バッコ博士の構造塾

建物の安全性について本当のプロが綴る構造に特化したブログ

構造設計

弾性・非弾性・弾塑性とは?設計の際に欠かせない視点

建築物の骨組となる部分は主として木、コンクリート、鉄で造られています。地震に対して安全な建物を造るには、これらの材料の特性をよく知っておく必要があります。 材料の最も一般的な特性として「剛性(硬さ)」と「強度(強さ)」があります。建物を変形…

構造計算とは?真面目に計算した建物ほど弱くなる不思議

世界各地で地震が起きると、その規模に比べて被害が大きいことに驚きます。 地方では技術者が関与していない建物がたくさんありますが、その大半が瓦礫の山に変わります。しっかりと建物を造っていれば助かった命がたくさんあったでしょう。 その点、日本で…

SRC造がよくわかる:S造・RC造との違いと耐震性・耐久性

一昔前の高層マンションでは、鉄骨鉄筋コンクリート造(SRC)を採用するケースが多く見られました。近年は新築ではあまり見なくなりましたが、中古マンション市場ではいくつも出回っています。 ただ、鉄骨造(S造)や鉄筋コンクリート造(RC造)の建物に比べ…

小屋裏収納(ロフト)と中間階収納(蔵):耐震性が高いのはのどちら?

敷地ごとに建てられる建物の面積は決まっています。各部屋の面積は大きく取りたいけれど、収納もたくさんほしい、多くの人が悩むところです。 そんな悩みを解決してくれるのが「小屋裏収納」や「中間階収納」です。天井高1400mm以下の空間は床面積に算入され…

長周期地震動階級とは?超高層ビルへの影響を考慮した新しい指標

地震の大きさを測る指標はいろいろあります。地震の加速度や速度、マグニチュードなど、巨大地震発生後には多様な数値がメディアを賑わせることになります。 その中でも、「震度」が一番馴染みのある指標ではないでしょうか。他の指標と違い、物理的な意味よ…

震度とは何か?よくわかる計測震度の算出方法と震度階級

大きな地震が発生すると地震速報が流れ、震源地や「震度」の分布状況がすぐにわかります。地震の大きさを表す指標はいろいろありますが、「震度」が最もわかりやすい指標だと考えられているようです。 震度5強くらいだと「けが人が出ただろう」、震度6弱だと…

仮想仕事の原理による梁のたわみの計算例

構造設計者であれば、梁のたわみの公式の基本的なものは暗記しています。しかし、たまに忘れてしまう時もあります。そんな時、自分で導出できれば公式集を持ち歩く必要はありません。 ここでは「仮想仕事の原理」を用いて、片持ち梁と単純梁に集中荷重と等分…

スキップフロアは地震に弱い?素人建築士に任せると危険な4つの理由

床に段差をつけ、半階ずつずらして空間を構成した建物を「スキップフロア」と言います。敷地を有効に利用できるだけでなく、変化に富んだ空間を作ることができます。 □■□疑問■□■ スキップフロアで住宅を建てようと考えています。地震に強い家にするために注…

断面二次モーメントと断面係数の計算:長方形・三角形・円形の公式を導出

建築の分野で使用する部材の断面は「長方形」か「H型」である場合が大半です。「H型」は「長方形」の集合であると考えることができるので、基本的には「長方形」に関する公式を暗記していれば問題ありません。 ただ、大学の講義やテストでは三角形や円形につ…

ラーメン構造がよくわかる:基本概念から耐震性まで

戸建住宅以外で最も多く適用されている構造形式、それが「ラーメン構造」です。 □■□疑問■□■ ラーメン構造とはどういう構造形式なのでしょうか。メリットやデメリット、耐震性について教えてください。 □■□回答■□■ 鉄骨造のビルや、鉄筋コンクリート造の中層…

構造設計者の三種の神器:関数電卓・フリクションペン・方眼紙

コンピュータの計算能力が上がり、数万m2の巨大な施設や超超高層ビルでも構造計算が可能になりました。恐らく人間の手では一生かかっても正確な計算ができないでしょう。 □■□疑問■□■ 構造計算は全て構造計算ソフトがやってくれます。構造設計にはパソコン一…

靭性・脆性とは:構造設計者が靭性を重視する理由

材料の分野でよく「靭性(じんせい)」や「脆性(ぜいせい)」という言葉を使いますが、建物についても「靭性」、「脆性」という言葉を使います。 □■□疑問■□■ 「靭性」、「脆性」とはどういう意味でしょうか。「靭性」がある建物とはなんでしょうか。 □■□回…

関東大震災を引き起こした相模トラフ:首都圏のビルをどう設計すべきか

日本に巨大な地震を引き起こすのは日本海溝や南海トラフだけではありません。 □■□疑問■□■ 首都圏に巨大地震が起きる可能性はあるのでしょうか。首都圏の機能がマヒすると日本中が大変なことになりそうです。 □■□回答■□■ 直下型の地震であれば日本中どこでも…

共振現象の恐怖:建物と地盤の固有振動数・固有周期の関係

地震が起こったとき、大きく揺れる建物とあまり揺れない建物があります。建物が倒れるかどうかは、耐震性が高い、低いだけではありません。 □■□疑問■□■ 東北地方太平洋沖地震では、耐震性が高いと言われている超高層ビルがとても揺れたと聞きました。超高層…

耐震性・地震・構造に関する間違いや嘘 Part1:構造設計一級建築士が是正します

ご存知の通り、インターネット上には有益な情報もありますが、誤った情報も大量にあります。その他の分野はわかりませんが、建築のこと構造に関してはかなりひどい状況と言えます。 素人が思い込み・勘違いで書いても1記事、構造を専門としない建築士がよく…

