構造用合板を張った床

4
4. 8 許容応力度計算における
合板張り耐力壁のせん断耐力
1)軸組構法
2)枠組壁工法
軸組構法において、3階建て建物や延べ床
枠 組 壁工法の場 合も、軸組構法と同様に、
面積が50 0平米を超える場合は、許容応力度
3階建てなどになると許容応力度計算が要求
計算が要求される。告示や国交大臣認定によ
される。告示や国交大臣認定の耐力壁のせん
る耐力壁のせん断耐力については、倍率1=
断耐力については、倍率1=1. 9 6kN/mとして
1. 9 6kN/mとして床倍率から換算する方法で
倍率から換算するのも軸組構法と同様である。
計算することとなっている。また、これら以外
これら以外の耐力壁については、
(社)日本ツ
の耐力壁については、
(財)日本住宅・木材技
ーバイフォー建築協会発行「2007年枠組壁工
術センター「木造軸組工法住宅の許容応力度
法建築物構造計算指針」に釘接合耐力等から
設計(2008年版):通称 グレー本」に釘接合
計 算で誘導する方法が記載されている。この
耐力等から計算で誘導する方法が記載されて
式は、軸組構法を対象としたグレー本の式より
いる。ただし、これによる耐力は、13.72kN/m
シンプルであるが、耐力を安全側に見積もる
(倍率7相当)までとなっている。
傾向がある。
なお、ネダノン スタッドレス5 +の倍率は5である
が、実力はそれ以上あり、柱脚・柱頭接合部設
計用の耐力としてその倍率(仕様によって5.9∼
7.0)が付随している。従ってネダノン スタッドレ
ス5 +の耐力は、この柱脚・柱頭接合部設計用の
倍率を換算した値を使用されたい。
構造用合板を張った床
5. 1 水平構面の役割
●水平構面に加わる地震力を
バランスな建物であった。耐力壁の配置のアン
耐力壁に伝達すること
バランスは、設計が悪いといってしまえばそれ
水平構面の第一の役割は、水平構面に作用
までであるが、現実的には間取りや敷地条件な
する地震力を耐力壁に伝達することである。い
どからそのようにならざるを得ない場合が多い。
かに耐力壁が十分に配置されていたとしても、
図27のように、耐力壁の配置が悪い建物の
水平構面が弱いと建物は分解する。
場合、水平構面の剛性が低いと、水平構面はひ
強度だけでなく剛性も重要である。水平構面
し形に変形し、地震力は二つの妻壁に等分に
の剛性が低いと、図26のように内部耐力壁は
加わることになる。従って開口の大きい手前の
外壁の耐力壁より大きな変形を生じることとな
妻壁は大きく変形し、建物は大きな損傷を受け
る。このような変形を生じると、内部耐力壁に
ることになる。
は過大の地震力が集中し、逆に外壁の耐力壁
しかしながら、
水平構面が剛床であれば、
水平
は十分に働かないことになる。水平構面の変形
構面は変形せずに矩形を保つので建物は図に
は耐力壁間距離が大きくなると、また、吹き抜
示すようにねじられる。ねじりに対しては地震の
けなどを設けると大きくなるので、このような場
力の方向と直角の方向にある耐力壁も抵抗する
合は、特に水平構面の剛性を高くする必要があ
ので、この直交壁の耐力が大きければねじり変
る。
形は小さくなる。すなわち、開口の大きい手前の
●耐力壁の配置のアンバランスによる
妻壁の変形と反対側の妻壁の変形との差が小さ
悪影響を少なくすること
くなる。このように水平構面の剛性が高いと、耐
阪神・淡路大震災で大きな被害を受けた木造
力壁の配置がアンバランスであっても、直交壁を
住宅の一つのパターンは、耐力壁の配置がアン
補強することで、その悪影響を減少させること
5
ができる。
線
壁
耐力
の
小
形
変
線
壁
耐力
大の
形
変
線
壁
耐力
中の
形
変
線
壁
耐力
の
小
形
変
震力
地
図26. 水平力と耐力壁の変形
25
26
5
(a)
柔らかい床の場合
P/2
表19. 品確法の存在床倍率
P/2
床組等の構造方法
柔らかい床の変形
P/2
耐力の高い壁
地震力,P
地震力,P
耐力の低い壁
(上から見た図)
P/2
(b)
剛床の場合
剛床
(変形しない)
地震力,P
直交壁
直交壁の抵抗
図27. 耐力壁の配置がアンバランスである場合の床の役割
5. 2 存在床倍率
ネダノン四周釘打ち
(倍率3)
耐力は、品確法(建設省告示1654号、平成12年
7月)に、存在床倍率という単位で示されている。
(表19)それによると、一般的な施工方法によ
る火打ち材を設けて製材小幅板を張った床の
水平力, P
(kN)
って大きく異なる
(図28)。各種構造方法による
60
12㎜合板直張り
(倍率2)
40
P
床
20
製材板張り+火打ちばり
(倍率0.
