CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会

CLTによる木造建築物の設計法の開発
CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

構造研究グループ荒木 康弘

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会

講演内容
¾ CLT
CLT構造の特徴
構造の特徴
・構法上の特徴
構法上の特徴・構造上の特徴¾ 構造設計法の策定に向けた取り組み
・CLT
CLT建物の現状の課題
建物の現状の課題
・設計法策定に向けた取り組み（モデル化の方法・各種実験による検証）¾ 今後の展望
2

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●CLT
CLT構造の構法上の特徴
構造の構法上の特徴
軸組構法の建て方

鉛直荷重
水平力（自重・雪）（地震・風）柱や梁
柱や梁で支持で支持
壁で抵抗

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～●CLT
CLT構造の構法上の特徴
構造の構法上の特徴

平成２６年度建築研究所講演会

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●CLT
CLT構造の構法上の特徴
構造の構法上の特徴
CLT構造
CLT
構造
鉛直荷重
（自重・雪）
水平力（地震・風）CLT(壁・床CLT(壁・床))で抵抗

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●CLT
CLT構造の特徴：構造上の特徴
構造の特徴：構造上の特徴
90mm厚90mm
厚2700mm2730mm300

9mm厚9mm
厚

荷重(kN)

CLT(t=90mm)
250
一般的な木造建物の「壁」に比べ構造用合板
200
水平抵抗力が非常に強い

1000mm 150

910mm
軸組＋構造用合板

100
50000.010.02
0.030.04
せん断変形角(rad.)0.050.06

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●CLT
CLT構造の特徴：構造上の特徴（有開口壁）構造の特徴：構造上の特徴（有開口壁）
大板//大型パネル
大板

4～6m

小幅パネル

1～2m

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●CLT
CLT構造の特徴：構造上の特徴
構造の特徴：構造上の特徴
250
200

4000mm

荷重(kN)

小幅パネル：変形性能高い
大板パネル：剛性が高い

4000mm

150
10050

小幅掃出

小幅窓型

大板掃出

大板窓型

004000mm

0.01

0.02
0.030.04
変形角（rad.）

0.05

0.06

4000mmCLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●CLT
CLT建物の現状の課題
建物の現状の課題●一定規模以上の木造建物を建設する場合・「国土交通大臣の認定を受けた材料」「国土交通大臣の認定を受けた材料」
・「日本農林規格（「日本農林規格（JASJAS）に適合する材料」）に適合する材料」「直交集成板((←CLT「直交集成板CLT含む含む))のJASJAS」
」H２６
２６.1
.1施行
施行
面外曲げ強度と剛性は規定されているが、構造設計に必要な面内曲げ、圧縮、せん断、引張強度等は規定されていない
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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●CLT
CLT建物の現状の課題
建物の現状の課題●建築基準法： CLT
CLTの材料強度（基準強度）はの材料強度（基準強度）は現状、規定されていない●基準強度の有無による構造計算ルート違い◆基準強度のない材料⇒時刻歴応答計算◆基準強度のない材料⇒
大臣認定ルート：高度な技術・実験データ・時間
大臣認定
高度な技術 実験デ タ 時間
◆基準強度のある材料⇒限界耐力計算◆基準強度のある材料⇒⇒時刻歴応答計算に比べ、ハードル低い
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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●CLT
CLT建物の現状の課題
建物の現状の課題
時刻歴応答計算
限界耐力計算保有水平耐力計算
許容応力度等計算他

CLT構造の適切なモデル化が必要： 「ＣＬＴパネル」「接合部」
接合部

腰壁
床パネル
垂れ壁壁パネル

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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●CLT
CLTのモデル化の方法の例のモデル化の方法の例
構造設計の際に必要な材料特性値●面外曲げ 面外せん断（強軸 弱軸）●面外曲げ・面外せん断（強軸・弱軸）●面内引張・圧縮・曲げ（強軸・弱軸）●面内せん断（強軸・弱軸）●座屈（強軸・弱軸）●めり込み
テキストP.29～32：計算方法の一例を示す
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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●CLT
CLT建物における接合部の例
建物における接合部の例
壁－壁鉛直（直角）接合部③壁－壁ボルト（鉛直）①床－床接合部②壁－床水平接合部③壁－基礎ボルト

壁－壁鉛直

（鉛直）

接合部
②壁－基礎
水平接合部

②壁－垂れ壁・腰壁
接合部（鉛直、水平ボルト、めり込み）
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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会①床ー床接合部の例：
パネル同士を合板・LVLを介しSCREW等で接合

Single surface spline

Half -lapped

Double surface spline

Single internal spline14

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会②床ー壁接合部の例

U型金物（壁－基礎）

L型金物

160140120P(kNN)

