こんな疑問にお答えします。
ラーメン構造の由来やモーメント図一覧、さらに計算方法もまとめました。
それではさっそく行って見ましょー、ラインナップは目次からどうぞ 🙂
ラーメン構造の由来とは？モーメント図一覧や計算方法
ラーメン構造の”ラーメン”は、あの美味しいラーメン🍜じゃないんですよ！（笑）
ラーメン構造の語源の由来は、ドイツ語の「Rahmen（枠や縁の意味）」からきています。
ラーメン構造とは、柱と梁などからできた構造体の接合部を、溶接など一体化させるように剛接合することで、つよい「枠」を形成した構造の建築物のことです。
その他の構造形式と比べると以下のとおりです。
| 構造の種類 | 使用例 |
| ラーメン構造 | 中高層の鉄筋コンクリート造のマンションや鉄骨造のオフィスビル |
| トラス構造 | 三角形の集合体で橋や体育館の屋根部分など大空間を作る場合 |
| ブレース構造 | 木造軸組工法や低層の鉄骨造 |
| 壁式構造 | ２Ｘ４工法（ツーバイフォー）や低層の鉄筋コンクリート造でよく使われる |
併せてご確認ください。
とくに橋梁などではよく使われる構造形式で、門型やπ型、函型などが一般的です。
かんたんな図解は以下の表をご覧ください。
| ラーメン橋（門形）
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<ラーメン橋（門形）>
主桁、橋脚、橋台などが一体となって外力に抵抗する橋 このほか、π型、函型などがある
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| ラーメン橋（π型）
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<ラーメン橋（π型）>
主桁、橋脚、橋台などが一体となって外力に抵抗する橋 このほか、門形、函型などがある |
ラーメン構造の特徴（メリット＆デメリット）
ラーメン構造の特徴はこんな感じ 🙂
| メリット | デメリット |
| 構造部材の施工が簡単
構造設計も簡単 空間が広く使える 比較的自由に開口が開けられる |
柱、梁など、部材が大きくなりやすい
地震で変形が大きくなりやすい （※ブレース構造との比較） |
ラーメン構造のメリットは、空間が広い、開口が自由に開けられることです。
ちなみにラーメン構造は建築や土木で最も普及している構造形式と言えるでしょう。
施工、加工が難しくないので工事がスムーズに進みます。
さらに構造設計もカンタンです。
ブレース構造や、トラス、アーチ構造と比べて、検討項目も少なく済みます。
一方で、デメリットは構造的なものがあります。
たとえばブレース構造と比較すると、ラーメン構造のほうが部材が大きくなってしまいます。
これは地震時に作用する曲げモーメントの影響で、対するブレース構造は、地震力をブレースが負担するので、曲げモーメントはほとんど生じません。
よってラーメン構造では、所定の耐力を満たすため柱や梁を大きくしなければなりません。
構造部材が大きいと、構造部材の費用が高くなる可能性も出てくるでしょう。（※全体の費用としては安いまたは同等になる場合もあります）
ラーメン構造の計算やモーメント図一覧
ラーメン構造の計算とモーメント図についてかんたんに解説します。
以下の表をご覧ください。
| ラーメン構造例
＆ モーメント図 |
計算 |
|
ラーメン構造 モーメント図 |
N+P/2=0⇒N=-P/2 Q=0 M=0 梁の部分の描き方は、自由体図としてはLを反転させたような形で描き、計算で使う任意の長さ 任意の長さxは支点からとってもいいけど、計算が難しくなりミスしやすいので梁の端からスタートさせたほうが良い 断面力の向きが再び90°回転することにも注意が必要 この問題の断面力は、つり合い式より、 N=0 Q-P/2=0⇒Q=P/2 M-P/2×x=0⇒M=Px/2 となり、x=L/2のとき、M=PL/4である |
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ラーメン構造 モーメント図 |
それぞれつり合いの式を立てる N=HP/L、M=Px、Q=P 柱頭の位置での曲げモーメントはM=PH N+P-P=0、M-PH+HPx/L=0⇒M=PH-PHx/L |
計算手順としてはこんな感じです。
計算手順
- 支点反力を求める
- 各部材の断面力を求める
- 断面力図を描く
断面力は自由体図を描いてつり合い式を立てますが、ラーメン構造になると自由体図の数が増えて計算がむずかしくなります。
自由体図を描き分けるポイントは、①切断する部材の前後に外力があるか、②柱梁接合部などの部材の折れ曲がりがあるかで決まりますのでチェックしてみてください。
曲げモーメント図は荷重の位置に応じたパターン分けができます。
あらかじめ曲げモーメント図の形がイメージできていれば、すぐに計算の間違いにも気づけるので、典型的なものは頭に入れておくと良いですね 😀
ラーメン構造の由来とは？モーメント図一覧や計算方法まとめ
ラーメン構造の語源の由来は、ドイツ語の「Rahmen（枠や縁の意味）」からきている
ラーメン構造とは、柱と梁などからできた構造体の接合部を、溶接など一体化させるように剛接合することで、つよい「枠」を形成した構造の建築物のこと
| メリット | デメリット |
| 構造部材の施工が簡単
構造設計も簡単 空間が広く使える 比較的自由に開口が開けられる |
柱、梁など、部材が大きくなりやすい
地震で変形が大きくなりやすい （※ブレース構造との比較） |
ラーメン構造計算手順
- 支点反力を求める
- 各部材の断面力を求める
- 断面力図を描く
以上です。
ありがとうございました。