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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。