ラーメン構造とブレース構造の違いとは?特徴と使い分けを解説
建物には地震や風による水平力が作用します。この水平力にどう抵抗するかで構造形式は大きく分かれ、代表的なのがラーメン構造とブレース構造です。両者の違いを抵抗メカニズムから理解すると、架構計画の考え方が一気にクリアになります。
ラーメン構造:剛接合の「フレーム」で抵抗する
ラーメン(Rahmen)はドイツ語で「額縁・枠」の意味。柱と梁を剛接合(回転しないよう一体化した接合)でつないだ骨組みです。
水平力を受けると、柱と梁が曲げ変形することで抵抗します。接合部が回転しないため、フレーム全体が平行四辺形に変形しようとするのを柱・梁の曲げ剛性で押し返すイメージです。
- メリット:壁や斜材が不要で、開口・間取りの自由度が高い。将来の間仕切り変更にも対応しやすい。
- デメリット:曲げで抵抗するため部材断面が大きくなりがち。接合部の設計・施工がシビア。変形(層間変形)が出やすい。
ブレース構造:斜材の「軸力」で抵抗する
ブレース構造は、柱・梁のフレームに斜材(ブレース)を入れた形式です。接合部はピン接合(回転を許す接合)でも成立します。
水平力を受けると、ブレースに軸力(引張・圧縮)が生じて抵抗します。部材は曲げより軸力で抵抗するほうがはるかに効率的なため、小さな断面で大きな水平力を負担できます。
- メリット:水平剛性が高く、変形を小さく抑えられる。部材効率がよく経済的。
- デメリット:ブレースが入る構面には開口を設けにくく、平面計画が制約される。圧縮側ブレースの座屈に注意が必要。
図:水平力に対する抵抗メカニズムの違い。ラーメンはフレーム全体が曲げ変形し、ブレースは斜材が引張・圧縮で踏ん張る
比較表:一目でわかる違い
| 項目 | ラーメン構造 | ブレース構造 |
|---|---|---|
| 水平力への抵抗 | 柱・梁の曲げ | ブレースの軸力 |
| 接合部 | 剛接合 | ピン接合でも可 |
| 水平剛性 | 低め(変形しやすい) | 高い(変形しにくい) |
| 平面の自由度 | 高い | ブレース構面に制約 |
| 部材断面 | 大きくなりやすい | 小さくできる |
| 主な採用例 | 事務所ビル、店舗、RC造マンション | 工場、倉庫、体育館、鉄骨低層 |
POINT
「曲げで抵抗するか、軸力で抵抗するか」が本質的な違いです。軸力抵抗のほうが効率的ですが、その代償として斜材が平面計画を制約します。自由度を取るならラーメン、剛性と経済性を取るならブレースと覚えましょう。
実務での使い分けと併用
実際の設計では、どちらか一方だけでなく併用されることも多くあります。
- 事務所ビル:執務空間の自由度を確保するため基本はラーメンとし、コア(階段・EV まわり)にブレースや耐震壁を集約する。
- 工場・倉庫:大空間と経済性を優先し、桁行方向はブレース構造、スパン方向は山形ラーメンとする構成が定番。
- 戸建て木造:在来軸組工法は筋かい(=ブレース)と耐力壁で水平力に抵抗する、ブレース構造の考え方に近い形式。
併用する場合は、剛性の高いブレース側に水平力が集中するため、各構面の負担割合(剛性に応じた分担)を適切に評価することが重要です。また、ブレースの配置が偏ると建物がねじれる(偏心が大きくなる)ため、バランスのよい配置が求められます。
あわせて確認
水平力に対する検討の流れは「許容応力度計算とは?構造計算ルートの全体像」で解説しています。
まとめ
- ラーメン構造は剛接合フレームの「曲げ」、ブレース構造は斜材の「軸力」で水平力に抵抗する。
- 平面の自由度ならラーメン、剛性・経済性ならブレース。
- 実務では併用が多く、剛性バランス(偏心)への配慮が鍵になる。