2回目

建築構造種別とシステム・構造要素
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今日のレジメ
1.建築構造概説
2.力学基礎
3.構造材料
4.構造形式
5.構造設計

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1.力学の基礎
■軸力と軸方向変形

P←■→P
引張りー物体が伸びる

P→■←P
圧縮ー物体が縮む

※力の単位：N（ニュートン）　1kgf（重力単位）＝9.8N
質量と重さの違い：質量はどの重力場に行っても変わらない重さであり、重さというのは、重力場によって変わる。地球では質量と重さは同じ。（肉屋さんでは質量で頼むが、質量は測れないために重さをはかりで測って売っている）

座屈-細長い部材が圧縮されたときに起こる現象

力が作用すると必ず物体は変形する

■☆せん断力と☆せん断変形

↓■↑　Q↑■↓Q

※地震時に壁はせん断変形するー対角線に変形する

■曲げモーメントと曲げ変形
単位：N/m

引張り 圧縮
↓■↓　　　　M↑■↑M
圧縮 引張り

単純梁の変形　上から力をかけると歪む現象

■応用力とひずみ度
（応力密度、変形密度に相当する）
☆応用度：単位面積あたりの応力
垂直応力度σ＝P/A（N/m2）

☆ひずみ度：単位長さあたりの変形
垂直ひずみ度ε＝o/L（無次元）

※断面形状にいぞうんしないので、材料の強さや変形特性の定義に使われる

■力学の役割：作用外力を受ける構造物のない力（応用力）と変形を明らかにすること。
■弾性力学の3条件
・つりあい条件：作用外力の総和=O
（物体が静止するための条件）
・弾性法則：物体の力と変形の関係
（弾性体の力と変形は比例関係）
・適合条件：変形の満足すべき幾何学条件
（結合関係が変形後も分裂しないこと）

上記条件を満足するように計算される

■建築の主な構造材料：木
木はもっとも身近な建築材料
古くは竪穴式住居、高床式倉庫

特徴：加工性良、可燃、剛性小、異方性、比強度大（＝強度/単位重量）

大断面の木材は、意外と火に強い

大断面集成材
（木質材料）
→表面が炭になると熱伝導性を遅らせる

木材は生物材料である
方向によって習性が違う
繊維方向（一番いい）・接線方向・半径方向（この2つはあんまり）

接合方法：木組み、ボルト、釘
比重＝0.5（最軽量）
物理特性：異方性
↓
繊維方向が最も優れている
→はり用材に最適

■建築の主な構造材料：鉄
特徴：不燃、引っ張りに強い、剃性が高い
高温になると郷土が落ちる（600度で半減）

さまざまな形の鋼材が作られる
・H形鋼
・溝形鋼
・山形鋼

※細長くすると座屈が起こりやすい

炭素鋼：等質金属材料
・等質、高強度（木の約10倍）
比重＝7.9→薄板断面材

接合方法：ボルト、溶接による接合

■コンクリート
特徴：不燃、圧縮に強いが引張りに弱い
コンクリートは水・セメント・砂・砂利で手着ている
コンクリートの弱点を補うために
・鉄筋（引っ張りに強い）で補強
↓
鉄筋コンクリート（RC) Reinforced Concrete
・応力分担をして、圧縮力にはコンクリート、引張力を鉄筋で補う
せん断力（脆弱的）に対して対処

■構造形式（垂直抵抗系）

■構造形式（水平力抵抗系）
トラス・ラーメン構造
3次元にすると壁式構造、立体トラス、立体ラーメン構造等

■構造設計
応力制限-予測される力（応力)に絶えられること
変形制限-大きな変形とならないこと

構造設計・構造計画
応力制限、変形制限などの条件の下で構造形式、構造材料などを選定する