学校校舎の木質構造化に関する提案 Proposal on Wood Structurizing of Schoolhouse その２
構法プロトタイプの提案
正会員 ○川原重明* 正会員 稲山正弘** 正会員 古谷誠章*** 正会員 小池啓介**** 正会員 青山章一、山口和弘***** 正会員 杉下浩平、梶田知典、小森陽子、清水壮輔、 永沢ゆき、丸山傑****** 正会員 甘粕敦彦、桑尾重哉、森田祥子*******
2. Proposal on Prototype of Structure Method ○KAWAHARA Shigeaki* INAYAMA Masahiro** FURUYA Nobuaki*** KOIKE Keisuke**** AOYAMA Shoichi, YAMAGUCHI Kazuhiro ***** SUGISHITA Kohei, KAJITA Tomonori, KOMORI Yoko, SHIMIZU Sosuke, NAGASAWA Yuki, MARUYAMA Suguru****** AMAKASU Atsuhiko, KUWAO Shigeya, MORITA Sachiko*******
・固定荷重(DL) 屋根荷重 1,300 N/m2 床荷重 2,400 N/m2 外壁 900 N/m2 内壁 900 N/m2 ・積載荷重（LL) 床用 柱・梁用 地震用 ２階床 2,300 2,100 1,100 ・地震力（KL) 地震地域係数 Z=1.0 振動特性係数 Rt=1.0 重要度係数 I=1.25 標準せん断力係数 Co=0.2 １ﾗｰﾒﾝﾌﾚｰﾑ当たりの地震力 層 60ｋN 2 136ｋN 1
図１軸・伏図及び設計荷重 図１軸・伏図及び設計荷重 2.建築法規 2.建築法規に関する確認 (2)耐力壁 はじめに 建築法規に関する確認 木造学校校舎の構法のプロトタイプとして、 RC と木造はエキスパンションジョイントに 構造用合板をビス止めした耐力壁とした。 標準品及び規格品を利用しローコストの構造 より構造的には分離しており、高さ 13m、軒高 4.構造設計 とすると共に、意匠性を損なわずに、かつ施工 さ 9m 以下であるので、木造部の構造計算ルー 4.構造設計 (1)解析方法 を容易とする構法を開発した。本提案では、そ トは、集成材等建築物のルート１とした。また、 (1) 1)入力荷重：鉛直荷重は負担幅によって等分 の１で検討したモデルプランに本構法を採用 1000m2 毎の別棟としているため、燃え代設計 布荷重をラーメンフレームに加え、地震力 し、構造設計を行いその可能性を検討した。 は行わない事とした。 は屋根及び２階床（構造用合板＋ビス止 め）を剛床と仮定し、ラーメンフレーム及 1.構造計画 3.構造概要 1.構造計画 3.構造概要 び耐力壁に水平力を加えた。 (1)構造形式は、その１で提案された、桁行方 (1)ラーメンフレーム 2)解析方法 向：ラーメン構造、梁間方向：耐力壁構造 接合を検討するに当たり、ローコスト化及び ①ラーメンフレーム：接合部実験の結果から とする。 意匠性を考慮し、以下の条件を設定した。 得られた、回転剛性を用いて、材端バネと (2) RC と木造の間にエキスパンションジョ ①中断面構造用集成材（樹種：欧州赤松、JAS してモデル化し、市販の任意系骨組解析ソ イントを設け、各構造毎に構造計算を行う。 E105－F300）を用いる。 フトを用いて応力解析を行った。また、接 (3)2 階床は、その１で提案された浮床構造の ②接合金物は、既製品の接合金物または、極 合部の許容耐力はモーメント M 及び軸力 床仕様とする。 力溶接の少ない接合金物とする。 N に対しては、実験結果から誘導した短期 (4)躯体を構成する各部材は、一般的に住宅用 ③仕口加工を極力少なくし、接合金物は工場 許容耐力とした。せん断力 Q に対しては、 として使用される中断面構造用集成材（樹 で予め取り付けられるデイテールとする M、N とは別機構で抵抗するため、計算に 種：欧州赤松、JAS E105－F300）とし、 （現場作業の省力化を図る）。 より接合部の許容耐力を算出した。 耐力壁も構造用合板を用いた耐力壁とする。 ④意匠性に配慮し、金物は露出させない。 図 1 に構造設計に用いた軸・伏図及び設計荷 これらの要求性能を満足する接合として、古 ②耐力壁及び水平構面：「木造軸組工法住宅 の許容応力度設計」((財)日本住宅・木材技 重を示す。尚、一般地域を想定し、積雪荷重は 代長押ラーメン（図 2）と鋼鈑ビス止めラーメ 術センター)に準じ、任意ビス配置の耐力壁 考慮せず、また、水平力は、風荷重＜地震荷重 ン（図 3））を採用し、各々の接合に対して検討 及び水平構面の短期許容耐力を計算した。 であったため、風荷重の検討は省略した。 を行った。
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株式会社木質環境建築 東京大学大学院農学生命科学研究科 准教授･工博 早稲田大学理工学術院創造理工学部建築学科 教授･工修 有限会社スタジオナスカ一級建築士事務所･工修 東京大学大学院農学生命科学研究科 早稲田大学大学院創造理工学研究科 早稲田大学大学院創造理工学研究科（当時）
