ストローグを使用した構造設計の事例

構造計算の重要性
一般的な住宅の場合、4号特例により確認審査機関では構造的なチェックは行われず、担当建築士
により壁量計算などの簡易的な計算が行われ安全性を確認しています。しかし、近年発生している
大地震により、建主側が耐震性を求めて緻密な構造計算を要望するケースが増えています。実際、
構造計算を行うことで、壁量計算では検討できない詳細な検討が可能です。構造計算では建物ごと
で異なる各箇所にかかる荷重や地震・風の力に耐えられるかなどが緻密に検討されます。壁量計算
で確認した建物でも構造計算を掛け直してみると壁量が不足しているということもあり得ます。
→構造計算の重要性

ストローグを使用した構造設計
ストローグを使用することで構造的に安全な建物を計画でき、デザイン面や経済面も含めた構造設
計を進めることが可能です。地震による損傷・倒壊の要因の一つである木材の断面欠損をストロー
グを採用することでより小さくすることができ、耐震性を高められます。例えば、105×240
mmの部材両側欠損の場合、断面係数低減率は在来仕口で46%、ストローグで86%となります。
また、強度はもちろんですが、一般的な金物と比べてスリット加工が小さいため意匠面でも優れて
います。

耐震面で言えば、熊本地震では住宅性能表示制度を活用した木造建築物では、耐震等級3の建物は
大部分が無被害であったことから、住宅性能表示制度や許容応力度計算で耐震等級を高めていくこ
とも重要であると考えられています。しかし、耐震等級を上げると壁量を増やす必要があり、柱や
耐力壁によりプランに制約が生じるというジレンマもあります。
ストローグでは一般的な金物工法などとは異なり、ラーメン接合部用コネクタNode.Rigidなどを併
用する事で、耐震性を確保しながら大開口や大空間など自由度が高いプランニングを実現できます。
また、鉄骨造やRC造と比べ、地盤対策と基礎の簡素化によりコストを抑えた設計も可能です。

ストローグでは各種コネクタを使用する建物の構造計算サービスも提供しており、用途、規模、プ
ランに応じて最適な構造計算を行って安全性を確認できます。
ラーメン接合部やトラス接合部など高度な解析が必要となる場合はストローグへご相談ください。
高度な解析が必要ない場合はテクニカルブックをご参照いただき、設計者様にて構造設計を進めて
いただけます。
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ストローグを使用した主な建物実績の一例(2020年2月現在)
    
※その他、様々な用途・規模で実績がございます。

ストローグを使用した構造設計の事例
◎幼稚園 →Works「調布白菊幼稚園 別棟」
建設地:東京都
延床面積:441㎡
構造:木造地上2階
特徴:RC造や重量鉄骨造と比べ30%以上コスト削減

◎認定こども園 →Works「空と海 認定こども園」
建設地:愛媛県
延床面積:A棟:490.18m² B棟394.5m² 計884.68m²
構造:木造地上1階
特徴:高さ約6m、9m×12mの遊戯室などの大空間を立体解析により構造の安全性を確認

◎店舗 →Works「M’s GARDEN」
建設地:愛知県
延床面積:北棟302.67㎡ 南棟140,80㎡ 計443.47㎡
構造:木造地上2階
特徴:門型ラーメンをトンネル状に連続配置することで、間口5.4m奥行27mの無柱空間を実現

◎事務所 兼 ショールーム →Works「ウッドワンプラザ金沢」
建設地:石川県
延床面積:499.22㎡
構造:木造地上2階
特徴:CLT床パネルとLVL耐力壁を使用した中大規模木造建築物

◎事務所 →Works「ウッディパーツ新オフィス」
建設地:富山県
構造:S造スケルトン、木造インフィル
特徴:Node.Freeで構成された張弦トラスで天井高4mの執務エリアを構成

◎農舎
建設地:福井県
延床面積:396.06m²
構造:木造地上2階
特徴:Node.Rigidで垂直積雪量2mの条件の下、スパン11m、奥行19m、高さ8mの大空間を実現

