CLT 仮設ユニットの開発と施工実験による有効性の検証
相生
1. はじめに

陽平

本研究では設計において，仮設ユニットとしての利建築物は，その使用期間により仮設建築物と恒久建便性を求めることに加え，期限付き建築物２）の考え方築物に分けられ，特に仮設建築物には突発的な需要にを取り入れた設計を目指した．期限付き建築物とは，対応できるという強みがある．直近の例では，新型コ

仮設建築物と恒久建築物の間にある仕切りを排し，あロナウイルス感染症の蔓延により，店内での営業が困らゆる建築物に対して一定の使用期間および使用条件難となった沿道飲食店に対し，国土交通省がテイクアを予め設定して計画を行う設計思想上の概念であり，ウトおよびテラス席の設置を目的とした路上利用に伴使用期間や条件を定めることで設計荷重の設定や部材う道路占有を認める特例措置をとるなど

１），その需要の選定に対する選択肢が広がる．建物使用期間中の経は災害時に止まらず至る所に存在する．このような中，済効率を最適化することが出来るため，建築物に要求

木材は加工が容易な点，人工的な建築材料と比較してされる性能や機能が短期間に変化する現代において浸重量的に有利である点，材の劣化も解体修理を繰り返透が望まれる．一方で一定期間での解体を前提とするす事が前提の環境であれば防ぐことが出来る点など，建築物は，資源の消費スピードが早くなってしまうた仮設建築物の材料としての可能性を秘めており，我がめ部材リユースや材料リサイクルに対しても考慮する

国の木材需要創出の観点から見ても，自治体や民間企必要がある．今回の設計では，仮設ユニットとして組業からのまとまった需要が見込める仮設建築分野にお立・解体を繰り返す際の利便性を考慮して４枚の集成いて，木質材料の一般普及を目指すことは有意義であ

板の寸法および加工を統一し，８箇所の鋼材接合部にると考えらえる．

関しても形状の統一と着け外しの簡単化を目指した．

以上を背景に本研究では，木質材料の仮設建築物へさらに部材リユースおよび材料リサイクルの観点からの利用方法を提案することを目的として，直交集成板は，ユニットとしての使用期間後の各部材の性能低下（CLT）と鋼材接合部によって構成される小規模仮設を防ぐため，設計荷重に対し余剰性能を持たせることユニットの設計およびその施工実験を行った．

や，木材と鋼材の直接的な接合を避け，最終的に材料2.仮設ユニットの概要ごとに分別できるような接合部設計とした．各構成部

今回施工実験を行った仮設ユニットは，加工を施し材の詳細については次章にて示す．

た３層３プライの直交集成板（厚み 90 mm）４枚と，方3. 仮設ユニットの構成部材

杖および添柱の役割を有するトラス機構とした鋼材接

3.1

木材部分合部を，ヒンジピンを介して一体化させたもので，想本仮設ユニットの木材部は，幅 120mm 厚み 30mm のラ定される短期荷重に対して壁方向では２枚の集成材，ミナで構成された３層３プライの直交集成板（1000mm

それと直交する間口方向は，鋼材接合部内のトラス機×2400mm）で樹種はスギである．当初は鋼材接合部と構を介して抵抗する想定である．概要として図１に仮の一体化の際にビスなどの直接的接合を避ける目的で，設ユニットの立面図を示す．

集成板の４隅に切り欠きおよびほぞ加工を施し，ヒンジ部分を内包した鋼板を嵌め込む設計としていたが，

図1

仮設ユニット立面図

図２59-1

ほぞ部分の設計過程

木材加工の難易度と局所的なめりこみの抑制に配慮し，ネジ長さ 21mm から 5mm 手前に来るように長さを設定

その代用案として当初ほぞ部分としていた位置に貫通し，施工時にボルトを締める（緩める）ことで部材 C 全孔を開けスタッドボルト（φ=16mm）を通した鋼材ほぞ体の長さを調節できるような設計とした．部材 C の長案を経て最終的に木材加工の誤差によるガタつきをナさ調節に関しては，ベアリング内のボール部分が回転ットの締め付けによって修正できる設計（図２）を採することによっても最大 50 度までロッドエンドを締用した．また木材加工は丸鋸，電気ドリルおよびマルめる，もしくは緩めることが出来るため，より細かいチツールを用いて人力で行った．概要として図３に集寸法調整が可能である．

成板の加工図面を示す．

図３

直交集成板の加工図面

3.2 鋼材接合部
鋼材接合部の概要，およびそれらを構成する各部材とその他部品について図４に示す．ヒンジ部分となる直径 10mm 孔が開いた鋼板（部材 A および B）は一般構造用圧延材（SS400）にフライス加工を施して作成した．
鋼材の加工について今回は外注としたが，特に放電加工についてはコストが高額となるため部材 B に関してはこの加工を避ける目的で３つのプレートに分割し皿図４

