1
1.1

1.

はじめに

本設計データの目的

中層大規模木造建築を取り巻く状況
平成 22 年 10 月に「公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律」が施行された。これまで大規模木造建築は体育館、美術館、博物館、ドームといった特殊な建築物に用いられることが多かったが、今後は事務所ビルや集合住宅といった普通の中層大規模木造建築の登場も期待されている。
木造建築は、構造解析や構造設計がしにくい建築物と言われている。木造建築のうち、木造住宅においては独特の平面モジュールや部材寸法が慣習化され、簡易な耐震性能検証法が用いられるなど、鉄筋コンクリート造や鉄骨造の建築物で行われる構造設計とは異なる環境が整備されている。しかし、大規模木造建築は体育館やドームといった特殊な用途に用いられることが多く、建物毎に詳細な設計がなされてきた結果、今なお設計が難しい建物と考えられがちである。
木造と他の構造形式の違いを見ると、鉄筋コンクリート造や鉄骨造などの建物では、部材が規格化され、標準的な接合部が整備されているため、経済的で効率の良い設計・施工が可能となっている。また、設計者・施工者・材料供給者の間で各部の仕様についての情報が共有化されることによって、設計図書におけるミスが施工図や現場作業の中で発見されるなど、多段階での安全性チェックにもつながっている。
一方、中層大規模木造建築では部材が規格化されておらず、建物毎に自由に選択されているため、製造しにくい部材を用いた設計が行われ、経済性の低下や工期の延長を招いていることが多い。また、設計者にとっても、さまざまな断面形状、材料特性の部材を選択することとなり、部材接合部などの構造特性を算定するに当たって、個別に実験を行って確認する必要が生じるなど、構造検証の負担が大きくなっている。
今後、中層大規模木造建築を普及させていくためには、これに関わる設計者、特に構造設計者の存在が不可欠であるが、現在のところ経験者は非常に少ない。特に大規模木造建築の実現に当たっては、大手組織事務所、総合建設業といった鉄筋コンクリート造、鉄骨造によって大型の建築物を実現してきた設計者の協力が欠かせない。ところが、こうした設計者の多くは、木質構造の設計の仕組みの独自性から、木質構造に対しての知識が不足していると考えて大規模木造建築を敬遠しがちである。
一方、これまで木造建築、中でも木造住宅を支えてきた地方の工務店においては、木材や木造建築に対する知識は豊富に蓄積されているが、大規模建築に求められる要求性能への意識は高くない。さらに、今後建設される中層大規模木造建築では、鉄筋コンクリート造、鉄骨造との混構造も選択肢として挙げられ、木造以外の知識も必要となってくる。
中層大規模木造建築の普及には、これまで大規模建築を担ってきた設計者・施工者と、木造住宅を中心とする木造建築を担ってきた設計者・施工者の双方に対して、それぞれが必要とする技術情報を整備する必要があるが、本設計データは、まず、前者を主な対象として、鉄筋コンクリート造や鉄骨造と類似の仕組みの1

設計技術情報を提供することを目指している。

すぐに使える設計データの提供
現在の建築確認申請の運用においては、解析だけによる検証が敬遠されがちで、参考値ながら実験的検証を要求される場合が多く、大きな負担となっている。これを軽減するためには、汎用性のある仕様に対しては、誰もが利用できるよう共通の情報を整備しておくことが一助となる。
そこで本設計データでは、潜在ニーズが高いと思われる「事務所」や「商業施設」の用途・規模を対象とした中層大規模木造建築物を想定し、構造設計のポイントとなる、柱脚接合部、柱梁接合部、耐力壁、床等の汎用性のある仕様について構造要素の実証実験を行い、構造設計用データを一揃い作成した。具体的には、適用範囲を明らかにし、理論式・計算式、提案モデル、特性値、荷重変形、破壊性状等を示すとともに、使用材料とその入手方法、最新の詳細情報についての問い合わせ先等についても示している。
なお、実証実験で得られたデータを実際の構造設計に活かすためには、通常の研究とは異なる視点での情報の整理や見せ方が必要となる。そこで、これらの実験を行うに当たっては、設計者にとって何が重要で必要な情報なのかについて、計画段階から実験実施、結果取りまとめの段階に至るまで、材料供給者・有識者の間で常に議論を行いながら、認識を共有化し整理を進めた。

