開発協力:(株)結設計

1. FSU工法の概略

1-1 なぜFSU工法なのか  ― 説明を兼ねて ―

建築は資源の採取、エネルギーの消費、廃棄物の産出等で、どうしても環境に負担を強いてしまいます。FSU工法は、せめて自分が関与する住宅や建築だけでも、環境への負荷が少ない、むしろ負荷を削減する方向に作用させたいと、独自に開発した、木造軸組の新工法です。一般的な在来工法の3~4倍という木材の大量使用で、林業の活性化を図り、森林整備を進め二酸化炭素の吸収を増大させ、それを更に木材の生長期間以上、建築に固定させ続けるため、使用後の建築の解体部材も容易に再使用できる仕組みとした、木造の新しい建築工法です。
この工法は建築生産時の人件費や新建材の使用を抑制することで、通常以下のエネルギーと建築費で、生産が可能になるよう工夫されています。都市空間に森林(二酸化炭素)を溜め込む=forest stock in ueban spaceの頭文字を並べてFSU工法と命名しています。
工法としての新しさには、建築物としての新しさと、造り方の新しさの二通り有しています。


 

建物としての新しさは、端的にはその壁にあります。
本来、木造建築の場合、構造壁(躯体)の構成は、構造上の柱を半間(0.91m)又は一間(1.82m)の間隔を置いて立て、その間に耐力を担う筋交い(斜材)や間柱を立て、中は空洞もしくは断熱材が充填されます。その躯体の内外にボードや合板下地を貼り、その上に仕上げが施されます。現場で多くの手間がかかります。
それを、FSU工法の場合は、写真のように柱と同寸の無垢の角材を隙間なく連結したパネルを持ち込み、建て並べ、それだけで壁の構造躯体であり、気密や水密材、さらに防火材でもあり、内外の仕上げ材にもなる工法です。故に壁内が木で満たされた構造となり、木の持っている蓄熱性能や調湿性能を最大限活用できる室内環境が実現できます。
しかもその壁は90㎝内外の幅にパネル化されていて、組み立てだけでなく、解体や再組み立ては、パネルを固定するピンの抜き差しで容易に可能です。屋根や床もパネルになっていて、再使用を前提としているため、建築廃棄物を削減して環境負荷を低減します。

造り方としての新しさは、事前に工場で、軸組だけでなく、壁や屋根等も、仕上げまで含めて、可能な限りパネル化して現場に持ち込まれ、建具及び家具、あるいは設備機器の取り付けも、事前にパッケージ化しておいたものを、現場に持ち込み、それを数人の多能工のグループで工事を行う、職人不足の建築現場に対応した工法です。
パネル製作も大掛かりなものでなく、それぞれの地域のプレカット工場もしくは製材所又は建具工場に設置した簡易な機械で生産できるもので、地産地消に適した生産が可能です。

1-2 FSU工法の開発と実施経緯
  • 東日本大震災による応急仮設住宅で解体再使用が容易な住宅として採用59戸建設
  • 釜石森林組合と岩手県森林組合連合会が、開発応援、実践機会を提供
  • 再建者住宅及び各地の通常住宅として技術の開発と実践及び洗練化
  • 60分準耐火の認定や構造評定等の技術開発と法的整備で繰り返し漸進


1-3 FSU工法の構造と技術特性
  • 木造在来軸組工法に属し、金物(プレカット)工法の一種
  • 耐力壁は柱と同様の角材(105角~240角可能)をボルトで連結した耐力壁パネルで構成。通常910モデュール寸法の柱間に耐力壁(LSパネル)を挿入
  • 壁パネルの耐力は各角材に孔削した連結用の16φの孔に、16φのボルトを通すことで生じる各角材間のせん断耐力で確保
  • 柱、桁、梁等の軸組は通常の金物工法と同様のプレカット工場で加工
  • 耐力壁パネルは工場加工生産(軸組プレカット工場以外でも可能)
  • 壁パネルの横架材との固定はホールダウンパイプや薄板プレート金物
  • 各角材間には実材を挟み込み、気密水密及び延焼止めを確保
  • 各壁パネルの一部に電気配線スペース組み込みあり(2芯ケーブル程度)
  • 屋根、床は在来工法と同様、屋根は通常サンドイッチ断熱パネル使用
  • 柱も耐力壁としてボルトで束ねた形状の壁パネルも製作可能(Lパネル)
  • 製作に資本投資や特殊機材不要


