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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~




                        平成24年10月27日
               建築構法研究室 09N1093 谷田洋輔
研究背景?目的
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
    40                  天然林蓄積
                                                                                              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

       5
                                                                       スギ人工林は人工林全体の45%

       0
            昭和41        51        61        平成7        14   19
                                                                 (年)
                        『日本の森林蓄積量の推移』
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
鉄骨フレーム+スギ板贬测产谤颈诲构法の设计
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
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
                                                                           r oom1                        r oom2

                                                                     C =2924
                                                                      H
                                                                                  室内に“木あらわし”ができる
         1800




                                                      7604
10800




                WC
                . .                     エントランス
         1800




                                                             3000

                                                                     C =2800
                                                                      H
         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
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
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
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 /                    外壁コーナー(落とし込み)
              8                                  1/8
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 」




                                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




                               構造用合板に用いられる釘(CN50)の1面せん断降伏耐力

                           P
                          P




                   L1
              L1
              L2




                   L2

   P
   P




                                     木ダボの耐力は比較的大きい
贬测产谤颈诲构法の设计                                            壁:せん断剛性

                                  3600
                  1800                                1800

                         514. 2          514. 2

10KN
   3000




                                                                  【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)
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[ m ] , 累計値[ m ]
                                                                         m          m    )
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. 5
                                                   636. 832



板壁のせん断剛性と等価な軸剛性をもつ、                                  θ
ブレースへと置換
                                            1
                                       6.                     Δ
                                                                  L
                                                                 9. 5

                                    468                       51




                      3000
                             θ


                                 3600
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 )




    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。
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 30m × 3
                                               m

                                               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
贬测产谤颈诲构法の设计   床の設計




                1階床+基礎断面図 1 / 15
结论?今后の展望
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
    ?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
     トを高めることができた。
    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。
ご清聴ありがとうございました。

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