木造住宅の基本構造とは?家を建てる時に役立つ、構造や工法までの知っておくべき木造住宅の基礎知識
木造住宅は、基礎となる構造があり、その上に木の骨組みがありいくつかの工法があります。「木造住宅」というのは知っていても、このような具体的な構造については知らない方が多いかもしれません。
本記事では木造住宅の基礎知識として、「基本の構造」や「各部名称」、知っておくべき「木造住宅構造計算」について解説します。
本記事では木造住宅の基礎知識として、「基本の構造」や「各部名称」、知っておくべき「木造住宅構造計算」について解説します。
木造住宅の主な2種類の工法
木造住宅の造り方には、主に2種類の工法があります。
• 木造軸組工法(在来工法)
• 枠組壁工法(2×4工法)
さらに、鉄骨造で採用されていたラーメン工法を木造住宅に応用した工法もありますが、基本の2種の工法についてご説明します。
1. 基礎工事…鉄筋コンクリートの基礎を造る工事。目安期間は1カ月ほど。
2. 建方工事…柱梁などの木構造を建物の形に組み上げる作業。目安期間は1~2週間ほど。
3. 外装仕上げ工事…組み上がった構造材に屋根材や外壁材を取り付ける作業。
4. 内装仕上げ工事…壁や床の仕上げ、設備機器の取り付けなど
• 開口部を広くとれる
• リフォームを行いやすい
• 施工業者の選択肢が多い
木造軸組工法は日本に古くから親しまれている工法であるため、対応している施工業者が多いです。そのため、多くの業者から相見積もりをとりやすく、近くの工務店や大工さんとの信頼関係を築いて、世代を超えて長くみてもらいやすいといったメリットがあります。
また、従来は後述する枠組壁工法(2×4工法)の方が耐震性・気密性・断熱性が高いと言われていましたが、昨今では在来工法と2×4工法とで、遜色はありません。
面で建物を支える工法であるため、耐震性や気密性、断熱性に優れている特徴があります。また、木造軸組工法はその場で木材を加工しますが、木造枠組壁工法は工場生産であるため、職人さんの質を問わず、3~4カ月と工期がやや短いのも特徴です。
木造枠組壁工法は、1階の床組から始まり、柱を建てる前に床に断熱材を敷きつめ、合板を貼り付けます。その後、壁のパネルを以下の順番で建てていきます。
1. 1階外壁
2. 1階内壁
3. 1階の床兼2階天井
4. 2階の外壁
5. 2階の内壁
この段階ですでに壁がある状態になるので、仕上げ工事の作業量が少なくなります。ただし、下の階から作り、屋根を最後に作るため、梅雨時などには木材や合板を濡らさない配慮が必要です。
• 工期が短い
• 品質が一定
枠組壁工法は、材料が規格化されているため、施工期間が短く、職人の腕による質のバラつきもありません。作業がスムーズに進むので、工期も短く済みます。
• 設計の自由度が低い
• 開口部を広くしにくい
• リフォームの際に制限が生じる
木造軸組工法のメリットの反対が、枠組壁工法のデメリットと考えて良いでしょう。
耐震性と防火性については、枠組壁工法の方が優れていると言われていましたが、昨今では枠組壁工法のメリットを取り入れた木造軸組工法が一般的になってきたため、その点の差はないと言えます。
• 木造軸組工法(在来工法)
• 枠組壁工法(2×4工法)
さらに、鉄骨造で採用されていたラーメン工法を木造住宅に応用した工法もありますが、基本の2種の工法についてご説明します。
木造軸組工法(在来工法)
木造軸組工法とは、神社仏閣の建築にも採用されている伝統的な工法で、在来工法とも呼ばれています。柱、梁など多くの部材を組み合わせて骨組みを造り、建物を支える構造です。木造軸組工法施工の流れ
木造軸組工法の流れは、施工業者によって異なる部分もありますが、基本的には以下の流れで行われます。1. 基礎工事…鉄筋コンクリートの基礎を造る工事。目安期間は1カ月ほど。
2. 建方工事…柱梁などの木構造を建物の形に組み上げる作業。目安期間は1~2週間ほど。
