重量木骨の家 耐震構法・SE構法

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SE構法とは

大規模木造建築物がルーツです

近年、木造の構造技術が進んで、大規模な建築物が木造でも建てられるようになりました。
代表的な建物が長野オリンピックでスケート場に使われた「エムウェーブ」です。この建物の70mにもわたる屋根部分には木の集成材が使用されています。
他にも体育館や武道館などのスポーツ施設、幼稚園や保育園などの教育施設、大型店舗など多くの大型木造建築物が建てられています。最近では、新国立競技場の屋根部分に木材を採用されるということで大きな話題にもなりました。
「SE構法」は、このような大規模な木造建築物の技術を住宅に応用するために開発された技術です。だから、大工さんが建てていた技術をベースとしている一般の在来木造工法とは構造に対する考え方が大きく異なります。
「勘」や「経験」のような人によって変わる不確定なものではなく、科学的に数値を裏付けとして開発された、まさに最先端の構造技術なのです。

SE構法が耐震性能が高い理由

理由その1強度が高く品質の安定した「構造用集成材」を採用している

SE構法の構造躯体に使用する木材には、全て「構造用集成材」が使われています。
「構造用集成材」とは、十分に乾燥され強度ごとに分類した「ラミナ」と呼ばれる木材を、科学的に計算しながら張り合わせた「エンジニアリングウッド」のことです。
一般的に自然のままの木材は、乾燥の度合いや強度が「わかりにくい」「ばらばら」というケースがほとんどです。しかし構造用集成材は、含水率が低く、部材ごとの強度が表示されています。強度や性能が明確であるということは、「どの部分にどの部材を採用するか」を安心して決められるということでもあります。その点で、SE構法を耐震性に優れた構造躯体にするために、とても重要な要素となっているわけです。

理由その2柱と梁の接合部の断面欠損が少ない

一般の在来木造工法と呼ばれる工法では、柱と梁をつなげる部分に「ほぞ」といわれる穴加工をしているケースがほとんどです。これについてはその部分の強度不足が問題視されています。昔の寺社仏閣のように、20㎝以上の太い柱を使っていれば問題ないのでしょうが、現在の12cm程度の柱に穴をあけると、残る部分があまりにも少なくて、その部分の強度は著しく落ちます。大地震の際にこの接合部が壊れたケースも多く見られました。
SE構法では、特殊な金物を使うことでその断面の欠損が少ないというメリットがあります。また、乾燥している集成材ということで、木造自体の収縮も少なく、なおかつボルトやドリフトピンで強固に接合しているので、熊本地震でも注目された「連続した揺れ」に対しても非常に強いと言えるのです。

理由その3柱の引き抜き強度が高い

先の「熊本地震」でも大きな話題になりましたが、大きな地震による揺れが発生した時に、最も壊れやすい部分が柱と基礎の連結部分です。建物が大きく揺れるとその主要な柱に大きな引き抜きの力がかかってしまうのです。この部分が弱いと、大地震時に柱ごと引き抜かれて建物が大きく損傷します。この柱の引き抜き強度というものは「阪神淡路大震災」以来、大地震の際には大きく注目される要素です。在来木造では、基礎と連結した土台を介して柱が取り付いているので、いくら金物で補強しても強度に限界があります。
SE構法では、「柱脚金物」という特殊な金物で、基礎と柱が直接連結しているので、その引き抜き耐力が大きく向上しています。その力は最大24.4tという数字で、在来木造のホールダウン金物の5倍以上もの力を発揮するのです。これによる耐震性の向上はとても大きいものがあります。

