杉という木材の建築構造への技術利用/第7回「新しい水平構面をつくる・その３」

連載

文/写真　田原　賢

「杉の可能性を引き出す」木造建築の構造を、実例をもとに紹介していきます

＊第5回「新しい水平構面をつくる・その１」はこちらへ

＊第6回「新しい水平構面をつくる・その２」はこちらへ

試験前の材料検査

試験前に材料の検査をし、含水率等の材料性能を検査し、木材に大きな欠陥がないかをチェックした｡
その結果を下記にまとめた｡

含水率

材量搬入時に含水計により計測したところ、以下のようになった。

杉（吉野産）……………	５０％以上（梁材・板材共）
杉（高知嶺北産）………	１５％程度（梁材・板材共）
桧（吉野産）……………	２０～３０％（梁材・板材共）
米松（ドライビーム）…	１０～１４％（梁材）

その他の検査内容としては、目視検査により死に節・抜け節・割れ及びねじれ等の検査を行なったが、１等材程度の材料であったことを確認した｡
また、木材比重においては、日本建築学会発行の１９９５年度版木質構造設計規準・同解説における、杉の比重と相当であった｡
ヤング係数は、特別、実験において確認をしなかったが、建築基準法の値を参考値として利用した｡
本当は建築基準法で定める値以上のヤング係数があると思われるが、目安としての値は法で定める値を参考値として採用した｡

写真１　桧厚板の材厚確認状況
材厚は４２ｍｍ程度であった。

写真２　ダボ穴間隔確認状況
せん断抵抗ダボの間隔が３００ｍｍ確保されていることを確認した。

写真３　米松（ドライビーム）の梁木口検査状況
十分に乾燥され（含水率１０％以下）、木口に大きな割れは見られなかった。

写真４　米松の根太木口検査状況
年輪は荒いが、一部に年輪のよく詰まっている材も見受けられた。

写真５　杉（高知産）の梁木口検査状況
人工乾燥により十分に乾燥した材料で、木口に大きな割れ等は見られなかった。

写真６　杉（高知産）の含水率検査状況
含水計により、梁材・板材共に１５％前後と低い含水率であることを確認した。

写真７　杉材（吉野産）の反り確認状況
梁材・板材共に大きく反っている材はなく、抜け節や死に節のない、よい材であった。

写真８　杉（吉野産）の木口検査状況
年輪がよく詰まっていて、乾燥した材ではないので割れの発生も少なかった。

試験体製作概要

軸組製作

試験体の軸組における仕口の加工は、セミナー生や当事務所の所員等による素人の施工では、がたつきが生じ、耐力に影響を与えるような施工となる恐れがあるので、堺市の優良工務店である㈱朝陽工務店の山本棟梁をはじめ、若手の大工９人にお願いして、製作してもらった。
また、筆者も「ちょっと位は出来るであろう」という甘い考えで、参加させてもらったが、アリ仕口を１箇所作るのが精一杯で、おまけに出来上がった仕口は棟梁の仕口がプレカット同等以上の加工であるのに対し、当方の仕口はがたがたで、耐力的にも低下する要因が分かるほどであった｡
このように、刻みという大工技術が、構造体の耐力等に影響を与えることを、身をもって実感した次第である｡
やはり、設計者として、ある程度自信を持って望んだが、１～２年の見習いの若手大工よりも、やや劣っていたと思うが、もし次回同様なことがあれば、練習をし、若手の大工と同等な仕口を作りたいと思っている｡
なお、この紙面をお借りして夏の暑いときに休日を使い、また、ご無理を行って無償にて引き受けて頂いた、(株)朝陽工務店の朝陽高吉社長様には本当に感謝する次第であります｡

以下に試験体の製作概要を示す。

試験体製作場所	大阪府堺市草部４９１　(株)朝陽工務店　加工場にて
製作期間	２００１年７月１５日
製作者	山本吉助棟梁（朝陽工務店）
	石見昌広（朝陽工務店）
	伊庭健二（朝陽工務店）
	井上亮介（朝陽工務店）
	具志堅宗大（朝陽工務店）
	窪木健二（朝陽工務店）
	田山博規（朝陽工務店）
	濱口智次（朝陽工務店）
	細木正登（朝陽工務店）
	松木田司（朝陽工務店）
	田原賢（田原建築設計事務所）
	嶋田章（田原建築設計事務所）

軸組加工状況

写真９　軸組加工状況
軸材の加工（仕口接合部）はプレカットでなく、手刻みとし、セミナー生等では施工ができないため、朝陽工務店の協力により朝陽工務店の加工場にて行なった。