5)
存在床倍率が0.5∼0.8倍程度であるのに対して、
火打ち材を省略して12㎜合板を直張りした床
の存在床倍率は1.4倍(根太間隔4 5 5 ㎜の場
合)、2倍(根太間隔303㎜の場合)、24㎜以上
ころばし根太の上に
12㎜合板張り
(倍率0.
7)
0
2
4
δ
3.64m
床組の水平構面としての耐力は構造方式によ
7.28m
試験方法
6
8
10
中央の水平変位, δ(㎝)
12
14
図28. 構造用合板を張った床の水平力に対する性能
存在床倍率
厚さ12ミリメートル以上、幅180ミリメートル以上
の板材を、根太
(根太相互の間隔が500ミリメー
に対し、鉄丸釘N50を
⑧ トル以下の場合に限る。)
用いて150ミリメートル以下の間隔で打ち付けた
床組等
厚さ12ミリメートル以上の構造用合板又は構造 0.7
用パネル
(1級又は2級のものに限る。)
を、根太
② (根太相互の間隔が500ミリメートル以下の場
合に限る。)
に対し、鉄丸釘N50を用いて150ミ
リメートル以下の間隔で打ち付けた床組等
⑦又は⑧の床組等において、横架材上端と根 ⑦又は⑧の倍率
⑨ 太上端の高さの差を根太せいの2分の1以下と に1.2を乗じた数
値
したもの
①又は②の床組等において、横架材上端と根
④ 太上端の高さを同一に納めたもの
①又は②の倍率
に2を乗じた数値
厚さ24ミリメートル以上の構造用合板を用い、
そ
の四周をはり等の横架材又は構造用合板の継
⑤ ぎ手部分に補強のために設けられた受け材に対
し、鉄丸釘N75を用いて15センチメートル以下
の間隔で打ち付けた床組等
3
厚さ24ミリメートル以上の構造用合板を用い、
は
り等の横架材に対し、構造用合板の短辺の外
周部分に各1列、その間に1列以上となるよう
⑥
に、鉄丸釘N75を用いて15センチメートル以下
の間隔で打ち付けた床組等
(はり等の横架材の
間隔が1メートル以下の場合に限る。)
1.2
厚さ12ミリメートル以上、幅180ミリメートル以上
の板材を、根太
(根太相互の間隔が340ミリメー
⑦ トル以下の場合に限る。)
に対し、鉄丸釘N50を
用いて150ミリメートル以下の間隔で打ち付けた
床組等
0.3
水平構面が剛床の場合、
耐力壁の配置がアンバランスであっても、
直交壁が強ければ、
その悪影響は軽減される
80
床組等の構造方法
厚さ12ミリメートル以上の構造用合板又は構造 1
用パネル
(1級又は2級のものに限る。)
を、根太
① (根太相互の間隔が340ミリメートル以下の場
合に限る。)
に対し、鉄丸釘N50を用いて150ミ
リメートル以下の間隔で打ち付けた床組等
①又は②の床組等において、横架材上端と根 ①又は②の倍率
③ 太上端の高さの差を根太せいの2分の1以下と に1.6を乗じた数
したもの等
値
地震力,P
(上から見た図)
存在床倍率
⑦又は⑧の床において、横架材上端と根太上
⑩ 端の高さを同一に納めたもの
0.2
⑦又は⑧の倍率
に1.3を乗じた数
値
断面の短辺が90ミリメートル以上の製材又はこれと 0.15
同等の耐力を有する火打ち材を、
平均して5平方メ
(主
⑪ ートルごとに1本以上となるよう配置した床組等
たる横架材
(火打ち材に取り付くものをいう。以下
同じ)
のせいが105ミリメートル以上のものに限る。)
⑪の床組等において、火打ち材を、平均して3.3
⑫ 平方メートルごとに1本以上となるよう配置したも
の
⑪の床組等において、火打ち材を、平均して2.5
⑬ 平方メートルごとに1本以上となるよう配置したも
の
0.3
0.5
⑭
⑪、⑫又は⑬の床組等において、主たる横架材
のせいが150ミリメートル以上のもの
⑪、⑫又は⑬の
倍率に1.2を乗じ
た数値
⑮
⑪、⑫又は⑬の床組等において、主たる横架材
のせいが240ミリメートル以上のもの
⑪、⑫又は⑬の
倍率に1.6を乗じ
た数値
①から⑩に掲げる構造方法の1、⑪から⑮に掲
⑯ げる構造方法の1のうち、2つ以上を併用した床
組等
それぞれの倍数
の和
この表において、
「 構造用合板」
は構造用合板の日本農林規格
(昭和44年農林省告示第1371号)
に規定する特類又は1類を、
「 構造用パネ
ル」
は構造用パネルの日本農林規格
