一級建築士【構造】木構造の知識まとめ｜柱の小径・筋かい・継手仕口のポイント
構造文章題シリーズ第5弾は木構造です。
木造は施行令第3章第3節（令第40条〜49条）の数値規定と、木材という材料そのものの性質の両面から出題されます。住宅実務にも直結する分野です。
木材の性質——「方向」と「水分」がすべて
繊維方向で強度がまったく違う（異方性）
木材は繊維（年輪方向）をもつため、力の向きによって強度が大きく異なります。
強度の大小：繊維方向 ＞＞ 繊維に直角方向
繊維方向どうしで比べた基準強度の大小関係も頻出です。
曲げ ＞ 圧縮 ＞ 引張 ＞ せん断
せん断が最も弱い、というのは意外に感じるかもしれませんが、繊維どうりに裂ける（せん断）のは簡単——薪割りをイメージすると腑に落ちます。
めり込み——繊維直角方向の弱点
土台に柱が乗る部分のように、繊維と直角方向に圧縮力を受けると、木材はめり込みます。繊維直角方向の圧縮（めり込み）強度は繊維方向よりずっと小さく、接合部設計の急所になります。
含水率——乾くほど強くなる
- 木材の強度は、含水率が小さい（乾燥している）ほど大きい（繊維飽和点以下の範囲）
- 乾燥収縮の大きさは「接線方向（年輪の円周方向）＞半径方向＞繊維方向」
- 構造材には十分に乾燥した木材を使う（乾燥不足は割れ・狂い・接合部の緩みの原因）
木質材料——欠点を「貼り合わせ」で克服する
無垢の製材は、節・割れ・含水のばらつきで強度が不安定。そこで小さな板や単板を接着した木質材料が使われます。違いが頻出です。
| 材料 | つくり方 | 特徴 |
|---|---|---|
| 集成材 | ひき板（ラミナ）を繊維方向をそろえて積層接着 | 品質が安定し、大断面・湾曲材がつくれる。体育館の梁など |
| LVL（単板積層材） | 単板を繊維方向をそろえて積層 | 強度のばらつきが小さい |
| 合板 | 単板を繊維方向を直交させて積層 | 面内のどの方向にも強い。耐力壁・床下地 |
| CLT（直交集成板） | ひき板を直交に積層接着した厚い板 | 壁・床にできる。中大規模木造に活用 |
「集成材・LVLはそろえる、合板・CLTは直交させる」が区別の軸。直交させると方向による強度差（異方性）が緩和されます。
柱の規定（令第43条）
| 項目 | 規定 |
|---|---|
| 柱の小径 | 横架材間の垂直距離に対する割合で規定（建物の種類・部位により1/20〜1/33） |
| 3階建ての1階の柱 | 小径13.5cm以上（一定の構造計算等による場合を除く） |
| すみ柱 | 通し柱とする（接合部を補強した場合は管柱でも可） |
| 階数2以上の建物の隅柱 | 同上 |
| 有効細長比 | 150以下 |
「すみ柱は必ず通し柱でなければならない」→×（補強すれば管柱可）という形で出ます。
筋かい（令第45条）——寸法を数字で覚える
| 筋かいの種類 | 規定 |
|---|---|
| 引張を負担する筋かい | 厚さ1.5cm以上×幅9cm以上の木材、または径9mm以上の鉄筋 |
| 圧縮を負担する筋かい | 厚さ3cm以上×幅9cm以上の木材 |
- 端部は、柱と横架材の仕口に近づけて、ボルト・かすがい・くぎ等で緊結する
- 筋かいに欠込みをしてはならない。ただし、筋かいをたすき掛けにするためやむを得ない場合は、必要な補強を行えば可
圧縮筋かいの方が厚い理由——細いと座屈してしまうからです。引張専用なら座屈の心配がないので、鉄筋（9mm）でも使えます。
壁量とバランス（令第46条）
木造の耐震性は耐力壁の量と配置で確保します。
- 各階の張り間方向・けた行方向それぞれに、床面積と見付面積に応じた必要壁量以上の軸組を設ける
- 壁は量だけでなく釣り合いよく配置する（平面的に偏ると、地震時にねじれて偏心の大きい側から壊れる）
- 構造計算（許容応力度計算等）で安全を確かめた場合は、壁量規定の適用を除外できる
壁量計算の係数や4分割法の詳細まで踏み込む出題もありますが、まず「量＋バランス」の2本柱を押さえることが先決です。
耐力壁と水平構面——「壁」と「床」はセット
耐力壁だけ強くても、地震力を各壁に分配する**床・屋根（水平構面）**が弱いと、力がうまく伝わらず建物がゆがみます。
