こちらの記事では、ラーメン構造のメリット5つについてご紹介いたします。

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ラーメン構造とは

ラーメン構造とは、長方形に組んだ骨組みで建物を支える構造のことです。
柱と梁で枠組みを作り、壁や床を張ります。
柱と梁の接合箇所を剛接合することで、横からの揺れに強い構造になるとされます。
鉄骨造・鉄筋コンクリート造のマンションや公共の建築物等に使われることが多いです。
ラーメン構造の「ラーメン」は、枠や額縁を意味するドイツ語の「Rahmen」からきています。

ラーメン構造と壁式構造・ブレース構造の違い

構造形式には、ラーメン構造のほかに「壁式構造」や「ブレース構造」などがあります。
ここではそれぞれの構造形式の特徴やラーメン構造との違いを紹介します。

壁式構造

柱や梁の枠組みの代わりに、壁で建物を支える構造形式です。
この壁には耐力壁と呼ばれる分厚い鉄筋コンクリートを使います。
この耐力壁は、縦や横からの力に強いため、頑丈な建物を造る際に使われることが多いです。
ラーメン構造と違い、室内に太い柱や梁がないのでスッキリした空間を作れます。
また壁が厚いため、構造上防音性に優れているといわれています。
ただし高層階では建物の安定性が下がるため、一般的には5階以下で使用されることが多いです。
また建物構造を支える壁の変更は基本的にはできないため、リノベーション等で変更できる場所は少ないです。

ブレース構造

柱と梁をピンなどで接合し、柱と柱の間に斜めに筋交いを取り付けた構造形式です。
対角線上に筋交いを取り付けることで、横揺れなどに強いのが特徴です。
主に小規模な建物で使われることが多く、さまざまな材質が使用されます
強度を重要視した構造のため、間取りの自由度が若干低くなるのがデメリットとされています。

耐震性に優れているのはどの構造形式か

建築物を建てる際に、重要視されることの多いのが耐震性です。
それぞれの構造形式は、耐震性については一長一短があります。

・ラーメン構造
一定の揺れに対しては建物全体で受け止められる。
しかし想定を超える揺れが来た場合には、壊れる可能性がある。

・壁式構造
耐力壁で支えているため、他の形式に比べて強度が高い。
しかし高層階には使えないため、低層マンションに限られる。

・ブレース構造
対角線上に筋交いが付いているので、一定の揺れなら受け流せる。

上記のように、それぞれに特徴があるので、建物の用途や間取り、何を重要視するのかあんどによって選択する必要があるでしょう。

ラーメン構造のメリット5つ

ラーメン構造の建築物にはメリットとして5つほどがありますので、それぞれ詳しく紹介します。特に大きなメリットは、柱と梁のみを結合するだけで剛性を確保する構造であるために、強度を持たせた壁を配置する必要がなく、壁を省いた大きな空間を広く使えることです。

そしてブロック状の構造を持っているために、柔軟な建物とも言えるので地震などの横揺れに強いこともあります。また、ラーメン構造は強度を高めるため必要な壁を考慮する必要がないため、間取りの自由度が高くなっています。

他にもラーメン構造の建築物は、構造の設計が簡単なうえに、施工も簡単に行えると言うメリットがあります。

ラーメン構造のメリット1：空間を広く使える

ラーメン構造のメリットの1つに、室内空間を広く確保できる点があります。ラーメン構造を持った建築物は柱と梁で枠組みを作り、その接合部を強力に固定することで強度を高めており、接合して強度を高めた後に壁や床が取り付けられます。

壁や床が強度を保持する部材になっていないために、省略することが可能ですので空間を広くとることができます。

この柱と梁による剛構造のメリットとして、商業施設などでは大きな吹き抜けを含む空間を演出することができますし、マンションでは壁の少ない広い室内を作ることができます。これは、壁式工法やプレース工法では得られないメリットになっています。