塔状比の限界はいくらか?スレンダーなビルの設計は難しい

うまくデザインされた細い柱や薄い庇は軽やかで恰好いいです。建物も高層になってくると、シルエットが細い方が洗練されて見えます。 □■□疑問■□■ 間口が非常に狭く、それなりに高さがあるビルや、とても細い超高層ビルなどがあります。どのくらいまで細くで…

断面係数・断面二次モーメントとは:梁せいの2乗・3乗に比例する理由

大学の講義でも建築士の試験でも、構造力学につまずいてしまう人が非常に多いです。難しい式を一生懸命考えるのもいいですが、実現象がどうなっているかを考えるのも大切です。 □■□疑問■□■ 「断面係数」と「断面二次モーメント」がよくわかりません。単位が…

建物観測は誰のためのもの?構造ヘルスモニタリングで被災度チェック

地震により建物のどこがどの程度損傷したのかがわかれば、その後の避難や補修計画に生かすことができます。 □■□疑問■□■ 地震の後、建物から避難したほうがいいのか、建物内に留まったほうがいいのか、どうやって判断したらいいでしょうか。 □■□回答■□■ 基本…

RC造がよくわかる:構造設計一級建築士&コンクリート主任技士が解説

分譲マンションではその大半が鉄筋コンクリート造(RC造)です。学校や病院も多くがRC造であり、コンクリートは非常に身近な建築材料と言えます。 □■□疑問■□■ RC造について、いろいろなサイトで説明がなされています。しかし、サイト間で矛盾があるなど何が…

地震予知・予測は構造設計を変えるか?オーダーメイドの設計用地震動

予め、いつ、どこで、どんな地震が起こるかわかる、防災の面でこれほど助かることはありません。 □■□疑問■□■ 地震の発生を予め知ることはできないのでしょうか。もしできるとすれば、建物の設計にはどんな影響があるでしょうか。 □■□回答■□■ いろいろな研究…

柱・梁に生じる力と変形を理解する:曲げモーメント・せん断応力・軸応力

柱や梁などの構造部材は、重力や地震により作用する力に耐えなくてはなりません。 □■□疑問■□■ 構造力学の講義では「モーメント」、「せん断力」、「軸力」といった言葉がよく出てきますが、それぞれにいろいろな式があってよくわかりません。 □■□回答■□■ 構…

建物の力の流れを把握する:せん断・軸・曲げによる応力の伝達

建物に生じる重力や地震の力を地盤まで伝えるのが柱や梁などの構造部材の役割です。 □■□疑問■□■ 構造設計では「力の流れをイメージしろ」とよく言われます。具体的にどういったことを指すのでしょうか。 □■□回答■□■ 建物は地盤に支えられています。そのため…

人工知能は構造設計者になれるか?AIができること・できないこと

スーパーゼネコンの一角である竹中工務店が人工知能を活用し、「構造設計の中のルーチン的な作業の70%の削減」を目標に掲げました。 □■□疑問■□■ 近い将来、世の中のいろいろな職業が人工知能に取って代わられると予想されています。構造設計の仕事もなくなっ…

許容応力度がよくわかる:これだけは知っておきたい設計の基本

建物の耐震安全性を検証する方法はいくつかありますが、損傷するかどうかを検証するには「許容応力度」計算を行う必要があります。各部材に生じる応力度が許容応力度以下となっていることを確認する計算です。 □■□疑問■□■「許容応力度」がよくわかりません。…

実大の建物を揺らす疑似動的実験:ハイブリッドシミュレーションとは

解析技術がいかに進もうと、実験無くしては本当の特性は知り得ません。 □■□疑問■□■ 自動車は販売前に衝突試験を繰り返し、安全性の確認を行っています。建物ではどのように安全性の確認を行っているのでしょうか。 □■□回答■□■ 構造計算により安全性を確認し…

耐震スリット・構造スリットとは何か?スリットを入れてはいけない建物に注意

柱と壁の間、あるいは梁と壁の間にスリット(隙間)を設けることで建物の耐震性が向上する場合があります。 □■□疑問■□■ わざわざ建物にスリットを設けることで、どうして建物が地震に強くなるのでしょうか。隙間を埋めた方が強いように感じられます。 □■□回…

構造設計者になるなら知っておきたい建物の力のオーダー

解析ソフトを使えば誰でも構造計算が出来てしまう時代です。だからこそ、実際の建物の寸法、重さ、硬さ、空間、そういったものを感覚的に身に付けておきたいものです。 □■□疑問■□■ 建物のような大きな構造物が地震時に変形すると言われてもピンときません。…

南海トラフ地震で大都市圏が揺れる:長周期地震動の恐怖

東海地震から東海・東南海地震、東海・東南海・南海地震ときて、今では南海トラフ地震という巨大な規模の地震を想定するようになりました。 □■□疑問■□■ 東北地方太平洋沖地震のように、南海トラフでもマグニチュード9クラスの地震が起こるのでしょうか。 □■□…

減衰とは何か:減衰係数と減衰定数の違いと建築物の各種減衰の紹介

地震が起こって建物が揺れても、台風が来て建物が揺れても、いつかは揺れが収まります。揺れが収まるのは「減衰」があるからです。 □■□疑問■□■ 減衰がよくわかりません。いろいろな用語があって、混乱します。「減衰とはこういうもの」というのがあれば教え…

現代の心柱:鉄筋コンクリート建物における連層耐震壁の働き

いくつもの層に連なって配置されている耐震壁を「連層耐震壁」と言います。この連層耐震壁を現代の「心柱」として利用しようという設計思想があります。 □■□疑問■□■ 建物の上から下まで連続して壁を配置すると強いということを聞いたことがあります。感覚と…