1-4 建て方順序

基礎立ち上がりに土台敷き
⇒一階柱建て
⇒柱間に壁パネルを順次上から挿入
⇒パネル両端の柱との間に実材を挿入
⇒桁材のパイプ穴にパネルの柄パイプ等を挿入しながら載せて固定
⇒二階床梁桁設置
⇒二階柱建て込み
⇒二階床合板敷き込み
⇒以下一階と同様の作業を繰り返し
⇒屋根受け桁・梁設置、屋根パネルを設置の上、長ビス等で固定
⇒建込み完了

1-5 FSU工法の法的認定・評定の規格と利点
  • 構造用の外壁及び間仕切りの耐火試験の上、国交省60分準耐火構造外壁及び30分防火構造外壁並びに構造用準耐火間仕切りの認定取得(計6種類)
  • 建築確認申請許容応力度計算用に耐力試験データ取得のうえ構造評定取得
  • 3階建て特殊建築物や内部木部あらわしの木造準耐火建築物可能
  • 壁パネルで使用の各角材は105角~240角まで可能
  • 現場で必要な職人作業が大幅軽減され、工期短縮が可能
  • 建築物が使用後不要になっても、解体が容易で解体部材が再使用可能
耐力試験 2m・3m
(構造評定用)
構造外壁・間仕切り耐火試験
(準耐火認定用)


1-6 FSU工法住宅の蓄熱性能と調湿性能



FSU工法でつくる場合、壁の中が空洞ではなく木材で充填されていますので、材料的にはより高価な構成であるということが言えます。そのため、在来工法の場合より躯体としての熱容量が大きく、暖冷房で所定の温度にするのに時間(日数)がかかりますが、一度その温度に達すると、蓄熱性能によりその後の温度変化が他の工法のものに比して少ないことが確かめられました。また木材の持つ調湿機能で、冬は結露が少ないうえに過乾燥になりにくく、夏も多湿になりにくいことが私たちの比較実験で実証されました。写真はその温湿度実験のデータを得るために作った3棟の小屋です。一番奥が在来工法、真ん中がFSU工法で外部面に断熱材と下見板を貼ったもの、手前がFSU工法の12cm角のパネルを内外表しのままの木材だけの小屋です。

それぞれ内部に写真のような、800ワットのヒーターで夕方6時から12時まで毎日温め、水盤も毎日一定量になるよう取り換えました。その結果が上のグラフです。FSU工法の住宅が在来工法の場合より、かなり温度と湿度の変化が少ないことが読み取れます。
尚、12㎝角のパネルの場合、そのままの仕上げ無しでの断熱性能はスタイロホーム30㎜厚と同等の性能を有しています。

2. FSU工法の可能性

  • 大径木の販路創設
    大戦後の植林が、間伐から皆伐に移行し、太物材の行き場がない中、150~240の角材をFSU工法の壁にすることで、断熱材・仕上げ材不要の構造外壁が可能に
  • 木造建築のプレファブ化容易。使用部材が工場加工のため現場作業少なく、職人不足に対応し、生産性の向上が可能。
  • 生産性を高めて、輸出も可能
    日本各地に、海外から丸太の買い付けが来る状況に、原木だけでなく、付加価値をつけた木材と工法の輸出が可能に。
  • 建築業態が「木造スケルトン」と「インフィル」に分化可能
    外周壁と構造躯体及び屋根で構成された「木造スケルトン」と内装・設備の「インフィル」という二つの業態に分離し、自分の手を加えたいDIY愛好者の需要に応え、一人大工や内装事業者が全体の元請けが可能になり、市場が多用化。
  • 脱プラスチックと蓄熱・調湿機能増大な建築に
    接着剤や樹脂製品の建築を、循環型素材の木材で構成するため、化学物資や化石エネルギーの使用を削減した循環型経済工法として多い、蓄熱性能と調湿機能を向上した建築に。(下写真は壁パネル躯体に和紙を直貼の和室と躯体表しの居間)
  • 環境負荷の削減:解体部材の再使用が容易な工法のため廃棄物産出を削減
  • 再使用部材で中古市場の創設
    解体容易性と解体部材の再使用の容易性が再使用部材の市場創設可能に。
  • 建築で地球温暖化に抗う
    木材の大量使用工法で、国産材使用が林業を活性化し森林整備を進め、古木を若木に替え、温暖化ガスの二酸化炭素吸収量を数倍にし、温暖化に抵抗する建築行為に。
  • 日常の業務を持続可能な産業に
    環境破壊行為の建築行為をFSU工法で地球環境の負荷削減行為に転換し、持続可能な産業に変化。


3. FSU工法の課題

  • 壁パネル製作に一定期間が必要:木材の伐採から製材・人工乾燥・自然乾燥・使用寸法に再製材・軸組材及び壁用角材への穴開けとプレカット・壁パネル製作・現場搬入までで2~3カ月を要するため、発注してすぐに建てられない。
  • 建設時資材置き場:壁パネルと屋根パネルの資材量が多く、資材の置き場が必要。
  • FSU工法が知られていないため、受注の波がコスト高と生産性低下に直結

