2022年06月23日

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。

posted by TASS設計室 at 02:40| 2x4工法

2022年06月13日

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
posted by TASS設計室 at 09:42| 2x4工法

2022年06月10日

告示1540号の拡大解釈

告示1540号の拡大解釈を書面にしている。
書いてみると、拡大解釈の余地があることが分かる。極論すると2x4工法の規格の木材を使い、合板を釘で打てば2x4工法になる。建築学会の木構造設計規準に適合しないところがあるので、強引にでも告示1540号に適合させる。
許容応力度計算に加え保有水平耐力計算を行う。
どのプログラムを使うか試算して比較しているが、最終的にはエクセルでまとめることになりそうだ。
posted by TASS設計室 at 21:49| 2x4工法

2022年05月29日

2x4工法4階建ての構造設計

2x4工法4階建ての構造設計が低調のようなので、計画の初期段階から意匠設計を含みサポートする体制を整えた。相変わらず3階建ての延長線上で考えている人が多く、不慣れな意匠設計者がいる。外部鉄骨階段が付く建物にも慣れていない意匠設計者も見受けられる。

使用するプログラムは、東京デンコー「2X4壁式3」および「2X4壁式基礎」で、杭基礎にも対応する。
杭基礎の計算は、構造システム「BUS基礎」およびエクセルによる手計算を併用する。
「BUS基礎」はスクリューパイルのデータベースが完備しているので使いやすい。

2x4工法4階建ては、狭小地で計画されることが多く、スクリューパイルは190Φを杭径の上限とする。混構造の場合は、1階をWRC造とするが、ピロティとする場合は1階をRCラーメンとするが、その場合、1階は「BUS-6」で計算する。
posted by TASS設計室 at 19:56| 2x4工法

2022年05月22日

2x4工法の保有耐力計算

2x4工法の保有耐力計算は、RC造やS造と異なり、かなり簡略化されている。
耐力壁を上下に連続させるので、タイロッドやホールダウン金物、端部タテ枠の軸耐力やめり込みなど、壁端部の接合部の耐力で決まる。崩壊形やヒンジなどを考えるところがない。
基礎梁を十分強固なものにすることで、壁脚部の終局曲げモーメントより基礎梁を強くするだけで良い。
タイロッドのアンカーは、コーン破壊の検討を行うが、基礎梁をダブル配筋にすれば十分な耐力が得られる。
4階建ての意匠図で、基礎梁の幅を150mmにしたものを見かけるが、かぶり厚とアンカーボルトの定着を考え、梁幅は250mmにすべきだ。基礎梁の幅をケチって、鉄筋の納まりを悪くすることはない。鉄筋の上下関係も考慮する。X方向の梁の下端筋のかぶり厚さを60mmにしたら、Y方向は80mmにする。そうしないと、同じ高さは鉄筋の交差部分でぶつかってしまう。上端筋についても同様だ。
2x4壁式は、方向別にかぶり厚さを設定することができるので、スパンの大きな針があるほうのかぶる厚さを小さいほうとする。
塔状比が4を超えたら割り切って鉄骨造にするほうが無難だ。短辺方向4mで限界高さが16mと思えばよいが、それもどうかと思う。僕は木造の塔状比は2.5までとしている。4階建ての短辺方向は 4.55mが下限値である。
4.55x2.5=11.375m 何とか4階建てになる。塔屋を付ける際は、試算の時にチェックする。
基礎の浮上りが出たら、杭の引抜耐力で抵抗する。引抜に対して比較的大きな抵抗力が得られるのは e-Pile なので、このような時は e-Pile を採用する。
2x4工法で無理して4階にするより、鉄骨造にするほうが安心である。
2x4工法4階建ての競争相手は鉄骨造である。鉄骨造の柱サイズは200角で可能で、175角でも可能だが、コストを考えると200角が有利である。


posted by TASS設計室 at 20:44| 2x4工法

2022年05月20日

2x4工法4階建てを普及させたいなら

2x4工法の4階建てを普及させたいなら・・・・・・4階建てまでルート1を許容したらよいではないか。
壁式鉄筋コンクリート造4階建てはルート1で設計できる。同じ壁式構造なのだから、2x4工法4階建てもルート1でよいではないか。
耐力壁の長さや配置に制限を設けることで、怪しげな建物を排除することができる。
CLTだの、ミッドプライだのと言う前に、先ず普通に4階建てを建てることだ。
好き勝手に4階建てを設計すると問題が起きることを懸念しているのだろう。
posted by TASS設計室 at 23:19| 2x4工法

