構造設計の3本柱

構造設計の3本柱はRC造とS造の
�@許容応力度計算
�A保有水平耐力計算
�B耐震診断
である。基本中の基本はRC造で、�@〜�Bを手掛けると相乗効果が得られる。
木造専業の構造設計一級建築士は、RC造の保有水平耐力計算を学ぶと、WRC造を含む混構造にも対応できるようになる。
支持杭を使うことも増えるので、杭頭モーメントの曲げ戻しの計算も理解し、構造力学で解決する。

地震の神様「ないの神」

地震の神様で検索したら、要石で有名な鹿島神宮と香取神宮がヒットした。
以下はWikipedia より拝借
ないの神（ないのかみ、なゐの神）は、日本神話に登場する地震の神である。
『日本書紀』の「推古天皇紀」に、推古天皇7年（599年）夏に大和地方を中心とする大地震（推古地震）があり、その後、諸国に「地震神」（なゐのかみ）を祀らせたとある。「なゐ」は地震のことであるので、これは神名ではなく「野の神」「海の神」のような神格を表したものである。神名や出自などは記されていない。後に鹿島神宮にある要石（かなめいし）が地震をおさえているとの伝承から、鹿島神宮の祭神であるタケミカヅチが地震を防ぐ神とされるようになったが、『記紀』にはタケミカヅチと地震を関連づけるような記述はない。また、地主神系の神や陰陽道系の神とする説もある。
三重県の名張市には式内社の名居神社（ないじんじゃ）があり、これが伊賀国における「なゐの神」を祀る神社であったとする説がある。現在は大己貴命を主祭神としている。
備考として、神名における「な」は「大地・地」を意味し、国造りをした「オオナムチ（大国主の別名）」や「スクナヒコナ」の「ナ」も地を意味する[1]。古代人は地震を「なゐふり」と呼んだ。

今週は意匠設計が主な仕事

構想がまとまったので、開発申請と予定建物の計画をまとめ、来週には申請する。
この段階では構造設計は大雑把に見当を付ける程度だが、意匠図を流用した構造図と電算出力で概算見積りが出せる程度の資料は出揃う。
初期段階の設計は1人で作業するほうが効率的である。

保有水平耐力計算の敷居を低くする

高さ20m以下あるいは16m以下限定で、保有水平耐力計算の敷居を低くすることが必要ではないだろうか。
それに加え、ルート２の計算を一級建築士に開放すべきではないか。偏心率と剛性率の計算を加える程度なので、ルート１もルート２も大した違いはない。
軒高9m・最高高さ13mが高さ16mに緩和されるので、それに合わせて資格の緩和を行ったらどうだろう。
講習会を受講し、簡単な試験で修了証が得られると、ルート２限定の構造設計一級建築士のような資格ができる。
保有水平耐力計算に関しては、啓蒙活動が必要ではないかと思う。小規模な鉄骨造、2x4工法の4階建ての普及に役に立つだろう。

高さ13m、20m、31m

構造設計で、軒高9m、高さ13m、20m、31m という区分は実務上は気にしなくなった。
ルート2で計算できるものは適判にまわさなくても良いので、ルート2はルート1と変わらない。S造はルート3が当たり前、RC造もルート3がほとんどで、WRC造だけはルート1、木造軸組工法4階建てはルート2かルート3である。2x4工法の4階建てはルート３のみである。
RC造の高さ20mまでルート1という計画は見かけなくなった。

新型コロナのワクチン

僕は新型コロナのワクチンを打っていない。
ただの風邪で大騒ぎして、出来損ないのワクチンを接種していることを滑稽に思う。
この通達で、国はワクチンの有効性や安全性に問題のあることを認めた。
2ページ目の（４）のアンダーラインを見てください。
通達T201210G0070.pdf

設計のコンサルタント

意匠設計・構造設計・設備設計を総合的に判断する設計のコンサルタントの需要がある。
エンジニアリング的には構造設計と設備設計が主体になる。設計の初期段階で行う行政との協議にも、助言や補佐を行うことが必要である。
意匠設計は、形が出来上がってからが本来の設計である。下請の意匠設計者は、基本プランが与えられて設計している人が多く、ゼロから考えることが苦手のようだ。代願事務所と言われる事務所である。

構造設計者は意匠設計も行う

法規や施工に詳しく、役所や審査機関との話しができる構造設計者は意匠設計も行うことができる。
意匠系の月刊誌を買っていた時期もあるが、注目される建物はインターネットで紹介されるので、雑誌は買わなくなった。
設計規準は改定の度に購入するので、常に最新版が手許にあり、手あかの付いた専門書も置いてある。
インターネットで検索できるものもあり、目次代わりにインターネットで検索するが、中身は書籍に目を通す。構造計算プログラムのマニュアルにも、ハンドブック的に詳しく記述されているものもある。
意匠設計ができる構造設計者は、設計全体を見渡すことができるので、構造設計だけを行う際にも有利である。

