吹き抜けがあっても安心な家を生む構造計算

浜松市東区S様邸（長期優良住宅）

木造住宅の多くは木造軸組工法で建築されています。木造軸組工法は、柱と梁で構成される骨組みと、筋交いの入った耐力壁で、地震の揺れをしなやかに受け止める耐震構造です。

木造住宅は鉄筋の住宅に比較すると地震に弱いと思われている方もいらっしゃると思いますが、そうではありません。

木材には、しなる柔らかさがあり地震の揺れを受け流すことに加え、鉄骨ほどの重さがないので揺れが抑えられます。この木の良さと木造軸組み工法の耐震構造を活かす為には、構造計算に基づいた設計が必要です。

例えば、吹き抜けやスキップフロアのある家にしたいけれど、耐震性が低くなるらしいからあきらめよう…とお考えになる方もいらっしゃるかもしれません。

確かに構造計算を基に設計された家でなければ、吹き抜けやスキップフロア、ビルトインガレージなどは、耐震性を脅かす恐れがあります。ただし、その家が確実な構造計算の基で設計されているのであれば、耐震性が低下する心配はありません。

構造計算の種類と計算方法

地震や強風で発生する揺れは、建物に負荷をかけます。揺れの影響をできるだけ少なくする為には、梁や柱にかかる負荷を抑えなくてはなりません。その為に、建物を建てる際には壁量計算・限度耐力計算・許容応力度計算という3つの構造計算が行われます。

壁量計算　

建築基準法に定められている木造住宅に求められる最低限の計算方法です。大地震に耐えられるだけの筋交いの入った耐力壁の量があるかどうかを算出します。

限界耐力計算

 

限界耐力計算とは、許容応力度等計算に対して、詳細な計算を行うことによって、変形量を直接求める計算方法で、耐久性等規定以外の仕様規定を満たす必要がありません。

 

許容応力度等計算

 

許容応力度等計算は、建築物の部材に生じる力を計算する１次設計と、地震力によって生じる変形量を計算する２次設計とを合わせた総称で、１次設計として中程度の地震に対して部材の応力度を許容応力度内に抑えるようにし、２次設計では部材が降伏しても建築物全体としては倒壊しないように必要な強度と粘りをもたせるようにします。

引用：公益財団法人日本住宅・木材技術センター　構造計算の方法について

限度耐力計算と許容応力度等計算は複雑な計算で手間がかかりますが、確実に地震の揺れからの損傷を受けず、倒壊もしない建物であるかどうかを導き出す計算です。ところが、2階建て以下の木造住宅に対して、建築基準法で義務付けられている構造計算は壁量計算だけです。

その為、木造住宅の中には、大地震が発生した際に大きな被害を受ける恐れのある住宅は少なくありません。建築基準法の耐震基準は、人命が守られることを目的として定められているからです。

画像出典：新耐震基準とは　一般社団法人 耐震住宅100％実行委員会

地震で受ける地震後の生活への影響

熊本地震で被災した熊本城の石垣

もし大地震が起きて住宅が倒壊したり、倒壊はしなくても到底暮らせないような状態になったりしてしまえば、家族の生活は一変してしまいます。地震が起きた際に、家族の命が守られるというだけの家では、家族の幸福は守られません。

それでは、もしも、確実に地震の揺れからの損傷を受けず、倒壊もしない建物ではなかった場合、どのような状況になるのでしょうか？

震度階級による体感と室内状況の違い

耐震性の低い住宅では、地震発生時の体感や室内状況が地震の震度の大きさと並行して大きくなっていきます。

• 5弱　大半の人が、恐怖を覚え、物につかまりたいと感じる・食器類、書棚の本が落ちることがある
  
  
• 5強　大半の人が、物につかまらないと歩くことが難しいなど、行動に支障を感じる・固定していない家具が倒れることがある
  
  
• 6弱　立っていることが困難になる・家具の大半が移動、ドアが開かなくなることがある
  
  
• 6強～7　立っていることができず、はわないと動くことができない・固定していない家具のほとんどが移動したり倒れたりし、飛ぶこともある

住宅の耐震性による地震被害の程度の違い

震度5以上の大地震が発生した際に受ける被害は、住宅の耐震性によって大きく変わります。

画像出典：国土交通省　気象庁　気象庁震度階級関連解説表

この表を見ると、震度6以上の地震が発生した場合、耐震性の低い住宅は、日常生活に支障をきたすような被害を受けることが予測されます。

もしそうなった場合、全壊を免れ家族の命が守られたとしても、地震保険では100％は補償されないので、生活の立て直しには莫大な費用がかかります。半壊してしまったからと言って住宅ローンが免除されることもありません。

自由な間取りにする為にも、大地震発生後の生活に変化を起こさない為にも、新築時の構造計算は欠かしてはならない地震対策です。

耐震構造にプラスαの安心を生む制震・免震・エアー断震

地震対策に最強のエアー断震システムを採用した二世帯住宅　豊橋市　H様邸

日本での地震対策の基礎は耐震です。構造計算を基に設計された耐震構造の住宅は地震に強い家です。ただ、地震は繰り返し発生します。気に止まらないほどの軽微な地震も含めると、年に複数回発生します。

その中に大きな地震があった場合、住宅は目には見えない僅かな負担を受けます。なぜなら、耐震とは地震に耐える力であって、地震が家に与える揺れによる負荷を減らす働きはしないからです。そしてその負担は蓄積され、次に小さな地震が発生した際には蓄積される負担が増えていきます。その結果、耐える力は徐々に削がれていってしまう可能性があります。

もしも、住宅に地震の揺れが建物に与える影響を抑える対策がされていれば、住宅が持つ地震に耐える力は、地震によって削がれる恐れがありません。新築から長い月日が経っても、新築時の耐震性の高さをそのまま維持できます。

地震からの影響を与えず、耐震構造をサポートする働きが制震・免震・エアー断震です。

制振

制振装置

揺れを増幅させない装置や特殊粘弾性体を取付け、地震による揺れを効果的に吸収し、建物変形を最小限に抑えます。

免震

免震構造とは、建物と地面との間に柔らかい層（免震層）を設け、地震の揺れを建物に伝わりにくくする構造です。地震の揺れを少なくすることや、家具の転倒などの2次災害を防ぐことことを目的としています。

エアー断震

エアー断振システム

地震時に空気の力で家を浮かせ、揺れを1/10程度に軽減させます。

制震・免震・エアー断震には住宅の耐震性をサポートし、地震被害を抑える働きがあります。ただ、免震住宅には地盤の弱い土地では設置が難しい、制振住宅には弱い地震では効果が出ない、エアー断震には地下に部屋を造れないなどのデメリットがあります。

そして、制震・免震・エアー断震の選び方による費用の差はありますが、耐震構造だけにするよりも新築時にかかる費用は嵩みます。

もちろん、大地震が発生した後の被害を修復する費用に比べれば少ない費用ですが、新築時の建築費に影響があることも確かです。

構造計算をした耐震構造の家にすることを基本として、どのようなプラスα対策を加えていくべきなのか、家づくりの予算とのバランスや、地盤の状態、住宅周辺の環境に合わせて決めていくことが大切です。地震に強い家にする最善の方法を知りたいという場合にはお気軽にご相談ください。