2022年05月19日

2x4壁式3を使おう

2x4壁式3を使おう。
4階建ての計画が進まないのは、2x4工法の保有耐力計算ができないからだろう。適判の審査を受けることに慣れていないこともあるに違いないが、それは経験すればクリアする。
需要があれば、東京デンコーが講習会を開くことを考える。非木造の保有耐力計算に慣れている構造設計者なら、マニュアルを整備すれば勘所がつかめるに違いない。

平面的な斜め軸の計算を行う場合、主軸に対して45°未満の軸ぶれなら問題なく計算できるが、ちょうど45°、X方向にもY方向にも耐力壁を考慮したい場合、最初に設定した軸方向の耐力壁として計算されてしまうので、補足が必要になる。
RC造やS造の立体解析プログラムなら、X方向・Y方向の耐力壁として考慮できるが、東京デンコーの壁式構造のプログラムでは計算できないので、モデル化を工夫して計算する。
一発では計算できないので、X方向の計算とY方向の計算を分けて計算することも考えられる。ねじれ補正の補正が厄介で、エクセルで計算したほうが良いかもしれない。当たりをつけた上で、例えばねじれ補正の最小値を1.200として計算する手はある。

posted by TASS設計室 at 22:59| 2x4工法

2022年05月12日

2x4工法4階建て、5階建て

1階、1階・2階をWRC造とする場合など、WRC造と組合わせると全階数5階までとしなければならない。
これはWRC造単独でも、5階までに制限されているからである。下層階がRC造、S造なら全体の階数に制限はない。

上部4層を2x4工法とし、全階数を6階建てにする場合、1〜2階をRC造あるいはS造とすることになる。しかし混構造の下層をS造にすることは現実的ではない。
ここまでくると、全階をRC造あるいはS造とすることが現実的な選択である。
2x4壁式で計算可能な計画としては、地下が構造的にも地下階となることが条件で、地下1階WRC造・1階WRC造・2〜5階2x4工法が最大規模である。全階2x4工法なら、6階建ても7階建てでも計算することは可能だが設計としてうまくまとまるか疑問で、施工は難しい。
posted by TASS設計室 at 20:48| 2x4工法

2022年04月09日

2x4工法5階建て混構造(1)

2x4工法5階建て混構造(1)
2x4壁式3による構造計算要領について書き始める。
気まぐれに書くので、2回目はいつになるか分からない。
モデルとしては、1階WRC造、2〜5階2x4工法の耐火構造の共同住宅とする。
木造で2時間耐火も可能だが、1時間耐火までが妥当と考える。
外部に鉄骨階段を付けるが、鉄骨階段に作用する水平力は建物本体が負担する。
基礎は杭基礎とし、スクリューパール(e-Pile)を用いる。
タイロッドはPC鋼棒と座金方式とするが、なるべくタイロッドを用いない設計とする。
下枠のめり込みに対しては、D.Firで対応するが、更に効果的な方法を採用する。軸組工法の柱に用いるめり込み防止プレートの考え方を準用する。めり込みに関しては悩むところだ。
杭基礎は支持杭とするため、杭頭モーメントは基礎梁に曲げ戻しを行う。この計算は2x4壁式3ではできないので、エクセルで行う。2x4壁式基礎に追加してもらいたい機能の1つである。
ミッドプライウォールを使うよりも、両面合板の耐力壁にするほうが一般的であるため、ミッドプライウォールは採用しない。
この程度の計算ができれば、5階建て木造の計算が可能になる。
posted by TASS設計室 at 11:41| 2x4工法

2x4工法4階を設計する前に

2x4工法4階を設計する前に

木造4階の相談を受けるが、構造設計の協力事務所の様子を伺うと、木造専業の人しかいない会社が殆どである。社内に構造設計などの技術部門を持たず、見積り部門だけで受注している。

鉄鋼メーカーが鉄骨架構を設計施工で工事を受注するように、木材の資材メーカーも構造体を設計施工で受注する。
2x4工法の4階建ての構造設計のできない意匠設計事務所や施工会社が主要な客だが、4階建て、あるいは5階建ての受注に力を入れたいのなら体制を整えることだ。
2x4工法に詳しい担当者はいるというが、アーキトレンドで構造図を作成し、kizukuri-2x4が分かる程度である。

