住宅を設計する上では、間取りや外観のデザインだけではなく、構造設計が重要になります。
構造設計とは建物に作用する力を検討して外力に耐える様に設計し、建物の変形を防止して安全性を確保する事です。
建物にかかる力には大きく2つあります。
ひとつは上から下に流れる荷重で、鉛直荷重といいます。
木造住宅では、軸組を構成する土台や柱、梁、桁などの骨組みが鉛直荷重に抵抗して建物の重量を支えています。
鉛直荷重には建物自体の重さ(固定荷重)のほかに、家具や人の重さ(積載荷重)、屋根に積もる雪の重さ(積雪荷重)があります。
鉛直方向に対して強い構造にするためには、柱や梁を太くしたり、1階と2階の柱を同じ位置にするなどが非常に有効です。
一方、地震の揺れによる力(地震力)や台風などの強風による力(風圧力)は水平荷重といい、水平荷重に抵抗するためには壁面の強度を強くする事が必要で、木造軸組構法では柱や梁を太くするだけでは耐震性能はさほど上がらないため注意する必要があります。
ホームインスペクションを行っていると、建築主の方から「この家は棟梁に特別にお願いして柱や梁を太くしてあるので、地震に強い」と言われる事が良くありますがこれは正確ではありません。
また、荷重の時間による区分では、固定荷重や積載荷重などの長期荷重、地震力、風圧力などの短期荷重に分けられます。
(積雪荷重は長期荷重、短期荷重の両方)
これらの違いによる検討も必要です。
この様に木造軸組構法住宅の設計では、鉛直荷重に抵抗する部材と水平荷重に抵抗する部材が異なるため、荷重がいつどこにどうかかって、どの部材が関係するのかを良く検討しなければなりません。
安易なリフォーム工事には要注意！
一般的に日本の伝統構法では、柱や梁などが太くて鉛直荷重に対しては十分に配慮されている事が多いのですが、水平構面の剛性確保への配慮が低いため、水平力を受けた時に耐力壁にうまく力が伝わらないのが欠点になりやすい様です。
古い社寺建築などでは柱や梁が太いだけでなく、肘木などの組物で柱と梁を強固に緊結しているので、住宅とは異なるものです。
現代の木造軸組構法では耐震性を高めるために、水平構面の剛性を確保したり、耐力壁の量を増やしたり、各部材を金物で正しく緊結する事が必要なので、伝統構法で建てられた住宅を耐震補強する際には、建物にかかる力を十分に検討して補強計画を立てる必要があります。
また住宅には強い地震を受けても骨組みが壊れないだけでなく、長い間荷重を受け続けてもたわみが生じない事も求められます。
こうした建物に作用する様々な荷重を考えて、構造計画がなされています。
「木造だから大丈夫」と耐力壁を撤去したり、2階の耐力壁直下にある柱を抜くなどの安易なリフォーム工事を行うと、通常の鉛直荷重を受けるだけなら問題なくても、いざ地震や強風などで強い水平力を受けると危険な状態になる場合があるので注意が必要です。
軸組構法住宅の模型
