2x4工法のルート3の計算は少ない

木造４階建ては、軸組工法はルート2で計算できるが、2x4工法はルート3が必須となることが2x4工法4階建てが少ない理由である。
軸組工法4階建ては kizukuri で計算できる。塔屋を4階として計算しているが、Ai分布や偏心率・合成率の計算もできるようになったらしい。計算が簡単なので、4階建てになると軸組工法を選択する人がいる。
2x4工法のルート3の計算に慣れれば済むことだと思う。2x4工法はWRCと相性がよいので、混構造の計算も分離せず、一貫計算で行うことができる。

混構造の設計事例

混構造の設計事例を並べてみた。
その多くは１階がWRCだが、１階をRCラーメンあるいはSとしたものや、平面的異種構造もある。軽量鉄骨造のコアをRCにして試算したこともある。これはビルのコアと同様の考え方である。
鉄骨造で外壁を206として構造用合板を張り、サイディングで仕上げたことは何度もある。構造計算上は鉄骨だけで成り立つものとしているが、構造用合板を耐力壁としてもよいと思う。床は210もあり得るが、階高との相談である。鉄骨造と木造のハイブリッドは、小規模建築で有効な手法である。

2x4壁式のオプション

2x4壁式は次のオプションプログラムが必須である。
・保有水平耐力計算
・基礎
まとめて一貫計算を行う。
しかし、計算書をPDFに変換すると、ページの順番が見にくい。
これはプログラム上で一旦保存し、並べ直してページを振ってから出力すると見やすくなる。

告示1540号は、どう変わるか

告示1540号は、どう変わるか興味深い。
許容応力度計算と保有耐力計算を行えば、告示1540号の制限を除外することができるものがあるが、
2階建て壁量計算、高さ16m以下の3階建て許容応力度計算は、どのように変わるだろう。
木造軸組工法との整合もあるだろう。こんなものは一緒にしてしまえばよい。
国産車とアメ車の違いのようなものか。どちらも自動車であることに変わりなく、日本の道路を走っている。
諸々の告示の改正は、そろそろ出るらしいが、今年の夏までに確定しないと設計に支障がある。年末までに設計を確定し、年明けに確認申請を行う。
今回の法改正は駆け込みはないと思う。申請を遅らせるほうがメリットがある。

タテ枠図は見上図

マグサを点線で示すが、タテ枠図は見上図のようなものなので、上階の梁も点線で記入する。
2x4工法ではマグサと梁を区別しているが、どちらも梁であることに変わりない。

告示1540号を理解しよう

告示1540号を理解しよう。
1階と2階の上下関係も認識し、2階の壁の載せ方も意識することもお忘れなく。

3/4,4m開口制限を満足しない

3/4,4m開口制限を満足しない時は偏心率0.15を確認しなければならないが、壁倍率で計算すると 0.15を超えてしまうことがある。そんな時は両面合板、釘ピッチを細かくして剛性を上げるとクリアする。強引にクリアさせてしまう。
だから2x4壁式が手放せない。
3階建て以下の場合は計算書を分かりやすくするため、なるべく壁倍率で計算するが、告示1540号に忠実でない意匠設計者が設計する場合は、こんな対応を行う。

2x4工法の設計ができる人

2x4工法の設計ができる人が少ない。
意匠設計者は告示1540号を使いこなせない人が多く、プランチェックと称して構造図を作成する事務所に聞いている。フローチャートを追えば分かる内容である。
構造計算は、壁倍率で計算することがほとんどで、壁の剛性で計算する人は少ない。更に保有水平耐力計算を行う人は僅かである。
軸組工法は4階建てをルート２で計算することができるので、壁倍率でも計算できる。だから４階建てになると軸組工法を採用する人がいる。柱を135角にしたり、ダブル壁で設計しているようである。
そんなことをしなくても、柱は120角で、軸力が不足する時は添え柱でだ断面を増やす。12mmの合板でCN75という耐力壁を使うこともできる。
2x4工法の場合、軒高9mを超える３階建ては、ルート２で計算することができる。

架構の靭性

2x4工法の共同住宅の場合、架構の靭性の検討を行うが、これは常に考慮するほうがよいのではないか。
石膏ボードの耐力を落して検討するもので、そもそも石膏ボードは剛性はあるものの耐力は知れたものである。
このあたりの計算は、軸組工法と2x4工法に共通して言えることなので、両者の意見調整が必要ではないか。

壁倍率

大臣認定により、壁倍率5倍の壁が使えるようになった。倍率で計算する場合は上限が7倍になるが、両面で10倍が使えるようになるといいですね。12倍まで壁倍率でも良さそうな気がするが、壁長60cm以上という条件は見直すほうがよくありませんか。60cmの内側にホールダウン金物を入れると、圧縮縁から金物の芯まで440、dt=440とすると j=440x0.875=385 、ほとんど壁の中心ではないですか。
https://www.jpma.jp/nintei12mm/index.html
厚12mm構造用合板に係る木造軸組耐力壁及び枠組壁工法耐力壁の
壁倍率の国土交通大臣認定の取得

