法令が求める安全対策

労働安全衛生規則では、高さ2メートル以上の場所で作業を行う場合、作業床を設けることが原則とされています。作業床を設けることが難しい場合には、墜落制止用器具を使用させるなどの措置が求められます。工場や倉庫の屋根は、住宅よりもはるかに高い位置にあることがほとんどで、足場や作業床なしで工事を行うことは想定されていません。

建設業の死亡災害のうち、およそ4割を墜落と転落が占めるという状況を背景に、規制は近年さらに強化されています。

足場がないと工事の品質も落ちる

安全面だけの話ではありません。安定した作業床がない状態では、作業姿勢が不自然になり、施工の精度が下がります。屋根工事はビスの締め付け、防水層の重ね、板金の納まりといった細部の積み重ねで仕上がりが決まるため、作業環境の良し悪しがそのまま仕上がりに反映されます。

また、屋根に上がるための昇降経路や、資材の運搬経路としても足場は機能します。作業者が無理な姿勢で資材を持ち上げる状況を避けられることは、工期の短縮にもつながります。

基本は面積に単価を掛ける

足場費用は、足場の架設面積に平方メートルあたりの単価を掛けて算出するのが基本です。架設面積は、足場を組む水平方向の長さに、足場の高さを掛けて求めます。屋根工事の場合、屋根の高さより少し上まで足場を立ち上げる必要があるため、建物の高さそのものよりやや大きな数値になります。

平方メートルあたりの単価は、地域や足場の種類、養生シートの有無によって変わります。一般的な住宅工事では800円から1200円程度が目安として示されることが多いのですが、工場や倉庫ではこの範囲に収まらない場合があります。

工場・倉庫で費用が変動する要因

産業用建築物の足場は、住宅とは異なる条件が加わります。見積もりの金額に幅が出る理由は、次のような点にあります。

工期に占める割合

足場の組立てと解体には、それぞれ日数がかかります。屋根工事そのものの日数に、この前後の日数が加わることになります。屋根面積が大きい工場では、組立てだけで数日を要することもあります。見積もりの工期を確認するときは、足場の設置と撤去を含んだ日数かどうかを確かめてください。

操業と動線への影響

足場は建物の外周に組まれるため、搬入口や通路にかかることがあります。トラックの接車位置、フォークリフトの動線、非常口の確保について、事前に打ち合わせておかないと、工事が始まってから業務が回らなくなります。

足場の計画段階で、どの面をいつ組むのか、どの出入口をいつ使えなくするのかを工程表に落とし込んでおくことが、操業への影響を最小限に抑える鍵になります。

安全管理の範囲が広がる

足場が組まれている期間中は、工事関係者だけでなく、従業員や来訪者も足場の近くを通ることになります。立入禁止区画の設定、頭上の養生、夜間の施錠といった管理が必要です。工事業者側の責任範囲と、発注者側で対応すべき範囲を明確にしておくことをおすすめします。

屋根と外壁の工事をまとめる

最も効果が大きいのがこれです。屋根の改修と外壁の塗装や張り替えを別々の年度に行えば、足場費用は2回かかります。同時に行えば1回で済みます。数年以内に外壁にも手を入れる予定があるのなら、まとめて計画するだけで足場費用の1回分がそのまま浮きます。

付帯工事を同じ機会に済ませる

屋根に上がる機会でなければできない工事は、屋根本体以外にもあります。

これらを後日あらためて行えば、そのたびに足場が必要になります。屋根改修の計画段階で、屋根まわりに関わる要望をすべて洗い出しておくことが、長い目で見た費用の節約につながります。

工事前に屋根の状態を正確に把握する

着工後に想定外の劣化が見つかると、工事内容が変わり、足場を組んだまま工期が延びることになります。事前に屋根の状態を正確に把握しておけば、こうした追加を減らせます。

