構造設計をする上での注意点
(構造計算を依頼された場合で今まで気になった事)

意匠設計者様へ
お施主様へ

吹抜を多く用いた場合の、プラン上の注意点です。
もし、以下のケースに該当する場合は、構造計算としても
成り立ちません。
いわゆる、構造計算不要な法律上4号建築だとしても、
危険であることには変わりません。
是非、ご一読し、ご検討願います。
また、お施主様でも 設計者様でも ご心配の場合は、
ご相談ください。完全にプランが決まった状態では、変更が
難しくなる場合もございます。


 形態上の耐震性能 および 当方の持論
現在、性能評価という名の元、「等級」が存在し、2等級が 建築基準法の1.25倍の地震に耐えられる 3等級が、1.5倍 となってます。
そもそも論ですが、許容応力度計算をすることそのものが、仕様規定のおよそ 1.25倍あります。
なので、仕様規定で、1.25倍程度ないと、許容応力度設計の 1等級 すなわち 無等級 でも、クリアできないと思ってください。
逆に言えば、許容応力度設計は、性能評価の仕様規定よりも上なので、許容応力度の2等級や3等級は 仕様規定や性能評価の仕様規定からみれば、かなり信頼性の高いものとも言えます。
さて、ここで 構造設計者としての持論ですが、一般的に、耐震性の高い家といえば、等級2以上の家とも言えますが、セオリーで言えば、2x4で表現される「つまらないプランの家」 1階も2階もほぼ同じ部屋割りで、1階も2階も同じ位置に壁があり、層2階建て というものが セオリー上 形態として 耐震性が高い建物となります。
この形態的に耐震性の高い建物は、2等級 3等級 にしても、かなり簡単にレベルアップでき、最初から3等級も狙えるほどのものです。このもっとも形体的に信頼性の高い、「つまらないプランの家」を基準にした場合、それ以外の 1階と2階の壁の位置が異なり、層2階じゃない というその他の フリープラン(ほとんどのプランが該当するとは思いますが)は、「つまらないプラン」の家に比べ、形態的な耐震性能は「低い」と言えます。
1階と2階の壁の位置が一致 というのは、かの熊本地震で「直下率」と言われ、重要なファクターとなりました。
しかし、プランが多様化する中、窓の位置 壁の位置が全て 1・2階同じ家は不可能であり、自分が思うに、せめて、耐力壁の壁芯が一致する くらいがベターと考えてます。
でも、そのことすら プラン上無理という家はいくらでもあります。
長々と書いてしまいましたが、結論としては、「プランはつまらないが、形態的に耐震性の高い家」を基準にすると、同じ2等級でも、数学的に言えば、同じだが、形態的には、劣っていると言えるんです。そういうことを設計者もお施主様もご理解すべきかと思います。
 ケース1
よく考えられるケースですが、建物から突き出た部分が、そのまま吹抜けとなっている場合です。
2x4のプランでもありますが、2x4だから大丈夫なんてことはありません。
これは、どんな建物でもダメなパターンです。
 ケース2
建物のど真ん中が吹抜で、明り取りになっていることもしばしば。
都内の3階建てとかで このような案を考える意匠設計者の方もいらっしゃるでしょう。
3階の場合は、一発でプラン不成立です。お気を付けください。
また、都内の狭小敷地の場合、木造でこのようなダイナミックな吹抜けはできませんので、構造を 鉄骨造又はRC造にしたほうが実現できるかと思います。
 ケース3
これもよくあります。
吹抜けの先に階段部分がある場合です。私自身も 4号建築でやってますが、その時は、吹抜に火打梁の設置はして最低限しているのと、この絵で言えば、階段のそのまた先に床があったという形態なので、これよりも全然状況がましだったといえる状況でした。下図の場合は、通路部で、Y方向の水平力をクリアしなければならないので、床面積としてはかなり足りないと想像できます。クリアするには、吹抜けの面積を小さくする か その吹抜けに「コボット」でも使用するか 足りるのであれば通路部の床の耐力を火打ちを追加するなどして強化するかです。
ケース4
ケース1の発展型。これのさらに発展形もあるが、それを応用として考えれば、ケース4止まりで十分と思い、これとしました。
斜め壁自体も、45度の場合は、X方向もY方向も同じ割合で振り分けます。
要するに、斜め部分でもそれなりに壁があっても、半分以下しか評価されないということになります。
下の絵で、吹抜けの先端角それぞれに幅910の耐力壁(合計1820)があっても、910幅にしか評価されません。
その時点でも、仮に吹抜けがなくてもOUTになることもあります。
このケースは 吹抜けでなくても 開口の条件によっては、OUTとなりうるケースでもあるのです。
ケース5
平面上このようになるケースが多いかと思います。
立面形状は書いていませんが、吹き抜け部分が、2階じゃなく いわゆる1階の屋根(下屋)となるのであれば、問題なくクリアできる場合もあります。
その場合、屋根のせん断力性能のみではクリアできないこともあるので、その場合、昇り梁に24mm合板仕様を選択する場合も。
しかし、この吹抜上の屋根が、大屋根 すなわち 2階の屋根となる場合は、即OUTになります。
 
ケース6
ここでは解決方法も示しますが、俗にいう、キャットウォークで回避の例です。
とはいえ ケース3と同じで、キャットウォークそのものの 性能も高くないとクリアできないこともありますし、また、吹抜の両端がかなりの距離だった場合、耐力壁もそれなりにないとクリアできない事も考えられるので、下の絵のように簡単じゃあありません。
 ケース7
この説明は、床というよりも、勾配天井の場合です。
勾配天井の両端の壁がかなり飛んでいる場合、耐力壁が多く必要=水平構面の性能も高くないといけない ということで、通常の垂木で作る屋根構面ではOUTとなることもあります。
2階でリビングを設け、かつ でかいトップライトがある場合は とても不利となります。注意が必要です。
その場合、壁をいくつか設ける手段を使うしかありません。
 
 納まりの事例
これは、よくある納まりですが、段差を設けたい場合の例です。
スキップフロアほどではないが、2階や3階に段差を設けたい場合は、以下の絵のようにします。
また、2階以上のユニットバスで、「吊」型のユニットバスでは 水平力を受けられず 吹抜けと同じ扱いになるので、そのような場合に、ユニットバス下にも24mm合板を貼る方法があります。
ですが、その場合、ユニットバス床がその階の床とフラットじゃないとなると不便なので そんな場合にこの納まりを使用します。
 
 












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