中高層木造建筑構法「P&UA構法」が二方向ラーメン架構を実現可能に
11階建て事務所のモデルプランで日本建筑センターの構造評定を取得
当社が参画する「笔&鲍础※1構法共同技术開発グループ」※2は、骋滨鲍础※3を用いた二方向ラーメン架構に耐力壁を併用した11階建て事務所のモデルプランにおいて、一般財団法人日本建筑センターの構造評定を2024年10月11日に取得しました。
评定を取得したモデルプランは、柱脚接合部及び柱梁接合部に「骋滨鲍础」による半刚接仕様の仕口を用いた二方向ラーメン架构の一部に「シアリング?コッター耐力壁」や「ローリング?コッター耐力壁」を併用したもので、梁に设けるスリーブ付き継手やラーメン架构の梁端仕口の一部に「炭素繊维によるせん断补强」を用いることで、高耐力?高刚性?高靭性を実现しています。
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※1Panel & Unbonded Anchorの略称
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※2技术開発者:(株)市浦ハウジング&プランニング、(株)織本構造設計、東急建設(株)、東レ建設(株)、玩偶姐姐(株)、 西松建設(株)、(株)長谷工コーポレーション、三井住友建設(株)
共同研究者:京都大学 五十田教授、近畿大学 松本教授、広島県立総合技术研究所林業技术センター
协力者:アルファ工業(株)、内田技建、(株)ウッドワン、エイコー(株)、(株)キーテック、轡製缶(株)、(株)河本組、桜設計集団、(株)中東、藤寿産業(株)、藤田K�之b技术士事務所、本間興業(株)、銘建工業(株)
(以上、五十音顺) -
※3Glued in Unbonded Anchorの略称
开発の経纬
現在、我が国ではSDGsやESG投資の拡大を背景に、中高層木造建筑への関心が高まっています。これまで、木造建筑は耐震計算ルート1又はルート2(許容応力度設計)でほぼ全ての建物が設計されてきました。中高層木造建筑物においては、ルート3(保有水平耐力)による耐震計算手法は未だ発展途上であり、脆性破壊を防止する靱性の確保や荷重変形関係のスリップ抑制、接合部の高剛性?高耐力?高靱性の確保などが課題となっています。
そこで、当技术開発グループでは、これらの課題を解決する新たな構法となるP&UA構法の開発に着手し1期開発において、一方向をGIUAを用いたラーメン架構、他方向を耐力壁架構とし、鉄筋コンクリ-トスラブを採用した「10階建て共同住宅」によるモデルプランの構造評定を2022年10月に取得しました。さらにこの度、2期開発にて自由度の高い空間の実現化を目指してラーメン架構を二方向に拡張させ、二方向ラーメン架構の一部に耐力壁を併用し、鉄筋コンクリ-トスラブを採用した?11階建て事務所?をルート3、Ds=0.3で設計したモデルプランにおいて、日本建筑センターの構造評定を取得しました。
今后の展望
半剛接仕様のラーメン架構の仕口に用いる「GIUA」、「シアリング?コッター耐力壁」、「ローリング?コッター耐力壁」、梁に設けるスリーブ付き継手やラーメン架構の梁端仕口に用いる「炭素繊維によるせん断補強」の4つの要素技术を採用しています。
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1「骋滨鲍础」(特许取得済)
中大規模木造で一般的な鋼棒挿入接着接合(GIR:Glued-in Rod)において、鋼棒をあえて接着させないアンボンド部分を設けた接合構法です。このアンボンド部分により、従来のGIRで生じていた脆性的な木材割裂を抑制し、大変形時でも木材を損傷させずに鋼棒が伸び縮みすることでエネルギーを吸収する機構となっています。工場で柱?梁の木材端部にGIUAを施工し、現場ではこの柱?梁を鉄骨のパネルゾーン(柱梁のジョイント部分)に高力ボルトを用いて緊結するだけであり、施工の省力化が図れます。 -
2「シアリング?コッター耐力壁」(特许出愿済)
尝痴尝や颁尝罢等の木质パネルを上下に并べ、パネル间に设けた切り込みに尝型に折り曲げ加工した钢材(コッター)を组み合せ差し込んで接続した耐力壁で、耐力壁の上下は鉄骨梁としており、この鉄骨梁と耐力壁は鉄骨プレートとボルトにより接続します。
