木造建築.jpは移転しました。

このメッセージは木造建築.jpにアクセスいただいた方に向けて表示しています。

耐震構法SE構法で建てる大規模木造建築のサイトをご覧いただきありがとうございます。木造建築.jpは、2017年4月のリニューアに際して現在表示中のURLに移動しました。旧サイトをブックマークされている方は、お手数ですが新しいURLをご登録いただきますようお願いします。

株式会社エヌ・シー・エヌ

このメッセージを閉じる

SE CONSTRUCTION耐震構法SE構法

【解説】大規模木造で構造設計とプレカット加工が連動するSE構法

  • 【解説】大規模木造で構造設計とプレカット加工が連動するSE構法 -

大規模木造の普及には、プレカットに関する理解を深めながら、そのインフラを広げていく必要があります。大規模木造を普通にプレカットできる状態が理想的ですが、現実にはそのような対応ができる会社は限られています。その鍵となるのが、構造設計とプレカットのスムーズで正確な連携です。

設計と生産を連動させるというのは、SE構法ならではの価値です。SE構法は大スパン・大空間が求められる大規模木造において、構造設計、材料加工、施工、コストパフォーマンスの良さを高い次元で成立している工法です。SE構法は徹底した品質管理と、構造計算から部材加工まで一貫したCADシステムにより高精度のプレカット加工を実現しています。

このコラムでは大規模木造で様々な設計に対応できるSE構法のプレカットについて詳しく解説します。

 

<このコラムでわかること>

木造プレカットの概要

大規模木造プレカットの現状

大規模木造におけるプレカット施工の関連性

大規模木造プレカットの実務的な課題

・SE構法プレカットの概要

SE構法プレカットのフロー

SE構法へのお問合せ、ご相談について

・まとめ

 

木造プレカットの概要

木造プレカットの概要

木造のプレカット加工とは、木造建築の柱や梁の継ぎ手、仕口を従来は墨付けに従って手工具で加工していたものを機械で行なう技術です。

現在のプレカット機械は、CAD/CAM全自動機であり、木造建築の平面図や立面図等を基に加工データをCAD入力し、その情報をCAMに転送して自動的に切削することで加工精度の高い柱や梁、羽板材、パネル等を生産することが可能になっています。

「CAD/CAM」(キャドキャム)とは、「Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing」の略称です。

 

<木造プレカットの歴史>

1990年頃より全自動プレカット加工機が登場しましたが、木造建築の分野は当時まったくCAD/CAM化されていませんでした。木造のプレカットが普及する以前は、大工さんが伏図を描き、木材に墨付けし、機械で加工していました。

そこでCADシステムや、番付けのインクジェットシステム化、ロボットでの墨付け技術等が開発されて、その後、全自動プレカット機と連動したCAD/CAM化を実現した会社が現れました。

木造軸組構法におけるプレカット材の利用率は1990年代からずっと右肩上がりで、2018年には93%に達しています。大規模木造の分野においても、プレカット工場に求められるCAD/CAMシステムを先行開発して木造非住宅CADの開発を続けてきた会社もあります。

 

<木造のプレカット工場について>

木造のプレカット工場は全国に600社程度あります。工場数は2005年頃から減り続けています。設備投資して回転率を上げられる大手の市場占有率が高くなってきています。

プレカット工場は木造建築を建てるための生産システムでもあり、社会インフラとして必要であるにもかかわらず、厳しい状況に置かれています。

新築住宅の減少やプレカット工場の生存競争の中での生き残りを考えると、所有する設備を活かせる大規模木造への取り組みはプレカット会社にとっての新たなビジネスチャンスになります。

 

大規模木造のプレカットの現状

大規模木造のプレカットの現状

大規模木造においてはプレカットに関する課題があり、木造住宅とは異なる事情が多いことも一因です。

 

<大規模木造のプレカットの実情>

近年、大規模木造は増加しています。一方で大断面集成材の大規模木造は限られています。どちらかというと中規模建築を、流通材をうまく組み合わせてつくっていくのが現在の主流となりつつあります。

