田辺市で心地よい木の家を建てる・なおす 新築・リフォーム・リノベーション

1.構造的な安心感 なぜ耐震等級3が必要なのか?

私たちは木造住宅を得意としています。上棟時に木が組み上がっていく様はいつ見ても爽快です。木は自然素材ですのでその一本一本の強さが計りしれず、それが木造の学術的な構造的な裏付けの足かせになってきた事は否めません。それもそのはず木の一本一本は育つ場所が違いますので強さが違う事も致し方ないのです。その結果、強度の安定性と言う所では集成材の方が勝っているとも考えられていました。

きちんと育てきちんと評価できる地元の木

そこで登場するのが地元田辺市の㈱山長商店。高い乾燥技術と全量検査をいかしてJAS認定品の木材を提供してくれます。JASとは日本農林規格。つまり公的に認められている木材である事をさします。このJASマークがある事で構造計算時にはその一本一本の強さに基づいた計算、設計が可能なのです。強いとされている紀州材でもJAS製品でなければ無等級扱いとなり、その強さを評価する事は出来ないのです。また前述のごとく全量検査を行っている為、柱、梁その一本一本に産地、JASマーク、樹種、含水率、ヤング係数(曲げ性能等級)などが印字されています。地元和歌山で育ち、強度、品質安定性ともに申し分ない紀州材を使わない訳にはいかないでしょう。山の健全を保つためにもきちんと計画された伐採が必要になります。家に紀州材を用いる事で紀州の山も守る事が出来るのです。

山長商店のもつ山々

学術的根拠に基づく計算

そうした素材の良さを生かすためには知識やツールが必要です。専用のCADソフトを用いて壁の強さや配置、床や屋根の強さ、接合部の強さを吟味しながら、耐震等級3の建物を目指してプラン作成時から検証しています。

また重要なのが床のたわみ。梁と言われる床を支える木材のサイズが小さかったり、重さ(荷重)がかかり過ぎるような組み方をした時に床はたわんでしまします。テレビ番組などでビー玉が転がったりするあの現象も床のたわみが原因です。

そうならないように木の組み方を工夫したり、スパン表を活用して梁のサイズを決めていったりします。スパン表とはあらかじめ設定した荷重条件にしたがって計算を行い木材のサイズ(断面寸法)を決めたものとなります。使用する木材の強さや屋根を支える木なのか床を支える木なのか(部材)、屋根の重さや支える柱の間隔(スパン長さ)などの条件に照らし合わせることにより木材の断面寸法を求める事が出来ますこれらスパン表にはたわみ制限値が決められています。これは部材などの構造計算を行う時の構造基準です。重さが加わった時に、材料がたわむ量をどの程度にするかの基準が設けられています。建築基準法レベルではたわみ制限値はL/250または20mm以下、新グレー本(2008年に出された木造の構造計算の根拠となる本、正式名称は木造軸組構法住宅の許容応力度計算)レベルではL/300または20mm以下  となります。新グレー本レベルの方が厳しくなっており、このなかでL/300とは長さに対するたわみの量をさしています。例えば8帖の部屋が約4メートルとなりますので、真ん中で12mm下がっていても構造的には問題がないとされます。

しかし構造的に問題がないのと、普段の生活での違和感は別問題です。スパン表では足りないのはそこがです。条件を設定出来ないため、実際に自分たちの建てる家の目指す性能を明確にはできないのです。それを解決するために登場するのがCADソフトを用いた構造計算。たわみ制限値やたわみ量などを自分で設定する事が出来るのです。L/500やL/800などとしたり、たわみ量を10mmや5mmなどとして部材の大きさを決めていきます。こちらがそのソフト、性能表示の耐震等級を検討したり、3Dパースを作成したりと私たち木造住宅の設計には欠かせない大切なツールとなってます。そういった計算も㈱山長商店の構造材は全量検査でヤング係数を明示した木材だから可能なのです。

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地震に強い家とは

地震に強い家 〇〇工法だから強いや△△を使っているから強い。柱が桧の4寸だから強いというのは、残念ながら少しずれてます。

これらは地震に強い家をつくる方法としてはメリットがあるかとは思いますが大切なのはきちんとした耐震設計を行っているかどうかです。

その耐震設計のうえで、上記のような方法をとるのは有効だと考えますが計算をしていないのなら、やはり、ずれてるとしかいえないでしょう。

今は工法ではなく耐震設計のうえに出される耐震等級により、耐震性を比較できるようになっていますので、耐震等級を耐震性を測るものさしと

すればよいでしょう。しかし、その耐震設計にも実はいくつか方法があります。

耐震等級とは

建物の地震に対する強さ、耐震性を表す基準として耐震等級。等級は1~3まであります。おおまかにいいますと、

1が建築基準法なみの建物

2がその1,25倍(長期優良住宅で求められるレベルです)

3がその1.5倍の構造の建物となります。

これからが少しややこしいですが、耐震等級2、3については住宅性能表示制度によるものと、許応力度計算に(いわゆる構造計算)よるものの2種類があります。

建築基準法と住宅性能表示制度の違い

まずは耐震等級1と2以上の違い。よく耐震等級1と2以上では全くの別次元といわれますがそれはどういったことからでしょうか?

