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材料選定

構造性能、耐久性、熱特性と音響特性、耐火性、エンボディドカーボン、コスト、美的品質を網羅する、建築材料選定のための包括的なナレッジベースです。材料の仕様、材料の比較、ライフサイクル評価、エンボディドカーボンの目標、材料の納まり、仕上げの選定、または材料に適した設計手法に関する質問に回答する際に、このスキルを呼び出してください。

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セクション1：材料選定の方法論

1.1 8つの評価基準によるフレームワーク

建築材料に関するすべての決定は、8つの性能基準に照らして評価する必要があります。各基準の重みは、プロジェクトの優先事項（構造用倉庫、文化施設、社会住宅など）に応じて設定します。

基準1：構造性能

• 圧縮強度（MPa）
• 引張強度（MPa）
• 弾性係数（GPa）
• 降伏強度と延性
• 動的荷重に対する疲労耐性
• スパンと梁せいの比率に対する能力
• 接合部および継手の工法

基準2：耐久性と風化

• 想定設計耐用年数（25、50、60、100年以上）
• 湿気、凍結融解、紫外線、汚染、生物劣化に対する耐性
• メンテナンスの頻度とコスト
• 経年変化の特性（美しく変化するか、劣化するか）
• EN 206の環境暴露クラス（コンクリート）、EN 350の耐久性クラス（木材）
• 耐食性（金属）、白華（組積造）

基準3：熱特性

• 熱伝導率（λ、W/mK）
• 比熱容量（c、J/kgK）
• 熱容量（減衰遅延、アドミタンス）
• U値の計算への寄与
• 熱橋の発生可能性（接合部のψ値）

基準4：音響特性

• 吸音率（α）とNRC
• 音響透過損失（Rw、dB）
• 床衝撃音遮断性能（Ln,w）
• 側路伝搬経路
• 共振周波数（パネル吸音材の場合）

基準5：耐火性能

• Euroclass等級（A1～F）／ASTM E84（クラスA、B、C）
• 耐火時間（REI 30～REI 240）
• 火災反応（着火性、火炎伝播、発煙量）
• 燃えしろ速度（木材：針葉樹0.65 mm/分、広葉樹0.50 mm/分）
• 耐火等級に必要なコンクリートかぶり厚さ
• 鋼材の耐火保護に用いる膨張性塗料およびボード

基準6：エンボディドカーボンと持続可能性

• エンボディドカーボン（kgCO2e／kg、m²、またはm³あたり）
• LCA段階A1-A5、B1-B7、C1-C4、D
• リサイクル可能性と再生材含有率
• 再生可能／非再生可能な資源基盤
• 輸送距離（地場産か輸入品か）
• サーキュラーエコノミーの可能性（解体を考慮した設計）

基準7：コスト

• 材料費（m²、m³、または延べメートルあたり）
• 施工労務費
• 設計耐用年数にわたるメンテナンス費用と交換費用
• ライフサイクルコスト（初期費用＋メンテナンス＋交換＋廃棄時費用）
• サプライチェーンの信頼性とリードタイム

基準8：美的品質

• 色、質感、模様、透過性
• 表面仕上げの選択肢
• 経年変化の特性とパティナ
• 寸法とモジュールの関係性
• テクトニックな表現（素材の誠実な表現）
• 周辺環境との適合性（地域材、文化的な結びつき）

1.2 意思決定マトリックスのテンプレート

採点：各基準につき1（低い）～5（優れている）。プロジェクトの優先事項に基づき、重み係数（1.0～3.0）を適用します。

基準	重み	選択肢A（スコア）	Aの加重スコア	選択肢B（スコア）	Bの加重スコア	選択肢C（スコア）	Cの加重スコア
構造	1.5
耐久性	2.0
熱特性	1.5
音響	1.0
耐火性	2.0
エンボディドカーボン	2.5
コスト	2.0
美的品質	1.5
合計	14.0		Σ		Σ		Σ

**解釈：**加重合計が最も高い選択肢を優先します。感度分析では、重みを±0.5変化させて頑健性を検証します。選択肢間のスコア差が5%以内の場合は同等とみなし、定性的な要因に基づいて決定します。

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セクション2：コンクリート

2.1 種類

現場打ちコンクリート：

• 現場で型枠に打設し、その場で硬化させます
• 形状や幾何学的形態の自由度が最も高い工法です
• 強度等級：C20/25（基礎）、C30/37（構造フレーム）、C40/50（高層建築の柱）、C50/60（プレストレストコンクリート）
• 最低28日間の強度を確保し、その後も数か月にわたり強度が増進します

プレキャストコンクリート：

• 工場で製造する部材（梁、柱、パネル、階段、床）
• 優れた品質管理、均一な仕上がり、迅速な施工が可能です
• 中空コアスラブ：厚さ150～500 mm、スパン6～16 m
• サンドイッチパネル：構造層＋断熱層＋表面層を一体化した部材です

ガラス繊維補強コンクリート（GRC/GFRC）：

• 耐アルカリ性ガラス繊維を用いた、厚さ10～25 mmの薄いコンクリートパネルです
• 軽量：15～20 kg/m²（無垢のプレキャストコンクリートは100+ kg/m²）
• 外装材やファサードに使用でき、複雑な曲面形状にも対応します
• 曲げ強度：20～30 MPa（プレーンコンクリートは3～5 MPa）

