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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1講：自由に空間をイメージする

伊藤拓海研究室

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

いかなるフォルム・形状の空間にも、必ず構造の骨組があります

これは、建築を考えていく中で、例外なく、未来永劫の普遍的な真理です。
建築や空間に対する要求は、千差万別です。
そこに、安全で安心な建物を支えるために、多様で、無限の、構造の選択肢があります。
手数を増やしておくことは、良い建築を実現するうえで、極めて重要です。

まつもと市民芸術館
複雑な立体空間のフォルムは、柱と梁の骨組構造で支えられている

今日、3次元の複雑形状の建築・空間の提案は多々あります。
現代の建物の多くは、木造、鉄骨、RCを主たる構造骨組として構成されます。
ビルもののプロトタイプとして、柱と梁の骨組構造や、ブレースやトラスを用いた構造が用いられます。
コストや加工、そして実際に構法・工法や施工法が存在し、確実に作れること、適切なコストで信頼性のある建築構造物につながります。

世界各地の超高層ビル群は、都市を彩るスカイスクレイパーとして重要な存在
そこには、高度な建築技術が結集する
標準的な構造形式＝ラーメン、ブレース、トラスは、構造力学に基づき、安全を計算で解ける観点でも重要

誰でも、納得して、安心して、合理的に、設計を進めたいと考えるはずです。
そのためには、構造安全性、信頼性、コスト、施工性など、合理的な判断で最適化された構造種別・形式が選択されます。

構造とデザインをどのように設計していくか。これに尽きるのかもしれません。

国立国際美術館
装飾的表現ではあるものの、構造と計算と図面は必要である
シンガポールのベイエリアにアクセントを与えるエスプラネード・シアターズ・オン・ザ・ベイ
建築場所と荷重の組み合わせにより、空間と構造の選択肢は無限に広がる

サンティアゴ・カラトラバの世界観

独創的な世界観の建築構造物を輩出し、建築界を魅了するサンティアゴ・カラトラバ。
その表現は、装飾的で絵画的な造形と部材が用いられ、唯一無二の建造物です。
同じ建築用途・空間構成であっても、おそらく、違った構造体が生み出されると想像されます。

カラトラバの評価は、様々です。
しかし、複雑ではあるものの、その構造の根幹は、力学原理で説明可能であり、骨組と材料を合理的に使用していると言えます。

ニューヨーク・マンハッタン、グランドゼロのWorld Trade Center Transportation Hub
スペイン・バルセロナ、科学学園都市のレミセフェリック
（写真：Pixabay, https://pixabay.com/ja/）
スペイン・カナリア諸島テネリフェ島のオードトリウム、アウディトリオ・デ・テネリフェ
上部のアーチは、脚部と下部構造の2点で支持され、片持ちアーチにより、跳躍感を感じさせる
（写真：Pixabay, https://pixabay.com/ja/）
フランス、リヨン郊外のサンテクジュペリ空港駅
鉄骨による100mにも及ぶダブルアーチの大空間構造
庇の表現も印象的である
（写真：Pixabay, https://pixabay.com/ja/）
（写真：Pixabay, https://pixabay.com/ja/）

山形市南部児童遊戯施設、シェルターインクルーシブプレイス、コパル

蔵王連峰の山並みや、雲をモチーフとした外観とフォルムは、特徴的な曲面のドームです。
室内の有機的な空間はさることながら、屋上も曲面形状となっています。

このフォルムを支える構造は、RCの基壇と、鉄骨による上部構造、そして鉄骨と木造（集成材）を使ったドーム形状の屋根によって構成されています。

曲面屋根は、中央部の木造アーチ部分に対し、鉄骨平面トラスの架構が周囲を囲い、屋根の曲面を構成しています。
鉄骨トラスは、H形鋼の部材が集まり節に円形鋼管を用いて構成されています。
集成材アーチは、最大25mのスパンです。
屋根から壁へ伝達する荷重は、外周部に設けたブレースによって抵抗しています。

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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。
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