◎宿泊施設
建設地:長野県
延床面積:9,237m²(全7棟)
構造:木造地上2階
特徴:全7棟の大規模ホテルをストローグコネクタにて実現

◎住宅 →Works「羽根木 I」
建設地:東京都
延床面積:122.45m²
構造:RC造(地上1階)、木造(地上2、3階)
特徴:狭小間口において混構造の建物を片側ラーメンを使用して開放的なトンネル状空間を実現

◎住宅
建設地:富山県
延床面積:135.81m²
構造:木造地上1階
特徴:垂直積雪量1.5mの条件の下、八角形の建物をNode.Forkで屋根のスラストを抑制し実現

◎住宅 →構造見学会配布資料お問合せ
建設地:静岡県
延床面積:163.96m²
構造:木造地上2階
特徴:Node.Rigidによりスパン10m、奥行き9.5mの木造スケルトンと大開口を実現

その他、一般住宅・店舗併用住宅・店舗・児童施設・福祉施設・共同住宅・宿泊施設・事務所など
大空間や大開口なども含めた様々な物件でご採用いただいております。

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構造計算の重要性

構造設計とは
構造設計とは、柱や梁、壁、金物、基礎など構造的な要素を検討し、建物の安全性を確認して設計
を行うことです。また、建物の自重や積雪荷重、地震や台風などについて建物の規模、用途、構造
体の種類に応じて、デザイン面やコスト面も含めた適切な設計を行う必要があります。構造設計の
中で緻密な構造計算を行うことで、建物条件に応じて安全性を確認することも重要です。
建築設計では大別すると構造設計以外に、間取りや外観・内観などデザイン面の検討を行う意匠設
計、電気設備や水道・空調などの配管関係を検討する設備設計があります。建築は、各設計部門と
連携して建物の様々な整合性を確認することで計画されます。

木造建築物の構造設計
木造建築物の場合、構造設計の一部分として仕様規定に基づき以下のいずれかの基準で構造計画が
進められます。

・壁量計算、壁の配置バランス、N値計算など簡易的な計算を行い安全性を確認
・許容応力度計算などによる緻密な構造計算にて安全性を確認

4号建築物に該当する建物の場合、確認申請時に構造審査を省略することが可能となります(4号
特例)。木造2階建ての一般住宅の大半がこの4号建築物に該当するため、ほとんどの場合で確認
審査機関では構造的なチェックは行われません。つまり4号特例となる場合は、建物の安全性の確
認方法は担当する建築士の判断に委ねられることとなります。この状況から、これまで保存義務が
なかった4号建築物での壁量計算書などの構造図書ついて、2020年3月1日からは建築士事務
所に15年間の保存を義務付けられました。

安全な木造建築物のための構造計算
前述の通り、4号建築物でも壁量計算書などの保存が義務化されたとはいえ、確認申請の際には構
造的なチェックが行われないため、本当に安心できる建物とする場合は構造計算を行うことが重要
となります。構造計算を行うことで、壁量計算では検討できない詳細な検討が可能です。構造計算
では建物ごとで異なる各箇所にかかる荷重や地震・風の力に耐えられるか、大きな吹抜けがある場
合の安全性の確認などが緻密に検討されます。
もちろん壁量計算を行った建物が安全ではないということではありませんが、検討内容に差がある
ため、右にある表のように、壁量計算で確認した建物でも構造計算を掛け直してみると壁量が不足
しているということもあり得ます。必要壁量、存在壁量ともに示す壁量が異なっていますが、以下
のような理由が考えられます。

◎必要壁量の違い
・地震力・風圧力に必要な壁量について、許容応力度計算では詳細な荷重条件も加味しているが、
壁量計算では定数でしか検討されていないため
・許容応力度計算では吹抜け、スキップフロアなどの検討(地震力が伝達されているかなど)が行
われ耐力壁が必要な位置が算出されるが、壁量計算では検討されないため
・建物階高により必要な壁量が増減するため許容応力度計算では詳細検討されますが、壁量計算で
は詳細検討されないため

◎存在壁量の違い
・スキップフロアや吹抜けがある際に、壁量計算では水平構面の検討が行われず、地震力が伝達さ
れない位置に配置された耐力壁も壁量として算出されているため
・丘立ち柱となる梁上に耐力壁が配置される際に、許容応力度計算では梁のたわみによる倍率の低
減を検討するが、壁量計算では検討を行わないため

