一般社団法人福島県建設業協会

鉄骨造と同じ設計と施工を可能にした全ラーメン架構ＳＰＣ工法

いわき市／鈴木博建築事務所　TEL0246-34-3041

　いわき市の鈴木博建築事務所代表＝写真上＝は、1987年に建築基準法が改正され、木造でもラーメン構造の設計が認められたのを受け、「構造用集成材を鉄骨と同様に扱えないものだろうかと考えました。そのためには継ぎ手をどうするかが課題で、研究が始まりました。これがＳＰＣ工法の発想の原点です」と開発の動機を語る。
　1996年に初めてＳＰＣ工法によりいわき市で建材会社の社屋を建築。以来、30棟以上の建物が全国に建築され、広がりを見せている。代表的なものは、木質構造のエコスクールとして建設された福井県南条町立南条小学校、島根県隠岐島フェリーターミナル（キンニャモニャセンター）、小樽市の宗円寺など。
　大きな地震が頻発するとともに、耐震強度問題が顕在化している中、一般住宅における耐震性確保も国や地方公共団体の大きな関心事。従来の工法では筋交いや耐力壁によって強度を求めていたが、それには限界があり、ラーメン構造による方法は地震によって掛かる力を分散することで、揺らして持たせる鉄骨造と同じ耐力を持つことができる。木造で大空間を確保でき、耐震性にも優れているこの工法が今後ますます広がることが予想される。

＜木質構造の2方向ラーメン架構を実現＞＜大空間の確保でデザインの可能性を拡大＞


＜ＳＰＣ工法架構イメージ＞	＜ＳＰＣ工法の接合部＞

　メタルプレートなど金物を使用する従来の接合方法では、同じ部位に2方向の接合を施すことが困難だった。これら従来の工法は一般的に1方向ラーメン構造と呼ばれ、架構の形状により山型、アーチ型、門型などがあるが、いずれの構造も1方向は耐力壁や筋交いを使用する必要があった。
　ＳＰＣ工法の最大の特長は、木質材の柱と梁に直接ネジを切り、内側に雌ネジを持つ大径ボルトを梁と柱に螺旋込むことにより、鉄骨と同様の2方向への剛接合を可能にした点。接合は金物を介して柱と梁をハイテンションボルトで固定するだけといたってシンプル。柱と梁だけで建物を構成するために、全方位にスパンいっぱいの開口を設けられ、耐力壁や筋交いの配置にとらわれない自由空間計画が可能。ＳＰＣ工法は接合部のディテールもスマートで、構造を表しにした意匠にも耐える美しさも実現した。また、建築後の間取り変更にも柔軟に対応可能なため、住宅はもちろん店舗やオフィスなど中規模建築にも適している。

＜接合剛性、接合効率を実験で証明＞＜加工機械と工具も同時に開発＞＜工期の大幅な短縮＞

　ＳＰＣ工法の接合部は、木質材に直接ネジを切り、ネジの回転により大径ボルトを柱材貫通させることで、ネジ山の外周部分に生じる剪断力が構造材の内部にまで作用し、必要な応力を伝達すると同時に、構造上のネックとなっていた局部的なめり込みの問題を解決した。また、柱の2方向（直行方向）に貫通されたネジは、互いの方向の割れを防止する効果があり、高い回転剛性が得られる。柱・梁の接合は、継ぎ手金物を大径ボルト中心の雌ネジに、高力ボルトで摩擦接合するため、ズレやゆるみの無い剛接合を可能にした。
　実験の結果は、設計応力に十分耐え得るものであり、100体以上の試験体による引っ張り試験と接合部を含む架構の曲げ剪断実大実験を行い、外径37mmボルトの場合、長さ50cmで25t、30cmで15tの引抜耐力（平均値）を得た。十字型、トの字型試験体による実大実験では、接合部にはほとんど変化が見られず、大径ボルト部分が破壊する前に、柱材（27×27cm）が先に曲げによって破壊。この時、木部からボルトの抜け出しは認められなかった。この実験は明治大学科学技術研究所に委託、同理工学部の野口弘行教授の指導で実施された。
　施工方法は、最もシンプルな鉄骨造の場合と同じで、梁に装着されたプレート金具と柱材の大径ボルト中心の雌ネジに4本のボルトを締め付けるだけであるため、作業能率が良く、工期の短縮も可能。
　加工用機械については、集成材にドリルで下孔をあけ、ネジ溝を切る横型専用機械と工具も同時に開発したことで、加工精度を高め、作業時間を削減した。

＜真の木質ラーメン構造の実現＞

　ＳＰＣ工法が実現したことについて、「木質構造関係者に久しく待望されていた、本格的木質構造用剛接合部が出現した。接合剛性、接合効率とも、これまでの接合部に比べ飛躍的に性能が高い接合部である。ドリフピン、ボルト等を使用した従来の接合部は、初期滑りの問題、2方向ラーメンを実現する困難さ等、大げさに言えば真の意味での木質ラーメン構造は実現不可能であった」と建築界で驚きの声が上がった。
　この工法は、木材の繊維方向と平行・直角に拘わらず、雌ネジを切削加工できる工具を開発することに始まり、大径ネジのネジ山の形状を工夫する等、実現に向けて種々努力が払われた。現在、木質構造で最も接合剛性の高い工法は、異形鉄筋を埋め込み、エボキシ樹脂で接着するというものだが、地上での精度の高い地組が必要であり、接着剤の施工管理も厳格になり、作業性の上では難がある。
　ＳＰＣ工法では、接合部の大径ネジが加工工場で埋め込まれて来るため、現場でガゼットブートを介し、ハイテンションボルトを用いて柱・梁を接合するだけの簡単な作業で済む利点がある。加えて、柱脚も固定端として接合できるため、柱頭の曲げモーメントを大幅に低減できる。このことが、木質2方向ラーメン構造を実現可能にしている大きな要因となっている。


＜隠岐島フェリーターミナル全景とその内部＞

【鈴木博氏プロフィール】
昭和17年1月5日生まれ
昭和35年3月　福島県立平工業高校機械科卒
昭和35年4月　（株）平工製作所入社
昭和43年　　　鈴木博建築事務所設立
昭和48年　　　一級建築士取得

目次へ