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

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構造形式とは部材同士の組み方の方法です。柱と梁が変形しないようガッチリ接合した形式をラーメン構造といいます。トラス構造のように、部材同士が回転してもよい接合しますが、部材を３角形になるよう組む方法もあります。今回は構造形式の意味、種類、ラーメン構造、トラス構造などについて説明します。※ラーメン構造、トラス構造については下記の記事が参考になります。

ラーメン構造とは？1分でわかる意味、特徴、由来、メリットとデメリット

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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構造形式とは？

構造形式とは部材の組み方の方法です。組み方の違いで、力の伝わり方が全く違います。構造形式には、色々な種類があります。種類に応じて、構造形式の特徴もかわります。意匠上のデザインや、建築計画の制限から、最もよい構造形式を選びます。

例えば、ラーメン構造は柱と梁を一体化して成立する構造形式です。ラーメン構造は、空間を広く使うことが可能です。開口の制限も無いので、学校、商業施設、事務所など、あらゆる建築物に利用されます。

構造形式の種類

構造形式の種類には、下記があります。

・ラーメン構造

・トラス構造

・ブレース構造

・アーチ構造

・壁式構造

・シェル構造

各構造形式の特徴を説明します。

ラーメン構造

ラーメン構造は、柱と梁を一体化した構造形式です。柱と梁の接合部（柱梁接合部）を、溶接して一体化します。これを剛接合といいます。剛接合については下記の記事が参考になります。

剛接合とピン接合の意味と、納まりと構造性能の違い

ラーメン構造は、空間を広くとれます。開口位置や大きさも、比較的自由です。建築計画上のメリットが多いので、色々な建物に採用されています。下図がラーメン構造です。

ラーメン構造

トラス構造

トラス構造は、部材を三角形に組んだ構造形式です。三角形にすることで、「強く」なります。ラーメン構造よりも強いので、大スパン架構の屋根、橋梁に採用されます。部材同士はピン接合でつなぎます。ピン接合は下記の記事が参考になります。

剛接合とピン接合の意味と、納まりと構造性能の違い

トラス構造について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

ブレース構造

ブレース構造は、トラス構造と同じように部材で「三角形をつくる」構造です。トラス構造と違うのは、ブレース構造は「柱、梁、ブレース」という３つの部材でつくります。下図がブレース構造です。

ブレース構造

ブレース構造については下記が参考になります。

ブレース構造とは何か？

アーチ構造

アーチ構造は、部材が弓形（円弧）を描く形式です。水平の梁と比べて、アーチの方が合理的に力を伝達できます。下図にアーチ構造を示します。

アーチ構造

アーチ構造については下記が参考になります。

アーチの構造と仕組み

壁式構造

壁式構造は、耐震壁を多く配置した構造です。耐震壁は自由に開口を空けることができません。よって、意匠上の自由度は減りますが、柱型や梁型がでないこと、地震時の変形が少ないなどメリットもあります。壁式構造は下記の記事が参考になります。

壁式ラーメン構造とは？1分でわかる意味、見分け方、スパン、階数

シェル構造

シェル構造は、薄厚の曲面板からなる構造です。無柱空間にできること、驚きのある空間にできるので、斬新な建築物に採用される構造形式です。例えば、東京カテドラルなどはＨＰシェルの代表例です。

まとめ

今回は構造形式について説明しました。意味が理解頂けたと思います。構造形式とは、部材の組み方の方法と考えてください。一般的な構造形式である、ラーメン構造、ブレース構造、トラス構造は必ず覚えてくださいね。また、世界的に有名な建築物では、色々な構造形式をミックスすることも多いです。実際の建築物や写真をみて、新しい構造形式を探してみてくださいね。下記の記事も参考になります。

構造設計者に成るための就職先について