木造建築で地震に強い住宅を建てよう! メリット・デメリット&構造の特徴を解説

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地震の多い日本では、住宅の耐震性は必須条件の一つ。度重なる大規模地震の経験から、地震に強い家づくりが見直されるようになり、近年は木造住宅のしなやかな強さや、耐震性能に優れた新しい木造建築技術にも注目が集まっています。今回の記事では木造住宅をテーマに、メリット・デメリットや、代表的な木造の工法の特徴、地震に強い家を建てるためのポイントなどについて紹介していきます。
木造とは?
木造とは、柱や壁など主要な部分に木材を使った建築技法のこと。寺社仏閣をはじめ日本建築に古くから用いられてきた伝統的な建築技法であり、現代の家づくりにおいても圧倒的なシェアを誇っています。木材は軽量かつ弾力性や柔軟性があり、これを生かした高強度の家づくりに注目が集まっています。また、断熱性や調湿性にも優れており、季節変化の大きい日本の気候に最も適した素材と言えるでしょう。
木造住宅のメリット
地震の揺れに強い
木材は弾力性や柔軟性があり、曲げに強い特性があります。このため地震の揺れを吸収しやすく、地震に強い家づくりに適した建材であると言えるでしょう。また、住宅にかかる地震の揺れの力は、建物自体の重量によって変わってきます。木造住宅は比較的軽量であるため、鉄骨造や鉄筋コンクリート造の住宅よりも地震の揺れの影響が少なくなります。
断熱性が高い
木材は金属やコンクリートなどに比べて熱伝導率が低く、住宅の断熱性を高めることができます。断熱性の高い住宅は外気温の影響を受けにくいため、気温変化の大きい日本においても一年を通して快適な室温を保つことができ、冷暖房効率が高まることによって省エネ効果も期待できます。手足の温度を奪われにくく、触れた時に自然な温かみを感じられる点もメリットと言えます。
調湿効果がある
木材には調湿効果もあるため、湿度変化の大きい日本の気候下においても室内の湿度を一定に保つことができます。蒸し暑い夏の時期には湿気を吸収し、乾燥しやすい冬場は空気中に水分を放出します。また、湿気を抑えることでカビやダニの発生を防ぐことができるため、快適で清潔な住環境を維持することができます。湿度のバランスが保たれることで、さらりとした手触りも感じられるでしょう。
耐火性に優れている
木は燃えやすいというイメージがあるかもしれませんが、耐火性にも優れています。木は炭化すると燃えにくくなるため、表面が焦げても内部が燃えるまでに時間がかかります。また、鉄骨材は熱伝導率が高いため火災発生時に変形しやすく、倒壊のリスクが高いというデメリットがありますが、木材は延焼速度が遅く、建物の形状を保ちやすいというメリットがあります。
デザインの自由度が高い
木造住宅は柱と梁を基本とした構造であり、他の工法に比べて自由な間取りで壁を設けやすいという特徴があります。強靭かつ柔らかい素材であるため加工がしやすく、曲線などの複雑な形状を表現することも可能です。また、木の風合いや質感を見せることで、温かく柔らかな空間を演出することができるでしょう。
建築費用を抑えられる
木造住宅の建築費用の相場は、坪単価で概ね50〜70万円程度。鉄骨造の坪単価は80〜100万円、鉄筋コンクリート造の坪単価は90〜110万円程度とされており、木造はこれらの工法に比べて建築費用が安いことがメリット。素材が軽量であるため基礎工事の手間が少ないことや、コンクリートや鉄骨のように建材の下処理(防錆処理や対火処理など)が不要であることなどが理由に挙げられます。
木造住宅のデメリット
品質がばらつきやすい
木は天然素材であるため個体差が出やすく、材料を保管する管理体制によっても品質に差が生じることがあります。また、建築現場で木材を加工するケースもあり、職人の技量によって仕上がりに差が出てしまうことがあります。木材の個体差を最小限にする方法としては、集成材(複数の板を張り合わせた人工の木材)の使用が挙げられます。湿度の変化に伴う変形が少なく、節や割れなどのばらつきが少ないため、木材の品質が安定しやすくなります。
害虫被害を受けやすい
木造住宅は、シロアリなどの害虫被害を受けやすいというデメリットもあります。特に風通しが悪く湿気やすい床下はシロアリが発生しやすく、木材が食い荒らされることによって住宅の耐久性が損なわれる恐れがあります。これを防ぐためには、薬剤を散布したり、床下一面を鉄筋コンクリートで覆う「ベタ基礎」を採用したりするなどの方法が有効です。また、防蟻性・耐蟻性に優れた木材(ヒバ、ヒノキ、スギなど)の使用も効果的です。