(昭和62年農林水産省告示第360号)
に規定する1級、2級又は3級を、
「鉄丸釘N50」
はJISA5508-1992
に定めるN50又はこれと同等の品質を有するくぎをいう。
の合板を直張りした床の存在床倍率は1. 2倍
(川の字型釘打ちの場合)、3倍(四周釘打ちの
場合)
と非常に高い値となっている。
ちした仕様については、3.53kN/m(床倍率で
構 造 計 算で設 計 する場 合、水 平 構 面の許
1.8倍相当)の許容耐力が与えられた。
容 耐 力 は 、床 倍 率を換 算した 値( 倍 率1=
また、品確法の性能表示制度を使用する際
1 . 9 6 k N / m )を用いることができる。
しかし、
の床倍率について、性能評価機関より下記の評
(財)
日本住宅・木材技術センター編「木造軸組
27
価を受けている。
工法住宅の許容応力度設計(2008年版)」によ
・厚さ28㎜、
N75@150㎜(外)
、
200㎜(中)
、
四周
ると、ネダノンを四周釘打ち仕様で直張りした
釘打ち仕様 4.70倍
床の耐力が見直され、7.84kN/m(4.0倍相当)
・厚さ28㎜、N75@150㎜、
川の字釘打ち+合板
と、床倍率を換算した値より高い値に引き上げ
長辺耐力壁線上釘打ち仕様 2.98倍
られた。さらに、川の字釘打ちに加えて合板の
・厚さ28㎜、
[email protected](外)
、
200㎜(中)
、
四周
長辺についても耐力壁線上の胴差し等に釘打
釘打ち仕様 6.73倍
5. 3 合板張り床構面の施工方法
共通事項
●合板は、胴差しとはりに直接張るのが望ましい。 ●合板の配置は、千鳥とするのが望ましい。
●合板の長手方向は、はり
(ネダノンの場合 )
品確法等では必ずしも千鳥張りを強制してい
または根太
(根太仕様の場合)
に対して直角
(直
ないが、接着剤併用釘打ちの場合を除いて、千
交張り)
とするのが望ましい。
鳥張りの方がイモ張りより水平構面としての性能、
(図31左図のような根太仕様の場合は、合板
たわみ性能とも高くなる。
の外周を釘打ちするために根太に平行とする)
28
5
●釘はN釘またはCN釘を用いる。
釘はN50またはCN50(合板の厚さが12㎜の
合板の切り欠きと釘の移動
さね加工を施さない合板を使う直張り仕様
(図31、32)
●遵守事項:釘は合板の四周および中通りに打
ち、間隔は外周で150㎜とする。
またはCN75(ネダノン24㎜以上の場合)を使
●補強法その1:JIS A 5550(床根太用接着剤構
用する。CN釘を用いるとN釘の場合より水平構
造用一類)、
(財)
日本住宅・木材技術センター認
面としての強度が約10∼20%高くなること、専
定の床用現場接着剤または同等品を用いて、接
用の自動釘打機が広く普及していることから、
着剤併用釘打ちとする。
CN釘を推奨する。N釘より胴部径の細い自動
●床倍率:品確法を適用する場合、補強の有無
釘打機の釘やBN釘は、所定の強度が出ないの
によらず床倍率は告示通りの値とする。
場合)、N65またはCN65(15㎜の場合)、N75
はり
根太
胴差し
根太掛け
910
柱
図31. 存在床倍率表の④の施工例(火打ちばり省略可)
(さね加工を施さないネダノンの場合)
合板の切り欠きと釘の移動
移動して打つ。
本来柱の位置に打つべきであるが、打てないために移動して打った釘
合板の切り欠き
柱
間柱
150
150
柱
200
ネダノン
(構造用合板)
釘(CN75またはN75)
受材
60(見付幅)×45以上
150
胴差し
釘の斜打ちで留める
はり
間柱
はり
910
910
注1)受材寸法は60×45の場合、
釘先端が受材より出ることがあるが、
耐力上の支障はない。
注2)3×6サイズ施工例。
メーターサイズの場合、
はり間隔は1000とする。
柱
図32. 存在床倍率表の⑤(P28 表19)の施工例(火打ちばり省略可)
(さね加工を施したネダノンを使う場合)
合板の切り欠きと釘の移動
本来柱の位置に打つべきであるが、打てないために移動して打った釘
品確法では要求されていないが、床の外周では長辺部分に釘を打つことを推奨する
合板の切り欠き
柱
間柱
150
通し柱
柱
間柱
※
≦500
※根太間隔が340以下の場合 床倍率 2倍
