木造のN値計算のフリーソフト・エクセル

8f72fdda 1753 42f7 a4d9 593079110b78 - 木造のN値計算のフリーソフト・エクセル 建築設計 ソフト

木造 N値計算のフリーソフトです。
木造在来工法でのN値計算、木造の金物補強を求めるExcelデータ、N値法・壁率比・金物選定・水平力精算など品確法の計算、木造住宅の壁量の計算、壁配置・バランスの検討、柱の仕口金物の選定、木造筋違い計算とその設置基準計算、木造建物の壁量算定・偏心率・壁率比・接合金物計算・性能表示計算・木造n値計算などのフリーソフトが、無料でダウンロードできます。

壁量計算とは?やり方や4分割法、フリーソフト・エクセルをご紹介

木造の構造計算フリーソフトおすすめ12選

木造のN値計算のフリーソフト・エクセル

N値計算 えぬっち for Excel

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木造在来工法でのN値計算ができます。筋かいおよび構造用合板等を取り付けた柱頭部、柱脚部について算定式を用いた計算法、N値計算法により接合方法を選択するものです。柱と筋かいを入力するだけで、1つの通りの1階と2階の柱のN値計算ができます。木造壁量計算・耐震等級計算・軸組計算にも対応できる、ランキング上位のおすすめソフトウェアです。

N値計算

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木造の金物補強を求めるExcelデータです。筋交いのパターンを選ぶだけで算定式、金物種類が明記されます。このデータのみで確認申請の添付書類に対応できます。建築基準法の改正で、木造建物の金物補強を軽減させる目的で開発されました。積雪荷重や4分割法・jwwにも対応した人気のアプリです。

木造N値計算法

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木造N値計算法を視覚的にわかりやすく表現したエクセルワークシートです。3階建てや4分割法・積雪荷重・jwwにも対応しています。新告示1460号と比較して使うことができます。入力項目にコメントで入っているので、分かりやすく入力を行うことができます。比較ランキング上位のおすすめツールです。

N値計算早わかり

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このシステムは、軸組み形状を選択するだけで、N値計算が簡単に計算できます。エクセルワークシートで計算を行います。書き込みは柱位置のみで、表に自動的に書き込みできます。建築基準法の改正による、木造建物の金物補強を検討する目的としたものです。木造壁量計算・耐震等級計算・軸組計算にも対応したおすすめのテンプレートアプリです。

木造軸組工法の構造計算

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N値法・壁率比・金物選定・水平力精算など、品確法の計算ソフトです。4つのアプリケーションの統合プログラムです。jwwなどの簡易CADによるデータ入力により、部材などのデータを把握できます。JW-CADの外部変形によるデータ入力、伏図・軸組図の出力や4分割法にも対応しています。

N値計算とは

木造構造計算や耐震等級計算を行う際は、積雪荷重等による軸組計算の他に、柱頭、柱脚部の接合部の設計が必要です。

木造住宅の柱頭、柱脚の接合金物の設計は、2階建て以下の場合、告示1460号の「木造の継手及び仕口の構造方法を定める件」によることができます。

同告示の二号に具体的な接合方法が示されていますが、この方法は上下階で同じ仕様の耐力壁が使用されることを前提としているため、実際の架構よりも安全側に評価しています。

ただし、例外として、同告示には「当該仕口の周囲の軸組の種類及び配置を考慮して、柱頭又は柱脚に必要とされる引張力が、当該部分の引張カを超えないことが確かめられた場合においては、この限りでない」とあります。

言い換えると、同告示による仕様でなくても、構造計算にて安全であることを確認できれば、その仕様でよいということになります。

しかし、木造住宅のような小さな規模の建物でそのような検討を行うことはあまり一般的ではありません。

そのため、より簡単に耐力壁の壁倍率から接合部を設計する方法が、木造N値計算です。

木造N値計算で接合部を設計すると、先程示した告示1460号の仕様とするよりも、経済的な設計をすることができます。

具体的には、ホールダウン金物の数を減らすことができたり、耐力のより小さな接合方法に変更することができます。

木造N値計算では、柱に発生する引張力を、その柱の左右に配置されている耐力壁の壁倍率の差から算定します。

検討する柱の位置が平屋または2階建ての2階の柱の場合と、2階建ての1階の柱の場合で計算式が異なります。計算においては、柱の両側の壁倍率の差などを考慮し、筋かいを使用する際は補正値を加えます。

