自然素材の家:構造・工法について 【神奈川 - 横須賀・鎌倉・湘南】

注文住宅・リフォーム 神奈川(横須賀・横浜)お問い合わせ:046-803-5555

湘南ウッディスタイル お問い合わせ

自然素材の家:構造・工法について

木造在来軸組工法

「木造在来軸組工法」は、柱・梁・筋かいなどを組み合わせて造る日本古来からの伝統的な工法です。
寒暖差が激しく、湿気の多い日本の風土・気候に非常に適応しています。

時代の移り変わりと共に、木造工法は様々な技術が開発され発展してきました。
木造在来工法はそれらの技術を取り込む懐の深さを持ち、柔軟性に富んでいます。

木造在来工法は柱で支える構造のため、開口部が広く取れ、設計の自由度が高いのが特徴です。

ページの先頭へ

構造材に集成材は使わない

木材には、木を自然のままカットしただけの無垢材と、木材をスライスして人工的に固めた集成材があります。

湘南ウッディスタイルでは、構造材に国産の無垢材を使用します。

集成材は強度が優れているといいますが、それは工場出荷時の強度です。あくまでも新品での話です。
基本的に人工物は新品が最高値で、年月と共に劣化していきます。

一方、無垢材の強度は伐採時よりも乾燥後の方が強くなります。
ヒノキの場合、伐採後200年から300年で強度のピークを迎え、その後は緩やかに下降していきます。
築1300年を超える法隆寺は、ようやく伐採当時まで落ちてきました。

集成材に使用される接着剤の強度や耐用年数は、以前に比べると信頼性は高くなったと思います。
しかしメンテナンスをさぼる可能性のある実際の家の部材として、100年、200年、その強度と安全性を保てるのかどうかは、まだ分かりません(※ヨーロッパには90年の実績があります)。

古い建物として、法隆寺以外の寺社は焼失・再建の流れで現存しているものは築400~600年前後が多いです。お城は築城400年前後が一般的。白川郷も築400年のものがあります。奈良の町家では古いもので400年ぐらい。
この実績の前に、まだまだ集成材は敵わないと思います。

本当に100年以上耐えるか確信が持てないものを家の根幹である構造材で使用し、大切なお客様の家で実験するようなことはしたくはありません。
これが構造材に集成材を使わないという、私たちの理由です。

ページの先頭へ

集成材と無垢材

基本的に建築業者は、自社が使用する材種のメリットと他方のデメリットは説明しますが、自社使用材種のデメリットは説明しません。弊社に置き換えると、無垢材のメリットは言うがデメリットの説明がない、集成材のデメリットは言うがメリットは説明しない、というスタンスになるということです。
でもそれは公平な説明ではありません。どちらにもメリットがあり、デメリットもあるからです。

集成材について
○メリット
  • 強度が安定しており、無垢材より強度がある
  • 反りや曲がりが少ない
  • 自由な形状・寸法の部材が可能
  • 工業品のため、寸法の精度が高い

木材は乾燥により強度が上がります。
集成材は断面寸法の小さい木材(ラミナ)を張り合わせて作るので、この木材乾燥が容易です。
しっかり乾燥された木材は狂いが少なく、必要な強度を確保できます。
すなわち、安定した強度を持たせることが出来るという訳です。
強度は無垢材の1.5倍と言われています(が、これについては一言いわせてください)。

また規格品ですから、数学的に構造強度を算定することができます。
構造計算対応集成材の場合、壁量計算対応が不要なので、施工側としてはとても楽です。

耐用年数としては、ヨーロッパではヤルメ駅(スウェーデン・1922年)やストックホルム中央駅(1925年)など90年の実績があります。
日本では1951年建築の森林記念館のアーチが巨大集成材建築の最初のようですが、既に取り壊されています。実証例とされている昭和宮殿(1968年完成)は築40年オーバーです。
ヨーロッパを含め、点検やメンテナンスは徹底されている建築物であることは間違いありません。