2010年に木材利用促進法が施行され、2018年度には国が整備した低層の公共建築の木造化率が90%を超えるなど、住宅以外の木造化自体は進んでいます。

しかし、その建物を規模別に見ると、延床面積が500㎡未満か、構造設計が必要になる500㎡以上かで明らかな差があります。

林野庁の資料によると2016年度の段階で、500㎡未満の建物では木造率が37%と、鉄骨造や鉄筋コンクリート造とほぼ同じ数値ですが、中規模と呼ばれている500~3,000㎡未満では木造率が12%に下がり、3,000㎡以上の大規模では1%に過ぎません。

これは従来の住宅のスキームのままでは設計から生産までうまく進まないものが大半だからです。

階数で見ても、低層非住宅は鉄骨造が圧倒的に多いという調査結果が出ています。また、4階建て以上の木造になると、特別な構造計算や防耐火設計など、一般的な住宅では求められないような規定が要求されてハードルが上がり、ほぼゼロになります。

大断面集成材は高価であること、それと、製造できる工場も加工できる工場も日本は限られることから、設計者がある構法、材料を採用したいと思っても製造にまで結びつけられないことが課題のひとつとしてあります。

プレカット工場が実際に関わる大規模木造は老人ホームやサービス付き高齢者向け住宅など福祉施設が多く、次に店舗や事務所、倉庫、幼稚園、保育園等が続きます。いずれも、それほど大きな断面の集成材は必要としないものです。

多くのプレカット加工機は梁せい600mmくらいまで対応しますので、ドームやホールなどの大空間以外の大規模木造は流通材で充分につくれます。大断面集成材は、特殊加工機を持つ一部のプレカット工場でのみ、構造材の加工が可能です。

 

<住宅と大規模木造のプレカットの違い>

木造非住宅の大断面集成材の加工を行うCADと、主に木造住宅の梁せい600mm程度までの流通材の加工を行うCADでは、仕組みは変わりませんが、加工方法が異なります。

 

■大断面部材への対応

現在、住宅向けのプレカットは、在来仕口用および在来金物用とも一般化しており、柱や梁の木質部材の梁幅120mm、梁せい450mm、材長6m程度のサイズであれば、ほとんどのプレカット工場で対応可能です。

しかし、大規模木造向けの部材となると、幅もせいも長さもサイズが大きくなりますので、その加工に対応できることが必要になります。

 

■非住宅ならではの特殊な加工

住宅向けのプレカットでは直角の加工や45度の加工が大半を占めますが、大規模木造ではいろいろな角度の加工や複雑な加工が求められます。それらに対応できる加工機がある工場か、手加工で対応してくれる工場で加工しなければなりません。

木造住宅には規格化された金物がありますが、大断面集成材では規格品を使用することは少なく、設計者がそれぞれ考えた金物のディテールを図面に描くケースが多くあります。

木材を加工する情報をCADに登録しない限りCAD/CAMはつながらないので、非住宅木造に対応できる構造設計者が加工形状を検討した内容を、加工側は図面を見ながら手加工するしかないのです。その結果コストアップにつながり、そこが今、大規模木造の特殊な案件では大きな課題となっています。

プレカット工場で実際に何ができるか、どこまでの加工ができるか、どんな加工機を持っているかまで精通している構造設計者がまだまだ少ないことが問題です。

構造設計者の図面がプレカット工場に渡ったときに、そのプレカット工場では加工できないとか、そもそも調達できない材料が指定してあるとか、そのような事態が大規模木造の世界では起きています。

そうした現状に対して、設計から生産までをうまくつなぐことが大規模木造のおけるプレカットの課題です。

関連記事:木構造デザインが大規模木造で設計事務所や建設会社の役に立てる理由

 

大規模木造におけるプレカットと施工の関連性

大規模木造におけるプレカットと施工の関連性

大規模木造においてはプレカットと施工がうまく連動することが重要です。構造設計データ=プレカットデータであると同様に、プレカット加工=正確な施工を実現できることが鍵となります。

