技術報告

高層純木造耐火建築 -Port PlusAll-Timber Fire-Resistant High-Rise Building -Port Plus百野泰樹 *1、藤澤康仁 *2、丹羽博則 *3

1．はじめに
近年、持続可能な社会への意識の重要さが増す中、建築においても木材の積極的な活用が求められている。森
林は光合成により大気中の二酸化炭素を吸収し、森林から伐採した木材を建築に利用することで、二酸化炭素は炭素として固定され続ける。国内では利用可能な森林資源の蓄積量が徐々に増えており、建築構造材としての積極的な活用に向けて 2010 年に公共建築物木材利用促進法が施行され、中低層建物の木造化が進められている。
また民間企業でも、SDGs への対応や ESG 投資の拡大

図-1 木造建築推進の効果などを背景に、環境や社会への貢献度が企業価値向上につながるなど、持続可能な社会に対する意識が高まっている。
大林組では、木造建築推進の機運の高まりを受け、2019 年に「木造・木質化プロジェクトチーム」を立ち上げている。2050 年のあるべき姿として「サーキュラー
ティンバーコンストラクションⓇ 」の実現をビジョンに掲げ、研究開発・設計・施工・ビジネス展開・営業・プロモーションといった多岐にわたる課題に対応しながら、木造・木質化建築の推進を強化している。また、地球・社会・人のサステナビリティの実現に向けて大林組が策定した長期ビジョン「Obayashi Sustainability Vision2050」において、木造建築の推進を掲げている（図-1）。
本稿では、都市木造の普及に向けた取り組みの一環で
あ る、 日本初 の 11 階建 て 高層純木造耐火建築「PortPlus（写真-1）」について、プロジェクトの概要とその実現に寄与した構造、耐火、遮音技術について報告する。

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写真-1

Port Plus 外観

BYAKUNO Yasuki ：株式会社大林組 本社 設計本部 構造設計部 課長
FUJISAWA Yasuhito ：株式会社大林組 本社 技術本部 技術研究所 都市環境技術研究部 上級主席技師
NIWA Hironori：株式会社大林組 本社 技術本部 技術研究所 構造技術研究部 上級主席技師

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2．プロジェクト概要
Port Plus は大林組グループの研修施設であり、建築における木材活用の最大化を目指し「地上 11 階建て高層建築の純木造化」に挑戦している。基礎から 1 階床までを鉄筋コンクリート造とし、地上部分の柱、梁、床、耐力壁のすべての構造体を木造としている。この高層純木造建築の構造計画や耐震、耐風性能について次章で詳述する。
表-1 に計画概要、図-2 に建築の平面構成と断面構成を示す。約 18 m × 22 m の整形平面を有し、地上 11 階、地下 1 階、最高高さ 44.1 m の建築である。通りに面する南側の空間をガラスカーテンウォールと木軸架構で構

図-2 建築平面・断面構成

成し、プロモーションスペース、研修スペース、大研修室とラウンジに供する。また、各階の北側には木質空間の宿泊室を備える。基準階階高は 4.0 m、宿泊室天井高3．構造計画概要
3．1 上部構造計画概要

2.6 m（一部 2.3 m）、研修スペースは主に直天井として基準階平面構成は、EV、階段コアを建物中央に配し、梁下有効高さ 2.7 m を確保している。地下 1 階を設備機

南側の研修スペースと北側の宿泊室をそれぞれ無柱空間

械室とし柱頭に免震部材を配置し、1 階床から上を免震として回遊性のある廊下でつなぐものである。図-3 に化している。

構造架構計画、図-4 に基準階伏図、図-5 に代表軸組図

高層純木造耐火建築の実現に向けた技術開発は多岐にを示す。構造種別は、1 階床、梁を鉄筋コンクリート造わたったが、この中でもプロジェクト実現に大きく寄与とし、1 階柱より上部を純木造とする。材料と断面の概した構造技術「金物を使わない剛接合仕口ユニット」、要を表-2 に示す。

耐火技術「オメガウッド（耐火）接合部耐火仕様」、床の遮音技術「板ばね遮音システム」について 4 章～6 章で詳

表-2 構造概要述する。
表-1 計画概要

図-3 構造架構計画

図-4 基準階伏図
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X 方向（東西）の架構形式は純ラーメンとし、建築プ

