木造公共建築物の計画・設計方法

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1 ( 一社 ) 長野県建築士事務所協会 木造建築物の耐久性向上の ポイント 2016 年 3 月 30 日 中島正夫 関東学院大学建築 環境学部

2 木造建築物の維持保全

3 木造建築物の維持保全の流れ 1. 建物点検 2. 劣化 不具合の程度判定 5. 補修工法選定のための条件整理 6. 補修工法の選定 9. 補修工事実施 10. 工事結果の検査 3. 調査診断 ( 事前 1 次 2 次 3 次 ) 4. 補修の要否判定 7. 補修工法の仕様設定 8. 施工計画書作成 11. 補修工事後の維持保全計画の作成 提案

4 木造建築物の点検項目と点検周期例 部位等劣化現象点検周期 ( 年 ) 地盤亀裂 1,2 不同沈下 2,5,10 軟弱 2,5,10 基礎亀裂 1,2 折損 1,2 不同沈下 2,5,10 土台基礎からのズレ 1,2 基礎からの浮き 5,10 腐朽 蟻害等による断面欠損 柱傾斜 1,2 腐朽 蟻害等による脚部断面欠損 5,10 5,10 部位等劣化現象点検周期 ( 年 ) 壁 外壁 仕上げ材の脱落 剥落 仕上げ材の亀裂 1,2 2,5,10 腐朽 蟻害など 5,10 雨漏り 1,2 内壁亀裂 1,2 剥落 1,2 腐朽 蟻害など 5,10 床たわみ ( 全体 ) 1,2 同 ( 局部 ) 1,2 傾斜 ( 全体 ) 1,2 同 ( 局部 ) 1,2,5,10 きしみ ( 床鳴り ) 1,2 天井剥落 脱落など 2,5,10 屋根雨漏り 1,2 建設大臣官房技術調査室監修 木造建築物の耐久性向上技術 1986

5 腐朽診断例 (1 次診断 ) 点検項目点検方法診断基準対応措置 腐朽 菌糸および子実体その他腐朽等の現況 目視 打診 触診 圧入 1 建物全体に劣化の兆候も被害も一切ない 健全 2 劣化の兆候はあるが触診 圧入 目視などによる明確な被害が確認できない 要環境改善 + 経過観察 結露水による土台の腐朽 3 明確な被害は見られるものの 局所的かつ断面の 20% 程度以内である 4 明確な被害が部材の大半に見られ その 1 箇所以上に材表面から辺長の 20% 以上に達する被害がある 要部材補修 + 要環境改善 要部材交換 + 要環境改善 雨漏りによる野地板の腐朽 5 明確な劣化の兆候があるが 仕上げ材などで覆われていて直接木部を確認できない 要精密診断 + 要環境改善建物所有者に了解を得て 仕上げ材をはがさなければ被害の有無は判定不可能 重点点検箇所 :1 外壁 開口部回り 軒回り 水回り 1 階床組 外部バルコニーなどの水が滞留しやすい箇所 2 木口面に水が作用しやすい部材 ( 柱脚部 母屋 垂木端部など )3 水平部材の上部あるいは下部で水が滞留しやすい箇所 ( 外部バルコニー床 手すり材など ) 4 下部にコンクリートなどの抱湿材料が接触する部位 写真出典 :( 社 ) 日本しろあり対策協会 蟻害 腐朽検査員のための現場調査補助写真集 2007

6 蟻害診断例 (1 次診断 ) 点検項目点検方法診断基準対応措置 しろありによる蟻道 蟻土および被害 目視 打診触診 圧入 1 建物全体に劣化の兆候も被害も一切ない 健全 2 劣化の兆候はあるが指触試験 圧入検査 目視などによる明確な被害が確認できない 要環境改善 + 経過観察 ヤマトシロアリによる床組の被害 3 明確な被害は見られるものの 局所的かつ断面の 20% 程度以内である 要部材補修 + 要環境改善 4 明確な被害が部材の大半に見られ その 1 箇所以上に材表面から辺長の 20% 以上に達する被害がある 要部材交換 + 要環境改善 イエシロアリによる小屋組の被害 5 明確な劣化の兆候があるが 仕上げ材などで覆われていて直接木部を確認できない 要精密診断 + 要環境改善建物所有者に了解を得て 仕上げ材をはがさなければ被害の有無は判定不可能 重点点検箇所 :1 敷地回り ( 伐根 垣根 木杭 木材片など ) 2 基礎回り ( 基礎立ち上がり部 ) 3 外壁回り ( 北側外壁 樋回り 開口部回りなど ) 4 床回り ( 振動 床鳴り 傾斜などがある箇所など ) 5 水回り ( 仕上げにひび割れがある箇所など ) 6 小屋裏 天井回り ( 特にイエシロアリ アメリカカンザイシロアリに対して ) 写真出典 :( 社 ) 日本しろあり対策協会 蟻害 腐朽検査員のための現場調査補助写真集 2007

