特殊荷重を妻壁として入力

HOUSE-ST1で、パラペットやバルコニーの手摺などの荷重を妻壁として入力すると、入力データを3Dで確認することができる。
梁に対する荷重を考慮しているだけなので、見やすいほうがよい。

タイル貼り 層間変形角1/200

木造住宅でタイルを貼る建物がある。
木造で層間変形角 1/200 を満足するには、壁倍率で計算する場合は7倍を上限として何とか成り立つ程度である。
こんな時は、計算方法を変えて倍率換算で12倍くらいの壁にするという選択もある。12mmの合板でCN75という設計である。
木造や鉄骨造で、外見が鉄筋コンクリート造に見える建物を好む人がいる。

木造専業の構造設計

木造専業の構造設計が定着したが、混構造やハイブリッド構造は難しいようだ。
普通の構造設計者が木造をメニューに加えると良いだろう。木造で無理やりラーメンにするより、剛接合の架構は鉄骨にしたらよい。

鉄骨造で床・壁・屋根を木造

鉄骨造で床・壁・屋根を木造にすると建物を軽量化することができる。
準耐火構造で建てることができる建物なら、このような計画は有利である。
鉛直ブレースの代わりに構造用合板の耐力壁にすると、究極のハイブリッド構造になる。H形鋼の柱の強軸方向をラーメン、弱軸方向を耐力壁で地震力を負担する。
木材の利用拡大を考えるなら、ハイブリッド構造という方法がある。
構造用合板の耐力壁なら、構造特性係数が0.25〜0.3程度なので、ルート３で計算しても不利にはならない。

木質門型ラーメンの耐力

木造門型ラーメンの耐力は意外と小さい。
偏心率0.3以下に納める場合は、並列にいくつか並べることになる。平面的な異種構造が普及するまで、まだ時間がかかりそうだ。
木造の業界は鉄骨やRC併用になぜ消極的なのだろう。剛性と耐力と接合部の設計の話しではないか。

木造の門型ラーメンより鉄骨ラーメン

鉄骨ラーメンを木造建築に加えたことがある。
柱脚を固定とするため、アンカーボルトを用いず、基礎梁にも鉄骨を入れたことがある。希にではあるが、S造でSRCの基礎梁とすることもある。
『木造ラーメンの評価方法・構造設計の手引き』2016年版　に評価方法が載っているが、同様の考え方で鉄骨の設計を行うことも可能ではないか。ハイブリッド構造である。
SRC造は鉄とコンクリートのヤング係数比を考慮して耐力を合成している。RC造も複合材料だが、特別な扱いは行っていない。圧縮はコンクリート、引張は鉄筋が負担する。その要領で鉄・木・コンクリートを組合わせる設計は可能である。
RC造の耐震補強は鉄骨ブレースを用いる。S造の耐震補強で、CLTや構造用合板の耐力壁を用いることもできる。RC造の耐震補強でもCLTや構造用合板で補強する設計方法もある。

混構造の計画と構造計算ルート

規模の大きな建物はルート３で決まりだが、３階建ては様々な選択肢があるので、計画には注意が必要だ。
鉄骨造のルート１はスパン6m、RC造は耐震壁付きラーメン、WRC造は偏心率の規定は免れるが、間口の開口が大きすぎて壁式構造が成り立たないこともある。そんな時はX方向・Y方向共に耐震壁を設け、無理やり耐震壁付きラーメンにする。ルート判別の壁柱量に注意する。鉄骨造のルート１は標準せん断力係数が0.3になる。
基本計画の段階で、この程度のことを考える。大雑把に計算して当たりをつけることも必要である。

壁が少なすぎる

木造で壁が少なすぎると、少ない壁で頑張らなくてはならない。
2x4工法でなくても壁線の1/4は壁にするという方針は理にかなっている。このくらいを目安にするとよいが、1/4ギリギリでは心もとない。無理な計画をすると、建物のプロポーション次第だが、短期で80kNくらいの引抜力が生ずることがある。高強度の金物の需要があるから、金物メーカーは高強度の金物を製品に加えている。
どうしても外周の開口を大きくしたい場合は、建物の重心位置にコアを設け、建物の中心に耐震要素をもってくる方法もある。
壁が少ない計画の場合、鉄骨ラーメンなら自由自在に設計できる。
森の中の一軒家ならよいが、住宅で壁が少なすぎる建物は住みにくくありませんか。

水平構面Q図

水平構面Q図（せん断力図）が出力されると一目瞭然、数値で示すよりも分かりやすい。
木造の場合、床構面のせん断耐力が小さいので、せん断力を伝達しきれないことがある。吹抜けがあるとなおさらである。

旧４号建築を許容応力度計算

改修工事の設計で、旧４号建築として設計された建物を許容応力度計算を行うと、水平構面の耐力が不足するところが出てくる。もともと検討していなかったので当然といえば当然だが、2階床面を下から補強することになる。
火打ちを加えるか、床下に合板を打ち付けて水平面の耐力を上げることを考える。耐力壁の耐力を調整するとクリアすることもある。
耐震等級3を望む人が増えている。木造住宅は耐震等級3が標準になってしまったようだ。

水平構面

RC造やS造のRC床なら大きな吹き抜けがない限り、水平構面の検討は行わないが、木造の場合は詳細に検討する必要がある。微妙なところで、もう一息ということがある。
4号建築で設計された建物の大規模改修で、耐震等級３・耐風等級２を取るために許容応力度計算を行っている。
耐力壁の耐力のバランスをとれば、床面に作用するせん断力は均衡がとれる。
木造2階建ての大規模改修は、壁量計算で設計されたものを改めて許容応力度計算を行うことになる。
引抜金物の追加とアンカーボルトの増設も出てくる。2m間隔のアンカーボルトM12では心もとない。
改修工事用の後付けの金物を使うことにする。引張さえすればよいので、スチールで製作してしまえば済むが、木造の施工会社には要求できない。カタログにあるものを使うしかない。

