構造計算とは

あこがれの夢のマイホーム!そして間取りも決まった!
これから建てるこの家は大地震が来ても大丈夫かしら!?

そんな不安を解消するために様々な角度から家の構造安全性を
科学的に検証し、安全性を確保するための計算が構造計算です。

日本に建っている家のおよそ80%にあたる「木造二階建て」以下の建物は、
ほとんど「構造計算」がされていません!

だから悲劇は繰り返される!

まだ記憶に新しい2016年に発生した熊本地震。震度7が2回も発生し、これまで安全とされてきた2000年以降の「新耐震基準」の建物が多くの被害を受けました。特に「長期優良住宅」に認定された建物が倒壊した事実に住宅業界にも衝撃が走りました。

近年の巨大地震の歴史(一部抜粋)

1995年 阪神淡路大震災 死者・不明者 6,434人 建物全壊・半壊 249,180戸
2004年 新潟中越地震 死者・不明者 68人 建物全壊・半壊 15,573戸
2011年 東日本大震災 死者・不明者 25,949人 建物全壊・半壊 76,800戸
2016年 熊本地震 死者・不明者 204人 建物全壊・半壊 41,129戸

地震による死者の90%は、地震発生から15分以内と言われています。
要するに建物倒壊によって多くの人は一瞬にして命を失っています。

しかし国は、構造計算を義務化しません!

規模で500㎡以下、木造二階建以下の建物については構造計算が免除されてます。
「四号特例」と呼ばれてますが、上記規模の建物は、手続きの簡便性という理由で実質的に構造計算を行わなくてよいという特例事項があります。
実は日本に建っている木造住宅のほとんどがこの「四号特例」に該当してしまいます。

不幸にもあなたの家が倒壊したら?!

運良く命が助かったとしても・・・

1:国は何も補償してくれません。 
天災は国の責任ではないという立場です。 

2:住宅ローンはそのまま継続して払い続けなければなりません。
銀行は助けてくれません。 

3:住宅会社の保証がある!
天災は免責扱いで、住宅会社は責任を負いません。 

4:地震保険がある!
全壊しなければ保険契約金額の全額はおりません。ただし全壊してしまったら命の保証もありません。 


コストアップになる構造計算

法律で義務化されていないから、やらなくてもいいだろう!ごもっともである。
構造計算はその費用で20〜30万円かかります。
そしてその計算結果により、柱や梁のサイズUPや数量UPが必要となり、通常構造計算をしない建物と比べ、 50〜60万円ほど建築費がアップする傾向にあります。

「義務化されていない構造計算をわざわざお金と時間と手間をかけてやる必要はない!」
「金も時間もかからない簡易的な計算の「壁量計算」で十分だろう!」
「万一大地震が来て建物が倒れても、どうせ自然災害は免責だし関係ない!」

実は多くの住宅会社の実務者はこう考えているのです。


木材の強度がわからないから構造計算ができない

構造計算費用をする上で、重要な要素は「材料の強度」です。
日本人は無垢木材を好む傾向にあります。
しかしながら日本で強度がはっきりわかる無垢木材は実はあまり多く流通していない現状があります。
いやいや、JAS(日本農林規格)の表示があるじゃないか!と反論もありますが、JAS基準は「目視等級」と「強度等級」という2つの基準が存在します。
通常木材は「目視等級」で取引されており、見た目が綺麗(節などが少ない)な木材が高値で取引されます。
柱や梁に自然素材(特に無垢木材)を売りにしている住宅会社は「目視等級」の材料を入手するしかありません。
これでは材料の強度がわからず構造計算が成り立ちません。

「強度等級」で取引される木材、それは「構造用集成材」と呼ばれている木材です。


いまだはびこる「大工神話」

「うちは腕のいい大工さんに作ってもらったからしっかりしている!」
「地震にも強いと言われた!」
このような話は、わりとご年配の方からはよく聞く話です。さてその腕のいい大工さんは、建てた家の総重量を把握しているのでしょうか? 
そして大きな地震が来たときに、その建物の重量によってどれくらいの力が建物にかかり、柱の太さや梁の太さ、筋交いの配置などを計算して作っているのでしょうか?

