CLT パネル工法建築物の仕様規定ルート創設に向けた検討

令和５年度建築研究所講演会

CLTパネル工法建築物の仕様規定ルート創設に向けた検討
材料研究グループ 客員研究員（東京工業大学科学技術創成研究院
多元レジリエンス研究センター 准教授）

山崎 義弘
国立研究開発法人 建築研究所

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令和５年度建築研究所講演会

はじめに
我が国では2014年に「直交集成板の日本農林規格」（JAS規格）が施行され、2016年にCLTパネル工法の構造計算基準等が整備された。その後、CLTを活用した建築物は年々増えてきている。

直交集成板（CLT）
CLTを活用した建築物の竣工件数の推移
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内閣官房, CLT活用推進のための政府一元窓口,
https://www.cas.go.jp/jp/seisaku/cltmadoguchi/pdf/clt_expl1.pdf

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はじめにCLT関連告示（平28国交告第611号）では低層住宅であっても構造計算を要するため、軸組工法や枠組壁工法のように構造設計者が関わることなく仕様規定のみで建てられる一般的な木造住宅に比べ市場競争力で劣る。そこで、仕様規定ルートの創設を目指して検討が行われてきた。
H28-H30：建研指定課題「中高層木造建築物等の構造設計技術の開発」
H31-R3：建研指定課題「木造建築物の中高層化等技術に関する研究開発」
R1：林野庁補助事業「CLTパネル工法の構造計算方法の拡充検討」
R3-R4：国交省・建築基準整備促進事業S35(*)
R5-R6：国交省・建築基準整備促進事業S42(*)(*) 建築研究所が共同研究で実施
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CLTパネル工法による2階建て住宅（大東建託株式会社よりご提供）

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基本方針

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H28～R2年度まで建研にて実施された検討成果

構造設計コンサルタントや住宅メーカーの技術者等20名に対して、仕様規定ルートの与条件と適用範囲についてアンケート（R1建研講演会にて一部発表）→軸組工法の壁量計算で建設できる規模と同等、接合方法は引きボルト式を基本とした（気密性、加工精度の確保などの兼ね合い）→令第3章第3節の規定のみで新しい工法の様々なプラン・建築計画に対する安全性確保を目指すのは難しいと判断し、枠組壁工法の技術基準をベースに素案を作成
1）必要水平耐力の算出と壁パネルの配置のルール
2）壁パネルの鉛直力に対する配置のルール
3）壁パネルの接合方法
4）床版の仕様
5）床版の接合方法
6）アンカーボルトの配置のルール
7）屋根版の仕様
8）屋根版の接合方法
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基本方針

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H28～R2年度まで建研にて実施された検討成果

無開口の独立した壁のみでは壁倍率相当で5倍程度→より高耐力の要素が必要という要望を受け、垂れ壁や直交壁が付帯した耐力壁として評価する新しい考え方を導入することとした。

無開口壁

壁倍率換算で５倍程度
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垂れ壁直交壁

目標１０倍程度
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耐力壁の標準的仕様
SP：

壁パネル・垂れ壁パネルのCLT：Mx60-3-3(3層3プライ), t=90mm
接合部はM16, ABR490のアンカーボルトを用いた引きボルト接合
1階の壁の下には土台を設ける
壁高さは 3.5m, 垂れ壁高さは 750mm【現行ルート1仕様との相違点】①壁パネルとしてMx60-3-3を使用②壁上部のボルトとしてM16を使用
国立研究開発法人 建築研究所→低強度のCLT→接合部の簡素化
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約40°

床パネル55mm

軸組工法では、水平力下において壁をせん断破壊させる設計思
想のため、直交壁の有無は耐力に寄与しない
一方、CLTパネル工法では、壁脚部のアンカーボルトを引張降伏させる設計思想→直交壁に引張軸力負担させることで耐力が向上→直交壁との接合部に求められる性能の確保が重要

55mm 約40°

許容耐力の評価における直交壁の考慮

ビス

直交壁壁

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直交壁付き耐力壁に関する計12 体の実験結果の分析(R4年度4 体、R3年度4 体、既往文献4体)・形状(T形／十字形), 横架材(CLT床の強軸／弱軸や継手有無)等に関わらず、標準的な斜めビス本数(22 本／接合面)を確保することで直交壁効果(正負平均で単体壁の1.5倍以上の性能)を見込める
1/30rad5050

P (kN)

40

P (kN)

1/15rad

直交壁あり

4030

荷重1.5倍30202010

幅1m単体壁
直交壁なし

No.2
十字形(2m壁), CLT床

No.3

No.3
十字形, CLT床

No.4

No.4
十字形, CLT床(継手有)

300_L

300_L
T形(負け)
100_L
T形(負け), ビス多

100_L
T形は正負平均10δ (mm)
0No.2

300_W

300_W
T形(勝ち)