理由その4数値に裏付けられた「構造計算」を行っている

木材や接合する金物が高い強度を持つことは大きな要素ですが、SE構法が地震に強いと言える最大の理由はこの「構造計算」というシステムにあります。
木造住宅ではあまり聞きれない「構造計算」ですが、ビルやマンションなどの鉄骨造や鉄筋コンクリート造の世界では常識的に行われている手法です。意匠設計士がデザインした設計計画に対して、大きな地震や台風がきても建物が壊れないように、専門の構造設計士が様々な角度から数値的に計算をして、その部材や太さなどを決めていく行為です。
意外に知られていないことですが、この「構造計算」は一般の木造住宅では法律で義務化されていません。つまり、その代りに設計士の勘と経験で建物の安全性を決めていたという事実があります。
大規模木造建築から始まった「SE構法」は、木造住宅といえどもその考えを良しとせずに、鉄骨造や鉄筋コンクリート造と同様に、数値に裏付けられた「構造計算」を行っています。もちろん、「耐震等級」についても最高等級を取得可能です。これも科学的に耐震性の高さを裏付ける大きな要素となります。

理由その5精度の高い指定プレカット工場で加工される

例え科学的に「構造計算」をして耐震性の高い設計図を作成したとしても、実際に使うその部材や加工精度が低品質なものであればまったく意味をなしません。
SE構法では、構造計算によって指定された部材の種類や大きさ、金物の設定などのデータがそのまま指定プレカット工場へ直接つながる仕組みを持っています。それによって、計算された通りの部材が高精度に加工されて、建築現場に直接届く仕組みとなっています。
施工についても、専用の資格を持った建築会社による施工が行われ、現場検査も行われています。その仕組みが最長20年の構造躯体の保証のシステムまでつながっています。

東日本大震災でも倒壊ゼロ

SE構法が生まれた大きなきっかけは「阪神淡路大震災」です。あの時にとても多くの木造住宅が壊れたしまった現状を検証し、「大地震でも絶対に壊れない木造住宅を日本中に広めたい」という理念で「SE構法」は開発されたのです。
その後日本で発生した「中越地震」や「東日本大震災」「熊本地震」において、「SE構法」で建てられた住宅はどの地震においても1棟も壊れませんでした。これは、本来の理念が実証されたものだと確信しています。

SE構法が空間の自由度が高い理由

理由その1木造なのにラーメン接合である

「SE構法」が自由度の高い空間を実現できる最大の理由は、その「ラーメン構造」という構造躯体の接合部の考え方にあります。
一般的な在来木造工法では、柱と梁をつなぐ接合部は「ただつながっているだけ」です。つまり、横揺れが起きると簡単に倒壊するわけです。だから「筋交い」と呼ばれるつっかえ棒が必要となります。単純な話、地震に強い家にするにはその「筋交い」をバランスよく、数多く配置することが重要になるのです。そうすると、家の中の至る所に柱や壁が必要となります。つまり、開放的な空間は困難になるのです。
「地震に強い家」=「閉鎖的な空間の家」となってしまうわけです。
一方、重量鉄骨造のような「柱」と「梁」が強固に接合されている「ラーメン構造」では、筋交い以外の構造躯体で耐震性を高められるので、家の中に柱や壁が少なくても地震に強い家となるわけです。「SE構法」は木造でありながらその接合部に特殊な「SE金物」と「Sボルト」を使って、ラーメン接合の強さを持つことが可能となっています。この強みを生かして、木造住宅でも自由度の高い空間設計を可能としているわけです。
「地震に強い家」=「開放的な空間の家」を実現しています。

理由その2耐力壁の強度が高い

建物全部をラーメン構造にするためには、その部材や金物類をヘビーな仕様にしなければなりません。そうなるとコストも大きくかかってきます。そこで「SE構法」では、「ラーメン構造」で持たせる部分と「耐力壁」と呼ばれる強い壁で持たせる部分をバランスよく配置することでコストパフォーマンスを最大化しています。その「耐力壁」の強さも在来木造の壁に比べて2倍以上の性能を持っているので、トータルでも必要な壁は少なく済みます。
この耐力壁の強さも空間の自由度を高める要素なのです。

理由その3構造計算で安全性を担保している

これまでも述べましたが、特に木造住宅においては「自由度の高い開放的な空間設計」になればなるほど、「耐震性」の向上が大きな課題となります。「SE構法」の特徴である「ラーメン構造」や「高耐力壁」を採用すると同時に、その強さが理論的に組み合わせるために「構造計算」が重要になるのです。「柱や壁が少ない大空間」、「光が差し込む大きな開口窓」、「気持ち良い吹き抜け」などの空間設計をしても、その全てが「構造計算」によって支持された構造部材で作られます。それは、住宅の設計者にとっても大きな安心感をもたらします。家を建てるお客様に自信をもってご提案できるのです。