超高性能コンクリート（UHPC）：

• 圧縮強度：120～200 MPa（一般的なコンクリートは30～50 MPa）
• 鋼繊維で補強するため、薄い部材には従来型の鉄筋が不要です
• 密度：2,400～2,600 kg/m³
• 極薄の部材を実現できます（構造壁は25～75 mm、パネルは15～30 mm）
• 微細なひび割れを自己修復し、優れた耐久性を備えます
• コスト：標準的なコンクリートの5～10倍です
• 代表例：MUCEM Marseille（Ricciotti）、Ductal bridges

自己充填コンクリート（SCC）：

• 自重で流動するため、振動締固めが不要です
• 優れた仕上がり品質を実現し、複雑な型枠も空隙なく充填します
• 厳しい仕上げ要件が求められる打放しコンクリートに使用されます

2.2 仕上げ

仕上げ	方法	質感	標準的なコスト増
板目仕上げ	製材した木材の型枠を使用し、木目を転写します	粗く、方向性があります	+10-20%
鋼製型枠仕上げ	鋼製型枠または樹脂コーティング合板の型枠を使用します	滑らかで均一です	基準
研磨仕上げ	硬化後にダイヤモンド研磨します	鏡面状で、骨材が見えます	+30-50%
酸洗い仕上げ	酸洗いで表面のセメントペーストを除去します	細骨材が露出します	+15-25%
サンドブラスト仕上げ	研磨材を吹き付けます	粗骨材が露出します	+20-30%
ビシャン仕上げ	機械で叩いて仕上げます	粗く、石のような質感です	+25-40%
顔料仕上げ	酸化物顔料を混和します	全体に色が付きます	+15-30%
白色コンクリート	白色ポルトランドセメント＋白色骨材を使用します	鮮やかな白色です	+40-60%
布型枠仕上げ	柔軟な織物型枠を使用します	有機的で、布を垂らしたような質感です	+20-50%

2.3 主な特性

• 密度：2,300～2,400 kg/m³（普通重量）、1,400～1,800 kg/m³（軽量）
• 熱伝導率：1.0～1.8 W/mK（普通重量）、0.5～0.8（軽量）
• 比熱容量：840～1,000 J/kgK
• 熱アドミッタンス：5.0～6.0 W/m²K（優れた熱容量）
• エンボディドカーボン：150～200 kgCO2e/m³（標準的なOPCコンクリート）、80～120 kgCO2e/m³（GGBS/PFAで置換した低炭素コンクリート）
• 耐火性能：本質的に不燃（Euroclass A1）。耐火性能を確保するためのコンクリートかぶり厚さ：25 mm（REI 60）、35 mm（REI 90）、40 mm（REI 120）、55 mm（REI 240）

2.4 コンクリート建築の建築家

• Tadao Ando： 正確なセパ穴のパターン（600 mmグリッド）を備えた滑らかな板目仕上げ。光の教会、直島の美術館群
• Peter Zumthor： テクスチャーを生かした積層コンクリート（Therme Vals — 地元産の珪岩骨材、Bruder Klaus Chapel — 内部型枠に焼杉を使用）
• Louis Kahn： 構造を表現したモニュメンタルなコンクリート（Salk Institute、National Assembly Dhaka — コンクリート＋大理石骨材）
• Oscar Niemeyer： 彫刻的な白色コンクリート（Brasilia Cathedral — 双曲面シェル、Niteroi Museum）
• Le Corbusier： ベトン・ブリュット（Unite d'Habitation、Chandigarh — 板目仕上げの打放しコンクリート）
• Zaha Hadid： 流動的な幾何学形態にUHPCとGRCを使用（Heydar Aliyev Center — GRCパネル）
• Grafton Architects： 公共建築の素材として粗削りな打放しコンクリートを使用（UTEC Lima、Bocconi University）

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Section 3: Steel

3.1 構造用鋼材の鋼種

鋼種（EN）	降伏強度（MPa）	引張強度（MPa）	主な用途
S235	235	360-510	軽量構造、二次鉄骨
S275	275	410-560	一般的な建物の骨組み
S355	355	470-630	最も一般的な構造用鋼種。梁、柱
S460	460	540-720	高層建築、長スパン構造、大荷重を受ける構造

ASTM相当鋼種： A36（≈S235）、A992（≈S345-S355）、A572 Gr 50（≈S345）

3.2 ステンレス鋼

• 304（18/8）： クロム18％、ニッケル8％。汎用鋼種です。屋内および穏やかな屋外環境で使用します。降伏強度は210 MPaです。
• 316（18/10/3）： 耐食性を高めるためにモリブデンを添加しています。海洋環境や汚染環境で使用します。降伏強度は220 MPaです。コストは304より30～40％高くなります。
• デュプレックス2205： 高強度（降伏強度450 MPa）と耐食性を兼ね備えています。構造用途に使用します。コストは304より50～70％高くなります。

3.3 耐候性鋼（コールテン鋼A/B）

• 下地の鋼材を保護する安定した酸化皮膜（さび層）を形成します
• 塗装が不要で、傷がついても自己修復します
• 皮膜の形成：完全に成長するまで2～5年かかります。色はオレンジ色から濃い茶色へと変化します
• 重要： 流出水によって隣接する材料（石灰岩、コンクリート）に汚れが付く場所では使用してはいけません。汚れを管理するための納まりが必要です。海洋環境には適していません（塩化物により安定した皮膜が形成されません）。
• 使用例：エンジェル・オブ・ザ・ノース（ゴームリー）、バークレイズ・センター・ブルックリン（SHoP）、カイシャ・フォーラム・マドリード（ヘルツォーク＆ド・ムーロン）

