2023年12月11日

構造図が先

構造図を先に作成する。
暫定構造図 → エスキース → 構造計算(試算) → 構造図 → 意匠図 → 構造図調整 → 構造計算 → 構造図
という流れになるので、構造図はパラメトリック変形しやすいよう作成する。

posted by TASS設計室 at 09:55| 構造設計

WRCと2x4工法の比較

全く同じ5階建ての計画をWRCと2x4工法と軽量鉄骨造の3つの工法で計算する。
軽量鉄骨は2x4工法と荷重が等しくなるよう設定し、壁という壁全てにブレースを入れて計算する。データはBUS-6で入力し、プレゼンテーション用に応力計算はFAP-3でも行うが、計算モデルや変形を図化することが目的である。
全て許容応力度計算とし、増分解析は行わないので構造特性係数は考慮しない。年末年始の時間のある時に計算してみる。WRCと2x4工法は平均せん断力法で計算する。ついでにWRCは二次診断も行う。
この計算結果は、計算例を必要とする人がいるので、仕事仲間に公表する。
posted by TASS設計室 at 02:28| 構造設計

2023年12月10日

平均せん断力法

壁式構造の応力は平均せん断力法で求めることが多い。
電卓でも計算でき、数値を追いやすいから分かりやすい。2x4工法も同様である。
立体解析を行うと複雑になる。耐力壁をブレース置換して立体解析すると、軽量鉄骨のブレース構造のように、耐力の長さと耐力の比が一定しない。例えば1Pの耐力壁2つと2Pの耐力壁を比べると、2Pの耐力壁の負担率が大きくなる。単純に壁の長さの比で計算するのが平均せん断力法だが、長さ600mmの耐力壁で腰壁や垂れ壁がない場合、耐力壁の耐力は曲げ耐力で決まるのではないか。せん断耐力と曲げ耐力を比較して耐力の小さいほうを採用したい。計算結果が出たら、WRCの二次診断的にCT-F関係グラフで示してもよいかもしれない。
posted by TASS設計室 at 10:40| 構造設計

2023年12月08日

杭基礎と保有水平耐力

RC/SRC/Sでは当然だが、杭基礎と保有水平耐力計算に慣れないと中規模建築の構造設計は難しい。
木造3階までの構造設計と、木造4階以上で難易度が変わる。
2x4工法の4階の構造設計を相談したら、軸組工法に誘導されたという2x4工法の会社がある。
軸組工法4階建てはルート2で設計できるが、2x4工法は4階建てになるとルート3しか選択できない。
この差は大きいと思う。
しかし、軸組工法4階建てを壁倍率で計算すると、7倍が上限となるので、ダブル壁にしなければならないことがある。kizukuriで計算している人の限界がここにある。
2x4工法の4階建てはルート3に限られるので、それだけで拒否反応を示す人がいる。そもそも2x4壁式を持っているが使えない人が相当数いることが分かっている。
2x4壁式を基本にして、マニュアルを整えると、少しは使える人が増えると思う。プログラムの中身はそのままにしても、印刷したときの出力を見やすくすることで、使いやすいものになる。
土台のアンカーボルト計算や耐力壁をRC梁で受ける場合の計算で不足するところがあるので、多少は補う必要があるものの、計算の中身は良いのだからもったいない。応力図と軸力表を見て補足することはできる。
この段階になると、木造専業でkizukuriに親しんでいる人には難しいかもしれない。しかし、やってみればできる。
2x4壁式はβ版の時に安く買って使っている。そういえばHOUSE-ST1も同様にβ版の時に安く購入した。
プログラムの正式発売前に、このような方法で開発元から格安で購入し、試運転しながら実務に使うようになる。ただで送られてきたソフトも何社かある。興味本位で動かしたことがあるが、BUS-6に慣れているせいか、乗り換える気にはならなかった。
今後、使いたいと考えているものは、木造とS造/RC造の平面異種構造のプログラムである。S造で合板の耐力壁とか、木造と鉄骨ラーメンフレームの併用構造の計算である。P-δを睨んでモデル化すれば従来のプログラムでも計算できるが、体裁よくまとまるものがあったらよいと思っている。

posted by TASS設計室 at 19:32| 構造設計

構造計算結果の比較

複数の構造計算プログラムで同じ建物の構造計算を行い結果を追跡する。
荷重・応力・断面算定は計算方法が確定しているので、荷重拾いのルールに若干の差はあるものの、結果に大きな差は出ないと思う。
部分的に抜き出し、念のためエクセルで計算することがある。数値の四捨五入でわずかに変化することがあるものの、条件が同じなら答えはほぼ一致する。
ほぼ一致することを確認してから条件を変えて計算を行うと、補正計算の結果の信頼感が増す。
posted by TASS設計室 at 15:01| 構造設計