防音性が低い
木造住宅は通気性が良く、また、振動が伝わりやすいため、音を通しやすいというデメリットがあります。このため、室内の音が外部に漏れてしまったり、反対に、外部の騒音が室内に聞こえてきたりといったトラブルが起こってしまう可能性があります。対策としては、 外壁と内壁の間に断熱材や気密シートを充填する、壁そのものを厚くする、二重構造の壁や窓を採用する、といった方法があります。
木造住宅の代表的な工法
木造住宅と一口に言っても、工法ごとに構造が異なり、それぞれにメリット・デメリットがあります。ここでは、木造軸組工法、ツーバイフォー工法、木造ラーメン工法の3種類の工法について解説していきます。
木造軸組工法(在来工法)
垂直に立てられた柱に、水平な梁を組み合わせた構造が「軸組」という名前の由来。日本で昔から用いられてきた伝統的な工法であるため、「在来工法」とも呼ばれ、昔ながらの日本家屋や、歴史ある寺社仏閣にも採用されています。現代の日本の家づくりにおいても、最も多く見られる工法です。
■メリット
点と点を結ぶように柱や梁で骨組みを作り、 点の位置を変えることで自由な間取りを作ることができます。このため、大空間や大開口を作りやすく、リフォームもしやすいという特徴があります。また、他の工法よりもコストを抑えやすい、一般的な工法であるため対応できる業者を探しやすい、といったメリットもあります。
■デメリット
柱と梁を基本とした構造であるため、地震の横揺れによって構造内にずれが生じやすいという弱点があります。倒壊のリスクを下げるためには、筋交いや耐力壁などによって補強する必要があります。
ツーバイフォー工法(枠組壁工法)
床や壁などの「面」で建物を支える「面構造」が特徴。2インチ×4インチ(38mm×89mm)の規格角材で作った枠に合板を張り、六面体構造で建物を支えます。北米で生み出され、欧米で最も一般的な木造の建築工法で、枠組壁工法とも呼ばれています。角材の規格を変えて、「2×6(ツーバイシックス)」「2×8(ツーバイエイト)」などのサイズで建てられることもあります。
■メリット
ツーバイフォー工法は耐震性や耐風性に優れ、地震や台風などの外部からの力を各面で受け止め、バランスよく分散させることができます。また、面で構成されているため、隙間ができにくく気密性が高いことも特徴。角材が規格化されているため、工期が短いというメリットもあります。
■デメリット
規格化されたパネルを組み立てて作る工法であるため、間取りの自由度は低くなります。また、壁全体で建物を支えているため、壁を抜いて大空間や大開口を作るなどのリフォームも難しいでしょう。
木造ラーメン工法
ラーメン(Rahmen)とは、ドイツ語で「額縁」や「フレーム」を意味する言葉。柱と梁を剛接合することで、強靭な枠を形成します。元々は鉄骨造や鉄筋コンクリート造などで採用されてきた工法ですが、これを木造に応用したものを木造ラーメン工法と言います。特殊な金物を使って木材の柱と梁を剛接合した構造が特徴です。
■メリット
木造ラーメン構造は骨組みを剛接合することによって、強度の高い住宅を作ることができます。柱や耐力壁の使用を最小限に抑え、また、筋交いなどの補強材を入れる必要もないため、大空間の間取りを実現しやすいというメリットがあります。
■デメリット
取り立てて大きなデメリットは見当たりませんが、多少特殊な工法のため、他工法と比べると構造材のコストが上がる可能性があります。
木造と鉄骨造・鉄筋コンクリート造の違い
戸建住宅を建設する際には、木造以外にもさまざまな建築技法があります。ここでは、鉄骨造と鉄筋コンクリート造のそれぞれの特徴についても解説していきます。先にご紹介した、木造住宅の特徴と比較してみてくださいね。
鉄骨造(S造)
鉄骨造とは、梁や柱などの骨組みに鉄骨を用いた建物のこと。鉄(Steel)の頭文字を取って「S造」と呼ばれることもあります。フレームそのものの強度が高く大空間を作りやすいため、マンションやビルなどの大型建築で多く見られますが、近年は戸建住宅にも採用されています。材料が工場生産されるため品質が安定しやすい一方、木造よりも耐火性が低く、コストが高くなりやすい傾向にあります。
鉄筋コンクリート(RC)造