筋かいは、圧縮と引張で効き方が異なるため、補正値を考慮する必要があります。

同じ筋かいでも、柱頭部分に接合される筋かいは、柱脚部分に接合される筋かいより高い耐力があるため、柱脚部にはより大きな引張力が発生します。

一方、木造壁量計算で構造用合板や構造用パネルなどの面材を使用した場合や、たすき掛けの筋かいは、片筋かいのように圧縮と引張での方向性がないため、補正値を考慮する必要はありません。

軸組計算では、これらを考慮して算定したN値から、柱頭および柱脚の接合部仕様を決定します。

N値の計算方法

N値は下式により求めます。

平屋の柱・2階建ての2階の柱の場合

N ≧ A1 × B1 – L
ここで、N:接合部倍率の数値
A1:柱の両側に取り付く軸組の壁倍率の差。筋かいの場合は補正値を考慮。
B1: 出隅の場合0.8、その他の場合0.5
L:出隅の場合0.4、その他の場合0.6

2階建ての1階の柱の場合

N ≧ A1 × B1 + A2 × B2 – L
ここで、N、A1、B1:①と共通
A2: 柱の直上の2階柱の両側に取り付く軸組の壁倍率の差。筋かいの場合は補正値を考慮。
B2: 出隅の場合0.8、その他の場合0.5
L: 出隅の場合1.0、その他の場合1.6

木造壁量計算や耐震等級計算で壁倍率が5を超える場合

木造壁量計算での壁倍率の上限値は5とになっています。

面材と筋かいを組合せた軸組の壁倍率は、8など大きな値となることがあります。

この場合でも、木造壁量計算では壁倍率5として計算します。

木造N値計算で壁倍率が5以上の倍率をもつ耐力壁の場合には、上限値と関係なく、実際の壁倍率で行う必要があります。

木造壁量計算で壁倍率の上限値を5とするのは、壁の耐力が大きい場合に接合部も同様に大きな耐力が必要となり、過剰となることがあるためです。

木造N値計算は、接合部に実際に発生する引張力を算定するため、壁倍率8の引張力が接合部に作用する場合は、その倍率で計算をしないと危険側の設計となってしまいます。

木造構造計算における軸組計算でのN値と筋かいの向き

木造構造計算や耐震等級計算では積雪荷重等による軸組計算だけでなく、柱に作用する引抜力と筋かいの向きの関係性を理解することが、木造N値計算を行う上では重要です。

30mm×90mm以上の木材を筋かい材に使用した場合で、通し柱に取り付く筋かいの位置によって、以下の4ケースを考えてみます。
A.筋かいの下端がすべて通し柱に取り付くケース
B.筋かいの上端がすべて通し柱に取り付くケース
C.2階筋かいの下端と1階筋かいの上端が通し柱に取り付くケース
D.2階筋かいの上端と1階筋かいの下端が通し柱に取り付くケース

これらのケースのうち、最もN値が小さくなるのはA.筋かいの下端がすべて通し柱に取り付くケースで、柱脚のN値は0.6となります。

一方、最も大きくなるのはB.筋かいの上端がすべて通し柱に取り付くケースで、2.2となります。

同じ30mm×90mmの筋かいを使用しても、このようにN値が大きく異なるのは、柱に発生する引抜力が、筋かいの向きによって大きく異なるためです。

水平荷重の方向が、柱頭に筋かいの取り付く方向だと、筋かいの引張力によって柱脚には大きな引抜力が発生します。

また、筋かいの上端がすべて通し柱に取り付くケースでは、2つの筋かいによって通し柱に大きな引張力が発生するため、N値は非常に大きくなります。

jwwの図面をよく確認して注意しましょう。4分割法や、偏心率計算以外にも注意する点があります。

管柱は通し柱と比較して、N値は小さくなります。この理由は、胴差で柱が分断されていることによって、周囲の部材による拘束効果や鉛直荷重による拘束効果が発生するためです。

