耐震構法 SE構法

コラムCOLUMN

考察 強い家をつくる

【考察 強い家をつくる vol.1】台風に強い家づくり

台風に強い家づくり

大型の台風が来ると、テレビやインターネットのニュースで、屋根や外壁が飛んだり損傷した映像を目にすることがあるかと思います。こうなってしまうと、家具・家財が風雨に晒されるだけでなく、場合によっては、その後、住むことができなくなるため、我が家がシェルターの役割を果たさなくなってしまいます。
では、こういった状況を防ぐにはどうすれば良いのでしょうか。

台風の強さと建物にかかる力

ニュースで、「平均風速」や「最大瞬間風速」という言葉を耳にすると思います。
この「平均風速」とは、10分間の平均、「最大瞬間風速」は 3秒間の平均値である瞬間風速の最大値で、この値と被害の関係は表1のようになります。なお、平均風速に対して瞬間風速は 1.5倍~3倍程度になります。

【表1 風の強さと建物被害】

風の強さ
(予報用語)
平均風速
(m/s)
瞬間風速
(m/s)
建物の被害
やや強い風 10以上
15未満
20 樋(とい)が揺れ始める
強い風 15以上
20未満
屋根瓦・屋根葺材がはがれるものがある
雨戸やシャッターが揺れる
30
非常に強い風 20以上
25未満
屋根瓦・屋根葺材が飛散するものがある
固定されていないプレハブ小屋が移動、転倒する
25以上
30未満
40
固定の不十分な金属屋根の葺材がめくれる
養生の不十分な仮設足場が崩落する
猛烈な風 30以上
35未満
50
35以上
40未満
外装材が広範囲にわたって飛散し、下地材が露出す
るものがある
40以上 60
住家で倒壊するものがある
鉄骨構造物で変形するものがある

※気象庁ホームぺージより引用

【図1 東京都 23 区に建つ階建て住宅】
【図1 東京都 23 区に建つ階建て住宅】

建物を建てる時の基準となる建築基準法では、過去の台風の記録に基づいて構造計算で用いる風速(基準風速)が 30m/s~46m/s の範囲で決められています。ということは、表1と見比べると、建築基準法では、瞬間風速で 40m/s~60m/s の猛烈な風を想定していることになります。なお、建築基準法に基づき図1に示す住宅にかかる力を計算すると、建物全体で約 4 トンの力が風によってかかることになります。

屋根や外壁が飛ぶ原因

台風によって強い風が吹くと家には、図2のように、大きく分けて 3つの力がかかります。

① 屋根を持ち上げる力

② 軒先を持ち上げる力

③ 建物に横から(水平方向に)かかる力

【図2 台風によって建物にかかる力】
【図2 台風によって建物にかかる力】

 

【図3 窓ガラスが割れた場合】
【図3 窓ガラスが割れた場合】

主に、屋根が飛ぶ原因となる力は①と②で、外壁が飛んだり損傷する原因となる力は③となります。
そして、飛散物によって窓ガラスが割れてしまうと、図3のように、室内に風が吹き込み、この風が室内から屋根を持ち上げようとするため、屋根が飛んでしまう可能性が上がります。ということは、窓ガラスが割れないように、シャッターや雨戸を取り付けることは、台風に強い家づくりに繋がることになります。
また近年では、耐風性能が高い留め付け方の瓦などの屋根葺き材や、外壁材も開発されており、これらの商品を使うことで風によって家が損傷することを防ぐことが可能です。
窓ガラスが割れない場合であっても、図2の〇で囲んだ軒と桁(梁)の留め付け部分には屋根を持ち上げようとする力がかかります。この部分について建築基準法では、「緊結すること」とだけ書かれており、要求性能は書かれていません。この部分の要求性能を図1の住宅を例に構造計算すると、長さ1mあたり170kgの力になります。これに対して、釘1本で留めただけだと19kg、一般的な木造住宅で使われるひねり金物と呼ばれる補強金物だと140kgの力にしか耐えられないため、屋根が飛ぶ可能性が高くなります。一方、SE 構法で使われるタルキビスだと200kg、台風に対して安全な家が設計できます。

図4のように、風によって建物に横から力がかかると建物が傾きます。そうすると、外壁も同じように傾こうとするのですが、外壁が変形しにくいもの(例えば、モルタル塗り)や変形に追従できても外壁の留め付け方が十分でないと外壁が損傷するため、そこから雨漏りしたり、場合によっては、その隙間から風が吹き込むことで外壁が飛んで行ってしまいます。
そのため、横からの力に強い家=耐風性能・耐震性能が高い家を設計すれば建物は傾きにくく(変形しにくく)なるため、外壁の損傷が小さくなります。
なお、ニュースで台風によって倒壊した住宅の映像を目にすることがあるかと思いますが、これらの多くは築年数が古く、耐風性能(=耐震性能)が低いことが原因の場合が大半です。

【図4 建物に横からの力がかかった場合】
【図4 建物に横からの力がかかった場合】

まとめ

台風に強い家を作るには、

① 窓ガラスが割れないようにシャッターや雨戸を取り付ける

② 風に強い留め付け方法の屋根材や外壁材を使う

③ 耐風性能(=耐震性能)が高くなるように構造計算する

の3つがポイントとなります。
特に、③については、構造計算すると建物の各部分にかかる力を求め、それに耐えられる金物を選択するため、台風に対して安全な建物が設計できます。

小谷 竜城

株式会社エヌ・シー・エヌ 技術開発部所属
東京大学農学生命科学研究科生物材料科学専攻 博士課程修了
博士(農学)

一覧に戻る

工務店検索

PICKUP CONTENTS

  • 熊本地震シミュレーション
  • SE構法施工実例
  • 家づくり構造計算ナビ

GROUP SITE

  • 重量木骨の家
  • 大規模木造建築
  • 耐震住宅100%実行委員会