３種類の構造一覧

• ラーメン構造
• ブレース構造
• トラス構造

3種類の構造を解説

１.ラーメン構造とは

ラーメン構造の名前の由来はドイツ語の「Rahmen」からきています。この言葉は「枠」あるいは「額縁」という意味があります。ラーメン構造は、建物全体を支えるための垂直方向の柱と水平方向の梁からなる構造であり、柱と梁が剛接合で一体化されています。垂直方向の力に強く変形しにくい構造です。

ラーメン構造の特徴

• 間取りやデザインの自由度が高い:ラーメン構造の最大のメリットは、間取りやデザインの自由度が高いことです。ラーメン構造では柱と梁だけで建物を支えるため、壁を省いた大きな空間を作ることができます。壁がないということは、窓や扉の位置やサイズを自由に決められるということです。また、壁がないということは、室内のレイアウトやデザインに柱や梁が制限されないということでもあり、例えば、大きな窓から眺めの良い景色を楽しめるリビングルームや、広々としたオープンキッチンなどを設計することができます。将来的にリフォームする際も、間取りの変更や増改築がしやすいというメリットもあります。
• 高層建築物にも対応できる：ラーメン構造は、高層建築物にも対応できるというメリットもあります。ラーメン構造では、柱や梁の材料として、鉄骨や鉄筋コンクリートなどの強度の高いものを使うことができます。これにより、高さのある建物でも安定した強度を確保することができます。実際に、マンションやオフィスビルなどの高層建築物では、ラーメン構造がよく採用されています。
• 構造設計や施工が簡単：ラーメン構造は、構造設計や施工が簡単というメリットもあります。ラーメン構造は、柱と梁で建物を支えるというシンプルな形式であるため、部材の寸法や地震力への対応などを考えやすいといえます。もちろん、専門知識は必要ですが、他の構造よりも構造計算が容易ということです。また、構造部材の施工や加工も難しくないため、工事はスムーズに進みます。工事の複雑さによっては、建築費や工期が高くなったり、遅れたりすることもありますが、スーパーハウスやプレハブ工法などで用いられるラーメン構造ではその心配が少ないということです。

2.ブレース構造とは

ブレースとは鉄骨材などで作られた建物の補強材の一種です。ブレースは鉄骨造の建物を補強するもので、水平方向に梁やスラブなどの水平構造体が連なり、垂直方向に柱が配置される四辺形の軸組を持った構造物の対角線上にタスキ掛けのように設けて使用します。ブレースを入れることで水平方向からの力に強くなるため、建物の変形を防止することが可能な構造です。

ブレース構造の特徴

主に地震や風などの大きな外力に対する耐性を強化し、水平荷重に耐える能力があります。これにより、柱や梁などの主要部材が壊れにくくなります。さらに、ブレース構造は構造物の変形を制限し、剛性(耐震性や耐荷重性)向上させる役割も果たします。これらの特性により、ブレース構造は建物の安全性と耐久性を確保します。

3.トラス構造とは

トラス構造は、直線状の棒とそれらを接続するジョイントから成り、力を伝達し、構造物全体を支えます。部材同士は三角形に繋がれ、これにより力を分散して支える軽量で強固な構造体が形成されます。

トラス構造の特徴

• 強度が高い：トラス構造は、三角形の部材で構成されており、曲げモーメントが発生しないため、軸力だけで強度を確保できます。大きな荷重や外部力に対して安定した構造を提供します。
• 軽量化が可能：トラス構造は、細い部材で構造物を建設できるため、重量を軽減できます。建築物や橋梁などの構造物の負荷を減らすことができます。
• 細い部材で構造物を建設できる：トラス構造は、曲げモーメントが発生しないため、断面形状を効率的に設計できます。部材の本数も減らせます。材料の節約にもなります。
• デザイン性が高い：トラス構造は、様々な大きさの三角形の部材を組み合わせることで、曲線やアーチなどの意匠性の高い構造物を造ることができます。建築家や設計者に高い柔軟性を提供します。
• 経済性が高い：トラス構造は、材料の節約と効率的な設計により、経済的な建築物や構造物の構築が可能です。軽量でありながらも十分な強度を持つため、建設コストやメンテナンスコストを削減することができます。
• 施工が容易：トラス構造は、比較的シンプルな形状で構成されているため、施工が容易です。また、工場で事前に製造されたトラス部材を現場で組み立てることができるため、建設プロセスの効率性が向上します。
• 耐震性が高い：適切に設計されたトラス構造は、地震などの外部の力に対して耐性を持ちます。特に、軽量かつ剛性があり、荷重が均等に分散される特性から、地震時の振動や変形に対して安定性を保ちやすくなります。

