ＢＲＩ－Ｈ２７講演会テキスト

中層・大規模木造建築物の普及に資する
設計・評価法の開発
構造研究グループ

目
Ⅰ

はじめに

Ⅱ

材料に関する検討

主任研究員

荒木 康弘

次

（１）CLT に関する検討（２）B 種単板積層板（LVL）に関する検討
Ⅲ

構造関係の取り組み（１）CLT 構造の構造設計法に関する検討（２）中層集成材フレーム構造の構造設計技術に関する検討（３）中層枠組壁工法の構造設計技術に関する検討（４）平面混構造構造の構造設計技術に関する検討

Ⅳ

防火関係の取り組みⅤ

中層・大規模木造建築物の炭素収支の評価に関する検討

Ⅵ

まとめ

参考文献

Ⅰ はじめにためには、これまでに木材があまり使われてこなかった集合住

第一約束期間において我が国に定められた地球温暖化ガス排

宅、学校、事務所などの中層・大規模建築物の構造材として木出量削減目標は 6%である。このうち 3.8%は森林における二酸材を積極的に利用し、木材に対する新しい需要を開拓する必要

化炭素の吸収に期待されている。
一方、我が国は2020 年までに、がある。海外では既に中層の木造建築物の建築が可能となって地球温暖化ガスの排出量を1990年比で25％削減するという目標

おり、イギリスの９階建ての木造集合住宅をはじめ、中層の木を掲げている。この目標を達成するために、森林における二酸造建築物が建てられ始め、木造建築物の新しい用途が開拓され化炭素の吸収に対する期待がこれまで以上に高まることも考えている。しかしながら、我が国においては、これまで中層・大られる。森林における二酸化炭素の吸収量を増加させるために規模木造建築物に対するニーズが海外ほど多くはなかったため、は、木材の利用拡大をはかり、林業と林産業の活性化を促す必

中層・大規模建築物を木造で建設しようとする際に必要な基準要がある。

類が必ずしも十分に整備されておらず、建設に至るハードルは木材の利用拡大を実現する上で、製紙パルプ産業に次いで木高い。例えば、海外で普及し始めている新しい木質構造材料に材の消費量が多い建築分野が担う役割は大きい。すなわち、建対する材料認定の受け皿がない、高度な構造設計が必要となる、築分野における木材の利用拡大をはかることが、林業と林産業

防火上の制限から建設できないないなどの様々な障壁に当たる。

の活性化につながる。建築分野における木材の使用量を増やす

このような背景のもと、建築研究所では、平成 23 年度から 27－ 87 －

年度にかけて、中層・大規模木造建築物を建設しやすい環境を

基準強度を求める方法には 2 つの方法がある。一つは、材料

整備することを目的として、材料、構造、防火の各視点から、規格に定められている強度等級ごとに所定の量（一般に数百体

木造建築物の設計と評価に関わる検討を進めてきた。主な検討から数千体）の試験体を用意し、曲げ、圧縮、引張りなどの強課題は以下の通りである

1), 2), 3)。

度試験を行い、強度を誘導する方法である。この方法は北米で＜材料＞はじめられたものであり、Ingrade Test（イングレードテスト）●直交集成板（CLT：クロス・ラミネーテッド・ティンバー）のと呼ばれる。我が国でも構造用製材や枠組壁工法構造用製材の材料強度に関する検討（森林総合研究所と共同で検討）

基準強度はこの方法によって求められている。もう一つの方法●B 種単板積層板（LVL）の材料強度に関する検討（全国 LVL

は、例えば構造用集成材等の基準強度は、集成材等を構成する協会との共同研究で検討）

ラミナ等の強度を用いて、理論と計算によって求めている。こ●中層・大規模木造建築物の炭素収支の評価に関する検討の場合、理論と計算法が正しいかどうかを確認するために試験＜構造＞を行う必要がある。したがって、試験体の数は Ingrade Test を●CLT 構造の構造設計法に関する検討（CLT を用いた木造建築

行うときほど多くは必要ないが、しかるべき理論と計算法が検基準の高度化推進事業の事業主体との共同研究で検討）討されている必要がある。CLT の基準強度は、後者（理論と計●中層集成材フレーム構造の構造設計技術に関する検討

算による方法）によって定められる。

●中層枠組壁工法の構造設計法に構造設計技術に関する検討（日本ツーバイフォー協会との共同研究で検討）

また、CLT を木造建築物の構造材として使用する場合、構造設計に必要な材料の特性値は概ね以下のとおりとなる。

●木造と RC 造の平面構造の構造設計技術に関する検討

1)面外曲げ強度と弾性係数＜防火＞

2)面内曲げ強度と弾性係数●国内外の木造建築物の防火規制の考え方に関する検討

3)圧縮強度と弾性係数●実建物の火災条件を考慮した耐火試験の評価方法の検討

4)引張強度と弾性係数●LVL 及び CLT の燃えしろ設計のための検討（基準整備促進事

5)せん断強度と弾性係数
6)めり込み強度業の事業主体との共同研究で検討）●木造 3 階建学校の防火基準に関する検討（木造建築基準の高7)座屈強度8)面内せん断強度と弾性係数度化推進事業との共同研究で検討）

