CLT登場の背景

CLT登場の歴史的背景を説明します。
CLTは1995年ごろ、オーストリアではじめて製造が開始されました。2018年時点で世界のCLT製造能力は100万㎥を超えたとみられ、日本のみならず、欧州、北米においても最も注目されている最新の建築資材です。

欧州は先の世界大戦後に集中して植林された森林が戦後60年以上を経過、森林蓄積量が増大しており、本格的な木材活用が各国の政策課題となっています。この点は日本も同様です。欧州ではこの森林資源の活用に向け、製材、構造用集成材、LVL等の生産規模を拡大させるとともに、製材副製品であるチップやオガ屑を原材料としたパーチクルボード、MDFといった木質ボード産業、さらに木質バイオマス産業も急拡大しました。
安定的な原材料供給こそが産業の規模拡大を促します。欧州では森林資源の増大を背景に、木材加工技術や木造建築物施工技術の革新が進み、新しい木質建築材料としてCLTも生み出されました。

CLT活用の基本的な考え方は、これまでのS造やRC造を木造に置き換えるということで、CLTは工場製造されるRCプレキャスト版を思い浮かべていただくとわかりやすいと思います。特に製材や構造用集成材、構造用LVLなどでは難しかった中高層建築物構造の木質化がCLTの明確なターゲットとなっています。そして、施工技術と並行して、耐震等構造安全性、防耐火などの研究が急速に進みました。日本でも住友林業が木造100階建てビルの構想を打ち出しています。
 

気候変動問題への解決策

CLTを含む木材を使用した建築物が重要な役割を持つ理由は、それが深刻な問題となっている地球気候変動問題への有効な解決策だからです。森林は大気中の二酸化炭素を吸収し、光合成を経て酸素を大気中に放出するとともに、炭素として木材内部に貯蔵します。立木に貯蔵された炭素は、伐採され各種木材製品となっても、引き続き内部に貯蔵し続けます。そして伐採後も植林することで、若々しい新たな二酸化炭素吸収源となります。
大切なことは森林資源を循環活用させることで温室効果ガスの代表格である二酸化炭素の増大を抑制し、積極的に木材製品を利用することで、さらに長期にわたり木材製品内部に二酸化炭素を封じ込めていくことができるのです。特に大型木造建築物は巨大な二酸化炭素貯蔵庫になります。

科学誌「ネイチャー・サスティナビリティ」の20年12月号に、「地球の炭素貯蔵庫としての都市の木造ビル群」という論文が掲載されました。
まず、「今後、数十年にわたり世界人口の予想される成長と都市化は、新しい住宅、商業ビルおよび付随するインフラストラクチャの建設に対する膨大な需要を生み出すだろう。この建設の波に関連するセメント、鉄鋼、その他の建築材料の生産は、温室効果ガスの主要な排出源となるだろう。世界の気候システムに対するこの潜在的な脅威を、気候変動を緩和するための強力な手段に変えることは可能だろうか。この挑発的な質問に答えるために、私たちは、無機質ベースの建設資材の炭素排出的な生産を回避し、炭素の長期貯蔵を提供する加工木材で設計された都市の建物の可能性を探る」とあります。
この論文では、今後、世界の都市化によって建築過程で排出する二酸化炭素は４ギガ㌧から20ギガ㌧と推定され、すべての二酸化炭素排出量の20％を占めるが、建築物の90％を木造・木質化することで膨大な炭素プールが都市に形成され、二酸化炭素の排出量は半減するだろうと述べています。

非住宅木造・木質化建築の時代策

この論文の考え方は、都市に木造・木質化された建築物を増やし、建築物内部で長期にわたり炭素を貯蔵し続けることで温室効果ガスの排出を削減できるというものです。都市に第二の森林をというメッセージもこうした考え方に立脚しています。既に欧米では木造高層建築物が次々と建設されており、中高層木造建築物が建設しやすいよう、防耐火等の制度見直しを進めています。
日本も戦後植林された人工林が本格的な伐期（主伐期）を迎え、人工林資源の活用は喫緊の課題です。国が森林・林業・木材産業を成長戦略と位置づけ、CLTをこの戦略のシンボルとしていることも、単に森林資源の活用だけでなく、最新のイノベーションを駆使して新たな木材需要の創出を目指しているからです。気候変動問題への解決策という位置づけも当然あります。日本は世界有数の森林面積率を有し、森林蓄積数量は60億㎥、森林の成長により毎年8000万㎥規模で森林蓄積が増加しています。