7 腐朽 蟻害の 2 次診断例 ピロディンによる 2 次診断事例 レジストグラフによる 2 次診断事例

8 腐朽 蟻害の 2 次診断例 シロアリ検出用 AE センサー 超音波による 2 次診断例 シロアリ検出用電磁波レーダー 空胴部検出用サーモグラフィカメラ その他の 2 次診断向け検査機器

9 腐朽の 3 次診断例 現場から腐朽材サンプルを採取し 腐朽菌の有無 同定をしたい場合の方法 1 上 : 顕微鏡や CCD カメラで担子菌特有のクランプ ( 上記写真参照 ) を探索 これがあれば腐朽菌 2 右 : 木材腐朽菌が出す酵素に対する抗原抗体反応を利用 診断キットが市販されている 3 右端 : 近年 技術が進んだ DNA 解析法を利用して遺伝子レベルで腐朽菌種類を同定できる

10 集成材のはく離診断例 梁などのせん断力を受ける集成材 点検項目点検方法診断基準対応措置 接着層のはく離 隙間ゲージ ( 厚さ 0. 5mm 程度のもの ) 目視計測 ( 隙間ゲージによる ) はく離がない 一部に深さが材幅の 1 割未満のはく離がある 深さが材幅の 2 割未満のはく離がある 健全 経過観察 経過観察の上 進行性の場合は要精密診断 明瞭なはく離が材中央部にあり 深さが材幅の 1/2 未満のもの 専門家による精密診断の上 補修をするなど進行を止める措置をとる 玄関ポーチ集成柱のはく離 上記の状態で 深さが材幅の 1/2 以上のもの 専門家による精密診断の上 構造耐力に影響するか検討し 必要が有れば 補強あるいは部材交換 重点点検箇所 :1 乾湿の影響を受けやすい箇所 2 柱脚部 3 接合部 4 空調の吹き出し口 5 屋外露出部

11 未接着部を有する集成材の強度評価 実験 1 梁などに使用される集成材の接着層の干割れ はく離を想定 2 集成材の接着層の一部に未接着部を設定 32 点荷重式せん断試験を実施 未接着部の深さや位置が集成材の強度へ及ぼす影響を評価 出典 : 日本集成材工業協同組合 集成材建築物の耐久性調査委員会報告書 国土交通省木造住宅 建築物の整備促進に関する技術基盤強化事業報告書

12 集成材試験体のラミナ等級構成 構成 等級樹種接着剤 断面寸法ラミナ厚さ積層数 10 たて継ぎなし JAS 対称異等級構成 E105-F300 カラマツレゾルシノール フェノール樹脂接着剤幅 120mm 厚さ300mm 30mm 1 L125 2 L110 3 L100 4 L80 5 L80 6 L80 7 L80 8 L100 9 L L125

13 未接着部の設定方法 AITC Technical Note No.18 集成材に生じた割れに関する強度低減係数 Shear critical zone( せん断危険域 ) を参考に 未接着部の位置 深さ 長さ 形状を設定 D/4 Shear critical zone( せん断危険域 ) D D/2 D/4 L/4

14 集成材試験体の未接着部の作製 方法 マスキングテープを貼る テープの上から接着剤を塗布 テープをはがす この部分が未接着部となる

15 集成材試験体の未接着部の概要 未接着部深さ (%) 0mm (0%) 30mm (25%) 60mm (50%) 90mm (75%) 120mm (100%) 未接着部長さ :558mm コントロール 内層に未接着部 外層に未接着部

16 2 点載荷式せん断試験の実施 (ASTM D ) 未接着部

17 荷重 (kn) 内層に未接着部のある試験体の 試験結果 mm 30mm コントロール 90mm mm スパン中央部の変位 (mm)

18 荷重 (kn) 外層に未接着部のある試験体の 試験結果 mm 90mm 30mm コントロール 120mm スパン中央部の変位 (mm)

19 せん断強さ (N/mm2) 未接着部の深さとせん断強さの 関係 5 4 コントロール 外層に未接着部がある場合 内層に未接着部がある場合 カラマツのせん断基準強度 3.6 N/mm 2 劣化等級 (25%) 未接着部の深さ (50%) (mm)(75%) (0%) 0 Ⅲ Ⅳ Ⅳ 未接着部深さ ( 未接着部率 %) (100%) Ⅴ

20 木部の蟻害 腐朽箇所の補修指針 1 次診断 非破壊診断による定性的診断 目視 打診 触診 含水率測定 2 次診断 微破壊を伴う定量的診断 ピロディン レジストグラフ 超音波 その他 残存部分が十分に強度を有している 残存部分が十分な強度を有していない 腐朽箇所 + 前後約 30cm を交換 1 基本的には表面劣化箇所の部分修理により補修可能 2 具体的な方法は 建物管理者などと協議のうえ決定 3 腐朽 蟻害の原因となった水分 湿分の作用が再発しないように措置 1 基本的には劣化箇所の全部または部分交換が必要 23 上記と同様の措置

