メインコンテンツへスキップ
見出し画像

構造デザインの講義【トピック7:基本構造のデザインを科学する】第2講:骨組の力学とフォルムの可能性

    建物のフォルムを決める、骨組と力学の関係とは.

    東京理科大学・工学部建築学科、講義「建築構造デザイン」の教材(一部)です



    近現代の建築構造物の骨組には、いろいろな形状・フォルムがあります

    古代より、人類は、身の回りの自然素材を使って建造物を作ってきました。
    近代に入り、鉄鋼材料の登場によって、大空間建築やスカイスクレーパー・超高層建築が建設されるようになりました。

    画像
    東京駅周辺の超高層ビル群は、都市の空間と緑を適度に融合し、シンボリックな建物として表現される

    ミース・ファン・デル・ローエによるレイクショアドライブ・アパートメント(1951年)を皮切りに、鉄骨を使った、線が象徴的なスチール・デザインの高層建築が、街を彩るようになりました。
    1900年代中頃、スカイスクレーパーの時代が幕をあけました。

    画像
    骨組による超高層ビルの構造骨組は、整然さによるファサードデザインを見ることができる
    柱と梁によるラーメン(rahmen)は、頑強さとともに、開いた印象をもたらす
    画像
    斜材のブレースを用いた骨組をファサードに表すことで、様々な表情を見せる
    画像
    細身の鉄骨の骨組と、その他の材料を組み合わせた比較表現により、空間とファサードは多様な表情を見せることができる
    画像
    コンクリート系の骨組にも関わらず、伝統的木造の軒の深い表現を実現した香川県庁舎

    建物の構造骨組は、地震や風などの自然外力によって変形します。
    これにより、柱や梁には曲げが作用し、変形します。

    曲げが作用すると、断面内には引張と圧縮、そしてせん断が作用します。
    鉄骨は比重の関係から板要素で構成されるため、圧縮により局部的に変形(座屈)が発生します。
    コンクリートは、引張やせん断によりひび割れが生じます。
    曲げは、建築部材にとって致命的になることがあります。

    画像
    地震による地動加速度により、地面と建物の相対的運動によって慣性力がもたらされる
    画像
    ラーメン骨組の柱や梁に作用する力は、曲げが支配的となる
    材料力学の原理により、応力と変形を計算することができる

    モード学園・コクーンタワー(西新宿)

    モード学園・コクーンタワーは、高さ203m、服飾を想起させる「繭」=cocoonの特徴的なフォルムの超高層建物です。

    画像
    モード学園・コクーンタワー、繭=cocoonをイメージした曲面のフォルムは、トラスで構成されている

    インナーコアと外周部のフレームによって、構造体が構成されています。
    外周フレームは、斜材による格子が組まれ、ダイアゴナル・フレームと呼ばれています。

    画像
    ダイアゴナルフレームのユニットはトラスで支えられている

    モード学園・スパイラルタワー(名古屋)

    モード学園・スパイラルタワーは、高さ170m、外周フレームがねじれた、いわゆる、スパイラルのフォルムが特徴的な超高層建物です。

    センターコアのインナーチューブと、3つのダイアゴナルフレームによって構成されています。
    最上部にTMDが設けられた制振構造です。

    画像
    画像

    <<前の記事 | 次の記事 >>


    研究室のSNS

    鉄骨構造の教材(電子書籍)

    東京理科大学・鉄骨構造の授業で使用している電子書籍です。
    どなたでもご利用いただけます。 →説明のページ
    (リンク先のページ中段のpdfアイコンをクリックしてください)

     
     
    東京理科大学工学部建築学科・伊藤研究室です。建築構造デザインなどの講義テキストを公開します。 主宰者は、建築構造学者、大学教授、株式会社preArch・取締役、株式会社コイシ・顧問、BCJと日本ERIの評価員です。 鉄骨、木、合成、耐震、制振の研究・設計・施工、IoTが専門です。

    あなたへのおすすめ