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法制度: 構造「地盤+基礎+建物」

構造性能は、地盤+基礎+建物

住宅の構造を考えるとき、建物の構造体の構造性能も大変に重要ですが、地盤と基礎と併せた3つについて考慮する必要があります。

地盤構造の例

地盤

どの土地も堅そうに見えますが、その上に何トンもある住宅が建てられると、十分に堅くない土壌などがあると年単位の時間の中では、徐々に沈んでゆき、地盤沈下が発生します。
更に沈下が敷地内で不均等に発生すると、"不等沈下"となって、基礎が割れたり建物にヒビや歪が発生し雨漏りの原因となったり、建物自体が傾いたりして、大きな損害に繋がる恐れがあります。
設計段階での地盤調査をして、強度が不十分なら地盤改良工事をすることになります。

基礎

基礎

地盤に敷設され、建物を受け支えるという、文字通り重要な役割を担います。
基礎には何種類ありますが、建物の長寿命化時代にあっては、大地震との遭遇も想定した強度や、地中からの湿気遮断対策から、建物の配置部分全体に鉄筋コンクリートを打つベタ基礎を採用するケースが多くなっています。地下室設置の場合は、基礎の役割を果たすほか、土圧・水圧や防水などの対策も講じる必要があります。

対象となる部分イメージ

必要壁量

木造軸組構法の住宅の構造

木材のしなやかさに、材料(強度、断面、長さ)と接合方法により、建物も揺れに対しては「柔らかくしなる」ことで持ち味を発揮します。
このためには、建物の各部が基礎と地盤に構造体として一体であることが求められます。
木造建物の構造設計の実務は、仕様規定も多くありますので、次に一例をご案内します。

建物の構造性能と構造計算

構造に関してはさまざまな要素がありますが、建築基準法では標準化した設定条件のもとで構造設計をすることを求めています。

荷重の種類

  1. 建物の構造の安全性能に関し、想定される主なリスク
    1. 自重、積載荷重(居住する家族、家具、書籍)…日常生活=長期荷重
    2. 土圧、水圧 …地盤条件=長期荷重
    3. 地震、強風、積雪(降雪地域) …自然現象=短期荷重
  2. 時間と方向性により荷重の種類に対して、それぞれ構造設計の基準がある
  方向 水平荷重 鉛直荷重 構造設計、仕様基準
時間 長期荷重 - 自重・積載荷重 木材の仕様基準(令41〜49条)
土圧・水圧 (土圧・水圧) RC造地下室/許容応力度計算
短期荷重 地震 (地震) ※地震力壁量=各階床面積×係数
強風 - 風圧力壁量=各階床面積×係数

構造設計、仕様基準の係数(地震力の壁倍率の例)

図:地震⼒に対する必要壁倍率

説明
  1. 耐力壁(間仕切り壁でなく構造性能のある壁)の各階の長さの必要な合計値(cm)
    =その階の床面積(m2)×上図の数値(壁倍率)
  2. 例えば、軽い屋根での同じ1階部分について、平屋と3階建てで比較すると、4倍以上も開きが発生するので、3階建ての場合は意匠プラン作成後、耐力壁の設置や構造設計段階で不足分があれば、壁倍率の高い部材仕様に変更し性能を満足させていきます。
  3. 屋根の重量別に区分されているのは、地震の際には重い屋根も一緒に揺れるのでその分下層側の荷重が大きくなることからです。

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