2.6 フレッシュショップトマトチェーン（株）(島田治男建築設計事務所)
事業名： CLTを用いた中規模スーパーへの提案-フレッシュショップトマト新築工事実施者または担当者：フレッシュショップトマトチェーン株式会社代表取締役真鍋正（島田治男建築設計事務所島田治男）

２．当該建築物における実証内容
①鉄骨梁にCLTを載せかけ水平構面を構成する方法での実証。 ②面内せん断実験では、実仕様の架構間隔8mに対する水平構面の性能を確認。 ③ CLTでも鉄骨部材に影響を与えない範囲で面内せん断性能を確保する実証。
3．実施体制
意匠設計 ：島田治男建築設計事務所構造設計:株式会社TTR設計施工者 ：富士建設株式会社C L T供給：銘建工業株式会社接合部要素実験 ：工学院大学河合研究室面内せん断実験 ：一般財団法人建材試験センター 西日本試験所
4．実証方法と実施工程
①屋根の一部（40m×19m）にＣＬＴ水平構面を用いるにあたり、鉄骨とＣＬＴの接合で最も重視した点は施工性である。寸法安定性と加工機能性能の向上によりＣＬＴ側の精度は確保しやすいが、溶接熱によるひずみが生じる鋼材側の加工変形量の違いを考慮する必要があり、接合精度を高めるためにも鉄骨造で一般的なスタッドを用いた接合形式としている。スタッドの施工間隔を小さくすると接合箇所が多くなり、加工精度の難易度が高まるため、@500*を基準としている。 ＣＬＴの落とし込みにより水平構面の剛性・耐力確保は期待できると思われるが、鉄骨梁の弱軸曲げに対する対応・ディテール・施工性について、短期間で検討できる内容ではないため、鉄骨梁にＣＬＴを載せかけ水平構面を構成する。 （* @500 の配置間隔でも、40m×19m の範囲には1150 本程度のスタッドが必要となる。) ②）ＣＬＴは大判施工が可能であるが、40m×19mを１枚で施工することは不可能であり、 ＣＬＴの継ぎ目が生じる。 ＣＬＴを支持する鉄骨梁位置にＣＬＴの継ぎ目が重なる場合には、応力伝達用にスタッドを2 列配置する必要がある。* そのため、限られたＣＬＴの緑距離に対して応力伝達性能を確保する接合検証を行い、スタッドへの応力集中により脆性破壊が生じることを避けるため、鉄骨支持梁部以外のＣＬＴの継ぎ目には、ＣＬＴ構法でも用いられているスプライン（構造用合板28mm）とビス（@200）を用いることで変形性能を確保する。それは、特定の部位に塑性変形を集中させる付加的耐震要素の考え方と同様である。面内せん断実験では、実仕様の架構間隔8mに対する水平構面の性能を確認する。また、ＣＬＴ版は幅2m×長さ5ˆ9mを用いるため、面内せん断フレーム実験の試験体組組み立て時に施工検証も行う。 （＊施工性を考慮し、ＣＬＴ版の中間に鉄骨梁を設けることで、スタッドが2列配置となる部分は最小限に抑えたパネル割りとする。） ③  C L  Tは最大 3, 850mmの指示スパンであり、常時荷重として自重のみ負担するだけで良いが、施工作業床の安定性を確保するため、厚さ150mm スギMx60-5-5 とする。軸材が鋼材であるメリットを活かして、ＣＬＴでも鉄骨部材に影響を与えない範囲で面内せん断性能を確保する。
５．得られた実証データ等の詳細