ファサードデザインの重要性を考える

ファサードとは

建築におけるファサード（facade）とは、建物の正面から見た外観のことで、建物の「顔」とも言える重要な部分です。ファサードは、建物のデザインや機能性、美学、文化的価値などを表現する要素であり、建築全体のコンセプトや周辺環境と密接に関連しています。また、持続可能性やエネルギー効率のような現代の建築トレンドも、ファサードデザインに大きく影響を与えます。

ファサードの役割

ファサードの役割は多岐に渡りますが、その中でも特に重要なのは、建物の美的側面を担うことです。ファサードは、建物の第一印象を決めるとともに、建物の個性や特徴を伝える手段でもあります。例えば、店舗施設の場合、ファサードは集客力やブランドイメージに直結する要素となります。ファサードが魅力的であれば、お客様の興味や好奇心を引き、入店や購買につながる可能性が高まります。逆に、ファサードが地味で印象に残らなければ、お客様は他の店舗に流れてしまうかもしれません。つまり、ファサードは、店舗の顔としての役割を果たすだけでなく、店舗のコンセプトや商品のイメージを伝えるコミュニケーションツールでもあるのです。

また、ファサードは、建物の内部環境を保護し、断熱や遮音といった機能を持つこともあります。ファサードの素材や形状によって、建物の熱効率や快適性が変わってきます。例えば、ガラスファサードは自然光を取り入れることができますが、夏場は暑くなりやすいというデメリットがあります。そのため、スマートガラスを使用したり、日除けや緑化を施したりすることで、温度調節や省エネ効果を高めることができます。ファサードは、建物の外観だけでなく、内部の環境も改善することができるのです。

文化・歴史を体現するファサード

さらに、ファサードは建物の持つ文化的、歴史的価値を象徴し、その地域の特色や歴史を反映するものでもあります。ファサードは、建物の時代背景や建築スタイルを示すとともに、建物の所有者や利用者の思想や価値観を表現してきました。いくつか例をあげると、クラシカルなファサードは伝統や格式を重んじることを表現し、モダンなファサードは革新や先進性を求めることを表現してきました。ファサードは、建物の個性だけでなく、建物の社会的な意味や役割も伝えることができるのです。

現代のファサード

現代の建築においては、ファサードデザインの革新が進んでいます。様々な素材や形状を使って、デザイン性を追求したファサードが多く見られます。例えば、スマートガラスを使用したファサードでは、日光の調節や断熱性能を向上させることができます。また、緑化ファサードは都市部における緑のスペースを増やし、環境に優しい建築を推進しています。

まとめ

建築の顔としての役割を果たすファサードは、建築デザインのプロセスにおいて不可欠な要素であり、そのデザインは建物全体の印象を大きく左右します。その種類は多岐に渡り、クラシカルからモダン、エコフレンドリーなデザインまで、様々なスタイルが存在します。ユニットハウスのデザインを計画する際には、これらの要素を考慮に入れることが重要です。プレハブやユニットハウスが提供する新しいデザイン次元に期待が高まっています。

プレハブ工法の歴史

プレハブ工法の起源は諸説ありますが、現場で加工をおこなわないという点において

• 18世紀末頃からイギリスの植民地であるアメリカでは、コロニアル様式と呼ばれる建築様式が発展しました。コロニアル様式は、イギリス本国からプレカットされた木製軸組部材や木製パネルを船で運び、現地で組み立てることで、病院・集会所・行政官の住宅などを建設しました。コロニアル様式の建物は、正面にポーチがつき、大きな窓やベランダがあるのが特徴です世界最古の木造教会として知られるグリーンステッド教会も、この様式の一例です。
• 江戸時代には日本でも、寺院や城郭などの建築物を工場で製作し、現場で組み立てるという手法が用いられていました。
• 1926年にドイツの建築家であるヴァルター・グロピウスが、デッサウに建設した自身の住宅と工房は、プレハブ的な手法で製作されたパネルや窓を組み合わせたものでした。
  昭和初期にはヴァルター・グロピウスが提案した乾式組立構造（トロッケン・モンタージュ・バウ）が日本にも紹介されました。これは、建築物の一部又は全ての部材をあらかじめ工場で製作し、建築現場で建物として組み立てる建築工法で、現代のプレハブ工法の原型となりました。
• その後、アメリカでツーバイフォー工法が発達
• 1940年代、戦後の住宅不足を解消するため、プレハブ工法が日本に導入されました。日本では住宅営団が木製パネル式組立住宅を開発。また、戦災復興院が簡易コンクリート造住宅基準を作成し、組立式鉄筋コンクリート構造（プレコン）が誕生。プレハブ工法によって住宅が大量に生産され、急速に普及しました。
• 1960年代には、大和ハウスや積水ハウスなどの大手メーカーが鉄鋼系やユニット系のプレハブ住宅を開発しました。また、南極観測のためにミサワホームが開発したプレハブ工法は、耐寒性や耐震性に優れていました。プレハブ工法は、日本の住宅事情や環境に合わせて進化してきました。