また、管柱の場合は上下階でN値が異なります。

面材の場合は、水平力の方向による影響が無いため、筋かいと異なり補正値を考慮する必要はありません。

そのため、木造壁量計算では4分割法や、偏心率計算により壁倍率の小さい面材耐力壁をバランス良く配置することで、N値を小さくすることができます。

通し柱に面材耐力壁が取り付く場合、壁倍率の合計を上下階で2.5以下とすることで、N値は1以下となり、経済的な設計ができるとともに、施工性も高まります。

また、N値を0.65以下とすれば、柱頭、柱脚の接合部は長ホゾ差し込み栓打ちとすることができ、接合金物なしとできます。

例えば、柱の両側に取り付く筋かいの向きを全てV型にする、耐力壁の壁倍率を全て2以下とし、柱の両側に取り付く壁倍率の差を小さくする、隅角部など引抜力が大きくなる箇所には壁倍率1.5の筋かい耐力壁を使用するなどの配慮を行えば、使用する接合金物の数を最小限とすることができます。

jwwの図面を見て、このような対策が行えるか確認してみましょう。4分割法や偏心率計算を行うことも建物のバランスに重要です。

なお、通し柱を採用すると、構造計算や施工性において数多くのメリットがあります。

ただし、通し柱は断面欠損があるため、補強を確実に行う必要があります。

建築基準法施行令43条5項には、2階建て以上の建物の隅角部柱や引抜力が大きくなる柱は通し柱とすることとあります。

このような柱を管柱とする場合には、実際に発生する引張力、積雪荷重等による圧縮力を求めて、それに耐えることができる金物を使用した補強を行うことが必要となるため注意が必要です。

木造の構造計算、N値の計算・壁量の計算方法

柱と壁体の構成を軸組、床との構成を床組、屋根との構成を小屋組といいます

柱と壁体を構成する部分を軸組、床を構成する部分を床組、屋根を構成する部分を小屋組といいます。

枠組壁工法が採用される前は、ほとんどの住宅が在来軸組工法で造られていました。

柱の太さは最小寸法が規定されていて、一般的な太さは105~120mm角のものが多く使用されます。

在来工法は、日本で古くから定着している伝統工法が簡略され、進化した工法です。柱が建物の隅にある場合は、柱は土台から小屋組まで一本で構成される通し柱とします。柱は、軸組の主要な構成部材で、土台の上に垂直に建てられます。

初期の枠組壁工法の構造は、大壁仕様になっています

初期の枠組壁工法の構造は、大壁仕様になっています。在来軸組工法は、士台、梁、けたなどの水平部材と、柱に代表される垂直部材により、縦横の軸組から構成されています。

壁の構造の種類には、柱を主構造体としている在来軸組工法の壁では、柱や梁の軸組が表に出ている真壁と、軸組の表を仕上げ板を貼り付ける大壁の2種類があります。神社、仏閣などの伝統的な木造建築工法は、伝統工法とも呼ばれます。在来軸組工法は、木造建築の代表的な工法として、木造住宅などに広く用いられています。

木造住宅と集成材について

現在、日本で新しく建てられる木造住宅は新設住宅全体の約4割ほどですが、コストなどの理由で、使われる木材の8割ぐらいは北米などからの輸入材になっています。

木は切り倒しても、燃やしたり腐ったりするまでは二酸化炭素を固定する性質があるので、環境的にも有益です。

国内の木材を使えば、森の手入れも進み、また次の資源ができていきます。この循環はとても自然なことです。せっかくある国内の資源をもっと有効利用する必要があると思います。

木材の長所は、比重が小さいわりに強度が大きいため、軽量な構造体が造れます。加工・取り扱いが容易で、用途も広く、資源として再生産ができます。構造体でありながら、木目など意匠上の美しさにも優れています。
木材の短所は、ふしなどの欠陥が入りやすく、乾燥状態で強度が変わります。割れやすく、変形しやすいため、乾燥した状態の木を使う必要があります。燃えやすいため、使用上の制限があります。

集成材については、木材の割れや変形といった短所を補い、より強度のある材を作るために、ラミナとよばれる板状の薄い木材に加工し重ねて接着した材料で、木の中の優れた部分だけを選んで作られます。
原材料の欠点修正、除去などに手間がかかり、接着剤等のコストも含めると製材より高価になる場合があります。
単材の木材は、鉄骨と比較してスパン柱間を大きく取れませんが、強度の高い断面積の大きな集成材を使えば、鉄骨並みの大空間を作ることも可能です。
集成材の部材の接合には鉄板やボルトが使われることが多く、工場で加工した部材を現場で組み立てるなど、鉄骨の建物と同じような方法が用いられています。

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