根太間隔が340を超える場合床倍率1.4倍
さね加工を施したネダノンを使う直張り仕様(図33)
̶品確法床倍率1.2倍̶
柱などのために合板を切り欠く場合は本来打
●遵守事項その1:釘は川の字型
(合板の外周
の短辺部分に1列、
その間に1列)
に打ち、間隔
つべき釘を150㎜以内に移動して打ち、釘の本
は外周、中通りとも150㎜とする。
数が減ぜぬようにする。
●遵守事項その2:合板の外周の長辺部分で床
●火打ちばりは省略することができる。
の外周
(耐力壁線上)
にあたる部分では、釘を
表19の構造用合板を張った床組の中で、④∼
150㎜間隔で打つ。
⑥および根太を渡りあごかけとした③(施工の詳
この釘打ちは、
品確法の告示では規定されてい
細については金融支援機構監修「木造住宅工
ないが、
支援機構の仕様書では要求されている。
事共通仕様書」参照)
の仕様については、
火打ち
●補強法その1:さね部分をJIS A 5550(床根
太用接着剤構造用一類)、
( 財)日本住宅・木材
ばりを省略することができる。法的には、
国交省建
技術センター認定の床用現場接着剤または同
築指導課監修「2007年版建築物の構造関係技
等品で接着する。
術基準解説書」のP81に「構造用合板を釘打ち
●補強法その2:補強法その1を行った上で、JIS
することによる場合も火打材と見なすことができ
A 5550(床根太用接着剤構造用一類)、
( 財)
る」
とあり、
正確には火打材は省略するのではなく、
日本住宅・木材技術センター認定の床用現場
構造用合板という火打材を設けたことになる。金
接着剤または同等品を用いて、接着剤併用釘
打ちとする。
融支援機構監修「木造住宅工事共通仕様書」
●床倍率:品確法を適用する場合、
補強の有
では「火打材は火打ちばりまたは構造用面材と
無によ
らず床倍率は告示通りの値とする。
する」
となっている。
※
≦500
構造用合板
ア
[email protected]
で絶対に使用しない。
●合板を切り欠く場合はその場に打つべき釘を
通し柱
はり
構造用合板
ア
○12 釘CN50または
[email protected]
150
通し柱
構造用合板
ア
○12 釘CN50または
[email protected]
胴差し
ネダノン
(構造用合板)
150
150
柱
釘(CN75またはN75)
胴差し
はり
根太
根太
※
≦500
間柱
柱
※根太間隔が340以下の場合床倍率1.0倍
根太間隔が340を超える場合床倍率0.7倍
図29. 存在床倍率表の①②の施工例
≦1/2
1/2以上
1/2以上
※2
※2
※1
≦500
間柱
根太
※1:根太間隔が340以下の場合 床倍率1.6倍
根太間隔が340を超える場合床倍率1.12倍
※2:根太背の1/2以上組込
図30. 存在床倍率表の③の施工例
(はり、胴差に際根太を設け、合板を@150で
釘打ちする場合は、火打ちばり省略可)
29
胴差し
柱
はり
910
間柱
はり
910
さね加工部分に接着剤を塗布して張り継ぐ
柱
注)3×6サイズ施工例。
メーターサイズの場合、
はり間隔は1000とする。
図33. 存在床倍率表の⑥(P28 表19)の施工例(火打ちばり省略可)
30
5
柱
受材
間柱
柱
5. 4 実験に見るネダノン床構面の
受材
せん断性能
間柱
構造用合板
合板の切欠
実大床構面の水平せん断試験(図 38)の結
果を表 20 に、品確法による水平せん断試験
(図
39)
の結果を表 21 に示す。
いずれも、品確法によ
る倍率をはるかに上回る高い耐力を示し、また、
(財)日本住宅・木材技術センター編「木造軸組
工法住宅の許容応力度設計(2008 年版)
」の許
容耐力(計算による場合を含む)を十分に満足し
ている。
さらに、洋間と和室のレベルを揃えてバリ
アフリーとするために、和室の床下地を下げる
(落とし込む)
工法の床構面は、通常仕様の床構
面と同等の強度性能を示した。
詳しくは、ネダノン
マニュアルを参照
構造用合板
合板の切欠
構造用合板
構造用合板
受材
受材
はり、胴差し、土台
はり、胴差し、土台
図34. 内部間仕切り部 施工例
大壁耐力壁仕様
図35. 内部間仕切り部 施工例
