地震と住宅の新常識
金物工法とは？特徴や在来工法との違い・メリット・デメリットを解説のインデックス
「地震に強い家と自由度の高い間取り、どちらも実現させたい」
理想の住まいづくりを目指す方にとって、住宅の工法や施工会社選びは重要な検討項目ではないでしょうか。
この記事では、建物の接合部の強度に深く関わる「金物工法」についてくわしく解説します。耐震性のかなめとなる金物工法の基本的な仕組みや在来工法との違い、さらにメリット・デメリットまで幅広くご紹介します。
はじめに、金物工法の特徴や仕組みについて見ていきましょう。
金物工法とは、木造建築の接合部に専用の金物部品を使用して、強度や施工精度を高める工法のことです。
伝統的な工法では、木材同士を「仕口（しくち）」や「継ぎ手」といった木組みの手法で接合していました。しかし、在来工法は木材の断面欠損が多く歪みがでやすいことや、強度にばらつきが出やすいなどの弱点があり、地震など外力の影響を受けやすいという課題があります。
日本では、阪神淡路大震災を契機に柱の引き抜けを防ぐホールダウン金物の仕様が義務付けられ、その後、接合部を金属部品で補強する金物工法の開発・普及が進みました。
金物工法では、事前に工場で加工（プレカット）木材や部材を現場では金物を使って組み立てます。
プレカットにより部材の断面や接合部の精度を高められるため、現場での調整作業が少なく、施工時間の大幅な短縮が可能です。現場での手戻りやミスも軽減されることから、作業効率の向上や品質の安定も期待できます。
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接合部の強度を高めるために欠かせない、金物パーツの種類や特徴を見てみましょう。
「HSS（High Strength System）金物」は、木造建築の可能性を拡げる目的で開発されたフレームシステムです。HSS金物の仕様により、在来工法で必要とされる羽子板ボトルや各種プレートなどを使わず、高強度で耐震性に優れた軸組が可能になります。
HSS金物は、部材の中に組み込むタイプが主流で、外観から金物が見えにくい設計が特徴です。また、部材に内蔵することで金物と木材との一体性が高まり、剛性が向上します。
構造的な安定性を損なわず、美しく仕上げられる点も魅力の1つです。
「SE金物」は、SE構法の株式会社エヌ・シー・エヌが独自に開発した接合用の金物です。
SE金物は、木造住宅でも鉄骨造さながらの頑強なフレーム構造ができるよう設計されています。SE金物の特徴については後半でくわしく紹介します。
金物工法は、在来工法とはどんな違いがあるのか、以下の5つの項目で比較してみましょう。
金物工法では、金属パーツの使用によって、在来軸組工法の「仕口」と「継ぎ手」の弱点を補い、強度や精度を高められます。
仕口と継ぎ手は、どちらも部材の接合方法や接合部分のことです。在来工法では木材に「ほぞ」と呼ばれる穴加工を施して嚙み合わせます。強度や設置場所、意匠性に応じて「鎌継ぎ」「追掛大栓継ぎ」「腰掛け蟻継ぎ」などさまざまな種類があります。
しかし、在来工法による軸組みは職人の技術と経験によるところが大きく、近年では職人の高齢化や人手不足などにより品質のばらつきや作業効率の低下も大きな課題とされます。
金物工法の導入により、在来工法の仕口や継ぎ手を金属製のパーツに置き換えることで強度を高めることが可能になり、品質の安定化や生産性の向上にも役立ちます。
金物工法は、規格化された金属パーツの導入によって木材の断面欠損を少なく抑えられるため、接合部の強度を一定の水準に保ちやすいのが大きな特徴です。
一方、在来工法の接合部は、ほぞの加工によって部材の断面欠損が多く、外力が加わると外れたり折れたりするリスクがあります。また、施工の精度は職人の技術や熟練の度合いに依るところが大きく、仕上がりや強度に差が出やすい点にも注意が必要です。
金物工法は、工場でのプレカット加工後、現場で金物を取り付けて組み立てる流れのため、工期を大幅に短縮できる点が強みです。
それに対して在来工法では、現場での加工が中心となるため、時間や人手、手間がかかる可能性が高くなります。天候に左右されやすく、手戻りも発生しやすいため、工期は長くなりがちです。
金物工法では、剛接合によって構造の強度を高く維持しやすいため、柱や壁を減らして設計や間取りの自由度を高めることも可能です。構造上の安定性を保ちながら、大きな窓や吹き抜け、勾配天井といったデザイン性の高い間取りも取り入れやすくなります。
在来工法では、接合部においても構造上の制約が多く、間取りや空間デザインの自由度はやや低めです。そのため、構造上の強度を優先すると、希望の間取りが実現できないこともあります。
金物工法は、専用金物の費用によって初期コストが割高です。また、プレカットにかかる設備や技術費が加算されて割高になる傾向があります。しかし、品質が均一で耐久性も高いことから、長期的にはメンテナンスや修繕にかかる費用を抑えることが可能です。
在来工法は、木材の性質や職人の技術によって品質にムラが出やすい傾向があります。そのため、初期コストは抑えられますが、長期的には維持管理コストが発生することを見込んでおく必要があるでしょう。
金物工法は高い強度をはじめとするメリットがたくさんありますが、導入にあたっては押さえておくべき注意点もあります。
メリットとデメリットの両面を押さえ、納得したうえで導入を検討しましょう。
金物工法のメリットは地震に強い家づくりができることです。専用の金物の使用で接合部の剛性が高められ、地震の際に構造が変形するのを最小限に抑えられます。
また、プレカットによって正確な寸法や角度で切り出せるため、強度が増すとともに品質の安定が図れます。
プレカットした木材と専用金物の使用により、少人数でも効率的に組み立てられ、工期の大幅な短縮が可能です。
