パソコンでできる「振動台実験」

前回に引き続いて、今回は wallstat を用いた耐震シミュレーション、「パソコン上の振動台実験」の様子をご紹介します。

モデル建物は、一年ほど前に当ブログでご紹介した計画案「山陰の気象条件に沿った住宅」です。壁の位置など、平面計画そのものには変わりはないのですが、条件がより「厳しく」なるように、小屋裏の「2/3をロフト、残りの1/3は勾配天井(吹抜)」とした、断面の変更を加えています。上の写真の建物正面が南側、の想定です。

模型を手に取って、いつもの手順で構造図を起こし、その構造図を wallstat でトレースして、実際に揺らしてみたのが下の動画です。入力地震波は1995年の阪神淡路大震災、神戸海洋気象台(神戸市中央区)で計測されたものを用いました。

次は、東側から見た、

建物の挙動(応答)です。

実験結果を数値から振り返ります。

今回の建物の最大変形量は、X(東西)方向が16.1mm、Y(南北)方向が24.8mmでした。

上の動画で、色が「グレーから、黄色」に変わった、開口を通して奥のほうに見える壁は、その壁が「建築基準法等により2段階に定められている、変形量の規定値(今回のケースでは1段階目が22.5mm、2段階目が90mm)の1段階目を上回った」つまり、最も動いた(24.8mm)部分であることを示しています。

実験結果の「全体から見た位置づけ」と併せた、個別で具体的な内容については、次のブログであらためて述べますが、「必要な量を満たし、かつバランスの良い耐力壁の配置」、言い換えれば「初期段階の平面計画」がいかに重要であるか、といった基本事項について、今回強く再認識することとなりました。

wallstat はじめました。

5月に入って好天が続き、暑いほどになりましたね。しばらく更新が空いてしまいました。申し訳ありません。

今回は、木造軸組工法の数値解析ソフトウェアである、wallstat(ウォールスタット)のご紹介と、wallstat の弊社業務への活用について、お知らせします。

wallstat は、

「パソコン上で建物を3次元的にモデル化し、過去に起きた地震や想定される巨大地震など、様々な地震動を与え、木造住宅の地震による揺れを動画で確認(見える化)することができるソフトウェア」(「(一社)耐震性能見える化協会」様HPより抜粋」)です。木質構造の研究者、技術者を対象に、現在WEB 上で無償公開されています。

「見える化」された、木造住宅の地震による揺れは、

ご覧のようなCG動画(これは2005年に公開された実大振動台実験を再現したものです)で確認することができます。

このように、「個別の具体的な」建物を「個別の具体的な」地震波によって揺らすことで、個別で具体的な建物の挙動、例えば各階それぞれの、壁の変形量はどのように異なるのか、あるいは柱にかかる引き抜き力はどこが最大になるのかなど、各部分の詳細ひとつひとつが明らかにされます。そしてそれら詳細のひとつひとつは、建物に本当に必要な、言い換えれば「適切な」構造強さを実現するための大切な拠り所となります。

上記見える化協会様のHPにもあるように wallstat は、2010年の公開からバージョンアップを繰り返し、現在「バージョン5.1.12」です。さらに暮らしやすい世の中の実現を目指し、改正を繰り返す建築基準法などの各法令と同様、このソフトウェアも「最新鋭であるけれども、究極には途上」の状態を保ちながら、これからもさらなる更新が進められるようです。

実際の建物を人工地震で揺らして挙動を確かめる、振動台での実大実験と同等の検証をパソコン上でおこなえること、そしてその検証を踏まえた改善、再度の検証、さらに再度の改善・・・といった繰り返しをパソコン上で何度でもおこなえることは、地震に強い住宅、建築物の実現に向けて、私たち実務者にとって、これまでよりも一段高いレベルの設計・監理を実現できる強力な武器となります。

そして、建物の揺れを具体的・詳細なCG動画で検証(見える化)できることは、クライアント様など一般の方々からの「なぜそこに壁・柱が必要なのか?」などの質問に対して、構造上の意図をご説明する際のツールとして理想的です。

以上のことから弊社では、自社の設計・監理業務において、wallstat を最大限活用することにしました。

折角なので、モデル化したプランをwallstat で「揺らしてみた」様子について、その動画を次回のブログでご紹介します(5月17日更新予定です)。

2025年の「建築基準法 改正」

前回のブログ でも触れましたが、小規模木造建築物においての最新・現行の耐震基準は「2000年基準」です。そしてこの基準は、来年の建築基準法改正(正確には、2022年に改正されたものを2025年から施行)を受けて、アップデートが予定されています。