- 床・屋根の**水平構面（剛性）**を確保する（構造用合板を張る・火打ちを入れる等）
- 水平構面が弱いと、耐力壁が効く前に床が変形してしまう
- 「強い壁＋硬い床」が両輪。壁だけ・床だけでは成立しない
「耐力壁は柱、水平構面は梁を渡す床」——両方そろって地震に抵抗します。
木造の構造形式——在来軸組・枠組壁・CLT
| 形式 | 抵抗のしかた |
|---|---|
| 在来軸組工法 | 柱・梁の軸組＋筋かい・面材耐力壁で抵抗。日本の伝統的な木造 |
| 枠組壁工法（2×4） | 規格材の枠に構造用合板を張った**壁・床の「面」**で抵抗（モノコック的） |
| CLT工法 | 厚い直交集成板の壁・床で抵抗。中大規模木造に活用 |
在来軸組は「線（柱梁）＋筋かい」、2×4・CLTは「面（壁）」で支える、という違いを押さえます。
継手・仕口（令第47条）と接合金物
- 継手・仕口は、存在応力を伝えるように緊結する
- ボルト締めには座金を使い、木材のめり込みに配慮する
- 地震時に柱が土台や梁から引き抜かれるのを防ぐため、接合部に応じた金物（ホールダウン金物など）を用いる
知識として問われるポイント
- 接合金物が必要になるのは、耐力壁の両端の柱に引抜き力が生じるから。壁倍率が大きい耐力壁ほど、端部柱の引抜き力は大きくなる
- 「土台を基礎に緊結するアンカーボルト」も引抜き・ずれ防止の要
防腐・防蟻と耐久性（令第49条ほか）
- 構造耐力上主要な部分である柱・筋かい・土台のうち、地面から1m以内の部分には、有効な防腐措置を講じ、必要に応じてしろあり対策を行う
- 外壁内部の通気、床下換気など「木を濡らさない・乾かせる」工夫が耐久性の基本
○×で総チェック
Q1. 木材の繊維方向の基準強度は、曲げ＞圧縮＞引張＞せん断の順である。
→ ○。せん断が最も小さい。
Q2. 木材の強度は、含水率が大きいほど大きい。
→ ×。繊維飽和点以下では、含水率が小さい（乾燥している）ほど強度は大きい。
Q3. 引張力を負担する筋かいには、径9mm以上の鉄筋を使用できる。
→ ○。引張専用なら座屈しないため鉄筋でよい。圧縮筋かいは厚さ3cm以上の木材。
Q4. 筋かいをたすき掛けにする場合であっても、筋かいに欠込みをしてはならない。
→ ×。原則禁止だが、たすき掛けでやむを得ない場合は必要な補強をすれば可。
Q5. 階数2以上の建築物のすみ柱は、必ず通し柱としなければならない。
→ ×。接合部を補強すれば管柱でも可。
Q6. 木造3階建ての1階の柱の小径は、原則として13.5cm以上とする。
→ ○。
Q7. 耐力壁は、必要壁量を満たしていれば、平面上の配置は問わない。
→ ×。配置が偏ると地震時にねじれが生じる。釣り合いよく配置する必要がある。
Q8. 壁倍率の大きい耐力壁ほど、その両端の柱に生じる引抜き力は小さくなる。
→ ×。強い壁ほど大きな力を負担するため、端部柱の引抜き力は大きくなる。
Q9. 集成材は、ひき板の繊維方向を互いに直交させて積層接着したものである。
→ ×。集成材は繊維方向をそろえて積層。直交させるのは合板・CLT。
Q10. 耐力壁が十分にあれば、床・屋根の水平構面の剛性は考慮しなくてよい。
→ ×。水平構面が弱いと力が壁に伝わらない。壁と床はセット。
Q11. 枠組壁工法（2×4）は、柱・梁の軸組と筋かいで地震力に抵抗する。
→ ×。2×4は**壁・床の「面」**で抵抗する。軸組＋筋かいは在来軸組工法。
まとめ
- 木材は異方性：繊維方向が強く、強度は「曲げ＞圧縮＞引張＞せん断」
- 乾燥するほど強い。収縮は接線方向が最大
- 柱：3階建て1階は13.5cm、細長比150以下、すみ柱は通し柱（補強で代替可）
- 筋かい：引張1.5cm×9cm or 鉄筋9mm／圧縮3cm×9cm、欠込み原則禁止
- 耐力壁は量＋バランス、強い壁ほど端部柱の引抜き対策が必要
- 地面から1m以内は防腐・防蟻
木造の規定はすべて「木という材料の弱点（めり込み・座屈・腐朽・引抜き）をどう補うか」に対応しています。弱点とセットで覚えるのが近道です。
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