2x4工法の4階もルート２

2x4工法の4階も、軸組工法と同様にルート２で計算してもよいのではないだろうか。ただし、反曲点高比を1.0とし、基礎梁の計算をフレーム単位で行うことにする。
このくらいにしないと、2x4工法の4階建ては難しすぎるのではないか。2x4工法の4階建ての構造計算を依頼したら、軸組工法しかできないと言われたという話しを聞く。保有水平耐力計算と聞いただけで、拒否反応を示す人がいるようだ。
木造専業、木造に強い、という構造設計者は、木造しか設計しない人たちらしい。だから混構造の設計を行わない。RC/SRC/Sと木造の両方を設計する人は少ないから、混構造の持って行き場が少ない。WRCはルート１で5階建ての設計ができるという利点があり、木造3階とWRCの構造設計者は充足している。

告示1540号はどう変わるか

告示1540号はどう変わるか。
第一　階数
第五　壁等
第九　保有水平耐力計算と同等以上に安全性を確かめることができる構造計算
第十　構造計算によって構造耐力上安全であることが確かめられた建築物等

木造だけが変わるのではなく、他の構造も変わると思うが、大きな変化は無いと予測する。
構造計算プログラムは、係数を変えるだけで、そのまま使える。

構造計算例

斜め軸を多用した建物の構造計算例を送り、他の構造計算プログラムで計算したものと比較する。
僕はプログラミングできないが、注文をつけることはできる。ドラえもん的に、こんなこと出来たらいいな、という発想で意見を言う。
立体解析ではないプログラムで斜め軸を設定する時は、最初に決めた変形前の軸方向の架構が有効になる。
これでは不満で、45度前後の角度に変形する場合は、X方向とY方向の両方向に有効にしてもらいたい。
15度以下の変形は直線とみなして差し支えないが、30度になると無視できないので、何らかの検討を加えたくなる。
平均せん断力法は数値を追いやすいので、エクセルで補正するくらいで良さそうだ。

壁の剛性は、壁の高さにより微妙に変化する。剛性に基づいて水平力を配分し、耐力をチェックするので、壁倍率計算のようにイコールにならない。壁倍率で計算する場合も、この程度の誤差があることを頭の片隅に置いて計算する必要がある。

引抜金物の計算では、引抜金物を引張鉄筋に見たてて計算するほうがよいと考えている。だから耐力壁の長さは1350mm以上は必要になる。それが無理なら1200mmはほしい。
鉄筋の2段筋の要領で、引抜金物を2段にすることも考えられる。計算結果をエクセルで補正しているが、一貫計算に盛り込んでもらうと有難い。壁長が短いと、金物が中立軸近くになり、ほとんど効かないことが分かるだろう。

スチールハウスは鉄骨造

スチールハウスは鉄骨造というなら、合板を耐力壁としたビス止め鉄骨造である。
普通の鉄骨造や軽量鉄骨造で合板を耐力壁とした構造もあり得る。骨組の構造と耐力壁の構造を好きなように組合わせることも良いではないか。
RC造を鉄骨ブレースで補強することは当たり前、木造軸組工法の鉛直ブレースに鉄筋ブレースが仕様規定に含まれている。耐力と剛性が適切に評価できれば、何でも有りではないか。

意匠図は1/100、構造図は1/50

確認申請に用いる2x4工法の図面のスケールは、意匠図1/100、構造図1/50である。
2x4工法に慣れていない意匠設計事務所の場合、施工にも使える詳細図の作成は無理なので、確認申請は1/100の縮尺の平面図で済ませてしまう。
施工する際は、施工図として施工会社が平面詳細図を作成し、設備のプロット図を書き直す。
意匠設計者はプレゼンテーションでエネルギーと予算を使い果たしてしまう。施工会社は施工図として図面を描き直し、意匠設計者のご機嫌を取っていれば、現場はうまく進む。

大手設計事務所の仕事のやり方は、設計図は予算を決めるための図面と割り切っている担当者がいる。偉そうに施工図でチェックするなんて言って、詳細設計をゼネコンに押し付けている。
ロクに納まっていないところもあり、根本的におかしいこともあった。作業所長と2人で、大手設計事務所の設計監理担当者に「僭越ではありますが、納まりをこのように変更させてください」なんて言って変更したことがある。実は「納まっていないだろうボケ」と言いたいところである。
こんな習慣が身についた大手出身の意匠設計者がいる。それが当たり前と思っている。

応⼒割増し係数による設計法

応⼒割増し係数による設計法
https://www.mlit.go.jp/common/001288914.pdf
6階建てまで、保有水平耐力計算を行わず、許容応力度計算だけでよくなるとRC造のルート１と足並みがそろうが、WRC造の5階建て高さ16mという制限に合わせたほうがよいのではないか。
塔状比が4前後のものも計画される可能性もある。現実には、こちらのほうが多いのではないか。