ラーメン構造のメリット2：地震の揺れを吸収できる

ラーメン構造のメリットの2つ目に、地震の揺れを吸収できる点があります。ラーメン構造はその仕組みから柔軟性があると言われています。

ラーメン構造は、強い横揺れなどが起きると変形しやすいのですが、その変形しやすさが柔軟性に繋がります。建物自体がクッションとなり、地震のエネルギーを吸収する事ができるため、耐震性の向上に繋がるのです。

ラーメン構造のメリット3：間取りの自由度が高い

ラーメン構造のメリットの3つ目に、間取りの自由度が高いと言う点があります。ラーメン構造は主に柱と梁で強度を得ているため、強度を持たせるための壁は室内に持たせる必要がなくなっています。

そのためマンションや居宅をラーメン構造の建物として建設する場合には、強度を高めるために配置しておく必要のある壁がないので、室内の間取りを考慮する際に壁の配置を考える必要がないので、自由な間取りを作ることができます。

将来リノベーションなどをする場合でも、居室の壁は自由に設置することができますので、ラーメン構造は間取り変更の点で有利な建築方法と言えます。

間取り変更の例として、マンションの場合、3LDKの壁を全て取り払いワンルームにする事で、見渡しが良く風通しの良い部屋に変更できる、なども可能です。

ラーメン構造のメリット4：構造の設計が簡単

ラーメン構造のメリットの4つ目に、建物の構造の設計が簡単に行えることがあります。構造自体が単純なので構造強度を裏付けしやすいためです。また、構造上壁の強度に頼らないので、大空間が作れますし、間取りも自由にできますので設計上にゆとりがあります。

特に設計上、簡単に行えるのが窓になり、他の壁構造やプレース工法では難しい大きな窓を設置することができますし、場合によっては壁面がほとんどガラス窓の建築も可能になっています。

また、構造の設計の自由度の高さとして、天井高の高い建築も行うことができる点があります。商業施設などでは開放的な吹き抜けの設置も可能で、その設計も比較的容易です。

ラーメン構造のメリット5：施工が簡単

ラーメン構造のメリットの5つ目に、施工が簡単に行える点があります。ラーメン構造は設計自体も簡単ですが、実際の施行にあたっても剛性が必要なのは柱と梁の接合部分だけなので、施工時に強度を心配しながら進めていく必要がありません。

ラーメン構造は柱と梁を組み合わせると言う単純な仕組みなので、施工も比較的簡単と言われています。仕組みが簡単と言うことは、ほかの構造に比べて検討する事項が少ないため、スムーズに施工できると言うメリットがあります。

ラーメン構造のデメリット4つ

メリットの多いラーメン構造ですが、デメリットもいくつかありますので、それぞれ紹介します。まず、限界を超えた水平荷重で破壊される可能性がありますので、想定外の地震が起こった際に破壊される部分が出る可能性があります。

さらに破壊されないまででも、建物が変形されてしまうことも考えられます。また、ラーメン構造の強度を確保するためには、柱と梁が太くなる場合が多いので、太い柱や梁が居住する空間内に出っ張ってしまうデメリットもあります。

また、ラーメン構造に使われる重量鉄骨の採用により、地盤改良費や材料費がかかり、コストが高くなってしまうことも不利な点です。

ラーメン構造のデメリット1：限界を超えた水平荷重で破壊される可能性がある

ラーメン構造では筋交いと言う鉄筋を斜めにかけていません。代わりに柱と梁に強度を持たせています。強い強度の地震による負荷にも耐えられるような強度は、強度設計で持たされています。ラーメン構造では剛接合されて強度を持たされているうえに、構造上の特性として弾性を持つために多少ゆがむことで、大きな水平方向の負荷にも耐える事ができます。

しかし、想定外の強い水平荷重がかかると、ゆがみを吸収しきれず破壊してしまう可能性もゼロではありません。

ラーメン構造のデメリット2： 柱と梁が太くなる場合が多い

ラーメン構造のデメリットの一つとして、大きな建築物を建てた場合、強度を高めるために柱や梁が太くなってしまいます。太い柱や梁により剛性を持たせることで安心できる強度を確保するためです。