①  C L Tとスタッド間の応力伝達に製作した蓋付きキャップ金物が有効であることを確認できた。限られたＣＬＴの緑距離60mmに対しても、集合型せん断破壊や全体端抜けのような脆性破壊が生じることなく、C L Tの直交層により靱性が確保され、C L Tの部材剛性・耐力は直交層を評価しないことを前提としているが、接合部では直交層を含め、全てのラミナ層が有効に機能することも再確認できた。接合部において、直交積層効果による方向性（強軸方向、弱軸方向）の違いが生じにくい点はＣＬＴの大きな特性である。 ②面内せん断実験の試験体組み立て時の施工検証について、スタッド¢15.7に対して、蓋付きキャップ金物φ29.3を打ち込むためＣＬＴ側に設けるφ30の貫通孔により、仮敷き込み時にスタッドの位置確認がしやすく、スタッド位置・建ちの調整後に本敷き込みすることで作業工期が十分予測できる。スタッドの呼び長さを75mmと短くしたことも、スタッド自体の施工精度を高めることに有効であることが確認できた。 ③面内せん断フレーム実験は、実施架構において高さ/幅比の最も大きい高さ8m*/幅3. 52mで実施している。低減係数を考慮しない教値であるが、完全弾塑性評価に基づき単位長さあたりに換算すると、  1 次設計：短期耐力22.9kN/m、終局耐力43.5kN/m、塑性率μ 3. 8、初期剛性は15. 24×10−3kN/rad の結果が得られた。同じ仕様で（スプライン用ビス＠ 200) 2体実施したが、同様の荷重−変形曲線となり、再現性も高くバラつきも生じにくい仕様であることが確認できた。
６．本事業の成果
鉄骨下地の屋根構面における移行せん断力の復元力特性について確認できた。設計のプロセスおよび施工の課題と解決法を取りまとめることにより、他の事業者がCLTを用いて建築物を建築する際に活用できるツールとなった。
7．建築物の平面図・立面図・写真等
2.成果物
■ 2.1 接合部要素実験結果■ 2.2面内せん断実験結果
2.1 接合部要素実験結果
2.1-①　接合部の形状と配置について
当初吹上げ対応も考慮し、ネジ付スタッドを使用するを検討したが、作業者が専用のスタッド溶接ガンを用いる施工に対して、0精度を要求することが現実的ではないことが分かり、ネジ無しスタッドと蓋付きキヤップ金物を用いて鉄骨梁-ＣＬＴ間の接合を構成する。鉄骨梁との合成効果は期待しておらず、ＣＬＴは水平構面としてのみ有効としているため、施工性を最優先し、現場管理もしやすい乾式としている。 ＣＬＴの継ぎ目にはスタッドを２列に配置する部分があり、ＣＬＴの緑距離をできるだけ確保するために広幅のＨ形銅梁（H-200×200×8/12）で計画するも、各種合成構造設計指針・同解説（日本建築学会）により梁フランジ緑とスタッド軸心迄の距離を40mmとすると、ＣＬＴの緑距離は60mm（ = 200/2  -  40)が最小緑距離となる。限られた緑距離に対して、接合具とＣＬＴの支圧面とせん断面積を確保する目的として、スタッドより径の大きな蓋付きキヤップ金物を用いて耐力を確保する。応力伝達範囲とせん断面積を図 4.のように想定している。キヤップ頭部に設ける蓋は、ロープ効果を期待するために設けている。図4.応力伝達想定図
2.1-②　実験結果-1（蓋付きキヤップ1面せん断実験）工学院大学河合研究室にて
緑距離60mm-強軸・弱軸、緑距離100mm-弱軸、緑距離影響無-強軸･弱軸* 計5種類のせん断実験を実施する。 （＊緑距離数値を表記していない強軸・弱軸は、緑距離による影響が生じない状況として緑距離250mmを確保した実験を表している。）アムスラー試験装置を用いてISO16670に準じた加力スケジュールにより1方向繰り返し加力を行う。繰り返し回数は全て1回としている。写真2．全体写真実験結果より､緑距離60mmではモードⅢ（回転めり込み降伏）で降伏しており､緑距離が大きくなるほどモード直とモードIV （接合具の曲げ降伏）が併用する降伏モードとなることを確認できた。キヤップ金物外径がφ 29.3と曲げ降伏するスタッド径よりも大きいため、キヤップ金物部でめり込み反力を構成するだけではなく、頭部の蓋によるロープ効果も降伏モードに影響していると思われる。写真 6.は縁距離 60mmのロープ効果を表しており、緑距離が大きくなるほど効果が高まることが確認できた。