そこまで話しを聞いて、こりゃダメだと思い、鉄筋コンクリート造と鉄骨造の構造設計の出来る人を集めるよう言った。
相手は疑問に思ったようだが、建築の基本は鉄筋コンクリート造と鉄骨造であり、それらの中に多くの知見が含まれることを説明した。
2x4工法の4階以上になると、1〜2階を鉄筋コンクリート造にすることや、外部鉄骨階段を付けることもある。それらをまとめて設計するのだから、木造しか知らない人には無理である。
2x4工法は4階建てになると急に難しくなる。構造計算ルートはルート3になり、保有水平耐力計算を行うことになる。
木造4階建てになると軸組工法に誘導する構造設計者がいるのは、軸組工法はルート2で設計できるからだろう。
2x4工法でも、3階建てで軒高9mを超える場合は、ルート2の設計も有り得る。確認申請はルート2の審査ができる審査機関に提出すれば、適判を避けることができる。店舗や事務所など、階高を高くする場合は、こんな方法がある。

社内に2x4壁式を2〜3本購入し、構造図を作成している人が使えるようになると良いのではないかと話した。壁式CADと併せ、自動作図を行うと、計画段階の積算に有効である。kizukuri-2x4以上2x4壁式未満の担当者には教育が必要になる。自分で勉強する人は少ない。

2x4工法が苦手、2x4工法の耐火構造や4階建て以上に手が出ない会社は多数あり、その市場を掘り起こすことができる。
客先となる意匠設計事務所と話しができ、施工を受注するのだから、見積りを行うにしても、設計のことが分からなくては話しができない。
多くの仕事は、施工図を受け取って木拾いすることだから、その段階の人では4階建ての見積りは無理に違いない。タイダウンを理解していないと見積りも難しい。
4階建てでも、木造2階建ての基礎しかイメージできないようで、アンカーボルトのコーン破壊も意識されていない。

2x4壁式で、e-PileやEAZETなどのスクリューパイルを使うことがあるので、杭頭モーメントを基礎梁に曲げ戻す計算がコンピュータで出来たらよい。杭基礎の際の基礎梁の計算ができる人は、木造専業の構造設計者にはいないだろう。杭と言えば地盤改良の杭と思っている人が大半である。

posted by TASS設計室 at 09:32| 2x4工法

2020年02月26日

これで良いのか2x4工法

長さ60cmの耐力壁
枠組の高さ245cmで、長さ60cmで腰壁や垂れ壁の無い耐力壁は、計算と実際の耐力が一致するだろうか。
反曲点高比0.5で計算し、金物は壁の脚部にしか取り付けない。上階の押さえ効果はあるものの数値的に検証していない。このような壁は、曲げで耐力が決まると思うが、何も検証しない。RC造の耐震診断では、壁の評価を曲げと剪断を比較して小さいほうを採用する。
『これで良いのか2x4工法』
https://www.youtube.com/watch?v=6-63uwbzwhI


posted by TASS設計室 at 17:16| 2x4工法

軸方向変形

中層以上の木造建築の応力計算では、軸方向変形を考慮したほうが良いのではないだろうか。壁の耐力を剪断耐力だけで求めることにも異論がある。どう見ても、曲げで耐力が決まることもある。次の2つに注目しているが、現在使用している木造の構造計算プログラムでは、軸方向変形の計算ができない。軸方向変形を考慮すると、上層階の偏心率に大きく影響する。
耐力壁の曲げとせん断は、準備計算を行っておいて、直接耐力を入力すれば計算できる。
@軸方向変形
A耐力壁の評価(曲げとせん断の最小値)
posted by TASS設計室 at 01:40| 2x4工法

2020年02月20日

混構造4階はやめたほうが良い

小規模な混構造4階建ての相談をいただくが、規模が小さすぎることと、基本計画が不適切で成り立たないことがある。コストだけのことを考えて混構造を選択したと思うが、小規模な建物は鉄骨造が適している。もちろんラーメン構造である。
壁式鉄筋コンクリート造が成り立てば、4階建てでもルート1で設計できる。
鉄骨造4階建てはルート3になるが、混構造と比べると簡単である。
意匠設計者を見ていると、鉄骨造の設計が苦手な人が多いことが分かる。ディテールを知らないからだろう。
posted by TASS設計室 at 07:55| 2x4工法

