構造体とは、主として建物が壊れずに支えるための骨格的な部分の総称。
この記事では、構造体の意味、条件、種類と特徴、重要性について解説します。
構造体の意味
建物の構造体とは、その建物における人間の行為や自然の営みから加えられる様々な力に対して、主として建物が壊れずに支えるための骨格的な部分の総称です。
構造体の条件
建物の構造体に求められる共通の条件には次のものがあります。
➀建物に加わる固定荷重(建物自体の重さ)、積載荷重、風圧、積雪、地震動などに対し、それぞれ一定の基準で支えられるものであること。
➁構造体本体の施工が容易であること。
③建物に必要な内、外装材並びに建具類の施工と、必要な各種設備の設置が可能となること。
構造体の種類と特徴
建物の構造体には代表的な三つの種類 ①木造 ②鉄骨造 ③鉄筋コンクリート造があります。
次にそれぞれについて特徴をあげます。
木造
木造(W造)は、基礎部以外の土台、柱、梁などを木材を組み合わせて構造体を造るもので、入手しやすく軽くて加工もしやすいことから、日本では古来より用いられてきました。
木材の難点は、燃えやすいことと種類によって強さが異なることがあげられます。
したがって木造は、構造材に適した比較的強さのある木材を用いて、必要により耐火材を併用させ、主に小規模な住宅等に用いられています。
なお木材は現在ほとんどが工場で加工生産され、現場に運び込み組み合わせる工法がとられています。
鉄骨造
鉄骨造(Ｓ造)は、基礎部以外の柱、梁などを鉄製品である鋼材を組み合わせて構造体を造るもので、鋼材の製造技術の発展に伴い18世紀末ごろから構造体に用いられるようになりました。
金属である鋼材は木材に比べ強度は高く、木材ではできない大きな柱間(スパン)も可能とします。
また鋼材は引っ張り力に対して強いことと、鉄筋コンクリートに比べて軽くできることが大きな特徴です。
難点は鉄であることによる腐食(錆)と、火災に対して弱いことがあげられます。
したがって鋼材は表面に防錆皮膜を施し、必要な個所は耐火材を施して用いられます。今日、超高層の建物も鉄骨造の構造体が用いられています。
なお鉄骨造では、使われる鋼材の厚みが6mm未満のものは軽量鉄骨造(LGS造)と呼ばれます。
鉄筋コンクリート造
鉄筋コンクリート造(RC造)は、引っ張り力には強いが熱には弱い鉄(鉄筋)と、引っ張り力には弱いが圧縮力には強く熱にも強いコンクリートを、互いを補完させ一体化させた構造体です。
鉄筋コンクリートは19世紀の半ばに実用化され、次第に自由な造形への対応が可能となり、デザインを重視する近代の建物に多く用いられるようになりました。
なお、より強くするために鉄骨を鉄筋コンクリートで固める構造体は、鉄骨鉄筋コンクリート造(SRC造)と呼ばれます。
構造設計の重要性
構造設計では、建設する建物にかかる様々な力を最大数値として予測し、長期にわたり壊れずに支えるための適した構造体の選定、必要な形体や大きさ、使用材料などが検討されます。
構造設計は重要な設計行為であり、通常意匠設計と並行して進められます。