平成 27年度卒業論文

既存伝統木造建築物の

3次元フレームモデル解析

北海道大学農学部森林科学科

木材工学研究室

濵口広熙

目次

1 緒言 ....................................................................................................................... 1

2 対象建築物 ............................................................................................................ 2

2-1 建物概要 ......................................................................................................... 2

2-2 松久園図面 ...................................................................................................... 3

2-3 調査結果 ....................................................................................................... 10

3 解析方法 .............................................................................................................. 12

3-1 解析ソフトウェア ......................................................................................... 12

3-2 入力パラメーター ......................................................................................... 12

3-2-1 柱の取り扱い ......................................................................................... 12

3-3 耐震要素の取り扱い ...................................................................................... 14

3-3-1 土壁の耐力 ............................................................................................. 15

3-3-2 小壁 ........................................................................................................ 16

3-3-3 差鴨居 ...................................................................................................... 17

3-4 水平構面の剛性 ............................................................................................. 18

3-5 設計荷重 ....................................................................................................... 19

3-5-1 鉛直荷重 ................................................................................................ 19

3-5-2 水平力 .................................................................................................... 20

3-6 判定基準 ....................................................................................................... 21

4 結果 ................................................................................................................................ 22

4-1 結果：柔床仮定 ............................................................................................. 22

4-1-1 変形図－立体図 ...................................................................................... 22

4-1-2 最大変形角 ............................................................................................. 22

4-2 結果剛床仮定 ................................................................................................ 23

4-2-1変形図－立体図 ......................................................................................... 23

4-2-2最大変形角 ................................................................................................ 23

5 考察 ................................................................................................................................ 24

5-1 全体考察 ....................................................................................................... 24

5-2 水平構面の仮定および加力方向ごとの考察 .................................................. 25

5-2-1 考察：柔床仮定・張間方向加力 ............................................................. 25

5-2-2 考察：柔床仮定・桁行方向加力 ............................................................. 26

5-2-3 考察：剛床仮定・張間方向加力 ............................................................. 27

5-2-4 考察：剛床仮定・桁行方向加力 ............................................................. 28

6 まとめ ............................................................................................................................. 29

7 謝辞 ................................................................................................................................ 30

8 参考文献 .............................................................................................................. 31

