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これはほんとに凄い!実践耐震チェック!

ここでの説明は、場合によっては、釈迦に説法的になるかもしれませんが、実は、SUNCAD-ULTRAなどのシステムを操作する方が、必ずしも建築の専門家じゃなく、一般の事務員の方や女性の方々が多いということもあり、そんな方々でも何とか理解できるようにと思い、平易な説明の仕方になっています。悪しからずご了承下さい。
尚、五つの重要なチェックポイントを完全にクリアしたモデルプラン集をこちらでご覧いただけます。随時投稿中です。参考にしていただければ幸いです。
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次のようなプランを例題に説明を進めていきます。



1階平面図
2階平面図







外観パース

耐震を含め木造の構造設計上、極めて重要なチェックポイントについて考えてみます。
ご存知のように、まず、以下の3要素は住宅の耐震設計上重要な要素です。
プランニングの段階で、目安の数値をクリアするようにチェックしながらプランを作成することが求められます。

1.柱の直下率
◇ 通常50%以上が目安です

柱の直下率とは、
建物の柱の総本数のうち、1階と2階の柱が一致している割合のことを言います。
構造上、出来れば1階の柱と2階の柱が、全て同じ位置にあることが望ましいわけですが、設計上、実際にはなかなかうまくいきません。そこで、目安として何%位ならいいかの判定材料になります。共同住宅は大抵の場合100%になります。

なるだけ1・2階の間仕切を一致させるとか、開口部を一致させるなどの工夫をすることで、この数値をクリアする必要があります。

2.間仕切直下率
◇ 通常60%以上が目安です

間仕切直下率とは、
延べ間仕切り壁長さのうち、1階と2階の間仕切りが一致している割合のことを言います。柱と同様に、1階の柱と2階の間仕切りが、全て同じ位置にあることが望ましいわけですが、設計上、実際にはなかなかうまくいきません。そこで、目安として何%位ならいいかの判定材料になります。柱と同様、共同住宅は大抵の場合100%になります。
1・2階の間仕切を60%以上も一致させるのは、なかなか難しいものですが、実は、これをクリアしさえすれば、他の要素は意外と簡単にクリアできます。

あまりデザイン志向に走らず、総二階建ての単純構造が良いと思います。かといって、デザインをとるか、耐震を考慮した構造を優先させるかは、難しいところもあるかとは思いますが、素晴らしいデザインの家が地震で無残にも倒壊した姿を見ますと、う~んと唸りたくなりますね。だったら両方を満足する家を造ればいいわけですね。

3.耐力壁直下率
◇ 通常50%以上が目安です

耐力壁直下率とは、
筋違(または構造用合板)入りの壁の延べ長さのうち、1階と2階の筋違入り壁が一致している割合のことを言います。1階の柱と2階の筋違(または構造用合板)の入った壁が、全て同じ位置にあることが望ましいわけですが、設計上、実際にはなかなかうまくいきません。そこで、目安として何%位ならいいかの判定材料になります。共同住宅は大抵の場合100%になります。

この耐力壁の直下率は、1・2階の間仕切が一致している割合が多ければ、数値はクリア出来そうだとイメージできるのではないでしょうか。耐力壁(筋違等が入った壁)が1・2階とも一致してれば、いかにも地震には強そうですね。

(注意)
上記の◆1~◆3までに掲げた目安の数値(%)は、間取りによってはクリアーできない場合もあります。その場合でも以下の4・5の項目は絶対にクリアしなければなりません。

4.耐力壁量計算  重要なチェックポイントです
最初にお断りしておきますが、ここの説明は一番重要なところなのですが、解り易く説明するのがとても難しいところでもあります。

法的な耐力壁量計算には、床面積による算定と見付面積による算定式があります。X方向Y方向ともに法的な必要壁量をクリアしなければなりません。耐力壁を何(筋違とか構造用合板)にするかによって計算上の倍率が定められています。

● 床面積と見付面積による計算をします。


(備考)
この壁量計算の概念は、例えば、台風などの強風によって建物が倒壊しないための耐力壁(筋違や構造用合板)の配置(取付位置)やそれぞれの部材の耐力倍率を、X方向とY方向それぞれに計算して、安全性をチェックする指標となるものです。

