資料 ４

高層木造建築物の社会実装に向けた技術開発（問い合わせ）
課題・・・P. 3
研究・技術開発の内容・・・P. 6, 7, 9, 10
成果・・・ P. 8, 11, 12
残された課題・・・ P. 13

材料研究グループ
上席研究員 槌本 敬大
Ｔｅｌ029-879-0661
E-mail tutti@kenken.go.jp

1

概 要
背景・目的

2010年に施行された公共建築物等木材利用促進法や温室効果ガス発生抑制などの社会的ニーズにより、木質構造による中高層建築物の規制が緩和されましたが、中層以上の木造建築物の建築棟数は大きく伸びていません。そこで、中層以上の木造建築物の具体化に資する要素技術の開発と実施設計を実施・公表し、もって中高層建築物の普及・実装を図ることを目的としています。

研究概要

当研究所では、内閣府PRISM（官民研究開発投資拡大プログラム）によるバイオ技術領域の研究開発の一部として「木材需要拡大のための高層木造建築物の汎用型設計技術の開発」及
び「土地の有効利用に資する木造建築物の高層化技術の開発」（2018～2023年度）を実施しており、昨年度のこの場では構造設計例の作成の見通し等をご説明いたしました。
木造と一言でいっても様々な構工法があり、マスティンバー工法、木質接着パネルを活用した構法、ブレース構造、半剛節フレーム構造、集成材面材構造を対象として、一部の構造設計例が完成し、実施設計の内容について検討を進めております。実施設計に際しては、耐久性と耐火性の両立、床衝撃音遮断性能の向上などが課題となっており、技術的検討を進めております。半剛節フレーム構造の設計方法については「大断面木造～マニュアル」（1988, BCJ）の改訂版「(仮称)集成材等建築物構造設計マニュアル」編集委員会を設置し、令和4年の早い段階で出版・公表できる見通しとなりました。

今後の展開

今後は8～10階建ての木造の構造設計例（残りの一部の構工法）を完成させ、実施設計例を作成し、従来木造の設計をしてこなかった設計者に提示し、認識と理解を深めることで高層木造建築の設計へのハードルを下げ、社会実装の促進に資する研究活動を推進してまいります。
2

課題（木材需要拡大に資する大型建築物の普及）●本格的な利⽤期を迎えた我が国森林資源の活⽤が求められる⼀⽅、⽇本の建築市場は、半世紀以上にわたる⽊造抑制期を経て、鉄⾻造や鉄筋コンクリート造のみが主流となり、⽊造は建築主の俎上に載らない歪な状態。
●建築主の選択肢に⽊造が加わるような環境整備が進めば、⺠間の研究開発投資が加速されると期待。
・木造の潜在的なメリット ⇒ 工期短縮、コスト削減、付加価値（軽量、オフサイト加工、木材のアメニティ効果、SDGs、ESG投資等）●改正建築基準法により、最低限の安全性を確保する考え⽅は⽰されたが、具体的にどのような材料を如何に組み⽴てれば実現する
かまでは⽰されておらず、⼀部の先進的な企業を除くと、実際の設計に導⼊されるまでには相当の時間を要することを懸念。
●そこで、PRISMにより、⾒本となる設計例や指針等を作成し、⺠間の商品開発のベースとなる基礎的な知⾒を市場に提供することで、「社会実装のスピードを上げる」ことを⽬指す。

建築市場において、民間ベースで法令に則した具体的な設計方法が生み出され浸透していくまでには相当の時間を要すると懸念見本となる設計例や指針等を作成し、民間の商品開発のベースとなる基礎的な知見を市場に提供「社会実装のスピードを向上」
パイの拡大が、木材価格を含むコストの低減に繋がり、経済合理性に基づく判断の結果として建築主が木造を選択するようなマーケットを実現

3

木造の各種構工法
マスティンバー工法（CLTパネル工法） 木質接着パネル
マスティンバー：CLT、LVL

枠組壁工法集成材面材構造（2x4工法）縦横に組んだ枠組材に面材を留め付けたパネルを構造要素とする北米発祥の工法

面材耐力壁

中高層用に集成材と複合や集成材厚板パネル等体積が大きなパネル状の部材、～工法はそのパネルで建築物を構成する工法
集成材パネル
CLT
LVL

軸組構法集成材ブレース構造
軸組構法：主に柱と梁(桁)等の軸材で構成される我が国古来の構法。

筋かい44設計例作成• マスティンバー工法及び木質接着パネル・集成材複合部材による構法において10階建て復興住宅の構造設計例がR2に完成。耐火性、耐久性、床遮音性等の検討を経て実施設計
例が今年度中に完成予定→公表方法未定

マスティンバー工法• ブレース構造、及び8階建て集成材面材構造（枠組壁工法をアレンジ）の構造一次設計例作成予定。構造要素の配置の効率化、各部の保証設計、大地震時の検討等を経て構造設計例がR4年度末に完成→R5年度実施設計例を公表予定