1

1 緒言

日本に現存する伝統建築物は、歴史的に重要な役割を果たしてきたものも多く、また

優れた意匠は文化的にも価値が高い。さらに建築物に用いられる木材を長期利用するこ

とは、ライフサイクルアセスメント（LCA）の観点おいて環境に与える負荷を低減する

とされる。これらの意義から、伝統建築物は今後長い期間の保存および活用をしていか

なければならない。

環太平洋造山帯に国土を形成している日本ではマグニチュード 7 以上の大規模な地

震が頻発することが知られている。建築物は地震力などの外力よって損傷や倒壊被害が

生じることがあり、新規に建てられる建築物に高い耐震性能を求められているのみなら

ず、既存の建築物においても今後発生する可能性のある地震に対して応答を診断し、必

要に応じて改修を行うことで被害を防ぐ必要がある。

仕様が画一で簡便な施工が可能である枠組壁構法と異なり、伝統工法をはじめとする

軸組構法は施工に高い技術が要求される一方、柱と梁の架構によって耐震性能を持たせ

ることによって広い間取りを確保できるという特徴がある。また伝統工法は地域・施工

主によって様々な建築様式が存在するが、北海道開拓期に建てられた伝統建築物の間取

りや屋根組などの様式は、入植者の郷里のものがそのまま模倣されてきた経緯がある。

そのため寒さや積雪といった寒冷地特有の問題が生じ取り壊されてきたものも多く、現

在まで残るものは数少ない。

建築物の耐震診断は一般に壁量計算によって診断が行われるが、伝統建築物は耐力壁

の数が少ないことに起因し構造評点が低く算出されてしまう。そこで本研究では既存木

造建築物を対象に 3 次元フレームモデルを作成し線形解析によって耐震評価を行い、建

築物の長期保存・利用を考慮した上での安全評価を行うこととした。

2

2 対象建築物

2-1 建物概要

対象建築物(図 1)は岐阜様式の伝統工法 2 階建ての古民家で、北海道開拓にあたり精

穀精粉や馬鈴薯澱粉製造を生業としていた入植者松久市治氏の邸宅、および従業員の宿

場として大正 7 年に河西郡芽室町に竣工されたものであった。

現在は松久園という名称でニジマス料亭として親しまれており、主屋は客間および事

務所として使用されている。厨房や御手洗はそれぞれ建物北側と西側に廊下続きである

別棟を利用している状態であるが、本研究では客間のある主屋の 1・2 階部分を対象と

して構造解析を行った。

現在松久園は住居としては用いられておらず、また建物の断熱性能が低く冬場は料亭

を閉鎖している。意匠面では糸ガラス入りの障子(図 2)や洋風の階段箪笥(図 3)が建物内

装を特徴づけていた。

図 1．松久園外観 図 1．松久園外観

図 2．糸ガラス入り障子 図 3．階段箪笥

3

2-2 松久園図面

松久園の図面を以下に示す。なお現地調査によって判明した柱の寸法および土壁や差

鴨居といった耐震要素の箇所についてもここに添付した。

X26

1,818 1,818 1,818

3,636 909 5,454 909 909

1,818 4,545 6,363 1,818

2,727

14,544

909909

4,545

3,636

909

9,999

4,545

2,727

4,545

2,727

2,727

1,818

22,725

2,727

909

1,818

909909

3,636

3,636

3,636

4,545

3,636

3,636

22,725

1,818 909 2,727 1,818

2,727 4,545 5,454 1,818

14,544

尺度

A4 1:150

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25X26

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

客間

収納

客間

客間

客間

廊下

廊下

押入

客間

客間

客間

縁側

縁側

便所

収納

収納

収納

玄関

応接

室

収納

縁側

廊下

廊下

廊下

至　

厨房

至　御手洗

図4．

松久

園1階

平面

図

4

尺度

A4 1:150

909

4,545

3,636

909

3,636

13,635

2,727

2,727

19,089

3,636

3,636

909

1,818

3,636

909

4,545

8,181

5,454

19,089

909 3,636

2,727 1,818 2,727 1,818

4,545 4,545 909

9,999

2,727 909

3,636 909 909 4,545

4,545 5,454

9,999

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25X26

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25X26

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

客間

押入

客間

客間

客間

廊下

事務

室物

置物

置

押入

押入

客間

収納

廊下

収納

図5．

松久

園2階

平面

図

5

尺度

A4 1:150

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25X26

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25X26

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

120×

120mm

130×

130mm

140×

140mm

150×

150mm

200×

200mm

210×

210mm

225×

225mm

250×

250mm

280×

280mm

（大

黒柱

）

凡例

※そ

の他

の柱

は

　全

て10

0×

100mm

に設

定

6

図6．

柱断

面1階

尺度

A4 1:150

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25X26

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25X26

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

120×

120mm

130×

130mm

