構造デザインの講義【トピック5：超高層と大空間の構造とデザイン】第2講：大スパンの構造とデザインと空間
長大スパンの橋と、大空間建築の骨組に、共通するものとは
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
トピック5：超高層と大空間の構造とデザイン
第1講：産業革命と建築構造、その装飾性
第2講：大スパンの構造とデザインと空間（ココ）
第4講：超高層の構造とデザインと空間
第5講：大空間の骨組を考える
構造とデザインは、建築も、土木も、共通の哲学が宿ります
超スパンの橋の技術は、今日の建築物の大空間構造に利用されています。
特に、大スパン空間の天井や屋根を支える骨組の梁は、中世より様々な構造が採用されています。
鉄鋼材料が登場して使用され始めた時代には、トラスやラチスが用いられていました。
シドニー・ハーバーブリッジの華麗なるアーチ
橋は、車両や歩行者などを支えます。
それは、橋桁の鉛直分布荷重として、構造体に作用します。
ごくごく当たり前のことですが、桁に作用する力に対して、力学と構造を考えていくことになります。
シドニー・ハーバーブリッジは、シドニー湾にかかる鋼製のアーチです。
全長約1,500m、アーチ最上部は高さ134m、鋼材使用量は52,800トンにも達します。
アーチと桁の関係は、中央部ではアーチが上に、両端部ではアーチの中に桁が通るようにレイアウトされています。
中央部では、アーチからのハンガーケーブルで桁が支えられています。
端部では、桁がアーチに乗るような状態になります。
桁の鉛直分布荷重により、橋全体は両端固定の梁のモーメント分布になります。
すなわち、曲げに対して、中央部ではアーチが圧縮、桁が引張を負担します。
端部でも、桁が引張、アーチが圧縮を負担します。
これにより、桁はせいを小さくすることができ、薄肉の印象を与えます。
アーチや桁は、膨大な量の鉄骨構造となっています。
これにより、重厚な存在感を見せています。
しかし、シドニー湾のランドスケープとして、アーチと桁による線の表現により、絵画的な印象を与えています。
大空間建築では、地震による水平荷重時のみならず、風圧力による複雑な3次元挙動において、構造安定は重要な課題です。
建築の大空間構造にケーブルを利用した構造方式が採用されることがあります。
それは、鉛直分布荷重において、サスペンションは最適な形状ですが、水平荷重が作用する場合、その構造安全神話は崩壊します。
建築構造物の場合、屋根や壁などが設けられているため、これらの挙動も練成することから、時に複雑なものになります。
大胆な構造により、軽快感を与える
（写真：Pixabay, https://pixabay.com/ja/）
3次元の力学が工夫された橋の構造は、大空間建築の構造に応用されている事例を見ることができます。
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