しかしながら、新設住宅市場は少子高齢化と空き家の増加により既に飽和状態にあり、今後、大幅な減少局面に入ると予測されています。このほど出された野村総研の中長期新設住宅見通しでは、上記要因に加え、平均築年数の伸長、名目GDPの成長減速等を背景に、2020年度81万戸であった新設住宅着工戸数は30年度65万戸、40年度には46万戸まで減少していくだろうと予測しています。
木材産業はこれまで需要の大半を新設住宅需要に依存して来ました。野村総研の予測を考慮した場合、新設住宅市場の木材製品需要は三分の一から半分近く減少することになります。ここまで厳しくないにせよ、新設住宅向け木材製品需要が漸減するとうことは大方が認めるところです。

非住宅木造建築は今後の最も重要な木材需要分野となります。非住宅木造・木質化建築に対する国や地方公共団体の公的助成事業は目白押しの状態です。ざっと数え上げても毎年度10事業を超えると思います。増大する森林資源活用、減少する新設住宅需要、ここから導き出せる最も有効な取り組みが非住宅木造・木質化建築なのです。

21年6月11日、公共建築物等の木材利用促進法を民間建築物に広げるための改正法案「脱炭素社会の実現に資するための建築物等における木材の利用の促進に関する法律」が成立しました。10月１日から施行されます。こうした国の取り組みも上記した課題が背景にあるといえます。公共建築物等の木材利用促進法が制定され、庁舎や学校施設など少しずつ木造が増えています。また、民間でも非住宅木造建築への挑戦事例が増えてきました。今後、新しい法律の円滑な施行に向け具体的な補助事業が打ち出されていくと思います。

これまで木構造と縁遠かったスーパーゼネコンや大手建設会社で社内に木構造を担当する新たな部署が増えてきました。脱炭素社会の実現に向け、非住宅木造・木質化建築は国の明確は方向性であるとの理解の下、防耐火性能を高めた新たな木質構造部材開発をはじめ、活発な動きを見せています。

中大規模木造建築に向けた技術革新も急速に進んできました。大スパンを確保し、中高層を実現する新たな木質材料の登場、木構造にかかる構造設計技術や接合金物の開発、木造耐火実証試験を元にした耐火建築規制緩和などを背景に、今までになかった中大規模木造建築が可能になろうとしています。これに国の規制緩和も絡んできます。
中大規模木造建築を支える木質材料としては、機械等級区分構造用製材および当該製材を原材料としたウッドBP材、中・大断面構造用集成材、構造用LVL、CLT、2×４工法、さらには超厚物構造用合板などがあり、非住宅木造建築への可能性が著しく広がりました。また、防耐火構造に呼応した木質構造部材も多数登場しています。
次にCLTについて説明します。

CLTとは何か

CLT は Cross Laminated Timber（クロス・ラミネイテッド・ティンバー）の略称で、ひき板（ラミナ）を並べた層を、板の方向が層ごとに直交するように重ねて接着した大判のパネルです。3、5、7層がCLTの基本構成で、一般的に奇数枚数を積層します。JAS（日本農林規格）での名称は「直交集成板」です。最外層に長手のラミナを使用したものを強軸、短手のラミナを使用したものを弱軸とし、使用される部位で使い分けします。

CLT は 1990 年代の中頃から欧州を中心として発展してきた新しい木質構造用材料です。現在、欧州各国、カナダ、米国でもCLTの規格が制定され、工場も増加し、各国で急速な製造の伸びを見せています。 CLT を用いることで、これまで木造では建てられなかった中層の建物や、大規模な建物が建てられるようになってきました。2015 年には年間におよそ 65 万㎥の CLT が製造されたとみられ、現在、世界の生産能力は年間100万㎥を大きく超えているとみられます。日本では2013年に銘建工業（岡山県）が初めてCLT製造を開始しました。現在、８工場が国内にあります。

国内のCLT製造事業所は杉、桧を主体にカラマツ、トドマツといった国産材針葉樹を原材料とし、杉・桧ハイブリッドも製造しています。原材料丸太は製材用には適さないB材です。集成材や合板と原材料で競合します。ラミナ厚みは基本的に仕上がり30㍉厚で、CLTの厚さは30㍉厚の倍数となります。

強度区分と防耐火構造

CLTのJAS区分には異等級、同一等級があります。これはラミナ強度を指します。CLT強度はSおよびMxで数値化され、強度区分はS（＝Same、同一等級）30、60、90、120、Mx(=Mix、異等級)60、90、120があります。各数値は曲げヤング係数です。基準強度は告示（平13国交告第1024号）で規定されています。

