釘打ち耐力壁 詳細計算
木造軸組工法中大規模建築物の許容応力度設計（2024年版）、木造軸組工法住宅の許容応力度設計（2025年版） 準拠

(1) 全体フロー

入力として壁の形状（階高 H、壁長 W、壁タイプ）、面材の諸元（面材高さ・Y位置・外周釘ピッチ p_out・中通り釘ピッチ p_in・間柱ピッチ・配置・釘配列タイプ・へり空き）、 および材料特性（面材厚 t、せん断弾性係数 G_B、釘剛性 k、降伏変位 δ_v、終局変位 δ_u、釘降伏耐力 ΔP_v）を受け取り、以下の順に計算します。

① 面材ごとに釘位置を生成 → ② §3.2 釘配列諸定数（I_x, I_y, I_xy, Z_x, Z_y, Z_xy, α_x, Z_Pxy, C_xy）を計算 → ③ §3.3 面材単位の K₀, M_y, M_u, μ を計算 → ④ 2面材の場合は合算 → ⑤ 式(3.3.1) より許容せん断耐力 P_a、単位長当り ΔP_a、壁倍率 を算出 → ⑥ 上限チェック・座屈検定 → ⑦ 描画。

(2) 釘位置の生成 — generateNails

面材の「配置」（縦置＝長辺が縦、横置＝長辺が横）と「釘配列タイプ」の組合せにより、釘位置を決定します。座標系は面材の左下を原点、+x が幅方向、+y が高さ方向です。

• 口型 — 四周（上下左右）に外周釘ピッチで打つ。中通り列なし。
• 日型 — 口型 + 長辺方向に平行な中通り列を間柱・根太ピッチ間隔で配置。中通り列は面材端部から p_in+へり空き短辺側 の位置を始端として中通り釘ピッチ p_in で配置。
• 川型 — 長辺方向の 2 外周列（＋間柱・根太ピッチ間隔の中通り列）。短辺方向の外周列は打たない。中通り列には端点を含める。
• 山型 — 川型 + 短辺方向外周 1 列（上端または左端）。

外周釘配列として 1列（従来）または 2列千鳥 を選択できます（§2.5.3④ / 中大規模2024年版）。2列千鳥配置では、外周の各辺に2列の釘列を配置し、内側列は外側列から「釘列間隔」だけ面材中央方向にオフセットされます。内側列の釘は外側列に対して半ピッチずらした千鳥配置となり、釘配列諸定数 I_xy が大幅に向上します。

各列の釘本数 n は n = max(⌈span/p⌉+1, 2) とし、端点を含めて等間隔に再配分（pp = span/(n−1)）します。 端部以外の最外縁は「へり空き 長辺側 e_oL」「へり空き 短辺側 e_oS」の分だけ面材外縁からオフセットします。

(3) §3.2 釘配列諸定数 — calcCoef

釘 N 本の座標 (x_i, y_i) から、まず重心 (x₀, y₀) を求めます:

釘群の断面二次モーメント類:

断面係数と合成断面係数:

ここで A_w = B·H は面材の見付面積です。 本実装は 0 除算ガードとして、d_xMax=0 または d_yMax=0 の場合に対応する Z を ∞ とし、合成では 1/Z² 項を 0 として扱います。

α_x 法による最大釘せん断力の補正係数:

(4) §3.3 面材単位の耐力係数 — calcPanel

面材の初期剛性（釘と面材せん断の直列合成）:

降伏耐力・終局耐力:

塑性率:

本実装では分母 0 回避および μ ≥ 1 のクランプを行います。

(5) 多面材（腰壁+垂れ壁）の合算

腰壁と垂れ壁（あるいは 2 枚積み）の場合、各値は次のように合算します:

(6) 許容せん断耐力 P_a

階高 H に対する許容水平せん断耐力:

M_y は降伏耐力基準、K₀/150 は 1/150rad 時変形規定、0.2·√(2μ−1)·M_u は塑性率換算した終局基準です。 最小値が支配します。√ 内が負となる場合は 0 にクランプします。

単位長当たり耐力と壁倍率:

また 許容せん断耐力上限を自動チェックします（適用範囲外のときは NG 表示）。 上限値は ΔP_a ≤ 29.4 kN/m（木造軸組工法中大規模建築物の許容応力度設計(2024年版)より）、 ΔP_a ≤ 13.72 kN/m（木造軸組工法住宅の許容応力度設計(2025年版)より）です。

(7) 基準耐力壁からの k, ΔP_v 推定

基準耐力壁（全面壁・日型・縦置）の面材寸法・釘ピッチ・壁倍率から、現在の材料プリセットの t, G_B, δ_v, δ_u を固定したまま、 釘剛性 k と釘降伏耐力 ΔP_v を k:ΔP_v 比を保ちつつ反復解法で推定します。 反復は緩和係数 0.85 を用いた Picard 法です。

(8) 面材のせん断破壊・座屈検定

発生せん断応力度:

面材のせん断座屈応力度（§3.3.11 の近似式）:

判定: τ_N < τ_max（面材材質の許容応力度）かつ τ_N < τ_cr であれば OK。

(9) 数値安定化のためのガード

• I_x+I_y = 0 のとき I_xy = 0, α_x = 0 とする。
• d_xMax=0 または d_yMax=0 のとき対応 Z を ∞ として合成。
• 2μ−1 < 0 のとき 0 にクランプ。μ < 1 のとき 1 にクランプ。
• I_xy·k = 0 または G_B·t = 0 のとき K₀ = 0（計算不能）。