3.4 仕上げ

• 塗装： 工場でプライマーと上塗りを施工します。15～25年ごとに塗り替えます。最も一般的です。
• 溶融亜鉛めっき： 亜鉛皮膜の厚さは45～85 µmです。穏やかな環境での耐用年数は40～60年です。つや消しの銀灰色になります。
• 粉体塗装： 熱硬化性ポリマーを使用します。色の選択肢は無制限で、屋外での耐用年数は20～30年です。ポリエステル（標準）またはPVDF（高級仕様、30年以上）があります。
• ヘアライン／鏡面仕上げ： ステンレス鋼に使用します。複数の仕上げ等級があります（No.4ヘアライン、No.8鏡面）。
• パティナ仕上げ： 人工的にパティナを付与します（自然酸化を化学的に促進）。銅、青銅、鋼材に制御された仕上げを施します。

3.5 主な特性

• 密度：7,850 kg/m³
• 熱伝導率：50 W/mK（炭素鋼）、16 W/mK（ステンレス鋼304）—熱橋が生じるリスクが高くなります
• 弾性係数：200-210 GPa
• 内包炭素：1.55 kgCO2e/kg（一次材／バージン材、世界平均）、0.47 kgCO2e/kg（EAF再生材、スクラップ100％）。鋼材は約90％リサイクル可能です。
• 火災時：550°C前後で強度が50％低下します。保護されていない鋼材は、標準火災で15～20分以内にこの温度に達します

3.6 耐火被覆の方法

方法	達成可能な耐火等級	厚さ	コスト（保護対象m²あたり）
発泡性耐火塗料	REI 30-120	0.5-5.0 mm DFT	$30-120
鉱物繊維吹付け	REI 60-240	15-50 mm	$15-40
ボード被覆（ケイ酸カルシウム）	REI 60-240	15-50 mm	$40-80
コンクリート被覆	REI 120-240	25-50 mm	$25-50
中空断面材への充水	REI 120+	該当なし（中空断面材）	$50-100（システム）

3.7 接合形式

• ボルト接合： 現場で組み立てます。調整可能で、解体できます（DfDに適しています）。高力摩擦接合（HSFG）ボルトはM16-M30です。
• 溶接接合： 最も強固で、連続した荷重伝達経路を形成します。管理された条件で施工できる工場溶接が望まれます。現場溶接も可能ですが、非破壊検査（NDT）が必要です。
• ピン接合： ピン（単一ボルト）によって回転が可能になります。トラスの節点や門型架構の柱脚に使用します。
• 剛接合： 回転に抵抗します。ボルト接合のエンドプレートまたは溶接で接合します。水平力に抵抗する剛接架構を形成します。

3.8 鋼材を用いた建築家

• ミース・ファン・デル・ローエ： 鋼製フレームを表現（ファンズワース邸、クラウンホール、シーグラム・ビルディング — ブロンズ陽極酸化処理のI形鋼）
• ノーマン・フォスター： ハイテク様式の露出鉄骨（香港上海銀行本店、ミレニアム・ブリッジ、30セント・メリー・アクスのダイアグリッド）
• レンゾ・ピアノ： 軽量鉄骨とケーブル構造（ロジャースとのポンピドゥー・センター、メニル・コレクション）
• サンティアゴ・カラトラバ： 彫刻的な鋼製リブとマスト（芸術科学都市、ミルウォーキー美術館）
• ピーター・ライス（オーヴ・アラップ）： 鋳鋼製節点と張力構造（ロイズ・オブ・ロンドン、関西国際空港）

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セクション 4：木材

4.1 針葉樹の樹種

樹種	密度（kg/m³）	強度等級	耐久性（EN 350）	主な用途
ヨーロッパトウヒ（Picea abies）	380-450	C16-C24	4（低い）	構造用軸組、CLT
ヨーロッパアカマツ（Pinus sylvestris）	440-530	C18-C27	3-4	造作、構造用
ダグラスファー（Pseudotsuga menziesii）	480-560	C24-C30	3（中程度）	大断面構造用、集成材
ベイスギ（Thuja plicata）	330-380	C14-C16	2（耐久性が高い）	外装材、シングル
ヨーロッパカラマツ（Larix decidua）	470-560	C24-C27	3（中程度）	外装材、デッキ
シトカスプルース（Picea sitchensis）	380-440	C16-C20	4（低い）	構造用軸組

4.2 広葉樹の樹種

樹種	密度（kg/m³）	耐久性（EN 350）	硬さ（ヤンカ硬さ、N）	主な用途
ヨーロッパナラ（Quercus robur）	600-720	2（耐久性が高い）	5,600	構造用、床材、造作
イロコ（Milicia excelsa）	550-680	1-2（非常に耐久性が高い）	5,100	外部造作、外装材
チーク（Tectona grandis）	580-680	1（非常に耐久性が高い）	4,700	船舶用、高級外装材
アコヤ（改質ラジアータパイン）	510	1（非常に耐久性が高い）	4,000	外部用、地面との接触箇所
アメリカンホワイトアッシュ（Fraxinus americana）	600-680	4（低い）	5,900	内装床材、家具
アメリカンブラックウォールナット	560-640	3（中程度）	4,500	高級造作、パネル材
ヨーロッパブナ	660-740	5（耐久性なし）	6,400	内装床材、家具