4. FSU工法で建築した事例

「設計事例」のこちらを参照ください。

5. FSU工法が開発されるまでの経過

集成材工法時代

 FSU工法開発以前から環境負荷削減を実現するために、集成材を使用したFM工法(事例参照)、DEWS工法(事例参照)等を開発してきました。
 しかしながら、複雑な加工で製作可能な工場が限られ、集成材の価格の高騰もあり多数採用されるまでに至っていませんでした。
 そこで接着剤無しにより簡易に製作できる集成材の製作ができないかを検討していた時に、3.11の東日本大震災が起き、FSU工法の前身とも言える、この角材連結パネルの工法が岩手県の応急仮設住宅に採択され、宮古市と山田町で59戸が建設されました。その後、この工法がエコであるとの評価をいただき、盛岡市が山田町、大槌町、陸前高田市の仮設団地に寄贈した集会場の工法として採用されました。
さらに岩手県森林組合連合会と釜石地方森林組合から森林組合向きの工法であるとの評価をいただき、釜石地方森林組合の仮設事務所がこの工法で建てられ、二階をモデル住宅として組合員の住宅再建の参考にしていただいております。
 その間、構造形式や接合方法等の改良を繰り返し、構造耐力試験や耐火試験を経て現在に至っております。

応急仮設住宅

集会場

釜石地方森林組合 仮設事務所


那須の家


6. FSU工法を活用した建築物の実績

平成23年 7月 岩手県(山田町・宮古市)の応急仮設住宅59戸が完成
平成23年12月 岩手県山田町・大槌町にもりの貯金箱(盛岡市が支援する家)集会所が完成
平成24年 3月 岩手県陸前高田市に「もりの貯金箱(盛岡市が支援する家)」集会所が完成
平成25年10月 岩手県山田町に住宅(森の貯金箱再建住宅)が完成
平成24年 6月 釜石地方森林組合の仮設事務所が完成
平成26年 3月 岩手県釜石市に住宅(森の貯金箱再建住宅)が完成
平成24年 7月 岩手県遠野市に住宅(森の貯金箱再建住宅)が完成
平成26年 4月 栃木県那須町に住宅が完成(事例参照)
平成27年 2月 岩手県釜石市に住宅(森の貯金箱再建住宅)が完成
平成27年 4月 群馬県に倉庫が完成
平成27年 5月 釜石地方森林組合の再建の本設事務所が完成
平成27年 8月 岩手県遠野市と盛岡市で、移設プロジェクトを実施
平成27年12月 岩手県大槌町に住宅(森の貯金箱再建住宅)が完成
平成27年12月 ウッドデザイン賞2015を受賞
平成28年 3月 岩手県大槌町に住宅(森の貯金箱再建住宅)が完成
平成28年 6月 宮城県気仙沼市に住宅(森の貯金箱再建住宅)が完成
平成28年 5月 岩手県釜石市に宿舎が完成
平成28年 9月 岩手県盛岡市に住宅が完成
平成28年 9月 兵庫県伊丹市に住宅が完成
平成28年11月 岩手県紫波町に住宅が完成
平成29年 1月 釜石地方森林組合事務所が、「いわて木材利用優良施設優秀賞」を受賞
平成29年 2月 岩手県陸前高田市の森林組合事務所が完成
平成29年 2月 岩手県大槌町に放課後こども教育センターが完成(構造設計協力)v
平成29年 3月 岩手県釜石市で住宅が完成
平成29年 6月 茨城県牛久市で住宅が完成
平成29年 7月 栃木県大田原市で農作業用小屋が完成
平成29年10月 岩手県遠野市で住宅が完成
平成29年11月 岩手県釜石市で住宅が2棟完成
平成29年12月 東京都練馬区で住宅が完成
平成30年 8月 岩手県釜石市で釜石鵜住居復興スタジアムの常設トイレ棟2棟完成
平成30年11月 岩手県遠野市で住宅が完成
平成31年 3月 岩手県釜石市で釜石鵜住居復興スタジアムのラグビーワールドカップ施設8棟が完成
令和元年 5月 岩手県釜石市で釜石鵜住居復興スタジアムのラグビーワールドカップ関連施設の追加棟が完成
令和元年 6月 長野県松本市の信州大学 山岳会館が完成
令和元年 6月 岩手県盛岡市で住宅が完成
令和元年 9月 岩手県盛岡市で住宅が完成
令和元年11月 東京都品川区で住宅が完成