2023年12月06日

構造設計図は施工図

構造設計図は施工図の要素が強く、工事の初期段階の現場定例では、設備のサブコンと調整することが多い。躯体図と設備の施工図で調整する。
今後は設計図が施工図になり、資材を発注するための図面になる。鉄骨系プレファブメーカーのように「投入図」という扱いになり、工場に渡す図面となる。
現場は資材が入ってくるのを待ち、組み立てるだけになる。
建築施工管理技士の試験内容が変わるらしいが、施工管理は躯体工事の上乗せ資格を加えることが必要と考えている。一級建築士と構造設計一級建築士の関係のようなものである。
posted by TASS設計室 at 01:30| 構造設計

2023年12月05日

やっとプランがまとまる

やっとプランがまとまる程度の設計ではなく、もう一歩突っ込んで、構造的に合理的な設計を行ってもらいたい。上下階の耐力壁と梁のかけ方を意識する。
こんなことを考えながら、打合せの時にお客さんを誘導する。
やむを得ず無理する時は、影響の少なそうなところを狙う。
posted by TASS設計室 at 20:06| 構造設計

建屋内の杭打ち

建屋内に杭打ちを行う計画がある。
施工可能な方法で設計する。
改修工事や増築工事は、自分の目で周囲の状況も含み、建物を確かめなければ設計できない。耐震診断も。
posted by TASS設計室 at 17:19| 構造設計

2023年12月02日

4階建ての構造は選択肢が多い

4階建ての構造は
@RC造
AS造
BWRC造
C木造軸組工法
D2x4工法
E混構造
という選択肢があり、最も採用する構造形式の範囲が広い。
混構造は、下層をRC/WRC/S、上層をW軸組工法/2x4工法の組合せが一般的である。
5階建てになると木造あるいは木造を含む混構造は選ばない。
上下階の耐力壁の位置を一致させることができるならWRC造もよいが、鉄骨造は計画の自由度が高い。
鉄骨造が苦手な意匠設計者を見かけるが、標準的なディテールを理解すれば設計できる。
posted by TASS設計室 at 22:31| 構造設計

ハイブリッド構造

構造設計は接合部の設計で決まる。
軽量鉄骨造の枠付きブレースは、ブレース構造でありながら変形性能が優れている。耐震壁のエレメント置換のような耐力要素もある。
鉄骨造に構造用合板の耐力壁を使った設計を行ったことがある。木造軸組工法で鉄筋ブレースも使えるが、16Φの丸鋼のブレースが使われたものもある。木造建築にRCのコアを用いたり、鉄骨架構を併用することもある。
耐震補強ではRC造に鉄骨のブレースを入れる。SRC柱に梁S、RC柱に梁Sで鉄骨ブレースという設計もある。
今後、木造を主体とする建築は、ハイブリッド構造に向うことで木造が活かされる。
平面的な異種構造の組合せは合理的な設計が可能で、木造が苦手とするところを補うことで、木造建築の多様性を可能にする。
住木センターや日本ツーバイフォー建築協会は、混構造の次の一手として、平面的な異種構造の研究を行ったらよいと思う。ハイブリッド構造は大きく発展する要素があり、それが当たり前になる時代が来る。

RC造やS造の二次部材に木材を使うことはできる。2x4工法の床や屋根にスチールハウスの部材を使うことは可能で、RC造の床にQLデッキを使うこともできる。
結局、剛性の評価と接合部の設計で建物は設計される。
木は溶接できないが鉄骨は溶接が可能である。RC造は鉄筋のまわりにコンクリートを流し込むことで一体化できる。木材の圧縮強度はコンクリートと同程度で、比重が3分の1という特徴がある。




posted by TASS設計室 at 04:38| 構造設計

2023年11月30日

変形した敷地は鉄骨造

都内の狭小地の設計に多いが、矩形ではない敷地に計画することがある。
そんな時は鉄骨造が適している。このような計画は、鉄骨系プレファブメーカーは手を出さない。
スパンが極端に小さい時は、基礎梁も鉄骨にする。ベースパックが不要になり、柱脚がスッキリする。
posted by TASS設計室 at 21:58| 構造設計

古い図面のスキャンデータ

増築や耐震診断を行う際に薄くなった青焼の古い図面をコピーすることがある。そんな時はカラーでスキャンして画像データにすると少しは見やすくなる。
とにかく読めないと使えない。仕上げは現地を見れば分かるので、躯体の断面と配筋を調べることが目的である。スキャンする際は画像データの他に PDFとDocuWorks のデータを作成しておく。

posted by TASS設計室 at 21:45| 構造設計

完全なpin柱脚

pinベースを使い、完全なpin柱脚で設計している。
スパンが15mを超え、基礎梁なしとするので、最初は杭と柱を溶接してつなげることを考えたが、杭芯ズレが生じた時の接合部の逃げを考えたり、現場溶接が必要になるので、pinベースを採用することにした。
スクリューパイルを使うため、芯ズレは大きくても5cmくらいだろう。念のため最大10cmのズレで設計する。
杭径が大きければ断面の核に入る寸法である。
https://www.senqcia.co.jp/products/kz/columnbase/pinbase/
posted by TASS設計室 at 21:29| 構造設計

