CLTの「層・プライ」

CLTパネルの用語です

CLTはラミナと呼ばれる板を並べ、繊維と直角方向に次の段を並べて接着して１枚のパネルを作っていきますが、使われる場所によっては繊維と平行に並べる段もあります。
１段１段を「プライ」と呼び、繊維と直角方向に張り合わせた「層」の組み合わせでパネルの名称を決めています。


３層３プライ
１プライが３センチのラミナだと、全体の厚さは９センチになります。
１層ごとに繊維方向を直行させて接着します。

５層５プライ
５層全てのラミナの方向を直行させています。全体の厚さは１５センチになります。

３層５プライ
同じ５プライのCLTでも、両表面のラミナが直行していません。平行になっているプライ同士は１層とみなします。全体では３層になっている５プライのパネルです。

７層７プライ
７層全てのラミナが直行している場合は７層７プライという呼び名になります。
ラミナの厚さが３センチだと、全体の厚みは１８センチにもなります。





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CLTで耐震補強 「CLT差鴨居（さしがもい）」

CLTを耐震補強に使う場合を考えてみます


新築物件にCLTを用いる場合もありますが、改装工事・・特に耐震補強にもCLTは有効です。



こういった建物を補強する場合を考えます


街中の建物で、間口が狭く梁間方向に壁が少ない場合、真横からの荷重に弱い傾向があります。
こういった建物を補強する場合、色々な補強方法が考えられます



　１．筋違、パネルによる補強
耐震工事に頻繁に用いられる工法です。
補強したい場所に柱を立てて、その間に筋違いや合板等の耐震壁を設置します。




　２．集成梁＋方杖による補強
集成梁を梁間方向に両方の柱から「方杖」で補強する方法です。
頭の辺りに方杖が張り出してくるので、その辺りが難点です。




　３．耐震フレームによる補強
集成部材を複合して門型にしたものを、梁間に設置する方法です。
２に比べると、内側にせり出す部分が少なくなっています。





　４．CLTによる補強
桁行方向にCLT壁パネルを平行に立て、その間を「CLT差し鴨居パネル」で結び、その上にCLT床パネルを載せます。
３の方法よりも、内側に部材がせり出して来ないので、より有効な部屋利用が可能になってきます。







　CLT差し鴨居
CLT差し鴨居の取り付け方法と構造的な解き方です。




CLT差し鴨居（さしがもい）

各部材の接合方法です

横荷重が加わると変形します


各部位に掛かる荷重



CLT差鴨居の両端下部の引っ張りボルトの破壊をしないように計算します。
１ユニット分に負担する横荷重を割出し、桁行方向に何か所か連続させて設置することで、内部空間のすっきりした車庫等への改装が可能になってきます。


車庫に改装する事も可能に・・



　難点

強度的に有利なCLTですが、問題は重量です。
３層CLTでも、１ｍ×１ｍで40kg。
床用パネルとして１ｍ×２ｍで80kg。
壁用パネルの１ｍ×３ｍだと120kg。

５層CLTでは更に重量が増します。
１ｍ×１ｍで70kg。
床用パネルとして使う１ｍ×２ｍで135kg。
壁用パネルの１ｍ×３ｍだと200kgにもなります。

補強する場所へ搬入するだけでも一苦労といったところでしょう。細かいパーツに分けて繋ぎ合わせる工夫が必要でしょう。


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CLTを道路として使う

CLTは道路としても使えます


海外ではCLTを建設部材としてではなく、土木資材としても用いています。
カナダ等では、舗装のできないツンドラ地帯にCLTを直接敷いて、その上を車輌や重機の乗る道路として使っているそうです。





アスファルトや砕石による舗装が不要なため、地面を傷めない利点があります。また、使用し終わった後は、CLTごと撤去し、他の場所で再使用する事もできます。

日本でも、林を切り開いて舗装をするよりも、CLTを敷いて林道とする方が有効な場合もあると思われます。


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CLTバス停の応用住宅（２）

三角形のCLT住宅です


前回、バス停プラン１を応用した住宅を提案してみましたが、今回は更にその応用として、三角形プランを作ってみました。
敷地によって建物が制約される場合でも、基本構造さえ把握していれば様々な形が実現します。



基礎と土台を設置した状況


CLTパネルを設置します


柱、梁を設置します
この梁に２階床、屋根が乗ってきます


１階床の設置


２階床の設置


階段、間仕切りの設置


屋根を設置


ガラスで覆います


全体の外観です










横から見ると薄っぺらさが分かります


裏側はパネルです




この様に、敷地自体が変形した場所でも、その敷地に合わせた形状に建物が設計できるのもCLTの利点です
また、１階の高さも通常の木造に比べて低く抑えられるので、３階建ても可能になってきます。
狭い敷地を最大限利用した住宅も可能になります。