3. 外装仕上げ工事…組み上がった構造材に屋根材や外壁材を取り付ける作業。
4. 内装仕上げ工事…壁や床の仕上げ、設備機器の取り付けなど
木造軸組工法のメリット
木造軸組工法のメリットは、以下の3点です。• 開口部を広くとれる
• リフォームを行いやすい
• 施工業者の選択肢が多い
木造軸組工法は日本に古くから親しまれている工法であるため、対応している施工業者が多いです。そのため、多くの業者から相見積もりをとりやすく、近くの工務店や大工さんとの信頼関係を築いて、世代を超えて長くみてもらいやすいといったメリットがあります。
また、従来は後述する枠組壁工法(2×4工法)の方が耐震性・気密性・断熱性が高いと言われていましたが、昨今では在来工法と2×4工法とで、遜色はありません。
木造軸組工法のデメリット
木造軸組工法のデメリットは、工期が長い(鉄骨RCに比べれば短い)点です。木造軸組工法の工期は4カ月~半年と期間が必要になります。枠組壁工法(2×4工法)
枠組壁工法は、北米発祥の工法で、2×4工法(ツーバイフォー)工法とも呼ばれています。名前のとおり、2インチ×4インチの構造材を木枠にして、合板を打ち付けて天井や壁を作っていく工法です。面で建物を支える工法であるため、耐震性や気密性、断熱性に優れている特徴があります。また、木造軸組工法はその場で木材を加工しますが、木造枠組壁工法は工場生産であるため、職人さんの質を問わず、3~4カ月と工期がやや短いのも特徴です。
木造壁式工法(2×4工法)施工の流れ
木造枠組壁工法と木造軸組工法の施工の違いは「建方工事」の過程です。木造枠組壁工法は、1階の床組から始まり、柱を建てる前に床に断熱材を敷きつめ、合板を貼り付けます。その後、壁のパネルを以下の順番で建てていきます。
1. 1階外壁
2. 1階内壁
3. 1階の床兼2階天井
4. 2階の外壁
5. 2階の内壁
この段階ですでに壁がある状態になるので、仕上げ工事の作業量が少なくなります。ただし、下の階から作り、屋根を最後に作るため、梅雨時などには木材や合板を濡らさない配慮が必要です。
枠組壁工法(2×4工法)のメリット
枠組壁工法のメリットは、以下の2点です。• 工期が短い
• 品質が一定
枠組壁工法は、材料が規格化されているため、施工期間が短く、職人の腕による質のバラつきもありません。作業がスムーズに進むので、工期も短く済みます。
枠組壁工法(2×4工法)のデメリット
枠組壁工法のデメリットは、以下の3点です。• 設計の自由度が低い
• 開口部を広くしにくい
• リフォームの際に制限が生じる
木造軸組工法のメリットの反対が、枠組壁工法のデメリットと考えて良いでしょう。
2つの工法を比較
木造軸組工法と枠組壁工法には、それぞれに特徴があります。工法を選ぶ際の参考として、以下に比較表を記載しました。比較ポイント | 木造軸組工法 (従来工法) |
枠組壁工法 (2×4工法) |
---|---|---|
耐震性 | 〇 | ◎ |
防火性 | 〇 | ◎ |
間取りの自由度 | ◎ | × |
開口部を広くできる | ◎ | △ |
リフォームのしやすさ | ◎ | △ |
耐震性と防火性については、枠組壁工法の方が優れていると言われていましたが、昨今では枠組壁工法のメリットを取り入れた木造軸組工法が一般的になってきたため、その点の差はないと言えます。
Variation.鉄骨造で採用されていたラーメン工法とは上記のほかに鉄骨造で採用されていた工法を用いた「木造ラーメン工法」を採用した住宅もあります。柱と梁だけで構造部を作るため、集成材で柱梁が太くなりますが、自由な空間の設計が可能です。また、工法を問わず木構造を隠さず現すデザインも人気です。木材の呼吸により耐久性の向上や湿度の調整を行なってくれるという利点もあります。 |
木造住宅の基礎構造はベタ基礎が一般的