4.3 エンジニアードウッド

集成材（接着積層材）：

• ラミナ：厚さ 25-45 mm。MUF または PRF 接着剤で接着
• 等級：GL24h～GL32h（曲げ強度 24-32 MPa）
• スパン：6-40 m（梁）、最大 100+ m（アーチ）
• 梁のせい：通常、スパンの 1/15～1/20
• 断面：幅 100-600 mm、せい 200-2,400 mm
• 曲線加工が可能（最小半径 ≈ ラミナ厚さの 175 倍）

直交集成板（CLT）：

• 直交する層（3、5、または 7 層）。通常はトウヒ材
• パネル寸法：最大 3.5 m × 16 m × 500 mm
• 壁：厚さ 100-300 mm。床：厚さ 140-350 mm
• スパン：4-8 m（床）、3-4 m（6 階以上の建物の壁）
• 繊維直交方向の圧縮強度：2.5-3.0 MPa
• 気密性：パネル本体はもともと気密性が高く、継ぎ目はテープ／ガスケットで密封

単板積層材（LVL）：

• 厚さ 3 mm のロータリー単板を使用。すべての繊維方向が平行（合板とは異なる）
• 同じ樹種の製材より高強度：曲げ強度 40-65 MPa
• 梁、間柱、リムボードとして入手可能
• 品質が均一で、欠点がない

合板：

• 単板を直交積層した、バランスの取れた構成
• 構造用等級：下地材用は 12-25 mm、床材用は 18-30 mm
• マリン合板：耐候・耐煮沸（WBP）接着剤を使用。熱帯産広葉樹を使用
• バーチ合板：造作や家具に適した高級表面品質

4.4 主な特性（一般的な針葉樹）

• 密度：350-550 kg/m³（含水率 12% で kiln-dried）
• 熱伝導率：0.13 W/mK（繊維直交方向）—天然の断熱材
• 比熱容量：1,600 J/kgK
• エンボディドカーボン：-1.0～-1.6 kgCO2e/kg（カーボンネガティブ — 成長中に吸収する CO2 が加工時の排出量を上回る）
• エンボディドカーボン（CLT パネル）：固定された炭素を含めて約 -500～-700 kgCO2e/m³
• 耐火性能：Euroclass D（可燃性）ですが、炭化速度が予測可能なため、耐火設計が可能
• 炭化速度：0.65 mm/min（針葉樹）、0.50 mm/min（広葉樹）、0.70 mm/min（集成材）
• 耐火設計された CLT：断面を大きくすることで 90-120 分の耐火性能を実現可能（露出面ごとに犠牲炭化層を 40-60 mm 追加）

4.5 耐久性と保存処理

EN 350 耐久性クラス：

1. 非常に耐久性が高い（地面との接触で25年以上）：チーク、イロコ、アコヤ
2. 耐久性が高い（15～25年）：オーク、スイートチェスナット、ウェスタンレッドシダー
3. 中程度の耐久性（10～15年）：ダグラスファー、カラマツ、スコッツパイン（心材）
4. やや耐久性が低い（5～10年）：スプルース、パイン（辺材）、ヘムファー
5. 耐久性がない（5年未満）：ブナ、トネリコ、カバ（未処理の屋外使用）

保存処理の方法：

• CCA（銅・クロム・ヒ素）：地面との接触に適した UC4。EU では非産業用途で制限されています
• 銅系処理（ACQ、MCQ）：CCA に代わる住宅用として認可された処理
• 熱改質：熱処理（180-230°C）により耐久性がクラス1～2に向上します。色が濃くなり、強度が10～20％低下します
• アセチル化（Accoya）：化学的な改質。クラス1の耐久性、地上使用で50年以上の保証、寸法安定性に優れます
• オイル／ワックス仕上げ：屋外では1～3年ごとに保護塗装が必要です。紫外線を防ぎます
• 難燃処理：塩類を加圧注入することで、ユーロクラスB（可燃性が限定的）を達成します

4.6 木材建築の建築家

• 隈研吾： 木材を編む、積み重ねる要素として使用（梼原木橋ミュージアム、V&A ダンディーの木製スクリーン構想、プロストホ・ミュージアム GC ― 木材を組み合わせた格子）
• 坂茂： 構造上の革新（ポンピドゥー・センター・メス ― 集成材のグリッドシェル、タメディア・オフィス ― 金属コネクターを使わない組み木の架構、ペーパーブリッジ）
• ピーター・ズントー： 木材を感覚に訴える素材として使用（スティルネセット記念碑 ― 木造フレームの繭、2000年ハノーファー・スイス館 ― 木材の梁を積み重ねた構造）
• ヘルマン・カウフマン： 大規模木造建築の先駆者（イルヴェルケ・ツェントルム・モンタフォン ― 8階建てのCLT／集成材ハイブリッド、ライフサイクル・タワー）
• Heatherwick Studio： 大規模なエンジニアード・ティンバー（マギーズ・リーズ ― 木材の格子）

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セクション5：組積造

5.1 レンガ

種類：

• 粘土レンガ（焼成）： 最も一般的です。焼成温度900～1,150°Cによって色が決まります（バフから深い赤、青みがかった黒まで）。圧縮強度は10～150 MPaです。
• ケイ酸カルシウム（砂灰レンガ）： オートクレーブ養生されます。寸法精度が安定しています。色は限られています（白、グレー、パステルカラー）。強度は15～50 MPaです。
• コンクリートレンガ： ポルトランドセメントと骨材を使用します。顔料によって幅広い色にできます。強度は7～40 MPaです。
• エンジニアリングレンガ： 高強度（クラスAは≥ 70 MPa、クラスBは≥ 50 MPa）で、吸水率が低いレンガです（Aは< 4.5％、Bは< 7％）。青みがかった黒色です。防湿層、擁壁、地下部分に使用します。