ネジで固定する設計とした．部材 C については材に軸4.構造性能について力のみがかかるトラス機構の理想的なピン節点を実現

4.1 構造計算の概要

鋼材接合部の概要するため M10 寸切りボルト（こちらも SS400）の両端に本仮設ユニットは，耐火性能の確保や地盤との固定雌ネジのロッドエンドベアリングを採用している．ま方法など建築物が満たすべき基礎的な項目に対してのた，大きな軸力がかかることが予想される部材 C１はそ検討をそもそも行っていないが，施工実験の安全確保の分散のために２つ取り付けることとした．各部材はの観点から構造性能に対する指針を得るため，建築基接合部１セットにつき４本の止め輪タイプヒンジピン準法第 85 条第 5 項に記された仮設興行場に該当するを介して一体化しており，これらを付け外しすることことを想定し，長期荷重および稀に発生する荷重・外で，簡単に組み立ておよび解体までが可能である．

力に対して，許容応力度計算によりその安全性を確認施工実験を円滑に進めるため各部材の寸法誤差につすることとした．確認手順は下記の通りである．まずいてもあらかじめ検討し設計に反映している．木材加設計物が木材と鋼材の混構造であるため，鋼材接合部工に比べて鋼材加工に関してはほぼ寸法誤差は発生しについて各荷重に対しての許容応力度検定を行い，そないため，鋼材のみで完結するヒンジ部分についてはの安全性が確認された後にユニット上部の接合部に関穴径およびヒンジピンの直径共に 10mm とし，ヒンジピして剛接合と仮定し，静定ラーメンモデルを用いて木ンにマイナス公差３）のものを選定するのみに留めたが，材側の検定を進める流れとした．また期限付き建築物

木材側の誤差が影響してくることが想定されるスタッの設計指針として，設計物の規模が小さい場合は，雪ドボルトとの嵌めあい部分については 16mm のボルト荷重および風荷重に対しては設計荷重の低減が可能で径に対して 16.5mm の通し穴を加工することとした．まあるが，２章で述べたリユース等の観点も鑑み，それた集成板の切り欠き部分の寸法誤差を吸収する目的で，ぞれの部材にある程度の余剰性能を持たせることとし，部材 C の寸切りボルトをロッドエンドベアリングの雌この検討は行わないものとした．
59-2

4.2 設計物のモデル化と許容応力度検定

荷重検討した鋼材接合部の力学モデルを図 5 に示す．実際の設計では，集成板内に通したスタッドボルト（φ=τmax(N/mm2)

M max(N/mm2)

壁材

0.0065000.0056

0.12

天井材
壁材

0.012

0.014

1.5

天井材

0.0092

0.017

1.5

壁材

0.019

0.014

1.5

天井材

0.0092

0.028

1.5

地震

はより安全側の検定を行うためナットによる部材の締結には期待せず，あくまでボルトの脱け防止の効果のN max(N/mm2)

長期16 mm）に嵌め込まれた鋼板に対してナットの締め付けによる力が働くことが予想されるが，今回のモデルで部材短期みを考えている．詳細な計算手順については紙面の都表２集成板に生じる最大応力合で割愛するが，表１で示した各構成部材における最またその他細かい構成部材（ヒンジピンやロッドエ

大応力の値に対して許容応力度に因る検定を行い，そンドベアリング），寸切りボルトの座屈に関する検討なの安全性を確認した．

どについても本論にて同様の条件から導かれた力に対してその安全性を確かめた．
5. 施工実験
5.1 施工実験の概要
2022 年１月 18 日午後 13 時より九州大学建築構造実験棟にて本仮設ユニットの施工実験を行った．設計段
階ではユニットを横に倒した状態で組み上げた後に天井材を引っ張り上げて起こすという施工手順を計画していたが，施工スペースの確保や安全性の観点から，

地震

短期

鋼材接合部のモデル

図７のようにあらかじめ壁材となる集成板２枚に鋼材

表１各部材の最大応力接合部の部材をある程度取り付け，実験棟内の天井ク部材

N max(N/mm2)

斜材

5.2

鉛直材

4.8

水平材

0斜材

13.2

鉛直材

12.0

水平材

0斜材

18.4

鉛直材

16.8

水平材

0

荷重

長期

図５τmax(N/mm2)

レーンを用いて吊り上げ・移動を行い床材および天井

M max(N/mm2)

材と一体化させる方法をとることとした．

0.5

7.7

1.4

19.0

1.9

27.0

同じく木材側に関しても設計荷重に対してその安全性
図７施工実験のフローを確かめた．図６，表２にそれぞれ検定に用いたユニ

後述する問題により施工実験全体としては２時間ほット全体の力学モデルと各部材における応力の最大値ど要したが，組み立て自体は 20 分弱で完了した．施工を示す．

実験終了後の目視による確認ではユニット全体に歪みや捩れは見られず，クレーンで全体を持ち上げる程度の自重による負荷であれば非常に安定しており接合部にも大きな隙間などは確認できなかった．
5.2 施工実験中に見られた問題とその考察
5.2.1 ヒンジ部分の嵌め合い
設計段階ではヒンジ部分に関しては寸法的な余裕を持たせていなかったが，ヒンジピンのマイナス公差の
図６