鉄筋コンクリート造とは、鉄筋とコンクリートを組み合わせた建物のこと。鉄筋コンクリート(Reinforced Concrete)を略して「RC造」と呼ばれることもあります。鉄骨造と同様に大型建築での使用が一般的です。鉄製の骨組みを立ててコンクリートを流し込むため、柱や壁が一体化した構造が特徴で、強度が高く、遮音性や断熱性、耐火性にも優れています。ただし、木造や鉄骨造に比べて、さらにコストが高くなる点がデメリットです。
木造住宅のメンテナンスのポイント
木造住宅に使われる木材は天然素材です。それゆえに美しく、また人に優しい建材といえますが、その効果を長持ちさせるためには適切なメンテナンスが必要です。ここでは、お手入れに関する三つのポイントをご紹介します。
こまめな掃除を心がける
木造住宅を長持ちさせるには、家の持ち主自身が木の性質をよく理解し、適切な方法で手入れを行う必要があります。例えば、化学薬品を用いた過剰なケアは木を傷めてしまう恐れがあるため、掃除の際にはダメージの少ない植物性のクリーナーを選びましょう。また、日本の気候は木材の膨張・収縮が起こりやすく、割れや変形が生じてしまうことがあります。水回りなど湿気やすい箇所ではカビや腐食が発生することもあります。掃除の際に確認することで、建物の異常を早期に発見することができるでしょう。
プロの点検も活用する
木造住宅の隠れたトラブルを見つけるためには、業者に点検を依頼することも大切です。プロに任せることで、素人が普段見落としている箇所や、状態を正確に判断しづらい箇所も丁寧に確認してもらうことができます。また、床下の腐食や屋根裏の雨漏りなど、日常生活では目につきにくい箇所のトラブルにもいち早く対応してもらえるでしょう。新築購入時の契約にアフターサービスとして点検が含まれていたり、長期保証を提供していたりするケースもあるので、ぜひ活用してみてくださいね。
理想的なメンテナンス周期
屋根や外壁、基礎、各種配管といった普段の暮らしで目につかない部分でも、月日が経つごとに確実に劣化は進んでいます。築年数や部位によってメンテナンスのタイミングや内容は多少異なりますが、5年ごとを目安に点検を依頼すると良いでしょう。また、木造住宅で特に注意したいのがシロアリ被害。防蟻剤の効果には期限があるため、5年ごとに散布し直すことが大切です。
木造住宅で行うべき地震対策
地震に強い土地を選ぶ
木造住宅を建てる土地を選ぶ際には、地盤の強さを確認することが重要です。地盤が弱いと、建物が重みに耐えきれず沈下したり、液状化現象が起こったりするなどのリスクが高まります。建てたい場所の地盤が弱い場合は、金属やコンクリートの杭を打ち込むなどの対策が必要で、地盤改良によって強度を高めることも効果的です。
地盤の弱い土地には以下のような特徴があり、注意が必要です。
■川や湖などの水辺が近い
■周囲の道路に亀裂や陥没などが見られる
■周囲の建物の壁や塀に亀裂が見られる
■造成されてから10年以内の土地
■ハザードマップなどで、地震や災害の危険度が高いとされている
家の形をシンプルにする
耐震性は家の形状にも影響されます。一番地震に強いのは、箱型に近いシンプルな住宅。凹凸が多い家よりも、真四角の家がより耐震性では優れています。また、二階が一階よりせり出ていたり、一階が柱建ての駐車場になっているなど形が複雑になると、強い揺れに耐えられない部分が出てきてしまいます。また、平屋のように低い住宅も地震の揺れの影響を受けにくいとされています。
揺れに強い木材を使う
木造住宅に使われる木材には無垢材と集成材がありますが、集成材の方が地震に強いとされています。集成材は複数の板を接着剤で貼り合わせて人工的に作られたもので、強度が均一で変形リスクが低く、建築構造材として高い信頼を得ています。無垢材は強度にばらつきがあるため耐震性は劣りますが、自然な木目や風合いを生かした内装材に適しています。
耐震等級3を目指す
耐震等級は建物が地震に対してどれだけ耐えられるかを示す重要な指標で、1~3の3段階で数字が増すごとに耐震性が高くなります。現在の最高等級は耐震等級3であり、耐震等級1の1.5倍の強度を有しています。耐震等級1でも震度6強の地震で倒壊することはないと言われていますが、たとえ倒壊しなくても家が傾くなどの理由で住めなくなっては何の意味もありませんので、なるべく耐震等級3の家を建てることをお勧めします。
木造建築の新技術「SE構法」とは?