 

<大規模木造における施工の実情>

木造の世界では、施工も住宅設計のなかで進化してきたものなので、非住宅の場合に対応しきれないこともあります。

住宅と非住宅の違いにより、間違いや誰かが勝手に違うことをやってしまうといったことが頻発しています。

大規模木造では施工側の事情もあり、大手建設会社を含めて大規模木造の施工を手がけてこなかった経緯もあり、建て方のノウハウや施工管理があまり得意ではないという建設会社が多いです。

そのため、木造の建て方施工のノウハウを持っているプレカット会社が、加工から建て方施工までを担うケースもあります。

大規模木造で使う材料は集成材も製材もCLTもLVL等多岐にわたり、接合部のディテールもそれぞれ特徴があります。規格化されていないものを建てるとなると、今まで木造を手がけたことのない人は何から手をつけていいのかわかりません。

そこで、それがわかっている人たちに頼んで建て方までしてもらうという状況が起きています。

具体的には、大規模木造の実績のある資材メーカーやプレカット会社が、製造と加工だけではなく、建て方や、現場で不具合が起きたら調整して、というところまでを仕事の範囲としてきた事実があります。

それを長年続けてきて、建設会社にそういうサービスを提供することをプロセスとして持っているのです。

今は大規模木造にプレカット工場が参入し始めている段階で、プレカット材を建てるところまでやって欲しい、という声が実際に増えています。

 

<大規模木造と鉄骨造の違い>

木造のプレカット工場はプレカットを専門にする工場として産業が成り立ってきました。それが、木造の規模が住宅を超えたために、そのあたりも課題として顕在化してきています。

鉄骨造の場合は鋼材を加工したメーカー、ファブリケーターが建て方までサポートする文化があります。

それと同じような仕組みを大規模木造にも持ち込まないと、構造的な安定性が図れないという視点から、そういうサポートがすでに始まっています。

既にいくつかの大手プレカット工場は実際に鉄骨ファブリケーターのような立ち位置で動いています。

そういう工場がなければ大規模木造は実現できないうえに、リーダーとなって推進してもらわないと大規模木造の市場も広がりません。

住宅用のプレカット工場は多く存在しますが、部材寸法の大きな材や材長の長いものの加工ができるプレカット会社は限定されています。また実務的には、施工図や加工図作成の能力も必要となります。

このような事情により、大規模木造はプレカット工場の選定が重要となります。

関連記事:「中大規模木造はプレカット工場の選定が鍵となる理由」

 

大規模木造のプレカットの実務的な課題

大規模木造のプレカットの実務的な課題

大規模木造のプレカットにはさまざまな課題があります。

主なポイントは下記です。

  • 構造図面を参考にCAD入力をしないと精度の高い見積りができない
  • プレカット加工機械のキャパシティはあるが、加工図が書けない
  • 受注後に加工ができないことが後で顕在化する
  • 製造工場の能力と品質レベルがよく分からない
  • 建設会社と工務店の中間領域の規模が多く、施工が不得手

 

大規模木造においても大部分は一般流通材の組合せで実現しています。大断面集成材は特注材ということもあり高価で、製造できる会社や加工できる工場が限られていることから、特定の構造材メーカーが構造計算と材料供給をワンストップで担ってきた歴史があります。

木造はもともと住宅産業の中で成熟してきました。木造住宅用に一般的に流通している材料を組み合わせてつくることで、コストダウンや納期短縮を実現した歴史があります。

木造住宅には規格化された接合部の金物がありますが、大断面集成材には一般的に使用できる金物がありません。そのため、大規模木造用に開発された構造技術を持つ構造材メーカーが構造設計から材料供給までをワンストップで対応するサービスにより大規模木造を実現していることが多いです。