受材真壁耐力仕様
図38. 実大床構面のせん断試験(落とし込み工法)
図39. 品確法に基づく床構面のせん断試験
柱
柱
筋かい
表20. 実大床構面のせん断試験結果一覧
筋かい
試験体
間柱
間柱
試験体
番号
仕様
許容耐力
実験値
倍率 ①耐力 許容耐力時の
せん断変形
釘打ち
(1/150)
y
(倍) (kN/m) (rad)
1
合板の切欠
構造用合板
筋かい金物
同一釘打ち条件
(倍)
4.0
7.8
1/366
11.8
11.0
20.8
13.1
16.3
11.0
5.6
1.4
1.8
3.5
1/612
7.6
8.1
14.2
6.6
10.5
6.6
3.4
1.9
3
川の字
1.2
2.4
1/820
5.2
6.2
11.1
4.6
8.4
4.6
2.3
2.0
4
四周
4.0
7.8
1/227
9.7
16.6
29.8
8.3
20.0
8.3
4.3
1.1
0.8
1.8
3.5
1/606
7.2
11.5
19.0
7.9
17.5
7.2
3.7
2.0
1.1
1.2
2.4
1/671
5.6
9.6
15.8
5.4
11.9
5.4
2.8
2.3
1.2
③
③
−
①
③
−
②
標準型
落とし込み型 川の字+床外周
6
釘
(kN/m)
標準型に対する比
四周
5
合板の切欠
Ds
基準耐力の
落とし込み型の
川の字+床外周
2
筋かい金物
u
②
2/3
② 基準耐力の −
max 基準耐力 相当倍率 ①
川の字
許容耐力の値は、
(財)
日本住宅・木材技術センター編「木造軸組工法住宅の許容応力度設計
(2008 年版)
」
による。
Ds
合板の切欠
はり、胴差し、土台
図36. 筋かい部 施工例
筋かいは床合板・柱に突付け
構造用合板
注)筋かい金物には、
ネダノンの上に
取り付け可能なタイプもあります。
はり、胴差し、土台
図37. 筋かい部 施工例
筋かいは横架材・柱に突付け
表21. 品確法に基づく床構面のせん断試験結果一覧
試験体
試験体
番号 釘打ち
釘間隔
(㎜)
1
四周
2
四周
3
実験値
①
②
品確法 許容耐力
倍率 相当倍率
(倍)
(倍)
外周@100、
中通り@200
外周@150、
中通り@200
[email protected]
川の字+床外周 [email protected]
3.0
(1/150)
y
Ds
(kN/m)
2/3 基準耐力 基準耐力の
max
相当倍率
(倍)
5.4
13.2
14.5
14.1
18.7
13.2
6.7
4.0
9.2
11.2
9.6
14.3
9.2
4.7
1.8
5.8
6.4
6.3
8.8
5.8
3.0
1.2
1.6
1.2
1.6
許容耐力相当倍率の値は、
(財)
日本住宅・木材技術センター編「木造軸組工法住宅の許容応力度設計
(2008 年版)
」
による。
試験体番号1は計算による値で、試験体番号2及び3は表からの値。
Ds
31
32
5
5. 5 合板張り床構面の水平力に対するメカニズム
合板を張った床のメカニズムは、Iビームのそ
合板を張った床や屋根の変形は、①合板自
れと同じで、図40に示すように、構面の外周に配
身のせん断変形、②合板を止めている釘接合
置された横架材(胴差し、はり、桁)は曲げ応力
部の変形による床全体のせん断変形、③フラン
を負担するフランジ、内部の合板はせん断応力
ジとなる胴差しや桁の継手などの変形による床
を負担するウェブとして働く。合板を張った床の
全体の曲げ変形からなる。胴差しや桁はその他
剛性・強度が非常に高いのは、横架材に合板を
に曲げ応力(引張・圧縮)を受けるが、応力の
張り付けることによって床自体が巨大なせいを
大きさに対して断面が大きいので、一般には無
持つI形ばりとなるからである。
視できる。
●荷重の分配効果
力
集中荷重などに対する設計では、荷重直下の
スパンに直角方向
はりや根太だけが抵抗すると仮定して計算を行
うが、実際は図42に示すように、床下地によって
荷重は近隣のはりや根太にも分配される。つまり、
床下地は一種の直交ばりとして働き、荷重はスパ
ン方向だけでなくこれと直角方向にも流れる。合
根太
(両端支持)
板は製材板より剛性が高いのでこの効果は大き
