ホールダウン金物の耐力

ホールダウン金物の耐力は、木材との接合部で耐力が決まり、短期荷重時しか担保されない。木材が負けて最大耐力が決まる。したがって、終局時も短期の耐力で判定する。鉄筋は終局時は1.1倍、耐震診断では+49N/mm2 を加算する。
これで不足する場合はタイロッドを使うことになるが、最上部は座金で押さえるので、ナットの耐力で決まる。
各階毎に壁の上部を座金で押さえるディテールにする。
しかし、190kNの金物があるので、そこまではタイロッドを使わずに済む。その値を超えたらタイロッドにする。鉄筋(SD345)D25でも1.1x345x507/1000=192.4kNだから、PC鋼棒を使うことが一般的なことは理解できる。
建設会社がタイロッドを使うことを嫌うのは、コストが大幅に上がるからである。壁のバランスを考え、壁の長さをとる設計にするとよいが、耐力壁の長さが910mmあればよいと思っている木造の設計者の頭の切り替えが必要になる。何度となく壁長1365mm以上確保しろと言っても値切ってくる。
その内側にホールダウン金物が入り、端部のスタッドが6-206などということになることは、平面図を描いている段階でイメージできていなければならない。

保有水平耐力計算と等価な計算

2x4工法の場合、そもそも「なんちゃって保有水平耐力計算」だから、許容応力度計算で保有水平耐力計算と等価な計算を行う規準をつくれば、敷居が低くなるのではないだろうか。
反曲点高比を1.0とし、構造特性係数に倣い、標準せん断力係数を割り増すと、一次設計だけでも、保有水平耐力計算と同じ結果になる。耐力壁と基礎梁の耐力比で、基礎梁が勝つことを条件にすればよいのではないか。何せ木造の設計者は基礎をケチりたがるので、何らかの歯止めが必要である。
これは冷間成形角形鋼管の柱梁耐力比のような考え方である。
RC造は高さ20mまでルート1の計算を行うことができる。
だから木造の設計者は、非木造の普通の構造設計者との意見交換が有効であることを理解されたい。
木造3割、非木造7割なら、木造の比率が高い構造設計者である。

2x4工法の保有水平耐力計算

ある程度の大きさになると4階建てが可能になるが、塔状比2.5が限界で、混構造にするかどうかの分岐点である。塔状比が2になると、短期荷重時の接地圧がけっこう大きくなる。
平面の短辺と長辺の比が1:1〜1:1.5の正方形に近い矩形で基準階の面積が50〜80�uくらいあれば、4階建ての設計ができる。
それよりも規模が小さければ、混構造にするか鉄骨造にする。
全階をWRCにするより、WRC+木造3層のほうが木造専業の小規模な建設会社に適している。
使用する構造計算プログラムは
�@2x4壁式3（東京デンコー）
�A木三郎4（東京デンコー）
�BBUS-6（構造システム）
2x4工法の保有水平耐力計算が出来れば、設計の範囲が広がる。
軸組工法の4階の計算に kizukuri を使う人が多いらしいが、せっかく設計の選択肢が広がったのに、壁倍率7倍を上限にしたり、ダブル壁にすることはないだろう。
120角の柱で4階建てが建つのだから、やってみるとよい。

2x4工法4階建てのタテ枠

2x4工法4階建てのタテ枠に 204 を使いたいという人がいる。204 にする場合は、2-204 @455 が妥当と考えている。
3階・4階は可能なところがあるが、ホールダウン金物やタイロッドの納まりを考慮して決める。
2階の壁までタイロッドを使う場合、3階床に座金を付けるので、座金の断面で決まることがある。
高強度の金物を使う場合は、スタッドに条件が付けられ、606 の集成材が要求されるので、条件に合ったスタッドを用いる。
耐火構造の壁は、石膏ボードの厚さが厚いので、その分を考慮して壁芯を決める。上下階で壁厚が異なる場合は、互いに壁芯がズレるが、壁厚の範囲内であればよいものとする。
下階をWRCとする場合も同様で、最も面積が大きくなる壁芯を採用することにしている。