木造に不慣れな構造設計者が設計・計算を行うと、独自に考えた金物のディテールを図面に書きます。しかしその情報をCADに入力しない限り、CAD/CAMではつながりませんので、プレカット工場側は機械ではなく図面を見ながら手加工するしかありません。結果的にそうした加工料等がコストアップになり、大規模木造が実現しにくい要因になります。

  • どのような材料があるのか
  • その材料が手配できるのか
  • プレカット工場で実際に何ができるか
  • どこまでの加工ができるか
  • どんな加工機を持っているのか

までを、正しく認識している構造事務所が少ないことが大きな問題です。

 

大規模木造のプレカットで特に問題になるのは施工図と加工図への対応です。

戸建住宅や面積は広くても一般のプレカット工場の汎用プレカット図で書けるような案件であれば、プレカット図を施工図として加工図まで連動できるので作業としては楽になります。

しかし複雑な案件などで、汎用のプレカットCADでは書けないような案件の場合、一般のCADで施工図を書き、さらに加工図を起こすような作業が必要になります。

施工図、加工図を含めた加工費は、加工の複雑さにより価格が異なります。施工図、加工図の作成期間を含めた段取りや納期も要注意です。

特殊加工に対応できるプレカット工場の数が少ないこと、プレカット工場の生産能力にも限界があることも抑えておく必要があります。特に公共建築物や補助金事業の福祉施設の加工が集中する時期は、かなりのプレカット工場がフル生産状態となりますので、早めの構造材発注がポイントです。

NCNが提供する耐震構法SE構法は、提携するプレカット工場を指定しており、大規模木造の加工の実績豊富なプレカット工場を指定して加工、供給する体制を整えております。

 

SE構法のプレカットの概要

SE構法のプレカットの概要

科学的に「構造計算」を実施して耐震性の高い構造設計図を作成したとしても、実際に使うその部材や加工精度が低品質なものであればまったく意味をなしません。

SE構法では、構造計算によって指定された部材の種類や大きさ、金物の設定などのデータがそのまま指定プレカット工場へ直接つながる仕組みを持っています。それによって、計算された通りの部材が高精度に加工されて、建築現場に直接届く仕組みとなっています。

施工についても、専用の資格を持った建築会社による施工が行われ、現場検査も行われています。

 

<SE構法のCAD/CAM>

SE構法の構造設計の際に使用されるSE-CADは、性能情報を取り込んだSE構法専用のCADです。このSE-CADの構造設計データはそのまま指定プレカット工場へ送られプレカットデータと連動するため、正確な情報が反映されます。

プレカットはコンピュータ制御の下、設計図通りにミリ単位の精度で加工されるため、水平・垂直を寸分違わぬように組み立てることが可能です。高い安全性能を約束するために、どこよりも厳格な精度品質を求めています。

 

<SE構法の指定プレカット工場>

SE構法では、構造部材の品質基準や性能が明確であることとトレーサビリティが条件となるため、供給プロセスを整備しています。そのため、品質協定を結んだ指定プレカット工場からのみ供給を行い、供給された構造部材の品質管理の証として「出荷証明書」を発行しています。

 

SE構法のプレカットのフロー

耐震構法SE構法は、大手メーカーと同等、もしくはそれ以上の設計生産システムによって、品質が保証された構造部材を供給しています。

主なプロセスは下記です。

1.コンピュータ管理システム

SE構法 プレカット

2.材料の受け入れ検査

SE構法 プレカット

3.​​構造材のプレカット・ドリフトピン穴あけ

SE構法 プレカット

4.接合部のスリット加工

SE構法 プレカット

5.構造材のプレカット

SE構法 プレカット

6.構造材のプレカット検査

SE構法 プレカット

7.ハンガーボルト打ちこみ

SE構法 プレカット

8.SE金物取り付け

SE構法 プレカット

9.構造材の出荷検査

SE構法 プレカット

 

<SE構法のプレカットのメリット>

1.プレカットの精度が高く、品質が安定している

SE構法はCAD/CAMシステムが確立しており、構造データに基づくプレカット加工データを正確に作成できます。その結果、構造材の加工精度を高く保てます。

 

