「伝統的構法の設計法作成及び性能検証実験」検討委員会

レポート＝和田洋子（検討委員会 事務局、一級建築士事務所有限会社バジャン）

実験の背景とねらい

これまでに報告されている伝統的木造の建物の地震被害にひとつの典型として、「１階に開口部が多く、２階に少ない」上下階のバランスの悪い建物において、変形のより少ない２階部分が、大きく変形した１階をつぶしてしまうというケースがよくあります。（写真は能登地震の例です）

日当りのよい１階の南面にはどうしても開口部が多く、そして２階には個室をとるために開口部が少ないプランになりがちです。暮らしの必然から現実によく起こりうるこうした１階・２階のアンバランスを、どうしたら克服できるのか？ これは伝統的構法の設計法を構築する上での、ひとつの大きな課題です。この課題に対して、１階・２階のバランスが良いとは言えなくても、ある程度以上の径をもつ通し柱が一定本数入っていれば、１階と２階それぞれの層間変位角が平均化されるのではないか？という仮説を立て、実際に振動台の上で試験体を加振して検証してみようというのが、今回の「通し柱の効果の検証実験」のねらいです。

６寸角通し柱×４本、1F 2Fのバランスの悪い試験体で公開実験

振動台実験検証WGでは、7月末から、通し柱の効果を検証するための比較検証実験を重ねてきました。これまでに「柱６本（柱＝４寸角／６寸角）のバランスが良い試験体／バランスが悪い試験」「柱４本（柱＝４寸角／６寸角）のバランスが良い試験体」の実験は終了しており、公開実験となった8/8には「柱４本のバランスが悪い試験体」の実験を行う運びとなりました。

6寸の通し柱が4本入った、１階と２階とのバランスの悪い試験体（２階に壁がより多く入っている）

当日は関係者を含め60名ほどの見学者が来られました。公開実験の開始時刻は午後４時だったにもかかわらず、早くも３時前から数名の見学者が到着し、公開前の加振を興味深く見守っていました。時間になると、まず、それまでに行って来た３パターンの実験での柱の損傷具合などについて、試験体を製作してくださった京都の木村棟梁や鈴木委員長から説明がありました。実験棟に展示されたそれまでの試験体の柱や込み栓などの損傷具合を皆さん間近で観察していました。

７月末から連続して行って来た通し実験の経緯を説明する鈴木祥之委員長

前回までの試験体の柱が解体展示されていた

込み栓や鼻栓の損傷の様子

そしていよいよ、柱＝６寸角が４本入った、バランスが悪い試験体」の加振が始まりました。まず、振動台の上に載った試験体を、BCJ-L2波を450galで１回、500galで２回、加振することになっていました。なぜ500galで２回加振するのかをWG主査の山田先生にお聞きしたところ「それ以前の実験で450galで柱の折損が見られたので、詳細に観察をしたいから」とのことでした。

600gaで加振しても柱は折れず！

「今日はどこで柱が折れるかなぁ」と言いながら、山田先生は実験を見守ります。公開直前に行われた400gal加振の時ですら、試験体はギシギシと大きな音をたてながら左右に激しく揺れ、荒壁パネルの損傷もかなり進んでいたので「いくら6寸角の檜柱とはいえ、450galでも折れてしまうのでは」と、思わず固唾を呑みます。山田先生から実験の説明がされた後、いよいよ450galの入力となりました。

当然ですが２階はこれまで以上に大きく振られます。例え柱が折れても倒壊はしないと理解しているものの、この状況の中で「あの2階には絶対居たくない！」と思いました。が、450galにも、続く500gal加振にも通し柱は４本とも耐えたので、500galで再加振する予定を急遽変更し、600gal加振に及びました。結局、鼻栓は曲がったものの、最後まで柱が折れることはありませんでした。「柱が折れるのではないか」と予想していた見学者も多かったようで「檜で6寸もあると、なかなか折れないもんだな」という声があちこちで聞かれました。

速報値では600gal加振で1階の変位は236㎜・層間変形角は1/11、2階の変位は112㎜・層間変形角は1/24。すでに100galから600galまで10回の加振を続けていて仕口が緩んでいたこと、荒壁パネルの損傷が進んで耐力が落ちていたことが幸いしたのではないかと思われます。通し柱の効果について、解析の結果を待ちたいと思います。

　　
実験に立ち会った方の感想

要素実験の事務局に携わっている金沢工業大学の河原大さんにもコメントをいただきました。


6寸の太い通し柱の効果はかなりあると感じた。4寸試験体と並べて実験していたらもっと感覚的に比較できて、さらによかったのではないかと思う。今後、数値的検討がすすみ、設計や診断における通しの影響の基準が明らかにされていくのを楽しみにしている。

金沢工業大学の学生さんに感想を寄せていただきました。

実大の試験体での振動実験をみるの初めてだったので、迫力がありました。通し柱の断面が大きく、柱の損傷が少ないのがちょっと残念でした。　三浦悠(M2)



通し柱が豪快に折れるのではないかと予想していましたが、折れなかったので、伝統木造の粘り強さを感じることができました。　

塚畑大樹(M2)


学校の勉強では力学モデルから建物が振動時にどのような挙動を示すかと言った理論は学ぶが、実際にこのような大きい試験体での実験を見る機会が無いので良い経験となった。加振後には最大変形および最大層間変形角のアナウンスがあり、6寸の大きな柱を使用した時は500galもの加速度にも耐えることがわかり、実験を見てよかった。　三宅健太郎(M2)

振動台実験検証WG主査の山田耕司先生からの速報も併せてご覧ください！

伝統的構法で建てられた建物は現代の一般的な住宅に比べ柔らかいのが特徴で、合板で作られた床に比べ今回の試験体であるスギ板で作られた床の方が柔らかく、力をかけると大きく変形することが予想されます。設計する時にはこの変形が大きな問題となるため、今回の実験では床の変形挙動を確認することが一番の目的です。

