家づくり

軽量鉄骨造の構造には2種類ある、ラーメン構造と軸組構造

こんにちは、ワンワンです。

家を建てようと考える時、

  • 木造
  • 軽量鉄骨造
  • 重量鉄骨造
  • 鉄筋コンクリート造

の4つの構造体を選ぶことになります。基本的に多いのは木造ですが、次に多いのが軽量鉄骨造です。

近年は木造に拘らずに軽量鉄骨造やその他の構造体を選ぶことが少しですが増加しているとの事です。

木造はどこの施工店やハウスメーカーで対応可能ですが、軽量鉄骨造を対応できるハウスメーカー 、工務店は一部しかありません。

そんな軽量鉄骨造には大きく2つの構造があります。それが

  • ラーメン構造
  • 軸組構造

があります。「この構造の違いはなんでしょうか?」と疑問に沸くことがあると思います。

そんなラーメン構造と軸組構造の違いについて焦点をあて話していきます。

この記事では、

  • 軽量鉄骨造のラーメン構造と軸組構造

について、1級建築士のワンワンが解説していきます。

ワンワン
ワンワン
軽量鉄骨造の家は、基本的に大手メーカーが中心に販売しています。今回は大手ハウスメーカーの商品を中心に話していきます。ラーメン構造と軸組構造の違いを理解して、建てる家を選択判断がしやすくなります。

軽量鉄骨造のラーメン構造

軽量鉄骨造のラーメン構造を商品として出しているハウスメーカーは、

  • トヨタホーム
  • セキスイハイム

となります。

大和ハウス、積水ハウス、ヘーベルハウスもラーメン構造あるけど。。。という声もあると思いますが、こちらは重量鉄骨造となります。

ラーメン構造とは、いわゆる門型フレームで構成されている構造となります。ラーメン構造のラーメンはRamen(ドイツ語)で「額縁」の意味となります。

このラーメン構造の特徴としては、

  • ブレース(斜材)が無い
  • 柱と梁の接合部が剛接合である
  • 柱は軸組構造より大きくなる

ブレース(斜材)が無い

ラーメン構造だと、ブレース(斜材)が必要ありません。なぜならブレース(斜材)の役割は柱が代わりにしてくれるからです。

柱の役割は、

  • 建物の重さ、物の重さ等を支えること
  • 地震や風の力に対して抵抗すること

がラーメン構造では可能となっています。その理由は次の項目で説明します。

このブレース(斜材)が無いメリットとしては、

  • LDK等の広い部屋が取りやすい
  • 狭小地のバルコニーと部屋境の窓部分に壁を設置しなくてOK
  • リフォーム時に間取り変更がしやすい

ブレース(斜材)を必要としないので、動かすことのできない壁はありません。

軸組構造でプラン作成していくと「この壁は動かせないです」という事を言われることがありますが、ラーメン構造だと基本的に動かせない壁はありません。(設備等の問題で動かせない壁はあるかも知れません)

しかし、ブレース(斜材)の代わりに柱になるので、地震や風の力を受けた時に水平方向の変形量が軸組構造より大きくなる傾向があります。

これは柱がブレース(斜材)に比べて、剛性(水平方向の変形に対する力の割合)が小さいので、水平方向の変形量が大きくなります。(軸組構造に比べて)

水平方向の変形量が大きいという事は、地震の時に揺れやすいという事になります。

ただ、ラーメン構造は水平方向の変形量を大きくする事で地震エネルギーを吸収する事を目的としているので、理にはかなっています。

逆に水平方向の変形量を小さくするには、さらに柱や梁を大きくする必要があります。このあたりのバランス(変形量と剛性のバランス)は、様々な実験をして良い塩梅に設定していると思います。

