少し前、ボーイング787が就航し、その中に機体を日本のカーボン繊維で作ったために強度があるのに軽くて燃費がよい・・というニュースが流れましたね。今回の話はそれと同じ話です。
木材と木材をどうがんばってボルトで固定しても、硬く固定することは出来ません。それは、力が加わることで、木材のボルトの穴がゆるんだりするからです。いわゆる「緩み」が生じることがボルト接合の最大の問題でした。
鉄は強いのに、木の方が加わった力に負けてしまうのです。そのために、単に柱と梁だけで耐震性を確保するためには、以前説明したように柱の寸法が最低でも140mm角以上、出来れば240mm程度の太い柱でないと耐震性を寄与することは出来ないと書きました。
つまりは、木の太さに頼っていたのです。
その弱点をカーボン繊維と全く同類の「アラミド繊維」という極めて強い繊維を接着剤で木材に貼り付けることで、変形しない接合が可能になったのです。
それを利用したのが、『門型フレーム』と呼ばれる工法で、店舗の大きな窓を作りたい。車庫のための大きな開口が欲しい。だけど壁がない・・といった時に『門型フレーム』という特殊な耐力壁を使うことで、おおむねたすき掛け筋交いの９割程度の強さががある耐力壁にすることが出来ます。
方法としては柱と梁をボルトで接合し、さらに柱と梁の周囲をアラミド繊維を貼り付けることで、いわゆる「緩み」を防ぎます。そして、変形しないことが一定の限度までの強さに耐えられる状態になり、耐力壁として使うことが出来るようになったのです。
つまり、門なのに耐力壁。門の形をした耐力壁が『門型フレーム』なのです。
このカーボン繊維やアラミド繊維といったものは、古い高速道路の橋脚などの耐震補強にも使われている軽くて、形状を選ばず、接着剤で貼り付けられる、まさにボーイング787と全く同じ先端材料で、それを建築業界では、耐震補強や門型フレームと言ったいわば耐震性を高める材料として使用しているんですね。
（注：アラミド繊維とカーボン繊維を比較すれば、カーボン繊維の方が強い）
■補足 柱の奥行きは105mmで構いませんが、柱を開口部の正面から見た寸法は240mm必要です。 梁の寸法も同じです。105mm角の正方形の柱では出来ません。 なお、開口部の幅は1.8m程度の短いものから、5m程度の大きなものまで可能ですが、耐力壁としての強さは、開口部の幅に関係なく、ほとんど同じです。