地震に強い家を建てるためには、先ほどご紹介した4つの地震対策に加え、「SE構法」での家づくりが効果的です。SE構法とは、阪神淡路大震災で多くの木造住宅が倒壊したことを教訓に開発された最先端の木造建築技術。SEとは「Safety Engineering(工学的で安全な構法)」の略で、「接合部」「構造材」「耐力壁」「構造計算」「耐震シミュレーション」という5つの特徴を組み合わせることで、鉄骨造や鉄筋コンクリート造に負けない強靭な住宅を実現します。
特徴① 接合部
SE構法は、建物の骨組みを剛接合する「ラーメン工法」を木造に応用した「木造ラーメン工法」の一種。SE構法の接合部は、独自に開発された「SE金物」と「Sボルト」を使用し、従来の木造建築の弱点を克服しています。日本の木造建築で最も一般的な木造軸組工法では、柱と梁をつなぐ際に「ほぞ」と呼ばれる穴加工が必要ですが、この加工は部材の断面欠損を生み、強度を低下させる原因となります。
一方、SE構法では断面欠損を最小限に抑えた接合システムを採用。木材の柔軟性と金物の高い剛性を組み合わせることで、接合部が高い耐久性を持つ構造を実現します。この設計により、地震などの強い外力が加わった場合でも、接合部が壊れにくく、建物全体の安全性を大幅に向上させています。
特徴② 構造材
SE構法では、強度にばらつきが少ない構造用集成材を採用しています。無垢材は育成環境によって強度が異なるため、構造計算(建物にかかる力とその安全性を確認するための計算のこと)には不向きですが、集成材は一枚一枚の板を検査し、高精度で一定の強度を確保しています。
さらに、接着剤には耐久性が実証されたものを使用し、ホルムアルデヒドの放散量が少ない「F☆☆☆☆」等級の安全基準を満たしています。この高強度かつ安全な集成材によって耐力フレームを構成し、高い耐震性能を担保しながら大空間や大開口、吹き抜けといった大胆なデザインを可能にします。
特徴③ 耐力壁
従来の木造建築では、耐震性を高めるためには多くの耐力壁が必要でしたが、壁量が増えることによって空間デザインの自由度が下がってしまうという弱点がありました。SE構法に採用されている耐力壁は、強度の信頼性が高い「JAS特類1級」の合板と、「CN50」という規格の太釘から成っており、その強度は木造軸組工法で作られる壁の3.5倍。
また、一度だけでなく、繰り返し発生するような地震の際にも耐力を保つことが実験で実証されています。このため、壁の量を減らしても住宅の安全性を確保でき、なおかつ自由な間取りを実現することができます。
特徴④ 構造計算
SE構法では、すべての住宅において「許容応力度計算」と呼ばれる緻密な構造計算を実施しています。一般的な木造住宅では許容応力度計算での構造計算が法律で義務化されておらず、「壁量規定」に基づく簡易的な耐震計算が主流となっています。しかし、この方法では壁の量を増やすことで耐震性を確保するため、間取りや開口部の自由度が制限されがちです。
一方、SE構法の構造計算では、施主の希望に応じた間取りを実現しつつ、地震や台風といった自然災害に耐えられる堅牢な構造を確保できます。設計の自由度と高い安全性を両立する点が、この技術の大きな特徴です。
特徴⑤ 耐震シミュレーション
SE構法では、建築前に建物の耐震性能を可視化する「耐震シミュレーション」を提供しています。このシミュレーションでは、実際の建物設計をもとに作成した構造モデルに、阪神淡路大震災や東日本大震災など4種類の地震波を入力し、揺れや損傷を3Dグラフィックで検証します。X・Y方向の横揺れや上下の縦揺れが同時に作用する際の建物の動きを具体的に確認可能です。
この方法は、試験用の建物を使用する実験とは異なり、実際の設計や間取りを反映するため、信頼性が高い点が特徴です。大空間や大開口、吹き抜けといった大胆な間取りをオーダーする際、高い耐震性を事前に確認できるため、安心して理想の家づくりを実現できるでしょう。
木造住宅の耐用年数と寿命
住宅にどれだけ長く住み続けられるのかを考える際、「耐用年数」と「寿命」という二つの考え方がポイントになります。この二つは似ているようで全く異なり、その違いについて解説していきます。
木造住宅の耐用年数
建物の耐用年数とは、建物が使用に耐えられなくなるまでの年数を定めた指標のこと。建物は時間が経つほど劣化する消費物と考えられており、耐用年数は不動産の売買の際に、その時点でその建物にどれだけの価値があるのかを示すために設けられています。木造住宅の耐用年数には以下の4種類があり、それぞれ異なる観点から年数を定めています。