No.0 ×1.5

No.0×1.5
単体壁x1.5

No.0

単体壁No.0δ (mm)

00

50

0

100

50 150

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100 200

150 250

200250

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1/30rad時の壁パネルの変位とボルト軸力分布

直交壁なし

直交壁あり

・壁から1m以内の直交壁脚部のアンカーボルトに引張力が生じる・引張耐力が上昇した分、土台のめり込みが著しくなる
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土台のめり込み
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解析的検討

令和５年度建築研究所講演会「2016年版CLTを用いた建築物の設計施工マニュアル」（日本住宅・木材技術センター刊）のモデル化方針を基本①部分的に、圧縮バネを密に配置した詳細モデルを使用（垂れ壁接合部、継手など）②床パネルの破壊を考慮③直交壁は壁パネ
ルとビス斜め打ち
接合部を表すバネで接合
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解析的検討

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床継手

直交壁との接合

ビス1本あたりのせん断力－すべり関係
6

床パネルの破壊Q (kN)

54
3
k1 = 2.29 kN/mm
Qy = 3.37 kN
k2/k1 = 1/30

2
100

51015

δ (mm)
2025

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解析パラメータと結果の一例【パラメータ】
1) 階数（1／2）
2) スパン数（1／2）
3) 壁幅（1／2m）
4) 開口幅（1／4m）
5) 床パネル（強軸／弱軸／弱軸・継手有）
6) 直交壁（無／有）(例) 2 層・直交壁あり、屋根ﾊﾟﾈﾙ・床ﾊﾟﾈﾙ (強軸)→各層の荷重－変形角関係から、壁1mあたりの許容耐力（壁倍率）を算定
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垂れ壁あり

垂れ壁なし

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5倍
壁倍率一覧 ・単体壁：・垂れ壁(+直交壁)あり：1階→10倍、2階→5倍（→5.3倍）

・垂れ壁なし、直交壁あり： 6.7倍（5x1.5x0.9）＊上下階の壁線が揃っていることが前提

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開口幅= 開口幅=
0.9～4m 0.9～4m

開口幅=0.9～4m開口幅=
0.9～4m

壁配置に関するルール*2)６．７倍 (*1)

１０倍

(*2)

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開口幅=0.9～4m

１０倍 １０倍

１０倍＊上下階の壁線が揃っている
開口幅=開口幅=0.9～4m0.9～4m=m

1階：１０倍、2階：５倍
1階：１０倍、2階：５倍

開口幅=0.9～4m
開口幅=0.9～4m

1階：？？、2階：(*2)
1階：１０倍、2階：５倍

直交壁

1階：１０倍、2階：５倍
1階：(*2)、2階：(*2)

直交壁階：？？、2階：？？
、2階：(*2)

開口幅=0.9～4m 開口幅=
0.9～4m

開口幅=0.9～4m
開口幅=0.9～4m

開口幅=0.9～4m

1階：１０倍、2階：５倍
1階：？？、2階：(*2)

1階：１０倍、2階：５倍直交壁=m＊直交壁との交差部を所定の接合(ビス22本)とすることで直交壁効果を見込むことができる
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水平構面の構造計算省略の仕様規定案
・床パネル相互のせん断接合は、ルート1に対応した仕様（構造用合板t=27,STS6.5・F-85 2 列(2.2kN/対)@200mm以下）とする
・床パネル相互の引張接合部は、ルート1に対応した仕様（STF(許容耐力52kN),両端部に設置）とする・耐力壁線の間隔は12m以下とする
・水平構面の奥行き（床開口がある場合は、開口を除いた最小部分）は耐力壁線の間隔の0.25倍以上とする

・平面形状が整形であり、スキップフロアでないことを前提とし、鉛直荷重によって決まるクライテリアは別途考慮する
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本仕様規定（案）とルート１の比較
・接合部仕様は基本的にルート1 に倣うものが多い
・ルート1で求められる計算の一部は省略（別途仕様規定を定める(水平構面など)）
・地震・風に対する構造安全性の確認は、必要壁量≦存在壁量となるように、耐力壁の枚数を決定する
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モデルプラン（総2階50坪）

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壁パネルの必要枚数

(kN)

(kN)

(kN)

(kN)

許容せん断耐力の比較(仕様規定(案)vsルート1)

・必要壁量を十分に満足させることは可能
・開口制限、床パネルの支持スパンなどの制約のため、最低限必要な耐力壁の他に補助耐力壁 を設ける

必要耐力壁

・現行ルート1よりやや高めの許容耐力値となる

グリッド間隔1m

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補助耐力壁

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おわりにCLTパネル工法建築物の仕様規定ルート創設に向けた検討の結果を示した。本検討は現在も継続して行われている。
本検討の成果により仕様規定ルートが新設されれば、CLTの低価格化にも繋がり、より一層の木材利用促進、ひいてはカーボンニュートラルの実現に貢献することも期待できる。

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