集成材面材構造
ブレース構造木質接着パネル・集成材複合部材による構法

55マスティインバー工法へのスリーブ管ジョイントの検証･導入

圧縮試験

せん断試験

せん断試験
引張試験

アンカーボルトの引張試験
6マスティインバー工法による10階建て復興住宅
荷重変形関係モデル化

層10解析モデル

長辺(X)方向
短辺(Y)方向
必要保有 保有水平
必要保有 保有水平検定比
検定比
水平耐力
耐力
水平耐力
耐力
Qu/QunQu/QunQun (kN) Qu (kN)
Qun (kN) Qu (kN)
4,320
4,470
1.035
5,104
5,200
1.019

9

7,427

7,680

1.034

8,775

8,920

1.017

8

9,991

10,3001.031

11,80512,0001.017

12,197

12,5001.025

14,411

14,6001.013

14,297

14,6001.021

16,892

17,1001.012

516,081

16,4001.020

19,00019,2001.011

417,575

17,9001.018

20,76520,9001.006

318,792

19,1001.016

22,20422,3001.004

219,74420,0001.013

23,327

23,4001.003

120,435

20,7001.013

24,14524,2001.002

76

保有水平耐力の検定

7マスティインバー工法による10階建て復興住宅立面図

軸組図

基準階平面図8

木質接着パネル・集成材複合構造の要素技術の開発
接着ロッドの本数と配置のパラメトリックスタディ

復興住宅の構造設計

接着パネルと集成材の加算則確認

架構の実大実験

集成材・接着パネル併用構造の部材耐力設計式

9木質接着パネル・集成材複合構造10階建て復興住宅

荷重変形関係層間せん断力(×103･kN)

20モデル化

層10解析モデル

115107850

数字は
層No.

23 4569
1000.01
0.02
層間変形(rad)0.03

長辺(X)方向
短辺(Y)方向
必要保有 保有水平
必要保有 保有水平検定比
検定比
水平耐力
耐力
水平耐力
耐力
Qu/QunQu/QunQun (kN) Qu (kN)
Qun (kN) Qu (kN)
2,112
9,377
4.44
2,112
8,931
4.23

93,8249,727

2.543,8249,378

2.45

8

5,384

13,953

2.59

5,384

13,9962.60

7

保有水平耐力の検定
6,740

14,123

2.10

6,740

14,236

2.11

8,107

18,784

2.32

8,107

19,023

2.35

5

9,350

18,904

2.02

9,350

19,3862.07

410,37018,7091.80

10,37019,4261.87

3

11,18218,803

1.68

11,182

19,6811.76

2

11,794

18,976

1.61

11,794

19,966

1.69

112,213

19,655

1.61

12,213

20,7171.70

610

木質接着パネル・集成材複合構造10階建て復興住宅

立面図

軸組図

基準階平面図11

集成材等建築物の構造設計法
大断面マニュアル改訂集成材等建築物構造設計マニュアル
目次（案）
章 節

項

第５章 構造設計⽅法

章 節項

第１章 集成材等建築物の範囲

1.1 法令上の位置づけ
1.1.1 建築基準法施⾏令第46条第2項
1.1.2 適⽤可能な材料
1.1.3 構造性能の法令上の要求

1.2 集成材等建築物の沿⾰
1.2.1 海外における集成材の歴史
1.2.2 我が国における集成材の歴史
1.2.3 集成材等建築物の変遷

1.3 集成材等建築物の特徴
1.3.1 架構形式
1.3.2 本書で扱う架構形式と接合部
1.3.3 集成材構造の⻑所

1.4 構造計画
第２章 集成材等建築物に使⽤する材料の特性

2.1 構造⽤集成材
2.1.1 構造⽤集成材の種類と特徴
2.1.2 構造⽤集成材の⽇本農林規格
2.1.3 構造⽤集成材の強度特性値

2.2 構造⽤単板積層材
2.2.1 構造⽤単板積層材の種類と特徴
2.2.2 構造⽤単板積層材の⽇本農林規格
2.2.3 構造⽤単板積層材の強度特性値

2.3 構造⽤製材
2.3.1 構造⽤製材の種類と特徴
2.3.2 構造⽤製材の⽇本農林規格章 節項

第３章 半剛節ラーメン⾻組の架構形式と接合部の設計

3.1 半剛節ラーメン⾻組の構造的特徴と接合⽅法
3.1.1 半剛節ラーメン⾻組の構造的特⻑

3.2 半剛節ラーメン⾻組の構造計算モデル

2.5⽊質複合軸材料
2.5.1 ⽊質複合軸材料の種類と特徴
2.5.2 ⽊質複合軸材料の強度特性値

2.5 ⽊質構造⽤⾯材
2.5.1 構造⽤合板
2.5.2 OSB,MDF等⽊質系構造⽤ボード

2.6 構造⽤⾯材料として使⽤できる無機系ボード

5.1.4 ⽅向別構造計算ルートの混⽤

5.2 荷重・外⼒
5.2.1 固定荷重
5.2.3 積雪荷重

3.3.2 柱脚接合部の設計

5.2.4 ⾵圧⼒

3.3.3 柱梁接合部の設計

3.4グルードインロッド接合
3.4.1 グルードインロッド(GIR)接合とは
3.4.2GIRの性状と配置
3.4.3GIR接合の耐⼒
3.4.4柱梁接合部

3.5 ラグスクリューボルト接合
3.5.1ラグスクリューボルト（LSB)接合とは5.2.5 地震⼒

5.3 設計のクライテリア
5.3.1 損傷限界と許容耐⼒
5.3.2 安全限界と終局耐⼒
5.3.3 偏⼼率とFe割増し
5.3.4 塔状⽐と全体転倒
5.3.5 準耐⽕構造等の変形制限
5.3.6 ⻑期荷重に対するクライテリア