上記の通り、壁量計算だけでは本当に安全な建物だと判断することは難しい場合があります。構造
計算を行うことで建主への安心の裏付けとなるため、設計者としてもより良いご提案が可能となり
ます。

また、ストローグを使用して構造計算を行うことで、在来工法や一般的な金物工法とは異なり、柱
や壁に制約されない大開口や大空間など意匠面の自由度にも対応しつつ、構造的に建物の安全性を
確認することができます。
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中大規模の鉄骨造・RC造建築物を木造へ / 木造化によるメリット

高力ボルトの不足問題(2019年8月時点)
2019年のラグビーW杯の会場整備、2020年の東京オリンピック・パラリンピックの
会場整備に伴う建設ラッシュにより「ハイテンション(高力)ボルト」の不足が大きな問題
となっています。さらに2025年には大阪万博も控えているため、今後もハイテンション
ボルトの不足やその他の鋼材の不足と高騰が続いていく可能性があります。建設業界では、
鉄骨造の建物でのハイテンションボルトの不足による工期の遅れや計画の延期、計画変更が
起こっています。その中で、中大規模の建物でも鉄骨造を木造で再検討する事例が増えてい
ます。

公共建築物の木造化率
2010年に公共建築物等木材利用促進法が施行されて以降、公共建築物での木造化率は進
んでおり林野庁が公表した2017年度の床面積ベースでの全体の実績では13.4%、低
層建築物(3階建て以下)では27.2%となっています。特に、国が整備した低層建築物
の木造化率では、農林水産省と国土交通省がまとめた報告によると、2017年度で63%
(棟数ベース)と過去最大となっています。

ストローグで鉄骨造やRC造を木造へ変更
ストローグの各種コネクタを併用することで鉄骨造やRC造で計画されていた建物を、コスト
メリットが大きく環境負荷が小さい木造での計画へと変更することが可能となります。二酸
化炭素を吸収しながら成長する木を建築物に利用すれば、建物内部に二酸化炭素を固定化す
ることができるため、木構造は環境に優しい建物と言えます。

また、中大規模木造建築物は、一般的には製作金物も必要となりますが、ストローグでは
大規模木造建築物に対応したコネクタ
を既製品として数多く取り揃えております。そのため、
特注金物を製作する時間やコストを抑えることが可能です。加工・取付方法も一般的な梁受
金物と大きな違いがなく、標準図もご用意しております。施工面でも熟練性を問わず、ドリ
フトピンの打ち込みやボルト締め程度なので鉄骨造やRC造と比べて工期の短縮も見込めます。
もちろん木造のラーメン構法やトラス構法にも対応しているため、鉄骨造やRC造のように
スパンを飛ばしたり
大開口・大空間も実現
できます。

施工性やRC造などと比べた場合の軽量性などの観点ではCLTも注目されています。ストロー
グではCLTにも対応した各種コネクタがあるため、より合理的にかつあらわしでも綺麗に納
めることが可能です。

ストローグでの木造化のメリット
・鉄骨造やRC造と同じように設計自由度が高い
・施工性が良くなり工期の短縮が可能
・断面欠損が小さく接合部が固いため地震に強い
・環境に優しい
・上部構造の軽量化による地盤改良、基礎工事の省力化とコストダウン
・中大規模木造用の既製コネクタがあるため特注金物を製作する時間やコストを抑えられる

木造化のデメリット
・特殊な木材が多用されるとコストダウンとならない場合がある
・準耐火、耐火など法令による設計上の制限やコストアップ

RC造や鉄骨造での計画をストローグで再検討した主な理由
・地盤改良、基礎工事の省力化や躯体工事の施工性向上により工期短縮が見込めるため
・材料不足や価格高騰により同じプランを木造で実現できればコストメリットがある

・軟弱地盤によりRC造では地盤改良費が莫大となるため軽い木造で地盤改良費を抑えたい
・RC造や鉄骨造と同様のプランを木造で計画することで補助金や助成金を受けられるため

・通常はRC造や鉄骨造で検討するようなプランだが、建主様が木造にこだわりがあるため

事例
◎岩手県気仙郡住田町庁舎 →Works
設計:前田建設工業・長谷川建設・中居敬一都市建築設計・近代建築研究所
特徴:大断面の梁端部にNode.HSMLを使用することで特注金物費用や納期を削減

