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竹を活用したHPシェル構造シェルターの設計-千葉県南房総市における里山プロジェクト-

 

1.序論

1-1.研究の背景

 環境共生の意識が高まる中で、建築資材として自然素材を利用することは価値のあることとして注目されている。その中で建築資材としての竹材は特有の靭性を持ち、繊維方向が木材と同等の強度を持つため、その特性を活かすことで利用拡大の可能性をもつ循環型資材であるといえる。さらには日本全国の竹林では伐採された後に放置されたまま荒廃していくことが未だに多いのが現状で、里山では次世代の林業への担い手が減少を続け、伐採や間伐が行われず荒廃が続くという悪循環が働き、深刻な問題を抱えている。そのような里山が抱える竹林問題解決の糸口として、建築資材として竹材のもつ特性を最大限活用するモデルをつくり、竹材の地産地消を行うシステムを提案することはできないかと考えた。

1-2.研究の目的と位置付け

  実際に竹材を利用し、実施設計まで行った研究として共通しているのは竹材が建築資材として利用価値のあるものかを示すことが最大の目的という点が挙げられるが、研究の独自性を見出すために本研究では、1)竹材特有の『靭性』に着目し、竹材をアーチ状に曲げて使用する過去に例の無い構造体の提案と、2)里山における竹材の地産地消のシステムを構築するために、施工性、コスト、地域性に配慮した設計提案を行うための研究と位置付け、実際に竹林が広がる里山の敷地に仮設建築の建設を試みることで、竹材の建築資材としての有用性と里山における地産地消に関する知見を得ることを目的とする。

 

 

2.竹について

2-1.竹の種類・特徴

 竹の中で最も栽培面積が広いモウソウチク(孟宗竹)は径が6cm~20cm、長さは全長20m程まで存在し、構造材や集成加工の内装材としての利用が多いことから最も一般的な竹と言える。。敷地周辺の竹林はモウソウチクがほとんどの面積を占めているため、本研究ではこれを使用することとする。

2-2.竹の循環方法

 竹の循環方法として、荒廃した竹を再利用して作ることが主である竹100%の「竹紙」がある。本研究においてはこの仮設建築を解体後、中越パルプ工業の製紙工場に自ら運ぶことで運搬のコストの低減と、環境負荷を少なくすることが可能な方法もある。リサイクルすることで、荒廃している竹林の整備から始まり、里山での地域貢献を経て新たな使われ方をするため、竹の入手から処理まで無駄のない地産地消の整備サイクルが形成される。

 

3.里山について

3-1.里山の現状

 里山は全国に多く存在するが、資金不足や次世代の担い手が不足していることから近年衰退が進み、里山の環境を健全な状態に保つためには多くの人の管理・関心が必要となる。本研究では里山の現状と問題点を把握することを目的として、計画敷地である千葉県南房総市の里山で行われた「千葉県南房総市里山デザインWS」に参加し、南房総市の里山で農園を経営している地元農家の方にヒアリングをすることで、里山に関する知見を得ることができた。

3-2.里山WSへの参加

 千葉県南房総市の海から内陸に入った山間にNPO法人「南房総リパブリック」の活動拠点である里山がある。そこで、既存のLVL(単板積層材)でつくられた三角柱のオブジェを2体移設・リノベーションし、里山に農を学び、楽しむ場をつくりあげる連続デザインワークショップが開催された。里山の現状の把握や竹の種類や状態の調査を行う目的で参加し、身をもって里山での生活を体験する事が出来た。

 

4.設計

4-1.計画概要

4-1-1.敷地

竹材収集場所及び計画敷地はWSを行った千葉県南房総市里山とする。

4-1-2.建物概要

 里山における季節ごとの年間プログラム(水路清掃、さなぶり、草刈り、夏祭り、竹林整備、収穫祭)に応じて用途を設定する。農作業の休憩所としての機能、豊作を祈願した宴等の会場として食事が行える機能、あるいは収穫祭などで収穫物の販売・展示を行えるような機能など季節ごとに可変性をもつ仮設建築を計画する。

主要用途:休憩所、展示場  構造・規模:竹構造・地上1階  建築面積:135.24㎡  最高高さ:GL+4,400mm 

4-2.設計提案

4-2-1.HPシェルについて

 細くすればするほど竹材の靭性は増すため、HPシェル構造は竹材の特性を活かすためには最適な構造形式と言える。HPシェル構造は直行するアーチ同士の圧縮力と引張力によって釣り合わせ、少ない部材で大空間を生み出し、また屋根は曲面となるため自然に囲まれた周辺環境に調和したデザインとなる。また屋根に使用する竹材は曲げに耐久可能な径である必要があるため、竹材を縦割りにし、径を細くしながら調整を行う。屋根を構成するアーチ状の部材はΦ20mm程度を採用する。

