SE構法の魅力その1:「構造計算」を徹底解説

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「地震大国の日本。耐震性を確保するには「耐震構法・SE構法」がベスト!」のコラムで、耐震性を確保するためには、「耐震構法・SE構法」がおすすめであることをご説明しました。SE構法には、他の木造とは違う特徴がいろいろとあります。SE構法は全棟「構造計算」を行ないます。「構造計算って、一体なにをするの?」と疑問に思いますよね。このコラムでは、なるべくわかりやすく解説してみます。

 

構造計算ってなに?なんで大切?

難しそうな構造計算ですが、仕組みを理解することでどれだけ大切かがわかるので、少し勉強にお付き合いください。

構造計算とは、簡単にひと言で言うとすれば、「家の重さを計って、縦や横にかかる力を想定し、その力が実際にかかった時に家がどのくらい傾くか」を計算することです。それが建築基準法で定められた基準値内に収まっているかを確かめるのです。

地震大国・日本ではひっきりなしに大小さまざまな地震が起きていますが、その時にまったく傾かない家はありません。揺れが起きてもまた元に戻る範囲内の微小な傾きであることが重要なのです。

構造計算とは「重さを計って、力を加えて、傾きを調べる」こと

構造計算は「家にかかる重さのすべて」を想定して調べる「許容応力度計算」から始めます。地球の重力に対して耐えられるかどうかはもちろん、地震の時に家にかかる力は家が重いほど大きくなるので、最初に家の重さを調べることが重要なのです。

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<1>家自体の重さを調べます。

<2>家の床に載せる人や家財道具の重さ(積載荷重)を想定します。

<3>雪が積もったときに屋根にかかる重さ(積雪荷重)や、ピアノや水槽などのように特に重量のあるものの重さ(特殊荷重)を考慮します。

<4><1>~<3>を合計します。

さらに、「家にかかる重さが力としてどのように伝わるか、そしてその力に耐えられるか」を調べます。地震や台風に持ちこたえられる家かどうかがわかります。

<5>家にどのように重さ(下向きの力)が伝わるかを調べます。

<6>伝わった重さに、家に使用されている材料が耐えられるかを調べ、地震や台風が来た場合を想定して強さを検証します。

<7>地震が来たときにかかる力を、家の重さから計算します。

<8>台風が来たときに、家にかかる力を調べます。

<9>地震や台風のときに家にかかる力(横向きの力)に、材料が耐えられるかを調べます。

<9>までの一連の流れが「許容応力度計算」です。さらに、地震と台風それぞれの場合に、家がどのくらい傾くのかを計算する「層間変形」、家の重さと硬さが偏っていないかを確認し、バランスよく重さを支えられるかを調べる「偏心率」を計算します。

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さまざまな条件により変動しますが、家が高さの1/120から1/200以上傾くと「損壊」とみなされるため、それ以上は傾かないように設計します。例を挙げると、3mの高さの家に許される傾きは1.5cm以内程度。この程度であれば、地震で傾いたとしても揺れが収まると同時に元に戻ることから、この基準が設けられています。

構造計算の「あり」と「なし」ではどう違う?

木造住宅の重さは、家の仕様や特殊荷重により違いはありますが、おおむね1坪あたり約1トンだと言われています。30坪の家だと約30トンです。建物にかかる「地震力」を算定するには、建物の重さに、構造計算用語で「ベースシア係数」と呼ばれる数値(建築基準法の基準をクリアする数値は、0.2)を掛け算します。

約30トン×0.2=約6トン がこの家の「地震力」になります。

※耐震等級1で検討した場合です。

この家に地震が来ると、家は約6トンの力で横から押されることを想定します。約6トンの力はなかなかイメージできませんが、とても大きな力だということはご理解頂けると思います。

構造計算をクリアした家は、地震などで大きな力がかかったとしても微小な傾きで済むことが検証できているため、耐震性が確保できるのです。逆に言えば同じ力がかかった時に、構造計算をクリアしていない家は倒壊してしまう可能性が低くはないということ。構造計算の「あり」と「なし」では、安全面でこれほど大きな違いがあるのです。

<まとめ>

複雑な構造計算の仕組みを解説してきましたが、みなさんはこんな計算方法を実際には覚える必要はありません。注文住宅をつくる時には、作成した設計案に基づき、SE構法の供給元である「株式会社エヌ・シー・エヌ」が構造計算を行ってくれます。そして施工については、SE構法を正確に施工できる技術力を持つジェイホームズにお任せください。

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