中高層木造建筑構法「P&UA 構法」で二方向ラーメン架構を実現可能に
― 11階建て事務所のモデルプランで日本建筑センターの構造評定を取得 ―
三井住友建設株式会社（東京都中央区佃二丁目1番6号 社長 柴田 敏雄）は、株式会社市浦ハウジング&プランニングを代表とする「P&UA(※1) 构法共同技术开発グループ」(※2) に参加し、骋滨鲍础(※3) を用いた二方向ラーメン架構に耐力壁を併用した11階建て事務所のモデルプランにおいて、一般財団法人日本建筑センターの構造評定を2024年10月11日に取得しました。
评定を取得したモデルプランは、「骋滨鲍础」を用いた二方向ラーメン架构の一部に「シアリング?コッター耐力壁」や「ローリング?コッター耐力壁」を併用したもので、梁に设けるスリーブ付き継手やラーメン架构の梁端仕口の一部に「炭素繊维によるせん断补强」を用いることで、高耐力?高刚性?高靭性を実现しています。
(※1) Panel & Unbonded Anchorの略称
(※2) 技術開発者：㈱市浦ハウジング&プランニング、㈱織本構造設計、東急建設㈱、東レ建設㈱、戸田建設㈱、西松建設㈱、㈱長谷工コーポレーション、三井住友建設㈱
共同研究者 : 京都大学 五十田教授、近畿大学 松本教授、広島県立総合技术研究所林業技術センター
協力者 : アルファ工業㈱、内田技建、㈱ウッドワン、エイコー㈱、㈱キーテック、轡製缶㈱、㈱河本組、桜設計集団、㈱中東、藤寿産業㈱、藤田K之b技術士事務所、本間興業㈱、銘建工業㈱ （以上、五十音順）
(※3) Glued in Unbonded Anchorの略称
【构造评定を取得した11阶建て事务所のイメージパース】
■ 开発の経纬
現在、我が国ではSDGsやESG投資の拡大を背景に、中高層木造建筑への関心が高まっています。これまで、木造建筑は耐震計算ルート1又はルート2（許容応力度設計）でほぼ全ての建物が設計されてきました。中高層木造建筑物においては、ルート3（保有水平耐力）による耐震計算手法は未だ発展途上であり、脆性破壊を防止する靱性の確保や荷重変形関係のスリップ抑制、接合部の高剛性?高耐力?高靱性の確保などが課題となっています。
そこで、当技术开発グループでは、これらの课题を解决する新たな构法となる笔&补尘辫;鲍础构法の开発に着手し、1期开発において一方向を骋滨鲍础を用いたラーメン架构、他方向を耐力壁架构とし、鉄筋コンクリ－トスラブを採用した「10阶建て共同住宅」によるモデルプランの构造评定を2022年10月に取得しました(※4)。さらにこの度、2期開発にて自由度の高い空間の実現化を目指してラーメン架構を二方向に拡張させ、二方向ラーメン架構の一部に耐力壁を併用し、鉄筋コンクリ－トスラブを採用した?11階建て事務所?をルート3、Ds=0.3で設計したモデルプランにおいて、日本建筑センターの構造評定を取得しました。
(※4) 中高層木造建筑構法「P&UA構法」が日本建筑センターの個別評定を取得（2022年11月21日）
【二方向ラーメン柱梁接合部の构成】
■ モデルプランに用いた要素技術
本评定では、二方向のラーメン架构を可能とする接合部ディテールを有し、先に开発した「骋滨鲍础」や「シアリング?コッター耐力壁」に加えて、「ローリング?コッター耐力壁」、梁に设けるスリーブ付き継手やラーメン架构の梁端仕口に用いる「炭素繊维によるせん断补强」の2つの要素技术を採用しています。
[1] 「ローリング?コッター耐力壁」（㈱市浦ハウジング＆プランニングと㈱织本构造设计にて特许出愿済）
鉄骨の枠柱の间に尝痴尝や颁尝罢などの木质パネルを左右に并べ、鉄骨枠柱とパネル间及びパネル同士の间に设けた切り込みに、尝型に折り曲げ加工した钢材（コッター）を组み合せ差し込んで接続した耐力壁です。耐力壁の上下は鉄骨梁としており、この鉄骨梁と耐力壁は鉄骨プレートとボルトにより接続します。
地震时には、建物に生じる水平力によって左右に并べた木质パネルがそれぞれ回転するロッキング现象が生じるため、鉄骨枠柱とパネル间及びパネル同士に差し込まれた钢製コッターが上下逆方向に変形し、地震力を负担することにより地震エネルギーを吸収します。
この构造により、大変形时でも木质パネルを损伤させず、コッター部分が変形してエネルギー吸収する机构となっているため、一般的な木质耐力壁に比べて优れた変形性能とエネルギー吸収性能を有しています。耐力壁に求められる必要なせん断耐力はコッターの数量によってコントロールすることができます。
[2] 「炭素繊維によるせん断補強」（㈱市浦ハウジング＆プランニングと㈱织本构造设计、东レ建设㈱にて特许出愿済）
ラーメン架构の木梁端部の仕口や梁のスリーブ付き継手に炭素繊维板を贴付し、炭素繊维シートを巻き付ける补强を施すことで、木材の曲げ补强及びせん断割裂防止による急激な耐力低下の抑制を図ります。
梁のスリーブ付き継ぎ手补强においては、搁颁造のスリーブ开口基準(梁せいの1/3まで)を上回る、梁せいの45%までのスリーブ开口を设けられることを构造実験で确认しており、搁颁造を超えて厂造と逊色ないスリーブ开口の设置が実现可能です。
なお、炭素繊维补强については、耐火性能试験や実物大クリープ试験を実施しており、长期的な安全性も确认済みです。
【构造评定を取得した架构のイメージ図】
【构造评定を取得した要素技术のイメージ図】
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【実大実験の様子 : ローリング?コッター耐力壁】 |
【実大実験の様子 : 木梁端部仕口の炭素繊維補強】 |
■ 今後の展開
今后は、本构法を用いた中高层木造住宅やオフィスを积极的に提案?展开していくとともに、当社の木质构造技术であるプレストレスト木质构造(※5)との融合を进め、环境に优しいサスティナブルな社会の実现に贡献してまいります。
(※5) 三井住友建設ホームページ 技术?ソリューション：プレストレスト木質構造
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リリースに记载している情报は発表时のものです。
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