写真 5.にあるように、繊維直交層が終局までせん断破壊せず応力を負担することも確認できた。これは面内せん断フレーム実験においても同様の現象であった。参考文献¹による完全弾塑性評価による初期剛性は4.9〜12.2kN/mmの範囲であった。図6.に今回の接合形式に基づき想定した降伏モードIVを記す。緑距離の影響を受けない強軸実験時、キヤップ頭部蓋無しの確認実験をしたところ、モード皿の降伏モードで終局を迎え、高い報性を持つことが確認できた。（蓋付きμ：4程度、蓋無しμ：10以上）強軸の蓋付き実験では写真10.にあるように、スタッドの破断で終局を迎えており、蓋付きは蓋無しに対して最大耐力が1.18倍程度大きくなる結果であった。スタッドの耐力を最大限活かすこと、ロープ効果による耐力に期待するため、蓋付きキヤップ金物を実施仕様として採用するしている。鋼板を側材とする1面せん断接合具(初期回転めり込みでエネルギー吸収し、スタッド根元部のＣＬＴが荷重を負担できなくなった後、スタッドへの応力状態が反転し、ヒンジを構成）図6. 想定モードIV 釣り合い状態材料に埋め込まれるスタッドの変形概念について、清水建設研究報告（第82号平成17年10月）、古武謙二、前孝一、小川晃、大崎雄作、磯田和彦：土留め壁のH形鋼芯材を本体利用した合成壁のシアコネクタに関する押し抜き試験、が参考になる。荷重-変形包絡線は計 5 種類（各6体）の各平均包絡線を表しており、各試験の完全弾塑性評価による終局耐力P u （5%下限値）を記す。各種類とも初期の履歴は整合しており、各試験の最小初期剛性(緑100-弱輪50%下限値)も記す。各試験とも完全弾塑性評価の塑性率μは4以上確保されており、緑距離60mmではP c=23.2kNの実験結果が得られた。参考資料*より事前に想定耐力、剛性を試算するにあたり、木質構造設計規準・同解説（日本建築学会）の曲げ降伏型接合具を用いた接合にある鋼材側材１面せん断のＥＹＴ式を用いた。接合具Ｆ値は235Ｎ/ mm²、Mpにはφ15.7、C L Ｔの面圧強度は比重（420kg/m³）を用いて層比率より簡易的に求めた。既述した（2.1-①）面圧有効巾ｄ = 20.7mm、想定モードIVのつり合い式を用いると、強軸方向ではモードIV P γ =25.2kN（モードⅢ26.7kN）、弱軸方向ではモードIV  P γ =23.3kN（モードⅢ24.6kN）と試算した。補足：スタッドはＳＳ４00相当のキルド鋼であり、ひずみ矯正のために行うスキンバス（冷間圧延）工程により、検査証明書では耐力（Ｆ値） 340 N/mm²以上、引張強さ420 N/mm²以上となっている。Ｆ値の違いによるＥ ＹＴ式への影響はそれほど大きくない。剛性について弾性床上の梁の曲げ理論と小松式めり込み剛性を用いて試算した。ＣＬＴのヤング係数は各層ラミナのヤング係数の層比率より簡易的に求めた。ＣＬＴに接していないスタッド根元部分φ15.7、L = 15mmの曲げ剛性と、ＣＬＴに接している蓋付きキヤップの弾性床上の梁の曲げ理論より求めた基準剛性との直列バネで評価すると、ＣＬＴの強軸方向Ｋ＝7.2 k N/mm、弱軸方向Ｋ＝5.1 k N/mmと試算した。実験結果を踏まえ、事前検討の解析モデルに用いる完全弾塑性評価の接合性能として、初期剛性K=7.2kN/mm（50%下限最小値）、終局耐力P uは緑距離 60mm : 23.2kN（5%下限値）、緑距غ100mm：実験ではPu:40.9kN（5%下限値）であるが、F = 235に対するスタッドせん断面力Ae（スタッドφ15.7断面積）×235/ //3×1.1（JIS割増）/1000＝28.8kNに低減して解析を行う。