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木造建筑の构造とその性能评価、木材?木质材料による接合部の强度研究
木造建筑を増やして街に森を作る
近年、木造建築の人気が高まっているのをご存知ですか？ 例えば大阪万博のシンボルとされる会場の大屋根リングはスギやヒノキなどの木材から作られています。大型建築だけでなく、一般的な住宅でも様々なメーカーが木造に力を入れています。その大きな理由は環境への配慮です。
皆さんもご存知のように、木は光合成をする际、二酸化炭素を吸収して炭素を树体に贮蔵します。一度贮め込んだ炭素は排出されることはなく、木材として住宅に使用した后もその状态は継続しており、结果的に大気中の二酸化炭素削减に繋がるのです。従って、木造住宅を増やすことは街に森を作っているのと同じことになりますし、建筑资材を目的として山に木が増えることで环境负荷低减に大きく贡献することができます。
私の研究室では、木造建筑の性能や构造などについて研究しながらサステナブルな未来に贡献することを目指しています。例えば、木材が最もダメージを受ける原因は水なのですが、建物に使われる木材の含水率を调べることで现状を把握し、补修や取り替えが必要かどうかの判断材料にすることができないかと考えています。
现在は木材に穴を开けて小さなセンサーを埋め込み、部分的に含水率を计测しています。実は、万博の大屋根リングに用いられている材料の健全性を评価するため、リングに用いられている材料にセンサーを埋め込んでデータを取るという调査もしています。しかし、この方法は実质的には非効率なためより効率的な方法を検讨中で、现在はそのためのデータを収集している段阶です。
広がり続ける木造建筑分野の可能性
研究室では他に、耐震性?强度などに関わる研究も行っています。皆さんも工作や家具の组み立てで経験があるかもしれませんが、2枚の木の板を直角に接合するのは难しいことです。研究ではそうした木材同士の接合部に注目し、どんな接合方法があるか、どういうメカニズムで成り立つか、どう计算すれば正确な强度がわかるか、といったことなどを调べています。
実际に建筑现场で使われているラグスリューボルトという大きなネジを、木材に埋め込み引き抜く実験を绍介します。ネジの长さや埋め込む方向などの条件で値は変わりますが、仮に4トンくらいの力で引き抜けるとすると、イメージとしてはこのネジひとつで1トン弱の軽自动车が4～5台钓り上げられる程の强い力を持っていることがわかります。この研究を基に、木材料同士の安全で効率的な接合方法を提案することを目指しています。この他、公司からの依頼を受けて开発中の建筑物や技术の耐震性?强度に関する试験なども行っています。
近年は大型の木材料の开発が进んでおり、冒头で述べたように大型建筑にも徐々に取り入れられるようになってきました。集成材や颁尝罢と呼ばれる木材同士を贴り合わせた大きな材料は以前からありましたが、大型建筑に使用できるサイズに作ること、そしてその性能を确かめ安全に使えるようにすることが加速的に可能になっています。ただし、サイズを缩小して実験できる鉄骨や鉄筋コンクリートと违い、木材料の性能评価などは基本的に実寸大で行わなれています。当研究室でも5阶建ての実験をしたことがありますが、やはり缩小サイズで実験可能であればよりスムーズに开発できるだろうと感じます。そのための研究を同じ分野の研究者达と进めており、小さいサイズで确认が出来るようになれば、今后さらに、様々なことに挑戦できる可能性が広がっていくのではと思っています。
世の中に贡献できる研究で震灾にも负けない家を
私はもともと歴史、とりわけ考古学に兴味がありましたが、両亲から得意なことを仕事にしなさいとアドバイスされ、数学や物理を活かせる建筑の道を选びました。歴史が好きだったので歴史的建造物にも兴味はありましたが、新しい建筑物も対象にできる材料や构造の分野を选びました。学生の时に、木造の研究室の先生と実験をしている际に感じた「面白そう！」という直感もこの道を选ぶ大きな理由となりました。
そして、研究への使命感が生まれたきっかけは阪神淡路大震灾。当时私は大学3年生で、ちょうど构造の研究がしたいと思い始めた顷でした。幸い、私自身は被害を受けませんでしたが、建物の倒壊により多くの人が命を落としていたことが非常に衝撃的で、悲しく思いました。建筑を学んでいる人间として、安全な建物が作られる世の中にしたい、そうした研究に贡献できる人になりたいと感じたことを覚えています。
木造建筑の歴史は古いですが、わかっていないことも多く新しくできることも増えていて、私自身やりたいことに追いついていない状况です。学生にも「これがやりたい」という気持ちを大切にしてほしいですし、自発的に行动できる人に成长してほしいと思っています。学生时代はとても大事な时期です。有名な建筑物を见たり、见学会に足を运んだりするのはもちろん、公司に頼んで构造物を见せてもらうといった社会人になってからでは得难い机会も、望めば得られます。ぜひ、そのアドバンテージを活かして多くを学んでください。そして人との出会いも大切にしながら、自分の「こうなったらいいな」と思うものを目指してチャレンジしてもらえればと思います。
Takuro Mori
2001年3月 信州大学 大学院工学系研究科 博士課程 修了
2001年4月 京都大学 木質科学研究所 助手
2004年4月 京都大学 生存圏研究所 助手
2005年4月 京都大学 生存圏研究所 助教
2017年4月 広島大学 大学院工学研究科 准教授
2020年4月 広島大学 大学院先進理工系科学研究科 准教授
2024年4月 広島大学 大学院先進理工系科学研究科 教授