い。厚い構造用合板を用いると、床は周辺を支持
側根太
(全面支持)
された版に近づく。この効果は、集中荷重だけで
はなく、等分布荷重に対しても有効である。
スパン方向
図42. 合板による荷重分布のメカニズム(概念)
5. 7 合板張り床構面の許容応力度設計の方法
5.7-1 鉛直荷重に対する合板のたわみと
曲げ応力度の算定式
たわみと合板の曲げ応力度は次式で計算する。
等分布荷重に対して
5wbι4
たわみ= ≦ 設計者が判断する値
384EI
図40. 合板張り水平構面は両端を耐力壁で支持されたIビームにモデル化できる
5. 6 床の鉛直荷重に対する性能
wbι2
曲げ応力度= ≦ 許容応力度
(P4,5を参照)
8Z
局部たわみの減少
中央集中荷重に対して
床下地に構造用合板を用いると、製材板の
Pι3
たわみ= ≦ 設計者が判断する値
48EI
場合と比べて幅が大きいので、局部たわみが小
さくなる。
●ストレスト・スキン効果
ストレスト・スキン効果とは、図41に示すよう
に、合板と根太やはりが一体化し複合部材とな
る効果で、これによりたわみが減少する。ストレ
スト・スキン効果は合板を根太やはりに固い接
1単位
1単位
1単位
合板下地
根太またははり
(a)
下地に合板を用いた床
曲げ応力度=
Pι
4Z
≦ 許容応力度
(P4,5を参照)
ここでι:スパン
(㎜)
w:等分布荷重(N/㎜2)
着剤で接着するとより大きくなる。
b :合板の幅(㎜)
E :合板の曲げヤング係数(N/㎜2)
I :合板のみかけの断面2次モーメント(=bt3/12、t=厚さ㎜)
1単位
(b)
合板の応力分布
図41. 合板を張った床のストレスト・スキン効果
Z :合板のみかけの断面係数(=bt2/6)
P :集中荷重(N)
上記は、
合板を単純ばりとみなした場合の式で、
実際には合板は3以上の支点で支えられる連続梁であり、
ま
た支持も釘により半固定支持となるから、
安全側の計算である。
33
34
5
5.7-2 許容応力度計算における
水平構面のせん断耐力
ネダノン床は表22に示した値となる。
ただし、
「四
1)軸組構法
軸組構法において、
3階建て建物や延べ床面
積が500平米を超える場合は、許容応力度計算
が要求される。水平構面のせん断耐力について
は、
(財)
日本住宅・木材技術センター「木造軸組
工法住宅の許容応力度設計(2008年版)
:通称
グレー本」によれば、品確法に記載のある水平構
面の許容耐力は、倍率1=1.96kN/mとして床倍
周釘打ち仕様」及び「川の字+床外周釘打ち仕
様」については、
実験等により新たに誘導され、
品
確法の床倍率換算値より高い許容耐力が与えら
れている。
また、品確法以外の水平構面については、同
書に釘接合耐力等から計算で誘導する方法が
2)枠組壁工法
3)大規模建築構造物の水平構面
枠組壁工法でも、
軸組構法と同様に、
3階建て建
大規模建築構造物では、
構造をできるだけシンプ
物や延べ床面積が500平米を超える場合は、
許容応
ルとし、
力の流れを明快にすることが肝要である。
以
力度計算が要求される。
水平構面のせん断耐力の
下には、
建築学会等で提案されている計算方法を
計算方法については、
「2007年枠組壁工法建築物
示した。
床の変形メカニズムを理解するための参考
構造計算指針」
に示されている。
とされたい。
なお、
告示の仕様規定によると床根太間隔は650
㎜以下となっているが、
2007年の告示改正で、
構造
計算によれば、
1mまで拡大できることとなり、
軸組構
法の合板張り床のような構造を採用することも可能
となった。
記載されており、
それによる例を同表に示した。
率から換算する方法で計算することとなっており、
表22. 水平構面の許容水平せん断耐力
釘打ち仕様
(合板厚さ24∼30㎜。釘:N75)
釘打ち配列
川の字釘打ち
川の字+耐力壁線上の
梁・桁・胴差に合板長辺を
釘打ち
四周釘打ち
注
35
釘間隔
(㎜)
許容水平せん断耐力
(構面の長さは勾配に沿う長さとする)
せん断耐力
(kN/m)
品確法
倍率
相当倍率
(倍)
(倍)
150
2.35
1.2
1.2
100
4.23
**
2.16
−
75
5.27
