木造の構造設計の特徴に木材の種類(樹種やサイズ)の選択があります。
RC造やS造は材料で悩むことはあまりないですが、木造は樹種やサイズを適切に選択しないと大きなコストアップになることがあります。
ここでは、一般的な「告示耐力壁」を使う方法で解説します。
木造建築でキモとなるのは、できるだけ流通材を使うことです。
製材工場や集成材工場はよく使われる樹種・サイズは大量に製造していますので在庫もありますしコストも低いです。
あまり使われないものは特注になるので、途端に高価格になってしまいます。
これから紹介する内容は、私の設計範疇内ですので、日本中どこでも同じとは限らないことをご了承ください。
まず、樹種ですが製材であれば、「ヒノキ」「スギ」「ベイマツ」が多いです。
ヒノキは土台や大引。スギは柱や梁、間柱、垂木など多くの部分、ベイマツは主に横架材に使用されます。
その他土台には、防腐防蟻対策で加圧注入処理木材が使われることが多いです。
「ヒノキ」「スギ」は国産材ですが、「ベイマツ」は輸入品です。主に北米産で正式名所は「ダグラスファー」といいます。強度が高く寸法安定性も高いので横架材として適しています。
最近は、日本の山を健全に保つため、また戦後植樹されたスギが大きく育ちそれを使うことによって二酸化炭素の固定、植樹することによる二酸化炭素の吸収など環境にやさしい材料としてスギを使いたい設計者・施主が増えてきています。スギを使う際に注意することは、乾燥材を使うことです。スギは元々の水分保有量が大きく充分に乾燥して使わないと、割れや反りなど不具合を生じてしまいます。急激に乾燥させると内部割れを起こし強度低下につながりますので適切に乾燥する必要があります。近年は高周波を使った乾燥機が普及するなど乾燥技術が整ってきています。
大きな断面材にスギを使う場合は特に要注意です。
私は、できるだけスギを使うようにしていますが、小断面のものにしています。
次に集成材ですが、梁材で最も使われているのは「オウシュウアカマツ集成材 E105-F300」でしょう。Eはヤング係数、Fは曲げ強度を示します。
集成材には強度等級があって、E○○-F○○で表記されます。次に「ベイマツ集成材 E120-F330」があります。オウシュウアカマツより少し数値が大きくなります。オウシュウアカマツはヨーロッパ広域が原産の針葉樹です。
構造集成材には「同一等級構成」「異等級構成」があります。集成材は「ラミナ」といって30mm程度の板を接着剤で積層していきますが、ラミナに強度区分があって同じ強度区分のラミナを積層したものを「同一等級構成」、横架材のように曲げを負担して縁応力度が高いところに強度が高いラミナを配置したものが「異等級構成となります。
参考リンクです。
他にもLVL(単板積層材)もよく使われますが、集成材工場によって製作できる強度区分が異なりますので、事前に調べておいた方がよいでしょう。
樹種は、工務店やプレカット工場の納入先によってコストに影響するので、設計する前に確認しておくと良いと思います。
次にサイズですが、幅は90mm、105mm、120mmが一般的です。柱サイズは105x105mm、120mmx120mmが一般的。梁は105幅と120幅が一般的です。幅に関してはこのサイズを超えると特注になる思ってください。
梁せいは、105mm~360mmが一般的。360mmを超えても、390mm、420mm、450mmくらいまでは流通しています。それを超えるようであれば少し納期がかかったりするかもしれません。
長さも重要で、製材であれば4mまでにすることが重要です。製材は乾燥する必要があるので乾燥機に長物が入らないからです。4mを超えると基本的に集成材を使うと合理的だと思います。どうしても4mを超える製剤を使わなければならない場合は製材工場や地域の木材協同組合などには早めに相談しておくとよいです。
もちろん、継手を設けてつなげるのであれば4mを超えてもOKです。
(10m=4m+3m+3m)
木造の構造設計をこれから始める方は、特に使用する木材を事前に確認しておくことが大切です。
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