(10) §3.4 真壁（受材を介した面材耐力壁） — calcShinkabe

真壁は、面材が柱・横架材に直接打ち付けられず、四周の「受材」を介して軸組に取り付けられる構法です。 面材と軸組（柱・横架材の内法）の間にはクリアランス Δ₁（横）, Δ₂（縦）があり、 水平力を受けた場合に① 面材釘と受材釘が直列ばねとして働く「等価釘」によるせん断抵抗機構と、 ② クリアランスが潰れた後に面材が横架材にめり込むことで生じる圧縮筋かい効果、の2つが同時に発揮されます。 本ツールは §3.4 の規定式に従い、下記の手順で許容耐力を求めます。

(10-1) 面材寸法の拘束（自動算定）

真壁モードでは面材が軸組内法からはみ出さないよう、面材高さ H は軸組内法高さ h とクリアランスから自動算定されます（入力欄は readonly）。 壁長 W は編集可能で、W を変更すると軸組内法幅 w（= W − 柱見付幅 c）を逆算し、それを起点に間柱ピッチ等の関連寸法を再算定します。 逆に軸組内法幅 w を直接編集した場合は W = w + c として W に反映されます（両者は連動）。

(10-2) 等価釘（面材釘＋受材釘の直列合成）— (3.4.13)〜(3.4.16)

面材釘剛性 k_面（面材－受材間）と受材釘剛性 k_受（受材－軸組間）を直列ばねとして合成し、ピッチ比で荷重分担を考慮します。

ここで l_面, l_受 は面材釘・受材釘それぞれのピッチ。受材釘プリセット（表3.4.1）には J1〜J3 × N75/CN75/木ねじの組合せ計6種を用意しています。

(10-3) クリアランスによる初期あそび R₀ — (3.4.3)

面材が剛体回転してクリアランスが潰れ始めるまでは、軸組に対して水平力を伝えない「遊び領域」があります。

ここで W は軸組の内法幅 [mm]、h は軸組の内法高さ [mm]。2枚張りの場合は W = 軸組の内法幅 − 単位面材の幅 とします。

(10-4) 等価釘による降伏・終局変形角 — (3.4.17)〜(3.4.19)

(10-5) 面材の圧縮筋かい効果（横架材めり込みによる圧縮合力）— (3.4.20)〜(3.4.27)

面材の一対の対角（圧縮対角）が横架材（上下の梁・土台）に当たってめり込む際の抵抗を、弾性めり込み理論で等価な圧縮合力として扱います。 参考資料ではめり込み接触面長さ x_p = w/2、接触面幅 y_p = 面材厚 t（= 面材の厚さ）を仮定し、次の係数を定義します。

ここで C_x = 1.0、F_m = 2.4 × (1/3) × F_cv = 0.8·F_cv（縁端距離を無限大にしためり込み降伏応力度）、 Z₀ は横架材せい [mm]、E_⊥ は横架材の全面横圧縮ヤング係数 [kN/mm²]（E_⊥ ≒ E_///50）、 n は繊維直交方向の置換係数（スギ・スプルース n=5, ヒノキ・ヒバ n=6, ベイマツ・アカマツ n=7）、 y₁, y₂ はめり込みに関する寸法（図3.4.4）、F_cv はめり込み基準強度 [kN/mm²] です。

β の式(3.4.23)について：2025年版正誤表(No.12)により、第2項は 0.813·((h−Δ₂)/w)（1乗）が正しく、 初版の例題 β=0.075 は計算ミスで、正しくは β≈0.152 です。

(10-6) 第2勾配 K'_圧（(3.4.28)〜(3.4.34)）

R_y圧 を超えた領域では、軸材−面材間に働く圧縮−変形関係がバイリニアモデル（図3.4.5）に従い勾配が低下します。 初期勾配 k に対し第2勾配を a·k（a=1/8, 式(3.4.32)）とし、参考文献の計算式により K'_圧 を求めます。

ここで w は面材の幅 [mm]、t は面材の厚さ [mm]、C_e は弾性時圧縮合力による剛性（式3.4.21）、θ_y は横架材へのめり込み降伏回転角（式3.4.25）です。

(10-7) 降伏・終局モーメント — (3.4.2), (3.4.9), (3.4.35)〜(3.4.37)

R_y等釘 と R₀+R_y圧 の大小で場合分けします。

M_u圧 は式(3.4.35)(3.4.36)(3.4.37)に基づく圧縮側終局モーメントです：

(10-8) 降伏変形角・見かけの回転剛性・1/150radモーメント — (3.4.4)〜(3.4.11)

(10-9) 許容せん断耐力 P_a — (3.4.1)

2枚横並びの場合、M_y, M_u, M₁₅₀ を 2 倍します（R_y, R_u, μ は不変）。 既存の大壁用計算パイプラインでは K₀/150 を用いる仕様のため、真壁では K_0,等価 = 150·M₁₅₀ として渡します。 結果画面には真壁固有の中間値（k_等釘, R₀, R_y等釘, C_e, C_y, C_ym, C_xm, θ_y, K_圧, K'_圧, K_等釘, K₀, M₁₅₀, M_u等釘, M_u圧）を展開表示します。

(10-10) 実装上の注記

• β: 2025年版正誤表(No.12)により、式(3.4.23)の第2項は 0.813·((h−Δ₂)/w) が正。初版例題の β=0.075 は誤りで、正しくは β≈0.152 です。
• 表3.3.1: 正誤表(No.10)により、構造用合板12mm の鉄丸釘N-65 と太め鉄丸釘CN-65 の行が入れ替え。
• 柱の変形（曲げ・せん断）は剛と仮定。軸組の弾性変形は無視しています。