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■そもそも、なぜ「壁量計算」が必要? 建物は、地震や風などの横向きの力(水平力)を受けます。 そのときに、 「外からかかる力」 < 「建物のもつ抵抗力」 になっていることを、設計段階で確認する必要があります。 木造住宅のような小規模建物では、この確認をする代表的な方法が 「壁量計算」 です。 やることはシンプルで、 ・計算で、必要壁量(どれだけ壁が必要か)を求める ・設計した建物の、存在壁量(実際にある耐力壁の量)を計算する ・存在壁量 > 必要壁量 になっているかチェックする という流れです。
■必要壁量とは?(どれだけ壁が必要か) 必要壁量とは、建物にかかる横向きの力に見合うだけの壁の量のことです。 設計で考える主な水平力は、 ・地震力 ・風圧力 の2つです。それぞれについて「必要壁量」が決められています。 ●地震力に対する必要壁量 地震力は、基本的に、 建物の重さ × ある係数 で求めます。 建物の重さはだいたい床面積に比例します。 そのため、床面積あたりに必要な壁の量、という形で地震に対する必要壁量が決められています。 さらに、軟弱地盤では地震の揺れが大きくなりやすいため、 特定行政庁が「特に軟弱」と指定した地域では地震に対する必要壁量を 1.5倍 に増やす というルールがあります(建築基準法施行令46条4項) ●風圧力に対する必要壁量 風による力(風圧力)は、 受風面積(外壁の見付け面積) × 係数 で求めます。 風圧力を、今度は見付け面積あたりの値に直したものが、風圧力に対する必要壁量になります。 ■存在壁量とは?(建物が実際にもっている力) 存在壁量とは、 建物が実際に持っている水平抵抗力の合計のことです。 もっとかんたんに言うと、 建物の中にどれだけ耐力壁が入っていて、それらが合計でどのくらいの力に耐えられるか を数値化したものです。 耐力壁1枚あたりの水平抵抗力は、 壁倍率 × 壁の長さ(柱芯間距離) で求めます。 それらを全部足し合わせたものが存在壁量です。 ■耐力壁としてカウントできる「最低の長さ」 どんな短い壁でも、何でも耐力壁として数えてよいわけではありません。 ●筋かいの場合 筋かい壁を耐力壁として扱うには、 壁の長さ ÷ 壁の高さ ≥ 1/3(目安) が必要とされています。 たとえば、階高を 2,700mm とすると、有効な壁の長さは 900mm以上 が目安となります。 ●面材(構造用合板など)の場合 構造用合板などの面材壁では、 壁の長さ 600mm以上 を耐力壁として扱う という基準があります (「枠組壁工法建築物構造計算指針」((社)日本ツーバイフォー建築協会)) ■耐力壁はどうやって水平力に抵抗する? イメージとしては、 地震や台風で横向きの力(水平力)が建物にかかる →その方向に対して、長い耐力壁が多いほど、よく踏ん張ってくれる というイメージです。 力のかかる方向に対し、その向きの耐力壁の合計長さが長いほど、抵抗力が大きい と覚えておくと分かりやすいです。 ■軟弱地盤では壁量を増やす理由 地盤が軟らかいと、地震のときの揺れが増幅されやすくなります。 そのため、 特に軟弱と指定された地域に木造建物を建てる場合、地震に対する必要壁量を1.5倍に増やす というルールになっています。 これは、建物をよりかたく(変形しにくく)することで、揺れの増幅による被害を減らすことが目的です。 ■壁量の考え方(計算イメージ) 例として、次のようなイメージを考えます。 ・2階にかかる水平力:10kN ・1階にかかる水平力:20kN(合計30kN) 耐力壁の耐えられる力の合計がどうかを見ます。 ●2階の例 ・2階の耐力壁A:5kNまで耐えられる ・2階の耐力壁B:10kNまで耐えられる → 合計:5 + 10 = 15kN 2階の水平力は10kNなので、 15kN(耐力壁) > 10kN(水平力) → OK となります。 ●1階の例 ・1階の耐力壁C:15kNまで耐えられる ・1階の耐力壁D:20kNまで耐えられる → 合計:15 + 20 = 35kN 1階が負担する水平力は、1階自身の20kN+2階から伝わる10kN=30kN なので、 35kN(耐力壁) > 30kN(水平力) → OK となります。 <まとめ> 壁量計算で確認したいポイントは、ただひとつです。 水平力に対して、耐力壁の合計の耐力(存在壁量)が勝っているか? つまり、 壁の耐力の合計 > 建物にかかる水平力 となるように、壁の、量と配置、を確保することが、木造住宅設計の基本になります。
次回は、必要壁量について、お話します。
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