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ラーメン構造とは?壁式構造やブレース構造とはどう違うのか

ラーメン構造とは、長方形に組んだ骨組みの接合箇所を剛接合した形式のことです。
鉄筋コンクリート造、鉄骨・鉄筋コンクリート造などが多い近代において、一般的な構造形式とされています。
横からの揺れに強い建物を造れることなどが特徴です。
本記事では施工管理技術者も知っておきたいラーメン構造の概要やメリット・デメリットなどを紹介します。

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。

ラーメン構造のメリットとデメリット

ラーメン構造は近年広く使われている構造形式ですが、メリットもあればデメリットもあります。

メリット

・横揺れに強い
ラーメン構造は横揺れに強い構造とされています。
このため、地震や強風などに耐える強度の高い建物を造れます、

・間取りの自由度が高い
ラーメン構造は、建物の強度に影響しなければ、壁の取り外しや移動などが可能です。
戸建てなら一番外側以外、マンションなら隣との境目の壁以外は変更可能なことが多いです。
この特徴から、リノベーションなどで壁を取ったり、位置を変えたりするなどの工事がしやすいとされています。

・空間を広く使える
ラーメン構造は接合箇所を剛接合することで建物の強度を高めています。
耐力壁や筋交いなどを必要としないため、壁を省いたり薄くしたりなどの変更が可能で、空間を広く使えます。

デメリット

・柱と梁が太くなることが多い
柱と梁を結合することによって強度を高める構造のため、柱と梁が太くなることが多いです。
このため室内で、柱や梁の存在感を強くなる場合があるとされます。
ただし、近年では柱と梁を外壁に突き出す「アウトフレーム工法」を用いることで、このデメリットがなくなった建造物もあります。

・限界を超えた水平荷重で破壊される可能性もある
ラーメン構造では剛接合することで、ある程度の耐震性を得られます。
柱と梁が一体化しているため、建物全体で揺れに耐えるのが特徴です。
このため、想定以上の横揺れ地震などが行った場合、柱や梁が破断する可能性があるとされています。

壁式構造やブレース構造との違い

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。

上記の様に、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。

間取りの自由度が高い構造形式

ラーメン構造は、柱と梁を剛接合した構造形式です。
耐力壁や筋交いが不要なので、間取りの選択の幅が広いのが特徴です。
また間仕切り壁なども不要なため、リフォームやリノベーションがしやすいのもメリットといえるでしょう。
構造形式には一長一短があるので、他の構造形式と比較し、どれが最適なのかを提案する必要があります。
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