×デメリット
  • シックハウスが気になる
  • 接着剤が剥離する可能性は0ではない

構造用集成材で用いられている耐水性のフェノール樹脂系接着剤やレゾルシノール系接着剤は、ホルムアルデヒドを使用しています。
しかし化学的に安定した状態で保持されるので、ホルムアルデヒドの放出は少なくて済むようです。

非ホルムアルデヒド系としては水性高分子-イソシアネート系接着剤があります。
こちらは耐熱性が劣るため高度な耐火・耐熱性能が求められない使用環境でのみ使用できます。
耐熱性が劣るとありますが、実は水にも弱いです。湿気の多い環境に放置すると剥離を起こすので、結露が起こるような場所には使用しない方が良いでしょう。

乾燥によって割れた集成材の柱乾燥によって割れた集成材の柱

大きく歪んだり割れたりすることはありませんが、乾燥による木材ストレスにより、細かく割れる傾向があります。
内部で割れていますので、断面を見ないと確認はできません。

大手メーカーも含め、新築の約半数が使用しているホワイトウッド集成材は、シロアリに弱いです。
また一度水に浸かると腐りやすいく、デッキ材に使用した場合、だいたい3~5年で張り替えることになります。
基本的に集成材はどんな樹種のものでも作れます。ですので使用するなら、耐久性を考慮して樹種を選んでください

無垢材について

無垢材は、実は2つに分けられます。
木材の乾燥が未熟な【未乾燥材(グリーン材)】と、しっかり乾燥が進んだ【乾燥材】です。

未乾燥材(グリーン材)
○メリット
  • 接着剤を使用していないので、シックハウスの心配がない
  • 同じ木材で比較すれば、もっともコストが安い(集成材より安い)
×デメリット
  • 強度にバラツキがある
  • 完成後1年以上にわたって木材が収縮する

グリーン材は、ローコストにするために建売住宅などで多用されています。
しかし乾燥が中途半端なため、築後にもどんどん乾燥していきます。
ラップ音のような木が裂ける音が聞こえ、壁にヒビが生じたり、建具の立付けが悪くなったりすることもあります。
とはいえ、ほとんどの場合は構造そのものに大きな影響はありません。

乾燥材
○メリット
  • 接着剤を使用していないので、シックハウスの心配がない
  • ほぞ穴が年輪に垂直に開くこと(荷重が幾重もの年輪を渡って支えられるので強い)。
×デメリット
  • 強度にバラツキがある
  • 集成材を使うよりもコストがアップする

乾燥しているため、グリーン材のようなことはあまりありません。

ただ無垢材は樹種によって強さが異なりますし、同じ樹種でも育った環境や成熟度、部位、乾燥具合によっても強度に違いがあります。

木材の乾燥方法は天然乾燥と人工乾燥の2つがあります。
日本の場合、天然乾燥における理論上の到達含水率は15%で、そこまで乾燥させるには、一般的な柱で2~3年、梁や桁はその数倍の時間が必要です。その間、材木屋や在庫を抱えたままで利益になりません。
ですので出回っている乾燥材は、ほとんどが人工乾燥材(KD材)となります。

さてそのKD材は「人工乾燥機に掛けた材木」であって、芯まできちんと乾燥された木材であることを示す物ではありません。
乾燥不足の材はグリーン材と同様のことが起こります。
従って、無垢材を使うなら、本当にきちんとしたKD材を使用しなければなりません。

また強度は、JAS規格製材の機械等級でE90以上、含水率SD20以下のものを使用することで、バラツキが押さえられます。

結論

無垢材を構造に使用するなら、以下の条件が満たされていると、様々な問題は軽減される。

JAS規格製材:強度試験機でヤング係数を測定 JAS規格製材:1本1本に計測結果が自動印字される無垢材の含水率と強度の測定をし、計測結果が自動印字される。
SDが含水率、Eがヤング係数。
製造番号により、トレーサビリティも可能。

  • 構造製材のうち、機械によりヤング係数(たわみにくさの値)を測定し、等級区分されたJAS規格製材を使用する
  • 構造製材のうち、節・丸身など材の欠点を目視により測定し、等級区分されたJAS規格製材を使用する場合は、梁は甲種構造材・柱は乙種構造材1級を採用する
  • 乾燥材(SD20以下)を採用する
  • 土台、通柱、隅柱、外周廻りの梁は120mm(4寸)を採用する
  • 耐久性も考慮して、樹種を選定する

ページの先頭へ

集成材の強度は無垢材の1.5倍は本当か?