3．2 免震構造計画概要

ランに応じて 2.8 m スパンのフレームを 4 面配置してい都市部の限られた敷地を最大限に活かすため、免震層る。木材の集結精度が求められる柱梁の剛接部は工場製応答変位を抑制した低変位型免震建物とした。免震クリ作とし、現場継手は曲げ応力が最小となる階高の中央おアランスは 450 mm としている。図-8 および表-3 に免よびスパン中央に計画している（図-6）。

震材料の配置計画を示す。

Y 方向（南北）の架構形式は CLT 耐震壁付きラーメン

上部純木造の計画に際し、極めて稀に発生する地震動架構とし、建物両側面の 2 面に配置している。南側の 4に対する部材設計クライテリアを弾性限耐力以内と設定

スパンには階の中間レベルに剛接合の梁（= 耐震梁）をしている。免震支承材として球面すべり支承を 10 基採配し、架構全体でバランスよく水平力を負担する計画と用した。振り子の原理に基づく免震挙動により、RC 造している。耐震壁と柱梁との接合方法は鋼板挿入型ドリや S 造に比べて軽量な純木造建物に対しても長周期化がフトピン接合を採用した。耐震壁への過度の応力集中を可能であり、純木造高層建築の実現に貢献している。

避けるため、耐震壁と柱梁の間には 50 mm のクリアラ減衰材として減衰こまを 4 基採用している。摩擦型減ンスを設け、木材同士の接触による応力伝達を避けてい衰材の球面すべり支承と、粘性系減衰材の減衰こまを組る。また、CLT 耐震壁側の鋼板挿入プレートのドリフ合わせることで、地震入力の低減と応答変位抑制の両立トピン孔を大きめに設定し、ジョイント部に緩みを持たを図っている。

せている（図-7）。地上部地震荷重の負担率はラーメン架構 80 %、耐震壁 20 % 程度である。

本計画では設備機器の大半を地下 1 階に集約している。
一般的な免震材料と比べてコンパクトな球面すべり支承を地下 1 階柱頭に配置することで、地下構造の深さを抑えることができ、既存建物の底版を解体することなく、その上に新築建物を計画することが可能となった（図-9）。

図-5代表軸組図

図-6 X 方向架構詳細

図-8 免震層計画
表-3 免震部材

図-7 Y 方向架構詳細
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3．3 地下・基礎構造計画概要
鉄筋コンクリート造、耐震壁付きラーメン架構とし、免震建物の下部構造として十分な剛性と耐力を確保している。

②免震層の性能目標
免震層の性能目標を表-5 に示す。免震クリアランス

450 mm に対し、最大応答変位 400 mm 以下とした。
球面すべり支承の面圧は、圧縮時には許容面圧以下と基礎は地盤面 -6 m 付近の砂礫層を支持地盤とする直した。引張時には浮上がりを生じさせないこととした。

接基礎とした。既存建物は SRC 造地上 6 階の建物であっ

ただし、水平動と上下動の組み合わせに対しては浮き上たが、純木造の軽さを活かして地上 11 階の建築を直接がりを許容し、浮き上がり量や着座時の衝撃力に対して基礎で計画することができた（図-9）。

構造安全性を確保した。

3．4 構造性能目標①上部構造の性能目標
上部構造（純木造）の性能目標を表-4 に示す。設計用
層せん断力について、地震荷重と風荷重を比較して図-10 に示す。
長期荷重に対して、部材応力は長期許容応力度以下とし た。 た わ み の 制限 は CLT 床 1 /250 以下、 木造小梁（LVL、集成材）1 /300 以下とし、変形は弾性変形にクリープ係数を乗じて算出した。
レベル 1 短期荷重に対し、部材応力は短期許容応力度以下、層間変形角 1 /200 以下とした。
レベル 2 短期荷重に対し、部材応力は弾性限耐力以内と し た。 本建物 で 採用 す る 純木架構 は、 層間変形角1 /100 程度まで弾性状態を保つことを確認しており、外装材の変形追従性などを勘案して層間変形角のクライテ

図-10

設計用層せん断力リアは 1 /120 以下とした。

表-5

図-9

免震層の性能目標

地盤概要と基礎計画

表-4

上部構造の性能目標

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3．5 時刻歴応答解析の結果概要
時刻歴応答解析によるレベル 2 地震応答、レベル 2 風

