３種類の構造一覧
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。