大掴みに言うと、建物重量の算定や柱断面、耐力壁(準耐力壁)などの項目について、これまでに比べてより個別の事例に沿った、詳細な検討ができるように変更されています。また、耐震改修工事を伴うリフォーム・リノベーション工事についても、平屋建ての一部を除き、新築工事と同じように、着工前に確認済みを受けることが必須となります。

新耐震基準は、「最新」ではありません

長文となったので、まずは今回のブログで「最もお伝えしたいこと」を抜き書きします。

大掴みに、そして無用な混乱を防ぐ意図で言うと、木造住宅については、「新耐震基準(1981年)」は、最新の基準ではありません。 最新・現行の基準は、「2000年基準(2000年)」です。住いの耐震性について不安に感じられる方には、公的助成を利用した耐震診断をお勧めします。

以下、本文です。

1月1日に発生した、令和6年能登半島地震は、日毎にその被害の大きさを知ることとなっています。また、報道の隙間から零れ、現地でなければうかがい知ることができない過酷な状況は、私(たち)の想像を遥かに超えるものだということは、辛うじて想像できます。どうか一人でも多くの方々の身の安全が保たれて、被災された皆様、救助・復旧に携われている皆様が、どうか安全に過ごされるよう、祈るばかりです。

私たち人間が、いまのところ自然災害を100%解明できていない以上、「建築」に関わる者の全ては、謙虚な姿勢でものづくりに臨み、それと同時に、いたずらに不安を煽る(ことになるかもしれない)物言いや振る舞いには、殊更に注意深くあるべきだと私は考えます。

1月7日に配信された下記リンクの記事について、差し出がましいかもしれませんが、少しだけ補足説明をさせてください。

「新耐震基準」導入後に新築・改築でも半数の木造家屋が「全壊」に…石川・珠洲の現地調査 (msn.com)

は、その見出しと記事の内容について、厳密には「嘘は書かれていない」のですが、新耐震基準、といった専門用語について、その実態が冒頭の抜き書き、「新耐震は<最新>ではない」ことをご存じないであろう一般の方々に対しては、やや不親切でした。もう少し踏み込んで言えば、この記事は、場合によっては一般の方々に対して

「去年家を新築したけど、ウチも地震で全壊してしまうのか?」
「実家を耐震リフォームしようと思っていたけど、やっても意味がないのか?」

などの誤解を招きかねないものでした。

実際に、弊社にこの記事に対しての(上の誤解のような)お問い合わせが届いたのですが、その際、この記事が、おそらくの本意であろうと思われる、「今回の地震で全半壊を免れた、新耐震基準の家(1981年6月1日~2000年5月31日)に現在もお住いの方々への、余震への緊急の注意喚起」とは伝わらず、ミスリードの記事として読めてしまう可能性に対して、何かしらの補足が必要だと感じました。

という訳で以下、冒頭で抜き書きしたものの繰り返しになりますが、補足説明をします。

大掴みに、そして無用な混乱を防ぐ意図で言うと、1978年の宮城県沖地震の被害から学び、1981年の法改正で設けられた「新耐震基準」ですが、木造住宅に代表される、小規模・低層の木造建築物については、最新の基準ではありません。

最新・現行の基準は、1995年の阪神淡路大震災の被害から学び、2000年の法改正で設けられた、「2000年基準」と呼ばれるもので、新築はもちろん、耐震診断・耐震改修工事においての基準にもなっています。

このブログを書く際、鳥取県の耐震助成事業について調べ直してみたのですが、以前は対象外だった、新耐震基準の住宅(1981年6月1日~2000年5月31日)についても、耐震診断・耐震改修工事をおこなう際の助成を受けられるよう、改正されていました。これまでは、新耐震以前の住宅(~1981年5月31日)だけが対象でした。

住宅・建築物の耐震化(鳥取県震災に強いまちづくり促進事業)/とりネット/鳥取県公式サイト (tottori.lg.jp)

鳥取県「以外」の各都道府県において、対象となる住宅が「どの年代までなのか?」について、その全てを把握できていませんが、耐震化への助成自体は、全ての都道府県に整えられています。お住いの耐震性について、少しでも不安に感じられる方は、助成金を活用して耐震診断を受けられることを、強くお勧めします。

明けましておめでとうございます。

あたらしい一年がはじまりました。

本年も、地に足のついた住まいづくりをクライアント様、職方の皆さんなど、プロジェクトに関わる一同で進めてゆきます。安心して心地よく、住み続けることのできる家づくりを念頭に、引き続き精進を重ねて参ります。

皆様には変わらぬご愛顧のほど、何卒宜しくお願い申し上げます。

2024年1月1日

渡辺浩二