耐震性を高めたい

最も多い理由がこれです。建物に作用する地震力は、建物の重量に比例します。屋根は建物の最上部にあり、地震のときに最も大きく揺れる位置にあるため、屋根の重量を減らすことは建物全体の揺れを抑えるうえで効率がよい方法です。

とくに古い工場や倉庫では、建設当時の基準で設計されているため、現行の耐震基準に照らすと余裕が少ない場合があります。柱や基礎の補強は大掛かりな工事になりますが、屋根の軽量化は屋根の更新時期に合わせて行える点で、着手しやすい対策です。

太陽光パネルなど、屋根に設備を載せたい

屋根上に太陽光発電設備を設置する場合、パネルと架台の重量が屋根に加わります。既存の屋根材が重いままだと、追加できる設備の重量に制約が生じます。屋根材を軽いものへ替えて余裕をつくり、その分を設備に回すという考え方が成り立ちます。

増改築や用途変更を予定している

建物の増築や、保管物の変更による積載荷重の増加を計画している場合、構造の再検討が必要になります。このとき屋根の重量を減らせれば、構造上の余裕を確保しやすくなります。

地震力は建物の重量に比例する

地震のとき建物に作用する水平方向の力は、建物の重量に係数を掛けた値として求められます。つまり重い建物ほど大きな力を受けるという単純な関係です。屋根が1平方メートルあたり30キログラム重くなれば、屋根面積が1000平方メートルの工場では30トンの重量増となり、その分だけ地震時の力も増えます。

鉄骨、柱、基礎に伝わる負担

屋根の重量は、母屋から梁、柱を経て基礎へと伝わります。常時かかる荷重として構造部材にたわみや変形を生じさせ、地震時には接合部に大きな力が集中します。既存の建物で屋根を重くする改修を行う場合、この経路のどこかに無理が生じないかを確認する必要があります。

積雪地域では荷重が重なる

雪の多い地域では、屋根材の重量に加えて積雪荷重が加わります。積雪1平方メートルあたりの重量は雪質によって大きく変わり、湿った雪では想定を超えることもあります。屋根材が軽ければ、その分だけ積雪に対する余裕が生まれます。

1. 葺き替えによる軽量化

既存の屋根材をすべて撤去し、軽い屋根材に葺き替える方法です。屋根の重量を確実に減らせるため、耐震性の向上を主目的とする場合はこれが本命になります。

一方で、撤去費用と廃材処分費が発生し、工期も長くなります。屋根を開けた状態になるため、天候の影響を受けやすく、稼働中の工場では養生の計画が重要になります。2004年以前に施工された屋根材はアスベストを含有している可能性があり、その場合は資格を持つ専門業者による処理が必要で、費用と工期がさらに増えます。

2. カバールーフ工法

既存の屋根を撤去せず、その上から新しい屋根材を重ねて葺く方法です。ここで正直に申し上げておくべき点があります。カバールーフ工法は、屋根の重量を減らす工法ではありません。既存屋根の上に新しい屋根材を載せるため、重量はむしろ増えます。

ヤマトC&Cのヤマトカバールーフ650は、高強度、長寿命、高断熱を兼ね備えた製品です。既存のスレート屋根の上に施工することで強度が約3倍になるという衝撃テストの結果も確認されています。耐震性の確保が最優先であれば葺き替え、屋根の性能向上と工期短縮を重視するならカバールーフ工法という整理が現実的です。

3. 部分的な軽量化と設備の見直し

屋根全体に手を入れなくても、重量を減らせる場合があります。使われなくなった設備や配管、古い架台が屋根に残ったままになっていることは珍しくありません。屋根上の不要物を撤去するだけで、意外な重量が減ることもあります。点検の際に、屋根材だけでなく屋根上の載荷物も併せて確認しておくとよいでしょう。

遮音性が下がる

遮音の基本原則は、材料が重いほど音を通しにくいというものです。屋根を軽くすれば、雨音は必然的に響きやすくなります。金属折板やガルバリウム鋼板へ替えた工場で、雨の日の会話が聞き取りにくくなったという声はよく聞きます。

