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重量鉄骨の種類とは?建築構造で変わるコストやメリット・デメリット

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【目次】

重量鉄骨の定義と構造の特長

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重量鉄骨とは、柱や梁などに使われる鉄骨素材が6mm以上の鋼材を指します。鋼材には、炭素鋼と合金鋼があります。炭素鋼はコスト面や扱いやすさの面から使用されることが多いですが、合金鋼は耐食性や耐熱性が必要なときに使われます。そして、鋼材が6mm未満の場合には軽量鉄骨に分類されます。重量鉄骨はその厚さから軽量鉄骨よりも強度が大きく、より頑丈な構造となります。

ラーメン構造

重量鉄骨は「ラーメン構造」と呼ばれ、建築物に使われます。「ラーメン」はドイツ語で「枠」「額縁」を意味し、「Rahmen」と綴ります。柱と梁を一体化させ、溶接などで剛接合します。柱と梁の接合部分が強固に固定されているので、水平方向の力がかかっても変形しにくいです。斜めに補強材を入れる「ブレーズ」や、壁と天井を一体化して組み上げる「壁式構造」といった補強方法が不要になります。柱と梁だけで頑丈な構造になるので、耐震性を確保するための「耐力壁」がなくても、広い空間をつくりやすいです。

トラス構造

「トラス構造」とは複数の三角形による骨組構造のことで、英語では「Truss」と綴ります。構造体骨組の一種で、部材をピン接合して三角形を構成した骨組です。

トラス構造は鉄骨の部材を使用することから、コストが抑えられるという特長があります。また、トラス構造は多角形で一番強度が強いといわれている三角形で構成されています。部材同士がピン接合していることから、外力が働いた場合にも軸力のみ発生し、曲げモーメントについては発生しません。また、力学上の特長からトラス構造では細い部材で構造物を建設できるので軽量化も可能です。また、トラス構造ではさまざまな大きさの三角形を組み合わせることで、デザイン性にも優れています。その反面、上弦材・下弦材(合わせて横材)、束材(縦材)、斜材の4種類の部材が必要になり、あらゆる角度から部材が取り付くので接合部が複雑になります。その結果、作業工程に時間を要する分コストもかかります。各部材に作用する軸力をなるべく小さく抑えるという特長があるため、梁がかなり高くなるため、建物にも一定の高さが必要になります。

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種類別の特長と向いている建築用途

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「ラーメン構造」はアパートや一般住居にも採用されている

ラーメン構造は頑丈なつくりから、主に3階建以上のビルや住居に採用されることが多いのですが、アパートや一般住居にも採用されることがあります。それは、柱や梁に使われる構造用集成材の性能が上がったことでラーメン構造が木造でも実現できるようになったためです。木造のラーメン構造「SE構法(SE=Safety Engineering)」は、主流だった軸組工法と枠組壁工法とは違い、自由に空間を設計可能耐震性も備えていることからアパートや一般住居でも採用され始めています。

「トラス構造」は広い空間を必要とする建築物向き

トラス構造はその特長から、体育館やドーム、工場など広い空間を建設するのに適しています。部材断面が小さくなるのでたわみが発生せず、軽くても強いものがつくれるためです。をつくる際にも採用される構造です。例えば大阪府にある全長510mの港大橋はトラス構造を使用してつくられました。

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重量鉄骨造を選ぶ際の比較ポイント

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軽量鉄骨との違い

重量鉄骨は鋼材の厚みの違いで軽量鉄骨に比べて強度・耐久性に優れています。また、防音性も重量鉄骨の方が高いもののコストは軽量鉄骨の方が抑えられます。重量鉄骨は鋼材の大きさから材料費が割高で、重さから地盤の補強工事費用が必要になるからです。

RC(鉄筋コンクリート)造との違い

次にRC造との違いをみていきましょう。柱と梁だけでつくる重量鉄骨造は間取りの自由度デザイン性のある物件に適しているのが特長です。RC造は鉄筋を組んだ型枠にコンクリートを流し込んで固めるので、柱や梁が重量鉄骨よりも丈夫です。よって、コンクリートが追加される分、耐久性・防音性・強度はRC造の方が上となるので、コストもRC造の方が高くなります。

重量鉄骨造の法定耐用年数は34年、RC造は47年とされています。これらの年数は、国が定めた減価償却費を計算するための目安です。実際、重量鉄骨造の寿命は50年以上とみられ、重量鉄骨は錆びなければ耐久性は長く、50年〜60年は持続可能です。また、RC造の実際の寿命は65年以上、場合によっては100年、さらにメンテナンスをしっかりすれば150年はもつといわれています。

まとめ

重量鉄骨とは厚さ6mm以上の鋼材のことです。主に3階建以上の大型建築物を建設する際に使用されますが、アパートや一般住宅を建てる時にも採用されることがあります。広い空間をつくりたい時には重量鉄骨が適しているでしょう。ただし、コストは軽量鉄骨に比べて高くなります。また、耐久性や防音性、強度については鉄筋コンクリート造(RC造)と比較すると劣る点もあります。重量鉄骨造も頑丈な上、特に広く自由な設計空間を求める際には適した構造です。建物を建てる際、構造と工法の特長とコストをしっかりと踏まえた上で選択することが重要です。

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