SE構法だから実現できる木の家の空間

大空間

SE構法は、構造的に必要な柱や壁が少なくても耐震性の高い空間が実現できることが大きな特徴です。また、最大9mのスパンを飛ばすことも可能です。
よって「30畳を超えるLDK」や「その階全てが仕切りのないワンルーム空間」のような「開放的な大空間」が実現可能となります。更に、横の広がりだけでなく、天井高を高くして上にも広がり感のある空間も安全に設計できます。これは、住まいとしての活用に限らず、店舗併用や事務所併用などのケースでも威力を発揮する特徴です。
また、最低限の構造壁で基本の設計をしておけば、部屋と部屋の区分けを「構造上動かせない壁」で仕切ることが必要なくなります。その区分けを建具で仕切ったり、家具で仕切ったりというようなことも可能となります。たとえ表面上は壁にしておいたとしても、構造的に必要のない壁ですので将来的なリフォームを簡単になります。この考え方は「スケルトン&インフィル」という設計手法で、長期的に家づくりを考える際にとても重要な考え方になります。
「開放的な空間設計」と「安心の耐震設計」を両立できるのが「SE構法」なのです。

大開口

家の設計をするときに、大きな窓にしたいという方はとても多いと思います。大きな窓にすることは、外からの光を取り入れたり、外の景色を楽しんだり、リビングと庭やウッドデッキとのつながりが増えたり、自然の風の通りをスムーズにしたり、という様々な効果が期待されます。
しかし、「大きな窓をつける」ということは、その分「壁を減らす」ということなります。つまり、一般の在来木造では耐震上弱くなっていく設計でもあります。だから耐震的に限界が生じます。
そこで「SE構法」のラーメン構造の強みが大きく発揮されるというわけです。
南面に壁いっぱいの窓をつけたり、天井まで届くような高窓や建物のコーナー部分に窓をつけたり・・・。あたたかな太陽の光が差し込み、気持ち良い風が通り抜け、視覚的にも広がりのある窓にすることで、心地よいくらしが実現できることでしょう。

吹き抜け

家の設計をする際に大きな「吹き抜け」は魅力的な設計提案の一つだと思います。家全体を同じ空間にしてくれるので、床面積以上の広がりや家族の息遣いが感じたりする、人気の空間です。
しかし、建物の構造的に考えると「吹き抜け」は不安要素でもあります。意外と知られていないことですが、木造住宅において、2階や3階の床というのは構造的にとても大きな意味を持ちます。「段ボール箱のふたを閉めると丈夫になる」と同じ理屈で、建物の2階の床にしっかりと構造用合板を貼るということは、その構造をとても強くするのです。
その考えに基づくと「吹き抜け」というのは、その丈夫な床に大きな穴をあけるという行為ですので、結果として構造を弱くしてしまう要素でもあるのです。
構造計算をしない在来木造の場合、吹き抜けによって弱くなる部分をどう考えるかは法的な制限がありません。吹き抜けの大きさやその分の耐震性の確保については、設計者の「勘と経験」と「良心」しかないのが現実なのです。つまり、在来木造でむやみに大きな吹き抜けを設計することはお勧めしません。
その点、SE構法では、大きな吹き抜けを作ることでマイナスとなる構造を考慮して全体の部材や金物を構造設計していきます。つまり、大きな吹き抜けがあっても耐震性が劣らないような構造計算をすることで、安心して吹き抜けの家に住むことができるというわけです。

