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311月/13Off

地震大国、日本(2)

架構式の構造体の、梁と柱を接合するときに用いられる方法に「ピン接合」と「剛接合」があります。

 ピン接合とは、部材と部材の節点が滑節点、つまり、自由に回転できる節点になっています。接合部がある程度動く柔軟な結合方法をいいます。これに比べて、剛接合とは、部材と部材の節点が剛節点であるため、回転が拘束された節点になっていて、接合部がいっさい動かない接合方法のことをいいます。

この剛節剛は別名「ラ-メン構造」とも呼ばれています。

 ピン接合は、接合部が柔軟なので、この部分で、たわもうとする梁の力をある程度吸収することができ、これにつながる柱には曲げようとする力がかからないので、上からの力を伝達するだけでいいので、あまり太い柱は必要としないということになります。しかし、ピン接合は、接合部が少し動くことから架構全体に歪みが生じるため、それに対処するのに用いられるのが筋違などの斜め材であります。

 これに対して、剛節剛の場合は、梁をたわませようとする力が、そのまま柱を曲げようとする力として伝達されるので、太い柱が必要になってきます。

 建物の構造的な強さを検証する科学的な方法に「重心」と「剛心」とのバランスを見るという方法があります。

 重心とは、建物の重さの中心となる点のことで、柱1本1本に加わる力と、柱の位置から重心がどこにあるかを計算します。

 一方の剛心は、建物の強さの中心で、耐力壁(筋違などが入った強い壁のこと)の位置から計算します。

 重心と剛心の位置をそれぞれ求め、2つの位置関係がどうなっているかを見ます。位置関係が近ければ近いほど、構造的に安定した家だということが分かります。逆に、両者が離れている場合は、強い地震などで力が加わった場合に、壁の弱い部分から壊れてしまうおそれがあります。

 この計算は比較的簡単な計算で求められますので、施工業者にその算出をしてもらうことができます。(CADを使っているところなら画面上にすぐに答えがでてきます。)

1612月/12Off

地震大国、日本(1)

建物には、自分の重さ(自重)に加えて、さらに力がかかってきます。それには2つの力が働きます。

ひとつは、家具の重さや人の暮らし、さらに雪国では積雪などによる上から下への縦の力です。もうひとつは、例えば地震や風などによる横からの力です。

このように様々な力が加わったとき、その力を柱や梁、壁などに均等に負担し、スム-ズに基礎から地盤へと流すことができれば、建物が歪んだり、倒壊することがないであろう。しかし、構造に十分な強さが無かったり、強いところと弱いところがあってバランスが悪かったりすると、破壊や倒壊の心配がでてきます。

自重などの縦の力は、梁や柱を通して地盤に伝わり、横の力には筋違などの斜め材で抵抗しながら、力を地盤に伝えるというのが、力の流し方の基本になります。友人も埼玉で注文住宅を建てる際にこのやり方をしてもらったそうです。

縦方向の力と横方向の力を受け止め、地盤に伝える構造の形式には、大きく2種類あります。ひとつは「架構式」、もうひとつは「壁式」です。

架構式は、柱や梁などの「細い部材」によって構造を構成するものです。

また、壁式は、壁や床の「面」によって構成されるものです。材料には木材が使われるときもあれば、鉄骨がつかわれる場合もありますが、基本の考え方はこの2つだといってよいと思います。

架構式は、大きな開口面積がとれる点が長所ですが、柱と梁の接合部の強度が問題になってきます。

また、壁式は、壁全体で力を受け止めているので大きな開口部がとりにくいが、構造体としての強さは大きいという特長があります。

これを木造住宅に置き換えれば、架構式が日本の伝統的な「在来軸組工法」であり、壁式が「ツ-バイフォ-工法」にあたります。どちらが優れているということはなく、どちらにも長所と短所がありますので、何を優先させるか、何をより強く求めるか、ということを前提に選択をすればいいのです。