構造計算適合性判定⼿続きの省略、構造計算者による構造計算や指定確認検査機関による審査の合理化のために
・・・・・・・・と言うものの、本心は kizukuri-2x4で6階建ての計算ができたらよいと思っているのだろう。
木造専業の構造設計者は、構造設計一級建築士の資格を持たない人が多い。中には構造設計一級建築士の資格を持つ人もいるが、保有水平耐力計算をよく理解していない人がいる。結局、住宅産業ではない、普通の構造設計者が必要になる。だから、構造計算ルートのルート3を避け、構造計算適合性判定⼿続きを省略したいのである。

保有水平耐力と同等の結果

終局時の引抜力を金物の短期許容応力度で満足する計算を行っているのだから、一次設計だけで保有水平耐力計算と同等の結果が得られれば、それでもよいのではないか。
一次設計：標準せん断力係数0.2　、反曲点高比0.5
二次設計：構造特性係数0.3〜0.35 、反曲点高比1.0
だから、標準せん断力係数を0.35 、反曲点高比1.0 で計算すれば済む。鉄骨造のルート１で、標準せん断力係数を0.3として計算することと似ている。
4階建てなら、1階から3階の壁をタイロッドで串刺しにすると、十分な耐力が得られる。3階の梁の上に4階の耐力壁が載る場合は、梁の耐力を確認する。基礎梁は1階の壁の曲げ耐力に見合うものとする。
この程度の計算を行うことで、壁式鉄筋コンクリート造のように、5階建て高さ16mまでルート１で設計してもよいのではないか。耐震壁付きRCラーメンなら、高さ20mまでルート１で設計できる。
これで4階建てが建てやすくなる。この要領で5階、6階建てまで設計するには、規模が大きくなれば可能と思うが、2,000〜4,000�uくらいになると普通にRC造で、1,000�uくらいまでは計画次第でS造かWRC造にしたくなる。2x4工法あるいは混構造（1階はWRC）は、4階建てが妥当でしょう。

告示1540号の改正

告示1540号は、どのように改正されるか。ツーバイフォー協会とつき合いが無いので分からないが、来年の前半には何か出てくると思う。
緩和されるとのことなので、現行の許容応力度計算、保有水平耐力計算を行っていればよいと考えている。WRC造は5階建て、高さ16mまでルート１で計算できるが、2x4工法は壁式構造だから、同様の扱いになるのかな。ルート１で計算できるようになると、一気に４階建てが加速する。1階WRC、2〜5階2x4工法の計画が出てくる。引抜金物の耐力が190kNでは不足するので、タイダウンを使うことになる。金物を鉄筋の2段筋の要領で取り付けることも考えられる。
混構造における剛性率適応の緩和は技術基準解説書に書かれているが、更に何か出てくるか楽しみだ。

https://www.2x4assoc.or.jp/2x4association/activities/file/committee.pdf
下記は上記から引用
2. 構造規定関連
�@13ｍ、９ｍ規制の緩和による計算基準の整理手順の逐条解説の検討
�AZEH相当の高性能断熱建物の壁量基準改正による設計者が使用する設計補助
ツール等の整備、改定
�B混構造における剛性率適応の緩和について、試設計、対応範囲等の検証を行
い、ガイドラインを定める
�Cツーバイフォー工法の４〜６階建までの構造計算ルートの緩和（建築基準整
備促進事業S24）による試設計を行うほか、計算方法の解説を検討する
�D構造法令・告示改正により、協会編集の告示の逐条解説である「枠組壁工法
設計の手引・構造計算指針」の改訂準備を進める

建築基準整備促進事業S24
https://www.mlit.go.jp/common/001288914.pdf

2x4工法の耐力壁の剛性

耐力壁を剛性に基づいて計算する場合、同じ仕様の壁でも、壁高さにより剛性が微妙に異なる。
階高が異なる場合や壁高さが異なる場合は、階別に計算したほうがよい。誤差は1〜2%なので、余裕の範囲である。母屋下がりや壁高さが変化する時は、平均の高さにするなど適宜調整する。
応力計算は平均せん断力法なので、壁の耐力は変わらない。

長さ60cmの耐力壁

無いよりマシだが、長さ60cmの耐力壁に頼ることはは、できるだけ避けよう。
60cm以上の壁を有効として平均せん断力法で評価しているが、30cm以上有効と定義すれば、それもあり得る。
隣接する開口高さの0.3倍という条件を付ける必要がある。開口周比0.4以下の壁の計算方法はRC造あるいはWRC造の規準を準用する。
壁の耐力は Q=min(Qsu,Qmu)が良いのではないか。長さの短い壁は曲げ耐力で決まる。両方計算して小さいほうを採用する。