補う方法としては、断熱材や制振材を屋根の裏側に付加する、室内側に天井や吸音材を設けるといった対策があります。屋根材の変更と同時に計画しておけば、後から追加工事をするより費用を抑えられます。

断熱性が下がる

薄い金属板は熱を通しやすく、夏の日射で高温になり、冬は放射冷却で冷え切ります。断熱層のない単板葺きにすると、室温の上昇と結露の両方が起こりやすくなります。

耐風性への配慮が必要になる

軽い屋根材は、風による吹き上げの影響を受けやすくなります。台風の多い地域では、固定方法とビスの本数、下地の状態を十分に確認する必要があります。軽量化はあくまで地震に対する対策であり、風に対しては別の検討が要るという点は押さえておいてください。

雨滴が屋根材を振動させることで音が生まれる

雨音の出発点は、落ちてきた雨滴が屋根材に衝突する瞬間です。その衝撃で屋根材が細かく振動し、振動が空気を揺らして音になります。屋根材が薄く軽いほど同じ衝撃で大きく振動するため、発生する音も大きくなります。

金属屋根で雨音が問題になりやすいのは、この理屈によるものです。厚さ1ミリに満たない鋼板は、雨滴の衝撃に対して振動しやすく、面の広がりがそのまま振動板として働きます。

材料が重いほど音は伝わりにくい

発生した音が室内側へどれだけ透過するかは、材料の面密度、つまり1平方メートルあたりの重さに大きく左右されます。重い材料ほど振動しにくく、音を通しにくいという関係があり、これは遮音を考えるときの基本原則です。

セメント系の材料である波形スレートは、厚みがあり面密度も大きいため、薄い金属板と比べれば雨滴の衝撃で振動しにくく、音も透過しにくいという性質を持ちます。屋根材の選定が雨音に効くのは、この差があるからです。

大空間そのものが音を増幅する

工場や倉庫には、住宅のような天井がなく、内装の吸音材もほとんどありません。コンクリートの床と金属の壁に囲まれた大きな空間では、いったん発生した音が反射を繰り返し、残響として長く残ります。

つまり、同じ屋根材でも、住宅と工場では体感する音の大きさが違います。屋根で発生した音がそのまま反射し続けるため、屋根側で音を減らす効果が、住宅よりもはっきりと現れる環境だともいえます。

1. 天井や吸音材で室内側の反射を減らす

屋根には手を付けず、室内側で音の反射を抑える方法です。天井を張る、または吸音材を設置します。既存の屋根を触らないため工事は比較的軽く、雨音以外の騒音にも効果があります。

ただし、音の発生源である屋根はそのままなので、雨音が消えるわけではありません。大空間全体を対象にすると面積が大きく、結果として費用がかさむこともあります。設備の吊り込みや照明計画との調整も必要になります。

2. 断熱材や制振材を屋根に付加する

屋根の裏側に断熱材を吊り込む、あるいは制振材を貼る方法です。振動そのものを抑えるため、天井を張るよりも根本に近い位置での対策になります。夏の暑さや冬の結露にも同時に効くという副次的な利点があります。

3. カバールーフ工法で屋根を二重にする

既存の屋根を撤去せず、その上から新しい屋根材を重ねて葺く方法です。屋根が二重構造になることで質量が増し、層と層の間で振動が伝わりにくくなるため、遮音の面では理にかなった対策になります。

4. 遮音性の高い屋根材へ葺き替える

屋根材そのものを入れ替える方法です。既存屋根の劣化が進んでいて、いずれ更新が避けられない場合には、最初からこの選択が合理的になります。

金属折板からセメント系の波形スレートへ変更すれば、面密度が上がるため雨音は明確に軽くなります。ヤマトC&Cのファイバーコルゲートは、独自の製造技術によって成形性、強度、耐久性を高めた波形スレートで、工場や倉庫の屋根と外壁に対応します。裏面に硬質ポリウレタンフォームを結合したソフランスレートを選べば、遮音に加えて断熱と結露対策も同時に得られます。

