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階段の構造は?1分でわかる7つの種類と名称、片持ち階段、構造計算

階段は構造方法により見え方が変わります。普通の階段は側桁階段が一般的ですが、階段をデザインとて魅せたい場合、片持ち階段などが採用されます。よって階段の構造は、家づくりでもこだわりたいポイントです。今回は、階段の構造について7つの種類と名称、種類について説明します。


また、鉄筋コンクリート階段や、階段の構造部材の用語について紹介します。

階段の構造とは?

階段の構造に着目すると、下記の7種類です。


階段は、構造方法がそのままデザインとしてみえます。階段のデザイン=階段の構造といえます。前述した7種類は専門家に限らず、これから家づくりする方も覚えるとよいです。

階段の構造と用語

7つの種類を理解する前に、基本的な階段の構造と用語を覚えましょう。下図をみてください。階段は主に、下記の部材で構成されています。※手摺など、階段の「構造」に関係ない部材は省略しました。

階段の構造

階段の構造部材は主に、

です。階段の構造は7種類あると説明しましたが、要は上記の3部材を組み合わせているだけです。※但し、版階段やトラス階段は少し様子が違います。後述しました。


例えば後述する片持ち階段などは、「桁」「蹴上」がなくシンプルな構造です。その分、安定性や歩行性に注意します。

階段の構造と7つの種類、名称

階段の種類を7つの構造別に分けました。各階段の構造を説明します。

側桁(がわけた)階段

側桁階段は、踏み板や蹴上の段部を両側の桁(梁)で支える構造です。下図をみてください。

側桁階段

側桁階段は、いわゆる普通の階段です。普通の階段なので、デザイン性は高くありませんが構造的に安定しています。なぜなら側桁階段は、2点で支持されるからです。片持ち階段は1点で支持するので、歩行性に注意が必要です。


側桁階段は、デザイン性をよくするため蹴上をなくすことも可能です。街のお店へいくと、踏み板が透明のガラス、蹴上無しの階段をみたことがありませんか?下図のように、透明感のある階段がつくれます。

蹴上を無くした側桁階段

ただし、蹴上をなくした階段は、歩くと「揺れやすい」です。


下図をみてください。元々は蹴上と踏み板が一体化した部材で、人の重さを支えていました。

蹴上と踏み板が一体化

蹴上がなくなると、この薄い板で重さを支えるため揺れやすくなるのです。

踏み板のみ

もう1つデザイン性を高めた側桁階段が、下図のように桁を段状に切り欠いた形状です。シースルー階段ともいいます。

シースルー階段

桁を切り欠いた分、桁の安全性に注意します。

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力桁(ちからげた)階段

力桁階段は、踏み板の下側に桁を通して支持する構造です。下図をみてください。これが力桁階段です。

力桁階段

力桁階段は、踏み板の下に桁を通すので、踏み板の断面が内部からみえます。段部をあえてみせるデザインにしたいとき有効な階段です。


また、桁の形状を工夫すれば驚きある階段にできます。上図のように、2本の力桁階段よりも桁が1本の力桁階段の方が面白いですよね。

桁が一本の力桁階段

ちなみに桁が1本の力桁階段は、構造的に片持ち階段と同じです。

片持ち階段

片持ち階段は、踏み板だけで支持する構造です。

片持ち階段

厳密にいうと、踏み板を支持する部材が壁の奥に隠れており、踏み板と支持部材はガッチリ接合されています。


片持ち階段が、何となく不安に思う方も多いでしょう。実際その通りで、踏み板を支持する部材、踏み板の厚さなどが適切に設計されないと、歩行性が著しく悪い階段になります。


片持ち階段を採用される場合は、過去の実績を十分に考慮すべきです。実際に片持ち階段を歩くのもいいですね。

吊り階段(片持ち階段の1つ)

吊り階段は踏み板の一部を吊ることで支持する構造です。ただし、吊り階段の多くは片持ち階段で、その上で一部を吊る構造です。

吊り階段

片持ち階段に付加的に吊材を追加した構造と考えてもよいでしょう。吊材は手摺の代わりになること、2点で支持されるので歩行性もよくなります。

らせん階段(片持ち階段の1つ)

らせん階段は柱に対して、らせん状に踏み板がとりつく構造です。避難階段などでみられる構造です。


構造的には片持ち階段ですが、踏み板がらせん状に取り付けられる点が違います。らせん階段は歩行性が悪いため住宅の階段では望ましくありません。

トラス階段(鉄筋コンクリート階段)

トラス階段は、立体的に2点が支持される構造です。浮いた外観にできるため、鉄筋コンクリート階段の中ではデザイン性に優れています。

トラス階段

2点で支持されること、立体的にみるとトラス形状のため、トラス階段といいます。

版階段(鉄筋コンクリート階段)

鉄筋コンクリートは木造や鉄骨造と違い、版(床)階段にできます。版階段は、梁でなく床で階段を支持する構造です。


一般的な版階段が、下図のように2点で支持する形状です。前述したトラス階段も、版階段の1つといえます。

版階段

片持ち階段の計算方法

下記の条件の片持ち階段の応力、たわみを計算します。


平米荷重が6.0kN/uです。踏み幅が0.3mなので等分布荷重で1.8kN/m作用します。片持ち階段は、下記のモデル化を行います。

片持ち階段と等分布荷重

スパンが1.0mなので、片持ち階段の応力およびたわみは下記です。



δは計算過程を省略しました。詳細は下記の記事を参考にしてください。

片持ち梁のたわみを求める方法

まとめ

今回は階段の構造について説明しました。色々な階段の種類がありましたね。実際は、桁、踏み板、蹴上の3種類を組み合わせているだけなので、そこまで難しく考えなくても大丈夫です。最後に説明した計算は、興味のある方だけ確認してくださいね。

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