NSJ住宅性能研究所

構造壁シリーズ3

筋かいの抵抗

■筋かいってそもそも何？

筋かい（ブレース）は、柱と梁でできた四角い枠の対角線に入れる斜め材のことです。

木造だと主に木材や鉄骨の棒を入れて、地震や風などの水平力で建物がゆがむのを防ぐ役割をします。

四角い枠だけ → グニャっとひし形に変形しやすい

斜め材（筋かい）を入れる → 三角形のトラスになり、形が変わりにくくなる

この三角形にして固くするというのが、筋かいの基本的な考え方です。

■片掛けとたすき掛け

筋かいの入れ方には大きく2パターンあります。

・片掛け
1つの枠に片側だけ1本、斜め材を入れる

・たすき掛け
1つの枠に2本交差するように入れる（　X の字になる）

どちらも三角形をつくって枠を固くするという目的は同じですが、
片掛けの方は水平力の向きによって、筋かいにかかる力の種類が変わるのがポイントです。


■引張筋かいと圧縮筋かい

壁に水平方向の力が加わると、片掛けの筋かいには

・引っ張られるとき → 引張筋かい
・押しつぶされるとき → 圧縮筋かい

の2パターンの状態が生じます。

同じ1本の筋かいでも、地震力・風の向きが変わると「引張」になったり「圧縮」になったりする、というのが大事なところです。


■引張筋かいの特徴と注意点（接合部が命）

筋かいが引っ張られる側になったとき（引張筋かい）には、

・筋かいの材そのものがちぎれる、
というよりも、
・筋かいと柱・梁をつないでいる金物・ボルト・釘などの接合部がダメージを受けやすい、
という性質があります。

つまり、引張筋かいでは

・ボルトや金物の種類・本数
・釘の種類や本数、打ち方
・木材端部からの距離（端距離）

など、接合ディテールの設計と施工精度が非常に重要になります。


■圧縮筋かいの特徴と注意点（座屈に要注意）

逆に、筋かいが押しつぶされる側になったとき（圧縮筋かい）には、

・材料は圧縮に強いはずなのに、
・細長い部材だと座屈（ぐにゃっと曲がる壊れ方）が先に起こりやすい、

という問題が出てきます。

圧縮筋かいで注意すべきなのは、

・筋かいの長さに対して断面が細すぎないか（細長比）
・壁面から外側に飛び出す方向に座屈していないか（面外座屈）
・中間で押さえる部材があるか（間柱や合板などで座屈長さを短くできているか）

といった点です。

「圧縮筋かい＝座屈との戦い」とイメージしておくと分かりやすいです。


■片掛け筋かいで押す向きによって何が変わるか

片掛け筋かいの壁に水平力をかける実験をイメージしてください
（筋かいは左下・右上と設定）

●左から右へ押した場合

・斜め材が引っ張られる方向に働く → 引張筋かい
・主なチェックポイント：接合部の強さ・靱性

●右から左へ押した場合

・斜め材が押しつぶされる方向に働く → 圧縮筋かい
・主なチェックポイント：座屈しない断面・スパン・押さえ方

同じ壁・同じ筋かいでも、地震の揺れ方によって「設計上の弱点」が変わる、だからこそ設計では、

・引張状態のときの安全性（接合）
・圧縮状態のときの安全性（座屈）

両方をきちんと検討する必要がある、ということになります。


＜まとめ＞
引張筋かい・圧縮筋かいを整理

・筋かいは、枠を三角形にして水平力に抵抗する斜め材
・片掛け：1本だけ入れる
・たすき掛け：2本を交差させる
・片掛けの場合、水平力の向きによって同じ筋かいが「引張」になったり「圧縮」になったりする
●引張筋かい：材が伸びる方向に働く
・接合部の設計・施工精度が最重要
●圧縮筋かい：材が縮む方向に働く
・座屈（特に面外座屈）しないように断面・長さ・押さえ方を工夫する必要がある

「引張＝接合を守る」「圧縮＝座屈を抑える」というキーワードで覚えておくと、後の構造計算や耐力壁設計の理解がかなりラクになると思います。

次回は、面材壁と釘について、お話します。