キーワード：学校校舎、木質構造、ラーメン、耐力壁、コスト
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Timber Environment Construction Co., Ltd Assoc. Professor, Grad. School of Agriculture Life sci., Univ. of Tokyo, Dr. Eng. *** Prof., Dept. of Architecture, Waseda University, M. Eng. **** NASCA Co.LTD, M. Eng. ***** Graduate Student, Grad. School of Agriculture Life sci., Univ. of Tokyo ****** Graduate School of Architecture, Waseda University ******* Graduate School of Architecture, Waseda University (before) Keyword: Schoolhouse, Timber Construction, Rigid Frame, Shear Wall, Cost
ビス接合(木－鋼板)
構造用集成材
36－φ6、L60
（E105-F300）
ウェブ材120×390 対称異等級集成材 E105×F300
柱材120×390 対称異等級集成材 E105×F300 パネリードP6×180 (ウェブとフランジの接合)
梁材：2-89×450
ビス接合(木－鋼板) 72－φ6、L60
鋼板：t=9 400 × 850
ドリフトピン Φ12
タツミ製 テックワンP3金物 TH-33
パネリードP6×180 @300 （フランジ同士の接合）
HTB 接合(鋼板－鋼板)
（SS400）
9－M22（F8T） 鋼板：t=9
フランジ材120×120 同一等級集成材 E105×F345
400×400
柱材：2-89×450
（SS400）
構造用集成材
パネリードDP7×230 @65 （柱とフランジの接合）
HTB 接合(鋼板－鋼板) 5－M22（F8T）
（E105-F300）
図 2 古代長押ラーメン
図 3 鋼板ビス止めラーメン
表1 接合部の検定 M kN・m 34.1 61.8 95.9
長期 DL+LL 地震力 KL 短期 DL+LL+KL ＊添字aは許容耐力 表2 梁たわみ/層間変形角の検定 ２F梁のたわみ：長期（DL+LL) 1/480 > 1/500 NG 層間変形角：地震力（KL) 1/177 < 1/120 OK
Ma kN・m 42.1 84.1 84.1
(3)部材及び接合部の検定 3)部材及び接合部の検定 鋼板ビス止めラーメンの場合の検定結果を 表 1,2 に示す。尚、部材断面は、応力に対して は接合部の耐力で決定されるため、変形に対し て確認を行った。 長 期 時 （ DL+LL ） の 変 形 及 び 短 期 時 (DL+LL+KL)の設計モ－メント M に対して、 満足しない結果であった。これは、中通り（Y2 通り）のラーメンフレームの長期荷重の負担が 大きい為、満足しない結果となった。 また、古代長押ラーメンも同様の結果であっ た。 (4)考察 (4)考察 断面を上げ、接合部の剛性・耐力を上げて対 応する事も可能であるが、中断面集成材を主と
M/Ma 0.81 0.73 1.14 表3 コスト比較
延床面積 集成材使用量 m3/m2 金物使用量 kg/m2 コスト比較
N kN 5.3 18.5 23.8
m2 m3 ｔ
Na kN 17.0 34.0 34.0 ﾌﾟﾛﾄﾀｲﾌﾟ ① 486.7 74.0 0.15 4.66 9.6 0.86
N/Na 0.31 0.54 0.70 大断面工法 ② 486.7 73.6 0.15 6.88 14.1 1.00
Q kN 78.9 59.4 138.3
Qa kN 88.1 160.2 160.2
Q/Qa 0.90 0.37 0.86
①／② － 1.01 1.01 0.68 0.68 0.86
して使用する事が本構法の目的であるので、鉛 法で一般的に用いられるドリフトピン接合で 直荷重を以下のいずれかの方法で処理するこ 設計した場合との比較を行った（表 3）。集成材 とによって、本ラーメンフレームで対応は可能 使用量は両者でほぼ変わらないが、金物の使用 量は約 2/3 程度となる。また、全体のコストで と考える。 ①鉛直荷重負担用にラーメンフレームの際 見た場合、大断面工法に比べ、本構法は約 15% に、床梁を受ける柱、梁を添える。 程度コストダウンが可能と考える。 ②ラーメン柱の位置に床の大梁を掛け、小梁 6.今後の展開 をラーメンフレームと平行に掛ける（この 6.今後の展開 場合、大梁は大断面集成材となる。また、 本構法は、木造と RC をエキスパンションジ バルコニーの跳ね出しは、外部に柱を設け ョイントによって別棟とし、木造のみに注力し 検討を行ってきたが、今後は、両者を一体とし て対応する） 。 た、より合理的な混構造を検討して行く予定で ある。 5.コスト比較 5.コスト比較 このモデルプランを用いて、プロトタイプ （鋼板ビス止めラーメンの場合）と、大断面工