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2012年度卒业论文 鉄骨フレームとスギ板による贬测产谤颈诲构法の提案―木材の需要拡大を目指して―/谷田洋辅
- 3. 研究背景 日本の森林状況
(万?) （％）
12,000 100
90 木材自給率は急上昇
10,000
80 But...
木材自給率
70 国産材需要量の変化少なめ
8,000
外材 60
6,000 50
国産材、外材ともに需要が少ない
40
4,000
30
木材全体の需要が少なくなっている
国産材 20
2,000 今の状況が継続されてしまうと
10
今後も減少が予想されている 森林崩壊の危機
0 0
昭和30 40 50 60 7 17 23 （年）
『日本の木材需要量と木材自給率の推移』
（億?)
50
45 木材を使うことが
天然林蓄積
40 求められている
人工林蓄積
35 森林蓄積量は年々増加
30
25
人工林は過去40年間で4.7倍
20
15
10
スギ人工林は人工林全体の45％
5
0
昭和41 51 61 平成7 14 19 (年)
『日本の森林蓄積量の推移』
- 4. 研究目的
木材を使う スギの使用
非木造で建てられている箇所を木造で作る Hybrid構法
鉄骨造において、表面積の多い壁、床といった面部に、スギ板を使用した
Hybrid構法のモデルプランを提案?設計し、木材利用の有効性を示す。
国産材需要の拡大を狙う
- 6. 贬测产谤颈诲构法の设计 設計構成
鉄骨フレーム＋スギ板贬测产谤颈诲构法の设计
?モデルプラン（平面図、断面図、フレーム図）
?各性能の考え方、計算方法
壁の設計 床の設計 屋根の設計
?構成の説明 ?構成の説明 ?構成の説明
?断熱性能の計算 ?断熱性能の計算 ?断熱性能の計算
?遮音性能の計算 ?たわみ量の計算
?せん断耐力の計算 ?自重の比較
?せん断剛性の計算
?柱の断面比較
- 7. 贬测产谤颈诲构法の设计 モデルプラン（準耐火構造：外壁耐火）ALCパネル
5400 5400
1800 1800 1800
2700 2700
1800 1800 1800
400
1800
リビングダイニング
1800
3000
room1 room2
CH=2924
室内に“木あらわし”ができる
1800
7604
10800
W.C. エントランス
1800
3000
CH=2800
1800
ドレッシングルーム
550
1800
バスルーム
780
Model 1F_Plan 1/75 Model Section 1/60
- 8. 贬测产谤颈诲构法の设计 壁の設計
スギ板50mm厚_木ダボ接合
木ダボ（カシ）_d=24mm_L=240mm
準耐火構造（外壁耐火）_モデル：ALCパネル100mm厚
石膏ボード12.5mm厚
間に挟むスギ板がヒートブリッジを軽減させる
六角ボルトM-12
ハット形鋼3.2mm厚
今後の課題：縁キョリ
- 9. 贬测产谤颈诲构法の设计 間仕切り壁
断熱材_ウッドファイバー_75mm
外壁材_ALCパネル（外壁耐火）_100mm
角パイプ75mm×75mm_4mm厚
スギ板30mm厚
間仕切り壁平面 1 / 10
ハット形鋼とフラットバー（50mm×4.5mm）をすみ肉溶接
間仕切り壁接合詳細 1 / 3
- 10. 贬测产谤颈诲构法の设计 コーナー
挟み込みだと部材数が多くなる
外壁コーナー（挟み込み） 1 / 8 外壁コーナー（落とし込み） 1 / 8
- 11. 贬测产谤颈诲构法の设计 壁の設計：せん断耐力
モデルプラン
「木ダボ カシφ24mm 、母材スギ、L1=L2=120mm 」
? × ?? 3.14 × 122 × 24.49
7) ? ? = = ÷ 1000 = 8.31
? 4
3
降伏モード（７）の木ダボ繊維方向の
クラックによるせん断降伏が起こる ? ? = 8.31 ??
構造用合板に用いられる釘（CN50）の１面せん断降伏耐力
P ? ? = 0.61 ??