スターラップの間隔

相変わらずRC規準の計算外の規定が見落とされている。
梁のせん断補強筋の間隔は200mmいない且つ梁成の2分の1以下としていない図面を見かける。梁成300の場合は@150以下とする。

木造で鉄骨梁

木造で鉄骨梁を用いる場合、F値とヤング係数、鉄骨の断面二次モーメントを矩形断面に置き換えてデータを作成して計算した。こんな方法でも検討可能であることが分かった。
念のため木造の構造計算結果から梁に作用する長期と短期の軸力を拾い出し、鉄骨の計算を行った。
しかし、両端ﾋﾟﾝの梁や柱くらいは木造の計算プログラムで扱えるようにすると良いだろう。H形鋼のデータベースを用意しておくと使い勝手がよい。
鉄骨のラーメン架構も併用したいが、そのうち可能になるだろう。

４号建築のリフォームの確認申請

木造２階建て４号建築のリフォームの確認申請を行うと、３号建築になるので、許容応力度計算を行うことになる。４号建築は壁量計算とスパン表で設計しているので、許容応力度計算を行うと許容応力を超える場合がある。
2x4工法の場合は、簡易計算プログラムを用いて部材を決めているものもあるが、マグサで上階の梁を受けている場合は、マグサの耐力が不足していることがある。
そのような場合は、マグサの側面に梁に38mmのLVLを貼り付けて補強した経験がある。
LVLではなく、24mmあるいは28mmの構造用合板で補強してもよいだろう。マグサを取り替えないのは、荷重がかかっている部材を取り外すことを避けることが目的である。
その他には、引抜金物や耐力壁、水平構面の検討も必要になる。新築と同様の構造計算を行い、チェックすることから始める。

リフォームの確認申請

木造２階建て住宅のリフォームの確認申請の準備を始めた。
旧４号建築を新基準で許容応力度計算を行う。（house-st1 ver.9）
階段を付け替えるので、それだけで確認申請が必要になる。
鉄骨の梁もある。それを木造の柱に抱き合わせた鉄骨で受ける。

今までリフォームの設計を「ホームズ君」などの耐震診断プログラムで検討していた人は、ひとつハードルが高くなってしまった。
構造に関する法令が改訂される度に、構造から離れる人が出てしまう。
壁量計算と４分割法、N値計算も自分で行わない意匠設計者がいる。
これらの簡易な検討方法は、意匠設計者が自ら行うことを想定している。
そうでなければ、許容応力度計算を義務付ける。

もう１つ、平屋の木造は、新３号建築として設計する。
こちらは試しにエクセルで計算する。

柱に鏡を貼る

１階を大きな部屋にするために柱と壁を抜くリフォームの計画がある。
スパン7.28mになるので、施主の希望で鉄骨の梁で設計した。施工も難しい。
リビングルームにはソファを置くので、配置を考えれば柱が１本あってもよいだろう。
部屋を広く見せるなら、柱に鏡を貼ったらどうだろう。施主の希望をそのままこちらに伝えてきた設計である。
最終的には柱を入れる計画になると予測する。その際の柱は、細すぎると見栄えが悪い。仕上げ材と仕上げ寸法を考える。扁平な形状がよいと思う。
大幅にコストが下がり、施工もやりやすくなる。それを設計という。

技術基準解説書の木造の記述が増加

今まで木造に関してページ数は多くなかったが、技術基準解説書の木造の記述が増加するらしい。
セミナーの順番が、RC造とS造の前に木造が入っている。木造を聴いたら退席することを想定しているようだ。通常なら、RC造、S造、木造の順番である。
木造専業の構造設計者も、技術基準解説書を参照することになるのだろう。本が売れてよいことだ。
RC規準を持っていない木造専業の構造設計者は多い。だから計算外の規定を見落としている。

木造の屋根を立体解析

木造でも屋根含み立体解析したほうが良い建物がある。
勾配屋根の脚部の水平反力を求めることが目的で、その反力を桁を経由して耐力壁に伝達する。
鉄骨造で設計すると一発で求まるので、鉄骨造として計算してあたりを付けてから木造で計算する。

木造で鉄骨梁

木造2階建ての1階のリフォームで、スパン7.28mを希望する施主がいる。
施主も意匠設計者も、かなり分かっている人で、無理を承知で鉄骨を使っても改造したいと言う。
休み明けに図面が届く。
たわみ2cmというのは、けっこう感じるもので、たわみ1cm以内にしたい。

ハイブリッド構造

木造を含むハイブリッド構造の設計は、小規模なものであっても評定を取得することが必要になるのだろうか。
これこそ、構造計算指針や告示に盛り込めば、法適合確認を行うことで設計が可能になる。つまり、適判で済ませることができる。
木造4階は良いとしても、6階建てになると鉄骨を併用したくなることがある。強軸をH形鋼ラーメン、弱軸に木造の耐力壁を用いる方法もある。相変わらず木造の業界は、木造にこだわっており、軸組工法と枠組壁工法の融合にも後ろ向きである。2x4工法は北米からの輸入木材を使うことが主たる目的だから、あえて日本の規格と異なるものとしている。
構造は剛性と耐力と接合部で計算するのだから、それらが満たされれば、自由な組み合わせがあっても良いだろう。木造は特殊だという人がいるくらいだから、木造は構造の世界が違うのだと思う。
長らく４号建築の特例が廃止できなかったのだから、簡単に建てたいことはよく理解できる。