21 木部の補修事例 - 石川県 水産センター小屋組材腐朽部分の補修例 - 国土交通省大臣官房官庁営繕部 公共建築物における木材の利用の取り組みに関する事例集

22 集成材の干割れ部の補修 一般的工程 1 素地処理 ( サンディング ) サンダーにより木部表面の汚れ 塗装を落とす 2 素地処理 ( 埋木 ) 幅が 6mm 以上の割れを対象とする 3 素地処理 ( コーキング ) 幅が 2mm から 6mm 未満の割れを対象とする 4 木材保護塗料塗り (1 回目 ) 塗布量は樹種 木材仕上げにより変化する 5 木材保護塗料塗り (2 回目 ) 必ずしもメーカー基準塗布量に達しないことに注意

23 集成材干割れ部の補修事例 アーチ部補修前の状態 アーチ部サンディング 高欄部補修前の状態 高欄部サンディング前後の様子 出典 : 中島正夫ほか 実使用環境下における集成材の耐久性 劣化診断 補修方法に関する調査研究報告書, 日本集成材工業協同組合

24 集成材干割れ部の補修事例 アーチ部埋木処理部 アーチ部コーキング処理部 高欄部埋木処理部 高欄部コーキング処理部 出典 : 中島正夫ほか 実使用環境下における集成材の耐久性 劣化診断 補修方法に関する調査研究報告書, 日本集成材工業協同組合

25 集成材はく離部の補修方法の検討 実験 1 梁などに使用される集成材の木部 接着層のはく離を想定 2 集成材の接着層の一部に未接着部を設定 33 種類の補強方法を検討 42 点載荷式せん断試験を実施 補強による強度回復効果の検討

26 未接着部深さ 補修用集成材試験体の概要 種類の補修を行う 未接着部長さ < 試験体側面図 > < 未接着部断面図 >

27 エポキシ樹脂注入による補修方法 鋸目を入れる エポキシ樹脂を注入 < 側面 > シール剤 シリンダー シリンダー取付口 < 補修部横断面 >

28 ラグスクリューによる補修の仕様 座堀 先孔をあける < 側面 > ラグスクリューを締め込む < 補修部上面 >

29 グルーインロッドによる補修の仕様 ボルト 先孔 先孔をあけ ボルトを挿入 < 側面 > エポキシ樹脂を充填 < 補修部上面 >

30 荷重 (kn) エポキシ樹脂注入による補修効果 mm 60mm 90mm コントロール スパン中央部の変位 (mm)

31 荷重 (kn) ラグスクリューによる補修効果 300 コントロール mm 60mm 120mm スパン中央部の変位 (mm)

32 荷重 (kn) グルーインロッドによる補修効果 mm 90mm120mm コントロール スパン中央部の変位 (mm)

33 木材表面塗装部の点検 日常点検の要点 A. 造膜型塗料の場合 1 清掃による汚れ除去 2 塗膜欠陥の早期発見 B. 含浸型塗料の場合 1 清掃による汚れ除去 2 基材割れの早期発見 3 降雨時の濡れ具合の観察 4 水平部材上部の水の滞留チェック 5 腐朽やカビの発生チェック 出典 : 木口実 木の学校づくり - その構想からメンテナンスまで - 文部科学省

34 木材表面塗装部の補修 再塗装の要点 A. 造膜型塗料の場合 1 再塗装の目安 : 塗膜欠陥が塗装面の 10% を超えた時点 2 再塗装方法 : 高圧洗浄水などによる旧塗膜除去 乾燥 サンディングによる塗面研磨 再塗装 3 再塗装までの一般的期間 : 透明系で 1 年から 3 年 着色系で 5 年から 10 年 B. 含浸型塗料の場合 1 再塗装の目安 : 顔料が落ちて木材基材が見え始める時点 2 再塗装方法 : 高圧洗浄水などによる汚れ除去 乾燥 同一塗料で再塗装 3 再塗装までの一般的期間 : 透明系で 1 年 半透明系で 2 年から 3 年 着色系で 3 年から 4 年 4 再塗装により暗色化するので 適宜漂白など行う 出典 : 木口実 木の学校づくり - その構想からメンテナンスまで - 文部科学省

35 木材表面塗装部の補修 - 含浸型塗料の再塗装 - 塗装再塗装再塗装再塗装 3 年 3 年 3 年 塗装再塗装再塗装 3 年 6 年 表面割れが増加し次回再塗装時には塗料浸透性が増加し塗装耐候性は最初の 2 倍程度に向上する 出典 : 木口実 集成材建築物の設計 施工マニュアルに関する報告書 国土交通省木造住宅 建築物の整備促進に関する技術基盤強化事業報告書

36 おわりに 公共木造建築物は長期使用を前提に 十分な耐用性と耐久性を確保する 木造建築物の耐久性は 建設時の劣化対策とともに 維持保全の良否に大きく依存する 予防保全としての維持保全を的確に実施するには 計画的な予算的措置が不可欠となる 適切な劣化対策と維持保全を実施することにより 木造建築物の評価を損なわない努力をすべきである

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