140×

140mm

150×

150mm

200×

200mm

210×

210mm

225×

225mm

250×

250mm

280×

280mm

（大

黒柱

）

凡例

※そ

の他

の柱

は

　全

て10

0×

100mm

に設

定

7

図7．

柱断

面2階

70%

小壁

差鴨

居

土壁

凡例

尺度

A4 1:150

(階

高に

対す

る小

壁の

高さ

の比

率)40

%

60%

30%

50%

60%

30%

30%

30%

40% 60%

50% 50%

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25X26

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25X26

図8．

耐震

要素

1階

8

X26

70%

50%

尺度

A4 1:150

小壁

差鴨

居

土壁

凡例

(階

高に

対す

る小

壁の

高さ

の比

率)40

%

50%

60%

60%

60%

60%

50%

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25X26

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X7

X8

X9

X10X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25

図9．

耐震

要素

2階

9

10

2-3 調査結果

建物の骨格を形成する柱や梁には広葉樹が用いられていた。大黒柱は 280×280mm

ヤチダモが、一部の柱には断面寸法が 200×200mm がみられ、その他の柱は 120×

120mm 前後のイヌエンジュが用いられていた。多く用いられている柱には、100×

100mm から 140×140mm まで寸法差が生じているが、これは経年による柱のやせや

竣工当時の確保可能な材のばらつきによる問題から生じているものと考えられる。

耐震要素として外壁・内壁に土壁(図 10)があり、これらは柱を露出させる真壁造りと

なっていた。その他、400～500mm のせいを持つ差鴨居(図 11)も建物の耐震性に貢献

していた。

一部土壁・柱の損傷(図 12、写真は X24-Y9)が確認されたが、今回は損傷による強度

の低減を考慮せず、建物は健全な状態を想定することした。また床下は可視範囲では大

きな腐朽などは見られなかった(図 13)。

1 階階高は 3042mm、2 階階高は 2236mm、地盤から 1 階までの高さは 861mm で

あった。

水平構面に関しては、梁材に直接板材を張り付けた(図 14)のみの、限りなく柔床に近

い状態であった。

図 10．土壁 図 11．差鴨居

11

図 12．柱の割裂

図 13．床下状況

図 14．梁材と床板材

12

3 解析方法

3-1 解析ソフトウェア

構造解析には汎用構造解析ソフトウェア『Multiframe 3D ver.11』（開発：Formation

Design Systems）を用いた。建物の平面図及び現地調査によって得られた間取りの情

報や部材の寸法をもとに 3 次元フレームモデル(図 15)を作成した。

3-2 入力パラメーター

柱及び耐震要素の性能はフレームモデルにおける部材の属性として設定した。

3-2-1 柱の取り扱い

柱の断面形状は矩形とし、設定した項目は以下の通りである。

b 材幅

h 材せい

A 断面積

E ヤング率

G せん断弾性率

I 断面 2 次モーメント

J ねじり定数

図 15．3 次元フレームモデル

13

曲げヤング率 E・せん断弾性率 G

曲げヤング率 E は柱材（ヤチダモ・イヌエンジュ）のものを入力し、せん断弾性係数

G はヤング率の 1/15 と設定した。

断面 2 次モーメント I

矩形断面の断面 2 次モーメント I は以下の式で示される。

𝐼 =𝑏ℎ3

12

I : 断面 2 次モーメント(mm4)

b : 材幅(mm)

h : 材せい(mm)

ねじり定数 J

矩形断面のねじり定数 J は以下の式で示される。

𝐽 = 𝑏ℎ3 {16

3− 3.36 ∙

ℎ

𝑏∙ (1 −

ℎ4

12𝑏4)}

J : ねじり定数(mm4)

b : 材幅(mm)

h : 材せい(mm)

樹種 E(kN/mm2) G(kN/mm2)ヤチダモ 9.5 0.63イヌエンジュ 8.8 0.59

表 1．樹木のヤング率・せん断弾性率

14

3-3 耐震要素の取り扱い

土壁、小壁および差鴨居といった耐震要素は水平力を面で受けるため、ソフトの都合

上耐力を解析に含めることができない。そこで面が受ける力をブレースが受ける力に等

価置換することで解決を図った。

『伝統的な軸組構法を主体とした木造住宅・建築物の耐震性能評価・耐震補強マニュ

アル（第 2 版） 一般社団法人日本建築構造技術者協会関西支部』（以下、マニュアル）

に示された弾性域でのせん断性能をもとにブレース置換することによってモデル化し

た。

耐震要素のせん断性能に等価なブレースの断面積(A)は

𝐴 =𝐿

2𝐸cos3𝜃∙

𝑄

𝛿

A : ブレースの断面積(mm2)

L : 耐震要素の壁長(mm)

E : ブレースの曲げヤング率(kN/mm2)

θ : ブレースの鉛直角(rad)

Q : 耐震要素に加えた水平力(kN)

δ : 耐震要素の水平変位 (mm)

によって示される。ここでブレースのヤング率(E)は全て柱材(イヌエンジュ)のヤング率

9.0kN/mm2を用いた。

図 16．ブレース置換モデル

15

3-3-1 土壁の耐力

2 間(1818mm)の土壁の耐力は以下のグラフで示される。

土壁は弾性限界において 9kN の水平力に対し 1/120rad の変形角を生じる。1 階と 2

階では階高 H が異なるため、それぞれの階におけるブレースの断面積 A を求めた。

土壁は壁長 L に比例して耐力を増加することから、L＝1818mm での耐力を基準に各要

素の壁長に応じて断面積を入力した。

L(mm)

Q(kN)

H(mm)

変形角(rad)

δ(mm)

Kω(kN/mm)

cosθEA(kN)

E(kN/mm2)

A(mm2)

1階 3042 25.4 0.36 0.51 2390 265.62階 2236 18.6 0.48 0.63 1749 194.3

9.01818 1/120 9.0

図 17．荷重変形曲線(土壁)