上の表の必要壁量の欄の床面積による数値と、見付面積による数値のどちらか大きいほうの数値よりも、1階、2階共に実際の合計数値のほうが上 まわっていなければなりません。施工精度も考慮して、より安全性の高い数値になるようにしておいたほうが無難です。何故かと言いますと、筋違などに取付ける構造用金物が正しく取付けられて、はじめて求める耐力が確保されるという考えからです。

この建物の例では、X面のみの計算ですが、法律が求める床面積及び見付面積による必要量と、設計壁量の合計の量を比較して見ますと、共に設計壁量の合計の量の方が上回っていますので、OKということになります。表中の掛ける数値に29とか15とか50とかありますが、これは建築基準法で定められている固定の数値です。

耐力壁には筋違のほかに、色々な構造用合板があり、壁倍率も違います。耐力壁をどれにするかは、建物の形状や材料の特性やコスト面から検討して決定されます。

5.耐力壁偏心率計算  最も重要なチェックポイントです
◇ 通常15%以下が目安です
 1階偏心率計算表
 2階偏心率計算表
耐力壁偏心率は建物の中心座標(重心)と、耐力壁(筋違入り壁)の中心座標(剛心)から偏心量を求め、その偏心量を建物の間口及び奥行で除した数値のことをいいます。筋違をバランス良く入れるための指標となるもので、耐震設計上最も重要とされています。

余談ですが、ほんとは、このデータを確認申請の段階で提出を義務付けるべきと痛切に思います。これほど耐震のことが叫ばれている割には、現在義務付けがなされていないのははなはだ疑問で首をかしげたくなります。

偏心率は、X方向、Y方向共に、限りなく0に近いほうが良いとされています。この建物の例では偏心率は、X方向が0.004、Y方向が0.007になっていて、重心と剛心がほぼ一致しています。どのプランも、この数値がX方向Y方向共に、限りなく0に近いほうが良いわけですので、構造設計をする段階で、筋違の位置を変化させながら、シミュレーションして最良の位置を探し出します。

偏心率はXe、Yeともに0.15以下でなければなりません。この数値が大きくなればなるほど地震時の倒壊の危険性が増大します。従って、偏心率Xe、Yeの数値は、限りなく0に近づけるようプランニングしなければなりません。
Xe、Yeの値を全く0にすることはほとんどの場合困難ですが、シミュレーションすることで0に近づけることは可能です。耐震上最も重要なポイントとなります。

ここで、偏心率が何故0に近いほうが良いのかの説明をしておかなければなりません。上の頁の図を見ながらイメージしてください。

図の重心というのは建物の中心位置です。剛心とは耐力壁(筋違等が入った壁)で囲まれた建物全体の中心位置のことをいいます。例えば、重心と剛心との距離が相当あったとします。そこに強烈な横揺れの地震が発生したとします。この時建物はどうなるかをイメージしていただきたいわけです。

次ようにイメージしてください。
建物に強い水平の力が加わったとした時の、建物の中心座標の重心を駒の中心と考えます。地震の力は耐力壁で抵抗するわけですが、その抵抗する耐力壁の中心座標が、建物の中心よりも遠くにあると、分かりやすく説明しますと、いわゆる遠心力が働き、建物を回転させようとする働きが加わったと想定してください。イメージできますか?
地震の力の大きさによって、この遠心力が建物に強烈に加わり、耐力壁が持ちこたえることのできる限界点を超えたときに破壊が起こります。もうお分かりになったと思いますが、重心と剛心が離れれば離れるほど遠心力が大きく働きますので、倒壊の危険性が増します。逆に、剛心を限りなく重心に近づけることで、遠心力を抑え建物に加わる回転する力を吸収(弱める)しようというわけです。

この説明は、正確には正しくない部分もありますが、イメージしやすいと思って、このような説明にさせていただきました。

重心の位置や剛心の位置を割り出すだけの作業でしたら、そんなに難しい作業ではありませんが、限りなく0に近づけるシミュレーション作業は、手作業ではとても面倒で手間がかかり困難です。コンピュータの力を借りないと、とても大変な作業になります。
時間をかけずに的確な数値確認をするには、コンピュータでシミュレーションしながら計算処理したほうが良いと思います。
上の全ての図と計算結果は、SUNCAD-ULTRA-W で計算し出力されたものです。