技術の発展

時間の経過とともに、プレハブ工法は様々な技術の発展によって進化しました。

• CAD（コンピュータ支援設計）やBIM（建築情報モデリング）などのデジタル技術の導入により、設計段階からより精密な製造が可能となりました。
• 大手住宅メーカーの工場では、コンピューターやロボットが活用され、部材の生産や組み立てが効率化されています。例えば、大和ハウスの工場では、高速で鋼材を切断し、溶接して組み立てる作業がロボットによって行われています。同様に、積水ハウスの工場では、3Dプリンターを使用してコンクリートの部材を造形しています。これらの技術の採用により、品質や精度が向上し、様々なデザインや機能が実現できるようになっています。
• ソーラーパネル統合 現代のプレハブ建築では、エネルギー効率の向上を図るためにソーラーパネルが統合されることが一般的です。建物自体がエネルギーを生成し、環境への負荷を軽減します。
• IoTを活用して建物全体のデータをリアルタイムで収集し、効率的な運用やメンテナンスを可能にしています。スマートホーム機能も組み込まれ、住環境の利便性が向上しています。IoTは、建物の温度や湿度、照明や空調などの制御や、消費電力や水道使用量などのモニタリングに役立ちます。
• 人工知能（AI）の活用も今後のプレハブ建築の鍵となります。建築プロセスの最適化やデザインの革新において、AIの力が活かされることで、より効率的かつ創造的な建築が実現されるでしょう。AIは、建築のニーズや嗜好を分析し、最適なプランや提案を行うことができます。

プレハブ工法の未来の展望

プレハブ工法の未来は、環境や社会に対する配慮が重要視されています。再生可能エネルギーや自然素材を活用したエコハウス、防災性に優れた住宅の開発が進んでいます。また、可変住宅やモバイルハウスなど、空間や用途に応じて変化する住宅も注目を集めています。これらのプレハブ工法は、個々のライフスタイルやニーズに合わせて、快適で安全な住まいを提供する可能性があります。したがって、未来に向けてますます進化し、建築業界に新たな潮流を生むことが期待されています。

４種類のプレハブ工法一覧

• ユニット系プレハブ工法
• 木質系プレハブ工法
• 鉄骨系プレハブ工法
• コンクリート系プレハブ工法

４種類のプレハブ工法を解説

１.ユニット系プレハブ工法とは

ユニット系プレハブ工法は、鉄骨のフレームや木材のパネルで構成されたユニットを工場で生産し、それを現場で設置する工法。

メリット

• 品質が安定している：工場でユニットを製作するため、職人の技術による差が生まれにくいです。これにより、品質のバラつきが少なくなります。
• 工期が短い：天候の影響を受けにくい工場でユニットハウスを作っている間に、現場で基礎工事を進めることができ、現場での設置作業は1日で済むので、工期を短縮できます。
• 地震に強い：ユニット系プレハブ工法は、一般的に地震に強いとされています。これは、ユニットの構造が「ボックスラーメン構造」であり、柱と梁が溶接で一体化されているためです。
• 大空間がつくりやすい：鉄骨ラーメン構造は壁や柱の少ない大空間をつくりやすいです。
• 移動可能性: ユニットハウスは必要に応じて移動可能で、場所の変更が容易です。これは特に一時的な住宅として利用される場合に有益。

デメリット

• 間取りに制限がある：ユニット系プレハブ工法は、工場で作られた箱型のユニットを組み合わせる工法なので、ユニットの枠にあたる柱や梁は無くすことができないので、階段や窓の位置などに制約がある。
• 施工できない土地もある：ユニット系プレハブ工法は、大型のトラックやユニック車が必要なので、狭い土地や道路が狭い土地では施工できないことがあります。また吊り上げる時にアームを伸ばすため、付近に電話線や光ファイバー、CATV.などの電線が密に張り巡らされている場所では、設置が不可能な場合もある。
• リフォームしにくい：新しくユニットを加える増築はしやすいのですが、ユニットの制限でリフォームがしづらいこともあります。ユニット工法は、鉄骨の加工が困難なので、リフォームがしにくいです建てたメーカー以外のリフォーム業者では対応できないケースが多く、メーカーに依頼すると割高になることが多いです。将来のリフォームを考えると、従来の軸組工法のほうが自由度が高く、対応できる工務店も多いです。

