地震に強い建物を造るには、柱や壁をバランスよく配置することが重要です。ただ、いくら柱や壁だけを強くしてもうまくいかないことがあります。
建物の重量の大半は屋根や床に集中しています。そして、地震の力は各部の重量に比例します。
屋根や床に生じた地震の力を柱や壁まで伝達できなければ、どれだけ強い柱や壁があったところで意味がありません。
そのためには、力の通り道となる床が強く、硬くなければいけません。床の強さが耐震性を左右することもあるのです。
また、建物の安全性を確認するための構造計算は床が十分に硬いことを想定して行われています。床が所定の硬さを有していなければ、構造計算自体が成り立たなくなってしまいます。
その重要性の割にはあまり注目を浴びない「床」の役割について見てみましょう。
床の役割
重力に抵抗
あなたがもし室内でこの記事を読んでいるのなら、かなりの確率で床の上にいることでしょう。
建物の骨組となる柱や梁は「線」の部材なので、それだけでは空間を造ることができません。骨組の上に床を設けることで「面」を構成する必要があります。
床は、その上にいる人、家具、その他全てのものの重量を梁まで伝えなくてはなりません。床が抜けたり、床の変形が大きくなり過ぎたりしないよう、ある程度の厚さが必要です。
恐らくここまでは、誰もが認識している床の役割だと思います。
地震の力に抵抗
室内にあるもののほとんどが床の上に載っています。床自体もある程度の重量がありますので、建物の重量の大部分が床に集中していることになります。
地震の力は各部の重量に比例するため、地震時に床には大きな力が生じます。この力を柱や壁にまで伝達する必要があります。
また柱や壁が上下階でずれている場合、床自身に生じる力以外にも大きな力が生じます。上の階の壁から下の階の壁、あるいは柱から柱まで力を伝達するための通り道になるからです。
場合によっては壁と同程度の性能が要求されます。
剛床仮定
建物の安全性を確かめるために行われる「構造計算」は、いろいろな仮定の下に成り立っています。
構造計算とは？真面目に計算した建物ほど弱くなる不思議 - バッコ博士の構造塾
その中でも特に重要な仮定が「剛床仮定」です。簡単に言うと、「建物の床がとても硬く、力が加わっても変形しない」という仮定です。
地震が起こると、建物の各部は「前後・左右・上下」の3方向に揺れます。また、それぞれの方向に回転もできるので、計6方向の成分があることになります。
部材の数×6方向について計算により答えを見つけなくてはなりませんので、かなりの数になります。しかし、もし床が非常に硬くて変形しないのであれば、床に繋がっている部材同士は同じ動きをすることになります。
そうすると、考慮しなくてはならない方向が大幅に減り、計算が非常に簡単になります。この仮定のおかげで構造計算に要する解析時間が大幅に短くなるのです。
当然ながら、この仮定を用いるには実際に床が非常に硬い必要があります。床の硬さが計算時の仮定とかけ離れたものになっていると、計算結果は信頼できないものになってしまいます。
RC造の床
鉄筋コンクリート造（RC造）の建物であれば、床も鉄筋コンクリートです。また、鉄骨造の建物でも床は鉄筋コンクリートです。
鉄筋コンクリートの床は、施工性、耐久性、耐火性、その他いろいろな面で優れているからです。そして、剛床仮定を成立させるだけの硬さ、強さも兼ね揃えています。
分厚い壁がある高層ビルや吹き抜けだらけのビルでは剛床と見なせなくなる場合もありますが、基本的には十分な性能があります。
木造の床
木造住宅の床は木造です。鉄筋コンクリート造にすることはまずありません。
木造の床の利点は軽いことですが、しっかりとした施工をしないと硬さ、強さが不足してしまう場合があります。木造の床で剛床仮定を成立させるためには、大きく分けて2つの工法があります。
根太工法
「根太」と呼ばれる細い材を梁間に架け渡し、その上に厚さ12mmの構造用合板を打ち付ける工法です。
床板を根太により細かく複数個所で支持しているので、重たいものを置いてもあまり変形しません。
ただ床板自体は薄く、直接梁に留められているわけでもないので、剛床とは言え柔らかめの床と言えます。「火打ち梁」という梁と梁を繋ぐ斜めの材で補強することが多いです。
剛床工法（根太レス工法）
根太を用いず、直接厚さ24mm以上の構造用合板を梁に打ち付ける工法です。
根太が無い分簡単に施工できますが、その分重たいものを置くとたわみが気になる場合があります。
直接分厚い板を梁に留めつけているので、硬さや強さは根太工法よりも大きくなります。
壁と床のバランス
どれだけ強い壁を設置しても、そこまで力を伝達できなければ意味がありません。また、どれだけ床を強くしても、壁の量が不足していれば地震に耐えることはできません。
地震に強い建物にするには壁と床のバランスが重要です。「うちは強い壁を使っています」と言われたら、「じゃあ床は？」と必ず確認してください。
ただ、建物全体に壁が万遍なく配置され、かつ上下階の壁がうまく連続していれば、あまり床を強くする必要はありません。
1階床にも剛床は必要か
ほとんどのハウスメーカー、工務店では1階の床には剛床を採用していません。しかし、「うちは1階まで剛床なのでより安心です」というようなところもあります。
なぜ1階床は剛床になっていないのでしょうか。剛床にすることで耐震性は上がるのでしょうか。
結論から言うと、剛床にする必要はありませんし、耐震性が上がることもありません。
1階の壁の下には必ず鉄筋コンクリートの基礎があります。その基礎を介して地盤まで力を伝達することができます。
鉄筋コンクリートの基礎と木造の床では硬さが全く違うので、床を硬くしてもしなくても同じです。鉄筋コンクリートの基礎が剛床仮定を成立させてくれるのです。
勝手にしたことで耐震性が下がるわけではありませんが、どうせならその分コストを下げてもらいたいものです。
