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空間構造とは?1分でわかる意味、大スパン構造、シェルとの関係

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空間構造とは、外周部のみ柱があって、中には柱が無く、広い空間を覆うような構造です。体育館の屋根、ドームの屋根、競技場の屋根などが空間構造の例です。空間構造は、屋根がない分、広々とした空間で、建築的にも驚きがあります。今回は空間構造の意味、大スパン構造、シェル構造との関係について説明します。※下記の関連用語も、併せて参考にしてくださいね。

無柱空間とは?1分でわかる意味、読み方、構造、立体トラス

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空間構造とは?

空間構造とは、外周部のみ柱があり、中間部分には柱がなく、その広い空間を覆うような構造です。「広い空間をつくる構造」と考えてください。大規模な空間が必要な建築物として、


・体育館

・ドーム

・競技場

などがあります。上記の建築物を、空間構造といいます。空間構造は、大スパン構造なので、単一の柱・梁では対応できません。よって、


・トラス構造

・アーチ構造

・吊り構造

・シェル構造


など、少し特殊な構造形式とします。※構造形式の意味は、下記が参考になります。

構造形式とは?1分でわかる意味、種類、ラーメン構造、トラス構造

空間構造の種類

空間構造には下記の種類があります。それぞれ説明します。


・トラス構造

・アーチ構造

・吊り構造

・シェル構造

トラス構造

トラス構造とは、部材同士を3角形になるよう組んだ構造です。平面的に組んだトラスを平面トラス、立体的に部材を組んだトラスを、立体トラスといいます。橋梁にもトラス構造がよく用いられます。橋梁のトラス構造は、平面トラスです。体育館の屋根などは、立体トラスも多いです。


トラス構造は下記が参考になります。

トラス構造とは?1分でわかるメリット、デメリット、計算法

システムトラスとは?1分でわかる意味、メーカー、ボールジョイントとは

アーチ構造

部材を山なり(上側に凸)にして空間をつくる構造を、アーチ構造といいます。アーチ構造とすることで、水平の梁より強くなります。アーチ構造の詳細は、下記の記事が参考になります。

アーチの構造と仕組み

吊り構造

吊り構造は、引張力のみ生じる部材で建物の重量を支え、空間をつくる構造です。部材には引張力のみ作用するので、合理的な部材断面とできます。※吊り構造の詳細は下記の記事が参考になります。

吊り構造とは?1分でわかる意味、メリット、仕組み、張力構造との違い

シェル構造

シェル構造とは、薄板で曲面や多面をつくる構造です。ドームの屋根などに採用されます。曲面の形状に応じて、応力の大きさが変わります。曲面の形状を色々変えることで、斬新な建築の形に挑戦できます。

空間構造と大スパン構造の違い

空間構造と大スパン構造の違いを下記に整理しました。


空間構造 ⇒ 建築物の中に柱がなく、広い空間を覆うような構造

大スパン構造 ⇒ スパン(柱芯間距離)が大きな構造(建築物)のこと


両者は同じ意味と考えてよいです。

まとめ

今回は空間構造について説明しました。意味が理解頂けたと思います。空間構造は、柱のない広い空間をつくる構造です。数十~数百mもの空間をつくる場合もあります。空間構造は、構造的な合理性から、建物の形状が決定します。構造設計者が建物のデザインを決定づけるため腕の見せ所です。空間構造をつくる方法は色々あります。まずはトラス構造、アーチ構造の勉強をすすめましょう。

トラス構造とは?1分でわかるメリット、デメリット、計算法

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