建築で数学は必要？現役設計者が教える必要な公式、範囲、物理との関係

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将来、建築家になりたい方、建築物を設計してみたい、と思う方は多いでしょう。その一方で、「自分は数学が苦手だけど大丈夫だろうか？」と悩んでいますよね。

大学の建築学科は理系なので、授業などで数学は勉強します。しかし、実務（実際に建物を設計するなど）で、数学を使う機会は少ないです。

今回は、現役設計者の私が、建築で数学を使うのか、必要な公式、範囲、物理との関係について説明します。

数学の分かりやすい書籍として、下記があります。実際に読んだ感想を書きました。

微分と積分がよくわかる！元数学嫌いがおすすめする、60分でわかる微分と積分

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

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建築で数学は必要？

現役設計者の私ですが、建築物の設計で数学を使う機会は少ないです。私は構造設計者なので、数学を使う機会が多い方ですが、それでも滅多にないのです。

よって、建築物の内部空間やデザインを考える「建築家」は、数学をほとんど必要としないでしょう。

もちろん、大学入試では数学が必要ですし、大学の授業でも数学を使います。建築学科は理系なので、ほとんどの人が大学院へ行くと思います。大学院では研究活動が主なので、研究を行う過程で難しい数学を使うこともあります。

しかし、「実務で数学は使わない」が答えです。但し、四則演算などの簡単な計算は度々使います。例えば面積、体積、長さ、角度などは計算できるようにしてください。「数学」ときくと難しそうですが、「算数」程度のレベルです。

建築で必要な数学の公式を下記に整理しました。

建築で必要な数学の公式

建築で必要な数学の公式は下記です。

・面積の計算　⇒　a×b（※矩形、円形、三角形を覚えること）

・体積の計算　⇒　a×b×c（※矩形、円形、三角形を覚えること）

水槽の体積は？1分でわかる計算、容積、単位、リットルとの関係

・ピタゴラスの定理（三平方の定理）　⇒　a²<＝b²+c²

ピタゴラスの定理とは？1分でわかる意味、証明、3:4:5の関係、三平方の定理との違い

・角度の計算　⇒　θ＝Atan(a/b)

傾斜の計算とは？1分でわかる意味、勾配の高さ、長さ、角度の計算

・重心の計算　⇒　Ｇ／Ａ（Ｇは断面一次モーメント、Ａは断面積）

図心ってなに？図心の求め方と断面一次モーメントの関係

将来、建築の仕事をしたい方は、上記の公式は最低限覚えてください。大学で習った数学より簡単だと思います。

なお、構造設計をしたい方は、下記の公式も併せて覚えてください。※各リンクも参考になります。

・断面二次モーメント　⇒　Ｉ＝ｂｈ³／12

断面二次モーメントとは何か？

・断面一次モーメント　⇒　Ｇ＝Ａ×ｙ²

断面一次モーメントについて

・断面係数　⇒　ｂｈ²／6

断面係数とは

・たわみの公式

たわみとは？1分でわかる意味、求め方、公式、単位、記号、計算法

・座屈荷重の公式

座屈とは？座屈荷重の基礎知識と、座屈の種類

建築で必要な数学の範囲

建築で必要な数学の範囲は下記です。

・四則演算
・三角関数

この２つは必須です。四則演算は、中学、高校でマスターしますよね。大学ではもっとレベルの高い数学を学びますが、実務では必要としません。微分、積分は構造設計者の私でも滅多に使いません。

ただし、研究者は別です。将来、建築関係の研究職に携わりたい方、研究者になりたい方は、最低限、大学で習った数学は必要です。

よって、大学1～2年で習う数学を理解できれば、数学については建築の実務で十分に通用します。

極端に言えば、現在、文系の方でも建築で使う数学は問題なく理解できるでしょう。文系については下記の記事が参考になります。

文系は建築業界に就職可能？建築学科への転科、文系でも可能な仕事

建築と物理の関係

建築は数学より、物理が重要です。物理の中でも力学は、建築に携わる方全員が理解するべきです。※ただ実状として、物理の力学を理解している方は、構造設計者以外では少ないです。

物理の範囲は、力の釣り合い、力と変形の関係など基本的なことを理解すれば大丈夫です。

まとめ

今回は建築で必要な数学について説明しました。数学が必要かなぁと悩んでいる方は、悩みが少し減ったと思います。建築学科は理系です。授業で数学は勉強しますが、実務で難しい数学は不要です。最低限、四則演算や三角関数は理解してください。必要な公式は、面積や体積、長さの計算、角度の計算を暗記してください。建築学科をお探しの方は、下記の記事も参考になります。

建築学科に強い大学ランキングと就職先、良い大学の調べ方