9)荷重継続時間に係る調整係数
Ⅱ．材料に関する検討

10)クリープによる変形増大係数（１）CLT の材料強度に関する検討

また、いずれの特性値についても、CLT の使い方によっては現在、CLT を我が国において普及させようとする大きな動きがある。CLT は、オーストリアにおいて 1990 年代に開発された

強軸方向のみならず弱軸方向についても特性値が必要となる場
合がある。

新しい木質構造材料で、欧州では、同材料と同材料を用いた木建築研究所では、森林総合研究所をはじめとする関係機関と造建築物に対する技術開発と研究が着々と行われ、CLT を構造連携して CLT の基準強度策定に向けた検討を行い、平成 28 年度

材とする構造形式（以下、「CLT 構造」と呼ぶ）による木造建築

初め頃までに関連告示を制定する予定である。ここでは、CLT物が既に多く建設されている。CLT の用途としては、多層建築の各方向の基準強度の考え方を紹介する。
CLT の各方向の基準強度は、表 1 及び図 1 に示す計算方法等

をはじめ、中層の集合住宅、事務所、学校、公共施設や低層の戸建住宅など幅広い。

により算定し、実験結果と計算値が整合することを確認してい

CLT の日本農林規格が 2014 年 1 月に施行されたが、材料の基準強度と許容応力度、並びに、構造設計基準は整備されていなる。以下に各方向の強度の算定方法を示す。
１）面外曲げ強度

い状況にある。このため現在、我が国で CLT 構造による木造建
築物を建設しようとする場合、1 棟 1 棟について時刻歴応答計算を行い、大臣認定を受ける必要がある。

－ 88 －

最外層強軸の面外曲げ強度は、式 1 より求める。
（式 1）

表 1 CLT 各方向の応力と算定方法
方向

応力

算定方法

x

圧縮（最外層弱軸）x引張（最外層弱軸）y

圧縮（最外層強軸）y

引張（最外層強軸）rz

面内曲げ（強軸）

等価断面法

rz

面内曲げ（弱軸）（直交層無視）rx

面外曲げ(強軸）ry

面外曲げ(弱軸）xz

面外せん断(強軸）yz

面外せん断(弱軸）
幅はぎ接着されていな

xy

い CLT における接着層

面内せん断の変形を考慮したせん
断強度算定式

図 1 CLT パネルの方向の定義

300mm

60E

直交層は
0とする

30E

30mm

150mm

実断面 A0=300×150=45,000mm2

等価断面AA = 60E/60E×300
×30×2 + 30E / 60E×300×
30= 22,500mm2

図 2 等価断面法の算定例－ 89 －

－ 90 －

断面に対しる断面 2 次モーメントと断面積を用いれば良い。
６）めり込み強度
めり込み強度は製材と同等と考えられることを実験的に確認した。

７）荷重継続時間に係る調整係数
図 4 に、DOL 確認試験結果の一例を示す。実験の結果、荷重

図 4 DOL 確認試験結果

継続時間に係る調整係数は、
全測定点を直線回帰したときは0.65であるが、平均値を直線回帰したときは 0.56 となるため、CLTの短期許容応力度に対する長期許容応力度の比は他の木材と同等と考えられる。
８）クリープによる変形増大係数
CLT のクリープ破壊試験の結果、変形増大係数の平均値は 1.7であり、木材等に定められている変形増大係数 2 と同等とする

90 度加力0 度加力ことができると考えられる。

図 5 直交 4 層の B 種 LVL 面内せん断試験（2）B 種単板積層板（LVL）

60
直交0層LVL
直交4層LVL

2013 年 11 月に JAS が改正され、直交単板を複数枚用いた LVL

50（B 種 LVL）の生産が可能となった。従来の構造用 LVL では軸40

材料としての利用が主であったが、B 種 LVL は、面材としての30

荷重（kN)

