GMEN PRESS

設計 虎の巻! 木造軸組工法 耐力壁の壁量および配置について

設計 虎の巻! 木造軸組工法 耐力壁の壁量および配置について

※2025年4月の法改正に対応して内容を更新しました
『施工 虎の巻!』では第七回・第八回と二回にわたり耐力壁の仕様等について確認してきました。次に、かし保険躯体検査の確認項目でもある「耐力壁の壁量および配置」の考え方について確認していきたいと思います。

耐力壁の計画については基本的に設計担当者が行うことですが、現場担当者にも是非知っていただきたい内容なので、番外編を設けることにしました。ざっくりと確認していきましょう。

壁量基準等の改正について

省エネ化等による建築物の重量化等に対応するため、壁量や柱の小径の基準が2025年4月に改正されます。以下、2階建て、延べ面積300㎡以下、階高3.5m以下の木造軸組構法の住宅における改正概要や支援ツールを紹介します。

① 壁量基準の改正

●仕様の実態に応じて必要壁量を算定します
従来は、いわゆる「軽い屋根」「重い屋根」といわれる2つの区分に応じて、地震力に対する必要壁量を算定していました。
改正後の壁量基準では、建築物の荷重の実態に応じて、算定式により、地震力に対する必要壁量を算定します。太陽光発電設備等を設置する場合は、その荷重を考慮します。

●準耐力壁等を存在壁量に算入することができます                                 準耐力壁等( 耐力壁としての仕様を満たしていないが、一定の耐力を期待できる壁)を存在壁量に算入することができます。

②柱の小径の基準の改正

●仕様の実態に応じて柱の小径を算定します
壁量基準と同様に、建築物の荷重の実態に応じて、算定式により、柱の小径の最小寸法や柱の負担可能な床面積を算定します。

必要壁量柱の小径を算定するための支援ツール

(公財)日本住宅・木材技術センターのHPには必要壁量や柱の小径を算定するための支援ツールがあります。こちらのツールは、階の床面積に乗ずる数値、柱の必要小径及び柱の負担可能面積を算出することができます。ツールの種類には、①表計算ツール、②早見表の2つがあり、どちらかを選択して利用します。

ツールの種類使い方の概要(必要壁量)使い方の概要(柱の小径)
①表計算ツール表計算プログラム上で、早見表よりも詳細な情報を、入力または選択することで、床面積あたりの必要壁量が自動計算されます。早見表よりも精緻な算定が可能です。表計算プログラム上で、早見表よりも詳細な情報を、入力または選択することで、柱の小径の最小寸法が自動計算されます。早見表よりも精緻な算定が可能です。また、柱の小径に応じて柱の負担可能な床面積についても、自動計算が可能です。
②早見表住宅の仕様等に対応した早見表の中から、計画している住宅の条件に適合する早見表を選択し、その表から床面積あたりの必要壁量を選択します。住宅の仕様等に対応した早見表の中から、計画している住宅の条件に適合する早見表を選択し、その表から柱の小径を選択します。
①表計算ツール(サンプル)
②早見表(サンプル)

※出典:国土交通省 資料ライブラリー内『【建築基準法】軸組構法の確認申請・審査マニュアル(2024年11月 第3版) p.81』

耐力壁の壁量および配置について

耐力壁の計画にあたり、建物の高さや階数および延床面積が一定規模以上の場合、専門知識が必要になる構造計算によって安全性をチェックしますが、木造・階数2以下・延床面積300㎡以下等の建物は、構造計算は必須ではなく、建築基準法施行令に規定されている方法(「仕様規定」)で構造の安全性をチェックします。

※上記図は都市計画区域、準都市計画区域、準景観地区等内になります

「仕様規定」について

1. 壁量計算…壁量の確保
2. 四分割法・偏心率…耐力壁配置のバランス
3. N値計算等…柱の柱頭・柱脚の接合方法                                  4. 柱の小径等
◎ その他のチェック

仕様規定には上記の主に4つの簡易計算があります。計算の方法まで知らなくても、仕組みだけでもわかると現場の見方もかわってくるかもしれません。それぞれの概要について続けて確認していきましょう。