今後のデータの蓄積について木造建築の構法は様々にあり、全てを網羅することはできないため、本設計データに掲載している構造設計用データは限られたものである。しかし、本設計データの内容を設計者が必要とするデータのプロトタイプとして捉えると、今後の研究・開発の中で、このプロトタイプにそって情報を整理し提供することによって、データの種類と量をより充実させていくことができる。
一部の事業や関係者ができることには限界があるが、多くの設計者や開発者が自発的にデータを充実させることが可能な仕組みを構築することによって、将来的には多くのデータが蓄積されることにつながる。本
設計データがその一助となれば幸いである。

21.2

本設計データの前提条件

想定する建物イメージ
本設計データで想定している建物は、体育館やドームといった特殊な建築物ではなく、鉄骨造や鉄筋コンクリート造でごく一般的に建てられている 2 ～ 3 階建ての事務所や商業施設である。このような建物では長大スパンの大空間が求められず、木造の設計経験が少ない設計者でも取り組みやすい上に、潜在ニーズが高いと考えられるためである。
具体的な建物イメージとしては、延べ面積 1,000m2 以上の規模を想定している。4 階建て以上では耐火建築物であることが求められるため、需要と実現性を加味して、準耐火建築物とすることができる 3 階建て以下を対象とする。平面モジュールは 1,200mm を想定し、学校や事務所ビルとして使用されることを考えると、スパンは 6,000mm（1,200 × 5）、7,200mm（1,200 × 6）、8,400mm（1,200 × 7）程度となる。
また、接合部や骨組み等は、誰もが利用できるオープンな部材を用いたものとしている（表 1.2-1）。

図 1.2-1
表 1.2-1

想定する構法のイメージ

具体的な建物イメージ
用途

学校、事務所ビル（準耐火建築物）

規模

延べ面積 1,000m2 以上、3 階建て以下

平面モジュール

1,200mm
6,000mm（1,200 × 5）

スパン

7,000mm（1,200 × 6）
8,000mm（1,200 × 7）3構造計算の流れを意識したデータ整備の想定
構造計算は、汎用構造解析ソフトによる 3 次元解析モデル（図 1.2-2）を用いることを前提としている。
構造計算の流れは、使用材料の許容応力度を設定した上で材料特性（弾性係数（E）、等価弾性係数（K）、せん断弾性係数（G）、許容応力度（F））を適切に評価し、対象建物のモデル化を行い、外力を加え応力・変形・断面算定を行うというものである（表 1.2-2）。

図 1.2-2

4

3 次元立体解析モデル（仮）表 1.2-2構造計算の流れとデータ情報

構造計算の流れ
材料特性の評価

データ情報
長期許容応力、短期許容応力（地震、風、積雪）
長期許容耐力、短期許容耐力（地震、風、積雪）
線材要素、バネ要素、等価置換
包絡線、履歴特性（バイリニア、トリリニア、マルチリニア、･･･）

モデル化

荷重条件

引張抵抗、せん断抵抗、曲げ抵抗
集中荷重、等分布荷重

応力、変形降伏荷重、最大耐力、終局耐力

断面算定

降伏時変形、最大耐力時変形、終局変形

構造計算に当たっては、材料特性の情報が必要であることと、各部材を線材や接合部バネに置換して各要素（図 1.2-2 参照）の構造特性を適切に設定する必要がある。適切な解析モデルが作成できれば、許容応力度計算の他、限界耐力計算、時刻歴応答解析にも対応することができる。
そこで、このような構造計算の流れ・3 次元立体解析モデルを意識しながら、必要なデータを本設計データに整理した（表 1.2-3）。
表 1.2-3

本設計データに整理したデータ
材料特性

材料

集成材、LVL、合板E、G、F接合具

釘、ねじ、ラグスクリュー、ボルト、・・・

K、F

接合部

柱－基礎、柱－梁、ブレース端部

K、F組立部材

合板耐力壁、合板床、合わせ梁、ストレストスキンパネル

K、F

5

1.3

本設計データの構成

本設計データでは、事務所や商業施設の用途・規模を対象とした中層大規模木造建築物を想定し、構造関係の実証実験データをすぐに設計に使える形で「2. データ（木質材料）」「3. データ（部位）」の章に整備した。
構成を図 1.3-1 に示す。
2. データ（木質材料）