入力地震動は既往観測波 3 波、告示波 3 波に加えてM8 クラスの南関東プレート境界地震を想定した地震動

応答の概要を以下に示す。

（ 関東地震 NS、EW）、M7 ク ラ ス の 横浜市直下地震、①地震応答解析結果

南海トラフ沿いの巨大地震による長周期地震動（KA1）

図-11 に地震応答解析モデルを示す。11 質点系等価せん断型モデルとし、塔屋重量および屋上設備架台重量を加えた計 10 波を、極めて稀に発生する地震動（レベル 2 地震）として採用している（図-12）。

は 11 FL 質点に集約している。各層復元力は線形弾性と最大応答を図-13 に示す。免震部材のばらつきを考慮し、立体フレームモデルの応力解析により等価せん断剛し、絶対加速度、層せん断力、層間変形角は正側ばらつ性を評価した。上部構造の内部粘性減衰は剛性比例型減き、相対変位については負側ばらつきの結果を示してい衰とし、免震層固定の 1 次固有周期に対し 5 % の減衰をる。免震層の最大応答変位は 385 mm、上部構造の最大与えている。

層間変形角は 1 /155 であり設計クライテリア（400 mm

免震層には免震部材要素として、SSB（球面すべり支以下、1 /120 以下）を満足している。

承）と RDT（減衰こま）を配置している。SSB は変位依存型 Bi-Linear の復元力特性を、RDT は速度依存型曲線モデルの減衰力特性を与えている。

表-6

基本振動系の 1 次固有周期

表-6 に固有値解析結果を示す。免震層固定の 1 次固有周期は X 方向（純ラーメン）1.71 秒、Y 方向（CLT 耐震壁付き）1.75 秒である。

図-1134

地震応答解析モデル

図-12

入力地震動 速度応答スペクトル

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図-13

地震応答解析結果

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GBRC Vol.48 No.2 2023.4②風応答解析結果

地表面粗度区分Ⅲ、基準風速 V0 =34 m/s、レベル 2 風

本計画では、レベル 2 風荷重の変動成分に対して免震層は球面すべり支承の滑りを伴う弾塑性挙動を示すため、

速 1.25 V0 =42.5 m/s、風洞実験により層風力係数を評価し、建物各層の時刻歴風力を算出した（図-15）。

暴風時の免震挙動について時刻歴応答解析による詳細検図-16 に 1 FL 変位（= 免震層の水平変形）の時刻歴を討を行なっている。図-14 に風応答解析モデルを示す。

示す。風荷重に対し、免震層は風向方向に偏った挙動を上部構造の各層を 3 自由度（dx、dy、Rz）の質点とし、示しており、約 140 mm を中心に± 60 mm 程度の振幅各層に等価せん断剛性およびねじり剛性を与えた質点系で振動し、最大変形は約 200 mm である。この時、免モデルとした。免震層は 10 基の球面すべり支承と各方震部材の最大変形は約 240 mm であり、クライテリア

向 2 基ずつの減衰こまを平面配置したモデルとし、風方の 400 mm 以下であることを確認した。

向、風向直交方向、ねじりの振動を評価した。

図-15 時刻歴層風力（第 11 層）

図-16

図‒1436

風応答解析モデル

風応答解析結果（免震層）

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4．剛接合十字仕口ユニット
4．1 概要4．2 木質仕口パネル
貫材に使用した木質仕口パネルは E100～ E120 のカPort Plus の架構形式は、柱梁剛接架構（ラーメン構

ラマツの単板を合板のように交互に積層した新材料であ造）を主体としている。これは、ブレースや耐力壁のなり、厚さ 200 x 幅 900 x 長さ 2000 mm の部材を LVL 製

いファサードデザイン・開放的な内部空間といった意匠造ラインで加熱接着して一体成型したものである。製法

的要求と、高層建築において特定の柱脚部へ応力が集中は合板とほぼ同様であるが、必要強度の方向や試験方法することを避け、架構全体でバランスよく力を負担するが既往の合板や LVL の規格に合致しないため、建物のという構造的要求による。

