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木造構造計算

木造住宅の構造計算を承ります

木造の戸建て住宅、共同住宅、長屋、店舗併用住宅などの構造計算を承っております。耐震等級の必要とされる性能評価、長期優良住宅、また木造3階建てなどの確認申請用としてお使い頂けます。軸組み工法(在来軸組)や金物工法、ツーバイフォー(2×4)工法でも構造計画からご相談ください。地下室や車庫などのRC造との混構造、鉄骨階段などの一部鉄骨の混構造も承りますのでご相談ください。

 

敷地による特殊な形状、仕様も対応いたします

狭小地、L字型など敷地に合わせたプラン、間取りを求められる場合がありますよね。プランや間取りは考えられるけれども不安になるのが構造ではありませんか? そうした特殊な形状や仕様の構造計画や構造計算でも経験豊かなスタッフが相談対応はもちろん、実現に向けたご提案をさせて頂いております。

 

スキップフロアや木質フレームなどの複雑な要素もご相談ください

「中2階に収納スペースを作りたい」、「南面に大きな開口を作りたい」など、多様化しているお客様の要望。安心安全な設計と両立するために注意すべき点はどんなことか?  合わせて、「耐震等級3を取得したい」、「太陽光発電を載せたい」など、複合的な判断も必要な住宅が多くなっています。性能評価の知識も豊富なスタッフが対応するので安心です。

 

事前相談について

プランを確定してから構造計算を発注するのではなく、構造計算をすることによってプランが確定できる時代になりました。お客様にとって一生に一度の買い物、せっかく決まったと思ったプランが変更になるとしたらショックです。無駄な時間と費用もかかります。そこで、当社ではプランニング段階で構造の相談を受けております。(費用は発生しません。後日、成約し構造計算が必要となった場合、ご発注ください)

 

当社が相談にのれる構造計算

  対象

   木造 軸組み壁構法 平屋 2階建て 3階建て

   木造 枠組み壁工法 平屋 2階建て 3階建て

   木造 丸太組構法 平屋 2階建て

   木造建築物の基礎

   混構造 壁式鉄筋コンクリート造(地下又は1層)+木造(木は3層まで)

   鉄骨階段、エレベーターシャフトなど一部の鉄骨構造物

  用途

   住宅、共同住宅、事務所、店舗、倉庫、畜舎、医療施設、福祉施設など

   (積載重量などによっては設置階を1階に限定させて頂く場合があります。)

    →非住宅・中大規模木造についてはコチラ

  計算方法

   許容応力度計算(ルート1)

   許容応力度等計算(ルート2)

   各種部材検討

 

上記以外でも対応可能な場合もありますので、ご相談ください。

 

当社が相談にのれない構造計算

  対象

   鉄骨造(S造)

   鉄筋コンクリート造(RC造)

   鉄骨鉄筋コンクリート造(SRC造)

   組積造

 

 

 構造計算を行うのが当社の役割ですが、お客様が構造計算サービスを上手にご利用頂くために構造へ対する苦手意識や難しいと思う拒否反応を少しでも緩めて頂きたい思いで、以下に木造の構造計算の解説を少し記します。

どんな時に構造計算は必要

建築基準法上では木造の3階建て、500㎡の延べ床面積、9mを超える軒高、13mを超える最高高さ、100㎡を超える特殊建築物などが構造計算の必要な建築物にあたります。これらは確認申請時に構造計算書が必要です。それ以外の2階建て木造住宅などは建築基準法施行令にある仕様規定(壁量計算はこの一部)を全て満たせば、確認申請時に構造計算書は必須ではなくなります。また、確認申請時には添付が必須でない建築物でも、計算書が必要になるケースがあります。住宅性能表示の申請や長期優良住宅の申請に耐震等級を明示する時です。簡易計算(壁量計算の拡張版)による等級の確認方法もありますが、構造計算により等級を確認する方がより有効です。実は当社の計算実績の約80%は2階建ての耐震等級を取得するための計算なんですよ。そして構造計算が必要になるもう1つのケースは、意匠設計者が構造的な裏付けとして自主的に構造計算を採用する場合です。確認申請上は添付の義務がない建築物ですが、構造的に不安な要素を構造計算で解消し安心して設計することが出来ます。場合によっては建物の一部分や部材だけ検討することもあるんですよ。

 

構造計算と構造計画の違い

建設業界の中でも特に木造にかかわる人々にとって「構造計算」という言葉は意外とあいまいで、都合良く使われる言葉です。断片的に知っている情報や類似する言葉と混同しやすいためです。よく間違えるのは「構造計算すれば多少無理をした意匠計画でも建てることが出来るようになる。そのために費用を払って構造計算を依頼するんだ。」と聞くケースがありますが、実際には構造計算はなんでも可能にする魔法のようなモノではありません。そして言葉の使い方もちょっと違うんです。「多少無理のある意匠計画」を何とかするのは「構造計算」ではなく、「構造計画」なんです。「構造計算」とは「構造計画」が妥当であることを確認する手段の1つです。同じ意味で使っていた心当たりありませんか? 「構造計画」と「構造計算」を一緒にご依頼いただくことも多いので、ごちゃまぜのイメージになりやすいんですよね。

 

構造計算は健康診断?