8/2に大阪大学で行われた床構面の面内せん断試験には、合計25名程度の方にご参加していただきました。参加者は、実務をされている方から学生まで多様な方々でした。

実験で用いた試験体は次の通りです。

（試験体A）スパン0.91mの梁に30mmの厚スギ板を直接釘で打ち付けた仕様。

（試験体B）もう少し固くするために、さらに根太を用いて釘留めしたもの。E-ディフェンスで実際に用いられた床はこちらです。

公開実験前に載荷しておき、当日は結果のグラフを見ながら壊れ方の違いなどについて観察しました。

根太なしで梁に直接打ち付けただけの試験体Aは、初期剛性は試験体Bよりも低かったのですが、変形が進むにつれて板と板との摩擦が効いてきたのか剛性が徐々に大きくなっていき、試験体Bよりも荷重が大きくなりました。この時、試験体にはギシギシと板と板とがこすれる大きな音が響いていました。

試験体Aと試験体Bの挙動を比較したグラフです。

今後は転ばし根太などの仕様も含めて実験を重ね、設計で用いるための評価式を構築していく予定です。

【大阪大学大学院　工学研究科 　瀧野敦夫】

実験前のNO3の状態

加振後の損傷観察　柱の傾きを計測しています

A-6加振とB-1加振の間にパネルの交換をしました

加振後に損傷観察班、パネル交換チームが、速報のビデオを鈴木委員長の解説の元に見る

試験体NO４の屋根工事が完了しました

写真は９月８日撮影の施工中の様子です

引っ掛け桟葺きで、淡路のいぶし瓦です

試験体とはいえ、実際と同じように葺いております

（レポート　大江）

9/13　三重県津市で、解体される現場を調査対象にして古材の強度を調べました

調査は、古材ＷＧの主査である佐々木康寿教授（　名古屋大学大学院生命農学研究科）と山崎真理子准教授（同左）によって行われました。

今回の建物は、昭和28年に建てられた、木造平屋です。基礎は、石の上に土台が敷いてある工法です。

室内の柱や梁に番号を付けて、電極を刺して、その距離における音波の伝搬した時間を計測し、速度を出すことで、ヤング係数を予想測定します。

このあと、解体後、測定した部材を抽出して、通常の計測方法でヤング係数を測定して、誤差を見て補正値を出します。

このような測定を重ねてデーターをとることで、古材になっても、強度に問題がなければ、解体することなく設計法に利用できるヤング係数を測定できるようになります。

伝統構法の家を耐震補強したり、現況の状態を構造計算するのに解体しなくても裏付けが出来る方法の確立を目指しております。

（レポート　大江）

昨日、9/12に金沢工業大学で行われた金沢シンポジウムの全プログラムを、インターネットで生中継しました。

中継では、舞台脇のカメラと客席の後方に置かれたカメラの角度やズーミング、ピント合わせをリモコンで操作しつつ、講演者のスライド映像も含めて３種類の映像を切り替え、さらに事前につくっておいたテロップを随時合成するということを、一人でしていました。そのようにしてつくった映像を、Ustreamという無料のライブ中継サービスを利用して、４時間以上にわたり配信していたのです。機材の提供だけでなく、そのセッティングに多大なるご協力をいただいた金沢工業大学のスタッフのみなさまに、この場を借りて感謝いたします。

クリックしてください。大きく見えます。

シンポジウム開催中、中継画像を最大で45人の方が同時視聴し、中にはUtreamを通じてコメントを寄せてくださった方もあります。遠方であったり、都合がつかなくて会場にいけなかった方々に、中継映像をご覧いただけたようで、よかったです。

中継した映像は、こちらからご覧いただけます。内容に合わせて、細かくわけてありますので、ページ右側の目次より、ご希望のビデオをお選びください。

参考
Ustream オフィシャルサイト

お盆明けてすぐに、竹小舞を掻き始めました。行った時はちょうど竪の竹を藁縄で編みつけているところでした。
小舞かきの作業

石場建ての礎石と小舞
おととしの実大実験棟の小舞（告示仕様）より、間隔はあらい感じです。

小舞が編まれていくにつれて、建物全体が籠状になっていきます。

土置き場の荒壁土
土はE-ディフェンスの建物の東側に、土置き場があり、そこでずっと寝かせてきました。明日からの荒壁塗りに備えて、きのうは３回目の練り返しをしたそうです。

13日から、いよいよ、建て方に入りました。大勢の大工さんの槌音がE-ディフェンスにこだまします。

鉄骨架台の上にゴムシートを設置した上に、石場建ての礎石となる御影石が置かれています。この上に、建物を置いていきます。
礎石
実際にはこんなに大きな礎石は使いませんが、柱脚の移動量を見るために、わざと大きめのを使っています。

建て方
クレーンで、木組みの面を吊り上げ、横架材でつなぎながら、組んでいきます。

伝統構法の接合部をご覧ください。
根がらみ貫

足固め

通し柱まわり

２階の小屋組

無事に棟もあがり、屋根の野地板張りと床板張りまで終えました。これで、現場は一日だけの盆休みに入ります。

建て方までの写真レポートをどうぞご覧ください(pdfファイル 2.4MB)。

8/10より、重機屋さんが入り、実験棟の「地面」となる鉄骨架台の組立をしました。この鉄骨架台が、三次元振動台で揺らされることになります。
鉄骨架台

架台のまわりに、明日から始まる建前のための足場も組まれました。
足場

夕方には刻み上がった材も積み込まれ、明日からの建て方に備えます。
柱ほぞ

足固め