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。

構造計算プログラムの入力項目

構造計算プログラムの入力項目を厳選する。
木造住宅の業界は、kizukuri、kizukuri-2x4 が主流のようだが、それらのユーザーにとって「2x4壁式」は難しい。入力項目が多すぎるのである。
語彙が少ない人に難しい本を読ませることができないように、構造計算プログラムも同様である。言葉を知らないし、知ろうともしないし、勉強しない。
どこに柱があるか分からないような図面が出てきてプレカットに丸投げという状態である。この段階の人に「2x4壁式」を使わせるのである。
逆の言い方をすれば、構造計算プログラムを使い始めて、分からないことに出合ったら勉強すればよい。
プログラムの説明書を、参考書あるいはハンドブック的なものにすることも考えられる。参照ページを示したり、ワンポイントレッスン的な記述を加え、学習参考書的な書き方にすると分かりやすい。
元出版社に勤めていた人で、構造計算プログラムの営業担当に話したところ、1万本売れているソフトウェアーでないと、本を出しても採算がとれないと言われた。ＪＷＷの参考書はたくさん出ていることからも理解できる。
本屋に並んでいる木造住宅の構造設計の本を見ると、初心者向けを意識しすぎ、平易に書こうとして失敗しているものがある。そのギャップを埋めることが必要だ。
建築士の受験予備校では、数学の補習授業を始めたら合格率が上がったという統計がある。

反曲点高比0.5について考える

建物に生ずるの応力は、全ての部位で辻褄が合っていることが原則である。RC造、S造も同様で、2x4工法に最も近いWRC造も応力の均衡が保たれている。
ところが、2x4工法の壁は、反曲点高比0.5として応力計算が行われているが、マグサ（開口上部の梁）の短期荷重時の断面検定が行われておらず、単純梁として計算されているだけである。
僕が聞いた説明は、上部に床荷重が載っており、押さえ効果があるから、マグサ端部の短期荷重時のモーメントは釣り合っているとのことである。
それなら、そのような説明と、数値的な裏付けが必要である。四の五の言わず、反曲点高比を1.0として計算することにするが、一次設計の金物が大きくなる。
保有水平耐力計算では反曲点高比を1.0にするので、ルート３の計算が必要になる建物の場合は、保有耐力時の引抜金物で決定する。

ついでに言うと、基礎梁の計算では、壁の脚部のモーメントを基礎梁芯まで延長して計算するという、一般の建物では当たり前のことが、木造住宅では行われていない。
大勢に影響ないので、今のままで良いのかもしれないが、規模が大きくなったり、杭基礎を採用する場合は、一般の建物と同様の手順で設計したほうがよいだろう。

RCラーメン + 2x4工法3層 + 塔屋

RCラーメン + 2x4工法3層 + 塔屋
最初は WRC + 2x4工法 なので、2x4壁式で計算できたが、この場合どう計算するか。
X方向は純ラーメン、Y方向は耐震壁付きラーメンである。
上部構造は 2x4壁式 で計算できるが、1階は BUS-6 で計算することになる。上部構造との荷重の受け渡しは手入力になる。剛性率と偏心率は1階の柱の剛性が等しくなるようモデル化して 2x4壁式 で計算する。
上部構造の荷重を伝達するため、2階に受け梁を設け、梁に対して長期・短期・終局時の荷重を作用させる。この計算が複雑になる。だから1本のプログラムで連動させると連続性がよい。
杭はスクリューパイルになりそうなので、BUS基礎 で計算できる。

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。

はじめての「2x4壁式」

「はじめての2x4壁式」という本を書いてみたらどうか考えている。
昔、「はじめてのMS-DOS」という本があった。「傾向と対策」というのも良さそうだ。
構想は頭の中にあり、メモをノートに書き始めたが、そこで止まっている。
「2x4壁式」を使いながら、2x4工法の構造計算を理解するというものである。
2x4工法の構造計算というよりも、ほとんどの部分は全ての構造形式に共通である。
対象としては、kizukuri-2x4で2x4工法の構造計算を行い、「2x4壁式」を買ったが使えない人をイメージしている。中には構造設計一級建築士の資格を取った人もいるが、木造しか設計していない人もいる。
2x4建築協会に集まってくるような人が思い浮かぶ。
東京デンコーは、RC/SRC/S/WRCの構造計算プログラムから始まった会社であり、木造専業の構造設計者のレベルに合ったマニュアルを作成していない。普通に書かれているが、一般の構造計算プログラムに慣れていないと、読んでも理解できないところがあると思う。その差を埋めるようなマニュアルで、勉強しながら「2x4壁式」を使うという発想である。
気楽に書きっぱなしの本にするつもりでいる。質問がくると煩わしいので無料で宣伝用にPDFで配布する。

