鉄骨造4F VS 2x4工法4F

鉄骨が高騰し、2x4工法4Fが注目されている。
鉄骨造はゼネコンが施工し、2x4工法は住宅の施工会社が施工する。
両者のコストは大きく異なり、木造住宅系の会社は割高になる傾向がある。
木造住宅系の会社は、基礎や杭、特に杭の施工に慣れていない。
10,000�uクラスの建物に慣れているゼネコンと、100�uの住宅を施工している木造住宅の会社が2,000�uの建物を施工することを比較すると分かる。木造のコンポーネント会社がゼネコンの下に入ることで落ち着くものである。
3階建てなら軽量鉄骨も考えられるが、柱通しが原則で、陸立ちの柱は避けるほうがよい。
輸送や建て方の条件が良ければ、10m程度の柱は切らずに建てることができるので、柱通しが可能になる。
それなら、H形鋼の柱で、X方向ラーメン、Y方向ブレース構造という手もある。これなら4階でも5階でも可能である。柱は楽に現場接合が可能である。2x4工法と比較して、コスト的にいい勝負かもしれない。

保有耐力時の基礎梁ヒンジ

保有耐力時に基礎梁ヒンジが出来ていたのでは耐力が上がらない。
「2x4壁式3」で試しに基礎梁を貧弱なものにして計算しても、保有水平耐力が下がらない。本来なら基礎梁にヒンジができた時点で耐力が決まる。崩壊形は重要で、ノーチェックは良くない。
混構造で下部構造をBUS-6で計算するなら、それらの計算を行うことができる。
僕の見落としかもしれないので、「壁麻呂」で同様の計算を行い比較する。
杭基礎で、梁の一部に耐力壁が載る場合など、基礎梁にヒンジができる可能性がある場合は検討を加える必要がある。基礎梁の幅に対して鉄筋量が多いと、付着割裂破壊が起きるが、その検討も加えることにする。
これらをエクセルで計算して補足する。

ベースパックを使う場合、一貫計算にデータベースが入っているが、ベースパックのプログラムでも計算するようなものである。計算してみると補足したいところが出てくるものだ。

Ds=0.3とDs=0.35の混在

耐力壁の剛性が同一方向でDs=0.3とDs=0.35の壁が混在する場合、Ds=0.35で統一していたが、見直すことを考える。一部にDs=0.35の壁を使い、大半がDs=0.3の壁でも、その階の、その方向をDs=0.35にすることはない。安全側ではあるが、Qunが一気に大きくなることが不合理である。FA材とFB材が混在する場合、あるいはF値が2.5と1.8が混在する場合などは、その階のF値は重みづけで平均化する。
2x4工法の耐力壁に関しても同様の考えで良いのではないかと思う。木造以外の保有水平耐力計算や耐震診断の手法が参考になる。だから木造専業の人は一般建築を学び、そこから得られる知見を最大限利用することが必要である。
2x4工法の4階建てが普及しない理由は、こんなところにある。

2x4工法4階建（構造計算ルート１）

2x4工法4階建　構造計算ルート１（案）
WRC造4階の構造計算がルート１で出来るのだから、木造の壁式構造もルート１で良いのではないか。
構造設計一級建築士の関与を必要とするルート２としてもよい。同じようなものである。
この程度の計算なら、2x4工法4階建てが普及する。
�@反曲点高比1.0
�A陸立ちの壁の場合、壁・梁耐力比（耐力壁を受ける梁の耐力比　梁/壁 ≧ 1.3
�B壁倍率計算不可
�C高耐力壁の壁耐力靭性低減
�D床水平構面の検討
�E頭つなぎの検討
�F偏心率 ≦ 0.15
�G剛性率 ≧ 0.6
�H塔状比2.5以下

設計は総合力

設計は総合力で決まる。お絵描き、デザインが設計ではない。どうも勘違いしている人が多いのではないか。
構造に関して言えば、専門書を斜め読みすれば概要が分かる。
電卓をたたいて計算することで感覚をつかむことができる。
参考書に例題が載っているので、その流れを追跡してみることも勉強になる。

リモート配筋検査

リモート配筋検査も可能だが、現場を歩いて何に気づくか分からないので、見渡すことが必要だ。
しかし、何を見ても反応しない人では意味がないので、写真を撮ったことと変わりない。

3階と4階の違い

構造形式により3階と4階の構造設計の難易度の差がある。
・RC/SRC：難易度の差はない
・WRC：難易度の差はない
・S：4階はルート３
・W(軸組工法)：4階はルート２という選択肢がある
・W(2x4工法)：3階ならkizukuri-2x4で計算できるが、4階になると保有水平耐力計算が必要になる