建築学会

規格・基準 等JASJIS・・・・・・

3. データ（部位）木質材料×接合具

木質材料

×接合具

（木材利用技術整備等支援事業）

木質材料

×接合具

で行われた実験データ

平成 24・25 年度
地域材供給倍増事業･･･

図 1.3-1 本設計データの構成「2. データ（ 木質材料）」
本設計データで対象とした木質材料（構造用集成材、単板積層材（LVL）、構造用合板等）について、その規格や基準値の根拠を解説し、強度データ等をまとめて掲載している。現在の森林資源の実情に合った部材の強度等級や、想定する中層大規模木造建築物において必要とされ、かつ、現状の生産設備で対応可能な部材寸法についても示している。
「3. データ（ 部位）」
本設計データ作成に当たって実施した実証実験で得られた個別の構造設計用データを掲載している。これは、実証実験で得られた結果のエッセンスを、設計者にとって使いやすい形に整理して編集したものである。
大きく接合具（3.1）・接合部（3.2）・壁（3.3）・床（3.4）に分かれている。これらの部位にはいくつかの仕様が存在し、各仕様は①接合具・部材の解説、②データシート、③データの解説の 3つのシートから構成されている（図 1.3-2）。現在の仕様の一覧を表 1.3-1 に示す。①～③には以下のような内容が示されている。
①接合具・部材の解説対象とする接合具や部材についての解説である。使用部位や工法を説明し、寸法・樹種違いなどの場合の対応方法についても掲載している。

6

②データシート
今回実験を行った個々のデータについて、姿図・寸法図、適用条件、概要、接合具、問い合わせ先、理論式、計算式、モデル化、特性値、荷重変形、破壊性状のデータを掲載している。同仕様の接合具や接合部で、構造体の断面寸法が異なる場合や樹種が異なる場合等はデータシートを都度用意している。そのため各データシートで適用条件、概要等の項目の記述が重複していることもあるが、各データシート内で必要な情報が完結しているように、敢えてそのような記述方法を採っている。また、シートには載せきれない詳細な元データについては、連絡先や問い合わせ先URL などによって最新情報の在処を示しているので、そちらもぜひ参照していただきたい。
データシートの見方については 1.4 を参照のこと。
③データの解説
構造システム、解析方法、施工に関する注意点、破壊性状などの②データシートだけでは伝えきれない部分を文章で解説している。
なお、先述したように本設計データは今後も追加実験や情報提供等によって、種類や量を充実させていく予定である。

①
接合具・部材の解説②②
データシート②個々のデータ②
個々のデータ②
個々のデータ
個々のデータ③
データの解説

将来的に追加されていく

図 1.3-2 「3. データ（ 部位）」の構成

7

表 1.3-1 本設計データで示す仕様の一覧
仮番号

仕様等

INDEX

1

木質材料

接合具

ラグスクリューボルト（LSB）

集成材・LVL

LSB

構造用ビス

集成材

ビス

木栓（シラカシ）

集成材

木栓

4

接着剤併用ビス

LVL

ビス

5

LSB 柱脚接合

集成材

LSB

LSB 柱梁接合

集成材

LSB

合わせ柱梁接合

集成材

8ブレース端部

集成材

9大壁：面材耐力壁

合板

真壁：面材耐力壁

LVL

LSB 厚板耐力壁

LVL

12ブレース耐力壁

集成材

13面材床

合板236710111415接合具

接合部

壁床

ストレストスキンパネル床

その他

LVL

実大曲げ実験

LVL

クリープ実験

※ LSB とはラグスクリューボルト（Lugscrewbolt）の略称である。
※見え消しの仕様は、現時点（2014 年 6 月 30 日）で作成中のため未掲載である。