木造住宅に限らず、建築物には「直接基礎」と「杭基礎」の2つがあり、地盤が良好な場合は直接基礎のみ。そうでない場合には杭基礎を追加することが一般的です。そして木造住宅に多く用いられる直接基礎は「布基礎」と「ベタ基礎」です。
その2つの基礎構造の特徴や、メリット・デメリットについて解説します。
古くから日本の木造住宅の基礎構造として使われていましたが、昨今ではベタ基礎が主流になっています。
• コストを抑えられる
• ベタ基礎よりも軽いので地盤によって適正がある
布基礎はベタ基礎と比べてコンクリートや鉄筋を使用する部分が少ないため、コストを抑えられる傾向にありました。(近年は余り使われなくなってきましたので、手間がかかりやすく割高になる場合もありますので、事業者に相談しましょう。)
• ベタ基礎と比べて耐震性に劣る
• 湿気やシロアリにやや弱い
布基礎が「線」で帯状に支えるのに対して、ベタ基礎は「面」で支える構造です。そのため、耐震性に関しては、ベタ基礎の方が優れています。
また、布基礎は全面にコンクリートを打たないために、床下が地面のままだと湿気やシロアリ被害を受けやすいです。
コンクリートの面が多い分、布基礎よりも強度が高いです。
• 耐震性に優れている
• 不同沈下(建物の重みで地盤や建物が沈んだり滑り出したりする現象)が起こりにくい
• シロアリ被害の防止効果がある
ベタ基礎は布基礎と比べて耐震性が優れており、シロアリ被害防止効果もあります。不同沈下も起こりにくいため、安全に暮らしやすい基礎構造として、標準になってきています。
これらの基礎を使った工法、木造建築は、小さな工務店でも作りやすく、大工さんが木構造や仕上げなど多くの部分を施工できるため、費用も抑えられます。建てやすいということは、解体もしやすくお財布にも環境にも負荷がかかりにくいのが特徴です。
その2つの基礎構造の特徴や、メリット・デメリットについて解説します。
木造住宅の布基礎(ヌノキソ)とは
布基礎とは、「線」で帯状に木造住宅を支える基礎構造です。地面に逆T字型のコンクリートを打ち込んで、地面の奥深くまで鉄筋コンクリートを入れます。古くから日本の木造住宅の基礎構造として使われていましたが、昨今ではベタ基礎が主流になっています。
布基礎のメリット
布基礎のメリットは、以下の2点です。• コストを抑えられる
• ベタ基礎よりも軽いので地盤によって適正がある
布基礎はベタ基礎と比べてコンクリートや鉄筋を使用する部分が少ないため、コストを抑えられる傾向にありました。(近年は余り使われなくなってきましたので、手間がかかりやすく割高になる場合もありますので、事業者に相談しましょう。)
布基礎のデメリット
布基礎のデメリットは、以下の2点です。• ベタ基礎と比べて耐震性に劣る
• 湿気やシロアリにやや弱い
布基礎が「線」で帯状に支えるのに対して、ベタ基礎は「面」で支える構造です。そのため、耐震性に関しては、ベタ基礎の方が優れています。
また、布基礎は全面にコンクリートを打たないために、床下が地面のままだと湿気やシロアリ被害を受けやすいです。
木造住宅のベタ基礎とは
ベタ基礎とは、底面全体に鉄筋コンクリートを流し込んだ、「面」で木造住宅を支える構造です。面で支えるため、地盤が弱い場所に採用されるケースが多いですが、近年では標準的に使用されることが多い工法になります。コンクリートの面が多い分、布基礎よりも強度が高いです。
ベタ基礎のメリット
ベタ基礎のメリットは、以下の3点です。• 耐震性に優れている
• 不同沈下(建物の重みで地盤や建物が沈んだり滑り出したりする現象)が起こりにくい
• シロアリ被害の防止効果がある
ベタ基礎は布基礎と比べて耐震性が優れており、シロアリ被害防止効果もあります。不同沈下も起こりにくいため、安全に暮らしやすい基礎構造として、標準になってきています。
ベタ基礎のデメリット