標準サイズ：

• 英国標準：215 × 102.5 × 65 mm（割付寸法：目地幅10 mmで225 × 112.5 × 75 mm）
• 米国モジュラー：194 × 92 × 57 mm（7⅝ × 3⅝ × 2¼ in）
• 米国標準：203 × 92 × 57 mm
• メートル法モジュラー：190 × 90 × 57 mm（目地込みで200 × 100 × 67 mm）
• ローマン：295 × 90 × 40 mm（細長く、薄い形状）
• 欧州大判：490 × 90 × 40-52 mm

積み方のパターン：

• 長手積み（ランニング）： すべて長手面を見せ、半枚ずつずらします。単層壁や、二重壁の外側の葉に使用します。最も一般的です。
• フランドル積み： 各段で小口と長手面を交互に並べます。壁厚全体にわたる積み方で、装飾性があります。
• イギリス積み： 小口の段と長手面の段を交互に積みます。強固な交互の結合となり、壁厚全体にわたる積み方です。
• 芋目地積み： ずらさず、縦目地を揃えます。純粋に装飾的な積み方です（補強材または化粧貼りが必要）。モダニズムの美観を生みます。
• ヘリンボーン積み： レンガを45°に傾け、向きを交互にします。装飾的な充填パネルや舗装に使用します。
• モンク積み： 各段に長手面を2つ、小口を1つ並べます。フランドル積みの変形です。
• 小口積み： すべて小口を見せます。壁厚全体にわたる積み方です。曲面壁（放射状の積み方）に使用します。

5.2 石材

石材の種類	密度 (kg/m³)	圧縮強度 (MPa)	気孔率	耐久性	内包炭素 (kgCO2e/kg)
石灰岩（ポートランド）	2,000-2,500	20-60	5-20%	中程度～良好	0.09
砂岩（ヨークストーン）	2,000-2,400	20-70	5-25%	さまざま	0.06
花崗岩	2,600-2,800	100-250	0.5-2%	優秀	0.70
大理石（カッラーラ）	2,600-2,800	50-150	0.5-3%	良好（屋内）	0.12
粘板岩	2,600-2,800	100-200	0.1-1%	優秀	0.03-0.05
玄武岩	2,800-3,000	150-300	0.5-2%	優秀	0.60
トラバーチン	2,200-2,500	30-80	5-15%	中程度	0.12

5.3 コンクリートブロック

• 高密度ブロック： 2,000-2,200 kg/m³、圧縮強度 7-35 MPa、熱伝導率 1.0-1.5 W/mK。構造壁、基礎に使用します。
• 軽量骨材ブロック： 600-1,400 kg/m³、λ = 0.15-0.50 W/mK。断熱性に優れますが、構造耐力は低下します。
• 気泡コンクリート（AAC — オートクレーブ養生気泡コンクリート）： 400-800 kg/m³、λ = 0.10-0.20 W/mK、圧縮強度 2-7 MPa。非耐力壁および低層建築の耐力壁に使用します。断熱性能に優れ、切断や成形が容易です。

5.4 モルタルと目地

モルタルの区分（BS EN 998-2）：

• M2（セメント：石灰：砂 = 1:2:9）：強度が低く、歴史的建造物や軟質れんがに適します
• M4（1:1:6）：中程度の強度。DPCより上の一般的なれんが積みに使用します
• M6（1:½:4.5）：中～高強度。外壁や中程度の暴露環境に適します
• M12（1:¼:3）：高強度。エンジニアリングれんが、擁壁、DPCより下に使用します

目地の形状：

• フラッシュ：耐候性への影響は中立的で、すっきりとした現代的な外観です
• バケットハンドル（凹面）：耐候性に優れ、最も一般的です
• 水切り（ストラック）：水を流すために傾斜させた伝統的な形状です
• リセス：陰影のある意匠ですが、耐候性は低く、風雨にさらされる場所には適しません
• ラーケッド：深い凹みで強い陰影をつくりますが、耐候性は最も低くなります

内包炭素：

• 粘土れんが：0.22 kgCO2e/kg（一般値）、0.14（低炭素製造）
• 石灰岩の切石：0.09 kgCO2e/kg
• コンクリートブロック：0.08-0.12 kgCO2e/kg
• AACブロック：0.28-0.34 kgCO2e/m²（ブロックの表面積あたり）

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セクション6：ガラス

6.1 ガラスの種類

フロートガラス： 基本的な焼きなましガラスです。大きく鋭い破片に割れます。安全ガラスではありません。VLT 87%（透明、厚さ6 mm）。

強化ガラス（テンパード）： 熱処理により、焼きなましガラスの4-5倍の強度を持たせています。小さな粒状に割れます。ドア、手すり、頭上ガラスに使用する安全ガラスです。強化後は切断できません。

合わせガラス： 2枚以上のガラス板をPVBまたはSentryGlasの中間膜で接着したものです。破損しても破片が飛散しません。安全性、防犯性、遮音性、UVカット性を備えています。構造用ガラスの中間膜（SentryGlas）を使うことで、より長いスパンを実現できます。

