極細の材で追求する自由な木造形態(前編) ~40cmから6cmへ絞ってみる~ | 国産木材を活かす繋げる|MOCTION(モクション)

極細の材で追求する自由な木造形態(前編) ~40cmから6cmへ絞ってみる~

隈館長友人の皆さまによる寄稿コラム

佐藤 淳(さとう じゅん)

東京大学准教授/佐藤淳構造設計事務所技術顧問。

1970年 愛知県生まれ滋賀県大津市育ち。1995年 東京大学大学院修了。1995〜1999年 木村俊彦構造設計事務所勤務。2000年 佐藤淳構造設計事務所設立。2010年 東京大学特任准教授。現在、東京大学准教授、スタンフォード大学客員教授。

受賞歴

地域資源活用総合交流促進施設で日本構造デザイン賞受賞(2009)
ヴェネチアビエンナーレで金獅子賞を受賞したUAEパビリオンに協力(2021)

40cmから6cmへ絞ってみる

刻むと6cmしか残っていない板で36mのアリーナを架けることができます。刻むと3cmしか残っていない材で3階建てを支えることができます。果たして3mmの材でどのぐらいの高さに到達できるでしょうか。40cmの丸太から「前編」で6cmの板まで「後編」で3mmの角材までどんどん絞っていってみようと思います。

パプアニューギニアのKorowai族は地上30mの上空にツリーハウスを設営して暮らしています。インドのMeghalayaには生きた根を引き寄せて橋を作る民族がいます。我々にこんなことができるでしょうか。文明が発達すると「できなくなる」ことがあるようです。でも座屈解析も、非線形解析も、デジタル加工機も、宮大工の職人技も駆使して、光が透過する「半透明」な構造を創ることができるようになりました。そうして自由に木を扱えるようになると、「こもれび」のようなナチュラルな光の溢れる自由な形態も生み出せそうです。

パプアニューギニアのKorowai族のツリーハウス
インドのMeghalayaのルートブリッジ
全体模型
廊下に林立する丸太柱
伐採された山

私が初めて大規模木造に携わった「芦北町立佐敷小学校」で2階建て校舎にスギ丸太を使ってみました。この計画では役場の方に大変上手く段取りしてもらえて着工前に木材を調達することができました。元口40cmで長さ10.5mもある丸太柱を2mピッチで林立させ、欄間の部分を※1 ラチス状の梁にして「※2 木造ラーメン構造」を形成することができました。

※1 柱や梁にジグザグに渡した補強材による構造体。
※2 垂直方向の「柱」と、水平方向に柱をつないだ「梁」によって建物全体を支える構造。ラーメン【Rahmen】とはドイツ語で額縁のこと。

芦北町立佐敷小学校(2006)
建築家:楠山設計+石井ひろみ/Architerrace
構造設計:佐藤淳構造設計事務所 + 中村由美子/Techno-design

ラーメン構造では柱脚に曲げを負担させられると柱頭の曲げモーメントを減らすことができます。※3 ガセットプレートを3枚挿入するボルト接合として固定度の高い柱脚にしました。柱梁の接合部では木材に隠蔽されたガセットプレートとボルトが交錯します。すると知らない間に施工者がこの当時まだ珍しかった立体CADで接合部の詳細を作図してくださっていました。

※3 梁や桁を柱に接続するためのプレート。

柱脚の曲げ試験
接合部の立体CAD
南京無双玉簾のような架構
山鹿の大工により精緻に刻まれたホゾ

小径で短い材を、角度を少しずつ変えながら連ねてゆくと「南京無双玉簾」のような架構が形成されます。「山鹿小学校」の屋根では全体が大きなデプスのラチス状になり、下縁が滑らかな曲線を描いてこれがアーチとして効いています。24cm角の材を使った体育館から10.5cm角のクラスルームまで、最適化して独特の南京玉簾の模様が生まれました。

山鹿小学校(2013)
建築家:工藤和美+堀場弘/シーラカンスK&H 構造設計:佐藤淳構造設計事務所

木材は引張強度が曲げ強度に対して遜色ないぐらい強い材料です。横にした針金にオモリを下げると折れ曲がってしまいますが両端を引っ張ると持ち上げることができるのと同じ原理です。そうして「群馬県農業技術センター」では厚さ7.5cmの材で20mの懸垂屋根を架け渡すことができました。大変形の非線形解析を駆使して、木材を1年3ヶ月に渡って引張る試験で※4 クリープ現象と※5 メカノソープティブ現象を把握しました。

※4 木材に長期間一定の荷重が作用したとき、たわみが徐々に増加する現象。
※5 温湿度変動下に置かれた木材のクリープ変形量が恒温恒湿下の木材より増加すること。

群馬県農業技術センター(2012)
建築家:安原幹、日野雅司、栃澤麻利/SALHAUS
構造設計:佐藤淳構造設計事務所

メッシュ状(格子膜状)の木造屋根をテントのように張った構造
1年3ヶ月に渡る引張試験
木材の伸びの推移
竹籠模様の木造ラチスドーム
隣接する屋外便所棟の懸垂屋根
6cmしか残っていない交差部の曲げ試験

厚さ12cmの帯状の材を交互に刻んで相欠きに組むと竹籠のような模様が現れます。芦北町の「地域資源活用総合交流促進施設」では材を波打たせて編むのでなく相欠きにしたことによって独特の様子が生まれました。刻まれた材は6cmの板状にしか残っていませんが36m×45mのアメーバ型の※6 フットプリントのアリーナに架け渡すことができました。薄っぺらい材を編むアイデアは大学院生がドイツで学んできたことから生まれました。この計画の屋外トイレ棟では厚さ9 mm×幅300mmで長さ7mという帯状のスギの一枚板を挽いてもらうことができ懸垂状に編んでいます。

※6 【foot print】の原意は文字通りの足跡だが建築用語では占有スペース・専有面積のこと。

芦北町地域資源活用総合交流促進施設(2009)
建築家:高橋晶子+高橋寛/Workstation
構造設計:佐藤淳構造設計事務所

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