 

 

4-2-2.仕口について

 竹材を活用した建築作品の接合部に注目して事例を分析するとほとんどがロープにより接合されていることが分かったが、本研究においては地産地消、コストの抑制、施工の簡便化を目的としているため、竹のみで接合する仕口を検討することとした。そこで相欠きによる接合を試みたところ、仕口部の強度は下がりながらも荷重耐久の実験を行った結果、十分な耐久性が検証された。接合までに要した時間を計測すると短時間かつ、施工性も優れていることが分かり、本研究においては最適な仕口であると言える。なお接合部分には端材を楔として打ち込むことでより強固に接合することが可能となる。

 

 

 

4-2-3.平面計画について

HPシェル造の屋根に覆われた空間には2方向の開きが生まれる。その開きを繋げていくように配置することにより、床と屋根の接合部付近に生まれるデッドスペースの存在を解消し、大空間をつくり出すことができる。また中間部分には縁側や人が集まるスペースが生まれ、敷地全体を有効に活用できる。

 

 

 

 

5.施工

5-1.計画概要

 4.で計画した施設の一部の建設を試みる。実際に現地で竹竹材を収集し、部材加工から施工まで一貫して行う事で、自然素材の特性、施工性、コスト、時間、周囲との関わり方などを考察する。

5-2.施工行程

 本計画では大きく床部分と屋根部分の2つに分けて施工する。期間は12月上旬~1月中旬とし、①床部分の外側②床部分の内側X方向③床部分の内側Y方向④床部分の斜材⑤屋根部分の外枠⑥屋根部分の面・順アーチ⑦屋根部分の面・逆アーチの7つのフェーズに分けて行う。  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.結論

 

6-1.総括

 本研究ではHPシェル構造とすることで竹材の最大の特性とも言える靭性を活かしながら、敷地環境に呼応したデザインを設計したが、自然素材であるが故に、構造計算が困難で実際に人が使うための建築として扱うには準備不足であった。しかしながら相欠きによる仕口を試みたり、竹の垂直荷重に対する耐久力を計る実験や、屋根部材の曲げの限界を計る実験などを通して、実際に施工することは可能であることを示した。その中で目的で挙げた設計と施工の間で考慮すべき点をそれぞれ明らかにした。

 1)自然素材の特性の観点から、実施を行う事で竹という自然素材の径の誤差や必ずしも直線ではないという点で設計と施工とで若干の誤差は生じたものの、現場での対応によって解決することが出来た。

 2)施工性の観点から、竹材のみで接合可能な仕口によって施工の簡易化と、竹の切り出しから接合まで機械を使用せずにすべて手作業で緻密な作業も容易に行うことが出来た。

 3)コスト面では竹材は敷地周辺の竹林から用いることで地産地消による運搬コストの削減が可能となり、費用は接合に要したシュロ縄のみなので、低コストでの建設が可能であることが分かった。

 その他に周囲との関わり方としては、竹材が自然素材でそのまま使用しているため、背景の竹林に調和すると共にHPシェル構造による造形が滑らかな曲線となるので、里山のような環境において景観を乱すことなく存在することが出来る。また大きな開きをつくる造形であることから周囲の人々と周辺環境に対し開放的な空間となっている。さらに細くすればするほど曲がりに対し強くなることから、HPシェル構造は竹材の靭性を最大限に活かす構造形式であることを示した。以上に挙げたそれぞれの観点から実際に建設することで、建築資材として自然素材である竹を用いることの有用性を示すことが出来た。

6-2.展望 

 本研究は実験で得られた検証結果を元に竹を活用したHPシェル構造の建築を竣工させることが可能であることを証明した。千葉県南房総市の里山をケーススタディとしたが、全国の里山でも同様の方法で、竹材を建築資材として使用し、様々な構造形式の建築が建つことによって里山が活性化していくことを期待したい。

 

 

■ 最終成果物

 

 

 

多くの人に出会い、支えられ、今の自分があると思います。研究を通して、人間として設計者として成長することが出来ました。全面的にご協力いただいた馬場さんには本当に感謝しています。何も知らない自分に里山の魅力を教えていただきました。里山WSのメンバーの方々も含め、本当にありがとうございました。また研究を進めるにあたり、苦しいときもありましたが、先生、研究室のみんな、、家族すべての人に助けてもらいました。感謝しています。学生最後の設計として何とか形にすることが出来て、悔いはありません。楽しい時間でした。

 

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