柱をどこまで細くしてよいか、最低の基準が規定されています。
同条第1項の規定により、柱が支える屋根や壁の重量に応じた柱の小径が規定されています。
柱の長さに対して、所定の係数を乗じて算出します。柱の長さとは、横架材上端~横架材下端の距離のことで、「通し柱」の場合は柱の実長ではありません。
ただし、吹き抜けなどに設置されるような柱は、2階床面での拘束が方向によってはないため、土台上端から2階桁下端までの距離となりますので注意が必要です。
また、建物の用途によって異なる積載荷重も考慮するように、告示第1349号によって定められました。
感覚的にわかることですが、重い屋根や重い壁を支えるには太い柱が必要です。なお、ここでは柱の樹種は考慮されていません。
構造計算によって安全を確認することができればこれよりも小さな断面の柱を用いることができるという除外規定があります。
この計算をEXCELシートで行えるように、日本住宅木材技術センター(HOWTEC)のサイトで設計支援ツールが公開されています。
1本の柱が支えている荷重が、どの範囲までに及んでいるのか、負担する床面積で検定する方法も説明されています。
同条第2項の規定では、3階建ての建物の最低基準、135角柱が規定されています。但し、構造計算によって安全を確認することができればこれよりも小さな断面の柱を用いることができるという除外規定があります。柱のサイズは壁の厚さと関係しますので、住宅木造で流通している基本サイズ120㎜角に納めたいところです。
同条第4項の規定では、柱の1/3以上を欠き取る場合には補強が必要な旨が規定されています。
具体的な補強方法は記されていません。
同条第6項の規定では、柱の有効細長比150以下が規定されています。
この規定は除外規定がありませんので必ず守る必要があります。
(設計時のポイント)
告示1349号では、最低とする柱の小径に対する垂直距離の比de/l(de:柱の小径㎜、l:横架材の相互間の垂直距離㎜)を算出する式を示しています。
例えば、以前の基準ですと軽い屋根、2階建ての1階柱ですと、1/30という数値を制限値としていました。よって柱の小径は、3,200×1/30=106.66以上→105角柱では不可で120㎜となります。
今回は、de/l=0.027+22.5wd/l2 の式で制限値を算出して検定することになります。
wdは柱が負担する固定荷重と積載荷重の和(N/㎡)で、設計する建物の条件から出すため、設計支援ツールを活用するとよいですね。
ほぼ同じ条件の数値で支援ツールに入力すると(太陽光発電なし、スレート屋根+サイディング)1/28.2と出力されました。(3200/28.2=113.5)
地区の積雪荷重や住宅以外の積載荷重などを想定して計算するように推奨されています。この場合は構造計算による安全の確認が必要となります。→計算のご依頼はBX TOSHOまで。
最後に重要な第6項の有効細長比です。
有効細長比の規定(150以下)は構造計算を行っても除外できませんので、あまりにも細長い柱は使用することは出来ないということになります。
(例:105角柱、柱長さ4,600の場合の有効細長比151.76>150 NG)
特に扁平柱を採用する場合は、強軸方向と弱軸方向があります。
弱軸方向についても細長比の規定は求められますのでご注意ください。
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