上記の話を医療に例えると少しイメージしやすいかもしれません。昔の人たちからすれば、医療はなんでも可能にする魔法のように思えるかもしれません。しかし現代の私たちにとって医療は魔法ではなく、治せる病気も治せない病気もあることを私たちは知っています。そして病気にならないための知識も多少あります。不摂生をすれば病気になることもあるでしょう。病気の心配がある時に「健康診断」を受け、診断の結果から身体に悪い箇所が見つかれば、「処方箋や治療方針」を決めて健康な身体に戻れるように治療を行います。建物も構造的に無理したプランなどで計画が不安な場合、「健康診断」と同じように「構造計算」により危険となりうる箇所が分かります。その箇所を改善するための「処方箋や治療方針」のような「構造計画」を行い、安全な建物へ設計の改善をしていきます。ちなみに既存建物の耐震診断と耐震補強などはまさに医療と同じ状況です。さらに予防医学と同じで事前に健康な身体づくりをする為の健康管理や生活習慣の改善計画を立てるように、新築の設計時にも構造計画を考える必要があります。この構造計画が意匠設計時にしっかりしていないと構造計算により重大な危険が見つかり、後になって意匠計画にかかわる大きな変更(手術)が必要になることもあります。身体も建物も少しの知識と予防が大事なんです。とは言うものの、美味しい食べ物やスイーツもやっぱり食べたいですよね。構造計画も安全性と意匠性・経済性などのバランスをとる事が1番重要で難しいポイントなんですよ。

 

構造計画とは台本

同じプランの建物でも、構造計画は1つだけではありません。別の例えをすると構造計画とは「建物が構造的に危険な状態ではない」と言う「ハッピーエンドになるストーリー」の台本です。つまり話の登場人物である柱や梁などの部材にどの様な役を演じさせるのかによってあらすじが変わってきます。ちなみに部材に役割を与えて演出することを「モデル化」なんて言います。だから構造設計者や採用する計算ルートなどによって色々な構造計画が考えられるんです。

 

構造計算と壁量計算は別物

壁量計算は簡易に構造のチェックが可能な便利な算定方法です。しかし建築基準法の中では壁量計算は構造計算ではなく、仕様規定として位置付けられています。どちらも構造的な安全性を確認する検証法ですが、精度が大きく異なります。先ほどの構造計画をストーリーの台本とした例えを使うと、壁量計算は4コマ漫画、構造計算は2時間映画くらい違いがあります。どちらも基本的には同じストーリーとしても、4コマ漫画(壁量計算)では登場人物(部材)の詳細や場面背景(計算の前提条件)は省略され必要最低限の情報に限定されますが、映画(構造計算)では登場人物(部材)の詳細や場面の背景(前提条件)まで伝えることが出来ます。つまり壁量計算では計算の前提条件から外れたり、部材個々の検討で局所的に危険になる場合はチェックできていないケースがあり得ます。あなたのプランも映画化(構造計算)してみませんか。

 

構造計算は何をしているのか?

○○に加わる力 < ○○が耐えられる力

簡単に言ってしまうと上記の大小関係を数値で確認する作業です。

この作業を色々な部材や視点(カメラのズームを変えるように)で確認し積み重ねることで、最後は「○○」に「建物」が入ります。

 

「○○に加わる力」とは

建物全体でみると「外力」と言ったりします。建物の自重や家具や人の体重などの積載荷重、雪の重量や、強風時の風の力、地震の時の力、他にも土圧や水圧などもあります。

柱や梁などの部材でみると「応力」と言ったりします。これは部材が「外力」をどれくらい負担しているか計算した力です。また外力から応力を計算することを応力計算や応力解析なんて言います。

更にイメージしづらいですが、各部材を輪切りにした断面に加わる力を「応力度」と言います。これは断面の切り口の中でも場所によって違ったり、部材断面を切る位置によっても変わります。「応力度分布」とか言って車など機械部品などでカラフルなCG画像が変形していくのを見たことがあるのでは?

 

「○○が耐えられる力」とは

壁や床、接合部などでは「耐力」と言います。柱や梁などは、部材断面の面積当たりの耐力を「許容応力度」と呼びます。これらは建築基準法など定められている数値を使用したり、組み合わせて算出したりします。ちなみに「耐力」には種類があり、ギリギリ具合により呼び方も違います。最大耐力のmax値は「強度」と呼びF又はPmaxと表します。大きな損傷を始める耐力を「降伏耐力」と言いPyと表します。損傷後にも期待できる耐力を「終局耐力」と呼びPuと表します。大きな損傷をしない耐力を「許容耐力」と呼びPaと表します。これらの耐力は構造計算のストーリー(計算ルート)によって使い分けられています。

 

つまり構造計算は何をしているのか?

構造計算の大まかな流れは以下のようになります。

  • 建物に加わる荷重をリストアップします                           外力計算
  • 建物の各部(構面)に加わる力を計算します                           応力分配
  • 部材に加わる力を計算します                                              応力計算
  • 部材の「加わる力<耐えられる力」を確認します          断面算定
  • 部材をつなぐ接合部の「加わる力<耐えられる力」を確認します   接合部計算
  • 建物の各階、各方向の「加わる力<耐えられる力」を確認します   鉛直構面の算定
                                    水平構面の算定
  • 建物の損傷具合を「加わる力<耐えられる力」の程度で確認します  層間変形角の算定
  • 建物を支える基礎の「加わる力<耐えられる力」を確認します    基礎の断面算定
                                    転倒の検討

 

 

もう少し構造計算の事を知ってみたい方は、ぜひbranchへお立ち寄りください。構造計算以外にも温熱など色々なテーマのコラムを発信しています。

 

 

 

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