もちろん耐震等級1と2以上では必要な耐力壁(地震など力に対抗する筋交などがはいった壁)量が変わりますが、それだけではありません。

一番大きく異なるのは床倍率(水平構面)のチェック項目が増える事で住宅の地震に対する強さは壁だけでは決まりません。

壁が十分に強さを発揮するためには、2階の壁から1階の壁に地震などの力を伝えられるようにまた、先に床が壊れたりしないように、

床や屋根が壁に見合う強さがないといけないのです。その強さをチェックするのが床倍率です。

水平構面の検討ともいいますが、このチェック項目が増えるだけで耐震設計の信頼性は一気にあがります。

住宅性能表示制度の耐震等級の考え方

『性能表示制度での耐震等級2以上では、建築基準法をベースにして建物がより高い安全性を確保する事を目標としておりこの性能表示によるチェックをすると軸組構法による木造戸建住宅が構造計算(許容応力度計算)を行ったのと同様の精度で構造の安全性をもつ事を確認したことになるとなっております。』

(木造住宅のための構造の安定に関する基準解説書より抜粋)

つまり、構造計算(許容応力度計算)のように細かな計算や検討を行わなくても、性能表示制度のチェック項目にそって耐震設計を行えば、構造計算したものと同等の耐震設計が行えるというものです。ただ、住宅性能表示制度の耐震等級の計算は仕様規定に近い考えて行っていきます。仕様規定というのは建築独自の考えかもしれませんが下記のような考え方です。・この屋根材や外壁材を使った建物にはこれぐらいの耐力壁(筋かいなど)が必要。

(必要壁量の考え方)

・この材料(構造用合板)をこのように使ったら

(釘の種類と止める間隔)このぐらい地震に対して耐えれる。

(存在壁量の考え方)

必要な耐力壁の量や耐力壁の強さなどを個別に計算しなくても仕様規定というルールのもとに設定できるのです。

構造計算(許容応力度計算)の場合は、屋根材の重さ、壁の重さ、天井下地、仕上げの重さ、壁下地、壁仕上げ、床下地、床仕上げなど細かく設定しなくてはいけませんが、そういったことをしなくても良いのです。

それだったら、費用も掛かるし、面倒な構造計算(許容応力度計算)をしなくてもよいのでは!?となりますがそこは待った!なのです。

許容応力度計算と住宅性能表示制度の違い

断熱性能の設計にも詳細計算と仕様規定があります。実は断熱性能の場合では仕様規定の方が性能が高くでます。

ある意味どんぶり勘定な仕様規定。そうなるのは当然ともいえます。しかし、耐震設計の場合ではより詳細な検討を行う構造計算(許容応力度計算)の方がよりたくさんの耐力壁が必要となります。

同じ耐震等級3でも構造計算(許容応力度計算)を行ったものの方が住宅性能表示制度で行ったものより強いのです。費用も掛かり、面倒でも構造計算(許容応力度計算)を行う必要があるのはこういった理由からです。

さらに、基礎の配筋にも大きく影響がでます。基礎の配筋をみると構造計算(許応力度計算)を行ったか行っていないかは判断する事も出来るほどです。

耐震等級3がなぜ必要? 熊本地震の場合

なぜ、耐震等級3が必要なのか?これは熊本地震から得られたものです。熊本地震は直下型の地震でした。

直下型の地震は揺れる周期の関係から木造住宅にダメージを与えやすいとされています。ですが、震度7を観測した地点に建っていた耐震等級3の家は倒壊もせずそのまま住み続ける事もできたのです。これは住まいとして大きなアドバンテージです。地震で倒れないのではなく地震が来ても住まい続けられる。大きな地震がどこで起こるかわからない日本。これから家を建てるのであれば構造計算(許応力度計算)を行った耐震等級3の建物は必須といえるでしょう。

まとめ 構造計算(許応力度計算)耐震等級の確かめ方

耐震等級3かどうかを確かめるのはある意味簡単です。建てて頂く住宅会社さんや工務店さんに構造計算書をされてますか?

構造計算書をみせて下さい。

と聞けば分かります。家族の生活の基盤である家は安心、安全でなくてはなりません。工法などに惑わされる事なく、その点をご確認下さい。

補足 震度・加速度・周期・共振について

東日本大震災の震度も7でした。(計測点における地震の揺れを測定器を使ってあらわしたものです。)

測定器による震度は1996年4月以降から採用されているもので、それまでは、被害状況や体感で震度は決められてました。

つまり、阪神・淡路大震災の時はまだ計測震度は使われてなかったという事になります。

それから震度のほかに、地震の強さをあわらす表現に、加速度があります。

gal(ガル)という単位が使われています。阪神・淡路大震災の時に計測された最大値は817galでした。

すこし、乱暴な例えになってしまいますが、重力の加速度が980galなので建物の重さと同じぐらい力で建物が横から押されたという事になります。

そして東日本大震災で計測された最大値はなんと 2933gal、桁が全然違います。建物の重さの約3倍の力が加わったというわけです。

しかし、地震による倒壊は比較的少ないという事でした。地震のエネルギーが大きいのにどういう事でしょうか?

地震の建物に及ぼす影響には、加速度のほかに周期と言うモノがあります。例えば、背中とポンポンと叩くとします。そのポンとポンの間隔が周期になります。

それから、同じように建物にも固定周期というモノがあります。建物の固有周期と揺れの周期が合ってしますとさらに強い力が建物に加わってしまいます。これを、共振といいます。

昔 一休さんで指一本で鐘を動かせるというのありましたがあれも鐘が揺れるタイミング(鐘の固有周期)に合わせてポン、ポン(周期)と力を与え続けると、小さい力でもより強い力が発揮されるという共振の一つの例えです。

この共振がおこる加速度の周期が0.65~1秒とされてまして、阪神・淡路大震災や熊本地震では、その揺れが起こってしまったのです。そして東日本大震災では地震波は非常に大きかったのですが、周期が短かったり、長かったためにあまり共振が起きず結果、倒壊が比較的少なかったとの事でした。

 

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