地震时には、建物に生じる水平力によって上下の木质パネルが左右にスライドしようとするため、パネル间に差し込んだ钢製コッターが水平逆方向に変形し、地震力を负担することにより地震エネルギーを吸収します。この构造により大変形时まで木质パネルを损伤させず、コッター部分が変形してエネルギー吸収する机构となっているため、一般の木质耐力壁に比较して优れた変形性能とエネルギー吸収性能を有しています。耐力壁に求められる必要なせん断耐力はコッターの数量によってコントロールすることができます。構造評定を取得した架構の要素技术
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3「ローリング?コッター耐力壁」(特许出愿済)
鉄骨の枠柱の间に尝痴尝や颁尝罢などの木质パネルを左右に并べ、鉄骨枠柱とパネル间及びパネル同士の间に设けた切り込みに、尝型に折り曲げ加工した钢材(コッター)を组み合せ差し込んで接続した耐力壁です。耐力壁の上下は鉄骨梁としており、この鉄骨梁と耐力壁は鉄骨プレートとボルトにより接続します。
地震时には、建物に生じる水平力によって左右に并べた木质パネルがそれぞれ回転するロッキング现象が生じるため、鉄骨枠柱とパネル间及びパネル同士に差し込まれた钢製コッターが上下逆方向に変形し、地震力を负担することにより地震エネルギーを吸収します。
この构造により、大変形时でも木质パネルを损伤させず、コッター部分が変形してエネルギー吸収する机构となっているため、一般的な木质耐力壁に比べて优れた変形性能とエネルギー吸収性能を有しています。耐力壁に求められる必要なせん断耐力はコッターの数量によってコントロールすることができます。 -
4「炭素繊维による补强」(特许出愿済)
ラーメン架构の木梁端部の仕口や梁のスリーブ付き継手に炭素繊维板を贴付し、炭素繊维シートを巻き付ける补强を施すことで、木材の曲げ补强及びせん断割裂防止による急激な耐力低下の抑制を図ります。
梁のスリーブ付き継ぎ手补强においては、搁颁造のスリーブ开口基準(梁せいの1/3まで)を上回る、梁せいの45%までのスリーブ开口を设けられることを构造実験で确认しており、搁颁造を超えて厂造と逊色ないスリーブ开口の设置が実现可能です。
なお、炭素繊维补强については、耐火性能试験や実物大クリープ试験を実施しており、长期的な安全性も确认済みです。构造评定を取得した架构のイメージ図
構造評定を取得した要素技术のイメージ図
実大実験の様子(左:二方向ラーメン柱、右:木梁端部仕口の炭素繊维补强)
実大実験の様子(左:スリーブ付き継手梁のクリープ试験、右:ローリング?コッター耐力壁)
今后の展开
笔&鲍础构法については、一方向をラーメン架构、他方向を耐力壁架构とした5阶建て寄宿舎の実物件が完成间近である他、复数の実物件での採用が计画されており、今后は适用物件の拡大を図るために以下の开発等を行う予定です。
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1适用范囲の拡大に向けた开発
- 通し柱方式によるラーメン架构
- 骋滨鲍础を応用したアンボンドブレース
- TCC(Timber Concrete Composite)、PCaの活用
- 搁颁造や厂造との混构造
- 制振构造や免震构造の採用
- 搁颁造や厂造の耐震补强など幅広い応用开発
- 个别评定(プラン限定评定)の拡张と一般评定の取得へ向けた展开
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2构造的な合理化に関する开発
- 木材の靭性向上方法の开発
- 他の木质材料の柱?梁?耐力壁への适用
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3実物件での确认と振动台実験
- 加速度センサーによる建物応答计测及び减衰特性の确认
- 长期の常时微动计测による固有周期の経年変化
- 地表面加速度の建物への伝搬特性计测
- 搁颁床荷重による木材クリープひずみ量の计测
- 木,鉄,コンクリートの异种材料界面の温湿度変化、木の吸放湿性の検証?确认
- 木梁+搁颁スラブによる遮音性能の确认
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4中高層木造建筑物における新たな社会システムの提案
- 长期修缮计画や修缮积立金の设定
- 减価偿却上の法定耐用年数の设定
- メンテナンス手法等の検讨
- 尝颁颁翱2および地域経済への影响评価
- 木の良さの科学的调査及び活用方法
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