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

この記事の要点

吊り構造とは、ケーブルという引張力のみ作用する部材で、屋根や建物の重量を支える構造です。

引張力のみ作用するため、座屈が起きず、部材を細くすることが可能です。

この記事では、吊り構造とは何か、仕組みはどうなっているのか、張力構造とどう違うのかを整理します。

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吊り構造とは、ケーブルという引張力のみ作用する部材で、屋根や建物の重量を支える構造です。

引張力のみ作用するため、座屈が起きず、部材を細くすることが可能です。

斜張橋や吊り橋などは吊り構造です。

吊り構造は大スパン構造にできるので、競技場の屋根としても採用されます。

今回は、吊り構造の意味、メリット、仕組み、張力構造との違いについて説明します。

ケーブルの設計法、計算は下記が参考になります。

吊り構造とは？

吊り構造とは、屋根や建物の重量を、引張力しか作用しないケーブルで支える構造です。吊り橋や斜張橋が、代表的な吊り構造ですね。建築物では、代々木競技場があります。下図を見てください。これが吊り橋です。

吊り構造は、ケーブルに引張力のみ作用します。座屈などの不安定現象の心配が無いので、部材を細くしたり、大スパン構造にできます。

ケーブルに自重のみ作用するときの曲線を、「カテナリー」といいます。カテナリーについては下記の記事が参考になります。

なお、吊り構造の他に、ラーメン構造やアーチ構造などがあります。下記が参考になります。

下図を見てください。吊り橋には、床版の重量、人や車の重量が作用します。この重量を支えるのが、ケーブルです。荷重は、ケーブルに引張力として伝達します。ケーブルは、引張力に対して問題ないか確認すればよいですね。

ただし、ケーブルを支える柱に注意してください。ケーブルに生じる引張力が柱に作用すると、柱には圧縮力や曲げモーメントが生じます。この力の処理が、吊り構造では重要です（アーチでも同様のことがいえます）。

ケーブルの計算方法は、下記が参考になります。

吊り構造のメリットを下記に整理しました。

・大スパン構造にできる

・無柱空間にできる

・ケーブルには引張力のみ作用するので、合理的な断面にできる

吊り構造と、張力構造は似た用語です。同じ意味と考えてよいです。また、他にも「ケーブル構造」という言い方もあります。

要するに、「引張力のみ作用する部材で、荷重を負担する構造形式」を意味します。

混同しやすい用語

張力構造

吊り構造と同じ意味で使われることが多く、引張力のみ作用する部材で荷重を支える構造形式を指します。

ケーブル構造とも呼ばれます。

アーチ構造

吊り構造と対称的な形状を持ちますが、部材に圧縮力が作用する点が異なります。

吊り構造はケーブルに引張力、アーチ構造は圧縮力が生じます。

試験での問われ方｜管理人の一言

試験では吊り構造（サスペンション構造）の力の流れと特性が問われます。主要部材が引張のみで抵抗するため、圧縮座屈の心配がなく軽量・大スパンに適しています。ただし水平剛性が低く風による振動に注意が必要です。

吊り橋・張力膜構造・ケーブルネット構造などの吊り系構造は動的応答（風による自励振動等）の検討が重要です。試験では吊り構造のメリットと弱点（水平剛性・形状安定性）を問う問題が出ます。

吊り構造を整理した表を示します。