現在の構造計算は、構造設計に従事している専門家が構造計算専用のコンピュータソフトを使い、かなりの時間も使って計算しています。
全ての柱や梁の安全性を確認できた資料はA4の用紙で数百枚にもなります。
まだコンピューターの発達していない時代に、その腕のいい大工さんの頭の中は、現代のコンピューター並みの能力を持っていたのでしょうか?


構造計算は、商売の下手な会社がすること!?

無垢のヒノキの柱と聞いて、どう思うでしょうか?
多くの方は、「高級、強い」だから価格が高いと思っていると思います。
では実際にヒノキの柱は強いのでしょうか?そして価格が高いのでしょうか?
JAS基準でも強度を示すヤング係数というのがありますが、一般的に安価で大量に流通している米松や欧州赤松などは実にヒノキの1.3倍の強度を持っています。(ヒノキ90E・米松120E・欧州赤松105E)
それでは価格はどうでしょうか?柱1本(3m)で比較すると、ヒノキの柱は松の柱より500円くらい高いだけです。
30〜40坪の二階建木造住宅では平均100本ほどの柱を使いますので、その差一棟5万円ほどです。
だけど実際はもっと高い金額を提示され、多くの人はヒノキの家だから高くて当り前!と認識されています。

ここに商売の旨味が潜んでいるのです。
構造の安全性よりも会社の利益を優先するのであれば、構造計算よりもヒノキの無垢柱の家を勧めます!


難しい話はやめましょう!

構造計算の話はなかなか難しい分野です。住宅業界に従事している人間でも、よっぽど専門にやっていない限り、その中身を理解している人はほとんどいません。
まして、大学の文系学科を卒業した人たちが多く就職している
ハウスメーカーの営業マンは全く理解していない方がほとんどです。

また、お客様(建て主)もそんな難しい話をされても・・・となってしまいます。
そこで住宅会社やハウスメーカーは、「とにかく無垢材・天然志向」「集成材は使いません」「最新設備」「自然素材」と科学的根拠ではなく、情緒に訴える営業展開をしているのが現状です。
大手なら安心!このイメージがこの住宅業界を甘い体質、弱い体質にしてしまっています。


建築基準法という法律の魔力

建築基準法を満たしているから大丈夫!そして国が定めた基準だから安心! そう多くの方がそう思います。
建築基準法では、国の法律では500㎡以下、二階建以下の木造住宅では「構造計算」は義務化してません。
一般の方にとって、この建築基準法という法律、言葉にとても強大で絶大なイメージを持っているようです。

しかし、実際は建物の安全を確保するための「最低限の基準」に過ぎないと理解できている人は、ほとんどいないのが現状です。
国は国民に対し、「最低限の基準は作ってあげるよ! でも自分の命は自分で守ってね! 自己責任ですからね!」と言っているわけなのです。

構造安全性を図る手段とは

構造計算(許容応力度計算)とは


* まず建物にかかる重さを調べる

① 建物の重さを調べる(建物の自重)
② 建物の床に乗る重さ(人や家財道具)を想定する。(積載荷重)
③ 雪が積もった時の屋根にかかる重さを考慮する。 (積雪荷重)
④ グランドピアノや大型金庫や水槽など特に重い物の重さを考慮する。(特殊荷重)
⑤ 全部の重さを合計する。(建物自重+積載・積雪荷重+特殊荷重)

* まず建物にかかる重さが力としてどう伝わり、その力に耐えられるかを調べる

① 建物にどのような重さ(下向きの力)が伝わるか調べる。
② 伝わった重さに材料が耐えられるか調べる。
地震が来たときにかかる力を建物の重さから換算する。
台風が来たときにかかる力を調べる。
地震や台風が来たときに建物にかかる力(横向きの力)に材料が耐えられるかを調べる。


* 許容応力度計算(ルート1)の結果に基づき、次の計算を行う

地震が来たときに、建物がどのくらい傾くのか計算する。(層間変形)
台風が来たときに、建物がどのくらい傾くのか計算する。(層間変形)
③ 建物の上下階の強度のバランス調べる。(剛性率)
④ 建物の重さと強度が偏ってないか確認する。(偏心率)