2020年02月14日

架構の靭性

2x4工法で「架構の靭性」の検討を行うことがあるが、石膏ボードの倍率を0.8倍に低減して計算すれば済む。
本来なら剛性に基づいて水平力を配分し、壁の耐力をチェックするが、倍率で計算する人のほうが多い。
posted by TASS設計室 at 06:45| 2x4工法

2020年02月12日

2x4工法4階建て混構造

2x4工法4〜6階建て混構造はメリットがあるだろうか。
@1F RC/WRC/S, 2F〜4F 2x4工法
A1F RC, 2F〜5F 2x4工法
B1F〜2F RC, 3F〜6F 2x4工法
で計画することがあると思うが、1F RC,2F〜3F 2x4工法と比べて難易度が高い。

2x4工法だけの4階建てならコスト面で鉄骨造より優位に立つが、混構造になると疑問だ。
構造計算において、鉄骨造は計算が明快で分かりやすいが、混構造の接続部分の力の受け渡しが難しい。
混構造の1階は、ピロティとする計画が多く、1階をRCのラーメンで設計することになる。鉄骨造でも良いが、接合部が難しい。
その際、2x4工法の耐力壁の両端の短期軸力や終局時の軸力に対して、下部のRC造やS造の計算を行うが、上下が連動するソフトウェアーがない。
BUS-6で計算した時は、受け梁を全て大梁として入力し、大梁に対する特殊荷重として短期軸力を考慮した。上部からの軸力で、終局時に梁端部にヒンジができるとは思わないが、補足計算が煩雑になるので、1階は終局時の応力に対して、短期許容応力度以内とした。不経済な設計になった。
2x4壁式や2x4壁式3は、WRC造と2x4工法をまとめて計算できるが、短期軸力や終局時の軸力に対して受け梁の計算を行うことができない。ヒンジの形成を確認する方法は良く分からない。Ds算定時と保有耐力時のヒンジを確認することが必要だが、Dsは塑性率から決めつけてしまうので、その時のヒンジになると思う。
壁の塑性率の違いで、同一階の同一方向でDsが0.3と0.35が混在することがあり、Ds=0.35で計算するともったいないので、Dsを加重平均しても良いと考えているが、まだ、そのような計算で適合性判定に持って行ったことがない。
そもそも枠組壁工法建築物構造計算指針は、保有水平耐力計算や混構造に対する記述が少ないので、設計者がチャレンジしているのが現状だろう。

その中で、保有水平耐力計算を行うことが出来る唯一の計算ソフト、東京デンコーの「2x4壁式3」がある。
ソフトウェアーの開発会社はソフトウェアーを開発するが、構造計算指針を勝手に手直しすることはできない。日本ツーバイフォー建築協会との二人三脚で研究することが必要ではないだろうか。
木造の業界は、技術者の交流が少なすぎる。軸組工法・2x4工法・非木造の設計者や研究者が集結することが必要と考えている。しかし、それそれが勝手に意見を言い出すと、何年経っても収束しないだろう。
僕はツーバイフォー協会で、テクニカルアドバイザーをやっていた時、日本建築構造技術者協会(JSCA)との交流を提案したが、名刺交換だけで終わってしまった。
東京デンコーは、日本建築センターとプログラムの認定について打合せを進めていたが、ツーバイフォー協会の協力が得られなかったため断念したと聞いている。
きっと、2x4工法は三井ホームが独占したいのだろう。木造建築は、軸組工法と壁式工法の2本立てとして、建築基準法に定義されたら良いと考えている。この考えを僕が最初に聞いたのは、2x4工法の研究者からであった。
posted by TASS設計室 at 07:35| 2x4工法

2020年02月11日

2x4壁式3 について

東京デンコーの「2x4壁式3」は、混構造と保有水平耐力計算ができる唯一のプログラムである。
1〜2階WRC造、3〜6階2x4工法というものも一発で計算できるが、計算できる規模は拡大したが、プログラムの中身は従来のものと変わらない。
枠組壁工法建築物構造計算指針(2007年、2018年)の見直しを含め、整備したほうが良いのではないかと思う。WRC造の計算や基礎の計算が貧弱である。基礎はオプションになっているので、使わない人もいると思うが、満足できるものではない。
構造システムの BUS-6 と BUS基礎 の組合せを経験してしまうと、余計貧弱に感じてしまう。混構造6階建てになると、直接基礎で設計できることは稀で、杭基礎のほうが多くなる。しかも、外周部は偏心した杭基礎になることが多い。
posted by TASS設計室 at 19:17| 2x4工法