CLTを積層するための接着剤は水性高分子イソシアネート（使用環境B、C）、レゾルシノール（使用環境A、B）、メラミン（使用環境A、B）、酢酸ビニル樹脂系エマルジョンなどを用います。使用環境とは、耐久性能の違いを指し、CLTを用いる部位で使用環境が異なります。外部環境に近い建物耐久性能面で厳しい箇所に使用する場合は使用環境Aのレゾルシノールが一般的です。
接着剤の主力は水性高分子イソシアネート接着剤です。利点は塗布後、１時間程度の短い養生時間で接着性能を発揮できる点です。レゾルシノール接着剤は10時間以上の養生時間を要する一方、外部環境に近い箇所にも使用できる利点があります。CLT製造工場の積層設備の接着剤塗布口は通常1カ所なので、頻繁に接着剤を変更することは難しく、洗浄にも手間がかかります。計画的な製造作業が重要になってきます。

防耐火については２つの方法があります。燃え代設計は、防火被覆措置を施さなくても屋内側現しで45分・１時間準耐火構造が認定されており、火災時に部材周囲の過重負担を期待しない木材断面を確保する方法です。もう一つは防火被覆設計で、加重支持部を準不燃材料で覆うことにより炭化を抑制します。
CLT建築物は強化石膏ボード被覆することで耐火建築物とすることも可能です。２時間耐火性能とすることでCLTパネルだけで14階建てまでの建築物が可能になります（個別で取得した国土交通省大臣認定を利用）。１時間耐火性能は、告示（平12建告第1399号）が利用できます。

CLTパネル相互の接合には接合金物、ボルトを用います。接合金物の性能は原則として実験で確認することが求められますが、ルート１の構造計算方法による建物では、公益財団法人日本住宅・木材技術センターで規格化された「クロスマーク金物」を利用することができます。近年は、接合金物がCLT内に隠れる工法が進んできています。

CLTのメリット

CLTの利点は、製造工場等で開口部加工や穴あけ加工まで行い現場搬入し、現場では組み立てるだけです。このため工期が極めて速く、乾式工法ですので養生期間も不要です。また、木造の専門職人依存が小さく、仮設や重機の利用期間も短くてすみます。

木質建築材料の特徴は軽量であることです。鉄筋コンクリート造に比べてCLT重量は５分の一以下、㎥当たりでCLTは0.5㌧、鉄筋コンクリートは2.4㌧です。一般的なRC造３階建てとCLT５階建てはほぼ同じ重量で、同じ階数の場合、CLT造はRC造に比べ大幅に基礎コストが軽減できます。また、輸送コストの低減にもつながります。

CLTを床パネルに利用することで、従来の木造では困難であった「はね出し」距離の大きなオーバーハング、二方向はね出しオーバーハングも可能です。CLT構造は鉄骨造やRC造とも相性が良く、鉄骨造＋床・壁にCLTパネル、低層RC造＋高層部CLTパネル工法はよく見られる混構造です。

CLTは片面最外層に無地上小材を用いることで、大判の現し面が実現します。節ありでの現しも悪くないですが、無地上小での現しは格別です。こうした意匠を実現できるのもCLTの利点だと思います。異等級最高強度であるMx120のCLTパネルを製造する場合、ひき板強度の高い無地上小ラミナでの製造することになり、結果的に無地上小の現し面を確保しやすくなります。なお、厳密に無地最外層を指定する場合は選別段階での作業が必要となります。

内閣府主導のCLTロードマップ

日本国内のCLT製造事業所は現在８工場です。８工場の合計生産能力は年間６万1000㎥（2020年11月時点、１日あたり８時間稼働）です。内閣府が打ち出したCLTロードマップでは2020年までに年間生産能力50万㎥を目指すとなっていましたが、この目標には遠く及ばないのが実際です。
内閣府はこのほど新たなCLTロードマップを策定し、2024年度までに再度年間50万㎥という生産目標を決めています。前記しましたが、内閣府自ら方針を策定していることでも明らかなとおり、CLTは国の成長戦略の中核です。ただ、年間50万㎥という目標は、どうやったら実現できるか、国自ら示していただきたいところです。これは推測ですが、新ロードマップ実現に向け、CLTに関しては今後もかなりの公的助成事業がつぎ込まれていくと思います。