また制震ダンパー等で水平方向の変形量を小さくすることも可能です。

柱と梁の接合部が剛接合である

柱と梁の接合部が剛接合であるのも特徴の一つです。

剛接合というのを簡単にいうと、柱と梁を軸組構造よりしっかりと接合しているという事です。この剛接合の部分は工場で溶接をする事で強固な柱と梁の接合部としています。

工場でしっかりと管理して溶接しているので品質が保たれます。

ブレース(斜材)を無しで地震や風の力に抵抗しなければいけないため、柱と梁の接合が強固にしないと、柱が地震や風の力を負担できずに構造体として成り立ちません。

逆にいうとラーメン構造の大切な箇所は、柱と梁の接合部とも言えます。

柱は軸組構造より大きくなる

軸組構造と違って柱が建物・物の重さ+風、地震の力を柱で抵抗するため、柱が軸組構造より大きくなります。

軸組構造の柱断面は80×80×3.2(大手ハウスメーカー )ですが、ラーメン構造の柱断面は125×125×3.2とサイズが大きくなっています。

この柱が大きくなるとで、壁幅も柱が隠れるように大きくしなければいけません。その点はコストが軸組構造より高くなります。

軽量鉄骨造の軸組構造

軽量鉄骨造の軸組構造を商品として出しているハウスメーカーは、

  • 積水ハウス
  • 大和ハウス
  • パナソニックホームズ
  • ヘーベルハウス

となります。

軸組構造の特徴としては、役割分担ができているという事です。これは、

  • 柱は建物の重さ、物の重さ等を支えること+地震や風の力を受けた時の鉛直力を支える事
  • ブレース(斜材)は地震や風の力に対して抵抗すること

となります。一番の特徴はブレース(斜材)が地震や風の力を負担する事です。このブレース(斜材)が各社共に特徴のある製品を開発しています。

  • 積水ハウスはブレース(斜材)+ 制震ブレースのシーカス
  • 大和ハウスはエネルギー吸収型耐力壁 D-NΣQST(ディーネクスト)
  • パナソニックホームズは座屈拘束+低降伏点鋼のアタックダンパー
  • ヘーベルハウスは制震フレーム ハイパワードクロス

商品の要となるところなので、各メーカー共に力を入れています。各メーカー共に多少なり差はありますが、地震や風の力に対して持続して(何回地震や風を受けても)維持、抵抗をし続けれるブレース(斜材)を開発しています。

そんな軸組構造の特徴は、

  • 動かせない壁が出てくる
  • スパンを飛ばしやすい
  • 柱はラーメン構造より小さくなる

とラーメン構造とは反対の特徴が出てきます。

動かせない壁が出てくる

軸組構造ではブレース(斜材)を配置しなければいけないので、動かせない壁が出てきます。

また、狭小地のバルコニーと部屋境の窓部分に壁を設置しなくてはいけないので、一面窓にする事はできません。

またリフォームについても、ラーメン構造より間取り変更は融通が効きません。やはり動かせない壁があるからです。

ただ、マイナス面だけでなくプラス面があります。

軸組構造のブレース(斜材)は、ラーメン構造の柱より剛性(水平方向の変形に対する力の割合)が高いので、水平方向の変形量が小さくなります。(ラーメン構造に比べて)

ここがワンワンが一番評価するところになります。

地震で水平方向の変形量が小さいと、

  • 建物の揺れが小さくなる
  • その他外壁等の損傷が小さくなる

というメリットはあります。どうしても建物の揺れが大きくなると構造体はOKですが、その他の外壁等の損傷が出てくる可能性があります。

スパンを飛ばしやすい

これは積水ハウスのみが当てはまりますが、ダイナミックフレームシステムによって7mのスパンを飛ばす事を可能としています。

これはスパンを飛ばす部分にダイナミックビームという375mmの梁せい(梁の高さ)のものを使っています。

これは、軸組構造の特徴である柱と梁の接合部をピン接合(剛接合より簡単でかつ強固ではない接合部)としているからです。

このピン接合であれば、スパンを飛ばしたい所だけ梁せい(梁の高さ)を高いモノを使いやすいです。

特にLDKで柱が無い空間にしたい場合は、積水ハウスのようなダイナミックビームが適していますね。

将来、その他の軸組構造のメーカーも商品として出してくるかもしれませんね。

逆にラーメン構造のハウスメーカーは、一部分だけを梁を変えるということは難しいのではとワンワンは考えています。

ユニット(柱4本と梁4本で構成される1単位)で考えるので、バランスを取ること配置が難しいと思います。

柱はラーメン構造より小さくなる

ラーメン構造と違って役割分担ができているので、柱がラーメン構造より小さくできます。

軸組構造の柱断面は80×80×3.2(大手ハウスメーカー )で、ラーメン構造の柱断面は125×125×3.2となります。

壁厚さは薄くできますので、壁のコストはラーメン構造より小さくなります。

「軽量鉄骨造の構造には2種類ある、ラーメン構造と軸組構造」まとめ

ラーメン構造

軽量鉄骨造のラーメン構造を商品として出しているハウスメーカーは、

  • トヨタホーム
  • セキスイハイム

ラーメン構造の特徴としては、

  • ブレース(斜材)が無い
  • 柱と梁の接合部が剛接合である
  • 柱は軸組構造より大きくなる

軸組構造

軽量鉄骨造の軸組構造を商品として出しているハウスメーカーは、

  • 積水ハウス
  • 大和ハウス
  • パナソニックホームズ
  • ヘーベルハウス

軸組構造の特徴は、

  • 動かせない壁が出てくる
  • スパンを飛ばしやすい
  • 柱はラーメン構造より小さくなる
ワンワン
ワンワン
大手ハウスメーカーの家のスペックは基本的に高いです。だからどちらの構造でも地震や風に対して強いです。ただ、軸組構造とラーメン構造の差を認識して、どちらを選ぶかを決断できれば良いのではと思います。

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