屋根の一番高い場所につくる空気の出口

換気棟とは、屋根の最も高い部分である棟に設ける換気部材です。棟換気と呼ばれることもあります。屋根の内側にたまった空気を、棟に開けた開口から屋外へ排出する役割を担います。

動力を使わないことが大きな特徴です。暖かい空気は軽くなって上へ移動するという性質と、屋根の上を流れる風によって生じる負圧を利用して、自然に空気を押し出します。電気を使わないため運転費がかからず、稼働音もなく、可動部がないので故障の心配もほとんどありません。

吸気口とセットでなければ空気は動かない

換気棟を理解するうえで最も重要な点がここです。空気は出口だけでは動きません。押し出された分の空気が入ってくる経路がなければ、屋根裏の空気は入れ替わらないのです。

大空間の上部には熱が集中する

工場や倉庫は天井が高く、内部の空気の量が住宅とは比べものになりません。暖められた空気は上部に集まるため、夏場の屋根直下は室内のどこよりも高温になります。上部にたまった熱は放射によって下へ影響し、作業スペースの体感温度を押し上げます。

この熱を抜かないまま空調で冷やそうとすれば、屋根が熱を供給し続ける状態のなかで冷やすことになり、電力を投じても温度が下がりにくくなります。まず熱の出口をつくることが、空調を効かせる前提条件になります。

湿気がこもると結露とカビにつながる

洗浄工程や加熱工程を持つ工場、家畜を飼育する畜舎などでは、水蒸気が絶えず発生します。行き場を失った水蒸気は上部に滞留し、夜間に冷えた屋根裏面で結露します。

結露水は落下して製品や設備を濡らし、鉄骨やボルトを錆びさせます。換気によって湿った空気を継続的に外へ運び出せば、屋根裏に水蒸気がたまり続ける状態を避けられます。

においや粉じんが滞留する

塗装、溶接、食品加工などの工程では、においや微細な粉じんが発生します。上部に滞留したこれらは、時間をかけて作業環境を悪化させます。屋根頂部からの排気は、局所排気装置ではとらえきれない、建物全体に広がった空気を入れ替える役割を果たします。

新築時に計画する場合

新築であれば、屋根の設計段階で棟の開口位置と吸気経路を同時に決められます。棟部の下地に開口を設け、そこに換気棟を取り付けて、屋根材と一体で納めます。吸気は軒先や外壁下部に確保します。後から追加する場合と比べ、雨仕舞いの納まりに無理がなく、必要換気量も余裕をもって確保できます。

既存の屋根に後付けする場合

既存建物への設置も可能です。手順としては、まず屋根の現況と構造を確認し、棟部に開口を設けられるかを判断します。次に必要な換気量から換気棟の長さと数量を決め、棟の板金や既存の棟部材を撤去して開口を加工し、防水層を立ち上げたうえで換気棟を取り付けます。

カバールーフ工法や葺き替えと同時に行う場合

最も効率がよいのは、屋根の改修と同時に換気棟を組み込む方法です。屋根材を新しくするタイミングであれば、棟部の加工と防水処理を新しい屋根の施工手順のなかで行えるため、後付けよりも納まりがきれいに収まります。

費用面でも利点があります。屋根工事には足場や仮設の費用がまとまってかかりますが、改修と同時に行えばこの費用は一度で済みます。換気棟のためだけに後日あらためて足場を組むことを考えれば、差は小さくありません。

必要な換気面積を確認する

住宅の小屋裏換気では、住宅金融支援機構の基準として、有効換気面積を天井面積の1600分の1以上とする考え方が広く使われています。屋根面積が100平方メートルであれば625平方センチメートルの有効換気面積が必要という計算です。