写真１０　軸組仮組み状況
仕口加工ができ、組み立ててその施工精度は、テレホンカードがまったく入らない程の精度であり、腕のいい棟梁の技術には感心するものがあった。

面材（合板及び杉・桧厚板等の施工）

試験体製作場所	大阪府岸和田市稲葉町１７７８　近畿職業能力開発大学校　実習棟にて
製作期間	２００１年７月１７日
製作者	山本吉助棟梁（朝陽工務店）
	田原賢（田原建築設計事務所）
	村田幸子（田原建築設計事務所）
	中尾裕樹（田原建築設計事務所）
	嶋田章（田原建築設計事務所）
	恩田悦子（田原建築設計事務所）
	本セミナーの受講生

	当事務所に夏休みの間インターンシップに来ていた各県の国立工業高等専門学校生
	黒木佳奈（有明工業高等専門学校）
	坂口朱（有明工業高等専門学校）
	谷口あすか（米子工業高等専門学校）

構造用合板の釘の打設方法として、機械打ちと手打ちとあるが、機械打ちで行なう場合、ガンの圧力を高くすると釘の打ち込み過ぎが起きやすい。このように打ち込みすぎると、釘のめり込みによりパンチングが起こりやすくなり、耐力が半減してしまう恐れがあるので、十分に注意する必要がある｡（図－１）
つまり、ガンの圧力を低めに設定して釘を高止まりさせた上で、最後にかなづちで打ち込むことが重要である｡このことを高専生やセミナー生に理解してもらった上で、施工を行なった。

図―１　釘の打ち込み

面材直張り（剛床仕様）施工状況

写真１１　合板受け材設置状況
一般に、剛床と呼ばれている、剛床仕様の落とし込み根太をセットしている状況。
このような受け材や根太の施工は、高専生やセミナー生およびポリテク大生等でおこなった｡

写真１２　ＣＮ５０釘打設状況
施工精度を確保するため、釘打ち機により圧力を低減し、釘を高止まりさせて最後にかなづちにてＣＮ５０の打設を行なった。
この合板張りの施工も、高専生やセミナー生およびポリテク大生等でおこなった｡

桧厚板によるせん断抵抗ダボ仕様施工状況

写真１３　桧厚板敷き並べ状況
ダボ穴の位置が合うように板を敷き並べ施工した。

写真１４　ダボ設置状況
板の位置が決まった箇所から「せん断抵抗ダボ」を設置した。なお、「せん断抵抗ダボ」は３０角長さ６０ｍｍ（材はカシ等）

試験方法

試験体は土台代わりの梁の両端が、直交する梁芯から９０ｍｍ外側で２．５ｔ用ホールダウン（ＳＨＤタイプ）を設置し、アンカーボルトとなるボルト（Ｍ１６）を８０×８０×９．０のＺマーク座金で押さえ、土台となる梁の木口より内側（１００ｍｍ）で試験装置に固定する。（図－２参照）

土台代わりの梁端には水平方向のズレ止めを設置した。（写真１５）また、梁位置で面外方向の振れ止めローラーを設置する。（写真１６）

写真１５　ズレ止め

写真１６　振れ止めローラー

荷重の加力には油圧式加力装置（容量１０ｔ）を用いて試験を行うこととする。
変位の測定は、試験体頂部の水平変位を変位計（容量：５００ｍｍ）で、土台代わりの梁の水平変位及び直交する梁との相対変位を測定し、これらにより、見かけのせん断変計角を求めることとする。（写真１７）

写真１７

荷重の加力方法は、正負の繰り返し加力とし、繰り返し履歴は、真のせん断変形角が1/600、1/300、1/150、1/100、1/50、1/30ｒａｄとし、最後は押し切ることとした。

今回実験を行う試験体は、押し引き１回の繰り返し荷重とする。

最大荷重に達した後、最大荷重の８０％の荷重に低下するまで加重するか、試験体の変形角が1/30ｒａｄ以上に達するまで加力することとする。

荷重－変位曲線はロードセル及び変位計を、デジタル静ひずみ測定器に接続し、コンピュータに接続してデータを記録し、コンピュータ上で処理を行い、荷重変位曲線を求め、作図するものとする。（写真１８）

写真１８

図―２　変位計の取り付け位置（試験体裏側）

上図の各チャンネル番号の一覧を次に示す。

チャンネル番号一覧

０ｃｈ・・・・ロードセル
１ｃｈ・・・・頂部水平変位（ワイヤー式）
２ｃｈ・・・・土台変位
３ｃｈ・・・・縦枠材浮き上がり　１
４ｃｈ・・・・縦枠材浮き上がり　２

写真１９　変位計設置

変計角及びアクチュエーター制御設定

表－１　変形角と荷重速度

変計角（ｒａｄ）	変位量（ｍｍ）	加重速度（ｍｍ／ｓｅｃ）
１／６００	４．５５	１
１／３００	９．１	１
１／１５０	１８．２	１
１／１００	２７．３	１
１／５０	５４．６	１
１／３０	９１．０	２
押す方向で破壊	２００まで	２

次回は、試験状況の説明です。
どんな結果になったか、乞うご期待。

●＜たはら・まさる＞「木構造建築研究所　田原」主宰 http://www4.kcn.ne.jp/~taharakn