P
L1
L1
L2
L2
P
P
木ダボの耐力は比較的大きい
- 12. 贬测产谤颈诲构法の设计 壁：せん断剛性
3600
1800 1800
514.2 514.2 モデルプランの「木ダボ カシφ24mm 、母材スギ、L1=L2=120mm 」
10KN
木ダボ１本あたりのせん断剛性Kは
?1 ?2 ?1 5.72 × 103
K= = = = 2.86 × 103 [N/mm]
?1 + ?2 2 2
3000
∴ K = 2.86 × 103 [N/mm]
【壁体のせん断剛性】
木ダボが６本の場合（剛性） ： 2.86×6 ＝ 17.16（KN / mm）
木ダボが6本の場合（変位） ： 0.583mm
P P 木ダボが７本の場合（剛性） ： 2.86×7 ＝ 20.02（KN / mm）
K1 木ダボが７本の場合（変位） ： 0.500mm
P
P
K2
P P 壁全体での変位 ： 4.832mm
壁全体でのせん断剛性 ： 2.07（KN / mm）
- 13. 贬测产谤颈诲构法の设计 壁：せん断剛性
3600
1800 1800
514.2 514.2
3000
10KN （ 0.500 , 4.832 ）
（ 0.583 , 4.332 ）
（ 0.500 , 3.749 ）
（ 0.583 , 3.249 ）
（ 0.500 , 2.666 ）
（ 0.583 , 2.166 ）
（ 0.500 , 1.583 ）
（ 0.583 , 1.083 ）
（ 0.500 , 0.500 ）
（ 0.000 , 0.000 ）
（ 各層の変位[mm] , 累計値[mm] ）
- 14. 贬测产谤颈诲构法の设计 壁：せん断剛性
ブレース置換
δ=4.832
636.5
板壁のせん断剛性と等価な軸剛性をもつ、ブ θ
レースへと置換
.1 L
86
5
9.
Δ
51
?? ? × ? × ? × ??? ? 2 46
?? = E × A × =
?? ?
3000
? ? × ? × ? × ??? 2 ? ???? ?? ? ??? 3 ?
?? = = × =
? ? ? ?
せん断剛性K＝? ? より θ
?? ? 2.07 ? 3600
EA = 3 ?
= 3
= 16436.2 （KN）
??? 3600 4686.1
3600
つまりモデルプランの板壁は、
40mm×80mmの杉ブレース（E＝5.0KN / ??2 ）とほぼ等価である。
- 15. 贬测产谤颈诲构法の设计 柱の断面比較
向かい合っているハット形鋼はスギ板を介し、ボルトに
よって一体化させる（多少のズレは生じる）
断面二次モーメントが大きくなり、強度が上がる
断面二次モーメント Ｉ は、部材間のズレを考慮し、低減
率を0,7とすると、（ ただし、t = 3.2mm ）
6×203 ?5.36×19.363
Ｉ＝ × 0.7 = 531.2 （ cm4 ）
12
なお、H形鋼の断面二次モーメントは 、
100mm×100mm ： 378 （ cm4 ）
150mm×75mm ： 666 （ cm4 ）
125mm×125mm ： 839 （ cm4 ）
よって、この柱は上記のH鋼の中間程度の能力をもっている。
- 16. 贬测产谤颈诲构法の设计 床の設計
342.5
75.5
10
ボルト M10
スギ板 30mm×3
100
90
50
30 200
90
76.9
300
ハイテンションボルト M16
２階床断面図 1 / 15
- 19. 贬测产谤颈诲构法の设计 结论?今后の展望
?向かい合うハット形鋼柱の間にスギ板を挟むことで、板壁が形成される
だけでなく、ヒートブリッジを軽減したり、総合的な柱の断面二次モーメン
トを高めることができた。
?木ダボによって板壁にはある程度のせん断耐力、せん断剛性を確保で
きることが計算上分かった。
柱、梁を含めた、構造体全体としての挙動がどうなっていくの
か検討が必要。
?安全性を確かめるためには計算だけでは不十分であり、実験が必要。
未解決な部分は多々あるが、本研究の目的である、鉄骨造に木材（スギ板）
を使う有効性を少しは示せたと言える。
![贬测产谤颈诲构法の设计 壁：せん断剛性
3600
1800 1800
514.2 514.2 モデルプランの「木ダボ カシφ24mm 、母材スギ、L1=L2=120mm 」
10KN
木ダボ１本あたりのせん断剛性Kは
?1 ?2 ?1 5.72 × 103
K= = = = 2.86 × 103 [N/mm]
?1 + ?2 2 2
3000
∴ K = 2.86 × 103 [N/mm]
【壁体のせん断剛性】
木ダボが６本の場合（剛性） ： 2.86×6 ＝ 17.16（KN / mm）
木ダボが6本の場合（変位） ： 0.583mm
P P 木ダボが７本の場合（剛性） ： 2.86×7 ＝ 20.02（KN / mm）
K1 木ダボが７本の場合（変位） ： 0.500mm
P
P
K2
P P 壁全体での変位 ： 4.832mm
壁全体でのせん断剛性 ： 2.07（KN / mm）](https://image.slidesharecdn.com/09n1093-121124211557-phpapp02/85/2012-Hybrid-12-320.jpg)
![贬测产谤颈诲构法の设计 壁：せん断剛性
3600
1800 1800
514.2 514.2
3000
10KN （ 0.500 , 4.832 ）
（ 0.583 , 4.332 ）
（ 0.500 , 3.749 ）
（ 0.583 , 3.249 ）
（ 0.500 , 2.666 ）
（ 0.583 , 2.166 ）
（ 0.500 , 1.583 ）
（ 0.583 , 1.083 ）
（ 0.500 , 0.500 ）
（ 0.000 , 0.000 ）
（ 各層の変位[mm] , 累計値[mm] ）](https://image.slidesharecdn.com/09n1093-121124211557-phpapp02/85/2012-Hybrid-13-320.jpg)
