2023/03/09
強い住宅を作るための“構造計算”について
こんにちは！建築工房いろはの大島です。
近い将来、「南海トラフ地震」が発生することが予測され、みなさんも日ごろから備えたり
新築を検討されている方は耐震について色々と考えられているのではないでしょうか？
そんな現在、知っておきたいのが「構造計算」という言葉です。
構造を計算する・・つまり、建物の安全性を検討・確認する計算のことなのですが
具体的に何のために、そしてどんな計算方法で算出するのかまではおそらくご存じないかと思います。
今日は、「強い住宅を作るための“構造計算”について」解説したいと思います。
構造計算とは
構造計算とは、住宅などの建築構造物が、日常的な荷重や積雪、風、地震など、さまざまな荷重に対して、
どのように変形したり応力が発生するのかを計算するものです。
簡単に言うと、地震や台風といった自然災害に対してどれくらい耐えうるかという力を数値化することです。
今まではこの構造計算は義務化されていたものの、役所などへの提出義務はなかったため、
実際の数値がどうかといったところが不透明という課題もあったようです。
しかしながら2025年から、いよいよ提出も義務化されるので、
より家を建てるお施主様にとっては安心・安全性が確保されることになりました。
だからこそ、「構造計算」を皆様にも知っていただきたいと考えています。
構造計算の基本の考え方
基本的な木造二階建ての住宅＝四号建築物の構造計算の基本的な考え方から紹介したいと思います。
計算する上で重要となるのが
- 壁量計算 壁の大きさ
- 四分割法 壁のバランス
- N値計算法 柱の接合方法
の3つです。
この3つの簡易計算に加え、「基礎の仕様」や「構造材の欠込み」といった8つの仕様ルールが関連し、構造計算が成り立ちます。
壁量計算
私たちが木造住宅を建てるとき、一般的に91cm間隔で柱を立てています。
地震に耐えるため、この91cm間隔で連なる壁の中に「耐震壁」を作るのですが
壁量計算とは「1枚の壁あたりの強さ×耐震壁が何枚あるか」で算出します。
計算時には、
- 屋根の重さ
- 積雪
といった条件に応じて、倍率を掛けていきます。
小屋裏収納やバルコニーを作る場合は、建造物の頭のほうが重くなりますので
地震のときに、より上が揺れることが予想されます。
そのため、さらに注意が必要です。
Ｘ方向Y方向ともに「壁倍率×壁長さ」で「存在壁量(実際の壁量)」を算出し、
一方で「乗じる数値×床の面積」から「必要壁量(必要な壁量)」を算出します。
そして、存在壁量≧必要壁量の状態に、それも「充足度(どれくらい存在壁量が必要壁量に上回っているか)」を目指します。
仕様規定の場合ですと耐震等級1のところ、
充足度が2倍になれば、耐震等級も2ないし3に跳ね上がります。
そのため、充足度2倍を目指して構造計算をしていきます。
四分割法
十分な壁量があったとしても、その耐震壁がバランス良く配置されていなければ意味がありません。
そこで重要となるのが「四分割法」です。
お家を4分割し、その側端部分に耐震壁を配置することで、より強い構造を追求します。
そして大切なのは
「上下・左右のバランスをなるべく同じに近づけること」です。
例えば、右が10、左が5の場合、壁率比は単純に0.5となります。
この壁率比を1.0に近づけることがバランスを保つポイントです。
Ｎ値計算
木造住宅というのは梁と柱で床や天井を支えています。
ですが地震が発生したとき、柱の上側である「柱頭」や下側「柱脚」が破壊される危険性があります。
それを防ぐのが「柱頭・柱脚の接合」です。
特に住宅の角などは力がより加わりやすいので、接合金具を大きくすることで構造力を高めます。
今回、紹介した構造計算は、
計算式があれば誰でも算出できるような簡易なものですが
それでも知っていたり、そのルールを守るだけで、目に見えない“構造力”を底上げし
安心して数十年住める住宅が叶うと思います。
弊社ではその思いで、定期的に「構造マイスター講習」で構造の勉強を受け、
日々、構造を進化させております！今回の記事から、その基本と思いをまず知っていただけたら嬉しいです。
もし分かりにくい点や気になることがありましたらお問い合わせください。
資料参照元
構造塾 構造マイスター研修資料参照