利用や、中層大規模木造建築物での利用が期待される。

直交0層LVL破壊形態

20

建築研究所では、全国 LVL 協会と共同で、B 種 LVL の面内せ10ん断性能（図 5）、クリープ破壊・変形性能及びボルト接合部の0

せん断性能（図 6）に関する検討を行った 8)。面内せん断性能に-10関しては、最外層の繊維方向が加力方向と同一の場合、直交層

図 6 ボルト試験の荷重変位曲線（M16、0 度方向、端距離 7d）

直交4層LVL破壊形態
0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

変位(mm)を有する LVL では最大荷重の大幅な向上が確認された。ボルト接合では、最外層の繊維方向が加力方向と同一及び直交の両方において、最大荷重と変形性能に大幅な向上が見られた。また
クリープ試験については、50 年に相当するクリープたわみ比
K50year の平均値は 0.75（0.67～0.85 に分布）であり、変形増大係数の平均値は 1.34 （1.18～1.50 に分布）であった。現行の設計
法の製材の値（2.0）を下回っていることを確認した。
図 7 想定する構造形式
Ⅲ．構造関係の取り組み
法（案）を作成すべく、これまで検討を進めてきた（表 2）。以（１）CLT 構造の構造設計法に関する検討
CLT の基準強度が制定されると、時刻歴応答計算に依らない

下にその概要を紹介する。

方法での設計が可能となる。しかし、我が国には CLT 構造に関する構造設計法が整備されていなかった。そこで建築研究所で50１）想定する構造形式

は、国土交通省及び関係機関や有識者とともに CLT の構造設計－ 91 －

想定する構造形式としては、以下に示す 3 種類である（図 7）。

①小幅パネル工法：1～2m 程度の壁パネルを用いて建物を構成

部が基準強度または終局耐力以下である事を確認する。ルート 3する工法。開口部を無開口壁パネル、腰壁パで設計する際の構造特性係数（Ds）は、解析的検討の結果、接ネル、垂れ壁パネルで構成する。

合部仕様と無開口パネル部分の寸法により、0.55～0.75 を用いる

②大版パネル工法１：開口部をくり抜いた大版パネルを用いて建物を構成し、無開口壁部分の四周に引張金こととしている（最終的に変更の可能性がある事を記載しておく）。
許容応力度等計算では、終局状態の安全性を直接的には確認物を設ける。
③大版パネル工法２：開口部をくり抜いた大版パネルを用いてしないため、1 次設計に加え以下の検討を行う必要がある。

建物を構成し、大版パネルの四周に引張金物
表 2 CLT 工法の設計法概要

を設ける。

限界耐力計算２）構造計算ルートと各ルートが対象とする建物規模①限界耐力計算：高さ≦60m。階数、規模の制限はない。小幅パネル工法、大版パネル工法 1、大版パネル工法 2を用いる事ができる。
②保有水平耐力計算（ルート 3）：高さ≦60m。階数、規模の制限はない。小幅パネル工法、大版パネル工法 1、

階数・
規模

60m以下

規定
C0

保有水平耐力計算

C0

もに開口幅は 4m までとする。
④許容応力度計算（ルート 1）：階数 3 以下、高さ 13m、軒高 9m。

安全限界時
検定式 層せん断力Qsn≦安全限界耐力
Qs
層間変形角γsn≦安全限界
変形 層間変形角γs①3階建まで：制限
γs = 1/30②4階建以上：γs=1/75（暫定）

小幅パネル工法、大版パネル工法 1 を用いる事ができ、各工法ともに開口幅は 4m まで、無開口壁部分の長さは 0.9m～2m までとする。
３）一次設計
ルート 1～3 に関しては、標準ベースシア係数 C0=0.2 における存在応力に対して、部材・接合部が許容応力度または許容耐力

極稀
地震
・
2次
設計

剛性率

Fsで考慮

偏心率

Feで考慮

-

する地震動に対して、建物全体が損傷限界耐力及び損傷限界変位を下回ることと部材・接合部が許容応力度または許容耐力以下となることを確認する。また、許容応力度計算（ルート 1）で程度の水平抵抗要素として扱うことができる。

CLT・
接合部
の検定

-

＜引張接合部＞①1 階壁脚：δu≧40mm かつ10%以下の伸び能力、かつその他の階の壁脚部：
δu≧20mmかつ10%以下の伸び能力⇒Ds=0.5～0.6（暫定）②上記以外：
Ds=0.75（暫定）Qu≧Qun(= Ai･Fes･Rt･Z･Ds･Σ
wi)

以下となる事を確認する。限界耐力計算に関しては、稀に発生

は、
CLT 壁パネルの性能を腰壁・垂れ壁の有無等による10～20kN

3階以下
高さ13以下
軒高9m以下1.0

Fh：建告第1457号
第9に基づき算出
Ds,Fh第2項第二号のhの式のγ1 :：0.20

大版パネル工法 2 を用いる事ができ、各工法と3階以下
高さ31m以下

Qd≧Qdn (= Ai･Rt･Z･Ci・Σwi)
応力解析：存在応力で検定
全ての部材・接合部が短期許容応力度を超えない事

1.0相当③許容応力度等計算（ルート 2）：階数 3 以下、高さ及び規模の制限はない。小幅パネル工法、大版パネル工法 1、許容応力度計算(ルート1)