**
2.69
−
150
3.53
*
1.8
−
100
5.41
**
2.76
−
75
6.85
**
3.4
−
150
7.84
*
4.0
3
100
9.28
**
4.74
−
75
12.57
**
6.41
−
(財)
*
日本住宅・木材技術センター
「木造軸組工法住宅の許容応力度設計
(2008年版)
」
に記載の値。
**同書に従って計算した値で、釘はN75とし、低減係数αとして、24㎜の構造用合板を張った耐力壁
ネダノン スタッドレス5+の大臣認定の際に適用された値、0.89を乗じている。
図43. 計算のための説明図
36
5
(1)算定方法の出典
(一社)日本建築学会編「木質構造設計ノート」の「6.ダイアフラムの設計」による。この方法は多
(4)水平構面中央における水平変形の計算、
δ
(㎜)
次の変形を合計することによって求める
くの実験で適合性が確認され、北米では大型建築の設計に採用されている。
δ=δN+δP+δF+δJ
(2)モデル
・δN(釘接合部のすべりによる変形:せん断変形)
qι
a+b
δN= ・
2k
ab
床構面をIビームとみなし、構面の外周に配置された横架材(はり、けた、胴差しなど)を曲げ応
力を負担するフランジ、内部の合板をせん断応力を負担するウェブであると仮定する(図31参照)。
合板は釘で張り継ぎされ曲げ応力を負担できないので、ウェブのせん断応力分布は等分布であると
(3)応力度のチェック
・δP(合板のせん断歪による変形:せん断変形)
wι2
τι
δP= =
4G
8Gtd
・合板の釘接合部のせん断力、q(N)
P
wι
s
q= ・ = ・
2d
2d
・δF(フランジ相当部材の引張・圧縮による変形:曲げ変形)
5wι4
5Pι3
δF= =
384EI
192EAd2
仮定する。
s
≦釘接合許容せん断耐力(P6参照)
・合板のせん断応力度、τ(N/㎜2) P
wι
τ= = ≦合板の許容せん断応力度(P4,5参照)
2dt
2dt
・δJ(フランジ相当部材の継手のスリップによる変形:曲げ変形)
MJK・j
δJ= ・・・・継手の数だけ求めて合計する
d
・フランジ相当部材の引張応力度σ(N/㎜2)
Pι
wι2
σ= = ≦フランジ相当部材の許容引張応力度
8dA
8dA
以上の計算で記号は次による
w =水平構面に加わる水平力(N/㎜)。地震力の場合は床の固定荷重+地震用積載荷重(6.0×10
-4
N/㎜ )に基準せん断力係数Coと階数等による係数Aiを乗じて計算し、風圧力の場合は見付
2
・フランジ継手の応力(フランジに継手がある場合)、N MJ
N= ≦継手の許容引張応力
d
ι =外力の方向と直角方向に測った水平構面の長さ(㎜)
継手の許容引張応力は継手の構成によって計算する
d =外力の方向と平行方向に測った水平構面の長さ(㎜)
面積から求めた風圧力を耐力壁の配置を考慮して案分する。
P =水平力の合計(=wι、N)
s =合板の釘打ち間隔(㎜)
t =合板の厚さ(㎜)
A =フランジ相当部材の断面積(㎜ )
2
MJ =フランジ相当部材の継手位置におけるモーメント(N・㎜)
釘接合部許容耐力をその時のスリップ
(一般に0.4㎜)
で除して求める)
k =釘接合部の剛性(N/㎜、
a =スパン方向に測った合板の辺の長さ(㎜)
b =スパンに直角方向に測った合板の辺の長さ(㎜)
G =合板のせん断弾性係数(一般に400N/㎜ )
2
E =フランジ相当部材のヤング係数(N/㎜ )
2
MJK=水平構面中央に仮想荷重1を与えた時の継手位置におけるモーメント(㎜)
j =継手の開き、または縮みで、継手に使用しているボルト、釘などの接合具の許容耐力に対す
る存在応力の割合に許容耐力時のスリップ
(ボルトの場合は約2㎜など)
を乗じた値を2倍(添板
継手であるから変形は2カ所で生じる)
するなどして求める
(㎜)
37
38
5
5.8 床の遮音性能
実験によると、図44のように12㎜構造用合板あ
軽量衝撃音LH = 85
るいは35㎜の構造用合板(ネダノン)を直張り
重量衝撃音LL = 75
した床の衝撃音に対する遮音性能は次の通り
であった。
(フローリング)
合板 12㎜
グラスウール10K 100?