◎調布白菊幼稚園 別棟 →Works
設計:渡辺治建築都市設計事務所
特徴:ストローグによりRC造や重量鉄骨造と比べ30%以上コスト削減

◎桐朋学園音楽部門仙川新キャンパス →Works
設計:前田建設工業株式会社、隈研吾建築都市設計事務所
特徴:高耐力の特注柱脚コネクタと既製コネクタで構成された木造4階建ての大学

◎埼玉工業大学ものづくり研究センター →Works
設計:株式会社松田平田設計
特徴:既製コネクタで構成された中大規模木造大学施設

◎大槌町文化交流センター →Works
設計:前田建設工業・近代建築研究所・中居敬一都市建築設計・TOC異業種特定建設共同企業体
特徴:国内初1時間準耐火の純木造3階建ての図書館複合施設

◎道の駅 までい館 →Works
設計:株式会社関・空間設計
特徴:一般流通材で構成された道の駅

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柱壁ラーメン – 平角柱による幅狭の高耐力壁

ストローグでは柱脚部の強度を高めた柱壁ラーメンを幅狭の高耐力壁とみなして使用できます。
日本住宅・木材技術センターの新工法認証を取得しているため、構造計算の際に巾240~900mm
の平角柱を柱壁ラーメンとして算入可能となり、基本的に600mm以上の巾が必要となる耐力壁を
小さくすることも可能で、プランの自由度を高めることができます。

耐力壁が不足している際に門型フレームを採用する場合もありますが、一般的な工法では門型フレ
ーム一択となってしまうため、大空間を構成できる一方で両側に柱型が出ることで最大限に開口を
取ることが難しいなどの問題があります。

ストローグでは木造ラーメン構造による門型フレームで大開口や大空間を実現することもできます
が、柱壁ラーメンで平角柱を幅狭の高耐力壁として使用することもできるため、壁量を確保しなが
ら開口を最大限に取ることができます。

また、柱壁ラーメンは筋交いや面材などの耐力壁やその他のストローグのラーメンフレームとの併
用が可能です。ストローグコネクタと併用した多層ラーメン、連続ラーメン、吹抜ラーメン、柱継
手、梁継手など、プランに応じた構造フレームも構成できます。
→木造ラーメン構造とは


柱壁ラーメン(平角柱高耐力壁)の概要
取得認証名     :木造建築新工法性能認証(日本住宅・木材技術センター)
対応樹種(集成材) :スギ、ヒノキ、カラマツ、スプルース、オウシュウアカマツ、ベイマツ
対応断面寸法    :105mm以上×240~900mm
用途        :住宅・非住宅ともに対応可能

柱壁ラーメンの耐力例


※樹種・階高など条件によりせん断耐力は異なります。


柱せい450mmでの実験例では、20kNの荷重で変位は僅か28mmの高剛性であり、変位400mm
でも破壊しない粘り強さも持っています。

特長

・一般的な耐力壁と比べて壁幅が小さくなるため空間を大きくとれる
・柱脚接合部以外はピン接合部用コネクタを使用できる
・日本住宅・木材技術センターの木造建築新工法性能認証を取得しているため安心して使用可能
・筋交いや面材などの耐力壁と併用が可能
・ストローグのその他ラーメンフレームと併用が可能


左:一般的な耐力壁の配置イメージ   右:平角柱高耐力壁の配置イメージ
ビルトインガレージで使用する事で開口をより大きくとることが可能となります。

注意点
・平角柱を耐力壁として算入する場合は46条2項ルートの許容応力度計算が必要
・基礎の施工精度が必要(設置冶具をご用意しております)

事例
◎神奈川大学横浜キャンパス 国際センター新棟 →Works
設計:有限会社鈴木アトリエ 鈴木 信弘
構造設計:株式会社坂田涼太郎構造設計事務所
強度試験にて直接的に接合部の耐力を求めLVL材で柱壁ラーメンを構成

◎みやむら動物病院 →Works
設計:鈴木敏彦、アトリエOPA + 西澤高男、ビルディングランドスケープ
構造設計:桜設計集団
LVL厚板で構成された柱壁状の構造体として高耐力壁を実現