0.2以上

0.2以上

損傷限界時
層せん断力Qdn
稀地震≦損傷限界耐力
または
Qd
１次
検定式
層間変形角γdn
設計
≦損傷限界
変形角γd
(γd：1/200）

大版パネル工法 2 を用いる事ができる。

許容応力度等計算(ルート2)

引張・せん断接合部応力（変位）≦終局耐力（変位）

-

-

層間変位≦
H/200 (H/120)（短期水平力に対し）-剛性率≧0.6

耐力壁の下には同幅の耐力壁を設ける

偏心率≦0.15 or
偏心率≦0.3＋捩じれ補正(1)1 階壁脚部
引張接合部のδu≧40mm かつ10%以下の伸び能力
かつ他の階の壁脚部
引張接合部のδu≧20mmかつ10%以下の伸び能力
各階の部材・
引張接合部
・せん断接合部：Pa ≧FL+FE
×1.3～1.7(2) （１）以外
各階の部材・
引張接合部
・せん断接合部：Pa ≧FL+FE×2.5

４）二次設計
限界耐力計算及び保有水平耐力計算では、終局状態の安全性を計算により確認する。具体的には、C0=1.0 相当の外力（限界耐力計算は極めて稀に発生する地震動）に対して、部材・接合－ 92 －

Pa：接合部
短期許容耐力FL：長期荷重,
FE：短期荷重

規定の部材・
接合部仕様を用いる場合、部材・接合部の応力度検定を省略

①層間変形角の確認：短期の応力に対し、1/200rad.ないし1/120rad. 以下であることを確認する

表 3 許容応力度計算の接合部仕様（案）CLT 等級（以上）②剛性率、偏心率を確認する③部材・接合部の応力割増し：大地震時の安全性を保障するた
めに、短期の部材・接合部の応力に 1.3～2.5 の割り増し係数を乗じた値を求め、部材、接合部が短期許容応力度又は短期許容

S60-3 層3 プライ
Mx60-5 層
5 プライ

耐力以下であることを確認する。

無開口壁
パネル長
0.9m 以上
1.5m 以下

1.5m 超
2m 以下

引張
接合部

引張接合部

１階
壁脚部

ABR490 M16、有効長さ 400mm 以上

その他

ABR490 M20 以上

１階
壁脚部

ABR490 M20、有効長さ 400mm 以上

その他

ABR490 M20 以上

許容応力度計算では、二次設計として、偏心率の確認を行う
が、剛性率及び応力割増しによる部材・接合部の検討は必要ない。その一方で、以下の規定に従う必要がある。
●60cm の垂れ壁を設ける●壁パネルの長さに応じて、表 3 に示す接合部を用いる●壁パネルの配置を全階連層とする。

その他、せん断接合部を用いる場合は、長期と短期の組合せ
軸力に対して、摩擦係数 0.3 として摩擦力を考慮してせん断接合部の設計を行うこととしている。
また、
ルート2 において応力割り増し係数を2.5 倍とする場合、及びルート 3 において Ds =0.75 を用いる場合、壁パネルの長さ

図 8 耐火・準耐火木造軸組構造建築物標準詳細図集の上限や開口寸法の上限、接合部の規定は全て除外される（２）中層集成材フレーム構造の構造設計技術に関する検討
平成 23 年度の研究開始当初、4 階建以上の中層木造建築物の構造設計技術を検討するためには、まず耐火構造とするために必要な各部仕様をまとめる必要があった。そこで建築研究所では、木材利用促進を目的として、有識者とともに集成材フレームを用いたプロトタイプ建築物を考案した。また、設計法開発のための具体的な構造検討課題を抽出することを目的として「耐火・準耐火木造軸組構造建築物標準詳細図集」を作成した

図 9 4 階建耐火建築物の設計事例（図 8）9)。同資料は、平成 24 年 3 月時点で実現可能な、耐火木造及び準耐火木造のための技術を整理したものである。

想定される 5 つの破壊モード（①引きボルトの引張破壊、②座

同資料を用いて 3 階建（準耐火）、4 階建（1 時間耐火）、5 階

金から梁木口へのせん断破壊、③梁座金の繊維方向への圧縮に

建（2 時間耐火、1F：RC,2～5F：W）の引きボルト式接合によよる木部降伏（→最終的に②の破壊モードを発生）、④柱の曲げる集成材構造に対する設計事例を取りまとめた（図 9）。試設計

破壊、⑤梁の曲げ破壊）のうち、①に誘導する必要がある。そ建物の規模は、基準階平面が 7.2m×14.4m、耐震要素としては、のためには、式(1)を満足する必要がある 10)。