複層ガラスユニット（IGU）： 2枚または3枚のガラス板をスペーサーバーで隔て、密閉された空洞（空気、アルゴン、クリプトン）を設けたものです。U値：複層・空気 2.8、複層・アルゴン 1.1-1.3、三層・アルゴン 0.5-0.7 W/m²K。

着色ガラス： ガラス自体に色を付けたもの（グレー、ブロンズ、グリーン、ブルー）です。VLTとSHGCを低減します。太陽エネルギーを吸収するため、ガラスが熱くなります。

Low-Eコーティングガラス： 金属酸化物コーティングが長波長の赤外線を反射します。IGUの第2または第3面に軟質コート（スパッタリング）または硬質コート（熱分解法）を施します。U値を30-50%低減します。

日射制御ガラス： 可視光を取り込みながら、太陽光の赤外線を遮断する選択的コーティングです。VLT:SHGC比（選択性）は1.5以上で良好、2.0以上で優秀です。

耐火ガラス： 網入りガラス（遮炎性能30分、断熱性能なし）、膨張性ゲル充填ガラス（遮炎性能と断熱性能30-120分）、ホウケイ酸ガラス（遮炎性能のみ）があります。

型板・テクスチャードガラス： 片面に型模様を付けて圧延したものです。光を通しながら視線を遮ります。リード、フルーテッド、ハンマード、点刻模様などがあります。

印刷・フリットガラス： セラミックフリットをガラス表面にスクリーン印刷し、焼き付けたものです。日射遮蔽、鳥への安全対策、装飾に使用します。フリットの被覆率は20-60%です。

エッチング・サンドブラストガラス： 酸または研磨材による表面処理で、半透明性やプライバシー性を高めます。VLTを5-15%低減します。

ダイクロイックガラス： 真空蒸着した金属層によって、見る角度で色が変化する効果を生み出します。透過色と反射色は補色関係にあります。

6.2 構造用ガラス

• ガラスフィン： ガラスファサードを支持する垂直なガラスブレードです。強化＋合わせガラスを使用します。奥行きは150～500 mm、スパンは4～12 mです。
• ガラス梁： 屋根を支持する合わせガラスの梁です。通常、強化ガラスを3層合わせています。スパンは3～8 mです。
• ガラス床： 強化合わせガラスパネルを使用します。冗長性を確保するため、最低3層構成とします。滑り止め表面処理を施します。設計荷重は一般に5 kN/m²です。
• ガラス柱： まれですが、ガラス管を束ねた柱（Apple Stores）や、無垢のガラスブロック（MVRDVによる東京のHermes）があります。
• ポイント固定ガラス： 穴を開けたガラスにステンレス製ボルト金具とスパイダーブラケットを通して固定します。フレームをなくし、透明性を最大限に高めます。

6.3 主な特性

• 密度：2,500 kg/m³
• 圧縮強度：800～1,000 MPa（設計を支配することはまれ）
• 引張強度：30～70 MPa（フロートガラス）、120～200 MPa（強化ガラス）。ガラスは引張で破壊します。
• 弾性係数：70 GPa
• 熱伝導率：1.0 W/mK
• 熱膨張率：9 × 10⁻⁶ /°C
• 遮音性能：単板6 mmはRw ≈ 31 dB、合わせガラス6.4 mmはRw ≈ 34 dB、複層ガラス4-16-4はRw ≈ 29 dB（コインシデンスディップ）

6.4 ガラス建築の建築家

• Norman Foster： 構造用ガラスの革新（30 St Mary Axeのダイアグリッド、Apple Park、British MuseumのGreat Court — ガラス屋根）
• Renzo Piano： 層状のガラススキン（Shard、Fondation Beyeler、California Academy of Sciences）
• SANAA（Sejima + Nishizawa）： ミニマルなガラス建築（New Museum、Rolex Learning Center、Glass Pavilion Toledo — 曲面ガラス壁）
• Jean Nouvel： 文化的な物語としてのガラス（Institut du Monde Arabe、Fondation Cartier — 透明な層）
• Apple Stores（Foster + Partners / Bohlin Cywinski Jackson）： オールガラス構造。ガラスフィン、ガラス梁、ガラス階段

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Section 7：金属と複合材料

7.1 アルミニウム

• 密度：2,700 kg/m³（鋼鉄の1/3）
• 引張強度：70～310 MPa（合金によって異なる。6063-T6：205 MPa）
• 熱伝導率：160～200 W/mK（深刻な熱橋が発生するため、窓やカーテンウォールのプロファイルには断熱材を挟む必要があります）
• 内包炭素：8.2 kgCO2e/kg（一次アルミニウム）、0.5 kgCO2e/kg（リサイクル品）。これまでに生産されたアルミニウムの約75％が現在も使用されています。
• 仕上げ：陽極酸化処理（10～25 µm。自然な銀色、ブロンズ色、黒色。耐用年数30年以上）、粉体塗装（ポリエステル60～80 µm。任意の色。耐用年数20～30年）、PVDF塗装（高級仕様。耐用年数40年以上）
• 用途：カーテンウォールの方立・無目、窓枠、外装パネル、立平葺き屋根、日射遮蔽ルーバー

