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自然材料と人工材料

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私たちが建築で使用する材料は、どこで・どのように創ったものでしょうか?自然界からそのまま利用しているものもありますし、人間が加工してつくっている場合もあります。

 

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建築学テキスト 建築構造力学〈1〉静定構造力学を学ぶ

 

元々、材料は自然界の物を利用していました。日本では「木」が豊富に存在していたので、木造住宅が多く現在でも、それは変わりません。また、ヨーロッパのある地域では石造りの家が多いことが確認できます。


しかし、現代では木造や石造りだけでなく、RC造や鋼といった人工的に造られた材料も多く用いられています。


ここでは、そんな材料の歴史や家系図をみて、材料の特性や、これから用いられるであろう材料について考えていきましょう。材料の家系図は、次に示すリンク先のように材料の樹形図をみると、 をみるとわかります。


自然界に存在していた材料は大まかに分類すると、

・「木」

・「石」

・「金属」

であったと思われます。


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木や石は前述したように、切りだすことさえ出来れば、そのまま用いることができる材料です。金属に関しても「鉄」は割と早い時期から人類は利用してきました。


人間は、その自然材料を加工して様々な特性を持たせた材料を開発します。建築材料で多く用いられている「鋼」は鉄に炭素を加えることで粘りを持たせた材料です。


また、我々もついつい会話の中で『鋼』のことを『鉄』なんて、いったりしますが、これは違いますね。鉄という材料はありません。鉄はあくまでも元素(iron)であり、それに炭素やらを加えた合金が鋼(steel)ですよね。


同様にコンクリートはセメントの硬化性を利用して、粗骨材や細骨材を混ぜて強度を高めた材料です。コンクリート自体は引張強度が極端に低いため、鉄筋を入れたRCが構造材料では用いられます。


以上のように、人間は自然界にあった材料の特性をさらに引き出し、弱点を克服しながら独自の材料を生みだしてきました。


また、最近では「鋼」よりも軽く強い「アルミニウム」等の金属も建築で利用される例も多くなってきています。


以上のような、「木」を第一世代の構造材料、「鋼」を第二世代の構造材料、「RC」を第三世代の構造材料と読んでいます。


さらに今後は、「高分子系」の第四世代の構造材料で、航空機分野で多く用いられている「FRP」にも注目したいですね。

まとめ

材料の家系図を見てわかるように、現在、用いられている建築材料のほとんどが人工材料です。よって、今でも用いられている自然材料の「木」は、とても優秀ですよね。


また、これから時代が進んでいくにつれて建築業界にもアルミニウムのように「新しい材料」が利用されることでしょう。よって、私たちは材料の歴史や、時代が材料に何を求めているか?等の動向を良く理解する必要があります。

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