ユニットハウスについてはこちら

ユニットハウス（プレハブ式ユニット住宅）って何？

2.木質系プレハブ工法とは

木材の枠組みに板を張った工場生産の木質系パネルを現場で組み立ててつくる工法。

CLT（Cross Laminated Timber）という積層合板（複数の木材を交互に積層して作られた強度の高い大型パネル）を使用し、木材の強度や安定性を高めるとともに、大空間や高層建築にも対応できるという新しい工法としても注目されています

メリット

• 断熱性と気密性：木質系プレハブ工法の大きな特徴は、断熱性や気密性に優れていることです。パネルの内側には、不燃建材の石膏ボードが使われることが多く、火災にも強さを発揮します。
• 歪みに強い：歪みが起きにくい構造のため、地震や台風などから建物を守ってくれます。
• デザインの自由度：住宅や集合住宅、商業施設などの様々な建物の構築に適用されています。これにより、異なる用途に合わせた建物が効率的に建設されています。

デメリット

• 防火性の課題：木材は一般的に燃えやすい性質があり、防火性に課題が生じる可能性があります。これに対処するためには、適切な防火処理が必要です。
• 耐久性の制約：木質建材は湿気や虫害などの外部要因に対して比較的敏感であり、適切なメンテナンスが必要です。
• リフォームがしにくい:床、屋根、壁が一体になっているため、間取りを変更するのが難しい。

3.鉄骨系プレハブ工法とは

工場で溶接した鋼材を骨組みとして使っている工法。

柱・梁・けたなどを軽量形鋼で構成し、壁・床パネルを張りつける軸組方式と、外壁パネルで構造耐力を持たせるパネル方式があります

メリット

• 簡単な組み立て：現場ではボルトを固定するだけなので、簡単に組み立てられます。
• 品質が安定している：工場で徹底した管理のもと生産された部材は標準化・規格化されており、木材などの自然の材料と違ってその質にバラつきはほとんどありません。また、組み立てるだけで簡単に建築できるので、熟練した職人の技術や経験がなくても高い精度で組み上げることができ、完成度が安定しています。
• 大空間の構築が可能：鉄骨構造は大きなスパンに対応でき、柱や梁の数を最小限に抑えられるため、広い空間を構築するのに適しています。
• 外観デザイン（ファサード）の自由度：鉄骨は細い構造部材でありながらも強度があり、外観デザインにおいて柔軟性があります。建物のデザインにクリエイティブなアプローチが可能です。

デメリット

• 耐久性や耐火性がそれほど高くない：鉄骨は錆びやすく、熱に弱いため、木造やコンクリート造に比べて強度が低下しやすいということです。
• 音や振動の伝播：鉄骨は音や振動を伝えやすいため、周囲への騒音や振動の発生が問題になることがあります。
• 重量：鉄骨は一般的に重いため、建物の基礎や地盤に対して十分な強度が必要です。これが建築地の条件や費用に影響を与えることがあります。

4.コンクリート系プレハブ工法とは

工場で生産されたプレキャストコンクリートパネルや箱型のユニットを現場で組み立てる工法。

メリット

• 強度が高い：型枠の中に鉄筋を格子状に組み、コンクリートを流し込んで固めた躯体が特徴です。引っ張る力に強い鉄筋と、圧縮に強いコンクリートは好相性でとにかく頑丈です。
• 耐震性・耐火性・防音性に優れる：コンクリート系ユニット工法は、耐震性・耐火性・防音性にも優れています。
• 断熱性能の向上：コンクリートには断熱性があるため、外部の気温変化から建物を守る効果があります。また、プレキャスト・コンクリートユニットに断熱材を組み込んで性能を向上させることも可能です。

デメリット

• 解体や再利用の難しさ：コンクリートの解体や再利用は困難であり、これが廃棄物の増加や環境への影響を引き起こす可能性があります。
• 運搬・設置の難しさ：プレキャストコンクリートユニットは重量があるため、運搬や設置に特殊な機材や手順が必要となり、これがコストと工程に影響を及ぼすことがあります。
• 外気温の変化の影響を受けやすい：コンクリートは熱伝導率が高いため外気温の変化の影響を受けやすく、夏は暑く冬は寒いです。しかし、断熱材の使用などの対策が必要です。