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CLTバス停の応用住宅

CLTバス停を住宅に応用してみます


これまで何案かバス停のプランをしてきましたが、この構造を応用すれば「住宅」へと早変わりします。
バス停のスケールを２～３倍にすると、住宅の大きさになります。

バス停のプラン１を例にとってみます。



バス停プラン１です


バス停は西側がガラス面になっていたので、左右をひっくりかえします
南面、東面をガラス面にすることで採光に有効になります。


構造を引き延ばします
屋根パネルは最大３×６ｍなので、屋根パネルの受け材の検討をしなければなりません。
フルパネルにするよりも、木軸を併用した方が良さそうです。
ここでは軒桁と柱を付け加えました。


今まで屋根面だけだった所へ床パネルを入れます
２階床を入れる事で水平力への強度が確保できます


ガラスを入れます


ガラス枠を入れると、大まかな形が分かります



東側から見た様子


南面から見た様子


南西方向から見た様子




裏側はパネルのみです



実際には、パネルの割り付けや窓の配置、耐力壁の計算などの細かい作業を経て住宅としての機能が備わります。
今まで展開してきたプランが住宅に応用できるので、形や構造の面白さを楽しみながら建物の設計が進められます。

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CLTバス停の設計（８） 円形プラン

H型構造を応用した円形プランです


プラン６のH型構造を応用すると、屋根の形を色々な形状にできます。四角だった屋根を三角などの多角形、円形まで拡張できるのが特徴です。今回は、楕円の形状にしてみました。



H型構造はそのままで屋根を楕円にしてみます


ベンチと間仕切り格子の設置状況


ガラスで囲います


ガラスを支持する柱の設置状況


正面はこんな感じになります


裏側にもベンチがあります










ガラスは様々な形に配置が可能なので、屋根と併せて色々な形状の建物が実現できます。
内部に構造を集約しているので、外周部は耐力を必要とせず、自由な配置ができるのがCLTの特徴でもあります。
こういった長所を応用すれば、住宅も敷地や屋根形状に捕らわれない自由な形が実現できます。

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CLTバス停の設計（７） CLT＋トラス・プラン

CLTパネル＋トラスで「木造」らしさを強調してみました


ここまで、CLTのみで設計してきましたが、木造らしさが伝わらないので、トラスの要素も入れてみました。



梁間方向をトラス構造にしてみます


構造の様子です


ベンチを入れた様子


ガラスで囲った様子


正面はこんな感じで使われます


裏側にもベンチがあります








トラスにすることで、木造だというアピールが出来るとともに、「軽さ」や「明るさ」が確保できました。
こういった「混工法」にするのも面白いと思います。

プラン８へ

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CLTバス停の設計（６） H型プラン

耐力壁をH型に配置したプランです


プラン５までは正面が主用途で、後方は雨仕舞を考慮した施工をしなければなりませんでしたが、後方に通路的なスペースを設けて、更に耐力壁のバランスを考えた「H型配置」にしてみました。耐力壁が建物の中心に配置される「センターコア」の発想です。



H型の基本構造です


下から見ると、耐力壁の配置がH型になっているのが特徴です


ベンチと間仕切り格子を配置しました


この状態で屋根付きベンチとなります


H型は後ろ側にもベンチがあります


間仕切り格子を挟んで、背中合わせにベンチが配置されます


外周部にサッシを入れます


正面方向から見た様子


裏方向から見た様子


後方上から見た様子


構造的な部分は建物中央に集中されるため、外周部は体力的な要素の無い雨仕舞いや断熱を考えた簡易な間仕切りになります。基礎も大掛かりなモノは必要がなくなります。
このH型プランが住宅などに応用されると明るい室内空間が自由に実現できそうです。

プラン７へ

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CLTバス停の設計（５） 両側跳ね出しプラン

両側に屋根を跳ね出したプランです


プラン４の拡張版で、両サイドに跳ね出しの屋根を設けた場合です
バスの乗り降りの動線を考慮したプランで、街中で使う場合に有効です



基本構造です
プラン４の左CLTパネルをベンチ側にズラシました


ガラスを入れた状態です


サッシ枠、間仕切り格子を設置した状態です


通路部分と待合室の部分の動線がスムーズになっています
右側は仕切られて降りた人が一時的に雨宿りするスペースになります




裏側から見た状態
後ろ側に公園などがあり、通路のスペースと連携すると使いやすいと思われます


バスが停車した時に、乗車口、降車口と跳ね出し屋根の位置が合うと使いやすいです
計画時にバスの大きさ、出入り口の位置に合わせると良いでしょう



このアングルだと、乗車、降車の位置が分かりやすいです












バス停の設計時には、使用するバスの大きさが重要な要素である事がわかしました。また、設置する場所が郊外なのか街中なのか、歩道と車道との関係、周辺の状況によってもプランがガラリと変わってくる。使いやすさを追求しながら構造を設計するバランスのとれたプラン作りが必要になりそうです。

