【構造計画】大スパンは木造で可能か?特注を使わない流通材での手法

【構造計画】大スパンは木造で可能か?特注を使わない流通材での手法

「木造で10m以上のスパンを飛ばしたい」 そう考えた時、多くの設計者の頭に浮かぶのは、巨大な「大断面集成材」と、それを繋ぐ高価な「既製金物(特殊金物)」の組み合わせではないでしょうか。

確かに、それらを使えば大空間は実現できます。

しかし、コストは跳ね上がり、納期も数ヶ月単位で必要になります。

「これではS造の方が安い」という結論になりがちです。

しかし、諦めるのはまだ早いです。

一般的な「流通材(105角や120角)」と「汎用金物」だけでも、設計の工夫次第で大スパンは実現可能です。

今回は、コストと納期を劇的に圧縮する、流通材を活用した「木造大スパン」の設計手法を解説します。


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なぜ「流通材」なのか?コストと納期の圧倒的メリット

まず、言葉の定義を整理します。

ここでの「流通材」とは、住宅市場で一般的に流通している柱や梁(105mm幅、120mm幅で、長さ3m〜4m程度の製材や集成材)を指します。

これらを大スパン建築に使うメリットは計り知れません。

  • コストダウン: 特注の大断面集成材に比べ、立米単価が安価で安定している。
  • 調達の容易さ: 特殊なルートを使わず、地域のプレカット会社から納入可能。
  • 施工の汎用性: 重機が小型で済み、地元の大工の手で加工・施工ができる。

「普通の材料で、特別な空間を作る」。

これこそが、木造非住宅の普及における鍵となります。


流通材で大スパンを飛ばす「3つの構造テクニック」

では、細くて短い流通材で、どうやってロングスパンを支えるのか。

代表的な3つの手法を紹介します。

① トラス構造(平行弦トラス・山形トラス)

最もポピュラーで効果的な手法です。

三角形を連続させることで、細い部材でも大きな荷重に耐えることができます。

◾️平行弦トラス

上弦材と下弦材を平行に配置し、斜材で繋ぐ方法。

梁せいは高くなりますが、その懐(ふところ)空間にダクトや配管を通せるため、階高を抑えられます。

10m〜15m程度なら流通材のみで十分に可能です。

◾️合板ガセット接合

特殊な金物を使わず、構造用合板を両側から釘打ちして接合する手法(ネイルプレート等も含む)。

材料費も安く、現場施工も可能です。

② 組立梁(合わせ梁・重ね梁) 

流通材をボルトやラグスクリューで束ねて、擬似的な「大断面」を作る手法です。

  • メリット: 120×240の梁を3本抱き合わせて、120×720相当の強度を出す、といった調整が現場レベルで可能です。
  • 注意点: 単純に重ねるだけでは一体化しません。すべりを防ぐための緊結方法(シアプレートやボルト配置)に構造計算上のノウハウが必要となります。

③ 張弦梁(ちょうげんばり)

梁の下に束(つか)を立て、高強度の鋼棒(タイバー)で引っ張ることで、梁のたわみを防ぐ手法です。

上部は流通材の梁、下部は鉄の引張材というハイブリッド構造です。

意匠的にも軽快で、体育館やホールなどでよく見られますが、タイバーの定着部など一部に鉄工所の加工が必要になる場合があります。


「特殊金物なし」で設計する際のポイントと注意点

特注金物(鋳物や既製品のラーメン接合金物)を使わない場合、接合部は基本的に「在来軸組工法」の延長線上にある仕口や、ボルト・ドリフトピンによる接合となります。

接合部の「すべり」と「回転」

特殊金物は「剛接合(ガチガチに固める)」に近い性能を出せますが、一般的なボルト接合は「ピン接合(回転する)」として扱われます。 そのため、トラスなどの「軸力(引っ張る力と圧縮する力)」で抵抗する架構形式を選ぶ必要があります。

クリープ変形(たわみ)の予測

木材は、長期間荷重がかかると徐々にたわみが進行する「クリープ現象」が起こります。

大スパンの場合、竣工時は平気でも、数年後に中央が下がってくるリスクがあります。

  • 対策1: 構造計算でクリープ変形を見込んだ断面にする。
  • 対策2: 施工時にあらかじめ中央を少し持ち上げておく「むくり(キャンバー)」を設ける。

木材の「定尺」を意識した継手位置

流通材は長くても4m〜6mです。

10mのスパンを飛ばすには、必ずどこかで木材を継ぐ(ジョイントする)必要があります。

応力が最大になる梁の中央で継ぐのは御法度です。

応力の小さい位置を狙って継手を配置する、構造的な「割り付け計画」がコストに直結します。


事例:倉庫から保育園まで。広がる「流通材メソッド」

この「流通材×大スパン」の手法は、コスト意識のシビアな実務現場で急速に広まっています。

  • 物流倉庫: トラス構造を用い、柱のない広い荷捌きスペースをローコストで実現。
  • 保育園の遊戯室: 地域の木材(流通材)を現しで使い、温かみのある大空間を創出。
  • オフィスの執務室: 並行弦トラスの隙間を設備スペースとして活用し、意匠と機能を両立。

「特殊なことをしない」からこそ、メンテナンスもしやすく、将来的な改修も容易です。


まとめ:構造計画の初期段階が勝負

大スパンを流通材で実現するためには、設計の初期段階(基本設計)から、「トラスが組める高さ設定になっているか」「部材の規格(定尺)に合ったグリッドになっているか」を検証する必要があります。

実施設計に入ってから「やっぱり流通材で」と変更しようとしても、梁せいが納まらず、計画が破綻することがあります。

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著者

一級建築士。群馬県出身。芝浦工業大学卒業後、設計事務所・工務店・木構造材メーカー勤務を経て、2015年にハウス・ベース株式会社を起業。事業内容:住宅・建築関連の業務支援。特に非住宅用途の木造化・木質化支援(広報支援・設計支援・実務支援)に注力。木造非住宅オウンドメディア「モクプロ」を運営。

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