構造計算ルートが適用され、4号建築でも保有水平耐力計算を行うことがあった。審査が省かれるだけである。
RC造やS造のルート判定、2x4工法の告示1540号の適用範囲、木造軸組工法の偏心率などは注意が必要だ。
RC造では耐震壁付きラーメンになるか、S造の標準せん断力係数や偏心率など、普通に判断する。
無駄な審査対応を省くことができるが、中身はしっかりしておきたいものである。

永遠の課題

90%の建築士に構造を意識させることは永遠の課題である。つまり無理だと言うこと。
物には重さがあること。その重さが床→梁→柱→基礎→地盤へと伝わる。
その際の荷重の伝達を理解するだけで、１つ進歩する。
次に地震や風は水平力であること、水平力の作用点は床面としていることを理解する。
地震力は慣性力なので、質量の中心に作用する。
後は応力計算である。固定法とＤ値法で応力図を作成できる。
断面算定はRCでも、Sでも、木でも、それぞれ１つ計算してみれば感覚をつかむことができる。
僕の時はなかったが、「概論」という授業が嫌いだ。そんなもので分かった気になっているから身につかない。ルート１で計算可能な規模の計算は、誰でも出来ても良いのではないかと思う。
上記の90%が85%になることは大きな進歩だ。構造設計者10%が15%になる。そんなことないか。

コンクリート打放し、鉄骨現し

コンクリート打放し、鉄骨現しはディテールに気を遣う。
特に鉄骨現しは、鉄骨製作図のレベルの構造図を作成する。伏図は縮尺1/100でも、溶接できるか考え 1/20の部分詳細を描いて調整する。
梁が3方向に交差する場合は、鉄筋の納まり図を作成してかぶり厚さを決めて計算に反映する。

知識を増やすには好奇心と本の斜め読み

知識を増やすには好奇心と本の斜め読みである。専門書も斜め読みで、要点に注目する。
仕事していると疑問だらけ、分からないことだらけである。我々の技術は数値化して考えるので、考えやすいことが幸いである。
いろいろやってみるには、電卓を叩いて計算するもよし、エクセルで計算するもよし、コンピュータでシミュレーションすることもできる。やってみることである。

思考が浅いのは知識不足、語彙不足

思考が浅いのは知識不足、語彙不足である。
設計の打合せを行う場合、相手の思考・志向・指向を観察し、技術的、経済的に効果のある設計を提案する。一生懸命か一所懸命か、どちらでも良いが、立派な図面を描く前に方向性を探ることである。
木造で耐火構造ができるからと言って、木造の耐火構造を勧めることは適切なことだろうか。定期借地権で老人ホームを建てるなら木造は良いだろう。用済み廃棄で、杭を使わなければ敷地を更地にして返しやすい。
減価償却の上でもメリットがある。
将来の用途変更を睨み、積載荷重を事務所あるいは店舗用にすることも考えられる。
木造の会社だから木造を勧めるというのでは、我田引水である。21mmの石膏ボードを片面に2枚貼った1時間耐火に疑問がある。しかも2枚目は接着剤とタッカーでとめることに前々から疑問に思っている。

反曲点高比0.5

2x4工法の構造計算で、反曲点高比0.5について議論することが必要だ。水平力に対する応力計算は行うが、マグサの断面算定は両端ピンで行っている。マグサの端部のディテールは、どう見てもピンである。側根太など、胴差に相当する部材が通し梁になっているなら、その部材が許容するモーメントを負担できる。
このあたりを設計方針に書くことにする。
2x4工法は、ダブルスタンダードにしたらよいと思っている。
壁式鉄筋コンクリート造は日本建築学会と日本建築センターの２つの規準が存在し、実務では日本建築センターの『壁式鉄筋コンクリート造設計施工指針』を採用することが多い。
2x4工法も、そのようにしないと進歩しない。木造の規模拡大を望むなら、鉄骨との併用を指針に盛り込むことを考えたほうがよい。木造の研究者が鉄骨のことを考えるのではなく、鉄骨造の研究者に木造を加えてもらうほうが話しが進むのではないかと思う。

木造を普及させたいなら・・・・・

中規模木造を普及させたいなら、kizukuri や kizukuri-2x4 しか使えない木造専業の構造設計者のレベルアップが必要だ。
4階建て以上になると、構造計算ルートが軸組工法ではルート２あるいはルート３、2x4工法ではルート３が要求される。構造設計一級建築士の資格を持たない場合は、同資格を持つ人にハンコを押してもらえばよい。その際の費用は、適判の判定費用程度、構造設計のコンサル費用としては、構造設計料の30％が目安である。

木造は軸組工法よりも2x4工法のほうが設計の自由度が高い。「2x4壁式」が使えるようになると、中規模木造建築の設計ができるようになる。
「2x4壁式」は普通の構造計算プログラムであるため、kizukuri あるいは kizukuri-2x4 から構造計算に取り組んできた人には、越えなければならないハードルがある。
先ず、シンプルな形状のRC造3〜5階、S造3〜5階の計算を手計算で行うことから始めることである。その規模の構造計算例は、参考書に載っている。

木造の骨組はプレカット業者が行うことが一般的だが、その会社に構造設計技術者がいることが必須である。社内に人材がいない場合は、構造の分かる中心人物を構造担当として決めた上で、顧問や協力事務所を集めることになる。

鉄骨造はディテールを知らないと設計できない

縮尺 1/200 の図面でも、頭の中は原寸である。
特に鉄骨造の場合は詳細設計に慣れないと設計できない。逆に言うと、ディテールが分かれば設計できる。
都会は狭小地の建物が多いので、仮設工事も理解して基本設計を行う。RC造は設計できても、鉄骨造の設計が苦手な意匠設計者は少なくない。たから鉄骨系プレファブが注目される。
1/200の図面を、どんどん拡大していって、最後は1/1になる。

最後のまとめはエクセルで計算

何でも電算で処理すると、不経済な設計になることがある。
電算の結果が気に入らないので、昔ながらの方法で計算し直したら、納得できる結論になった。
その作業に2日かかった。

意匠設計

僕は時々意匠設計を行うが、構造計画と法規チェック、役所の様々な部署との協議が主な仕事である。
斜面地のRC造7階建てである。日影図を作成し、建物の再大ボリュームのチェックを行った。次第に基本計画がまとまりつつある。
構造設計主動で、意匠設計者にはお化粧の部分を任せる。設備設計は設備施工会社を先に決め、施工に直結した設備設計とする。こんな方法は、丸ごと意匠設計事務所に設計を依頼するより設計料の総額が下がり、工事費を睨みながら設計できる。こんなやり方が増えてきた。