鋼製野縁
石こうボード 9.5?
120
110
L-90
80
L-85
70
L-75
60
L-65
50
L-55
40
L-45
30
110
L-80
L-70
L-60
L-50
63
L
(H)
L
(L)
100
床衝撃音レベル
(dB)
床衝撃音レベル
(dB)
90
表23. 局部集中荷重試験の結果
90
L-90
80
L-85
70
L-75
60
L-65
50
L-55
40
L-45
L-80
オクターブ帯域中心周波数
(Hz)
合板厚さ
樹種
受材とさね
の有無
根太・
はり間隔
(㎜)
根太・
はり樹種
釘打ち
方法
12㎜
ラワン
受材あり
415
ベイツガ
CN50
@150
L-70
L-60
L-50
30
125 250 500 1000 2000 4000
図46. 集中荷重試験
グラスウール10K 100?
鋼製野縁
石こうボード 9.5?
120
L
(H)
L
(L)
100
図45. 試験したさねの形状
合板 35㎜
63
125 250 500 1000 2000 4000
オクターブ帯域中心周波数
(Hz)
12㎜
ラジアータ
パイン
受材なし
(さねあり)
500
スプルース
CN50
@150
図44. 床の遮音実験の結果
●試験体:2,730×3,640×2,730㎜(高さ)の柱・
㎜をはりとツライチに配置。28㎜構造用合板の場
筋かい付き駆体 。床ばり(スパン3 , 6 4 0 )は
合は、さね付き合板を使用し根太と受材を省略す
105×240、@910㎜。天井は鋼製野縁にプラスタ
る。
ボード9.5㎜のグラスウール100㎜敷込み。12㎜構
●試験方法:JIS A1418による
造用合板張りの場合は、根太45×105㎜、@303
●試験実施:ポラス暮し科学研究所
5.9 床の局部荷重に対する性能
構造用合板を張った床(フローリングなどの仕
●試験方法:建設省昭和50年度総合技術開発プ
上げなし)
の局部集中荷重に対する耐力とたわみ
ロジェクト「小規模住宅の新施工法の開発」提案
は、
表23に示すように根太・はり間隔、
合板の厚さと
による「床下張材の端部の接合法試験」に準じる。
樹種によって異なる。強度的にはピアノ
(アップライ
ただし、同提案では加圧板は80㎜×100㎜の硬質
トピアノは約250kg)
が載っても十分に耐えることが
ゴムであるところ、ラジアータパイン合板の試験で
できる。
また、
さね部分の一方に1960N
(200㎏f)
が
は50㎜×100㎜の強化木を、またラワン合板の試
加わった時、
さね部分や合板に損傷はなく、
さね部
験ではこれより厳しい直径36㎜、先端曲率半径70
分の他方もほぼ同じたわみを生じていることから、
㎜の銅製ロットを使用。
さねは力と変形を確実に伝達していると言える。
39
15㎜
ラワン
24㎜
ラジアータ
パイン
受材なし
(さねあり)
受材なし
(さねあり)
415
1,000
CN50
@150
ベイツガ
スプルース
N75
@150
1960N
(200kgf)
載荷時のたわみ
(㎜)
最大荷重
(kN)
6.3
3.85
5.2
3.92
2.6
6.57
2.4
7.35
2.6
7.25
2.7
10.60
7.3
6.45
6.8
8,24
7.5
7.60
7.1
7.58
7.1
7.60
6.6
5.71
5.0
13.75
5.2
10.10
4.9
14.04
●試験体の概要:はり間隔415∼1,000㎜(はりは
N(200kgf)まで載荷し、最後に雄ざねまたは雌
枠組壁工法構造用製材、寸法形式208で代用)。
ざねの片方に載荷して破壊させる。
厚さ12∼24㎜の構造用合板を表板の繊維方向が
●破壊形態:一部合板の上側にパンチングシアが
はりと直行するように置き、釘CN5 0またはN75
生じるが、最終的には合板の下側が引張で破壊し
@150㎜で打ち付け。さねあり合板使用の場合、さ
最大耐力に達する。いずれの試験体も、さねに損
ねの部分に受材なし。
傷はなし。
●加力方法:合板の縁部および中央に順次1960
●試験実施:
(独)森林総合研究所
40