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 日建設計と住友林業は木質梁(はり)と鉄筋コンクリート(RC)床版を組み合わせた合成梁構法を共同で開発した。スパンは従来の木質梁の2倍に当たる約12mを、梁せいは従来の4分の3程度の90cmを実現。スパンを大きく飛ばすとともに階高を抑えられるため、中高層木造建築物に適した構法といえる。両社はオフィスや学校、病院での活用を目指す。2022年4月に日本ERI(東京・港)から構造性能評価を取得済みだ。

日建設計と住友林業が共同で開発した合成梁構法。木質梁とRC床版を強固に接合する(資料:日建設計、住友林業)
日建設計と住友林業が共同で開発した合成梁構法。木質梁とRC床版を強固に接合する(資料:日建設計、住友林業)
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長さ12mの合成梁の実大曲げ試験の様子(写真:日建設計、住友林業)
長さ12mの合成梁の実大曲げ試験の様子(写真:日建設計、住友林業)
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 異なる材料の梁と床スラブを一体化する合成梁は、単体の梁に比べて剛性や耐力を高められる。鉄骨梁とRC床版の組み合わせが一般的だ。日建設計と住友林業は、鉄骨を製材や集成材、LVL(単板積層材)などの木質梁に置き換えることで、高層木造に適した新たな合成梁を開発した。

 住友林業筑波研究所建築グループの長島泰介チームマネージャーは、「開発のポイントは、木質梁とRC床版の接合方法だ」と話す。

 合成梁では異なる材料を強固に接合する必要がある。そこで考案したのが、木質梁の上面に約250mmごとに深さが約35mmあるのこぎり状の凹凸を付け、直径16mmの六角ラグスクリューを打ち込んでRC床版と一体化する方法だ。長島チームマネージャーは、のこぎり状の凹凸の効果について「平らな場合と比べて、六角ラグスクリューの本数が10分の1で済む」と説明する。

木質梁にのこぎり状の凹凸を付けて、そこに直径16mmのラグスクリューを打ち込む(写真:日建設計、住友林業)
木質梁にのこぎり状の凹凸を付けて、そこに直径16mmのラグスクリューを打ち込む(写真:日建設計、住友林業)
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 合成梁にすると、木質梁を単体で使用するよりも梁せいを抑えられるので、耐火被覆の面積が減る。階高を抑える効果と相まって、建設費を削減できる。

 開発した合成梁には、住友林業の木造耐火部材「木ぐるみ」シリーズも適用できる。同シリーズの「木ぐるみCT」については21年2月、梁部材で3時間耐火構造の国土交通大臣認定を取得。15階建て以上の建築物に使えるようになった。木ぐるみCTでは耐火被覆材に一般流通材のCLT(直交集成板)や不燃材などを使うため、コストを抑えられるのが特長だ。

 合成梁にするメリットはほかにもある。床スラブに木材ではなくRC床版を用いることで、居住性を高められるのだ。木材は鉄やコンクリートに比べて軽量で、歩行振動によって揺れやすく、床に使用する際は遮音性能の確保が課題になる。