ロードップを実現するためには、国を挙げて生産能力の拡充を図る必要があります。量産CLT工場を新設するための設備投資費用は数十億円を必要とし、過半を公的補助金で賄ったとしても、かなりの自己資金を投入することになり、製造開始後の運転資金を含め、誰でも参入できるという状況ではありません。CLT製造事業に参入する場合、CLT原判製造はもとより、製材およびラミナの製造ないし調達、各種CLT加工（定寸加工、開口部加工、金物接合加工など）の設備も必要となります。

三菱地所、竹中工務店、山佐木材などが共同出資して設立したCLT二次加工事業所のMECインダストリーズ（鹿児島県）が現在、製造設備を建設中です。同事業所はCLTによる企画型平屋住宅、ビル建築向けCLT床材の量産を目指しており、注目されるところです。
前記した新CLTロードマップでは将来、土木産業用での需要開拓も提起しています。欧州では土木産業用途でのCLT使用は一般的です。

CLTのコスト

CLT販売価格は、マザーボード（原判）価格＋加工費＋輸送費で構成されます。これに構造設計費用、建て方費用などを加える場合もあります。
CLTマザーボードの最大面積はかなり大きく、事業所によっては最大幅3000㍉、最大長さ12000㍉まで可能です。ただ、各事業所ともに、この最大面積でCLTを量産するのではなく、実際の建物で必要とされるCLT寸法を元に最適な歩留まりを計算して原判、すなわちマザーボードを製造します。様々な寸法を組み合わせることで最適歩留まりを算出していきます。通常、歩留まりは90％台を目指します。製造工程で発生する短尺CLTは階段板、家具、収納部材などの活用を提案していきます。

CLT価格は製造各社で異なりますが、樹種、強度、使用環境、現し、節補修などの費用も別途かかります。節補修、最外層無地上小、使用環境（接着剤）で費用が付加されます。加工費は内容によって大きく異なりますが、１面サンダー加工、成形カット加工、スプライン加工（両端欠け切り）、ボルト貫通孔加工などは通常対応の範囲です。より複雑な加工を要求される場合は別途積算となります。輸送費は現場の場所によって異なります。

CLTそのものの費用ではありませんが、構造計算、防耐火のための燃え代計算や耐火措置、断熱や遮音に関する計算などの設計にかかる別途費用も考慮する必要があります。また、現場の建て方では大型クレーンが必須となるほか、CLTの特性を理解した施工技術者が必要となります。

CLTの調達

CLTの基本的な製造工程は、丸太からひき板（ラミナ）を製材し、KD、FJ加工した後、マザーボードと呼ばれるCLTの大型原判に積層します。次いで設計図面に応じて最適歩留まりを計算しながら必要寸法に加工、さらに開口部等の加工や金物接合部加工などを行います。この加工工程がCLT製造のボトルネックとなっており、マザーボードの生産能力が高くても実際の製品製造量が制約を受けます。

CLT製造事業所にとって何よりも重要なことは、正確な設計図書の確保と精密な構造計算です。大型の非住宅木造建築の場合、施主に対し構造・意匠設計がプロポーザルに参画し、採択された設計事務所が基本設計→実施設計を行い、そのあとで事業者選定に入ります。通常、ゼネコンやデベロッパーが建物全体の元請となり、材料供給事業者および工事事業者が決定されます。この過程でサブコンが複数加わることがあります。CLT供給も材料供給事業者として指定されるところから始まります。

発注者は施工の詳細計画を立てる必要があります。CLTパネルの製造、加工および接合金物製作などは原則として受注生産方式となります。現場でのCLT加工は難しいので、基本的には工場内加工となります。
施工計画の主な検討事項は、工期、建て方計画、仮設計画、養生計画、設備配管・電気配線計画です。また、CLT輸送計画も重要です。CLTパネル寸法に対応したトラックの積載量、積載サイズ、道路条件などを検討する必要があり、建築計画に当たっては、敷地がCLTパネルの搬入、施工に適しているかの検討も重要です。

CLTは構造部位で使用するだけでなく、カウンター部材、階段部材、収納部材、家具など非構造用途での需要創出も可能です。ただ、45㍉厚前後の非構造用CLTを供給できる事業所は一部に限られます。庁舎の窓口カウンター材で45㍉厚３層の超長尺CLTを納材した実績もあります。また、地域ビルダー等と連携した取り組みでは、CLTの意匠性に加え、無地上小の大判壁面が確保できる特徴を生かし、現し対応を実現するという手法も注目されています。