表 2．土壁のブレース置換パラメーター

16

3-3-2 小壁

小壁の耐力は土壁の耐力から階高に対する小壁の高さの比率を乗じることで求めた。

ただし小壁の高さの比率が 3 割に満たないものは耐力をもたないものとした。

17

3-3-3 差鴨居

マニュアルによるとせいが 127mm、2 か所の仕口を持つ差鴨居の耐力は以下の点線

で示されていたが、松久園で用いられる差鴨居は 400～500mm のせいを持っていた。

差鴨居の耐力は仕口の数に比例し、せいが高いほど仕口の数も増加するため、本研究で

は差鴨居のせいを考慮しマニュアルの 2 倍の耐力をもつ(実線部)ものとした。

弾性限界において、せん断力が 3kN のとき 1/30rad の変形角を生じる。差鴨居の耐力

は柱間の距離 L に比例しないことから、それぞれ以下の値を設定した。なお 2 階には

耐力の見込める差鴨居架構が見られなかったため、差鴨居の耐力は 1 階部分についての

み記した。

L(mm)

Q(kN)

H(mm)

変形角(rad)

δ(mm)

Kω(kN/mm)

cosθEA(kN)

E(kN/mm2)

A(mm2)

1818 0.51 199.2 9.0 22.12727 0.67 135.6 9.0 15.13636 0.77 119.2 9.0 13.24545 0.83 117.1 9.0 13.05454 0.87 121.1 9.0 13.5

1階 3.0 3042.0 1/30 101.4 0.030

表 3．差鴨居のブレース置換パラメーター

図 18．荷重変形曲線(差鴨居)

18

3-4 水平構面の剛性

解析モデルは各部材の節点をピン接合とし、水平力に対し水平構面は部屋ごと自由に

変形が起こるような柔床仮定モデルを設計した。ただし柔床仮定モデルでは建物の剛性

不足により荷重を与えた際に過大な変位が生じることが予想される。そこで建物の剛性

を高めながらも建物の意匠を大きく損なわない改修として水平面の剛床化による改修

を想定し、部屋ごとの自由な変形を完全に起こさない剛床仮定モデルも作成、各仮定に

おける変位を比較した。

剛床仮定モデルの作成にあたり、同一変位グループを設定することとした。1 階およ

び 2 階の床・天井面を、荷重に対して複数の節点が同じ動作をするように拘束した。

19

3-5 設計荷重

建築基準法施行令第 84・85・88 条をもとに算出された、鉛直・水平方向に加わる荷

重を設計した。どちらの荷重も 1 階・2 階の天井面に面圧力で加えることとした。鉛直

荷重は常に建物にかかっているものとし、地震力を想定した水平荷重を建物の張間方向

と桁行方向のそれぞれに加えた。

3-5-1 鉛直荷重

鉛直荷重として固定荷重および積載荷重を各階の床・天井面に設定した。なお対象建

物は積雪地域に建てられたものであるが、建物に住人がいないことや冬期間は料亭とし

ての営業がないことをふまえ、積雪荷重は加えないものとした。

固定荷重

固定荷重は、屋根・内外壁・床の重量を想定し、以下の値を設定した。

積載荷重

松久園は現在料亭として活用されているが、元来入植者の住居であったことや、主

屋に備えてあるものは客用のテーブルや椅子といったものにとどまり厨房や御手

洗などの重量設備が別棟にあることから、積載荷重は 600N/m2と設定した。

屋根 小屋組み、天井を含む 950壁の床均し (外壁)土塗り壁 1200

(内壁)土塗り壁 450

床 600

表 4．固定荷重 (単位 N/m2)

20

3-5-2 水平力

水平力として地震力 QEを 1 階・2 階天井に張間方向北向きと桁行方向東向きのそれ

ぞれから加えた。地震力は 1 階・2 階それぞれに加わる鉛直荷重 W1・W2に、地震層せ

ん断力係数 Ci を乗じて求めた。

地震層せん断力係数 Ci は以下の式で求められる。

𝐶𝑖＝𝑍 ∙ 𝑅𝑡 ∙ 𝐴𝑖 ∙ 𝐶𝑜

ただし、建築基準法施行令第 88 条では以下に定義される。

Ci : 建築物の地上部分の一定の高さにおける地震層せん断力係数

Z : その地方における過去の地震の記録に基づく震害の程度及び地震活動の状

況その他地震の性状に応じて 1.0 から 0.7 までの範囲内において国土交通

大臣が定める数値

Rt : 建築物の振動特性を表すものとして、建築物の弾性域における固有周期及

び地盤の種類に応じて国土交通大臣が定める方法により算出した数値

Ai : 建築物の振動特性に応じて地震層せん断力係数の建築物の高さ方向の分

布を表すものとして国土交通大臣が定める方法により算出した数値

Co : 標準せん断力係数

本研究において設定したデータを以下に記した。

W W2 339.5417 W1 1134.621 (kN)Z

Rt

AiCoC

QE QE2 67.9 QE1 226.9 (kN)