ビルトインガレージ

近年、大事な愛車を家の中に入れ込みたいという方が増えています。また、駐車場代が高い都市部では、敷地を有効活用するために1階部分をガレージにして2,3階部分を居住スペースにするというケースも増えています。その際には「ビルトインガレージ」や「インナーガレージ」と呼ばれる建物が注目されています。
ガレージを家の中に組み込むには、その分の空間と出入り口が必要となります。建物の間口が長い家ならまだしも、一般的な家だと耐震上必要な壁が難しいというケースも多いのです。在来木造で法的にギリギリの設計する方法もあるのでしょうが、耐震上お薦めはしません。
その点SE構法では、ラーメン構造の強みを発揮して安全にビルトインガレージが可能です。ケースによっては、2台並列のビルトインガレージも実例として多くあります。
出入り口はもちろん、ガレージの中にも柱や壁をなくすことも可能なので、ガレージ内で愛車の整備や洗車も楽しむことができます。

屋上ルーフバルコニー

敷地に余裕がなくて、庭が取れない場合に魅力的なアイテムが「屋上ルーフバルコニー」です。洗濯物を干すのはもちろんですが、天気の良い日は屋上でバーベキューや日光浴などを気軽に楽しむことができる、暮らし方においても魅力的な設計提案です。
しかし、これも構造的にしっかりと安全性を検証しているのか大きな問題です。
構造計算をしない在来木造では、屋根材以上の重力がかかるというケースは想定していません。屋上ルーフバルコニーですから、当然何人もの人間がそこに乗るわけです。その重力を考慮して建物全体の構造躯体を設計するべきですが、そこは甚だ疑問です。
SE構法の場合は、屋上ルーフバルコニーにする際には当然人間が乗ることで大きくなる重力を、数値に考慮して構造設計をします。だから、安心なのです。
安心な構造設計のもとに「屋上ルーフバルコニー」を楽しんでほしいものです。

3階建て

敷地を有効活用するというメリットもあり、特に都市部では3階建ての住宅は人気があります。しかし、3階建てを計画する際には、何より耐震性についてはしっかりと検証する必要があります。3階建ては2階建てに比べて、より1階分の重さが建物にかかります。よって、2階建てより更に構造を丈夫にしなければなりません。
一般の在来木造の3階建ての場合には、特に1階部分により多くの柱や壁を配置する必要が生じます。つまり、設計の自由度に大きな制限が生じるのです。
構造的に必要な柱や壁の量が少なくできるSE構法の場合は、そんな3階建てでも問題なく自由度の高い空間で設計可能です。ビルトインガレージや広々としたリビングなども安全に設計できるのです。

狭小住宅

利便性の良い都市部では、狭い敷地に「狭小住宅」を建てる方が増えています。
その際の大きなテーマとして、狭さを感じない「広がり感」や住宅が密集する中での「室内への採光」などがあるようです。
特に、間口が狭く奥行きが長い、いわゆる「ウナギの寝床」と呼ばれるような敷地形状の場合は、在来木造では耐震的に横方向の壁が増えてしまうので、開放感のある空間が困難になります。また隣地が迫っている場合は、視線も悪いので窓の配置が難しく効果的な採光も取りづらいのが現状です。
そこで、SE構法の強みを上手に生かすことで、壁や柱が少ない広がりのある開放的なリビングや、吹き抜けや高窓から視線を遮らないように有効な採光を設計することが可能です。敷地を最大に生かした設計にも「SE構法」は大きく役に立つのです。

スキップフロア

平面的に変化をつける「スキップフロア」は、敷地形状や暮らし方によってはとても面白いアイディアだと思います。視線の抜け方や部屋ごとのつながりがスムーズですので、家全体が一つの空間のように感じることも魅力です。また、敷地自体に高低差があったり、ビルトインガレージや半地下の居室を併用したりする際にも、とても有効的な設計アイテムです。
一方で、このスキップフロアは構造的に難易度の高い設計手法でもあります。なぜかというと、床の高さが異なることで地震時の力の伝わり方がとても複雑になるからです。加えて、在来木造の法律ではそこについての明確な決め事も存在していないことも、その難しさの大きな理由です。
よって、在来木造で安易にスキップフロアを設計する際には「構造の安全性をきちんと検証しているのか」は大きな課題となります。「SE構法」が行う構造計算では、その複雑な地震力の伝わり方をシミュレーションをしながらしっかりと検証して、そのうえで部材や金物を決めていきます。よって、スキップフロアでも安心の家が可能なのです。

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