◎ウッドワンプラザ金沢 →Works
設計:株式会社伊東豊雄建築設計事務所
構造設計:株式会社ウッドワン一級建築士事務所
柱と高性能耐力壁を兼ねたB種LVLとCLT床パネルで吹抜け大空間を実現

◎house S / shop B →Works
設計:木村松本建築設計事務所
構造設計:株式会社満田衛資構造計画研究所
120×450mmの柱壁ラーメンを5フレーム配置することで大開口を実現

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大工不足の問題と対策 / 金物工法やパネル工法の普及

大工不足の現状
建設業界において現場の大工不足が大きな問題となっています。国勢調査の結果によると、1980年
には約94万人いた大工が、2015年には約35万人にまで減少しています。また、2015年の調査では、
大工人口の6割近くが50代以上となっており、30歳未満の大工人口は1割を切っています。今後も大
工人口は減少すると予測されています。

新設住宅の着工数と大工数
国土交通省の住宅着工統計を見ると、新設住宅はバブル期以降で減少が続き、2008年のリーマンショ
ック以降は100万戸を切っています。着工数の減少に伴い大工数も減少しましたが、リーマンショッ
クで減少した着工数は100万戸を切っているものの増加しており、減り続けている大工数では対応が
できなくなります。
2010年では、約40万人の大工で約80万戸の新設着工戸数を支えているため、大工1人あたり2戸の新
設住宅を対応している計算となります。このバランスで行くと、2015年の大工人口は約35万人である
ため、新設住宅着工数が約90万戸に対し大工1人あたりの生産性を約1.3倍に向上させなければ対応す
ることが困難な状況となっています。

大工不足の問題点
・ベテラン大工が引退していく中、受け継ぐ若い世代が少ない
・新設住宅着工数と大工人口のバランスが崩れ対応が困難となる
・職人不足により生産性の向上を求められる

対策
1、施工方法の検討
・木材やサイディングのプレカットによる工期短縮
・金物工法のような、熟練性を問わない施工方法
・パネル工法による、工場で予めパネル化された部材を組み上げる施工方法

2、人材の確保
・企業内で大工育成に取り組む
・外国人技能実習制度の利用

金物工法やパネル工法の普及
大工不足が深刻化する中で、施工を効率化、合理化できる金物工法やパネル工法が普及しています。
金物工法は、地震での建物倒壊の要因の一つとされる断面欠損を小さくできる点などで注目された背
景もありますが、加工や施工の簡略化による大工不足へ対応することや、施工の均一化により大工の
技術差をなくす点でも注目され普及してきています。
また、パネル工法は、サッシや断熱材なども予め工場で生産することで現場での工期を大幅に短縮す
ることができる工法として普及してきています。パネル工法の接合部には、生産性や施工性の向上の
ため金物工法が採用されています。

ストローグの構法は、一般的な金物工法とは異なり、施工の合理化に繋がることはもちろんですが、
接合部の強度が強く、従来の木構造では難しかった多様な木造建築を実現することが可能です。
一般的な金物工法とストローグの違い

ストローグで実現できること
ストローグは、熟練性を問わない施工方法で正確かつ迅速に安全な施工が可能なため、作業内容・作
業工程が改善されることで職人不足へ対応することもできます。

1、正確かつ迅速に施工できるシステム
・予めコネクタをプレカット工場で取り付けるため正確で最小限の施工が可能
・熟練性を問わず、技術マニュアルに従いドリフトピン打ち込み、ボルト締め程度の施工が可能
・中大規模木造建築物でも適用可能

2、施工内容の削減と活用しやすいシステム
・高耐力で断面欠損が少ないため、補強金物が不要
・コネクタが木材内部に納まるため、断熱材等の施工手間を削減
・入会金などの費用不要なオープン構法
・高所作業が少なく安全性が高い
・パネル工法の接合部にも使用可能で、パネル生産性・現場施工性を向上
・ラーメン構造やトラス構造にも対応

ストローグを採用することで、補強金物や断熱材施工の手間を省くことができ、2人工ほど作業内容の
削減につながり、建設コストを抑えることが可能となります。
また、ストローグのシステムによる施工の簡易性、作業の安全性により、若い世代の大工離れの要因と
して挙げられる3K(きつい・汚い・危険)のイメージが薄れ、若い世代が入りやすくなることにもつな
がります。

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