2.プレカットの納期が安定している

大規模木造に適した設備・体制のプレカット工場で加工しますので、発注から構造材出荷までの納期が安定しています。繁忙期や特注材がある場合は、早めにご発注をお願いします。

 

3.敷地条件や搬入経路に応じたプレカット加工ができる

搬入経路によっては、道路が狭くて大きなトラックが入れないこと等により、材長の長い材料が搬入できないことがあります。そうした場合には、通し柱ではなく各層ごとの柱を金物でつなぐ設計にするなどして、現場搬入可能な構造材を加工します。

 

関連記事:「設計者・施工者のための大規模木造オンライン見学会」イベントレポート

 

SE構法へのお問合せ、ご相談について

SE構法へのお問合せ、ご相談について

大規模木造をSE構法で実現するための流れは下記となります。

 

1.構造設計

SE構法を活用した構造提案を行います。企画段階の無料の構造提案・見積りから、実施設計での伏図・計算書作成、確認申請の指摘対応等を行っております。また、BIMにも対応可能です。

 

2.概算見積り

SE構法は構造設計と同時に積算・見積りが可能です。そのため躯体費用をリアルタイムで確認可能で、大規模木造の設計において気になる躯体予算を押さえつつ設計を進めることが可能です。

 

3.調達

物件規模、用途、使用材料を適切に判断して、条件に応じた最短納期で現場にお届けします。また、地域産材の手配にも対応しております。

 

4.加工

構造設計と直結したCAD/CAMシステムにより、高精度なプレカットが可能です。また、多角形状、曲面形状などの複雑な加工形状にも対応可能です。

 

5.施工

SE構法の登録施工店ネットワークを活用し、計画に最適な施工店を紹介します。(元請け・建方施工等)

 

6.非住宅版SE構法構造性能保証

業界初の非住宅木造建築に対応した構造性能保証により安心安全を担保し、中大規模木造建築の計画の実現を後押しします。

 

↓SE構法へのお問合せ、ご相談は下記よりお願いします。

https://www.ncn-se.co.jp/large/contact/

 

まとめ

SE構法のプレカットのシステムが大規模木造に適している主なポイントは下記です。

・大規模木造は構造躯体が重要となるため、プレカットの精度が重要である

・SE構法は確立されたプレカットのシステムにより安定供給が可能

 

大規模木造においては、SE構法の構造躯体の強みを活かした構造設計により、コスト減、施工性向上を実現することができます。

SE構法は構造用集成材の中断面部材(柱は120mm角、梁は120mm幅)が標準なため、住宅と同等の部材寸法でスパン8m程度までの空間を構成できるコストパフォーマンスをうまく活用していただければと考えております。スパンが10mを超える空間は、特注材やトラス、張弦梁などを活用することも可能です。

計画段階からNCNの特建事業部に相談することで、木造建築に関する知見をうまく利用していただき、ファーストプランの段階から構造計画を相談することで、合理的に設計実務を進めることが可能です。

 

集成材構法として実力・実績のある工法の一つが「耐震構法SE構法」です。SE構法は「木造の構造設計」から「構造躯体材料のプレカット」に至るプロセスを合理化することでワンストップサービスとして実現した木造の工法です。

「耐震構法SE構法」へのご相談はこちらです。

 

また構法を問わず、木造の構造設計から構造躯体材料のプレカットに至るスキームづくりに取り組む目的で「株式会社木構造デザイン」が設立されました。構造設計事務所として、「⾮住宅⽊造専⾨の構造設計」、「構造設計と連動したプレカットCADデータの提供」をメイン事業とし、構造設計と⽣産設計を同時に提供することで、設計から加工までのワンストップサービスで木造建築物の普及に貢献する会社です。

「木構造デザイン」へのご相談はこちらです。

 

株式会社エヌ・シー・エヌ、株式会社木構造デザインへのご相談は無料となっておりますので、お気軽にお問い合わせください。