木質系材料と住宅

はじめに
　住宅は昔から人々の生活の中心であり，その生活の場の周りにある，手に入りやすい材料で造られました。そして日本人は，最も身近にあった木で住居を造り，住んでいたのです。しかし「火事は江戸の華」と言われたように，江戸は何度も大火に見舞われました。第二次世界大戦では空襲の焼夷弾により，木造の建築に大きな被害が出ました。このような火災に対する木造建築物の弱さが，木の建物は弱いという間違った固定観念を生み，鉄筋コンクリート造や鉄骨造の方が安全であると思われるようになっていきました。そして平成７年に起きた阪神・淡路大震災が決定打となり，「やっぱり木造は火災や地震に弱いもの」と言われるようになってしまったのです。その後，各研究機関により「木造は弱くはない」ことが実験で明らかにされていますが，一般にこれだけ広まってしまった木造への不信感はなかなか消えないものであります。
　本当に木造住宅は強いのでしょうか？弱いのでしょうか？どちらなのでしょう。

建築材料としての木材
　材料の強度を示すものとして，圧縮強度，引張り強度，曲げ強度，せん断強度などがあります。はじめに木材と他の建築部材を，この強度の値で比較してみたいと思います。図１に各材料の引張り強度と圧縮強度を示します。

　引張り強さをスギ（木材），コンクリート，鋼鉄で見てみると，鉄がぬき出て強いのが分かります。二番手は意外にもスギであり，コンクリートが三つの中で一番弱いということになります（引張力に弱いコンクリートは，引張力に一番強い鉄（鉄筋）を入れることによって頑丈な構造物となります）。鉄の引張り強さは「5000」，木は「900」で，約5.6倍の違いがあります。これだけを取り上げると，とにかく鉄は強いという結論になってしまうでしょう。
　そこで図２に単位重量当たりの強度を示します。

　単位重量当たりの強度は比強度と呼ばれるもので，材料の強度を比重で割った値のことです。鋼鉄の比重は7.8，スギ（木材）の比重は0.35ですので，引張力の比強度は鋼鉄641kgf/cm2，スギ（木材）2571kgf/cm2となります。この値から考えると，外から加わる力に同じように耐える建物を設計する場合，木造の建物では自重を軽くすることが可能となります。

　　　　　建物の自重が軽くなることによるメリットは，
1）基礎そのものを小さく出来る。
2）地盤が悪い敷地でも，杭の必要がなくなる可能性がある。あるいは簡便なもので良くなる。
3）地震のエネルギーは建物の重さに比例するので，鉄筋コンクリート造より木造にかかる地震力は小さくなる。
などが挙げられます。
　木は建築材料として，強度性能的に鉄やコンクリートと見劣りしません。ですが山から切り出されただけの木材は多くの欠点を持っていますし，同一産地，同一樹種であっても一本一本性質や強度は違います。これは自然素材としては仕方がないことです。このような長所，短所を理解した上で木材を使うことが望ましいのですが，それを詳しく知る木造建築技術者が減少しているのも事実です。

　工業製品としての木材
　木材には腐る，燃える，捻れる，反る，虫に食われる，品質にバラツキがあるなどの欠点があります。この欠点を分散あるいは除去することにより木の長所だけを引き出し，工業製品として規格化されたものが数多くあります。
　皆さんが昔からよく見かけるものとして，合板が挙げられます。（写真１、２）

写真１:合板

写真２:合板の断面（単板が積層されている）

　合板は丸太をかつらむきの要領でくるくる回転させ単板を削り出し，その単板を繊維方向にそれぞれ直交させて奇数枚接着させたものです。単板を積層させることで，湿度による木の伸び縮みの欠点や方向による強度の違いを解消します。また自然素材のままでは得られない大きい板も製造が可能です。しかし合板は丸太をかつらむきにして作るため，原材料には太くて丸い形の良い丸太が求められます。つまり原材料を選ぶことになるのです。
　反対にもっと低品質の木材で板物を作れないかという発想で生まれたのがパーティクルボードです。（写真３）

写真３:パーティクルボード

　パーティクルボードは，切削または破砕された木材の小片に合成樹脂接着剤を塗布し，熱圧成型した比較的厚い板材で，建築用というよりは家具や建具の心材としての用途に多く用いられています。製造上，原料のチップ（削片）の方向がバラバラなため合板より強度が低いのが難点ですが，原料に合板工場の残材や建築の解体材，小径木などが使えるのが強みです。
　合板に強度的に対抗できるパーティクルボードとしてＯＳＢ（写真４）という製品が開発され，屋根や壁の下地の構造用パネルとして多く使用されています。また店舗建築や住宅の内装仕上げ材として使われることもあります。ただしＯＳＢは水を含むと膨張しやすいので，床下地にはあまり使われません。

写真４:ＯＳＢ

　もう一つ繊維板（ファイバーボード）という製品があります。木材のチップを蒸煮，解繊して合成樹脂接着剤を加えて成型した製品ですが，これはまたの機会にお話したいと思います。

　　近年木造建築の復権ということなのでしょうか，公共建築物が大断面構造用集成材（写真５，６）を用いて建てられるケースが増えています。集成材は厚さ２〜４cm程度の挽板（ラミナ）の繊維方向を平行にそろえて，積層方向に圧力をかけながら集成・接着したもので，構造用集成材と造作用集成材に分けられます。住宅では，敷居や長押に化粧用単板を貼った造作用集成材が古くから使われていましたが，構造用集成材は「のりで貼った木は木ではない」と敬遠された時代もありました。

写真５:集成材

写真６:集成材断面

　構造用集成材は１９５０年代から，主に学校や体育館などの施設に使われていました。しかし，それ以上の規模の建物に使用するには建築基準法が整備されていなかったため，少しづつ使用量が減っていきました。その後，アメリカとの林産物協議による大断面集成材の使用拡大のための法改正と，円高により海外から安い構造用集成材が大量に輸入されたことがきっかけとなり，再び需要が伸びるようになったのです。（写真６、７）

林産試験場内にある大型木造建築（木と暮らしの情報館）

写真７:外部集成材足廻り

写真８:内部の様子

　集成材は工業製品であるため，素材より大きな断面と長さのものを自由に作ることが可能です。また製材と比較して，しっかり乾燥されているので安定した寸法精度を持ち，伸び縮み，曲がりや捻れ，割れが無いこと，強度等級により構造設計用の数値が示されていることから，現在では需要が大幅に伸びてきています。また構造用集成材というと，大型木造建築にしか使われていないと思われがちですが，木造住宅の軸組に集成材を積極的に取り入れるメーカーも多くなりました。
　工業技術の発達により欠点や弱点を克服した木材は，他の工業製品に負けない品質を得ることができました。次回は，それらの製品が住宅建築にどのように使われているのかお話したいと思います。