【木構造】木構造において外力に抵抗する3つの要素


木造住宅を構成する各部材が、外力に対してどのように抵抗しているのでしょうか。

木構造は、大きく分けて、「軸組」「鉛直構面」「水平構面」の3要素から構成され、それぞれが接合部によってつながります。また、それぞれを基礎が支持しています。それぞれの3要素について詳しくご紹介します。

1)「軸組」

柱と梁(横架材)から構成されており、鉛直荷重を支持するほか、耐力壁や水平後面の外周に作用する圧縮力や引張力に抵抗する役割も担います。また、外壁面では圧縮力にも抵抗します。

(1)柱通しの軸組

通し柱を約2間(3.64m)間隔で設け、床梁を差し込む軸組です。梁材の規格化が図れるほか、直行する梁の天端が揃うので、水平構面の剛性を高められます。

ただし、仕口の断面欠損が大きくなりますので注意が必要です。この場合の柱材は、小さくても150mm角は必要です。120角にすると、断面欠損の影響で柱が折れる可能性があります。

(2)梁通しの軸組

柱はすべて管柱として、梁を優先させてなるべく長く通す軸組です。柱が多く立つ通りに下梁を架けてその上に直行梁を載せます。

隅柱においても、押さえ込み効果が期待できるため、壁倍率の低いものを分散させて配置できます。また、仕口形状が比較的単純で組み立てやすいという利点はありますが、水平構面の剛性は低くなる点に注意が必要です。

(3)通し柱と渡り腮(あご)の組み合わせ

通し柱は約2間間隔で設けますが、直行する梁のレベルをずらして差し込む軸組です。通し柱と床梁の仕口における断面欠損を軽減できます。つまり、1)と2)の良いところを組み合わせた軸組になっています。

(4)場当たり的な軸組

この軸組はスパンごとに梁を継いでおります。材積は少なくなり経済的ですが、接合部が多くなり、増改築にも適しておりませんのでお勧めできません。

2)「鉛直構面」

これは、耐力壁のことを指し、建物に作用する水平力(地震力・風圧力)に抵抗します。ただし、耐力壁が有効に働くためには、水平構面が耐力壁より先に破壊しないことが大切です。

3)「水平構面」

床組及び小屋組のことです。鉛直荷重を支持するほかに、建物に作用する水平力を耐力壁に伝達する役割も果たします。一般的に木造の水平構面は柔らかいため、構造計画上は耐力壁と水平構面に剛性のバランスを図ることが最も重要です。

木構造が外力に対して抵抗する3つの要素を紹介しました。実務等において参考になる部分がございましたらぜひご活用ください。

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