短辺方向が引きボルト式接合による集成材フレームを幅方向に2 材合わせにした架構、長辺方向は構造用合板による耐力壁構造

Mut ≦ min（Mus, Muk, Muc, Mub）

である。
引きボルト式接合部を設計するにあたり、破壊モードが靱性型となるような保証設計を提案した。例えば柱梁接合部の場合、

ここでMut：引きボルトの引張による終局モーメント－ 93 －(1)

Muk：定着金物の繊維方向への圧縮による木部降伏によるモーメ

min(Muk,Mus, Muc, Mub)
確率密度

ント
Mus：座金から梁木口へのせん断破壊が生じる時のモーメント
Muc ：柱の曲げ破壊時モーメント

Mut

Mub：梁の曲げ破壊時モーメント
曲げモーメント

Mus、Muc、Mub の算定の際の木質材料の基準強度 Fs、Fbc、

図10 Mut と（Mus, Muc , Mub）の関係

Fbb には、正規分布を仮定した 75%信頼水準の 5% 下限値を用

表 4 引きボルト引張応力度の 5%上限値（単位：N/mm2）

いている。一方、引きボルトには変形性能を確保するため、JIS
B 1220 ABR アンカーボルト（いわゆる「ABR アンカーボルト」）

ABR400Bを用いることとするが、引張強さの上限値は平均値の約 7σ に相

平均

標準
偏差

5%
上限値

平均

標準
偏差

5%
上限値

441

9.8

458

531

9.5

546

当する。従って Mut の算定に引張強さの上限値を用いると、木

10%歪
時応力

質材料の材料強度に基準強度を用いる場合に比べかなり安全側

σ10%εの数値となる。そこで、引きボルトも木質材料と同様に 5%上限

ABR490B

値を用いることとし、使用する変形性能に応じて上限強度を設定する方法とした（表 4）。
上記の考え方は、基本的に他の接合形式の集成材構造やブレース構造でも適用可能であるため、それらを取りまとめた技術資料を作成している。
(1)耐力壁両側に金物設置（３）中層枠組壁工法の構造設計技術に関する検討(2)開口係数適用時の金物配置

図 11 6 階建モデルプランによる検討

平成 23 年度の研究開始当初、国内では 4 階建枠組工法が 40棟程度建設されていたが、それより高層の枠組壁工法は建設されていなかった。そこで、6 階建以上の木造建築物の建築実績のある米国の中層木造建築物の構造計算事例を分析し、海外と日本の構造計算の比較検討を行った。また、中層木造建築物では耐力壁の柱脚引抜き抵抗にタイダウン金物を使用した設計法が多く用いられている為、米国におけるタイダウン関係資料を分析し、日本と米国の耐力壁の柱脚引抜き抵抗の比較検討も行った。
「American Wood Council」に掲載された 6 階建て木造建築物の設計例を分析し、日本と米国の設計用地震力の比較検討を行

図 12 開口係数を用いた耐力壁の設計方法った結果、米国の設計用地震水平力は日本の 1/3 程度であり、日本では米国よりも多くの耐力壁もしくは高強度耐力壁が必要にと終局耐力を定め、要求を満たす耐力壁の仕様検討をした。こなることが分かった。
上記検討を踏まえ、我が国において枠組壁工法による中層木の検討結果によると、１階の耐力壁両端に作用する軸力は許容

造建築物を実現する上で必要な構造設計法について検討する為、時に約 300～350kN となる。この軸力に抵抗する方法としてタイ

モデルプランを用いた試設計を行い、必要な構造仕様の検討をダウン金物を設置などの方法が用いられるが、耐力壁（無開口行った（図 11）
。モデルプランは 6 階建てとし、1～2 階は 2 時壁）の両端にタイダウン金物を設置しようとすると図 11（1）に間耐火、3～6 階は 1 時間耐火仕様としている。このモデルプラ

示すように、膨大な量のタイダウン金物を設置する必要が生じンに対する構造検討を基に、外壁耐力壁に要求される許容耐力

る。このタイダウン金物の設置数を軽減する方法として、開口－ 94 －

部を含む所定の長さの壁を一つの耐力壁（以下、「有開口耐力壁」と呼ぶ）とみなし、開口部を含む所定の長さの壁の両端にタイ
ダウン金物を設置するという方法がある（図 12）。この方法によ一方、この方法を用いる場合、開口幅や開口面積の大きさに応じて有開口耐力壁の耐力の評価を行う必要がある。有開口耐力壁の耐力を評価する方法としては、杉山英男先生による開口係数とせん断耐力比との関係を示した実験式（以下「開口低減0.611),12)

D
E
L

0.4
0.2

H
I

F=r/(3‐2r)

