注文住宅における構造計算

地震大国と呼ばれる日本で安全に暮らしていくためには、住まいには十分な耐久性が欠かせません。その住まいの耐久性を測る目安となるのが構造計算です。ここでは、構造計算の算出方法や構造計算書などについて見ていきましょう。

構造計算とは

構造計算とは、住まいをはじめとする建築構造物やトンネルや道路、水路などといった土木構造物が、固定荷重・積載荷重・積雪荷重・風荷重・地震荷重などをはじめとする外からの力によってどのように変形するか、また対象となる構造物にどのような応力が発生するかを知るための計算のことです。

法律で定められている構造計算には許容応力度計算（ルート1）、許容応力度等計算（ルート2）、保有水平耐力計算（ルート3）、その他（限界耐力計算・時刻暦応答解析）の4つの種類があります。このうち、一般的な建物に対して求められるのはルート1～3の3種類となります。

構造計算書とは

構造計算書とは、構造計算の概要・仮定条件・計算式・計算結果などをまとめた書類のことです。一般的に構造計算書というと建築基準法施行規則第1条の3で規定された書類を指しますが、広い意味では建築構造物・土木構造物の構造計算に関する書類全般を構造計算書と呼びます。

構造計算書は、一定以上の規模の建築物を建てる際に、建築確認申請及び構造計算適合性判定申請時に提出が義務付けられている書類のひとつです。

構造計算書の提出が不要な建築物

構造計算書の提出は、すべての建物に義務付けられているわけではありません。いくつかの種類の建物は、建てる際に構造計算書の提出が必要ないので、マイホームの建築や増改築の際にはチェックしておきましょう。

まず、多くのプレハブ住宅は構造計算書の提出が不要です。プレハブ住宅の建築に用いられている部材は、大手ハウスメーカーが国土交通大臣からの認定を一括して受けています。つまり、プレハブ住宅は大臣認定の範囲内で設計し品質管理を行っている工場で生産された部材を用いて建てられているため、一棟一棟の構造計算書の提出は不要となっているのです。

なお、ここで言う「プレハブ住宅」とは、多くの人がイメージするような簡易的な住宅のみならず、規格住宅としての側面が強い住宅全般を指します。そのため、自分が建てようとしている住まいはプレハブではないと思っていてもこの観点から見るとプレハブ住宅とみなされることもあるので、事前にチェックしておきましょう。

構造計算の義務がない戸建て住宅もある

構造計算書は、実は一般的な住宅の場合もほとんど必要なケースはありません。

一般的な2階建て以下の木造建築は、建築基準法のうえでは「4号建築物」に分類されています。そして、この4号建築物には構造計算書の提出義務はないのです。

4号建築物は、「4号特例」といって有資格者である建築士の責任のうえで建築確認申請の審査を簡略化することが認められています。この4号特例があるおかげで、ほとんどの一般的な住居は構造計算書を提出しなくていいのです。

ただし、構造計算書の提出が必要ないからと言って、無制限に建物を設計できるわけではありません。4号建築物であっても、建築基準法にて定められている住まいの規格である仕様規定はしっかり守らなくてはいけません。

構造計算書の提出が必要な建築物

構造計算書の提出が必須となる建築物としては、木造3階建てや、鉄骨造、鉄筋コンクリート造の建物が挙げられます。これらの建物を建てる際には、構造計算適合性判定を受ける必要があります。そして、構造計算適合性判定の確認申請の際に構造計算書の提出が求められるのです。

構造計算書を作成するためには、構造設計一級建築士によって許容応力度等計算、保有水平耐力計算、限界耐力計算、時刻歴応答解析などの計算を行う必要があります。これらの情報は膨大で構造計算書はA4用紙100枚を超えることも珍しくありません。また、費用はおおむね30万円から50万円ほどとなっています。

参照元：ザ・ハウス（https://chumon-jutaku.jp/knowledge/specification_technology/6441/）

構造計算書が必要な戸建て住宅

戸建て住宅の場合でも、木造3階建て、鉄骨造、鉄筋コンクリート造といった条件に当てはまる場合は構造計算書の提出が必要になります。

なお、構造計算ができるのは構造設計一級建築士の有資格者のみです。住宅を専門としている設計事務所やハウスメーカーが社内に一級建築士を配置していることはあまりないので、構造計算書が必要な場合は外部の構造設計事務所に依頼するのが一般的です。

構造計算書は不要・構造計算が必要な建築物

建物の種類によっては、構造計算は必要だけれど構造計算書の提出は不要というケースがあります。法的には構造計算書の提出は必要ないけれど、建物の安全性を確認するために構造計算はしておいたほうがいいというケースです。

このケースに該当する建物としては、窓やドアなどの開口部が多い住宅や、壁を少なくして屋内空間を広く取ってある住宅などが挙げられます。こうした住宅はデザイン性が高く広々とした空間を確保できる反面、壁に大きな窓を設置したり可能な限り壁を取り除いたりしていることで、建物としての強度が低下していることがあるためです。

また、都市部や住宅密集地の場合には、狭小地や変形地に建物を建てなくてはいけないことがあります。こうした場合、住宅の構造が複雑なものになりやすいので、十分な強度が確保できているかどうかを確認するために構造計算を行ったほうがいいのです。

構造計算と仕様規定の違い

構造計算と混同されやすい言葉として、仕様規定があります。

構造計算は、構造設計一級建築士によって行われる許容応力度等計算、保有水平耐力計算、限界耐力計算、時刻歴応答解析などの計算のことで、実際に計算された対象となる住宅の安全性能を示す値と言えます。

対して、仕様規定は基礎部分に法定以上の鉄筋がきちんと入っているか、土台や壁などの品質に問題はないかといったような住宅の品質や部材の取り付けに関するルールのことです。

大抵の場合、私たちがハウスメーカーや住宅展示場などで目にする機会のある住宅の特徴のほとんどは仕様規定の方です。そのため、仕様規定だけを見ても確実な安全性はわからないのです。

仕様規定とは

仕様規定について、もう少し詳しく見ていきましょう。

仕様規定は、前述の通り住宅の品質や部材の取り付けに関するルールのことです。そして、仕様規定では、屋根や壁、開口部などの住まいの各部に対して部分ごとに仕様を設けています。これに対して、住宅全体の性能を規定しているのが性能規定です。これらも混同されやすいので、きちんと分けて考えましょう。

歴史的に見ると、安全で優れた住宅機能を持つ住まいを建てるためには、最初に仕様規定が定められました。そこから、近年のように住宅の断熱性や耐久性、省エネ・創エネ性能をより具体的に提示することが求められるようになったことで、仕様規定に加えて性能規定による住宅性能の提示が求められるようになったのです。