2x4工法の保有水平耐力計算は、崩壊形を論ずることなく判定しており、不完全で意味不明である。
全階が連層耐震壁の場合は納得できる。梁の上に耐震壁が載る場合、梁の終局耐力の検討を加えることが必要である。
1層をRC造とし、その上に連層耐震壁を載せる計画なら成り立つ。これは結構面倒な計算で、短期荷重時および終局時の支点反力を2階の梁に加えて計算する。あるいは１つ１つ、フレーム毎に手計算で検証しても良い。
WRCに倣い、高さ16m以下なら、反曲点高比を1.0にして許容応力度計算でもよいのではないかと思う。それ以前に一次設計で反曲点高比0.5とすることに疑問がある。こんなことは約20年前から言っているが、応力計算とマグサの断面検定に整合性がないまま現在に至る。

決めてもらいたいと思う心理

意匠設計で決められない人は、決めてもらいたいと思う心理が働くのではないだろうか。
プレファブメーカーのように、決められたものの組合せで設計するようなものである。
僕は「どうしたいのか」「どうしたくないのか」を考えてもらうことにしているが、表現力に乏しい相手の場合は、話しの様子で推測して判断する。２〜３の案を出して選んでもらうことが分りやすいが手間がかかる。

構造設計者が関与する建物の設計

意匠設計者で、構造設計者が関与する建物の設計の経験のない人が建築士の9割くらいはいるのではないだろうか。
木造の4号建築は壁量計算で済むので、構造設計者は関与しない。
プレファブメーカーは認定条件の範囲で設計される。
ビルやマンションの内装やリフォームの設計、店舗の設計は、構造を意識しない。
木造住宅のリフォームは適当に行われている。

計画の概要が決まった時点で、構造設計を先行したほうがよい。

木造建築の外部鉄骨階段

木造建築の外部鉄骨階段の設計で悩んでいる人がいるようだが、次のように考える。
外部鉄骨階段の重量を木造としてデータ入力する。鉄骨の柱を木造の柱あるいは支持壁としてデータを入力し、階段や鉄骨の重量を別に拾い出して床荷重として配置する。
建物本体と一体化しているので、階段に作用する水平力は木造本体に伝達され、偏心率に対する影響も考慮される。これで建物全体の計算ができる。
その後、鉄骨階段の部分の柱や建物との接続部分を検討する。
3〜４階建ての外部階段になると、自立することは無理だから、建物本体に接続することになる。
このような計算は、RC造の建物に付いている鉄骨階段を思い浮かべると理解できる。

建築士の免許は自動車の運転免許のようだ

普通免許が基本だが、普通免許に相当するのは二級建築士だろうか。
二級建築士で間に合う規模の設計しか行わない一級建築士が多い。
昔は軽自動車の免許があった。
大型、大型特殊に相当する免許は一級建築士とすれば、意匠設計に限れば何でも設計できる。
大型免許を持っていても軽自動車しか運転しない人もいる。
スケール感覚は、経験することで身につくものである。

コンピュータで計算できない構造計算

コンピュータで計算できない構造計算の依頼があった。
新耐震基準になってからの手計算だが、新耐震基準は手計算を前提とした基準である。
自作のプログラムや漢字が使えないプログラムで計算していた時代を思い出す。
FORTRANのマトリクス法の立体解析プログラムのソースコードを見ながらBASICで組んだが、どうにもバグが取れず、放り投げてしまった経験がある。N88-BASICの平面応力解析プログラムは動いた。

現在は立体解析が主流のため、偏心率や剛性率の計算や、偏心率や剛性率が規定値を超えた場合の割増しは、立体解析に合ったものに変えたらどうだろう。
二重に安全をみているのではないかと思う。

階段をデザインする

階段は構造体むき出しが多いので、階段をデザインするには構造を知る必要がある。
意匠設計者は力学的センスが必要になる。平気で不安定構造になる設計をしている人も過去にいた。
特に鉄骨階段は、製作や施工を理解しないと設計が難しい。

杭長に対する認識

杭の長さは、ボーリングデータから求めているので正確だと思っている人が少なくない。
建物の配置で、どこの位置のボーリングデータか認識し、そこと異なる場所は支持層の深さが異なることがあることを理解していただく。
場所打ち杭の場合は、支持層を確認するまで掘り、指定の長さを支持層に貫入させる。予定より浅くなることもあれば、深くなることもある。
スクリューパイルの場合は、支持層に到達するとトルク値が変化することで支持層に到達したか分かる。そこから指定の長さを貫入させる。一般的には1mの余裕をみて材料を準備し、打ち終わったら余った部分を切断する。支持層が傾斜していると、余裕が1mでも足りないことがあり、2m継ぎ足すこともある。
設計図通りに施工すればよいというものではない。