0.0
0.0

係数」と呼ぶ）が有用であり、前述のように米国において枠組壁工法の耐力壁を設計する一つの方法として採用されている

B

0.8
せん断耐力比 Fり、タイダウン金物の数量を軽減することができる（図 11（2）
）
。

A

1.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

開口係数 r

図 13 高耐力壁の開口係数とせん断耐力比の関係。一方、この開口低減係数は低層枠組壁工法住宅で用いられる耐力壁について提案されたものであり、中層枠組壁工法で用いる高強度耐力壁に適用可能かは明確ではない。そこで、開口を有する高強度耐力壁について面内せん断試験を実施し、高強度耐力壁における開口低減係数の適用可能性（図 13）、耐力壁の浮上りを防止するためのタイロッドの配置方法の検討を行った
13)。また、タイロッドに関する試験法及び構造性能評価方法が明①RC 造のコア部分については、RC 造と木造の合計の地震力算定用重量に対して設計する。
②ねじれに十分抵抗できる構造とする。具体的には、RC 造部分のね
じれを抑制する方向はルート 1 相当の壁量を確保する。
③水平構面に一様な性能を持たせ、建物の全体変形が 1/200rad 程
度におさまるように設計する。具体的には、木造部分の全重量に対する設計用せん断力がコア側に伝達するとして水平構面を設計する。水平震度は K=0.3 以上とする。(ただし、木造部分のス

確でないため、試験法及び評価方法案を作成した。

パンが 10.8m 程度までの場合。それ以上については別途割増しを行う)（４）平面混構造構造④木造部分の鉛直構面の耐力要素がほとんどないような状態では、建築における木材利用を促進する方法として、木造と他の構造を併用する方法、いわゆる混構造がある。混構造のうち、特に木造と他構造を平面的に併用する平面混構造については、具体的な耐震設計法が明示されていないものもあり、耐震設計に高度な判断が必要となる。そこで建築研究所では、有識者及び木造部分のアスペクト比を1.0以下に抑える計画とする。
さらに、RC 造と木造部分の重量比も 1.0 程度までとする。スパン比にすると RC：木=1：5 程度までとなる。
⑤捩れがほぼ無視できる構造では、静的な応力と動的な応力に大きな違いはないことから、静的解析の存在応力を用いて検証が可能である。水平構面については、水平構面の RC 造部分と接する部
分で検証をすれば、先端部や中央部分は安全となる。

一般社団法人 日本建築構造技術者協会の協力を得て、木造と鉄筋コンクリート造（以下、RC 造）を平面的に組み合わせた構造

図 14 平面混構造の構造設計方法案のうち、片側に RC 造をコアとして有する構造形式（「片側コア」と呼ぶ）について検討を行ってきた。特に、片側コアでは平面方向の外力分布や直交方向のねじれ挙動の影響等が明確ではないことから、解析的検討により地震時挙動を分析した。そして、片側コアを有する平面混構造に関して、平面混構造の構造設計方法を提案している（図 14）。また、提案する方法を用いて木造と RC 造の 3 階建平面混構造の設計事例を作成し、同ガイドラインの有効性を確認している（図 15）。
Ⅳ．防火関係の取り組み
大規模な木造建築物に対しては、過去の市街地火災における被害などを踏まえて、建築基準法が厳しく防火規制を行ってきたが、建築分野における木材利用を促進するためには、これま－ 95 －

図 15 平面混構造モデルプランを用いた検討

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140 分

H23
年度

予
備
実
験

1階火炎噴出

3階延焼

2分50秒

6分20秒

※外部開口経由

茨城

点火

2階延焼

つくば

0分

3分30秒 ※外部開口経由

枠組壁工法部分倒壊 95分
全館延焼 30分

枠組壁工法屋根燃え抜け 45分 軸組工法部分中央部倒壊 76分

防火壁倒壊 96分

全館倒壊 122分

消火

防火壁を通じて延焼 18分

150分

H24
年度

準
備
実
験
再点火
(0分)

0分(50分)1階火炎噴出2階延焼 3階延焼

39分(89分)

消火

79分(129分) 89分(139分) 92分(142分)

岐阜
下呂 点火

※2階床経由※外部開口経由［防火壁・防火区画を通じた延焼なし］［実験終了後も建物倒壊なし］

H25
年度

本
実
験
［防火壁・防火区画を通じた延焼なし］

再点火
(0分)
岐阜
下呂

0分(20分)点火

1階火炎噴出 2階延焼

3階延焼

47分(67分) 62分(82分) 67分(87分)

1階火炎噴出※外部開口経由 ※外部開口経由※時間は点火(予備実験)・再点火(準備実験・本実験は火災が局所に留まったため）からの時間。（［3階:屋内散水装置マニュアル作動］

