荷重支持鋼鉄フレーム構造について理解すべきポイント

優れた特性を備えた荷重支持鋼鉄フレーム構造は、建設プロジェクトにおける事業主の第一選択肢となっています。一方で、新規参入企業にとっては、この種の構造に関する情報は依然として限られているのが現状です。本記事では、BMB Steelとともに、荷重を支える鋼鉄フレーム構造について理解しておくべき基本事項をご紹介します。

1. 荷重を支える鋼鉄フレーム構造とは？

荷重を支える鋼鉄フレーム構造は、水平および垂直の荷重がビームを通じて柱に伝わるタイプの構造であり、柱、ブレース、ビームが結合して建物に持続可能性をもたらす堅固な空間システムを形成しています。

他の材料による構造物と比較すると、荷重支持鋼鉄フレーム構造は剛性・耐久性・安定性・耐衝撃性に優れています。さらにこれらの特性に加え、プレエンジニアリング鋼構造フレームは、材料コストの削減、建物全体の軽量化、建築面積拡張への柔軟な対応、優れた換気性能および高い遮音性能を実現します。

2. 荷重支持型鋼鉄フレーム構造の利点

2.1 高信頼性と支持力

鋼材はあらゆる建設材料の中で最高水準の強度を有しており、鋼構造は極めて高い支持力を発揮します。使用中の変形に対する耐性にも優れ、さらに鋼は延性・靱性に富む材料として評価され、設計段階での構造計算を高精度で反映することが可能です。この優れた支持性能により、鋼フレーム構造は産業施設、インフラ建設、工業団地など、安全性を最優先とする大規模プロジェクトに広く採用されています。

2.2 軽量性

鋼材は同等の荷重支持能力を有する他材料と比較して最も軽量です。軽量でありながら高い支持力を兼ね備える点は、長期的視点での投資効果を重視する事業主にとって大きな魅力です。また、輸送や施工、修繕・保守においても効率性を発揮します。

2.3 気密性・防水性・防蟻性

鋼材は優れた防水性と防蟻性を有し、建物の長期耐用を実現するとともに内部損傷のリスクを最小限に抑えます。そのため、液体やガスの貯蔵タンクを備える建築物や施設に特に適しています。

3. 荷重を支える鋼鉄フレーム構造の力の伝達原理

構造鋼フレームの荷重の受け持ちは、静的荷重と変動荷重に関連した2つの主な原理から成ります。

3.1 変動荷重

変動荷重とは、使用中に構造体へ作用する外部の可変的な力を指します。これらの荷重は、まず床スラブに作用し、その後、二次梁から主梁へ伝達され、さらに主梁から柱、柱から基礎システムを経て最終的に地盤へと伝わります。

3.2 静的荷重

静的荷重は、鋼鉄フレーム構造に恒常的に作用する力であり、構造物全体の主要な自重として位置づけられます。

たとえば、舗装や仕上げ材、あるいはコンクリートスラブなどの重量が、床構造における代表的な静的荷重の例です。

4. 荷重を支える鋼鉄フレーム構造の3つの一般的なタイプ

4.1 水平フレーム構造

主梁を水平方向に配置した鋼鉄フレーム構造で、大きな剛性を有する点が特徴です。このタイプの平面フレームは、工場建屋や高層建築などに広く用いられ、通路やコンコース型ロジスティクスエリアの形成にも適しています。

4.2 垂直フレーム構造

水平フレームとは対照的に、主梁を鉛直方向に沿って配置する鋼鉄フレーム構造です。バルコニー、プレハブ建築、集合住宅ユニットなどに適しており、特に開口部を2つ有し、柱スパンが6m×6mのグリッドで構成されたパネル型住宅に多く採用されています。剛性は比較的低いため、追加梁の設置やパネルの縦リブ・柱梁との併用により補強されるのが一般的です。

4.3 アーチ型フレーム構造（ベアリングロールフレーム）

水平フレームの一種で、主梁がアーチ状に湾曲している構造です。軽量でありながら高強度を実現し、優れた支持性能を発揮するのが利点です。また、施工性・修繕性にも優れているため、コスト効率の高い構造形式として広く利用されています。

これで、BMB Steel が皆さまのビジネスに向けて共有したい「荷重支持型鋼鉄フレーム構造」に関する基本事項のご紹介は以上となります。本記事の内容が、皆さまのプレエンジニアリング鋼構造建築の発展に少しでもお役立ていただければ幸いです。ご不明点やご相談がございましたら、どうぞお気軽にBMB Steelまでお問い合わせください。