8

1.4 「データシート」の見方

1.4.1 「データシート」リスト（pp.28 ～ 32）

3. データ（部位）ではデータシート（図 1.3-2 内の②参照）を多数掲載している。そのリスト（図 1.4.1-1）を 3. データ（部位）の先頭に掲載している。最右列に掲載頁を記しており、目次として御利用いただける。
データシートは、構造体の断面寸法や樹種が異なるだけでほぼ同じ形式の整理となっており見分けが付きにくい。そこで、それぞれのデータシートの違いが分かるように、「INDEX」「仕様」「母材の種類」「樹種」「強度」「寸法」「タイプ等」の列で区分している。なお、違いを際立たせるための表示上の工夫として、前後の行で内容が異なる場合に交互に網掛け表示を行っている。

INDEX

仕様
LSB 柱脚接合
LSB 柱梁
接合

合わせ柱梁接合CLS 十字接合部

ブレース端部

樹種

タイプ等

寸法

強度断面寸法

掲載
頁

接合具
その他

種類

集成材

スギ

E65-F255

240 × 600

× 1800

LSB

集成材

カラマツ

E95-F315

240 × 600× 1800

LSB
LSB

本数

集成材

スギ

E65-F255

柱 240 × 600 × 3600
梁 180 × 600 × 2500

集成材

カラマツ

E95-F315

柱 240 × 600 × 3600
梁 180 × 600 × 2500

LSB

集成材

カラマツ

E105-F300

柱 2-105 × 600 × 3400
梁 180 × 600 × 2700

木栓

シラカ
シφ 24

集成材

カラマツ

E105-F300

柱 2-105 × 600 × 3400
梁 180 × 600 × 2700

木栓

シラカ
シφ 18

E105-F300

柱 2-105 × 600 × 3400
梁 180 × 600 × 2700

長ビスパネ
リードⅩ

E105-F300

柱 2-105 × 600 × 3400
梁 180 × 600 × 2700

なし

接合具なし

集成材
集成材

接合

母材の種類

カラマツ
カラマツ

LVL

カラマツ

90E-1 級

柱 4-38 × 300
梁 4-38 × 360

集成材

カラマツ

E95-F270

180 × 180× 1200

ブレース端部接合部
母材形状 a

ドリフ
トピン

6×2

φ 16

集成材

カラマツ

E95-F270

180 × 180× 1600

ブレース端部接合部
母材形状 bドリフ
トピン

6×2φ 16集成材

カラマツ

E95-F2702-85 × 180× 1200

ブレース端部接合部
母材形状 aボルト

6×2

M16集成材カラマツ

E95-F2702-85 × 180× 1600

ブレース端部接合部
母材形状 bボルト

6×2

M16

集成材

カラマツ

E95-F270・
E95-F315

柱 180 × 180 × 690
桁 180 × 330 × 1000

柱頭接合部

ドリフ
トピン

4本

φ 16

柱脚接合部

CLS

集成材

カラマツ

E95-F315

180 × 180× 910

ドリフ
トピン4本

φ 16

集成材

カラマツ

E95-F270

180 × 180

× 800

ドリフ
トピン1本

φ 16集成材

カラマツ

E95-F2702-85 × 180

× 800

ボルト

1本

M16

柱脚：

図 1.4.1-1

データシートリスト

91.4.2

データシート（図 1.3-2 内の②参照）

データシートの誌面イメージを図 1.4.2-1 に示す。
「A. データ内容」「B. 見出し」「C. INDEX」の 3 つの要素で構成されている。それぞれの要素について記す。

B. 見出しA. データ内容
姿図・寸法C. INDEX

集成材／スギ／ E65-F255 ／ 120 × 240 × 1500 ／ LSB 4 本●● モデル化

【使用材料】

要素モデル

要材素料
接合具m × 240mm（スギ240mm（ス E65-F255）
母材 1500mm × 120mm

接合部
● 特性値

ラグスクリューボルト（LSB） 25
接合具 ラグスクリューボルト（LSB）φ

1 体目

2 体目部組材立Ave.