10.20.2

二階天井 一階天井

1

1

表 5．水平力

21

3-6 判定基準

1 階床面から 1 階天井までの高さと 1 階天井の水平変位から 1 階変形角を、1 階床面

から 2 階天井までの高さと 2 階天井の水平変位から建物全体の傾斜角を求めた。許容

応力度設計での木造建築の許容変形角は 1/120rad が用いられるが、松久園の使用頻度

や伝統建築物は地震力に対して変形することによって倒壊を防ぐ免震の技術が用いら

れているという観点から、壁の損傷がみられるが修理に大きな費用がかかる手前の状態

として建物の許容変形角を 1/60rad に設定した。

22

4 結果

4-1 結果：柔床仮定

4-1-1 変形図－立体図

張間方向加力

桁行方向加力

4-1-2 最大変形角

加力・傾斜方向

1階最大変形角

建物最大傾斜角

北(張間方向) 東(桁行方向)

柔床1/37 1/51

1/86 1/93

図 19．立体図柔床仮定張間方向加力

図 20．立体図柔床仮定桁行方向加力

表 6．柔床仮定最大変形角 (単位 rad)

))

23

4-2 結果剛床仮定

4-2-1 変形図－立体図

張間方向加力

桁行方向加力

4-2-2 最大変形角

加力・傾斜方向

1階最大変形角

建物最大傾斜角剛床

北(張間方向) 東(桁行方向)

1/76 1/76

1/108 1/134

図 21．立体図剛床仮定張間方向加力

図 22．立体図剛床仮定桁行方向加力

表 7．剛床仮定最大変形角 (単位 rad)