2023年11月28日

狭小地、傾斜地、いびつな敷地

狭小地、傾斜地、いびつな敷地、海面、水面、護岸、敷地について他に何かありますか。
形状は、くびれ、L型、T型、Z型、コの字、への字、くの字、ての字、ロの字、ツインタワー、スキップフロア、塔状、セットバック、オーバーハング、いろいろあった。
耐震診断の形状指標を参考にして難易度を評価する。
posted by TASS設計室 at 22:44| 構造設計

2023年11月26日

壁式構造は平均せん断力法

壁式構造の地震時の応力は平均せん断力法で計算するほうがよい。立体解析を行わなくてはならないような形状は無いこともないが、電卓で追える計算のほうが微調整する際に都合がよい。
任意軸の壁をX方向とY方向に有効にすることは出来ず、最初に直交軸で配置した方向の壁にcos2乗θを乗ずる計算になる。ここまでは一貫計算の範囲である。
任意軸の計算を含む構造計画の場合は、ラーメン構造にする。
posted by TASS設計室 at 10:06| 構造設計

2023年11月25日

3階建て高さ16m

3階建て高さ16m
木造:ルート1
S造:ルート2またはルート3
耐震壁付きRC造:ルート1またはルート2
RC純ラーメン:ルート3
WRC造(階高制限あり):ルート1(階高制限の範囲で3階ゆえ、高さ16mは建たない)
並べてみると、木造は有利である。

現実には軒高9mを少し超える程度の木造3階建てが増加する。
木造の適用範囲が拡大されると、木造専業の設計者の手に余るものが出てきて、木造専業ではない普通の構造設計者が木造も設計することが増えると思う。
posted by TASS設計室 at 17:06| 構造設計

2023年11月23日

木造は特殊?

木造は特殊、2x4工法は特殊、ということを木造の設計者から聞く。
料理だって、和食は特殊、寿司は特別という人もいるようだが、基本は世界共通ではないだろうか。料理は見た目が美しく、食べて美味しければよい。
建築も同様に、意匠性の必要性の程度はあるものの、見た目が美しく、地震や台風で壊れなければよい。
料理は肉・魚・野菜を使い、建築は鉄・コンクリート・木を使うことの違いで、やっていることは良く似ている。建築は雑学の集大成と言われることがある。
プレファブ屋はレトルト食品・インスタント食品のようなものだ。こちらは商品企画が勝負になる。アパレル業界と似ているところもある。
※ 集大成:多くのものを広く集めて、一つのものにまとめ上げること、まとめ上げたもの
posted by TASS設計室 at 20:49| 構造設計

手計算の勧め

現在の構造計算の方法は手計算が基本になっている。
一連の計算を手計算で行うことが少なくなったが、できるようにしたほうがよい。
RC造とS造が基本で、全てはそこから始まる。木造もですよ。
RCとSでSRCになり、鉄骨のブレース構造の延長線が木造の構造計算である。RCの柱を極限まで小さくするとWRCになり、2x4工法につながる。
このくらいやっておくことをお勧めする。
https://tass99.com/

posted by TASS設計室 at 20:34| 構造設計

シンプルは難しい

見た目をシンプルに仕上がることは難しい。
建物はスカイラインが大切だと言われる。屋根の軒の部分、軒の出を無くすこと、パラペットの笠木、庇の先端など、単純に見せようとすると工夫が要る。雨仕舞のディテールを決めることから始める。
縮尺 1/20 の図面を作成したが、その縮尺では表現しきれないので 1/5 で示す必要がある。施工手順を考え、現実に作業ができるか、ボルト接合部の手順、木造なら釘打ちのことも考えるが、こちらには木造だけで完結する仕事は来ないので、木造に鉄骨を加えるとか、鉄骨造に木造を絡めるものが多い。
意匠設計者は木造とRC造はディテールを理解しているが、鉄が絡むと急に手が止まる人がいる。
吹抜けの多い建物はラーメン構造が適している。立体解析で独立水平変位を設定して計算できるものがよい。そうでない場合は、手計算で水平力の伝達を計算する。吹抜けは変化があって豊かな空間になるが、
水平構面の計算を行うにしても伝達する相手がないと何もできない。
posted by TASS設計室 at 10:22| 構造設計

2023年11月21日

木造4階、WRC造5階

木造(軸組工法、2x4工法)4階、WRC造5階が小規模建築に適している。
木造(軸組工法、2x4工法)と書くのは、木造と書くと軸組工法だけと考える人がいるからである。軸組工法と2x4工法を別物とみなし、軸組工法を設計している人は2x4工法に興味を示さず、2x4工法を設計している人は軸組工法を設計しない。ハウスメーカーの棲み分けそのものである。
和食と洋食の違いはあるが、和洋折衷もある。料理の素材は肉・魚・野菜、建築の素材は鉄・コンクリート・木である。
posted by TASS設計室 at 13:11| 構造設計