建築計画はシンプルに

建築計画はシンプルなものがよい。
関係者が増えれば増えるほど、様々な案が出てくるものである。考えすぎは堂々巡りして元に戻ることがある。直観を大切にしたい。
相手の好みを言ってもらうと良いのだが、開いても考えがまとまっていないことがある。

木造軸組工法の構造計算プログラム比較

木造軸組工法の構造計算プログラムで僕が使ったことがあるものは�@〜�Bである。
�@KIZUKURI
�AHOUSE-ST1
�B木三郎
木三郎は機能が豊富で、特に気に入っているところは。添え柱の計算が出来ることである。柱の耐力が不足したところだけ半柱を添えるなど、部材を付加することができる。
壁の剛性による計算もでき、釘ピッチを変えることで剛性の調整も可能である。�@〜�Bのプログラムで、保有水平耐力計算ができるのは木三郎だけである。4階建ての計算に最も適している。
�C変わった使い方としては、BUS-6で形状データをつくり、FAP-3で読み込んで応力計算を行い、MED-3で断面算定を行う。【データ作成】【応力解析】【断面算定】を分離して計算する。一方通行だが、データの転送ができる。

4階建ての設計

4階建てを設計する場合の構造形式と構造計算プログラム
▲はお勧めしない。
★は特にお勧め。
�@RC造：BUS-6【高さ20m以下でもルート３が多い】
�AWRC造：壁麻呂【平均せん断力法の計算は捨て難い】
�BS造★：BUS-6【杭まで一貫計算】
�C木造2x4工法★：2x4壁式3
�D木造軸組工法★：木三郎【ルート２の計算ができ、適判不要】
�E軽量鉄骨造▲：BUS-6【ラーメンのほうがよい】
�F混構造★（WRC造+木造2x4工法）：2x4壁式3【混構造の計算は最も使いやすい】
�G混構造▲（S造+木造2x4工法）：BUS-6、2x4壁式3
�H混構造▲（RC造+木造2x4工法）：BUS-6、2x4壁式3
�I混構造▲（WRC造+木造軸組工法）：壁麻呂、木三郎
�J混構造▲（S造+木造軸組工法）：BUS-6、木三郎
�K混構造▲（RC造+木造軸組工法）：BUS-6、木三郎
混構造の下部構造の計算は、上部構造の荷重を引き継ぐので、特殊荷重の入力機能が使いやすいプログラムが適している。
★印を付けてみると、木造の構造計算は東京デンコーのプログラムの使用頻度が高いことが分かる。

1980年代半ばの設計の改修工事

1980年代半ばの設計の改修工事の構造計算を行っている。当時の構造計算プログラムはシンプルだった。
大手ゼネコン、大手設計事務所でさえ当時は応力計算だけコンピュータで解析し、断面検定は手計算だった。
保有水平耐力計算も手計算で行っているので分かりやすい。
この頃は構造計算プログラムに関する書籍が出ており、それを見ながら BASIC で計算プログラムを作ったものだ。サブルーチンを組合わせ、機能を拡充したが、僕はグラフィックが苦手だった。計算さえできればよいと考えているので、今でもグラフィックは苦手のまま進歩していない。
僕は1987年、BUS-2が発売されたと同時に使い始めた。RC/SRC/Sの計算プログラムである。
https://40th.kozo.co.jp/history.html

通り芯は何のためにあるか

通り芯は何のためにあるか考えたことがありますか。書けと言われて、お義理に書いていると思われるものもある。線が交わったところが節点になる。
立体座標は x-y-zの右手座標系で表現し、3つの軸方向力、3つの回転力で応力解析を行うからである。
任意の曲面をFEMで解析する場合でも、微小区画をとってみれば座標が存在する。そんな難しいことは僕には出来ないので、点と線で構成できるものだけを対象にしている。
「位相幾何学」「射影平面の幾何学」は僕には手に負えなかった。

