‐建築構造のラーメン構造とは?特徴・壁式構造との違い‐

建築構造は建物が崩壊しないように支える役割があり、骨組みの形式や材料、架構の作り方などによって、さまざまな形式があります。

 

なかでもラーメン構造は、柱や梁をつないで建物を支える建築構造で、中高層マンションなどで多く採用されています。

 

今回は建築構造のうち、ラーメン構造とはどのようなものか、特徴や壁式構造との違いについて解説します。

 

 

建築構造の構造形式の種類

 

建築構造の構造形式にはさまざまなパターンが存在します。

主な構造形式には次のようなものがあります。

 

・ラーメン構造

・壁式構造

・ブレース構造

・トラス構造

・シェル構造

 

 

ラーメン構造とは

 

ラーメン構造とは、柱と梁で建物全体を支える建築構造です。

 

ラーメン（Rahmen）はドイツ語で「枠」や「額縁」という意味があり、柱と梁で四角形の枠を構成するため、ラーメン構造と呼ばれています。

 

柱や梁の接合部を溶接などで一体化させて剛接合します。

そのため、柱と梁の接合部分が完全に固定され、水平方向に力がかかっても変形しにくくなります。

 

柱と梁で構造を造り、空間を広く取れるだけでなく間口の大きさや位置を自由に設計できる意匠的なメリットも多いため、中高層のマンションや公共建築物ではラーメン構造による建物が多くあります。

 

 

ラーメン構造と壁式構造の違い

 

壁式構造は耐力壁と言われる高強度の鉄筋コンクリートの壁で建物を支える構造です。

 

柱や梁ではなく、壁の「面」で建物を支えているため、耐震性に優れています。

ただし、リノベーションの際に壁の撤去を伴う間取りの変更や窓や扉の数を増やしたり大きさを変更するのは難しい構造です。

 

壁式構造は、耐力壁により頑丈な建物を造れますが、高層になると建物の強度を十分に保てなくなるため、5階以下の中低層のマンションや建築物に利用されます。

 

 

ラーメン構造の構成要素

 

上でもご紹介しましたが、ラーメン構造は柱と梁で枠を構成する建築構造です。

 

柱は鉛直方向に立つ部材で、梁などの横架材の荷重を土台や基礎に伝える役割を持っています。

さらに、壁面に作用する風の圧力など水平力にも抵抗しています。

梁は水平な構造部材で、床の重量を柱まで伝達する役割があります。

また、柱どうしを繋ぎ合わせることで、単体の柱よりも曲がりにくくなり、建物を強く、硬くできます。

 

ラーメン構造には壁やブレースを設置しているものもあります。

柱と梁のみで構成されている構造を「純ラーメン構造」、一部に耐震壁がある構造を「耐震壁付きラーメン構造」、ブレースが付いていると「ブレース付きラーメン構造」となります。

 

 

ラーメン構造のメリット

 

間取りの自由度が高い

 

ラーメン構造は基本的に柱と梁で建物を支えているため、建物の構造に影響しない壁であれば取り外しや移動が自由にできます。

 

たとえばラーメン構造のマンションであればリノベーションにより壁を取り払うなどして間取りを大きく変更できます。

 

そのため、リフォームしやすく、将来のライフスタイルに合わせて間取りを変更していくことも可能です。

 

 

空間を広く取れる

 

ラーメン構造では柱と梁を剛接合して強度を高めているため、広い室内空間や大きな窓を設置できます。

 

広いリビングなど、仕切りの少ない空間も実現できる点がメリットです。

 

 

耐火性能が高い

 

ラーメン構造は一般的にRC造（鉄筋コンクリート造）、S造（鉄骨造）で造ります。

なかでもRC造のラーメン構造の建築物は耐火性能が高いことが知られています。

 

S造のラーメン構造の建築物もRC造ほどではないにしろ、耐火性能に優れており、万が一の火災発生時でも燃え広がりにくい点で大きなメリットです。

 

 

構造設計が比較的簡単

 

ラーメン構造はシンプルな構造形式となっており、強度計算などほかの建築構造に比べて検討項目が少ないため、構造設計を始めて間もない技術者でも担当できます。

 

とはいえ、強度計算など、必要情報を抑えたうえで十分な検討が必要です。

 

 

ラーメン構造のデメリット

 

部品が大きくなる傾向がある

 

ラーメン構造の建物の大きな特徴として、室内に柱と梁の凹凸ができる点があります。

そのため、室内の見た目があまり良くないほか、家具が配置しにくいという点は注意が必要です。

 

家具を置きたい場所に柱の出っ張りがあり、角にぴったりと家具を置けない、梁の出っ張りがあって高さのある家具がつかえて入らない、などの不具合が起こるケースがあり、入居者が不便に感じることがあります。

 

 

防音性能が低い場合がある

 

ラーメン構造は壁が薄く防音性が低いというデメリットがあります。

 

ラーメン構造は建物の構造に影響しない壁は厚さに制限がありませんので、マンションの場合、隣の住戸のとの間の壁が薄いケースがあります。

 

このようなケースでは隣の部屋の音が聞こえやすい可能性がありますので、十分な壁の厚さを設けているか確認しておく必要があります。

 

 

従来の木造建築に比べてコストが高い

 

ラーメン構造はコストがかかる建築方法です。

柱や梁のサイズはほかの建築構造に比べて大きいため、材料費も高くなります。

さらに、大きい部材を用いると建物全体が重くなるため、土地の地盤改良や大規模な基礎工事も欠かせなくなります。

 

その分建築費用が高くなり、分譲マンションでは販売価格が高くなる傾向があります。

 

 

戸建て住宅はラーメン構造が少ない

 

中層以上のマンションやビルの多くはラーメン構造ですが、戸建て住宅のような小規模な建築物にラーメン構造はあまり採用されていません。

その理由は以下となります。

 

 

木造住宅

 

一般住宅の多くは木造です。

ラーメン構造は柱と梁を剛接合しますが、木材は剛接合することが難しい素材です。

木材の剛接合は一部の工法に限られるため、狭小地のビルトインガレージや、大開口が欲しい場合などに限られます。

 

 

RC造（鉄筋コンクリート造）住宅

 

RC造住宅でもラーメン構造はあまり採用されていません。

 

RC造は柱や梁の中に鉄筋を組む必要があり、最小でも30cm角となります。

30cm角の柱は戸建て住宅ではかなり太く、室内で邪魔な存在となってしまいます。

 

さらに30cm角では十分な硬さとは言えず、壁と組み合わせないと設計が難しいケースが多くなります。

 

このようなことからあえてラーメン構造を採用する必要はなく、壁式構造を採用することになります。

 

 

ラーメン構造は広く採用されている建築構造

 

ラーメン構造は空間が広く、シンプルな構造設計であるなど、メリットの多い建築構造です。

 

窓の配置も自由で意匠性が高いという特徴もあり、主に中高層マンションで広く採用されています。

 

建物にはラーメン構造のほか、さまざまな建築構造があります。

建築の安全性は建物全体としての安全を考えることが必要であり、安全に配慮して構造設計を行うことが求められています。