構造性能評価（時刻歴応答解析）に先行して、（一財）日大林組では大規模木造建築で求められる大断面部材と本建築センターにて一般評定を受けた。材料性能の一例

して「オメガウッド」を開発し、主に生産施設系の低層として、ドリフトピンのめり込み強度・剛性に関する性大規模木造建築に採用してきた。
「オメガウッド」は図

能確認実験の結果を図-19 に示す。木質仕口パネルのめ-17 に示すように、LVL や集成材をボルト・ビスで綴る

り込み剛性は LVL 繊維方向と LVL 繊維直交方向の中間ことで一体化し、二次接着による大断面部材と比べてコであった。LVL 繊維方向加力時は繊維に沿った割れがスト低減や材料納期の短縮を図ったものである。

発生するのに対し、木質仕口パネルは割れに対する抵抗

高層純木造建築の実現には柱梁接合部の高剛性・高耐力が高いことを確認している。

力化が必須の課題であったが、既存の接合技術の中で剛性、耐力および靭性能のすべてを満たす単独の接合技術は存在しないため、前述の「オメガウッド」の技術を応用して、GIR（Glued in Rod）接合構面と貫構面を積層して構成する剛接合仕口ユニットを開発した。
図-18 に剛接合仕口ユニットの概要を示す。GIR 接合は、初期剛性の低下が少なく、仕口部耐力の計算が容易である一方、接合金物（鉄筋）の降伏後、木部材の割裂を伴う抜け出しによる脆性的な破壊性状であるため、接図-19 木質仕口パネルの材料試験結果

合部に靭性能を求められる建物への適用は制限されていた。そこで塑性化後も一定の荷重保持能力を有する貫構造と組合わせ、大変形時の荷重保持能力を確保することに成功した。

図-17

図-18

オメガウッド概念図

剛接合仕口ユニット概要

図-20 十字架構試験結果概要
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4．3 構造性能確認試験

4．4 架構設計法

剛接合仕口ユニットの構造性能を確認し、構造設計で架構の設計は、立体フレームモデルの応力解析に基づ用いる剛性値、耐力値を評価する目的で、実大十字架構き行っている。梁端部に回転ばねを配置し、文献 3）の方による二軸載荷試験を実施している。試験は、標準仕様法で回転ばねの剛性と耐力を実験結果から評価している。の十字架構および梁せいの小さい十字架構、さらに最上階柱・梁に関しては、応力解析で評価した断面応力を有を想定した T 字加工について実施し、それぞれの構造性効断面の断面積や断面係数で除すことで部材応力度を評能を確認した。また、標準仕様の十字架構は同仕様で 3 体価し、LVL の材料規格に定められる許容応力度以下と実施することで、性能のばらつきを評価している（表-7）。

なることを確認した。柱梁仕口部については梁端回転ば所定の鉛直荷重を載荷後、変位制御による水平交番載ねの曲げ応力が、外力レベルに応じて設定した耐力値（レ荷（1 /450 rad から 1 /30 rad まで各 3 サイクル）を行ない、ベル 1：短期許容耐力 / レベル 2: 弾性限耐力）以下とな最終的に 1 /10 rad まで加力して終局状態を確認した。

ることを確認した。

図-20 に標準タイプの試験結果概要を示す。十字型タイ

なお、前述のとおり FEM 解析により GIR 鉄筋の応力

プはいずれも GIR 鉄筋が降伏した後、木部の割れやめを精度よく評価できることを確認したことから、鉄筋降り込みを伴って変形が進行した。T 字型タイプは GIR

伏先行の条件下においては、梁せいやスパンが異なる複鉄筋の降伏より先に柱小口や梁の木部で破断がみられた。

数の仕口パターンに対しても、限られた数の実験結果を機械的性質が定められている鉄筋の降伏を先行させるこFEM 解析で補間することが可能となった。とで、曲げ降伏耐力のばらつきを制御することが可能である。いずれの試験体も鉄筋降伏後、木部の破壊に伴い耐力が一旦 10～20 % 程度低下するが架構の変形に伴い5．オメガウッド（耐火）5．1 概要回復し、1 /15 rad 程度の大変形まで耐力が維持可能で建築基準法では、防火地域内で 100 m2 以上の建物をあることが確認された。図-20 の荷重 - 変形関係には貫建てる場合に耐火性能が要求される。そのため、都市部材に一般的な LVL を使用したプレ試験の結果を点線でで中大規模の木造建物を建設するためには、耐火構造技示しているが、貫材を木質仕口パネルとすることで、靭術が必要となるが、中大規模建築に求められる大断面架性能が大幅に改善されたことがわかる。なお、本計画で構等では部材製作の複雑さからコストが割高となる課題