24

5 考察

5-1 全体考察

柔床仮定では 1 階の最大変形角が 1/36rad(張間方向)、1/50rad(桁行方向)となったが、

水平構面の剛性を高めることで、どちらも許容変形角以内の 1/76rad まで抑えることが

できた。水平構面の剛性を高めることは、耐力壁の追加や耐震シェルターの設置のよう

な耐震補強と比較して伝統建築物の意匠を損ないにくい耐震補強であるとされる。

床を剛床に近づける方法として、床面へ構造用合板を貼り付けることが挙げられるが、

これは剛性を高めるのみならず松久園の問題である断熱性の改善にも貢献できるため

有効な施工方法であると考えられる。床面の剛性を高める方法にはほかにも、耐力壁に

用いることの多い耐震開ロフレームを水平構面に対して取り付けることや、梁材に鋼材

を組み合わせることなどが提案されている。ただし実際にこれら剛床化の施工を行う前

には、施工による鉛直荷重の増加について検討されなければならない。

柔床・剛床いずれの仮定においても 1 階の最大変形角が建物全体の最大傾斜角よりも

大きくなる結果となった。また建物全体の傾斜角が許容変形角の 1/60rad を上回ること

はなかった。すなわち本モデルにおける 2 階の変形は 1 階の変形にくらべて小さいこ

とが判明した。そこで、以降 1 階部分の変形について考察を行うこととした。

25

5-2 水平構面の仮定および加力方向ごとの考察

5-2-1 考察：柔床仮定・張間方向加力

柔床仮定、張間方向加力では、X5,Y14-17 の差鴨居架構で最大変形角 1/36rad が現れ

た。この箇所は加力方向に対し連続した別の壁が存在せず、また二階がない部分の構造

であることから、差鴨居架構が単独で力を受けたために大きな変形が現れたと考えられ

る。次いで変形角が大きい箇所は最も東側の X26 通りで、こちらも 1/40rad と許容変

形角を上回る結果となった。その他の耐震要素については、直交する耐震要素に引っ張

られる形で面外方向の倒れ込みは見られたものの、面内方向での変形では許容変形角を

上回るものはなかった。

変形角最大

1/36rad

図 23．平面図柔床仮定張間方向加力

26

5-2-2 考察：柔床仮定・桁行方向加力

柔床仮定、桁行方向加力では、Y3 通りにて最大変形角 1/51 が生じた。Y3 通りの西

側は縁側と客間の接続のための大きな開口があり、また東側には玄関口が 1 間分奥に入

り込んだ形で存在していることから、水平力に対して弱点箇所となっていると考えられ

る。その他の耐震要素は許容変形角を下回っていたものの、間取りの広い南側は北側に

比べて大きな変形があらわれていた。

図 24．平面図柔床仮定桁行方向加力

変形角最大

1/51rad

27

5-2-3 考察：剛床仮定・張間方向加力

剛床仮定、張間方向加力で最大変形角があらわれたのは西側 X1 通りで 1/76rad であ

った。わずかな差ではあるが、東側ほど変形角が小さく X26 通りでは最小の 1/89rad と

なっていた。また、柔床仮定で最大変形角が生じた個所(X5,Y14-17)の変形角は 1/78rad

まで抑えられた。

東側になるほど変形角が減少

変形角最大

1/76rad

変形角最小

1/89rad

図 25．平面図剛床仮定張間方向加力

28

5-2-4 考察：剛床仮定・桁行方向加力

剛床仮定、張間方向加力で変形角が最も大きな箇所は南のY1通りの 1/76radであった。

一方で最も小さな変形角は北側 Y17 通りの 1/95rad であった。北側に比べて南側の変

形角が大きくあらわれたことから、床面が反時計回りにねじれのような建物の変形があ

らわれた。

図 26．平面図剛床仮定桁行方向加力

変形角最大

1/76rad

反時計回りの

ねじれ

29

6 まとめ

伝統木造建築物は長期保存・利用をすすめていくために、建築物の構造を把握し、地

震に対する応答を推定していく必要がある。

本研究では既存の伝統木造建築物を対象に現地調査を行い、3 次元フレームモデルを

作成することで構造解析を行った。

当該建築物は水平面の剛性に乏しく、地震に対して変形が大きく現れる結果となった

が、今後の改修によって水平剛性を高めることで伝統建築物の意匠を損なわずに強度を

高めることが期待できた。

30

7 謝辞

本研究を行うにあたり数々のご指導、ご鞭撻を賜りました澤田圭講師。また芽室町役

場山田大樹氏、松久園オーナー松久大樹氏、めむろ建築・まちづくり研究会千葉得功氏、

設計工房アーバンハウス小野寺一彦氏。様々な助言を下さった小泉章夫教授。技術職員

佐々木義久氏。データの共有など互いに協力し、何度も意見を交換しあった山田南美さ

んはじめ木材工学研究室の学生の皆様に厚く御礼申し上げます。

31

8 参考文献

1. 百周年記念誌美生史 美生史編集委員会

2. 伝統的な軸組構法を主体とした木造住宅・建築物の耐震性能評価・耐震補

強マニュアル（第 2 版） 日本建築構造技術者協会関西支部

3. 木質構造（第三版） 平井卓郎・宮澤健二・小松幸平 東洋書店

4. 木材工業ハンドブック（改訂 4 班） 丸善出版

5. 木造軸組工法住宅の許容応力度設計（2008 年版） 日本住宅・木材技術セ

ンター

6. 木の大百科 平井信二 朝倉書店

7. 木質耐力壁形式構造に関する Q&A 日本建築学会 丸善出版

8. 斉藤裕貴・角幸博・小澤丈夫・石本正明：旧松久家住宅(大正 7 年)につい

て 日本建築学会北海道支部研究報告集 (83), 481-484, 2010-07-03

9. 冨高亮介・片山知実・平井卓郎・澤田 圭：札幌市のカトリック北 1 条教

会耐震補強計画 2011

10. 山田真澄・鈴木祥之・後藤正美・清水秀丸：単位木造フレームを用いた動

的・静的実験による木造軸組の耐震性能評価 日本建築学会構造系論文集,

第 582 号,95-102,2004 年 8 月

11. 大西功人・山田真澄・岩本いづみ・後藤正美・鈴木祥之：単位木造フレー

厶を用いた動的・静的実験による木造軸組の耐震性能評価その 8 差鴨居を

有する伝統木造軸組の耐震性能評価 日本建築学会大会学術講演梗概集

（東海）2003 年 9 月

12. 亀井沢圭介・板垣直行・高橋真由子・篠木肇・鈴木有・飯島恭男・岡崎恭

男：秋田スギ材を用いたスケルトン－インフィル型住宅の開発～SI 型モデ

ル住宅の構造解析～ 日本建築学会東北支部研究報告集,構造系 (67), 65-

68, 2004-06-12

13. 門馬寛之・手塚純一・蒲池建・安藤直人：水平構面の剛床化を目的とした

耐震開ロフレームの性能評価 日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸）

2010 年 9 月

14. 草苅敏夫：木造住宅の床面剛性強化に関する研究 釧路工業高等専門学校

紀要 42, 71-75, 2008-12-19