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張弦梁構造とは？1分でわかる意味、仕組み、特徴、トラス構造との関係

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張弦梁構造とは、梁構造とケーブル構造を組み合わせた構造形式です。

アーチ構造やケーブル構造と違い、大きな水平反力が生じません。

大スパン建築に採用される構造形式です。

今回は、張弦梁構造の意味、仕組み、特徴、トラス構造との関係について説明します。

※大スパン建築、空間構造の意味は下記の記事が参考になります。

大スパン建築とは？意味・トラス・アーチ・吊構造の工法を解説

空間構造とは？大スパン構造との関係・シェル・トラス・膜構造の種類と特徴

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張弦梁構造とは？

張弦梁構造とは、梁構造とケーブル構造を組み合わせた構造形式です。下図をみてください。張弦梁構造の一例です。

上図のように、上弦材の「梁」、下弦材のケーブル（引張材）、束材（圧縮材）で構成されます。各部材には軸力のみ生じるため、合理的に力を伝達できます。

ケーブル構造やアーチ構造は、支点に生じる水平力が問題です。水平力が大きいと、その処理が大変です。アーチ構造では、水平力を処理する方法として、「タイバー」が採用されます。

張弦梁構造は、引張材に生じる水平軸力が、上弦材に生じる水平軸力と釣り合います。

よって、支点反力として大きな水平反力は生じません。

張弦梁構造は、大スパン建築にも採用される構造形式です。

※ケーブル構造、アーチ構造の意味は下記の記事が参考になります。

ケーブル構造の設計方法について

アーチ構造とは？仕組みと力の流れをわかりやすく解説

張弦梁構造の仕組み

下図に、張弦梁構造の各部材に生じる応力の流れを示しました。

下弦材と上弦材の水平軸力がつり合い、反力が生じないと理解頂けたと思います。

また、下図のように上弦材をアーチ状、下弦材をケーブル状にして、間を束材で繋ぐ張弦梁構造もあります。アーチとケーブルに生じる水平反力は互いに逆方向なので、水平反力は生じません。

※アーチ構造、ケーブル構造の特徴は下記が参考になります。

アーチ構造とは？仕組みと力の流れをわかりやすく解説

ケーブル構造の設計方法について

張弦梁構造の特徴

張弦梁構造の特徴を下記に整理しました。

・外力を軸力で伝達するため、部材断面を小さくしやすい

・大きな水平反力が生じない

・大スパン建築に採用可能

・斬新なデザインにできる

張弦梁構造とトラス構造の関係

上弦材と下弦材、束材を組み合わせた構造形式に、トラス構造があります。張弦梁構造は三角形をつくらず成立しますが、トラスをつくると、より合理的な形状です。※トラス構造の仕組み、特徴は下記の記事が参考になります。

トラス構造とは？強さの理由・メリット・デメリット・計算法を解説

張弦梁構造を整理した表を示します。

項目	内容	備考
定義	梁構造とケーブル構造を組み合わせた構造形式	大スパン建築に採用
特徴	大きな水平反力が生じない・各部材に軸力のみ作用	アーチ・ケーブル構造との違い
構成部材	上弦材（梁）・下弦材（ケーブル）・束材	トラス構造と類似した構成

まとめ

今回は、張弦梁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。

張弦梁構造は、梁構造とケーブル構造を組み合わせた構造形式です。

ケーブルと梁に生じる軸力が釣り合うので、大きな反力が生じません。

また、各部材に生じる応力は軸力なので、力を合理的に伝達できます。

大スパン建築にも採用されます。

下記の記事も併せて参考にしてください。

ケーブル構造の設計方法について

大スパン建築とは？意味・トラス・アーチ・吊構造の工法を解説

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プロフィール

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• 名前　ハナダユキヒロ/ミツメラボ代表.
• 2010年　弊サイトを開設
• 2010～2017年　国立大学大学院修了
• 2017年12月に当HPが書籍化。
• 「わかる構造力学」
• 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
• 「わかる構造力学(改訂版)」


• 10数年以上、建築の学問、研究、構造設計の実務に携わった経験を元に、未経験の方、建築関係の学生、社会人の方に役立つ知識を、分かりやすくお伝えします。


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