この記事の要点
設計事務所で働いていたころ、「構造物の分類方法が知りたい」というクライアントの質問を受けて、一から整理したことがある。
用途で分けるか、材料で分けるか、構造形式で分けるかによって、まったく異なる分類軸が生まれる。
この記事では建築構造物の種類と分類方法を解説する。
木造・RC造・S造などの構造種別、平屋・高層建築物などの形状分類、さらに特殊構造物まで体系的にまとめる。
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建築構造物を分類しようとしたとき、貴方はどのようにして分けますか?
まずは用途によって分けることができますね。例えば学校、劇場、ドーム、住宅等です。次に、建物の形状で分類することができますね。住宅であれば平屋ですし、ビル等は高層建築物と呼ばれます。
また、皆さん専門の構造で分類することができます。
構造で分類するときは、まず、構造材料で分類することができます。
鉄骨を使用している建物は「鉄骨構造」もしくは単に「S造」です。
良く見かける鉄筋コンクリートを使用している場合は英語略で「rc造」と呼びます。
その他、それらを組み合わせた「SRC造」などもありますが、ここでは詳しい話は省きます。
また、構造形式による分類を行うことが出来ます。
ここでは、構造力学を学ぶ第一歩として建築物の種類を建物の構造形式で分類しようと思います。また、それぞれの構造形式に関する特性を説明していきます。>まずは、どのような構造の種類があるか見てみましょう。
・構造物の種類(構造材料による分類)
構造材料 |
名称 |
|
種類 |
木 |
木構造・木質構造 |
〃 |
鉄 |
鉄骨構造・鋼構造(S造) |
〃 |
鉄筋コンクリート |
鉄筋コンクリート構造(RC造) |
以上が基本的な構造材料による分類です。構造材料の特性は下記が参考になります。
次に構造形式で分類した表を見てみましょう。ここで紹介するものの他にも膜構造などの構造形式がありますが、簡単のため省き、初歩的なものだけをとりあげます。
構造形式 |
ラーメン構造 |
〃 |
アーチ構造 |
〃 |
トラス構造 |
以上の構造形式は基礎ですので、しっかり勉強しておきましょう。下記も参考になります。
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?強さの理由・メリット・デメリット・計算法を解説
混同しやすい用語
ラーメン構造
柱と梁を剛接合し、フレーム全体で水平力に抵抗する構造形式。
トラス構造
三角形を基本単位として部材を配置し、軸力のみで荷重を支える構造形式。
| 構造形式 | 実際の建物・構造物例 | 主な応力 |
|---|---|---|
| ラーメン構造 | オフィスビル・マンション・RC造住宅 | 曲げ・せん断 |
| トラス構造 | 体育館・工場の屋根・鉄道橋 | 軸力(引張・圧縮)のみ |
| アーチ構造 | 大スパン屋根・石造り橋・ドーム | 主に圧縮力 |
| ケーブル構造 | 吊り橋・張弦梁・膜構造 | 引張力のみ |
「トラスは形が複雑だから強い」は間違い。
トラスの強みは「各部材が軸力のみを負担すること」にある。
曲げが生じないため、材料を効率よく使える。
形の複雑さではなく、部材配置の合理性が本質。
「アーチは特殊な構造」は間違い。
アーチは圧縮力だけで荷重を伝える極めて合理的な形状。
引張に弱い石材を用いた石造りアーチ橋が数百年もつのは、この原理による。
Q. トラス構造の部材に生じる応力の種類を答えよ。
A. 軸力(引張力または圧縮力)のみ。
各節点がピン接合のため曲げモーメントは生じない。
Q. アーチ構造で支点に生じる反力の特徴を述べよ。
A. 鉛直反力に加えて水平反力(スラスト)が生じる。
このスラストを処理するための支点・基礎設計が重要。
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