万能試験機（インストロン）を用いてISO16670に準じた加力スケジュールにより1方向繰り返し加力を行う。函9.試験体図*既往の実験*である、軸組に木材を用いたＣＬＴの床構面せん断実験のために実施したスプライン(構造用合板28mm）ピスの１面せん断実験の結果を用いる。接合具となるビスは胴径φ5.8、ネジ外径φ 8.0、全長 80mmの木ビスを使用する。（HBS880  ETA：欧州技術承認-11/003 イタリア rothoblaas社） ＣＬＴ工法の床ＣＬＴ継ぎ目のスプライン用ビスとして利用されており、Ｈ24年度林野庁補助事業「ＣＬＴの木材利用技術整備」成果報告書」（Ｈ25年３月日本ＣＬＴ協会）で実施されているＣＬＴの水平せん断性能実験でも有効な接合具であることが確認されている。CLT のように厚みのある板材に用いる接合具では、摩擦の影響も生じる可能性があるため、今後は参考文献²の試験方法により実施することを推奨する。（ ＊ H25年度岡山県森林整備加速化-林葉再生事業地域材利用開発「ＣＬＴの利用開発-試験研究」 H26年3月鉉建工業拠） ² 2016年公布・施行ＣＬＴ関連告示等解説書（財）日本住宅・木材技術センター付録参考５ ＣＬＴ工法における接合部試験・評価法2.1-③　実験結果-2（スプライン用ビス1面せん断実験）既往実験 ※スプライン：編長い板材解析モデルに入力するため、荷重-変位性能を参考文献 ²によりトリリニア評価した包絡線を併記する。トリリニア評価の終局変位は、6体実施した最小変位を終局変位としている。
2.2面内せん断実験結果
図12.対象位置写真12.全体写真実施する鉄骨の架構間隔 8mの水平構面の性能を確認するため、反曲点位置を高さ 8m×1/2＝4mと設定し、最もＨ/Ｂが厳しくなる最小幅Ｂ３.52ｍに対して計画している。高さ 8ｍを想定した実験にあたり、高さ 4 ² 2016年公布･施行  ＣＬＴ関連告示等解説書  （財）日本住宅･木材技術センター 付録参考5   ＣＬＴ工法における接合部試験･評価法mからＣＬＴ構面に加力している状況を再現するため、ジャッキと連結する加力鉄骨梁には両端以外（両端スタッドは高さ4m方向に設けるスタッドとして施工）スタッドを設けず、鉄骨梁の中央に加力伝達用の銅管を溶接する。鋼管に伝わった力は、ＣＬＴ両面にピス止めしたＰＬ-6（写真12．Ａ部）よりＣＬＴ版に荷重を直接伝達できる仕組みとしている。ＣＬＴの回転変形を拘束しない目的も兼ねて鋼管としており、ＣＬＴと鋼管は接することが無いよう銅管とＣＬＴには15mmのクリアを設けることで対応している。 ＣＬＴの面内せん断性能のみ確認するため、鉄骨軸材は４ピン架構を構成し、加力側梁下端にポールローラーを設置することで変形追従性を確保している。実仕様でＣＬＴの緑距離60mmとなるのは、高さ方向の片側1辺のみであるが、高さ方向の両辺とも縁距離60mmとして厳しい条件で実験する。ネジ無しスタッド＋蓋付きキャップ金物は面内せん断抵抗としてのみ機能するため、別途鉄骨梁には吹上対応にＭ１６ネジ付ポルト溶接し、座金で抑える納まりとしている。そのため、ＣＬＴにはスタッド位置の貫通孔とは別に、吹上対応ポルトの貫通孔応による。）試験方法は建材試験センターが定める「木造耐力壁及びその倍率の試験・評価業務方法書」に準ずる。鉄骨側のピン接合部に各箇所 3mmずつクリアを設けており、片側縦材に 3+3＝6mmの可動代が生じていることが実験でも確認されたため、実建築では生じないガタであることを考慮して、真のせん断変形角で評価を行っている。同一仕様で２体実施した面内せん断試験の結果を重ねたものも図１４.右に記す。（建材試験センター 発行番号：第16Ｃ0296-1号)