工場や倉庫は用途も内部発生熱も建物ごとに異なるため、この数値をそのまま当てはめられるわけではありません。ただし、必要な換気面積を数値で押さえてから部材の数量を決めるという手順そのものは共通です。感覚で数を決めると、足りずに効果が出ないか、過剰になって費用が膨らむかのどちらかになります。

吸気口とのバランスを崩さない

繰り返しになりますが、排気側だけを増やしても換気量は増えません。むしろ吸気が不足したまま排気を強めると、建物内が負圧になり、意図しないすき間から外気が入り込みます。そのすき間が屋根と外壁の取り合いであれば、湿った空気を屋根裏へ引き込むことになりかねません。吸気と排気は必ず一組で計画してください。

雨仕舞いと防水の納まりを確認する

換気棟は、屋根の最も雨があたる部分に開口を設ける部材です。製品自体には雨返しや仕切り板が組み込まれており、雨が直接内部へ入らない構造になっていますが、それが効くのは正しく施工された場合に限られます。既存屋根への後付けでは、既存の防水層との取り合いをどう処理するかが要点になります。

屋根材との相性を確かめる

屋根材によって棟部の形状と納まりは異なります。波形スレート、折板、金属屋根、瓦では、それぞれ適した棟部材と施工方法があります。屋根材と換気部材を同じメーカーの製品でそろえられれば、納まりの検討がしやすく、施工上の不確実性を減らせます。

結露は空気が冷やされたときに起こる

空気が含むことのできる水蒸気の量は、温度によって決まっています。温度が高いほど多くの水蒸気を含み、温度が下がるほど含める量は少なくなります。含みきれなくなった水蒸気が水に変わる温度を露点温度と呼びます。

結露とは、空気が露点温度以下に冷やされた面に触れ、水蒸気が水滴へと姿を変える現象です。ここで重要なのは、結露の発生には空気中の水分量と、その空気が触れる面の温度という2つの条件がそろう必要があるという点です。湿度が高いだけでは水滴にはならず、冷たい面があってはじめて結露します。逆にいえば、冷たい面をなくせば同じ湿度でも結露は起こりません。

屋根と天井は建物のなかで最も冷えやすい

工場や倉庫の屋根は、建物のなかで唯一、外気と正面から向き合っている部分です。とくに冬の晴れた夜は放射冷却が働き、屋根の表面温度が外気温よりもさらに下がります。断熱層を持たない屋根材は、この冷たさをそのまま室内側の面に伝えます。

室内が暖かく、水蒸気を多く含んでいれば、冷え切った屋根の裏面は簡単に露点を下回ります。付いた水滴はやがて重みで落下し、天井からの水漏れとして認識されます。雨が降っていない晴れた日の朝に水が落ちるのであれば、雨漏りではなく結露と考えるのが自然です。

目に見える表面結露と、見えない内部結露

天井や屋根裏に水滴が付くのは表面結露です。これは目視で確認できるため、まだ気付きやすい部類に入ります。

やっかいなのは内部結露です。屋根材と断熱材のすき間や、外壁の内部といった見えない場所で水蒸気が水に変わり、鉄骨や下地を内側から錆びさせ、腐らせていきます。表面に症状が出るころには、構造材の断面が減っているという例もあります。表面結露が続いている建物は、内部結露も同時に進行していると考えて点検したほうが安全です。

水蒸気が多く発生する業種

製造工程そのものが水蒸気を生む業種では、室内の絶対湿度が上がりやすく、結露のリスクが高くなります。

こうした建物では、水蒸気の発生量そのものを減らすことが難しい場合がほとんどです。だからこそ、冷たい面をつくらないという発想が対策の中心になります。

季節と時間帯によって結露の型が変わる

結露が最も多く報告されるのは、冬から早春にかけての明け方です。夜間に屋根が冷やされ、始業とともに人や機械が動いて室温と湿度が上がることで、一気に水滴が付きます。

一方、梅雨から夏にかけては逆の現象が起こります。冷房で冷やされた室内側の面に、外から入り込んだ高温多湿の空気が触れて結露するのです。これは夏型結露と呼ばれ、空調の効いた倉庫やクリーンルームで問題になります。冬と夏で原因の向きが逆になるため、片方だけを想定した対策では取りこぼしが生じます。