最大耐力 Pmax[kN]

198189194

LSB1 本あたり

49.547.248.4

初期剛性 K[kN/mm]

279278279

LSB1 本あたり

69.869.569.6

屋根● 適用条件

引張のみを伝達する接合部に使用する。せん断を受ける接合部に使用する際はラグスクリューボルトにせん

柱● 荷重変形断力を伝達しないようせん断キーを設ける。複数本配置する際は 2d 以上の接合確保し、所定の耐力低減係数を乗じる。

梁

● 概要

木質ラーメン構法等で用いられる構造用集成材を用いた柱脚端部を想定している。実際の使用では、母材にブレ埋め込まれた LSB の引き抜き抵抗によりモーメントに抵抗するため、本実験にて基礎データとしての引き抜き性能を確認している。LSB は端部に M12 の雌ネジ加工が施してあり、ボルトで金物と緊結する。構造物の破壊性状として、木材端部の割裂による脆性破壊を避けるため、十分な断面、縁距離を確保する必要が壁ある。
● 接合具（メーカー、入手方法等）

床LSB（カネシン）● 問い合わせ先 URL

集成材

※

● 理論式

● 破壊性状LVL・1 体目 両側で同時に木材端部の割裂・2 体目 片側で木材端部の割裂が生じた後、逆側でも木材端部の割裂製材
合板その他※中谷 誠、森 拓郎、小松 幸平「ラグスクリューボルトと特殊金物を用いた木質ラーメン構造の柱 - 梁接合部に関する研究」日本建築学会構造系論文集、2008 年 4 月

34

3.2

図 1.4.2-1

部位データ

35

データシートの誌面イメージ「A. データ内容」について（図 1.4.2-1）
姿図・寸法、適用条件、概要、接合具、問い合わせ先、理論式、計算式、モデル化、特性値、荷重変形、破壊性状を示している。
情報がない場合は「―」と示している。

10

「B. 見出し」について（図 1.4.2-1）
見出しには母材（構造体）の種類 / 樹種 / 強度 / 寸法 / タイプ等の順にスラッシュを挟んで仕様の情報を羅列している。データシートの判別のしやすさによって「タイプ等」の記述があるものと無いものがある。
「C. INDEX」について（図 1.4.2-1）
設計者が検索する場合に、利用する INDEX を設けている。INDEX は「データの区分」「部位」「木質材料」の 3 つの要素で構成されている（図 1.4.2-2）。例えば、柱と梁の接合部で、母材（構造体）の種類を集成材とした場合のデータを検索したい場合には、「データの区分」の「接合部」、「部位」の「柱」と「梁」、「木質材料」の「集成材」が網掛けされているシートを選択する。
C. INDEX

0 ／ LSB 4 本ボルトにせん要材
素料● モデル化

要素モデル

接合具

データの区分
図1.4.1-1 データシートリスト内の「INDEX」列とリンクしている。
「材料要素」「接合具」「組立部材」「接合部」の4つがある。

接合部
● 特性値

1 体目

2 体目

Ave.

最大耐力 Pmax[kN]

19818919448.4

LSB1 本あたり

49.547.2

初期剛性 K[kN/mm]

279278279LSB1 本あたり

69.869.569.6

部組材立屋
根柱

● 荷重変形の耐力低減係

梁

では、母材に部位「屋根」「柱」「梁」「ブレース」「壁」「床」の6つがある。

ブレとしての引き結する。構造保する必要が壁床集成材● 破壊性状LVL・1 体目 両側で同時に木材端部の割裂・2 体目 片側で木材端部の割裂が生じた後、逆側でも木材端部の割裂

木質材料

製材
合板
その他の柱 - 梁接合

3.2

部位データ

図1.4.1-1 データシートリスト内の「母材の種類」列とリンクしている。
「2. データ（木質材料）」とリンクしている。

35

図 1.4.2-2「C. INDEX」の構成

11

1.4.3

使用シーンと注意事項

1.2 本設計データの前提条件に記したように、本設計データは汎用構造解析ソフトによる 3 次元解析モデルでの活用を想定し、構造計算に必要なデータを整理した。このデータは設計毎に必要なデータをデータシートを部分的に抜き出して使用することを想定しており、なるべくそのページやシート内で情報が完結するように作成している。そのため、各シートには重複する内容の部分が存在する。
なお、今後のデータ整備にて加除によりページ数が変更する可能性がある。データシートを抜き出して使用し、本設計データに戻って再度確認を行う場合には、ページ番号で判別するのではなく、図 1.4.2-1 の「B見出し」部分で確認するなど注意していただきたい。

12