集成材の強度は無垢材の1.5倍であるという記述は、集成材を使用している建築会社で良く見かけます。
この数値の根拠は、旧日本農林規格(JAS)で構造用集成材1級の曲げ強度が、普通の無垢材の1.5倍に設定されていたことによるようです。
しかし、この「普通の無垢」というのは何を差しているのでしょうか?
上の方でも述べましたが、無垢材は同じ樹種であっても、どれだけ乾燥しているか、辺材か芯持材かによって強度が変わります。檜であれば、E110以上のものを容易に確保できるでしょう。

もう一つの根拠とされているのが、Curryによる製材の梁に対する集成梁の強度比率というものです。

製材の梁に対する集成梁の強度比率

上記の表の「ラミナー積層数が1」というのが無垢材を差しています。
その無垢材のヤング係数を「1」とした場合、ラミナーを2枚重ねた集成材は、ラミナー1枚の1.18倍、3枚重ねた集成材は……、という表なのです。
にも関わらず、無垢材には節や割れなどのムラがあるため、表記の80%=0.8 として計算するとしています。

そして、木材(無垢材)の欠点である大節や割れは強度に影響するが、集成材はそれらの欠点を除いて積層しているため、品質の均一化・強度性能の向上がされており、(ラミナー3枚から8枚までの平均値)そのままの1.3で比較すると「集成材は、無垢材の1.5倍の強度」。と続きます。

無垢材の強度80%はちょっと下げすぎと感じますが、それはまぁいいです。
この表において、ラミナー1枚=無垢材という捉え方から、このヤング係数0.8を弾き出す無垢材は「集成材のラミナーとして使われている無垢材」と言えます。
つまりJAS認定を受けていない、一番多く流通している「無等級材」です。

カラマツ・ヒバ・ヒノキの基本強度
等級 基本強度(単位 N/mm2
Fc(圧縮) Ft(引張り) Fb(曲げ) Fs(せん断)
無等級製材 20.7 16.2 26.7 2.1
無等級製材×0.8 16.5 12.9 21.3 1.6
JAS規格製材
機械等級
E 50 11.4 8.4 13.8 2.1
E 70 18.0 13.2 22.2
E 90 24.6 18.6 30.6
E110 31.2 23.4 38.4
E130 37.8 28.2 45.8
E150 44.4 33.0 55.2

スプルースで比較しようと思ったのですが、機械等級には樹種にスプルースが無いので(最初から構造に使うことを想定していない)、資金に余裕があれば使いたいヒノキで表を作成しました。

結論として、無垢材であっても、E110以上使用で無等級材の1.4倍になるので集成材と同等の強度を確保できる(無等級材そのままの数値比較)。無等級材0.8倍を比較対象とすると、余裕で超えますね。

ページの先頭へ

ページの先頭へ

リフォーム施工エリア:神奈川(横須賀・鎌倉・湘南・横浜)

神奈川(横須賀・鎌倉・湘南)の注文住宅・リフォームについてのお問い合わせ
弊社の営業方針につきましては、「お客様への安心のお約束」をご覧ください。

施工エリア
神奈川(横須賀・湘南・横浜)
横須賀市・三浦市・横浜市・葉山町・逗子市・
鎌倉市・藤沢市・茅ヶ崎市・平塚市・大磯町・
二宮町・小田原市

湘南ウッディスタイル

社長ブログ

土佐和紙壁紙 通信販売

「財団法人 住宅保証機構」加入業者

日本CM協会 会員番号1302570

NPO法人日本健康住宅協会 健康住宅アドバイザー 登録番号 第101-01173-1

当社のお客様限定 24時間365日対応