①法定耐用年数:木造住宅の法定耐用年数は22年。税務会計上の耐用年数で、減価償却などの計算に用いられる。法律で建物の耐用年数を定めて減価償却することにより、税の公平性を担保する狙い。
②物理的耐用年数:木造住宅の物理的耐用年数は40~50年程度。工学的な判断をベースに決定される年数で、木材の種類、自然環境条件、メンテナンス状況など、さまざまな要因によって年数は異なる。
③経済的耐用年数:木造住宅の経済的耐用年数は20~25年程度。市場価値を反映した耐用年数であり、立地、間取り、デザインなどによって年数は異なる。需要があれば年数が長くなり、需要がなければ短くなる。
④期待耐用年数:木造住宅の期待耐用年数は、適切なメンテナンスを行えば50~100年以上。建物の機能性を重視して算出され、維持管理の状態、リフォームの程度などを考慮して年数を決定する。
木造住宅の耐用年数と寿命は違う
木造住宅の寿命は一般的に30年と言われています。しかし、適切にメンテナンスを行うことによって100年、200年と長く住み続けられる可能性もあり、寿命を一概に決めることはできません。木造住宅の寿命が30年と言われる理由の一つは、家族構成やライフスタイルの変化により、リフォームを検討する時期が新築から30年の時期に当たることが考えられます。また、住宅設備の寿命が長くても30年程度であることも理由に挙げられそうです。
木造住宅の寿命を長くするためには、設計段階から耐震性や耐久性を考え、ライフスタイルの変化に対応しやすい柔軟な間取りをプランニングしておくことが重要です。また、日常的な手入れを欠かさず行い、定期的にプロの点検や補修を依頼して、住宅に関わるトラブルを最小限に抑えることも大切です。
木造住宅のおしゃれな実例集
圧倒的な開口量で外とつながる大空間
熱海の海に面したこちらの住宅。柱と梁以外は全て開口部という大胆な造りが特徴で、通常の木造住宅では考えられないほどの開放感があり、美しい海の景色と一体化しています。この大開口は、前面に広がる熱海の海を眺めるためと聞いて納得ですね。高台にあるため、外からの視線を気にせず、ゆったりと眺めを楽しめる点も嬉しいポイントです。
家族と景色を共有できる大開口
こちらも高台に建つことから、眺望と開放感を得るために大開口を設けています。外の景色と室内リビングがつながり、アウトドアリビングのようなオープンな空間を演出しています。さらにポイントは、キッチンの配置。リビングのソファと同じ方向を向いており、家事をしながら家族と同じ景色を共有できます。
強度を備えた広大な屋上空間
緑の借景を楽しむことができる、こちらのルーフバルコニー。セカンドリビングやお子さまの遊び場に適したゆとりのある広さを確保しています。こちらの事例のように屋外家具を充実させれば、室内リビングのような快適さを享受できます。また、住宅の強度に優れたSE構法を採用しているため耐荷重の許容範囲が広く、屋上の用途もさらに広がりそうです。
洗練されたギャラリー風ガレージ
大きなガラス窓の向こう側に見えるのは、車を3台収容できるインナーガレージ。間仕切り壁の無い広々とした大空間は、SE構法ならではの設計と言えるでしょう。手前側にはエントランスホールを配置。間をガラス張りにすることで空間を広く見せ、ギャラリーのような洗練された空間の中で自慢の愛車が美しく映えています。
木造のイメージを覆すシックなデザイン
黒を基調としたLDK。シックな色遣いを採用することで、木造住宅のナチュラルなイメージが良い意味で裏切られ、シャープな印象に仕上がっています。空間は縦横に広がる設計となっており、3mもの天井高や、大開口窓が特徴。このような大空間は一般的に冷暖房効率が下がりやすいものの、全館空調による温度管理によって快適な住環境を実現しています。
40畳もの広さの吹き抜けリビング
40畳を超えるこちらのリビングでは、天井の吹き抜けデザインが開放感と高級感を演出。木造住宅でありながら、コンクリート製の階段がリビングの中心的存在として、機能的なアクセントを加えています。また、2階につながるスキップフロアには書斎が設けられ、家族の気配を感じながらもプライベートな作業に集中できる工夫が施されています。
まとめ
日本建築で古くから採用され、今なお圧倒的なシェアを誇る木造住宅。長い間人々に選ばれ続けてきた理由は、日本の暮らしに適した家づくりにあると言えるでしょう。また、近年は地震をはじめ、さまざまな自然災害のリスクが高まっており、デザイン性にこだわりつつも、家族を危険からしっかり守ってくれる家づくりが重要となっています。今回ご紹介したポイントを踏まえ、安全に長く住み続けられる住まいをぜひ叶えてみてくださいね。