NSJ住宅性能研究所

軸組と接合部シリーズ15

耐風柱・梁

■全体像

吹抜けに面した外壁は、風圧力（横から押す力）を強く受けます。

この風圧に対して、柱（縦材）か梁（横材）のどちらか「連続して通っている方」が主に抵抗します。

・通し柱が通っていれば
→ 柱が主役（＝耐風柱）

・管柱（1階ごとに区切られた柱）が多く、梁がつながっていれば
→ 梁が主役（＝耐風梁）

ポイントとしては、鉛直荷重（上からの重さ）とは支配的な部材が変わることがあります。

風は横から来るので、縦横どちらが通っているかが効きます。

■風圧に耐える2つの考え方

・梁で受ける（梁が優先して通る）
柱に入った風圧力が最終的に梁へ流れていき、梁が受け持つ。

・柱で受ける（柱が優先して通る）
梁に入った風圧力が最終的に柱へ流れていき、柱が受け持つ。


■耐風柱（柱・間柱）の設計イメージ

必要断面は次の2つで決まります。

・負担幅（その柱・間柱が受け持つ外壁幅）
・スパン（上下の横架材間の距離＝柱の有効長さ）

検討は強度とたわみの2つです。

風圧は短期荷重なので、クリープ増大（長期的な変形の上乗せ）は考えなくてOKです。

スパンと負担幅（表）

部材　｜　スパン（上下の距離）　｜　負担幅（受け持つ横幅）
柱1　｜　h1　｜　(B1 + B2) / 2
柱2　｜　h2　｜　(B2 + B3) / 2
間柱　｜　h1　｜　B3

※2階の柱1、柱2、間柱に対して、
　h1：2階横架材間距離、h2：1+2階横架材間距離
　B1、B2は、柱1、柱2を挟む柱間距離、B3は、間柱を挟む間柱間距離

長いほどたわみやすく、広いほど力が増えます
→ 太く強い断面が必要です

接合部が超重要で、柱から梁へ力を渡す仕口（ホゾ）が弱いと、柱が曲がった時に抜けやすいです。

短ホゾのみはNG。金物併用か長ホゾ＋込栓で抜け止めを必ず行うようにしてください。


■耐風梁（横架材）の設計イメージ

吹抜け側の梁は、鉛直荷重＋風圧による横曲げに耐える必要があります。

床がある部分なら床面（合板・根太・床梁）が水平構面として抵抗してくれますが、吹抜けは床がないので、梁自体の幅で抵抗することになります。

ポイントとして、梁は幅が効くので、風に対しては、梁断面の「梁幅 d」がせいとして効きます（横に曲げられるため）。

そのため、たわみを小さくしたいなら「梁せい」よりも「梁幅」を増やすのが有効です。

スパンのとり方（支持点の考え方）としては、

・耐風梁のスパンLは、風と平行方向の梁や床が取り付く位置を支持点としてカウント
・振止め梁や火打梁を入れると有効スパンを短くできる
・管柱を増やしても、耐風梁のスパンは短くならない（風向に対する支持点にはならないから）

継手・端部については、

・耐風梁に継手は作らない（曲げが大きく抜けやすい）
・端部の仕口は抜け止めを確実に


■設計チェックの順番

・どちらが通っているかを確認（通し柱？連続梁？）
　→ 主担当を耐風柱 or 耐風梁で決める

・負担幅とスパンを整理。吹抜けでは耐風梁の支持点の見立てが肝

・強度・たわみを両方チェック（短期荷重扱い、クリープ増大は不要）

・接合部の抜け止めを必ず設計（柱ホゾ：金物併用 or 長ホゾ＋込栓／梁端部の留め）

・耐風梁でたわみが厳しいときは、
　- 梁幅を増やす（最優先）
　- 振止め梁・火打梁で有効スパンを短縮
　- 可能なら水平構面（床）で受ける計画に変更

・耐風梁内の継手は避ける（どうしても必要なら配置見直し・納まり再検討）


■例えイメージ

・柱主役型：
縦に並ぶ電柱が風でしなり、上端と下端でしっかり固定されているイメージ。電柱（＝柱）の太さ・長さ・支点間距離でしなりが決まる。

・梁主役型：橋桁が横から押されるイメージ。橋桁（＝梁）は横曲げに弱い方向があり、幅方向の厚みを増やすと強くなる。


■失敗しがちなポイント（要注意）

・柱ホゾが短いまま：
曲げで簡単に抜けやすい → 金物併用or長ホゾ＋込栓へ

・管柱を増やせば安心だと誤解：
耐風梁のスパン短縮には効かない。振止め・火打で支持を作る

・梁せいばかり増やす：
風には梁幅が効く。幅アップでたわみ改善

・吹抜け側に継手：
耐風梁の継手は原則NG。納まりを組み替える


＜まとめ＞

・どちらが通っているか＝主役決定（柱or梁）
・柱・間柱：
負担幅×スパンで強度・たわみチェック、接合部の抜け止めが必須
・耐風梁：
梁幅を増やすのが効く／振止め・火打梁でスパン短縮／継手NG
・風は横から来る。鉛直荷重の常識をそのまま当てはめないのがコツ

次回は、接合部性能について、お話します。