消火
135分(155分)［実験終了後も建物倒壊なし］）内は最初の点火からの時間を示す（準備実験・本実験）。

図 16 木造 3 階建学校を準耐火建築物として設計するための木造 3 階建学校の実大火災実験
でに木材利用が困難であった集合住宅や学校、事務所ビルなど

験における条件と実建物における条件を比較し、防火上安全側の中層・大規模建築物を木造で建築することが効果的である。

の評価となる試験の適用範囲について整理した技術資料の作

海外でも従来、大規模な木造建築は制限されてきたが、1990 年

成代から規制緩和が進められ、現在では中層の木造建築物が可能③LVL および CLT の壁や床に対して燃えしろ設計を適用するたとなっている。ヨーロッパを中心に中層の木造建築物が建てらめに必要となる、炭化速度、防火被覆の効果等に関する技術資れており、例えば、イギリスでは９階建ての木造集合住宅まで料の作成が建築されている。日本においても、2000 年の建築基準法の改④木造 3 階建学校の実大火災実験（図 16）の結果を整理し、木正により、防火基準の性能規定化が行われ、耐火建築物を木造造 3 階建学校を準耐火建築物として設計する場合に必要とさで建てることができるようになった。このような状況の中で、れる仕様等の整理及び防火基準案の作成「公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律」（2010
年 10 月施行）が施行され、国土交通省は木造 3 階建て学校につ

Ⅴ．中層・大規模木造建築物の炭素収支の評価に関する検討

いて、必要な研究を進めた上で規制見直しを行う方針を示した。

木材製品にひとたび炭素の形で固定された二酸化炭素は木材

そこで建築研究所では、有識者及び関係機関とともに以下の検製品が燃やされる、或いは、木材製品が腐朽して分解しない限討を実施し、以下のような検討結果を取りまとめている。詳細り、未来永劫、木材製品の中に炭素として蓄えられ続けられる。

は、平成 25 年度及び 26 年度建築研究所講演会資料を参照してすなわち大気中の二酸化炭素量の軽減に寄与する。このようないただきたい。

木材製品の炭素固定を適切に評価しようとする動きがある。代①国内外の木造建築物の防火規制の考え方や基準をとりまとめ表的なものは IPCC（気候変動に関する政府間パネル）の動きでた資料の作成ある。気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書に定め②木質系部材の耐火性能を評価する試験方法について、耐火試られた第一約束期間においては、森林において樹木が吸収した－ 96 －

図 17 森林（川上）から建設現場（川下）に至る木材製品の流れを表した概念図（注）図中の黒い網掛け部分は持続可能な森林管理が行われている森林を起源とする木材・木材製品、白い網掛け部分は持続可能な森林管理が行われていない森林を起源とする木材・木材製品を表す。
二酸化炭素（以下、CO2 と表記する）は樹木を伐採した時点で上の生産者が自製品の炭素固定量とエンボディ CO2 を記載した

大気中に排出されるものとされている。すなわち、伐採後の木伝票を製品に添付して、川下の生産者に出荷し、川下の生産者

材は、炭素を固定していないものと見なされている。現在、IPCCが当該伝票に記載された内容に基づいて自製品の炭素固定量とでは伐採された木材（Harvested Wood Products：HWP）も焼却ま

エンボディ CO2 を計算し、製品に添付してさらに川下の生産者

たは腐朽するまでは炭素を固定し続けるという考えに基づいて、に情報を提供するというものである。

木材製品の継続使用による CO2 削減効果に関する評価の考え方

開発した手法の特徴は、について整理している。木造建築物は他の木材製品と異なり、①木材１本１本のトレーサビリティを明らかにすることを目的

長い期間、膨大な量の炭素を固定し続けることができる。今後、としておらず、製品に占める原料の内訳に応じて体積按分を行合意される HWP に対する評価内容の如何によっては、建築は大い、製品の炭素固定量とエンボディ CO2 の概算値を計算する

きな炭素の貯蔵庫となりうる。

②木材１本１本のトレーサビリティを明らかにすることを目的

近年、内外の自治体において木材製品の炭素固定を評価するとしないため、現場への負担が少なく、実用性が高い

動きがある。例えば木造建築物に森林認証材や地場産材を用い③製品に占める原料の内訳に応じて炭素固定量等を計算（体積た場合に優遇措置を講ずることなども行われている。炭素を蓄按分）するので、例えば、森林認証材の炭素固定量と非森林認積する努力を行っている事業者や個人に対して努力に見合った証材の炭素固定量に違いを設けるなど、原料の起源に応じて炭優遇措置を講じるためには、木材製品や木造住宅に固定される

素固定量に重み付けを行うことができる。すなわち、施策的な炭素の量を精緻に評価することが重要になる。そして精緻な評

誘導などに応用することができる。

価を行うための基本原則が必要となるとともに、評価業務の実本研究では、開発した手法とツールを、栃木県環境森林部の協力を得て、栃木県内の事業者において試行した。試行の結果、務を支援する仕組みが重要となってくる。
建築研究所では、有識者とともに木造住宅等の木造建築物の同手法とツールが実務レベルにおいて活用可能であることが確