2020年01月31日

反曲点高比0.5について考える

2x4工法の応力計算で、反曲点高比0.5について考える。
何故、反曲点高比0.5で良いのだろう。応力図は描けるが、その応力でマグサの断面検定を行っていない。
計算の辻褄が合わないが、壁の脚部の金物を決めるための計算に過ぎないという人もいる。それなら、それなりの説明を構造計算指針に書いていただきたい。審査機関は、応力図と断面検定に整合性がないと指摘したら面白い。
壁式鉄筋コンクリート造の応力は完結している。軸組工法も同様に完結している。スチールハウスも納得できる計算である。
論理的に破綻しているのは2x4工法だけである。さて、どうするか。
作文でも良いから、説明を書いてみたら如何でしょうか。
posted by TASS設計室 at 00:12| 2x4工法

2020年01月25日

2x4壁式3は、地上7階建ての2x4工法

2x4壁式3は、地上7階建ての2x4工法の計算が出来るが、3階建ての延長でしかない。
構造計算指針の内容が変わり映えしないので仕方ないことだと思うが、気になっていることがある。
@保有水平耐力計算で、崩壊形を判断するための計算を行っていない。梁の上に耐力壁が載る場合、梁が先行破壊しないよう、短期許容応力度以内に納めていると思うが、終局時の崩壊形を求めるほうが良い。
AWRCに2x4工法が載る場合、RCの梁を含め、終局時の計算が出来たら良い。
Bタイロッドを用いる場合、スタッドの反力計算は出来るらしいが、その機能は利用したことがない。
C壁の短期荷重時の軸方向変形の計算が出来たら良い。連層耐震壁の場合、全体で曲げ変形になることがある。
DRCの梁に耐力壁が載る場合、壁端部の軸力に対して梁の検討ができたら良い。
E杭の計算で、杭頭曲げを基礎梁に戻す計算ができたらよい。
Fフーチングの計算が出来ないだろうか。
G壁端部のスタッドに、404や406を加えることができないか。
posted by TASS設計室 at 01:27| 2x4工法

2020年01月20日

木造中層建築

木造中層建築を実現するなら、2x4工法と鉄骨を組合わせることではないだろうか。
鉄骨造で外壁をALCにすると、ALCは耐力壁ではないので、鉄骨だけで建物の荷重や地震力を負担しなければならない。ところが、鉄骨骨組に、2x4工法の耐力壁を加えると、外壁下地を兼ねた耐力壁になり、鉛直荷重と水平力を負担することができる。床は床根太を210として構造用合板を貼ることで水平構面を構成することができる。
このような方法なら、建物全体を軽量化することができ、鉄骨量も純粋な鉄骨造より少なくなる。6階建て、高さ20以下なら、出来そうな気がする。
鉄骨造の耐震壁として2x4工法の壁を使うと考えても良い。主体構造は鉄骨造になり、2x4工法は脇役になる。
将来、建物をスケルトンにして改修工事を行うことを考えると、石膏ボードを多用した耐火構造の床や壁は始末に困る。
しかし、これからの木造は、鉄骨と組合わせたハイブリッド構造に向かうのではないかと考えている。
posted by TASS設計室 at 20:56| 2x4工法

2020年01月18日

壁の曲げ変形

塔状比が4に近くなると、壁の曲げ変形で耐力壁の耐力が決まることがある。
いくら壁の剪断耐力を上げても、保有耐力が上がらない。
これは、幅60cmの耐力壁の部分についても言える。腰壁や垂れ壁があれば、剪断耐力で壁の耐力が決まるが、両側に高さの高い開口がある場合は、曲げが支配的になるのではないだろうか。
壁の最小長さを60cmとするだけではなく、WRC造のように「隣接する開口高さの0.3倍」を加えたらどうだろうか。
曲げ耐力と剪断耐力の両方を求め、それらの最小値を壁の耐力にする方法もある。RC造の耐震診断では、そのような計算が行われている。
ひとり言です。
posted by TASS設計室 at 22:48| 2x4工法