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吹き抜けの耐震性は?

圧倒的な開放感!
吹き抜けの耐震性は?

吹き抜けに強い工法とは

家の強度は箱に例えることができ、箱は側面よりも底のフタ部分がしっかりしていると変形しにくい性質です。家も箱と同じく、底(地盤や基礎、床)がしっかりしていることが耐震性には欠かせない条件となります

住宅における床は天井にもなりますので、吹き抜けで天井(床)がなくなるのは、床面積を減らして揺れに耐える力に影響を与えることになります。耐震等級2と3レベルでは、床面の強さも加味して判断されているほどです。ちなみに、耐震等級1では床面の強さは考慮されていません。

ただ、建築方法によっては、しっかりとした耐震性をもつ吹き抜けもあります。

モノコック工法

モノコック構造は様々な会社で採用されており、2×4工法や木質パネル工法など種類も豊富です。工法によって特徴は様々ですが、共通しているのは柱や梁などの骨組み(フレーム)を使わずに、構造用合板(パネル)で家を作ること。構造用合板を使う事で家の外側を強くし、重さや地震の揺れを受け止めることができるようにしています。

そのため、屋根まで吹き抜けになっている大空間でも、床・壁・屋根と「面」で強固に守られているため、大きな地震にも耐えられる建物にすることが可能です

2×4(ツーバイフォー)工法

ツーバイフォー工法は、壁・床・屋根がそれぞれ1枚のパネル仕様になっており、釘や金物で接合した六面体。パネルの1枚1枚が耐力壁になっており、建物全体で支える構造になっています

スーパーウォール工法

「リクシル」が企画開発した高性能スーパーウォールパネルを使って建てる工法です。構造用パーティクルボードと断熱材を一体化することで壁倍率を高め、さらに、壁倍率2.5倍のパネルと組み合わせ、耐力壁を効率的に配置。揺れを抑える制震仕様パネルで、大きな地震や繰り返す余震から家を守ります

SE構法

SE構法は、大規模木造建築物の建築技術を一般住宅にも取り入れられるようにした技術。経験や勘などに頼らない、科学的に算出された確かなデータを基にした新しい構造技術です。

吹き抜けを取り入れた間取りでは、吹き抜けによるマイナス面を考慮し、十分にカバーする全体の部材や金物を構造設計。耐震性が劣らない構造計算を算出し、地震にも強い吹き抜けのある家にしています。

吹き抜けで耐震性は低くなる

柱や梁が少なくなるため

床(=水平構面)が連続しないため、周辺の梁・接合部・壁に負担が集まりやすいことを意味します。これにより、吹き抜け周辺の構造にかかる負担が増加します。特に木造住宅の伝統的な木造軸組工法では、柱や梁といった「線」で支える部分が減るため、構造的な弱点になりがちです。

しかし、この弱点を補うために、周辺の壁を耐力壁として強化したり、適切な構造計算に基づいた接合部の補強を行うことで、必要な耐震性を確保できます。

横揺れへの耐震性も低くなる

地震の際の建物の横揺れに抵抗するのは主に壁です。

吹き抜けは、地震の力を水平に分散させる床の剛性を低下させます。また、吹き抜けによって壁の配置が制限されると、建物全体の壁量や壁のバランスが悪くなり、横揺れに対する抵抗力が低下します。

これを防ぐため、吹き抜け部分の床の代わりとなる水平構面(水平的な強度を保つ構造)の補強や、壁配置の偏りをなくす設計が不可欠です。

吹き抜けでも耐震性を高めるには

耐震等級3を取得する

耐震等級3は、建築基準法で定められた耐震性(等級1)の1.5倍の強度を持ち、倒壊しにくさ・損傷しにくさが法規レベルより高いレベルです。

吹き抜けによる構造上の弱点を補うため、構造計算により必要な壁量や補強方法を明確にし、この耐震等級の基準を満たすことで、安全性を大きく高めることが可能です。

制震装置を設置する

制震装置は、地震の揺れを吸収し、建物の変形を抑制する装置です。壁内や柱と梁の間に組み込むことで、地震のエネルギーを熱に変換し、揺れ幅を小さくします。

これは、吹き抜けで構造がシンプルになることによる揺れの増幅リスクを効果的に低減する方法であり、建物の損傷を抑えるだけでなく、繰り返しの地震にも強くなるメリットがあります。

免震装置を設置する

免震装置は、建物と基礎の間に設置し、地震の揺れが建物に直接伝わるのを大幅に防ぐ装置です。積層ゴムなどの免震部材が地面の揺れと建物を絶縁することで、建物と地盤を絶縁して揺れを大幅に低減します。

設置コストは高くなりますが、構造躯体や内装の損傷を抑え、吹き抜けによる構造的な制約を気にせず、居住者の安全を確保できる効果的な方法です。

吹き抜けを中心におく

建物の重心と剛心(構造の強度的な中心)を近づけることが、地震時のねじれを防ぎ、耐震性を高める基本です。吹き抜けを建物の中央部に配置することで、構造的な弱点が一箇所に集中せず、壁の配置バランスを取りやすくなります。

偏った配置は地震時に建物がねじれる原因となるため、平面計画の初期段階で中心付近に設けることが望ましいです。

吹き抜けの大きさを調整する

吹き抜けが大きすぎると、地震の力を水平に伝える床の剛性(水平構面)が大幅に低下します。耐震性を確保するためには、吹き抜けのサイズを抑えることが重要です。

また、吹き抜けと接する床の梁を特に太くしたり、強度を上げたりすることで、剛性低下を補い、地震時に力がバランス良く伝わるように設計することが求められます。

開口部の大きさを調整する

吹き抜け部分の周辺の壁は、構造的に重要な耐力壁の役割を担うことが多いです。この耐力壁を弱めないため、窓やドアなどの開口部は必要以上に大きくしないように調整します。

大きな開口部を設ける場合は、その代わりとなる壁を他の場所に増やしたり、開口部の上部に補強梁を入れたりするなど、構造上の安全性を確保するための補強を徹底する必要があります。

耐力壁の配置を整える

吹き抜けで床剛性が低下する分、地震の力を受け止める耐力壁の配置が極めて重要です。

建物の四隅や外周部を強固にし、耐力壁を東西南北のどの方向から力が加わってもバランス良く受け止められるよう、均等に配置します。吹き抜け周辺の壁は特に強度を確保することで、構造の偏りを解消し、地震時のねじれ破壊を防ぐことができます。

耐震に詳しい会社に相談するのも大切

吹き抜けは開放感あふれる魅力的な空間ですが、耐震性を確保するためには、適切な対策が不可欠です。

吹き抜けは、地震の揺れを受け止める床の強度(水平剛性)を低下させ、構造上の弱点となり得ます。しかし、これを補うために、耐震等級3の取得を目指し、耐力壁の配置バランスを整えたり、開口部や吹き抜けのサイズを調整したりすることが重要です。さらに、制震装置や免震装置といった高度な技術を取り入れることで、安全性を飛躍的に高めることができます。

理想の空間と安全性を両立させるためには、これらの構造的な知識と技術を持つ専門家による設計が欠かせません。そのため、吹き抜けの計画を進める際は、耐震性に優れた工法や独自の技術を提供している住宅会社や建築家に相談することをお勧めします。専門的なアドバイスを受け、安心できる住まいづくりを進めましょう。

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