は免震構造を採用し、極めて稀に発生する地震（レベルがあった。その対策として㈱シェルターとの連携により、2 地震）まで架構が弾性を保持する設計とし、靭性能に準耐火構造用に開発した前述の「オメガウッド」に、燃より想定以上の外乱に対して脆性的な破壊を回避するこえ止まり層（耐火層）として石膏ボード、燃えしろ層とととしている。

して表面に木材を設けることで、3 時間耐火までローコ

試験結果については、FEM（Finite Element Method：有限要素法）解析との比較検証を行っている

。架構

1），2）

ストに実現可能な「オメガウッド（耐火）」（図-21）を開発している。の剛性は解析値が実験値に対して 0.98～1.06 程度と、オメガウッド（耐火）では、柱・梁部材の外表面を石いずれも良好な対応を示している。また GIR 鉄筋の応膏ボードおよび燃え代層を兼ねた表面木材で、隙間なく力についても解析値と実験値がよい対応を示すことが確連続的に覆う必要がある。他方、石膏ボードは、柱梁接認できている。

合部に生じる架構変形への追従性が無いため、地震時に損傷や隙間が生じるおそれがあり、また木造架構の強度表-7

十字架構試験体一覧

特性・構造耐力にも影響を及ぼす懸念がある。

図-21 オメガウッド（耐火）概念図
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これらの課題を解決するため、柱梁接合部の石膏ボード突き付け部に一定間隔の目地（スリット）を設けると6．板ばね遮音システム
6．1 概要ともに、目地位置を石膏ボードの各層ごとに階段状にず

CLT 床はコンクリートスラブに比べ軽量なため、特らすことで、構造性能と耐火性能の両立を可能とする工に重量床衝撃音遮断性能の確保が課題となる。重量床衝法を開発した。

撃音遮断性能を高めるには、コンクリートを併用する等、5．2 柱梁接合部の耐火性能検証実験

重量を大きくする対策が通常用いられるが、工期・建物上述の柱梁接合部の耐火性能を検証することを目的と重量への影響が大きくなる。また、下室側の天井での対して、図-22 に示す門型フレーム試験体（2 時間耐火仕様策も有効ではあるが、木造建物では床衝撃時に壁からのの LVL 柱・梁＋非耐火仕様の CLT 耐力壁）を用いて 2 時放射音の影響が大きくなる傾向があることや、階高や意間加熱実験を実施した。柱梁接合部の納まりは図-23 に匠の自由度の制約も生じる。このため、軽量且つ床上の示す仕様としており、加熱実験に先立ち地震時を想定しみで重量床衝撃音を低減することを目的として、CLTた水平加力実験（最大変形角 1 /75 rad）を実施し、耐火上に木製の板ばねと乾式二重床を併用した床仕上げ構造

材が構造性能に悪影響を及ぼすことがなく、かつ木造部を新たに開発した。

材を覆う耐火材にも損傷が生じないことを確認している。

板ばねは根太床を 2 段重ねた構造で、下側根太間の中加熱実験後の試験体状況を写真-2 に示すが、耐火層央部に上側根太を配置することで、床上を加振した際にの石膏ボードを全て撤去して柱梁接合部の状況を確認し下側根太床合板が変形し、板ばねとして作用して躯体床た結果、石膏ボードの目地部において、構造体である木へ伝わる振動を低減する工法である（図-24）。板ばねの材に炭化等は全く生じておらず、所定の耐火性能を保持