支持層が傾斜し、中間層が有ったり無かったりということがあった。
規模の大きな工場だったが、支持杭では杭長が決まらないので、摩擦杭 ATTコラムを採用した。
地面の中は見えないので、入念に調査を行い、作戦を立てるのである。

構造設計事務所は意匠設計もできる

構造設計事務所は意匠設計もできるが、その逆は分からない。
建築計画は基本構想から始めるが、その際は総合力を駆使して判断するものである。
何人もの人に聞かなければ設計できないようでは役不足である。そのような人は組織で仕事をしてきた人に多いが、組織のトップではない。せいぜい中間管理職である。
プロとは「他流試合ができる人」である。僕が1986年に読んでいたコンピュータ関係の雑誌に書かれていたことである。

意匠設計者は覚めた目で考える

意匠設計者は設計に夢中にならず、覚めた目で考えることだ。
自分の考えを第三者として観察するのである。
一生懸命図面を描くのもよいが、客の価値観を見抜くことが重要だ。
そこで、客の価値観を変えるほうが良いか、相手に合わせるほうが良いかは、話していて感じ取るのである。
設計には洞察力が必要である。

設計は落としどころを決めて様子を見る

設計は落としどころを決めて様子を見る。
夢を追いかけても、コストパフォーマンスを考慮した設計に落ち着くものだ。
斜面地の計画では、隣地の状況を図面化することが重要で、計画地の図面だけを描いていたのでは構造計画ができない。断面図も遠くまで作成する。少なくとも安息角の及ぶ範囲は意識してもらうことが必要だ。
工事計画が難しいので、慣れない人は早めに施工会社と相談するほうがよい。
見積りをとって驚くよりも、コストをつかみながら計画するのである。
構造と施工に興味がない意匠設計者が多いと思うが、早めに相談することが必要である。
そこまで考えた意匠設計ができる勘所が鋭い人は少ないものである。

看板

人は何事も看板で判断する性質があるので、看板を何種類か用意すると相手にとって分かりやすい。
耐震診断と補強設計は別会社と連携して行っている。その目的は、利益がグループ会社に残るようにすることである。
工場や倉庫、ビルものの構造設計は、構造設計事務所として普通に行っている。新築だけではなく、改修工事の設計も行う。物件数としては改修工事のほうが多い。既存の建物に手を加える設計は、新築とは異なる難しさがあるので、そのような案件が入る。
木造の設計も行うが、混構造や保有水平耐力計算が必要なものや変形した建物、斜面地の利用が多い。
設計の自由度が高い2x4工法を勧めている。
斜面地の計画はRC造になるが、構想の段階から相談を受け、構造計画と法規チェック、行政との事前協議から行っている。
造成工事に絡む土木的な設計も行っている。

2x4工法の保有水平耐力計算

2x4工法の保有水平耐力計算で、崩壊形を確認する。
耐力壁が上下に連続するものとして設計できればよいが、ズレている時は、上下揃っている範囲を耐力壁として計算して金物を通す。
陸立ちの壁で、壁の終局耐力で保有水平耐力を決めているのであれば、その時点の梁の耐力をチェックし、壁の終局耐力を確保する。
梁の耐力で頭打ちになるなら、壁の耐力を下げて判定する。
保有水平耐力計算を行う建物では、丘立ちの壁は好ましくない。壁の耐力を低くして成り立つくらいがちょうどよい。

鉄骨造ルート1-3

鉄骨造のルート1に、高さ13m以下かつ軒高9m以下で適用できる現行のルート1-1およびルート1-2に加え、新たに高さ16m以下かつ階数3以下で適用できるルート1-3を追加することについて、国土交通省で検討が始められているという情報に注目する。
しかし、鉄骨造はルート３で設計することが主流なので、気にしない。
https://www.bureauveritas.jp/magazine/220610/003

僕の想像だが、ルート1-3には、偏心率と剛性率が加わるのではないか。それならルート2と同じことだ。
標準せん断力係数を0.3とし、ブレースのβ割増しのないものである。
軽量鉄骨造にも適用できるが、プレファブメーカーの認定工法の場合、当分の間は認定から外れた設計になる。