NSJ住宅性能研究所

鉛直構面（木造住宅）シリーズ11

面材耐力壁★

■面材耐力壁の詳細計算法とは？

許容応力度計算では、構造用合板などの面材耐力壁について、あらかじめ決められた仕様だけでなく、釘の種類や釘打ち間隔を調整しながら設計する方法があります。

これが「詳細計算法」です。

通常の壁倍率設計は、いわば、決められたメニューの中から選ぶ方法です。

それに対して詳細計算法は、「この釘を使って、この間隔で打ったら、壁はどれくらいの強さになるのか」を計算しながら決めていく方法です。

面材耐力壁を、より柔軟に設計できるのが特徴です。

■壁の強さは、釘1本1本の抵抗で決まる

面材耐力壁に地震や風の力が加わると、壁全体が少し変形します。

すると、面材と柱や梁などの下地との間にわずかなずれが生じ、そのずれによって釘1本1本が抵抗することになります。

詳細計算法は、この釘の抵抗力の積み重ねが、壁全体の強さになるという考え方に基づいています。

さらに、釘だけでなく、面材そのものが変形する影響もあわせて考慮して、壁の耐力や剛性を求めます。

壁が変形したときに、周囲の釘がそれぞれ少しずつずれて抵抗します。

つまり面材耐力壁は、1本の大きな部材で支えているのではなく、たくさんの釘が力を分担して壁を支えているイメージです。

また、釘の性質は、最初はバネのように抵抗し、ある程度までいくと一定の強さで踏ん張るモデルで表されます。

少し専門的には「完全弾塑性モデル」と呼ばれますが、ここでは最初はしっかり効き、限界に近づくと粘りながら抵抗すると理解しておけば十分です。


■詳細計算法のメリット

この方法の大きなメリットは、告示仕様にない壁でも設計できることです。

たとえば、

・釘の種類を変える
・釘の間隔を変える
・面材の種類を変える

といった条件に応じて、壁の強さを計算で確認できます。

既に決められた仕様をそのまま使うだけでなく、条件に合わせて合理的に壁を設計できるのが、詳細計算法のよさです。


■ただし自由に強くできるわけではない

便利な方法ではありますが、いくつかの制限もあります。

まず、釘間隔は7.5cm未満にできません。

釘を細かく打てば強くなりそうに思えますが、間隔を詰めすぎると、釘の周囲の面材がつながるように壊れてしまうおそれがあるためです。

つまり、釘を増やせば増やすほど無限に強くなるわけではありません。

また、この方法には適用できる強さの上限もあります。

グレー本では、原則として壁倍率7倍相当までとされており、許容せん断耐力に直すと13.72kN/mまでが目安になります。

そのため、それを超えるような高い耐力をこの方法だけで設計することはできません。


＜まとめ＞

面材耐力壁の詳細計算法は、釘1本1本の抵抗を積み上げて、壁全体の耐力や剛性を求める方法です。

釘の種類や間隔を調整しながら設計できるため、告示仕様にない壁も検討できるのが大きな特徴です。

ただし、釘間隔には下限があり、壁の強さにも適用範囲の上限があります。

そのため、自由度の高い方法ではありますが、材料の壊れ方やルールを踏まえながら使うことが大切です。

次回は、耐力壁と剛性について、お話します。