固有振動数は根太ピッチと合板の厚さで調整でき、重量可能であることを確認した。

床衝撃音の主要な周波数である 63 Hz 帯域に対して振動低減効果があり、且つ歩行振動性能を確保するため 20～25 Hz に設定した。

図-24
図-22

耐火試験体の立・断面図

図-23

柱梁接合部の納まり概要

写真-2 加熱実験後の状況

板ばね遮音システムの概要

図-25

CLT 床の設置方法
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6．2 実験室における性能検証

6．3 Port Plus における床仕様

板ばねと乾式二重床を用いた CLT 床の重量床衝撃音

Port Plus の宿泊室で採用した床仕上げ構造を図-27

遮断性能の検証を、（一財）日本建築総合試験所におけるに示す。なお、床下には木ルーバー天井があるが、重量上下残響室において実施した。試験体寸法は 2,500 mm

床衝撃音に対する影響はないと考えられる。板ばね部の× 4,000 mm で、1 時間耐火仕様 の CLT t150 の 上 に、仕様は、表-8 の板ばね仕様 3 をベースとして、下側根太

表-8 に示す 3 種類の仕様の板ばねと乾式二重床を施工

床に硬質石膏ボード t9.5 mm を追加して固有振動数をよした。CLT 板の設置方法を図-25 に示す。床衝撃音レベり低くし、板ばね部の重量を増すことで性能を向上した。

4）

ルの測定は JIS A 1418-2 に準拠して標準重量衝撃源

乾式二重床は、実験時と仕上げ高さは異なるが同一仕様（タイヤ）を用いて行った。また参考として、JIS A 1419-である。なお、現場への施工においては、床材としての2 による Lr 等級に準じ、床衝撃音レベル測定値から遮機能・耐久性を検証するため、1.2 kN の繰返し荷重試

音等級を 1 dB ピッチで求めて Lr 数として評価を行った。

験や局部集中荷重試験・衝撃荷重試験を行い、構成部材各試験体の床衝撃音レベル測定結果を比較して図-26の劣化や変位量に問題がないことを確認した（写真-3）。に示す。1 時間耐火仕様の CLTt150 が Lr-66 に対して、宿泊室において重量床衝撃音遮断性能の検証測定を板ばね仕様 1 で Lr-59、板ばね仕様 2 で Lr-55、板ばね行ったところ、耐火被覆まで施工・床仕上げ前の状態で仕様 3 で Lr-57 の性能であり、板ばねと乾式二重床を施Lr-69、竣工時で Lr-62～63 の性能値であった。実験室工することで、天井がなく軽量な床構造でも Lr 数を 7と実建物では、CLT 床の振動特性や受音室側の吸音効～11 改善できることを確認した。

果が異なり、また実建物では壁からの放射音の影響が含5）まれる等、複数の要因によって CLT 床や床仕上げ構造
表-8

板ばね仕様一覧の遮音性能の差が生じたものと考えられる。

図-27

写真-3

図-26
40

試験体の床衝撃音レベル測定結果

Port Plus における床仕様

床材の耐久性試験状況

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7．まとめ
国内初の高層純木造耐火建築である大林組次世代研修
施設 Port Plus は前例のない挑戦的なプロジェクトであったが、既往技術の調査、課題の抽出、新技術の開発を経て、2022 年 3 月に竣工を迎えた。企画、計画段階から、設計、施工、施設運営まで、プロジェクトに関わったすべての方に敬意を表する。
本プロジェクトを通じて得られた知見を適切にフィードバックすることで、適材適所に木材を構造体として活用するハイブリッド構造を含め、中高層木造の技術開発に活かしていく所存である。
今後、都市部における木造中高層ビルの建設推進に対応するため、技術を磨き継続して取り組んでいきたい。
【参考文献】

1）辻 靖彦，ほか：「貫と GIR で応力伝達する LVL 十字型接合部の開発（その 1、2）」日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸）2019 年 9 月
2）仁木 秀巳，ほか :「 貫と GIR で応力伝達する LVL 十字型接合部の開発（その 3、4）」日本建築学会大会学術講演梗概集（関東）2020 年 9 月
3）公益財団法人日本住宅・木材技術センター：木造ラーメンの評価方法・構造設計の手引き，20164）JIS A 1418-2：2000「建築物の床衝撃音遮断性能の測定方
法 - 第 2 部：標準重量衝撃源による方法」
5）JIS A 1419-2：2000「建築物及び建築部材の遮音性能の評
価方法 - 第 2 部：床衝撃音遮断性能」
【執筆者】

*1

百野 泰樹

*2

藤澤 康仁

*3 丹羽 博則

（BYAKUNO Yasuki）（FUJISAWA Yasuhito） （NIWA Hironori）

41