1008060

U型金物
U型金物
L型金物
L型金物
まぐさ金物
まぐさ金物

402000510152025

δ(mm)荷重変形関係垂れ壁接合部金物

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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会③壁－壁接合部の例
引き寄せ金物（ボルト型）

ビス留め金物

引きボルト

ラグスクリュー
ボルト

グルードインロッド（鉄筋挿入接着接合）
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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●解析と実験の比較（壁構面）FEMモデルブレース＋梁要素●CLTパネル：FEM
及びブレース要素
及びブレス要素と梁要素に置換●接合部：弾塑性
バネ要素に置換
実験結果と比較
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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●実大CLT建物の耐震性能（A棟）
階数
延床面積
軒高
平面寸法

5471.2
14.56m×16m

壁パネル仕様 150mm(5層5Ply)Mx60A相当
床パネル仕様 210mm(7層7Ply)Mx60A相当

・小幅パネルを用いた構法
・壁引張接合部：
引きボルトによる接合
・共同住宅を想定

引きボルト接合
鉛直 1階脚部：M24(ABR490)
壁引張接合部
その他：M24(強度区分10.9)
水平方向：M16(強度区分8.8)
鋼板ビス打ち接合：鋼板 4.5mm
厚(SS400) ビス：STS-65C(長さ65mm, 軸部径5.5mm)
合板スプライン接合：合板28mm
床せん断接合厚、ビスHBS8-140(長さ140mm, 軸部径5.8mm)

壁せん断/
床引張接合部

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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●実大CLT建物の耐震性能（B棟）
階数
延床面積
軒高
平面寸法

・大型パネルに開口を繰り抜き加工
・壁引張接合部：
鋼板ビス打ち接合・戸建住宅を想定

3180
8.7
6m×10m90 (3層3Pl )90mm(3層3Ply)
壁パネル仕様S60A相当210mm(7層7Ply)
床パネル仕様
Mx60A相当
鋼板ビス打ち接合(図3 ④,⑤)
鋼板 4.5mm 厚(SS400)
壁引張接合部ビス STS-65C
ボルト 1階脚部: M16(ABR490)
その他: M16(強度区分10M16(強度区分10.9)
9)
鋼板ビス打ち接合：鋼板 4.5mm
壁せん断/厚(SS400) ビス：STS-65C
床引張接合部(長さ65mm, 軸部径5.5mm)
合板スプライン接合：合板28mm
床せん断接合厚、ビスHBS8-140(長さ140mm, 軸部径5.8mm)
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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●実大CLT建物の耐震性能:入力地震動
A棟（5階）
基準法極めて稀に発生する地震動 20%, 100%(「BSL」：告示スペクトル2種地盤相当) (579gal)
神戸海洋気象台観測波(JMAKobe)

100%(820)

B棟（3階）
18%, 90%(521gal)100%(820)
140%(1148)

JMAKobeBSL

20

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会

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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●実大CLT建物の耐震性能:応答変位
A棟（最大応答変位）
JMA

5層BSL

JMA
BSL

4層

3層110mm(1/27) 2層55mm

30mm
1層
020

4060

80 100 120

Y0通り(mm)

短辺（Y0）

010 20 30 40 50 60
X0通り(mm)

長辺（X0）

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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●実大CLT建物の耐震性能:応答変位
B棟（最大応答変位）

BSL

3層BSL

Kobe100%

Kobe100%

Kobe140%

Kobe140%

2層330mm(1/9)
1層02040 60 80 100 120
X0通り(mm)

長辺（X0）

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

A棟：JMAKobe100%

圧縮力による座屈A棟：JMAKobe100%

引きボルト木部せん断破壊

060 120 180 240 300 360
Y0通り(mm)

短辺（Y0）23

平成２６年度建築研究所講演会

B棟：JMAKobe140%

CLTパネルせん断破壊
B棟：JMAKobe140%24
CLTパネル面外方向力による破壊

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会●限界耐力計算による応答予測(A棟)
BSL100%
短辺

Kobe100%

長辺

長辺短辺（株）日本システム設計作成
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CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会

CLT普及に向けた
CLT
普及に向けた今後の展望
今後の展望
年度

適用可能な計算法

H26

時刻歴応答計算

法令改正

限界耐力計算のための解析モデル精度向上
限界耐力計算のための指針整備
簡易な設計法のための指針検討・指針整備（仕様規定の検討等）

H27

H28

検討

限界耐力計算基準強度告示保有水平耐力計算
許容応力度等計算

簡易な設計法告示26

CLTによる木造建築物の設計法の開発（その２）～構造設計法の開発～

平成２６年度建築研究所講演会

ありがとうございました

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平成２６年度建築研究所講演会●限界耐力計算による応答予測(B棟)
BSL９
BSL
９0%
弾性剛性：解析より実験結果が２～2.5倍程度大きい
最大耐力：概ね解析で予測

Kobe100%

Kobe140%

日本システム設計作成
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