プラン６へ

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CLTバス停の設計（４）

プラン３の片側の屋根を跳ね出してみました

プラン３の左側の屋根を跳ね出してみました。待合室的なプラン３に通路的な部分を設けた場合です。



基本構造です


ベンチを配置


ガラスを入れたところ


後ろから見たところ

プラン５へ

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CLTバス停の設計（３）

プラン２の改良版です

プラン２の構造をより安定させるために、CLTパネルの壁を３枚使ってみました。



プラン３の基本構造


ガラスを入れたところ


ベンチを配置した状態


運転席側から見ると死角ができてしまいます


裏側から見た様子

プラン４へ

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CLTバス停の設計（２）

プラン１のバス停の改良版です


前回のプラン１は壁の剛心と屋根の重心が離れすぎ（偏心率が大きい）不安定になるので、その改良を行ってみました

CLTバス停　プラン２


プラン１のCLTパネルを必要最小限に抑えて、偏心率を小さくしたプラン２です。
CLTパネルは高価なので、パネルを小さくすれば、その分コストが抑えられます。



プラン２の構造体
後ろのパネルと右側面のパネルの巾を短くして、剛心を中心に近い位置に移動させます


開口部にガラスを入れた場合


開口部に格子（目隠し）を入れた場合


後方がガラスの場合の裏面
防犯上は有効となりそうです


後方が格子の場合の裏面

プラン３へ

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CLTバス停の設計（１）

CLTバス停の設計です


つくばのCLT実験棟の見学にて、CLTの構造が把握できました。前回は在来工法を基本にした現行の法律で建てられる木造軸組み＋CLTパネルのバス停プランでしたが、CLTパネルを使った場合にどのようなプランが提案できるかを模索してみます。



木造軸組み＋CLTパネルのバス停モデル
これが、CLTで実際に作った場合にどうなるか・・・



CLTパネルバス停　プラン１


前回のバス停と同等の規模の建物を想定してフルCLTパネルのプランを作ってみました。



正面から見た様子
CLTパネルを右側面と裏側に集中させて、残る左側面と正面はガラスにすることで明るい内部空間を実現できます。


左側から見た様子
バスの運転席から見た場合、中に人がいるか確認できるように、左側は全面ガラスです


右側から見た様子


裏側から見た様子
後ろ側はCLTパネルです。この２面が横の荷重を支えます


このプランが基本形となりそうです。様々なバリエーションを作ってみました。

プラン２へ


プラン３へ


プラン４へ


プラン５へ


プラン６へ



プラン７へ



プラン８へ




バス停の応用住宅

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つくばCLT実験棟見学 ＣｏＣｏ-ＣＬＴ（ココＣＬＴ）

先日、つくばのCLT実験棟を見学に行ってきました


つくばの建築研究所にCLT実験棟が建築中です。来年度の告示発表に向けて研究が急ピッチで行われているとの事です。
一般住宅と同じ規模の２．５階建て（２階+塔屋）で役30坪の実験棟です。名称はＣｏＣｏＣＬＴ（ココＣＬＴ）だそうです。



国立研究開発法人　建築研究所です


建築研究所の敷地内に建てられた実験棟の全景


階段室・・見渡す限りCLT



1階廊下吹き抜け


２階吹き抜け部


塔屋の明り窓（２．５階てです）



つくばCLT実験棟の構造

ＣｏＣｏ-ＣＬＴの壁構造は、ＣＬＴパネルを竪使いにして、パネルの上下２ヶ所にコノ字型金物で固定していく方法です。



中間部分のコノ字金物の配置


土台部分のコノ字金物


コノ字金物　大きい！


以上の構造を踏まえて、構造をモデル化していきます



パネルの上下２ヶ所をコノ字金物で固定した構造




フレームで整理するとこんな感じの構造です


横荷重を加えた場合の変形量


こういった構造モデルで構造解析を行っている様です。実際には「ルート３・水平保有耐力」を用いて、このCLTの構造計算をしているそうです。
来年度の告示には、今回のデータが反映されてくるのでしょう。告示の発表が待ち遠しいところです。


CLTバス停の設計へ・・


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CLT構造模型 伝統構法を応用したバス停

伝統的な木組み＋新しい技術であるCLTを組み合わせたバス停の提案をしました。

CLT等普及協議会にバス停建設の依頼があり、それを皮切りにCLTの構造を徐々に検討して行こうというプロジェクトです。

CLTの設計基準は、まだ実験段階で来年中に国交省が告示で発表するとのこと・・まだ現状ではスカイツリーと同様の高度な構造計算を用いなければ確認申請も通りません。
従来の木造軸組みにCLTを組み込んだ構造で何とか対応できないかと模索したのが今回のモデルです。



正面図


側面図


イメージ図


立面図を元にイメージ図を描いてみたのですが、どうも構造のイメージが掴みずらい・・という事で1/20模型を作製してみました。



フレームを組み立てた状態
ここにCLTパネルをはめ込んで行きます


CLTパネルを壁に組み込んだ状態
基礎を作ります



正面より・・


斜めより・・イメージ図に近いアングルです


裏側から・・




残念ながら、実際のバス停は他社のデザインに決まりましたが、「木軸＋CLT」のアイディアは採用された様です。まだCLTの設計基準の法整備が整っていない状態ですが、現行の構造を応用して、可能な限りCLTを使っていきたいところです。

この模型、構造が一般の住宅に応用されていくのでしょう。
フルパネルCLTになると中高層建築物に使われていきます。


CLTバス停設計へ・・


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