構造の安全性を確認する5つのステップ

構造の安全性の確認は、以下の5つのステップで行います。

ステップ1
壁量の確保(壁量基準)
ステップ2
壁配置のバランス(四分割法)
ステップ3
柱頭・柱脚の接合方法(N値計算等)
ステップ4
柱の小径等

ステップ5
その他のチェック

(1) 基礎の仕様    (2) 屋根ふき材等の緊結       (3) 土台と基礎の緊結 (4) 横架材の欠込み                         (5) 筋かいの仕様   (6) 火打材等の設置
(7) 部材の品質と耐久性の確認                               (8) 指定建築材料のJIS・JAS 等への適合

※出典:国土交通省 資料ライブラリー内『【建築基準法】軸組構法の確認申請・審査マニュアル(2024年11月 第3版) p.78』

4つの簡易計算方法 その1 -壁量の確保-

壁量の確保の確認方法は、以下になります。

地震力に対する必要壁量の算出

地震力に対する必要壁量の算出方法

床面積から、各階の地震力に対する必要壁量を算出します。                         

※ここでの各階の床面積は、令第2条に定める床面積を指します。

床面積あたりの必要壁量は先に紹介している支援ツール等を用いて算出します。

風圧力に対する必要壁量の算出

建築物の風を受ける面の面積( 見付け面積)から、各階・各方向の風圧力に対する必要壁量を算出します。            

①見付け面積の算出

ここで算出する見付け面積は、各階の床面から1.35 m以下の部分を除いた面積です。また、見付け面積は、壁の厚さや屋根の厚さを考慮して算出します。

②見付け面積に乗ずる値の選択

見付け面積に乗ずる値は、表3- 4から該当する値を選択します。多くの地域は50 ㎝/㎡ですが、特に強い風が吹く地域では、特定行政庁が係数を定めていますので、特定行政庁に確認してください。

地域係数(㎝ /㎡)
特定行政庁が特に強い風が吹くとして定めた地域50〜75の間で特定行政庁が定めた値
その他の地域50

③風圧力に対する必要壁量の算出

①で算出した見付け面積 × ②で選択した値 = 風圧力に対する必要壁量です。風圧力に対する必要壁量は、X 方向・Y方向それぞれで算出します。この時、妻側( Y 方向)の面が受ける風圧力を支えるのは、桁行方向( X 方向)の耐力壁であることに注意が必要です。

必要壁量の決定

存在壁量の算出

平面図から、耐力壁・準耐力壁等の壁倍率と長さを拾い出し、各階・各方向の存在壁量を算出します。

①耐力壁の種類と壁倍率

②階高が3.2 mを超える場合の筋かいの壁倍率低減

階高が3.2 mを超える場合には、筋かいの壁倍率に、次の低減係数( αh )を乗じます。

③準耐力壁等の種類と壁倍率

④耐力壁・準耐力壁等の集計

壁量の判定

一つでも不適合の場合は、耐力壁・準耐力壁等の量と配置を見直し、再計算を行い確認します。

※出典:国土交通省 資料ライブラリー内『【建築基準法】軸組構法の確認申請・審査マニュアル(2024年11月 第3版) p.82-95』

4つの簡易計算方法 その2 -四分割法・偏心率

四分割法・偏心率について

壁量計算で壁量が足りていても、耐力壁の配置が偏っているとバランスが悪くなり、地震力や風圧力など水平力が加わったときに建物がねじれて倒壊の危険がでてきます。耐力壁のバランスの確認方法としては、四分割法偏心率があります。四分割法は、2000年に法改正された項目の一つで、建物の各階、東西・南北方向の長さを4等分し、その側端部分にある壁量の充足率とバランスをチェックしていくものです。判定目標としては、側端部分存在壁量が地震力・風圧力の必要壁量以上であることを前提に壁量充足率または壁率比のどちらかの条件をクリアすれば良いとされています。

なお四分割法は簡易計算ですが、偏心率は専門的な詳細計算が必要になりますので、こちらでは四分割法について確認して偏心率は後でさらっと触れます。
壁量計算と同様にSTEP1~STEP4の流れで確認していきます。