7.2 亜鉛

• 密度：7,130 kg/m³
• 自己修復性のある緑青：亜鉛は自然に、5～10年かけて灰色の炭酸塩皮膜を形成します。
• 事前緑青処理の選択肢：風化処理済みのグレー、ブルーグレー、グラファイト、着色タイプ
• 厚さ：屋根・外装用に0.7～1.0 mm（立平葺き、平葺きタイル、シングル）
• 内包炭素：3.1 kgCO2e/kg（一次亜鉛）。大部分がリサイクル可能です。
• 最小勾配：3°（立平葺き）、25°（重ね葺きタイル）
• 耐用年数：温暖な気候では80～100年
• 用途：屋根、壁面外装、雨樋などの雨水設備、雨仕舞板金

7.3 銅と青銅

銅：

• 密度：8,900 kg/m³
• 緑青の変化：赤みのある銅色 → 茶色（数か月） → 濃い茶色（1～3年） → 緑青（7～15年。気候によって異なる）
• 事前緑青処理や錫めっきの選択肢があります。
• 厚さ：屋根用に0.6～0.7 mm、彫刻・外装用に3～6 mm
• 内包炭素：2.7 kgCO2e/kg（一次銅）、0.5（リサイクル品）
• 耐用年数：100～200年以上（歴史的な実績：教会の屋根は300年以上）
• 用途：屋根、外装、雨仕舞板金、雨樋などの雨水設備、意匠パネル

青銅：

• 銅と錫の合金（通常は90/10または85/15）
• 深みのある黄金色から茶色の緑青で、銅よりも濃い色になります。
• ドア、手すり、窓枠、彫刻的な要素に使用されます。
• 建築家：Mies van der Rohe（Seagram Building — 青銅のI形梁）、Carlo Scarpa（Brion Cemetery — 青銅の門）

7.4 チタン

• 密度：4,510 kg/m³（鋼材の57％）
• 耐食性：あらゆる環境でステンレス鋼を上回ります
• エンボディドカーボン：14.1 kgCO2e/kg（一般的な金属の中で最も高い値）
• コスト：kgあたり構造用鋼材の10～20倍
• 表面：マットなグレー。陽極酸化処理により虹色に着色できます
• 代表例：グッゲンハイム・ビルバオ（Frank Gehry、1997年）— 0.38 mm厚のチタンパネルを33,000 m²使用。魚のうろこ状の外装材が、光や天候によって色を変えます

7.5 ETFE（エチレンテトラフルオロエチレン）

• 密度：1,750 kg/m³（m²あたりのガラス重量の1％）
• 光透過率：90～95％（透明な単層）、40～60％（印刷／フリット加工）
• 引張強度：40～50 MPa（厚さ50～300 µmのフィルムとして）
• セルフクリーニング性：非粘着性の表面で、洗浄メンテナンスは不要です
• 空気膜クッション：2～5層を200～600 Paで加圧。U値は1.8～3.5 W/m²K
• 耐用年数：25～50年（耐紫外線性フルオロポリマー）
• 代表例：エデン・プロジェクト（Grimshaw）、アリアンツ・アレーナ（H&dM）、北京国家水泳センター（PTW）、カーン・シャティル（Foster）

7.6 GRP/FRP（ガラス繊維強化ポリマー）

• 密度：1,500～2,000 kg/m³
• 引張強度：100～400 MPa
• 熱伝導率：0.3 W/mK（熱を伝えないため、熱橋が発生しません）
• 腐食せず、メンテナンス不要です
• あらゆる形状に成形可能です（曲面パネル、装飾部材、歴史的建造物の細部の複製など）
• 用途：外装パネル、窓まわり、コーニス、柱（石材や木材を模した外観）

7.7 テラコッタ

• 粘土を原料とし、押出成形またはプレス成形した後、1,000～1,200°Cで焼成します
• **レインスクリーン外装材：**中空断面の押出成形材。厚さ20～40 mm。背面に通気層を設けます
• **バゲット：**日射遮蔽とファサードの表情付けに用いる、水平または垂直の管状・ブレード状部材です
• **施釉テラコッタ：**ガラス質の表面コーティングを施します。色の選択肢は無制限で、セルフクリーニング性があります
• 密度：1,800～2,100 kg/m³
• 耐火性：Euroclass A1（不燃）
• エンボディドカーボン：0.45 kgCO2e/kg
• 代表例：ロンドン自然史博物館（Waterhouse）、Renzo Piano（ロンドン、セント・ジャイルズのカラフルなテラコッタ）、MVRDV（ロッテルダム、マルクトハルの印刷テラコッタ製アーチ）

7.8 セラミックタイルと外装材

• 磁器質タイル：吸水率0.5％未満。耐凍害性あり。厚さ12～20 mmの大判サイズ（最大1.6 m × 3.2 m）
• 炻器質タイル：吸水率0.5～3％。耐久性に優れ、施釉または無釉です
• 陶器質タイル：吸水率3％超。屋内専用で、手描き装飾が施されます（ゼリージュ、アズレージョ）
• 耐火性：Euroclass A1
• 用途：ファサード外装材（通気レインスクリーン）、床・壁仕上げ、プール周囲の仕上げ

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セクション8：ライフサイクルアセスメント（LCA）

8.1 ライフサイクル全体の炭素排出量

総炭素排出量 = エンボディドカーボン（A1-A5、B1-B5、C1-C4）+ 運用時の炭素排出量（B6-B7）

建物のエネルギー効率が向上するにつれ、エンボディドカーボンが主要な割合を占めるようになります（パッシブハウス基準の建物では、ライフサイクル全体の炭素排出量の50～80％）。

