ラーメン (骨組)とは？意味をやさしく解説

ラーメン構造とは

ラーメン構造（Rahmen）とは、長方形に組まれた骨組みの各接合部を強固に固定した構造形式です。ドイツ語で「額縁」を意味し、建築や土木分野で広く採用されています。特に、柱と梁が一体となって力を伝達する構造を指します。

概要

ラーメン構造の特徴は、部材の接合部が完全に固定されている点にあります。これにより、外からの力（地震や風など）によって部材に発生した曲げの力が、接合部を通じて他の部材に伝達され、構造全体で抵抗する仕組みです。筋交いのような部材を必要としないため、開放的な空間を作りやすい一方で、接合部には高い強度が求められます。

また、ラーメン構造は不静定構造であるため、一部が破損してもすぐに全体が崩壊することはありません。応力が再分配され、多くの箇所が損傷したときに初めて崩壊に至ります。この特性を最大限に活かすためには、柱よりも先に梁が破壊するように設計し、破壊モードを曲げ破壊に限定することが重要です。

他の構造との比較

ラーメン構造と比較される構造として、以下のものがあります。

トラス構造: 部材の接合部がピンで接合された構造。部材は主に軸方向力（引っ張る力や圧縮する力）を受け持ちます。
壁式構造: 壁全体で力を支える構造。面で力を受け止めるため、壁の配置が重要になります。
アーチ構造: 曲げモーメントを圧縮力に変換する構造。橋やドームなどに用いられます。

建築分野におけるラーメン構造

現代建築において、ラーメン構造は最も一般的な構造形式の一つです。鉄骨造（S造）、鉄筋コンクリート造（RC造）、鉄骨鉄筋コンクリート造（SRC造）など、多くの建築物で採用されています。

20世紀に入り、鉄やコンクリートといった材料が普及したことで、ラーメン構造も広く用いられるようになりました。特に、事務所ビルや中層集合住宅では、柱の間隔を6〜8メートル程度にすることが最も経済的であるとされています。

特徴

ラーメン構造の主な特徴は以下の通りです。

広々とした空間: ブレース（筋交い）や耐震壁が不要なため、間仕切りのない開放的な空間を作ることができます。
太い柱と梁: 荷重に対して、柱と梁が曲げ変形によって抵抗するため、部材は太くなります。
曲げ変形: 荷重による変形は、曲げ変形が主となり、せん断変形や軸方向変形はほとんど発生しません。
変形: 地震や風による変形は、壁式構造などに比べて大きくなりますが、粘り強く抵抗する特性があります。ただし、変形に追従できない建具や仕上げ材が損傷を受けることがあります。

木造の場合

木造建築では、部材同士を強固に接合することが難しいとされてきました。しかし、近年ドリフトピン工法が普及したことで、木造でもラーメン構造が可能になりました。ラグスクリューボルトを用いた門型ラーメン構法がその代表例です。

土木分野におけるラーメン構造

土木分野では、インフラ整備全般でラーメン構造が用いられます。特に、橋梁の上部構造では、支承（橋桁を支える部分）を設けずに橋桁と橋脚を固定したラーメン橋が採用されています。また、橋脚についても、単柱形式ではない門型橋脚を「ラーメン橋脚」と呼ぶことがあります。

構造計算方法

ラーメン構造の構造計算は複雑で、以下の方法が用いられます。

手計算: 不静定次数が高いため、手計算では近似解を求める方法（固定モーメント法やD値法）が用いられます。
コンピュータ計算: マトリックス変位法を用いることで、すべての節点の変位と部材の応力を正確に求めることができます。市販の構造計算ソフトで実施できます。

参考文献

（参考文献リストは省略）

ラーメン (骨組)