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京丹波町新庁舎整備事業における平角組立柱の採用について

[2019年9月24日]

ID:5791

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平角組立柱の開発に取り組んでいます。

事業概要

・まちづくり並びに防災拠点となる新庁舎建設において、町内の豊富な森林資源を最大限活用する地上2階建て木造庁舎を建設します。

組立柱の採用目的

・新庁舎整備事業を契機に持続可能な町内の林業振興につなげるため、木材の伐採から製材加工まで、地元業者が多くの工程で関与できる一般流通材の利用率を高めることを目的として、柱や梁の一部に製材を束ねた「組立柱」や「合わせ梁」を採用します。

組立柱の特徴

・平角組立柱は、2本の平角製材を合わせてビスを斜め留めし、一体化した部材として設計する新しい技術です。

・「組立柱」は集成材と比較して、大規模な設備が不要なため、地元の小規模製材業者でも加工できます。木材伐採から製材加工までを地元で一貫して行うことで持続可能な林業振興へつなげる新たなモデルケースとして、同様の地域への普及効果が期待できます。

組立柱の構造等

・スギ240mm×240mm(2本-240mm×120mm)、ヒノキ210mm×210mm(2本-210mm×105mm)を使用します。

・2本の平角製材をビス打ちし、構造的に一体化することで座屈耐力が向上します。

・組立柱の構成部材の特性(ヤング係数値の差)を考慮してペアリングすることで、組立柱の品質(座屈耐力)を確保することが、京都大学生存圏研究所での実験において確かめられました。

組柱の試験体

座屈実験の様子

性能等の検証

品質管理

・設計段階で、製作にかかる課題抽出(組立精度、作業効率、品質管理方法等)を行うため、製作ワークショップを開催し、実際の製作担当者が試作を行い、精度や品質保証の方法を検討しました。

・ビスの位置のずれ等、許容値内で製作精度に課題は見られませんでした。試作体を解体してビスの貫入状況を確認するとともに、試作片をレントゲン撮影して確認しました。

・ビス位置の埋め木などによる美観上の問題は見られませんでした。

・製作段階における品質確認方法として、ビスの精度管理や組立柱の強度測定等を予定しており、引き続き検討を進めています。

製作コスト

・製作にかかる人工数を確認し、同じ断面の集成材と同程度のコストであることを確認しました。

製作の様子
スギ240mm×240mm(2本-240mm×120mm) L=4,000mm

防火面

・載荷加熱実験を実施し、平角組立柱について、防耐火性能が確保されることを実証し、安全性を確認しました。

・スギ組立柱は、法的に必要となる耐火時間に加えて2割以上長く耐えることが確認されました。

・組立柱を構成する平角材をビスにより一体化することで、合わせ面への火炎侵入を防止する効果を確認しました。(合わせ面および、ビス打ち込み部分からの燃え込みはなかった。)

試験体設置の様子

燃焼中の様子

普及・波及効果

・既存技術である合せ柱や束ね柱(これらは構造的な複合効果に期待しない。)に比べ、部材断面の合理化が可能となり、国内の製材利用の促進と普及効果が期待できます。

・中大規模木造イ準耐建築物の柱は、燃え代控除後の座屈耐力確保の点から集成材が主流ですが、地元の小規模製材者で加工の容易な製材による組立柱を用いることで、製材の有効利用につながります。

・JAS集成材工場が近隣にない地域でも、製材者や地元大工により中大規模木造に対応可能な部材を製作できます。

これまでの経緯

2017年11月 設計事務所がプロポーザル提案書で合柱を提案

2018年6月 地場産材による「組立柱」の採用方針を固める

2018年9月 ビスメーカーにて要素実験

2018年9月 近隣工場にて、強度実験用の組立柱を制作

       ヤング係数の差を考慮したペアリングを実施

2018年10月 京都大学生存圏研究所にて構造強度試験を実施(全3回)

2019年5月 実施設計において、実物大製作により施工精度検証を実施

2019年7月 国土交通省 サステナブル建築物等先導事業(木造先導型)に採択

2019年8月 実物大 載荷加熱実験を実施(全2回)

2019年9月 日本建築学会大会(北陸)にて成果発表

2019年10月予定 京都府立大学地域貢献型特別研究(府大ACTR)にて要素実験

京丹波平角組立柱開発チーム

・京丹波町新庁舎建設室

・(有)香山壽夫建築研究所

・(株)KAP

・NPO法人サウンドウッズ

・桜設計集団一級建築士事務所

・京都府森林技術センター

・京都府立大学大学院 生命環境科学研究科環境科学専攻 田淵准教授

・京都大学生存圏研究所 北守研究員

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