荷重拾いとモデル化

構造計算の最初の段階は建物の形状を整理し、モデル化することから始める。
フレームのモデルが適切につくれるか整理しないと、応力計算をおこなうことができない。
荷重拾いも重要で、仕上げやフカシ荷重などを整理する。その段階でスラブ厚を決め、小梁の断面と配置を決める。バルコニーの重量は、水勾配や手摺の脚部などのディテールを考えると結構な重量になる。ﾊﾟﾗﾍﾟｯﾄの重量も同様である。
ファジーな意匠図から構造芯を求めるが、斜め軸の通り芯が直交座標系と交差しないものも珍しくない。優先順位を決めて判断する。RC造は剛域長で辻褄を合せるが、鉄骨造は節点座標が基本になる。
このあたりをメモしながら、一貫計算プログラムのデータ入力を行う。
斜め軸がある場合、任意形状のスラブを配置する機能があるプログラムは便利だが、それがなければダミー梁を配置する。ダミー部材を配置する機能がない場合は、小断面の梁を入れて荷重の伝達を行う。
基本は x-y-z の座標である。

タイロッドの上部の座金

タイロッドの上部の座金に作用する反力は、脚部の引抜力から座金を取付ける階の壁脚部の引抜力を減じたものでよい。下階の壁の脚部の引抜力としていたが、安全ではあるが過大だった。構造計算プログラムを修正してもらいたいが、それまでの間は手計算で補足する。
座金の大きさが140x140以内に納まらないことがあるので考えていた。
高強度の引抜金物があるが、金物を取付ける条件として集成材の606とすることが試験データに書いてあるものの、材種に関する記述は見当たらない。
アンカーボルトも785N/mm2か1080N/mm2のPC鋼棒を使うことがある。RC造のせん断補強筋にウルボンを使うようなものだ。RC造でPC鋼棒を入れることがあるので、そのようなものと思えば良い。

断面図が苦手

高さの理解が不十分で、断面図を描くことが苦手な人がいる。
平面図と数字だけで立体を頭に描くことができないらしい。
建物でも地形でも、山でも海底でも、平面に高さの情報を加えると立体になる。
立体感覚、立体幾何は建築士のお家芸ではないかと思う。

木造建築のエレベーターの鉄骨フレーム

木造建築にエレベーターの鉄骨フレームは必要か。
長期と短期の荷重に対して建物の強度が確認できれば、鉄骨フレームは必要ないのではないか。
使用することが限定され、ある会社に依頼しないと使えないが、鉄骨フレーム無しでも成り立つ製品がある。
エレベーターシャフトに鉄骨フレームを入れると混構造になると言われ、フレームを単体でルート１で計算することもあるようだが、そんなことは卒業しようではないか。

昔流のエレベーターの荷重

現在は機械室レスのエレベーターが当たり前になったが、昔はエレベーターシャフトの最上部にエレベーター機械室があった。機械の重量の他にシンダーコンクリートを30cm打つことが一般的だった。
その際、「かご」と「おもり」の重量をまとめて最上部にかけたり、エレベーターシャフトの各階の床をRCスラブとして荷重を考慮することがあった。
厳密に考えず、最上部にまとめて10トン程度の荷重を考慮しておけばよいと考えていた。
構造設計に余裕をもたせる場合、最上階の床荷重に余裕を見込むことは常とう手段である。
「かご」が最下階にあるとき。「おもり」は最上階に位置する。「かご」よりも「おもり」ほほうが重い。「おもり」は「かご」の1.5倍程度の重量である。

計画段階で半分終わっている

構造設計は計画の初期段階で半分は終わっている。
仮定断面とは言うものの、電算で保有水平耐力まで計算してしまうので、大筋は決まったようなものである。早い時期に工事費の概算を要求されるので、杭まで決めてしまう。
アースドリル（場所打ち杭）あるいはスクリューパイル（e-Pile）を使うことが多いので、計算データは揃っている。
2x4工法の場合は、構造図に合わせて意匠図を描いてもらうことがある。納まりを理解していない意匠設計者がいるので、開口部の寄り寸法を決めてしまう。
木造は227.5mmなど、0.5mmまで寸法を表示することがあるが、0.5mmは切り上げ、あるいは切り捨てにしている。そんなことを図面に書かないと、審査機関から寸法の不整合があると指摘されてしまう。
ずいぶん精密に設計するようだが、現場では墨を打って寸法を決めるので、0.5mmなんか意味がない。

マニュアル人間が10人

マニュアル人間が10人集まっても応用問題は解けない。
建築設計は応用問題である。応用問題が苦手なら、社内マニュアルに従った設計を行うことである。
設計だけでなくメーカーも同様に応用問題に慣れることが必要だ。応用問題を解くには類似する問題をたくさん解き、着眼点を養うことである。意外なことに気づくこともある。
難問でも分解してみると、基本的なことの組合せであることに気づく。気づくか、気づかないか、ということだが、いつまでも気づかないこともある。
何か月も経って、ようやく納得することもある。