躯体に使用する木材製品が固定する炭素量を適切かつ簡易に算認できた。さらに、同手法とツールを用いて、中層木造建築物

14)

定するための手法を開発した（図 17） 。開発した手法は、川を構成する木材製品の炭素収支（製造・輸送に係る CO2 排出量－ 97 －

2010

公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律(2010.10)

②

①

③

国内初木造4階建
軸組工法住宅 ①

2011
2012

木造5階建集合住宅(1F：RC 2～5F：W造)②
木造5階建店舗併用住宅(1F：RC 2～5F：2×4工法）③

2013
2014
2015

木造三階建学校の準耐火構造に関する規定(2015.6)
木造耐火構造の例示仕様追加（2015.6）

2016

CLTの材料強度に関する告示（2016.4）
CLT工法の構造方法に関する告示（2016.4）④

木造5階特別養護老人ホーム(1F：RC 2～5F：2×4工法）④

図 18 最近 5 年間の国内の木造建築物に関する動向 15)～18)と木材製品の炭素固定量の差）の算定事例を作成した。

Ⅵ．まとめ
図 18 に、最近 5 年間の国内の木造建築に関する動向を示す。
2016 年 4 月以降の CLT の構造方法及び材料強度告示の制定が、木材の利用促進を後押しするものと期待される。また 2015 年 6月に、3 階建木造学校の防火基準及び 1 時間耐火の例示仕様が制定されたことも、木材の利用促進を後押しするものと期待している。一方、国内の中高層木造建築物は耐火規程の関係上 5 階
建までにとどまっているのが現状である 15)～18)。一方、図 19 は
最近 5 年間の海外の中高層木造建築物の建設実績を示したものであり、いずれも 7 階建以上の木造建物である 19)。
我が国における、中層・大規模化に向けた環境が整備された状況とはいえ、海外ではより高層の木造建築物が定着しつつある。我が国において 7 階建の木造建築物が建設可能となるためにも、木造建築物の中層・大規模化の更なる普及促進が期待される。
図 19 最近 5 年間の海外の木造建築物に関する動向 19)
参考文献

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課題、木材学会誌、Vol. 61 No. 3, pp.. 169-173, 2015 年 6 月

25 年度建築研究所講演会テキスト、平成 26 年 3 月

7)日本建築学会：木質構造設計規準・同解説、P.207（2011）3)成瀬友宏：CLT による木造建築物の設計法の開発（その３）、8) 村山 和繁、李 元羽、中島 史郎、成田 敏基：直交単板の有

平成 26 年度建築研究所講演会テキスト、平成 27 年 3 月

無が LVL のボルト接合部せん断性能に及ぼす影響、2013 年度日

4)岡部 実、安村 基、小林研治：スギ CLT パネル層ないせん断

本建築学会大会学術講演梗概集、C-1、pp.11-12、2013 年 8 月

耐力の推定、木材学会誌、Vol.60.No.3.p.169-176、2014

9) 建築研究所、「耐火・準耐火木造軸組構造建築物標準詳細図集」、－ 98 －

2013 年 3 月
10) 荒木 康弘、稲山 正弘、五十田 博、腰原 幹雄、宮田 雄二郎、 中島 史郎、山口 修由：中層木造建築を想定した集成材フレーム接合部試験、2014 年度日本建築学会大会学術講演梗概集
学術講演梗概集 2014(構造 III) C-1、pp.159-160、2014 年 09 月
11) 杉山英男，木材工業，Vol.36，No.7，1981．
12) American Forest & Paper Association, American Wood
Council, ASD/LRFD Wind & Seismic, 2008.
13) 木本 勢也、中島 史郎、山口 修由、荒木 康弘、中川 貴文、
辻村 行雄、小松 弘昭、永井 渉：枠組壁工法による中層木造建築物実現に向けた構造検討、2014 年度日本建築学会大会学術講
演梗概集、C-1、pp.553-554、2014 年 9 月
14) 中島史郎 、大橋好光、斎藤百樹、根本泉、橋本敏男、恒次
祐子、古賀純子、中川貴文、根本かおり：伝票を利用した木造
躯体の炭素収支算定手法の開発、日本建築学会技術報告集 18(38)、pp.37-42、2012 年
15) http://amanojakus.exblog.jp/21105894/
16) http://www.mitsuihome.co.jp/technology/strength/taika_2/17)http://www.mitsuihome.co.jp/company/news/2015/1209.ht
ml18)http://www.mokujukyo.or.jp/homeinfo/mokume/pdf/2010_
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19)http://www.rethinkwood.com/sites/default/files/reThink_W
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df－ 99 －