8.2 LCAの段階（EN 15978）

製品段階（A1-A3）：

• A1：原材料の採取
• A2：製造業者までの輸送
• A3：製造
• これは「原材料採取から工場出荷まで」のエンボディドカーボンで、最も一般的に報告される値です

建設段階（A4-A5）：

• A4：現場までの輸送
• A5：建設・設置工程（エネルギー、廃棄物、仮設工事）

使用段階（B1-B7）：

• B1：設置済み製品の使用（例：コンクリートの炭酸化）
• B2：メンテナンス
• B3：修理
• B4：交換（建物より耐用年数の短い部材）
• B5：改修
• B6：運用時のエネルギー使用
• B7：運用時の水使用

使用後段階（C1-C4）：

• C1：解体・取り壊し
• C2：廃棄・リサイクル先までの輸送
• C3：廃棄物処理
• C4：処分（埋め立て）

ライフサイクルを超える便益（モジュールD）：

• 再利用、リサイクル、エネルギー回収によるクレジット
• 別途報告します（A～Cの合計には加算しません）
• 鋼材のリサイクルクレジット：-1.3～-1.5 kgCO2e/kg
• 木材の再利用・エネルギー回収クレジット：変動します

8.3 建物のエンボディドカーボンのベンチマーク

LETI（London Energy Transformation Initiative）の目標：

建物タイプ	2020年の目標（kgCO2e/m² GIA）	2030年の目標	備考
オフィス	< 600	< 350	A1-A5の初期段階の炭素排出量
住宅	< 500	< 300	A1-A5の初期段階の炭素排出量
学校	< 500	< 300	A1-A5の初期段階の炭素排出量
小売／倉庫	< 550	< 350	A1-A5の初期段階の炭素排出量

RIBA 2030 Climate Challenge：

• 2020年：< 600 kgCO2e/m²（A1-A5）
• 2025年：< 450 kgCO2e/m²
• 2030年：< 300 kgCO2e/m²

IStructEの目標（構造体のみ）：

• 住宅：< 300 kgCO2e/m²（一般的）；< 200（ベストプラクティス）
• オフィス：< 350 kgCO2e/m²（一般的）；< 250（ベストプラクティス）
• クラス最高の木造建築：< 150 kgCO2e/m²（構造体）

8.4 材料レベルのエンボディドカーボン

材料	単位	エンボディドカーボン（kgCO2e）	備考
コンクリート（C30/37、OPC）	per m³	180-240	GGBSを30-50%置換すると100-150に削減
構造用鋼材（一次）	per kg	1.55	世界平均；英国は約2.0
構造用鋼材（リサイクル、EAF）	per kg	0.47	電気アーク炉、スクラップ100%
鉄筋	per kg	1.40	リサイクル材含有率が高い場合が多い
針葉樹材（製材）	per kg	-1.0 to -1.6	炭素固定量が加工時の排出量を上回る
CLTパネル	per m³	-500 to -700	生物起源炭素を含む
集成材	per m³	-450 to -600	生物起源炭素を含む
粘土レンガ	per kg	0.22	窯により0.14-0.30の範囲
石灰岩（ポートランド）	per kg	0.09	加工時のエネルギー消費が少ない
アルミニウム（一次）	per kg	8.20	エネルギー消費が大きい；可能な場合はリサイクル材を使用
アルミニウム（リサイクル）	per kg	0.50	一次材と比べて94%削減
フロートガラス	per kg	0.86
ミネラルウール断熱材	per kg	1.20
PIR断熱材	per kg	4.20	発泡剤が原因で高い
XPS断熱材	per kg	4.40	断熱材の中で最も高い
木質繊維断熱材	per kg	-1.10	カーボンネガティブ
石膏ボード	per kg	0.12	低炭素；リサイクル可能
銅	per kg	2.70	高いリサイクル性により相殺
亜鉛	per kg	3.10
ETFE	per kg	6.50	m²あたりの使用量は非常に少ない

8.5 マテリアルパスポートとサーキュラーエコノミー

マテリアルパスポート： 建物内のすべての材料とコンポーネント（種類、数量、場所、品質、毒性、リサイクル可能性）を記録したデジタル記録です。将来の回収と再利用を可能にします。

建築におけるサーキュラーエコノミーの原則：

1. 長寿命を考慮した設計：耐久性のある材料、変更に対応できるレイアウト
2. 解体を考慮した設計（DfD）：ボルト接合（溶接・接着ではなく）、レイヤー構造（ファサードを構造体から独立）、アクセス可能な固定部
3. 再利用を考慮した設計：標準サイズ、損傷のない取り外し、マテリアルバンク
4. リサイクル材を使用：鋼材（90%以上達成可能）、アルミニウム（50%以上）、コンクリート骨材（RCA 20-30%）に最低リサイクル材含有率を指定
5. 再生可能な材料を使用：木材、竹、ヘンプライム、わら、土
6. 廃棄物をなくす：モジュール調整、プレファブリケーション、デジタル切断の最適化

サーキュラーデザインの代表例：

• Triodos Bank HQ（RAU Architects、2019年、Driebergen） — 木造構造は完全に解体可能；ボルト接合の鋼材；すべての部材をマテリアルパスポート（Madasterプラットフォーム）に記録
• Park 20|20（William McDonough、Amsterdam） — クレードル・トゥ・クレードル認証取得；解体可能なファサード；すべての建物にマテリアルパスポートを採用