ベタ基礎のデメリットは、鉄筋コンクリートの量が増える点です。布基礎と比べて鉄筋コンクリートの量が多くなれば、当然その分コストはかかります。また自重が重いため地盤の弱い敷地では不向きな場合もあります。これらの基礎を使った工法、木造建築は、小さな工務店でも作りやすく、大工さんが木構造や仕上げなど多くの部分を施工できるため、費用も抑えられます。建てやすいということは、解体もしやすくお財布にも環境にも負荷がかかりにくいのが特徴です。
Variation.木造でない鉄骨造とは?木造ではない一戸建て住宅の構造もご紹介します。1.鉄骨造(S造) また、梁や柱などの骨組みを鉄骨にすることによって、少ない柱で大きな面積を作ることが出来て、狭小敷地に3階以上の建物も作りやすくなります。ただし、鉄は重いので、それぞれの柱にかかる力も大きく、基礎が大きくなります。 2.鉄筋コンクリート造(RC造) 柱/梁工法と、壁構造の2種があり、高層の建物も実現しやすい工法です。ただ柱梁が太いため、居住空間を圧迫しやすいというデメリットも。鉄骨よりさらに重いため、基礎も大きく、地盤補強もより大きくする必要があります。 このようなに木造でない一戸建て住宅もありますが、あまり一般的ではありません。1996年に新設住宅着工戸数で21%ありましたが、その後、木造の比率が増えてきて現在では9%と少数派のようです。木の家の良さが再度見直されて、選択する人がさらに増えているようです。 参照元:令和3年度 森林・林業白書 第1部 特集2 第2節 建築分野における木材利用の動向(1) |
木造住宅各部の名称一覧
木造住宅の構造だけではなく、骨組みに使われる各部の名称や役割についても知っておきましょう。
各部名称について、以下の表にまとめました。
各部名称について、以下の表にまとめました。
名称 | 役割 |
---|---|
棟木(むなぎ) | 屋根の一番高い位置に取り付ける木材。垂木を支える役割。 |
母屋(もや) | 棟木と軒桁との間に平行に取り付ける木材。垂木を支える役割。 |
軒桁(のきげた) | 棟木、母屋と平行に外壁の頂部に取り付ける木材。垂木を支える役割。 |
垂木(たるき) | 棟木から母屋、軒桁に向けて斜めに渡して架ける木材。屋根の下地を支える役割。 |
小屋束(こやづか) | 母屋の下に縦に取り付ける木材。母屋を支える役割。 |
小屋梁(こやはり) | 屋根の骨組み構造の一番下に水平に取り付ける木材。天井を支える役割。 |
間柱(まばしら) | 柱と柱の間に取り付ける木材。壁を補強する役割。 |
胴差し(どうさし) | 上下階の間に水平に取り付ける木材。上階の壁や梁を支える役割。 |
梁(はり) | 柱の間に横に渡す木材。荷重を支える役割。 |
筋交い(すじかい) | 柱や梁、胴差しや桁の間に斜めに交差させてとりつける木材。耐震性を高める役割。(耐震要素に合板を用い筋交は用いない工法も増えている) |
管柱(くたばしら) | 2階以上の建物で用いる柱。 |
根太(ねだ) | 床板を張るための下地。(昨今は合板で代用するものも増えている) |
大引(おおびき) | 根太を支えるために根太と垂直に貼られた木材。 |
床束(ゆかづか) | 束石の上に地面と垂直に取り付け、床や大引を支える木材。(樹脂製、鋼製の既製品を使うことが増えている) |
木造住宅で知っておきたい「構造計算」
構造計算とは、建物の構造安全性を科学的に検証するための計算です。つまり、安全性の高い木造住宅を建てるためには、構造計算が必要になります。
しかし、木造住宅の多くは、構造計算がされていません。構造計算がされていないまま木造住宅を建ててしまうと、地震などの災害に弱い家になりかねません。
鉄骨系の住宅と比べて木造住宅は地震などの災害に弱いイメージですが、これは元々の住宅の造りが弱いのではなく、構造計算がされているか?どうか違いが大きいです。
以下で、木造住宅の構造計算の役割や、構造計算がされていない理由について解説します。