5.4 各部の設計

3.5.2 ラグスクリューボルト接合の設計上の注意点

5.4.1 ⽔平構⾯の検定

3.5.3 ラグスクリューボルト単体の引抜性能

5.4.2 基礎の設計と検定

3.5.4 柱脚接合部の設計
3.5.5 柱-梁接合部の設計

3.6 鋼板挿⼊ドリフトピン式モーメント抵抗接合
3.6.1 本章の構成と⽤語の定義
3.6.2 基本事項
3.6.3 単位モーメント抵抗接合
3.6.4 柱脚接合部の設計
3.6.5 柱梁接合部の設計

3.7 合わせ梁式モーメント抵抗接合部
第４章 ブレース・⽅づえ・アーチ構造の架構形式と接合部の設計
4.1 ⾯材耐⼒壁構造
4.1.2 ⾯材耐⼒壁の⾯内せん断性能の評価

2.4.2 ⽊質接着成形軸材料の基準

5.1.3 仕様規定の適⽤関係と適⽤除外

5.2.2 積載荷重

2.3.4 構造⽤製材の含⽔率と構造⽅法

2.4.1 ⽊質接着成形軸材料の種類と特徴

5.1.2 構造計算の項⽬と適⽤関係

3.3.1 本章の構成と⽤語の定義

4.1.1 ⾯材耐⼒壁の種類と構造的特徴

2.3.4 製材の乾燥と⼲割れ

5.1.1 建築物の規模と構造計算ルート

3.3 引きボルト式モーメント抵抗接合部

2.3.3 構造⽤製材の強度特性値

2.4 ⽊質接着成形軸材料

5.1 構造計算ルート（槌本）4.1.3 ⾯材耐⼒壁構造の構造計算モデル

4.2 ブレース構造
4.2.1 ブレース構造の構造的特徴
4.2.2 ブレース端部の接合⽅法と設計法

5.4.3 接合部（主架構以外）の検定
5.4.4 部材の検定*（⻑期・短期）

5.5 ルート１の構造計算
5.5.1 ⼀般事項
5.5.2 ⼤地震動下での安全確保

5.6 ルート２の構造計算
5.6.1 ⼀般事項
5.6.2 β割増
5.6.2 ⼤地震動下での安全確保

5.7 ルート３の構造計算
5.7.1 ⼀般事項
5.7.2 必要保有⽔平耐⼒
5.7.3 ⽊造建築物の保有⽔平耐⼒
5.7.4構造特性係数 Dsの設定⽅法

5.8 燃えしろ計算
5.8.1 法令の規定と要求性能
5.8.2燃えしろ計算
5.8.3 接合部の防⽕措置
第６章 混構造の構造計算

4.2.3 ブレース構造の構造計算モデル

6.1 構造計算ルート

4.2.4 ⼆次応⼒を避けるための構⾯幅

6.2 鉄筋コンクリート造の設計

4.3 ボルト接合による⽅づえ構造
4.3.1 ⽅づえ構造の種類と構造的特徴
4.3.2 ⽅づえ構造の構造計算モデル

4.4 アーチ構造
4.4.1 アーチ構造の種類と構造的特徴
4.4.2 湾曲アーチ肩部の接合⽅法
4.4.3 アーチ構造の構造計算モデル

6.3 鉄⾻造の設計
6.4 ⽊造部分の設計
6.4.1 RC造部分の重量に関する特例
6.4.2 ルート１の構造計算と⽔平構⾯の検定
第７章 試験法・評価法

7.1 接合部の試験⽅法と性能評価法
7.2 架構の⽔平せん断試験⽅法と性能評価法
7.3 単位架構の塑性率と層のDs

12

まとめ（は今後の課題）• マスティンバー工法及び木質接着パネル・集成材複合部材による構法において10階建て復興住宅の構造設計例がR2に完成。耐火性、耐久性、床遮音性等の検討を経て実施設計
例が今年度中に完成予定→公表方法未定

マスティンバー工法• ブレース構造、及び8階建て集成材面材構造（枠組壁工法をアレンジ）の構造一次設計例作成予定。構造要素の配置の効率化、各部の保証設計、大地震時の検討等を経て構造設計例がR4年度末に完成→R5年度実施設計例を公表予定

集成材
面材構造
ブレース構造木質接着パネル・集成材複合部材
による構法

1313