四分割法の判定目標

■ 四分割法の側端部分の例

【側端部分とは】
建物の平面を1/4ごとに区切り、X方向Y方向(東西・南北)それぞれの両端の1/4部分を側端部分という。

四分割法の判定手順

STEP1 側端部分必要壁量を求める    部分

STEP1~2は側端部分について壁量計算と同様の検証を行います。

側端部分の必要壁量 = 側端部分の床面積 × 床面積に乗ずる数値(表1)

STEP2 側端部分存在壁量を求める    部分

側端部分の存在壁量 =( 耐力壁の壁倍率 × 耐力壁の長さ )の合計

STEP3 壁量充足率1を超えることを確認する

壁量充足率 = 側端部分の存在壁量 / 側端部分の必要壁量

STEP4 壁量充足率が1以下の場合、壁率比を求め0.5以上であることを確認する

壁率比 = 側端部分で壁量充足率の小さい側 / 側端部分で壁量充足率の大きい側

壁率比は、X方向Y方向(東西・南北)ごとにそれぞれの側端について、壁量充足率の小さい方が大きい数値の0.5(1/2)倍以上であるかを確認します。

■ 四分割法2階建て検証の例(※A>B、C>D、E>F、G>H)

こちらで具体的な四分割法のケーススタディが確認できます。参考にしてください。

四分割法の疑問

ところで、四分割法ではなぜ建物を4つに分割して検討するのか、また中央にある耐力壁を考慮しない理由はなぜか、確認しましょう。
前述の通り耐力壁は壁配置のバランスも大事ですが、やはり外周に配置することが大切です。例えば電車の急停車の時、足を広げているのと足を揃えているのとでは、前者の方が踏ん張れますよね。同じイメージで、水平力に抵抗できるよう外周の配置が十分かを確認するためなのです。また不整形な形状の建物の場合、下記のような例では整形な平面形状と同じように四分割法で計算して構いませんが、あまりに不整形な場合は偏心率の計算で確認することもあります。

右図のように立面が不整形な場合もあります。どのような計画になるかで、係数などに違いが出てきます。

偏心率について

偏心率とは耐力壁の配置バランスを確認する詳細検討方法で、「重心」と「剛心」の位置が近く偏心率が小さいこと(0.3以下)を確認します。
重心と剛心が離れると、重心を押す地震力と剛心を押す耐力壁により抵抗力で建物はねじれを起こしてしまい、倒壊につながります。

「重心」:建物の中心、床の形状に影響。地震力は重心を押すように作用する。
「剛心」:建物の耐力壁の配置による強さの中心。抵抗力は剛心を押すように作用し、耐力壁が多い方に寄る。

4つの簡易計算方法 その3 -N値計算等

N値計算は本題の「壁量および配置」ではなく第六回『施工 虎の巻!』で確認した「柱頭・柱脚金物」の内容なのですが、簡易計算の一つなので概要だけ確認していきます。

耐力壁の壁量、配置が十分でも、軸組がしっかり接合されていないと地震力や風圧力を受けた際に金物が抜け倒壊につながります。耐力壁が性能を発揮するためには接合部が重要になります。N値計算は、柱に生じる引張り力を、その柱の左右の耐力壁の壁倍率差をもとに計算します。N値を求めたら、告示のN値に見合う金物を告示から選択していきます。

▼第六回『施工 虎の巻!』の内容はこちら

4つの簡易計算方法 その4 -柱の小径等

柱の小径

柱の小径とは、柱の断面寸法のことをいいます。柱は細長いほど座屈しやすくなるため、柱の小径の最低限度等が定められています。横架材相互間の垂直距離とは、2階建ての場合、土台の上端から2階床ばり・胴差の下端までの寸法、2階床ばり・胴差の上端から小屋ばり・軒げたの下端までの寸法をいいます。

柱の座屈の検討に際し、面材( 構造用合板、せっこうボード等)が取り付く方向については、面材の拘束効果が期待できるため、柱の小径の確認は不要です。柱の小径の最小寸法を算定するための支援ツールとして、先に紹介している表計算ツールと早見表が用意されています。

