家づくりの特徴

木造枠組壁工法(2×4 ツーバイフォー 工法)の特徴

2×4工法のメリット・デメリット

耐震性、断熱性能、 気密性能を確保するなら2×4工法

全荷重を木質の体力壁で支える工法です。
自重や地震、風などの外力を面で受け止め、箱全体に力を分散させます。丈夫で歪みにくい6面体の箱形工法なので、耐震性に優れ、断熱性能や気密性能を確保しやすいという点が特徴となります。もともと部材の接合は釘と補強金物で行う工法なので、職人の熟練度が強度に影響を及ぼすことはないといわれています。
しかし、面で構成されているため、大きな開口部やコーナー部分の開口部の確保が難しく、同じ理由で増改築の際、撤去できる壁が制限されます。

メリット

  • 壁工法なので地震時の揺れが小さい
  • 基本的に決まった釘の本数で構成されたパネルを立て込む方式なので、施工が早い
  • 部材相互の密接度が高いので、防火面で効果的である
  • 上記の理由から同じ仕様の在来工法より断熱性能が高い
  • 気密性能が高い

デメリット

  • 壁で耐震性を確保しているので、将来の壁の貫通・撤去などは、一部変更不可
  • 壁工法なので、開口幅などが制限される

2×4住宅が地震に強い理由

六面体で支えるモノコック構造だから地震に強い

優れた耐震性は強い「面構造」と「木材」から生まれます。
壁面におけるダイヤグラムと鉄骨造との比較図
木は鉄やコンクリートより強い

木材は建築資材としての強度が極めて優れています。
素材の強度を測る比強度(強度/比重)で木材、鉄、コンクリートの3つを比較すると、木材は引っ張り比強度で鉄の3倍、圧縮強度では実に12倍もあります。

揺れを面全体で受け止める2×4住宅

2×4住宅と在来鉄骨軸組工法による住宅に、それぞれの建物の重さに比例した力を加えて、その伝わり方を比較したものです。
※色が黄・赤に近いほど負荷が大きいことを示します。

在来鉄骨軸組工法の住宅

加えた力が柱や接合部などに集中します。
部分的に負担がかかりやすい構造であることが分かります。

2×4住宅

枠組みされた木部分と構造用合板が「面」となって揺れの力を受け止め、分散・吸収していることがわかります。

木の家は火に弱いとお考えではありませんか?実は木の家は耐火性にも優れているのです。

耐火性

実は「木は火に強い」

木は火に弱いとお考えではありませんか。
確かに木材は燃えやすい性質をもっています。しかし、ある程度の太さや厚さがある(つまり断面が大きい)木材は、いったん燃えても表面に炭化層をつくるだけで火が内部まで進行するのに長時間かかるため強度が低下しにくい性質をもっています。
これに対し火に強いと考えられている鉄は、550℃を超えると急速に柔らかくなって変形し、その強度が大幅に低下します。住宅の場合、骨組みが崩れ落ちてしまうことにもなりかねません。
700℃〜950℃にまで達すると言われる現実の火災においても、実大火災実験の結果などから、これは事実として確認されています。

温度に対する材質の変化率

ある程度の太さや厚みがある(断面が大きい)木材は、燃えると表層部が炭化して火の進行がストップします。中心部は燃え残って強度を保ちます。

木材と鉄骨の耐火性能比較実験

常温での強度が同一の木材と鉄骨を使った実験です。
木材は構造材として使われる通常の2×10材2枚重ね(76×235mm)です。鉄骨はリップみぞ形鋼(150×75×20mm)です。それぞれに500kgの荷重をかけ、約1000°Cまで加熱しています。
2×4構造部分は、加熱5分経過してもほとんど変形はありません。同じ加熱時間で鉄骨部材の場合は変形がはじまりました。

火災・強風時の被害を最小限に

2×4住宅の「ファイヤーストップ構造」

2×4住宅の場合、火の通り道となる床や壁の枠組み材などがファイヤーストップ材となって空気の流れを遮断し、上階へ火が燃え広がるのをくい止めます。また、床根太、枠組材などが一定間隔で組まれている床や壁の内部構造は防火区域がいくつもつくられているのと同じ状態です。この一つ一つの区画によって火の進行はさらに遅くなります。
火災時に防火被覆(石こうボード)が万一突破されても、このように二重三重の防火機能をもつ「ファイヤーストップ構造」によって、2×4住宅は初期消火の可能性が高く、火災時の被害を最小限に抑えます。

内部火災に強い高気密構造

火災の発生場所として最も多い内部火災において、高気密な構造をもつ2×4住宅なら、窓やドアを閉めておけば、新しい酸素が供給されずに自然鎮火することがあります。

強風地域にも安心の2×4住宅

環太平洋地域の日本は、列島自体が台風の通り道になっていて、毎年のように大きな被害をもたらします。近年、地球温暖化が理由で発生個数は少ないものの、台風の巨大化が進んでいるといわれています。こうした台風に住宅も十分な備えが必要なのはいうまでもありません。
台風とは、熱帯低気圧の中で風速がおよそ17m/s(34ノット、風力8)以上のものを呼びます。2×4住宅の屋根は強風に対して、優れた強度を備えています。台風以上に強烈なハリケーンが襲う北米で生まれただけに、強風に備える独自のアイデアが採用されているのです。その一つが「ハリケーンタイ」と呼ばれる、あおり止め金具です。この金物1個当たりの許容耐力は、実に2.303Nもあります(風速70mの時に金物1個当たりにかかる力は1.666N)。ハリケーンタイは屋根のたる木と外壁をがっちりと連結し、強風にあおられても屋根が吹き飛ばされないようにします。

2×4住宅の屋根は、全体が一面の構造体となっています。
軒下から強い吹き上げ風があっても、屋根が持ち上げられにくい強固な構造です。