建物側にある構造的な原因

業種や季節の条件が同じでも、建物の造りによって結露のしやすさは大きく変わります。次のような条件に当てはまる場合、屋根そのものが結露を生みやすい状態にあると考えられます。

• 屋根に断熱層がなく、波形スレートや折板を単板で葺いている
• 天井を張っておらず、屋根の裏面が室内にそのまま露出している
• 換気設備がない、または排気だけで吸気口が確保されていない
• 屋根と外壁の取り合いにすき間があり、湿った空気が屋根裏へ回り込む
• 既存の断熱材が経年で垂れ下がり、屋根材との間にすき間ができている

除湿は即効性があるが、広い空間では限界がある

除湿機の設置は、着手しやすく効果もわかりやすい対策です。ただし工場や倉庫のような大空間では、必要な処理能力を確保するために台数と電力を大きく増やさなければなりません。しかも屋根が冷え続けている限り、除湿機を止めた瞬間に結露は戻ります。局所的な対策としては有効ですが、これだけで根本解決を狙うのは現実的ではありません。

換気は湿気を建物の外へ運び出す

換気は、水蒸気を含んだ空気そのものを屋外へ排出する方法です。とくに暖かく湿った空気は上へ集まるため、屋根の頂部に排気の出口をつくると効率よく抜けます。

ここで見落とされやすいのが吸気です。排気だけを強化しても、新しい空気が入る経路がなければ空気は動きません。軒先や下部からの吸気と、棟部からの排気をセットで計画してはじめて、換気は設計どおりに働きます。

断熱は冷たい面そのものをなくす根本策

3つのなかで、結露に対して最も直接的に効くのが断熱です。屋根に断熱層を設ければ、外の冷たさが室内側の面まで伝わりにくくなり、表面温度が露点を下回らなくなります。冷たい面がなければ、湿度が高くても結露は起こりません。

断熱材付きの屋根材に切り替える

最も確実なのは、屋根材そのものを断熱性のあるものに替える方法です。ヤマトC&Cの波形スレートには、スレート材の裏側に硬質ポリウレタンフォームを結合させたソフランスレートという製品があります。断熱性と非吸湿性を高めた省エネタイプで、大波と小波の両方をそろえています。

この製品はもともと、牛舎や豚舎、鶏舎のように水蒸気の発生量が多く、なおかつ結露が家畜の健康を左右する用途で使われてきました。断熱を必要とする工場や倉庫でも同じ考え方が通用します。屋根材と断熱材が一体になっているため、後から断熱材を吊る場合のような、すき間や垂れ下がりの問題が起こりにくいことも利点です。

カバールーフ工法で断熱と屋根更新を同時に行う

既存の屋根がすでに劣化している場合は、断熱だけを追加するより、屋根の更新と一体で考えたほうが合理的です。カバールーフ工法は、既存の屋根を撤去せずに、その上から新しい屋根材を重ねて葺く工法です。

換気棟やベンチレーターで湿気の出口をつくる

断熱を強化しても、室内の水蒸気の発生量が極端に多い建物では、湿気を抜く経路が別に必要です。屋根の最も高い位置に換気棟を設けると、上昇した暖かく湿った空気が自然に排出されます。動力を使わないため運転費がかからず、故障の心配も少ない方法です。

遮熱塗装と断熱は役割が違う

結露対策として遮熱塗装を検討される方は少なくありません。ここは誤解が生じやすいところなので、はっきりさせておきます。