* 通常、ルート2まで計算したものが「構造計算」と評価される。震度5強クラスの地震がきても半壊を免れ、倒壊もしないレベルとなる。


* さらに大地震が来たときに、ぺしゃんこに潰れない(全壊)かどうか調べる。

大地震が来たときに、建物の重さから破壊する力を換算する。
② 建物が地震によって瞬間的に大きく傾いたときに、どこまで粘り強く耐えられるか調べる。

* ルート3まで確かめられた建物は、大地震でも理論上安全であると言える。

構造計算 あなたはどちらを選びますか!?

構造計算(許容応力度計算)が大事なことはわかった!

ただし構造計算も壁量計算も、建物の構造安全性の基準にむかって計算・検証していく計算手法。
だから何を基準(ゴール)とするかが非常に大事な部分。

基準(ゴール)は下記の3つ

耐震等級を理解しよう!

耐震等級の数字が大きくなるほどより安心な住宅になります

運良く、「地震保険」に加入していたとします。そこで運悪く大地震に遭遇したとします。建物は全壊はまぬがれ半壊となりましたが、何とか命は守ることができました。
そこで、地震保険だけでこの建物を元どおりに修復できるのでしょうか?半壊だと手にできる保険金は保険契約金額の60%と言われてます。この金額ではほぼ修復不可能です。
きちんと構造計算(許容応力度計算)を行いそれに基づき施工された建物は半壊することはありません。また以前の暮らしに戻ることができるのです。

運悪く、地震で建物が倒壊! まだ住宅ローンも残っている。さて、誰か助けてくれるでしょうか?
国が?住宅会社が?銀行が?保険が?・・・実は誰も助けてくれません。
国は、自然災害は国の責任ではないという立場です。
住宅会社は立派な保証をつけてますが、自然災害は免責扱いです。銀行だって住宅ローンを免除してくれません。
地震保険は「全壊」になければ100%保険金がおりますが、そもそも全壊になれば命ごと失ってしまう可能性があります。
住宅が倒壊、もしくは大きな損傷を受ければ、すべてを失い自己破産の道をたどるしかないのが現状です。
家を失うか失わないかで、その後の生活に著しい差があるのです。

「四号特例」というたびたび業界では話題になるおかしな法律が存在しています。
これは「500㎡以下、2階建以下の木造建築物で、建築士(一級・二級・木造)の設計したものについては、構造設計に関する部分他について設計者の技術水準を勘案し、建築主事の審査を要しない」という内容の法律です。
つまり木造二階建てに関して建築確認審査では壁量規定のチェックはしないと定めているということになります。
国は、小規模クラスの木造建築物はその構造安全性の検証について、建築士に責任を一任してしまっているのが実態です。

耐震等級3を基準と定めた構造計算(許容応力度計算)を実施し、構造安全性を担保し、最高レベルの安心を提供します。

かつて、某ハウスメーカーが「象が乗っても大丈夫!」とその構造安全性をアピールしていました。
多くの人は「すごいな〜、さすがだな〜」と思って、好意的にこのCMを見ていたと思います。

では、本当にすごいことなのでしょうか?
積雪荷重の計算について、東京エリアだと屋根の上に30㎝の雪が乗った重さを基準に計算します。屋根面積が60㎡(平均的な大きさの建物の屋根面積)だと仮定します。
60㎡の屋根に乗る30㎝の雪の重さはおよそ6tになります。そう、大人の象と同じなんです。

構造計算を行う建物は、最低この重さが乗ったことを仮定して計算されます。当り前のレベルです。
ただし、伝え方で与える印象はだいぶ違うものですね!
象のキャラクターを使って、当り前のことを、すごい!と見せかけるこのハウスメーカーのプロモーションに脱帽ですね!(笑

本文は「家、三匹の子ぶたが間違っていたこと」著書・田鎖郁男氏 × 金谷年展氏 より一部抜粋、まとめたものです。