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1 序 建築物の強風被害の大部分が屋根ふき材, 窓ガラスを含む外装材の被害である. 外装材の被害はそれだけに止まらず, 内部の被害を引き起こしたり, 大きな構造被害のトリガーにもなる. また, 強風で飛ばされた外装材は飛散物となって他の構造物の被害や人的被害の原因となる. 外装材の被害は被害程度が比較的軽微なものが多いため, とかく軽く見られがちであるが, 近年の強風被害調査によれば, 被害を受けた建築物には注意深い耐風設計や適切な施工のなされていないものも多く見受けられる. 構造骨組を設計する際, 通常, 外装材が脱落しないことを前提として力の流れを考え, 安全性をチェックする. しかし, 外装材が脱落してしまうとその前提が崩れ, 当初の安全性を保証することができなくなってしまう. その意味で, 外装材にも構造骨組と同レベルの適切な耐風設計が望まれる 年に我が国を襲った数々の台風によって外装材の耐風性の低さが露顕するとともに, 新たな問題も浮上した. 建築材料と工法の進歩によって, 長さ数 10m にも及ぶ長尺の鋼板を屋根ふき材に使用することも可能となったが, これらが強風によって剥離, 飛散するといった被害が多く発生した. 中でも特に強調しなければいけない点は, 最新の基規準で設計された新しい建築物の外装材にも被害が発生していることである. これは, 外装材の設計, 製造, 施工のどこかに問題があることを意味している. このような被害を通して, 外装材の耐風設計に対する設計者の意識の低さが問題視され,2007 年 6 月, 建築基準法施行規則第 1 条の 3 の改正により, 建築確認申請時に屋根ふき材等に対する構造計算書の提出が求められるようになった. これは, 建築物の強風被害低減という観点からは大きな進歩といえる. しかし, 外装材には様々な種類があり, サイズ, 取り付け方法, 要求性能もそれぞれ異なる. その強風被害を低減するためには, 単なる 構造計算 だけではなく, 外装材の特性を適切に考慮した耐風設計が求められる.2006 年に発足した日本建築学会耐風設計小委員会並びに 2008 年にその活動を引き継いだ風荷重小委員会では, 外装材耐風性能 WG を設置し, 風関係の研究者, 建築設計者, 外装材メーカーの技術者が協力して, 外装材の耐風性能評価と耐風設計法について議論してきた. また, 国土交通省では,2008 年に建築基準整備促進事業 風圧力, 耐風設計等の基準の合理化に関する調査 がスタートした. ここでは, 外装材の風荷重算定に必要な風圧係数 風力係数の充実が図られるとともに, 外装材の耐風設計や耐風性能評価手法に関する実態調査が行われ, 統一した構造計算書の様式が提案された 年の建築基準法改正で, 設計方法が従来の仕様規定型から性能規定型にシフトした. これは, 設計理念が許容応力度設計法から限界状態設計法へと変わりつつあることを意味している. 許容応力度設計法では, 与えられた設計荷重に対して応力度や変位等を計算し, それらが許容値以内であれば安全であるとする. 一方, 限界状態設計法は, 建築物に要求される性能を限界状態 ( 例えば, 使用限界状態と安全限界状態 ) で規定し, それぞれに対して要求性能を満足するように設計するものである. 荷重 ( ひいては, それがもたらす荷重効果 ) および耐力にはそれぞれ不確定性やばらつきが存在するので, 建築物の安全性を確率論 ( 信頼性理論 ) に基づいた数値で表そうというものである. 許容応力度設計法では, 荷重および耐力の不確定性やばらつきは 安全率 として表され, 許容応力度の中に隠れている. 一方, 限界状態設計法では, 荷重および耐力の不確定性やばらつきは荷重係数および耐力係数を評価する際に考慮される. したがって, 設計体系としては, 許容応力度設計法より限界状態設計法の方が論理的, 合理的であることは明らかであり, 将来向かうべき方向であると考えられる. しかし, 現時点では, この手法を採用するには, 根拠となるデータとともに情報が不足していることは否めない. 特に外装材の場合, 様々な種類があり共通のクライテリアを設定しにくい, 限界状態を特定できないことが多い, 性能を評価するための試験法が必ずしも確立していない, 荷重および耐力のばらつきを定量的に評価できるほどデータが蓄積されていない, といった課題が残っている. そこで, 本書を編集するに当っては, 現行の許容応力度や許容耐力に基づく設計法を基本とすることにした.