スプラインビスの降伏→スプラインに隣接する蓋付きキヤップ接合部の降伏→高さ方向（4ｍ）の他の蓋付きキャップ接合が順次降伏となった。 0.8 P maxを迎えた層間変形角1/30時点で実験を終了している。スプラインビスの折損もなく性能を発揮していることが確認できた（写真21.）。蓋付きキヤップ接合部は、要素実験と同様の終局状態が確認され、直交層が終局破壊と変形性能に貢献していることが改めて確認できた。 (写真19.)前頁の図14.右からバラツキの少ない仕様であることが確認できる。スタッドについては、高さ方向（4ｍ）のみ曲げ降伏しているものが確認できたが、破断は生じていない。鉄骨造にＣＬＴ版を用いた 8mスパンに対する面内せん断性能として、有効な実験を行うことができた。別途スプラインビス@100について1体フレーム実験を行ったが、ジャッキ性能（200 k N ）を超えてしまい、必要性能も確保されることが予測されたため、ピス@200を実仕様として２体実施している。反力側のスタッドの性能を考えると、より高い耐力を目指すことは可能であるが、ＣＬＴ継ぎ目部分で変形性能を確保する方針としているため、各ＣＬＴ版の回転により鉄骨梁にねじれ回転が生じることに注意が必要となる。仮に木軸を用いる場合には、木軸に対する接合具の横引張（＝割裂）耐力の確認が重要となる。
2.3事前検討
2.3-①初期剛性参考文献³の耐力壁の面内せん断剛性算出式を用いる。今回のＣＬＴバネルを分割したケースでは、各辺の接合剛性とＣＬＴの直列バネの連続となるため、図15のようなモデルを想定し初期剛性を求める。
Ko：全体の面内せん断剛性k, ：接合具剛性、m：幅方向接合具数、h,：対象面材高さ、l,：対象面材幅、 n：高さ方向接合具数、G：面材せん断弾性係数、t：面材厚上記の式にスタッドのせん断初期剛性：7,200N/mm、ビスのせん断初期剛性：1,120N/mm、ＣＬＴのせん断弾性係数 G=500N/mm²,その他のパラメーターは試験体図によると、想定初期剛性：12.96×10³ kN/radとなる。（実験における初期剛性：15.24×10³kN/rad）軸材を剛体としており、鉄骨軸材であれば予測初期剛性として活用できると思われる。ビス@200（実施仕様）の初期剛性1.0に対して、ビス@150では1.2倍、ビス@100では1.5倍になる。2次剛性においても、各ＣＬＴ辺ごとの接合剛性を反映できるため、接合具2次剛性値より算出することは可能と思われる。
2.3-②面内せん断耐力
耐力検討式ｽﾀｯﾄ降伏耐力、g :単体ビス１次降伏耐力、 :ビス本数、r fr :ビス1次剛性時水平力負担比率、単体スタッド降伏耐力、 :スタッド水平力負担比率（ビス1次、2次刷性時）. K f :ビス全体剛性（ビス1次、2次剛性時）、 K '¸ K¸ :修正スタッド全体剛性、スタッド全体剛性、L¸¸ :回転中心距離図16. 応力釣り合いＣＬＴの各継ぎ目では、スプラインビスと隣接するスタッド（図１６.赤囲み部）によりせん断力が負担される。ビスの先行降伏を確実にするには、スタッド位置をスプラインより極力離すことが最も単純であるが、スタッド＠が不揃いになり施工間違いにつながるため、施工性と合わせて配置を決める必要がある。上記式に基づき、ビス@200 (実施仕様）、@150、100（共に参考値）の各接合要素の降伏荷重を求めた一覧を表2.に記す。
表2．予測降伏荷重（ビス@比較）
2.3-③解析内容
任意解析ソフト（midas igen  ver.851 R1）を用いて、解析と実験の比較を行う。蓋付きキヤップの応力伝達位置（ＣＬＴ厚さ中心）と鋼材芯を剛棒連結し、偏心による鋼材のねじれを考慮するべきだが、このモデルではその部分を剛体連結でモデル化し、ＣＬＴと接合具による面内せん断性能のみ確認する。