「パソコンマニアは冬眠しよう」という本もあった。その時代のパソコンマニアは永眠している。
PCの泰明期は、建築構造そっちのけで、そのような本を読んでいた。

2x4工法の構造計算プログラム

2x4工法の構造計算プログラムは次の2本が使われている。
・ kizukuri-2x4（圧倒的多数）
・ 2x4壁式（使えない人が多数）
何が出来て、何が出来ないか。
�@平面的な斜め軸
�A床や屋根の傾斜
�B壁倍率によらない計算
�C床構面
�D頭つなぎ
�E保有水平耐力計算
�F一貫計算と連動した基礎の計算
�G杭基礎の計算
�Hタイロッドの計算
�Iアンカーボルトの計算
�J混構造の計算（WRC）
�K床の上に耐力壁を載せるるとメッセージが出る

「2x4壁式3」を使いこなす

「2x4壁式3」を使いこなし、保有水平耐力計算と基礎の計算ができると設計の範囲が広がる。なぜ、4階建ての計算ができないか。
�@耐力壁は倍率で計算するものと思っている
�A保有水平耐力計算を理解していない
�B構造設計一級建築士の資格を持っていない
�C構造設計一級建築士の資格を取っただけ
�D審査機関や適合性判定機関との質疑応答に自信がない
�E「2x4壁式」を持っていない　http://www.denco.co.jp/
�F「2x4壁式」を持っているが使えない
�F構造計算プログラムで計算できないところを手計算で補足することができない
�G基礎や杭の計算ができない
�H計算とディテールの関連付けができない
�I計算式を理解していない
こんなところだろうか。いくつ該当しますか。・・・・・・・８つですか。
※ 木造以外で RC/SRC/S/WRCの設計および耐震診断を行っている人なら、保有水平耐力計算は当たり前のようにできる。

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

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。

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。

2x4工法耐火構造4階建て、5階建ては事実上中止

2x4工法耐火構造4階建て、5階建ては事実上中止している。
建物の存続期間中にスケルトンにして改築することが難しく、建設コストは鉄骨造を上まわるのでは建てる人がいない。
2025年の法改正で緩和されるところもあるので、対応を考えている。
2025年の法改正ということは、その2年前、2023年あるいは今から計画する建物に影響する。

斜め軸の耐力壁

2010年11月04日
斜め軸の耐力壁
『2x4工法の場合は、壁長が60cm未満の耐力壁は、耐力壁として扱わないので、cos2乗θあるいはsin2乗θを乗じた値が60cmに満たない方向の壁は耐力にならない』と書いたが、斜め軸の壁の長さが60cmあれば、耐力壁としてよいのではないか。
加えるなら、WRC造に倣い隣接する開口高さの0.3倍以上としたい。

2x4工法6階建て

木造の評定の準備を行っており、関連する資料を検索していた。
2x4工法は、高さ方向に沈み込むので、タイロッドの増し締めを行うが、そこまで考える必要があるか考えていた。事務所ビルのように、中央のコアに耐震要素を固め、外周はカーテンウォールという設計もある。
中層の木造は、これではないだろうか。
そこで階高方向の縮みが、どこまで影響するか見極めたい。

ダンパーに関して、剛性の低い木造建築でダンパーの効果は、どれほどのものだろう。3%程度と聞いているが、その程度では実感として分からない。保有水平耐力の余裕分くらいのものだ。

https://www.bcj.or.jp/db/gene/matter1/page/2/?m1cat=29

https://www.cofi.or.jp/sites/default/files/market-access/files/tubaihuogong_fa_niyoruzhong_ceng_jian_zhu_wu_woke_neng_nisurugou_zao_sisutemuniguan_surukao_cha_.pdf