2 外装材の強風被害を低減するには, 外装材に対しても構造骨組と同レベルの安全設計を行う必要があることは前述の通りである. そのためには, 外装材に作用する風外力やそれを受けたときの外装材の挙動を正しく理解することが重要である. 構造物の耐風設計に関する書籍はこれまで多数出版されているが, 外装材に特化したものはない. ガイドブックになるような書籍がないことが, 外装材の風荷重評価や耐風性能評価に関して正しい理解が得られていない理由の 1 つであるとも考えられる. そこで, 外装材耐風性能 WG では実際の設計で役立つようなガイドブックの作成を活動目標にした. 約 3 年間の議論を経てでき上がったのが, この 実務者のための建築物外装材耐風設計マニュアル である. ここでは, 外装材用ピーク外圧係数やピーク風力係数に関する研究成果についても, 既発表のデータを精査し, 実務で使えるような形で整理した. さらに, 現在の設計では十分考慮されていないが, 外装材の耐風性能を評価する上で今後検討が必要になる課題として, 繰り返し風荷重による疲労や飛来物の衝撃に対する耐衝撃性能についても記載した. 本書が, 文字通り実務者のためのマニュアルとなって外装材の適切な耐風設計, 耐風性能評価に役立ち, 外装材の強風被害低減に貢献できることを期待する 年 3 月日本建築学会

3 本書作成関係委員 五十音順 敬称略 構造委員会 委員長 中島正愛 幹事 大森博司 塩原 等 委員 ( 省略 ) 荷重運営委員会 主査 河井宏允 幹事 石原 直 高橋 徹 委員 安達俊夫 荒川利治 石井 透 石川孝重 植松 康 荏本孝久 奥田泰雄 神田 順 神田 亮 高田毅士 田村幸雄 堤 拓哉 中島秀雄 西谷 章 濱本卓司 久木章江 平田京子 森 保宏 山村一繁 風荷重小委員会 主査 植松 康 幹事 大竹和夫 谷口徹郎 委員 奥田泰雄 片岡浩人 片桐純治 河井宏允 菊池浩利 近藤宏二 田村哲郎 寺崎 浩 西村宏昭 松井正宏 吉江慶祐

4 原案執筆担当者 1 章 1.1 植松 康 谷口徹郎 1.2 植松 康 1.3 植松 康 1.4 喜々津仁密 菊池浩利 1.5 輿石直幸 1.6 喜々津仁密 2 章 2.1 大竹和夫 染川大輔 高森浩治 野田 博 吉田昭仁 2.2 谷口徹郎 松井正宏 2.3 松井正宏 2.4 喜々津仁密 西村宏昭 3 章 西村宏昭 4 章 西村宏昭 5 章 西村宏昭 6 章 6.1 寺崎 浩 西村宏昭 益山由佳 6.2 岡崎充隆 菊池浩利 西村宏昭 益山由佳 丸山勇祐 7 章 7.1 勝村 章 7.2 大竹和夫 岡崎充隆 岡田 創 菊池浩利 染川大輔 高森浩治 寺崎 浩 野田 博 丸山勇祐 山本 学 吉田昭仁

5 実務者のための建築物外装材耐風設計マニュアル 目 次 1 章耐風設計の基本的な考え方と留意点 1.1 外装材の耐風設計の重要性 力の流れと破壊形態 耐力および荷重のばらつきと安全性評価 外装材用風荷重の適用範囲 外装仕上材 緊結部 支持部材 適用上の留意点 外装材用風荷重と構造骨組用風荷重の相違点 外装材の部材構成と耐久性 屋根と外壁の外装部における材料 部材等の構成 耐久設計の考え方 維持保全 耐風設計の種類 標準仕様に基づく設計 許容耐力に基づく設計 16 2 章耐風設計の基本事項 2.1 外装材に作用する風力の特徴 風力 外圧 内圧 繰返し風力 外装材の耐風設計で考慮すべき事象 ピーク風力 累積疲労損傷 飛来物 風荷重評価と目標耐風性能 荷重指針による外装材用風荷重 建築基準法による外装材用風荷重 目標とする耐風性能水準設定の展望 耐風性能の評価 性能確認試験方法 許容値の算定方法 35 3 章ピーク風力に対する設計手順 3.1 風荷重 許容値 許容値の考え方 アセンブリによる耐風圧試験 許容耐力の決定 38

6 3.2.4 標準仕様の利用 外装材の構造計算書 38 4 章繰返し荷重に対する安全性の検討 4.1 繰返し荷重の種類 繰返し載荷試験 繰返し風力に対する試験 熱伸縮に伴う力に対する試験 44 5 章飛来物に対する安全性の検討 5.1 飛来物に対する安全性検討の方針 飛来物による衝撃力 耐衝撃性能の判定基準 飛来物耐衝撃試験方法 ASTM E 1886/ ガラスの耐衝撃性能試験 ISO 章外装材の設計例 6.1 ボイドと屋上目隠し壁を有する超高層事務所 建築物概要および設計方針 外装材の構造計算書 風荷重の算定 耐力の許容値の算定 セットバックした中層集合住宅 建築物概要および設計方針 外装材の構造計算書 風荷重の算定 耐力の許容値の算定 80 7 章外装材用ピーク風力係数に関する文献の活用 7.1 海外基規準 風荷重算定方法 基本風速 最新の研究例 瓦屋根 ダブルスキンファサード 庇 軒天井 バルコニー手摺 戸境壁 屋上目隠し壁および屋上広告板 建築物の付設物 ピロティ ボイド ( 高層建築物のボイド壁面 ) セットバック 120

7 種々の平面形状をもつ建築物 隣接建築物の影響 126

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