柱の有効細長比

部材の細長さを表わす比率細長比といいます。同じ小径の柱の場合、横架材相互間の垂直距離が長いと細長比が大きくなります。「断面の最小二次率半径に対する座屈長さの比」を有効細長比といいます。令第43 条第6 項では、柱の有効細長比を150 以下とすることを求めており、規則第1 条の3 表2 により、設計図書に柱の有効細長比( 各階の最大値)を明示する必要があります。

柱の有効細長比は、以下の計算式により算出します。

※出典:国土交通省 資料ライブラリー内『【建築基準法】軸組構法の確認申請・審査マニュアル(2024年11月 第3版) p.108-113』

サポート等について

建築士サポート体制

サポートセンター及びアシスタントセンター

省エネ基準に関する問合せ

省エネサポートセンター

窓口:(一財)住宅・建築SDGs推進センター

◎主に省エネ適合性判定の申請者及び省エネ措置の届出者を対象として以下の質問を受け付けています。

1)住宅及び建築物に関する省エネルギー基準・計算⽀援プログラムの操作等
2)省エネ適合性判定、省エネ措置届出に関する一般的な事項

・受付時間:平日9:30~12:00 / 13:00~17:30

・URL:https://www.ibecs.or.jp/ee_standard/faq.html
・メール: (住宅)hsupport@ibecs.or.jp(非住宅)bsupport@ibecs.or.jp
・TEL :0120-882-177
※ご質問の前に上記URLのよくある質問と回答をご確認ください。
※電話は混み合う事がありますので、なるべくメールをご利用ください。

設計・工事監理に関する問合せ

建築物省エネアシストセンター

窓口:(一社)日本設備設計事務所協会連合会

・受付時間:平日10:00~12:00 / 13:00~16:00
・URL:https://www.jafmec.or.jp/eco/#eco2
・メール:assist_center01@jafmec.or.jp
・FAX :03-5276-3537
・TEL :03-5276-3535
※ご質問の前に上記URLのよくある質問と回答をご確認ください。
※電話は混み合う事がありますので、なるべくメール、FAXをご利用ください。
※上記サイトにて、省エネ計算を引受可能な設備設計事務所リストを公開しています。

機関別 情報提供サイト

機関名提供情報・URL検索ワード例
国土交通省令和4年改正 建築基準法について
https://www.mlit.go.jp/jutakukentiku/build/r4kaisei_kenchikukijunhou.html
「改正建築基準法」
建築物省エネ法について(法令、制度全般、表示制度ガイドライン、様式)
https://www.mlit.go.jp/jutakukentiku/jutakukentiku_house_tk4_000103.html
「建築物省エネ法」
資料ライブラリー(仕様基準ガイドブック、広報ツール等)
https://www.mlit.go.jp/jutakukentiku/house/04.html
「仕様基準ガイドブック」
法改正等について学べるオンライン講座
https://shoenehou-online.jp/
「建築物省エネ法 オンライン講座」
建築研究所住宅に関する省エネルギー基準に準拠したプログラム
https://house.lowenergy.jp/
「住宅 Webプログラム」
非住宅建築物に関する省エネルギー基準に準拠したプログラム
https://building.lowenergy.jp/
「非住宅建築物計算」
建築物のエネルギー消費性能に関する技術情報
https://www.kenken.go.jp/becc/index.html
「省エネ 技術情報」
住宅性能評価 ・表示協会省エネ適合性判定・届出について(省エネ適判機関の検索)
https://www.hyoukakyoukai.or.jp/shouene_tekihan/
「省エネ適合性判定届出」
自己評価ラベルの出力ページ(省エネ性能表示制度のラベル出力システム)
https://bels.hyoukakyoukai.or.jp/self/calc
「自己評価ラベル」

※出典:国土交通省 資料ライブラリー内『改正法制度説明資料 p.84-86』

まとめ

さて、今回は現場担当者にも知ってほしい『設計 虎の巻!』として、「耐力壁の壁量および配置」について確認してきました。地震や台風の被害も増加する近年、構造安全性については一層関心が高まっていると思います。概要のみ確認しましたが、是非ケーススタディも確認していただき、かし保険検査の確認項目の理解を深めていただければと思います。

では今回のまとめです。

次回は「施工 虎の巻!」に戻って横架材について確認します。

Return Top