無柱空間とは？読み方・実現する構造（立体トラス・アーチ・シェル）と建築事例

この記事の要点

無柱空間（むちゅうくうかん）とは、内部に柱のない大きな空間のことです。体育館・競技場・展示場など大規模な用途に必要とされます。

無柱空間を実現する構造形式（立体トラス・アーチ・シェル・サスペンション）・それぞれのスパンの目安と、建築事例（国内の体育館・空港等）を解説します。

「むちゅうくうかん」と読みます。

この記事では、無柱空間とは何か、読み方、どのような構造で実現するのかを整理します。

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無柱空間とは、部屋の内部に柱が無い空間です。「むちゅうくうかん」と読みます。漢字を間違えないよう注意してください（無柱が正、夢中や霧中は誤）。今回は無柱空間の意味、読み方、構造方法、無柱空間と立体トラスの関係について説明します。

無柱空間とは？

無柱空間とは、部屋の内部に柱が無い空間のことです（外周部は柱がありますよ）。下図が無柱空間の一例です。

無柱空間

体育館をイメージしてください。

誰でも使ったことがあると思いますが、中に柱は無いですよね。

途中で柱があると、スポーツの邪魔になるし、何よりぶつかると危険です。

またデスクを自由に配置するオフィスや、飛行機の格納庫など、建築物の用途に応じて無柱空間とします。

簡単に言うと、「用途上、柱があると邪魔な建築物」は無柱空間にします。

無柱空間の読み方は「むちゅうくうかん」です。読みにくい漢字なので、間違えないよう注意してくださいね。

無柱空間は、構造方法が重要です。大スパン（スパンが20ｍ以上など）となるので、鉄骨造が一般的です。鉄筋コンクリート造やＰＣ造は、たわみや応力が大きくなるからですね。梁せいとスパンの関係については下記の記事が参考になります。

無柱空間では外周部しか柱が無いので、その間に屋根をかけます。屋根の構造方法としては下記があります。

屋根を鉄骨梁で受ける方法が、最も簡単です。大スパンでも、梁せいを大きくすれば対応可能です。但し、たわみが大きくなりやすいので、スパンが大きすぎる建物には使えません。

立体トラスは立体的にトラスを組み、剛性を高めた構造です。大スパンの屋根に利用されます。トラスについては下記の記事が参考になります。

海外ではシェルを用いた大スパン構造もあります。今回、シェルの説明は省略しますが、有名な建築物では東京カテドラルなどが該当します。

立体トラスの多くは、各メーカーが製品として販売しています（システムトラスといいます）。システムトラスの価格は、それなりに高価ですが大スパンに対応し、立体トラスをみせることで内部空間を面白くできます。

混同しやすい用語

大スパン構造

無柱空間を実現する構造形式の総称が大スパン構造です。

無柱空間はあくまで「柱がない広い空間」という目的を表す言葉で、それを実現する手段（立体トラス・シェル・張弦梁など）が大スパン構造です。

立体トラスと平面トラス

平面トラスは2次元的に部材を組んだ構造で、立体トラスは3次元的に部材を組んだ構造です。

無柱空間には大スパンに対応できる立体トラスが多く採用されます。

シェルと張弦梁

シェルは曲面状の薄板構造で面内力により大スパンを実現し、張弦梁は梁と引張材（ケーブル等）を組み合わせた構造です。

どちらも無柱空間を実現する手段ですが、力の伝達方法が異なります。

無柱空間を整理した表を示します。