しかし、日本ではこの基準が出来る前から、木造住宅の技術を積み上げてきた実績から、必ずしも構造計算が必要とされていません。鉄骨造や鉄筋コンクリートの建物の場合は、構造計算が法律で義務化されています。その一方で、木造住宅は「面積規模で500㎡以下、木造の2階建て以下の建物」※に関しては構造計算が義務化されていないのでほとんどの木造住宅は構造計算が不要となります。
ただし、耐震性を確保する壁量と壁配置のバランスの計算は必要とされ、それを適切に行うため建築基準法上で定められる耐震性(耐震等級1)を確保出来ることになっています。
※2025年4月に法改正が予定されており、300㎡超の建物は、木造でも構造計算が義務化されます。
• 性能評価による壁量計算…「床・屋根倍率の確認」と「床倍率に応じた横架材接合部の倍率」を検証した計算。耐震等級2or3を確保するための壁量計算。
• 構造計算…地震や台風などの水平力に加えて、建物の自重や荷重の鉛直力に対してすべての柱や梁の検証を行う
これらの計算は、建築事務所など専門家に依頼して行ってもらえます。費用は建築事務所や住宅の広さによって異なります。
しかし、木造住宅の多くは、構造計算がされていません。構造計算がされていないまま木造住宅を建ててしまうと、地震などの災害に弱い家になりかねません。
鉄骨系の住宅と比べて木造住宅は地震などの災害に弱いイメージですが、これは元々の住宅の造りが弱いのではなく、構造計算がされているか?どうか違いが大きいです。
以下で、木造住宅の構造計算の役割や、構造計算がされていない理由について解説します。
木造住宅の構造計算がされていない理由
建物の強度をあらかじめ測る方法として「構造計算」という計算法があります。建築基準法で「最低基準」が定められています。安全性を高めるためであれば、構造計算がされていて当たり前と思う人もいるかもしれません。しかし、日本ではこの基準が出来る前から、木造住宅の技術を積み上げてきた実績から、必ずしも構造計算が必要とされていません。鉄骨造や鉄筋コンクリートの建物の場合は、構造計算が法律で義務化されています。その一方で、木造住宅は「面積規模で500㎡以下、木造の2階建て以下の建物」※に関しては構造計算が義務化されていないのでほとんどの木造住宅は構造計算が不要となります。
ただし、耐震性を確保する壁量と壁配置のバランスの計算は必要とされ、それを適切に行うため建築基準法上で定められる耐震性(耐震等級1)を確保出来ることになっています。
※2025年4月に法改正が予定されており、300㎡超の建物は、木造でも構造計算が義務化されます。
構造安全性を図る手段
上記の耐震壁の計算に加え、さらに構造安全性高める手段には、2つの方法があります。それぞれの計算では確認できる部分が異なり、計算してもらうとなると費用がかかります。そのため、専門家に相談して選択すると良いでしょう。• 性能評価による壁量計算…「床・屋根倍率の確認」と「床倍率に応じた横架材接合部の倍率」を検証した計算。耐震等級2or3を確保するための壁量計算。
• 構造計算…地震や台風などの水平力に加えて、建物の自重や荷重の鉛直力に対してすべての柱や梁の検証を行う
これらの計算は、建築事務所など専門家に依頼して行ってもらえます。費用は建築事務所や住宅の広さによって異なります。
木造住宅は選択肢の多い構造
木造住宅と一重に言っても、今回紹介したように基礎構造から工法などがあるため、とても一言では言い表せないものです。「鉄骨」、「木造住宅」といった2つから選んでしまう人も多いですが、その先の選択肢はさまざまです。全国の実績ある事業者からご自身と相性のあうところを選び、ご予算や間取り、生活設計など相談し、安全性の高い納得の木造住宅を実現してください。
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