みでは，視認できないほどの部材間のごく僅かなずれ

集成板のモデル
59-3

も許されないため明らかに施工性が悪くピンが中々通

初期変形が設計段階に想定していた誤差の吸収範囲にらない場面が散見された．部材 B（3.2 図 4）両端の通収まっており，そもそも部材に力が生じていない，もし穴径を 0.5〜1mm ほど大きく設計すべきであったと

しくは集成板に通したスタッドボルトを両側からナッ考えられる．

トで締め付けたことでボルトおよび水平材（図４,部材5.2.2 重量B）に力が集中していることが考えられる．自重による今回の施工実験のフローではクレーンを用いたため負荷のみのため推測の域を出ないが，今回の両端軸受

特に重量による大きな問題は生じなかったが，小規模材の設計ではヒンジピンを通した後に長さを調節する仮設ユニットとしての実際の運用を考慮して人力のみことができないため，例えば部材両端をそれぞれ右ネでの組立解体も視野に入れるならば加工後の集成板１ジ左ネジとし材間に二面取り加工を施すことで組立前枚の重量約 85kg は施工性に悪影響を与えると思われ後問わず軸力を調節できる設計などが望ましいと考える．鋼材接合部も含め設計過程での形状や加工の変更られる．に柔軟に対応できるよう，初期の部材選定の段階で各6. まとめ部材の断面に余裕を持たせていた面があるため，２章

本研究では，直交集成板と鋼材接合部によって構成に記した余剰性能を鑑みても集成板の厚みや各鋼材のされる小規模仮設ユニットを開発し，その施工実験を断面積を改めて検討し，その時求められる条件に対し行った．得られた知見と今後の課題を以下にまとめる.て重量を最適化することは可能であると考えられる．

・ 仮設としての部材リユースおよび使用期間後の材

5.2.3 木材の加工精度および自然変形料リサイクルを想定し，木材－鋼材間の直接的接使用した直交集成板について今回は工場でのプレカ合を避けた仮設ユニット設計について施工実験まット等は行わず現場での工具加工を採用したため特にでを遂行し，フィードバックを得た．

スタッドボルトを通す 16mm 貫通孔の加工において設・ 天然材料である木材は鋼材に比べ，含水率による計段階での想定誤差を上回る加工誤差が生じた．原因

部材ごとの誤差や反りなどの自然変形が生じることして加工前の集成板の保管方法に問題があり加工時と，加工精度も特に孔加工については正確にセンに長軸方向で約２mm の反りが生じていたこと，人力でターを取るのが難しく鋼材ほどの再現性はないこのドリル加工では垂直水平を保ちながら加工するのがとをあらかじめ考慮し設計する必要がある．

困難であることなどが挙げられる．結果的に今回の施・ ユニット構成部材の各寸法および総重量について

工実験では加工時に開けた穴を最大 21mm まで拡張し今回は結果的に人力での組立には多少重く，重機組み立てを行った（図８）．今後の課題として機械でのによる組立としては得られる空間の床面積が物足プレカットを検討することは勿論，今回のような鋼材りない．今後どちらを想定するにしても構造性能

接合部の組み立てが先行する手順では鋼材側の誤差吸とのバランスを考慮しつつ寸法および重量の最適収性能を十分発揮出来ず木材側に頼る形になるため施化が必要である．

工フローに関してもあらかじめ十分考慮した設計が求・ 今後は構造性能に加え耐火性能の確保や地面とのめられる．

固定方法に関しても検討する必要がある．
・ 今回は施工実験のため自重による負荷のみであったが，接合部設計についての新たな知見を得るた
めにも大きな載荷を伴うユニットの性能試験が望まれる．

拡張前(16mm)

謝辞
仮設ユニット構成部材の加工にあたり，技術職員の窪寺氏，神田氏，氷上氏，川島氏，施工実験にあたり原田氏，川本氏，平井氏にはご助力頂きました．ここに記して謝意を表します．

拡張後（21mm）

図８ 修正前後の集成板貫通孔
参考文献
1)
新型コロナウイルス感染症の影響に対応するための沿道飲食店等の路上利用に伴う道路占用の取扱いについて（令和２年６月５日付け国道利第５号）：国土交通省
2)
期限付き建築物設計指針（第１版）：日本建築学会
3)
日本産業規格（一般機械）JIS B 0401-1,24)
鋼構造許容応力度設計基準；日本建築学会，20195)
木質構造設計基準・同解説：日本建築学会，2006

5.2.4 トラス斜材および垂直材
ユニット組立後の調査において鋼材接合部内の両端に軸受が取り付けられた部材（図４,部材 C）のうちユニット下部の６本について明らかに軸力が生じていない状態が見られた．その原因として，壁材の組立時の59-4