さらに、金物工法ならではの剛性により、柱や壁を減らせるため設計の自由度が高くなります。そのため、大空間のリビングや、吹き抜け、勾配天井にも対応可能です。
金物工法を用いた「フロッキン狭小壁」などを活用すれば、狭小地の住宅でも耐震性を高めながら自由度の高い間取りを実現できます。
金物工法の専用金物は、在来工法に使用される汎用性の高い金物と比べて割高です。使用量も多いことから、建築コストが高くなる傾向があります。
また、現状では、HSS金物やドリフトピンなどの特殊な金物の施工に対応可能な業者は限られています。安心して任せるためには、技術力と実績のある業者を見極めることも重要です。
さらに、金物工法では、在来工法以上に構造設計の専門知識と技術が求められます。構造設計の段階で、使用する金物の種類や配置、接合部の強度計算などを適切に行う必要があるからです。そのため、金物工法を採用する場合は、高い構造設計力を持つ施工会社を選ぶことが不可欠です。
金物工法の家は接合部の強度が高いことから、在来工法では実現が難しい大空間や吹き抜け、勾配天井など、開放感のある設計の可能性が広がります。
在来工法では接合部の弱点を柱や筋交いや耐力壁で補う必要がありますが、剛接合の金物工法なら高い強度と安全性を保ちながらラーメン構造による大きな開口部を作れます。
そのため、金物工法は高い耐震性能と吹き抜けリビングや大開口窓のある開放的な間取りを両立したい方から選ばれています。
金物工法が地震に強い理由は、構造上の特徴によって裏づけられます。
金物工法では、ホールダウン金物により柱の引き抜きを防ぐとともに、柱と梁の剛接合により軸組み全体を一体化させることで、水平方向の揺れに対抗します。
この構造上の特性により、地震時の接合部の変形量や、建物全体に揺れが広がるのを抑えられます。
金物工法を採用して構造を強化することで、現状で最高等級である「耐震等級3」にも対応可能な住宅設計が可能になります。
金物工法では工場でプレカットされた部材に標準化された金物を取り付けますが、これによって人の手による施工上の誤差を最小限に抑えることが可能になります。
そのため、構造設計通りの性能を現場でも再現しやすく、施工ミスによる強度低下リスクを軽減し、高い精度と品質を維持することができます。
SE構法は、柱と梁を剛接合し、壁に筋交いを入れなくても強い構造躯体を作れる木造住宅の建て方です。ここからは、SE構法が高い耐震性を実現できる理由、そしてエヌ・シー・エヌが独自に開発したSE金物の特徴を解説します。
SE構法の家では、断面欠損を最小限に抑えられるSE金物とSボルトを組み合わせることで、より高度な剛接合が可能です。Sボルトは従来の金物工法の弱点を解消するために開発された金属部品で、SE構法の家は全棟にSボルトを採用しています。
ピン接合も在来工法の接合部分の強度不足を補うために用いられますが、地震の際に水平方向の力が加わると倒れてしまうため、筋交いやブレースなどによる補強が欠かせません。
一方、SE金物は木材本来のしなやかな強さと一体化しやすく、接合部に強い力が加わっても外れたり折れたりしにくくなります。凹凸加工が施されたSボルトをねじ込むことでさらに一体感が高められ、地震時の横揺れにも耐える堅牢なラーメン構造を実現します。
SE構法では、すべての家に対して構造計算を行い、専用の構造計算ソフトを用いて安全性を数値化しています。
柱や梁、接合部などの耐力や変形量なども具体的な数値に置き換えることで、安全性の「見える化」が可能になり、設計者や施工者はもちろん、お施主様も評価しやすくなります。
SE構法の構造計算の特徴や在来工法で採用されている方法との違いについて、より深く知りたい方は、こちらの記事もご覧ください。
SE構法の家は、実際の地震を想定した耐震シミュレーションをオプションで選択できます。このシミュレーションでは、設計段階で地震が起こった場合の揺れや損傷を専門家とともに検証することができます。
ポイントは、「設計前に確認できる」ということです。具体的には、建物の構造設計をした段階で、構造躯体にこれまでに起こった大地震の地震波をインプットして、揺れや損傷に対する耐性を「見える化」します。
一般的に耐震面で不安視される大空間や大開口の間取りも、SE構法ではお施主様自身が地震時の影響を検証・確認のうえ採用を判断できることも高く評価されています。
耐震シミュレーションの内容や方法は、下記の記事からくわしくご覧いただけます。
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耐震シミュレーションとは？本当に地震に強い家かどうか検証する方法
金物工法は、在来工法における接合部の弱点を解消し、耐震等級3の実現も可能にする、木造建築の新しいスタンダードです。耐震性も自分らしい開放的な空間づくりもあきらめたくない人にとって、金物工法は頼もしい選択肢といえるでしょう。
SE構法では、エヌ・シー・エヌが独自開発した金物を使用したラーメン構造を採用。お施主様の不安を解消し、納得したうえで選べるよう、構造計算や耐震シミュレーションによって安全性の「見える化」にも力を入れています。
金物工法の家づくりに興味を持たれた方は、お気軽に、SE構法の登録工務店にお問い合わせください。
SE構法は、木造住宅の構造技術です。丈夫な材料とラーメン構法による強い構造躯体と、一棟一棟に対する基礎から上部までの厳密な構造計算を行う点が最大の特長です。私たちの特長を是非ご覧ください。
株式会社エヌ・シー・エヌが開発した構法で、集成材とSE金物による堅牢な構造媒体を持ちすべての建造物に対してひとつひとつ構造計算（許容応力度等計算）を行うことで、
を同時に実現できる構法です。
（施工は全国の登録工務店でしか行うことができません。）