しかし、その太い柱や梁は壁から飛び出してしまい部屋の凹凸を作り出します。そのため、居住空間では邪魔になる場合があり住みにくさを感じてしまうことがあります。特に家具を配置する際には、上手く置くことができなくなり不便になってしまいます。

また、太い柱と梁は住む人に圧迫感を与えてしまうこともあります。

ラーメン構造のデメリット3：コストがかかる

ラーメン構造の建築物の強度を確保するために、強度のある柱には重量鉄骨が使われる場合があります。重量鉄骨を使うことで、柱と梁を丈夫にすることができますが、重量鉄鋼には太い鉄の板が使われています。

重量鉄骨に使われる鉄は太いのでかなりの鉄量が必要になりますので、どうしても材料コストは上がります。さらに、重量鉄骨はその名の通り重量があるので、建物自体も重くなり建築用地の地盤改良が必要となる場合もあるため、その分のコストも高くなります。

しかも鉄鋼自体が木材よりも高価であるため重量鉄骨を採用したラーメン構造の建築物のコストは高くなってしまいがちです。

通常、重量鉄骨、軽量鉄骨、木造の順番で、建築コストは安くなると言われています。

ラーメン構造のデメリット4：地震で変形が大きくなる場合がある

ラーメン構造でのデメリットには、水平荷重が想定外に大きくかかってくると破壊されてしまうことがあることを紹介しました。しかし軽い地震の揺れに対しては、ブロック体の柔軟性が水平荷重をある程度まで吸収してくれます。

強度設計にはゆとりを持たせてあります。ただゆとりを持たせている強度内であっても、想定以上の地震が来た場合は、ゆがみが大きすぎて元に戻らなくなる場合があります。

ラーメン構造を採用した事例

ラーメン構造を採用した事例には、多くのマンションがあります。また、有名な建築物にも使われていて、台東区上野にあり、世界遺産に登録されているル・コルビュジェ設計の国立西洋美術館もラーメン工法で建築されています。

マンションのうち、中高層の建物にはラーメン構造を持っているものが多くなっています。特にマンションの場合は、隣の部屋との境目の壁に強度を持たせることで、柱や梁を細目にすることができるメリットもあります。

国立西洋美術館

ラーメン構造の長所である耐震壁や筋交いを使用しなくて済むことから、壁のない空間を作ることができますので、壁面に大きな開口部を設けることができます。

また、柱と梁で構成されるためラーメン構造では、設計上では自由度が高く、大きな空間のある部屋も持つことが可能になります。

このようなメリットを利用して国立西洋美術館は建設されています。館内の展示室は広大な空間が確保され、開口部も広くなっています。

マンション

代表的なマンションの構造としては、特に中高層マンションの場合は重量鉄骨を用いたラーメン工法の構造となっています。揺れに対して柔軟性のある建設が可能で、さらに自由度の高い間取りが実現できます。

しかも、重量鉄骨によるラーメン工法では柱や梁が太くなってしまいがちですが、マンションの場合は、丈夫な耐震壁が採用される事が多いようです。隣室との防音効果を高める目的もあります。

耐震壁を使うことでその壁は除去できなくなりますが、マンションの場合は、通常、隣室との壁は除去しないので、耐震壁による耐久度向上は有効な方法になりますので、最近のマンションはラーメン工法と耐震壁の併用の工法が多くなっています。

ラーメン構造は自由度の高い構造形式であることを理解しよう

ラーメン構造は、柱と梁で構成されている構造であるため、自由度の高い構造形式になっています。

柱と梁の構成であるために、空間設計と強度設計が単純にあるために、大きな空間を持った部屋を設けることや、壁による制約を受けない間取りの建物を造ることができますし、高い耐震性や耐風性を発揮する建築物が造れます。

ラーメン構造によるこれらのメリットはあるものの、コストがかかってしまうほかのデメリットもあります。

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