部門別の視点から学ぶ建築図～第2回：構造設計部門とその関連図面—構造図、断面図、配筋図で理解する木造とRC造

はじめに

建築プロジェクトにおける構造設計部門は、建物の安全性と耐久性を確保するうえで重要な役割を担っています。木造建築から鉄筋コンクリート造（RC造）まで、構造設計は建物の基盤を形成し、地震や風などの自然災害に対する耐性を高める鍵となります。構造設計により、建築物が長期間にわたり安心して利用できるものとなります。

構造設計部門が作成する図面には、建物の骨組みや内部構造を詳細に示した構造図、建物内部を切り取った断面を示す断面図、鉄筋の配置を示す配筋図などがあります。これらの図面は、設計者や施工者が正確に作業を進めるための指針となるだけでなく、建築物の安全性を左右する重要な資料です。

前回の記事では、意匠設計部門の意匠図について解説しました。本記事では、次の工程である構造設計部門に焦点を当て、構造図、断面図、配筋図の役割や活用方法を具体的に掘り下げていきます。

建築の基盤を支える構造設計部門の役割

建物が安全かつ長期間にわたって使用できるかどうかは、構造設計部門の働きに大きく依存しています。この部門では、建物全体の構造を設計し、地震や風、積雪などの外的要因に耐えることができるようにするための計算や計画を行います。本章では、構造設計部門の役割と業務内容について詳しく解説します。

構造設計部門の役割

構造設計部門は、建物の骨組みをデザインし、その安全性と耐久性を確保することを主な役割としています。この部門では、意匠設計部門が作成したデザインを基に、柱や梁、基礎といった建物の構造を支える要素を計画します。

特に耐震性の確保は、日本のような地震が多い地域では非常に重要です。構造設計部門では、建物が地震の揺れに耐えられるように、荷重計算や動的解析を行い、制震ダンパーや耐震壁の配置を検討します。また、必要最低限の材料で最大限の強度を実現することで、コスト削減と環境負荷の軽減を同時に目指します。

近年では、軽量で高強度の材料や、BIM（Building Information Modeling）技術が注目されており、構造設計部門においても活用が進んでいます。これらの技術は、設計の精度を向上させるだけでなく、施工段階でのトラブルを未然に防ぎ、プロジェクト全体の効率化を支える新たな選択肢となっています。

構造設計部門の業務内容

構造設計部門の業務は、建物を支える構造部材を計画し、安全性と耐久性を確保することが中心です。具体的には、風圧や積雪荷重、地震荷重を考慮した構造計算を行い、適切な柱や梁、基礎の配置を設計します。

また、設計意図を正確に伝えるために構造図や配筋図を作成します。これらの図面は施工者にとって重要な指針となり、施工段階でのミスを減らします。新築プロジェクトに限らず、既存建物の耐震診断や補強計画も構造設計部門の重要な業務の一環です。

さらに、BIMを活用することで設計情報を一元管理し、関係者間での情報共有を円滑に進めています。これにより、設計段階での不整合の早期発見や設計変更への迅速な対応が可能となり、施工段階の手戻りを最小限に抑えることができます。

このように、構造設計部門は、設計から施工、維持管理まで、建築プロジェクト全体を支える重要な役割を果たしています。

構造設計部門が作成する主な図面

構造設計部門では、建物の安全性や耐久性を確保するために、いくつかの重要な図面が作成されます。その中でも「構造図」「断面図」「配筋図」は、設計と施工の両段階で欠かせない役割を果たします。本章では、これらの図面の目的や特徴について解説します。

構造図

構造図は、建物の骨組みや内部構造を詳細に示した図面です。この図面には、柱や梁、基礎などの配置や寸法、使用する材料が明確に記載されており、建物の安全性を支える基礎情報となります。

構造図の役割は、設計意図を具体化し、施工者に正確な指示を与えることです。また、設計段階では、耐震性能や荷重分布をシミュレーションしながら、柱や梁の配置を最適化するために活用されます。例えば、建物の荷重を効率的に分散させる構造が適切に計画されているかを確認する重要な資料です。

さらに、構造図は建築確認申請において、構造計算書を補足する資料として提出が求められることが多い図面です。特に、建物の規模が大きい場合や耐震審査が必要な場合に、柱や梁の配置、部材寸法を明確に示すための資料として審査官に重要な情報を提供します。

断面図

断面図は、建物を垂直方向に切断した状態を示す図面で、内部構造や各部材の関係性を視覚的に把握するために作成されます。この図面では、階高やスラブ厚、梁や柱の配置が具体的に記載されています。

断面図の役割は、設計者が建物内部の構造を確認し、施工者にその意図を伝えることにあります。たとえば、梁の高さやスラブの厚みが階高にどのように影響するか、配管や配線がどの位置を通るかといった点が、この図面によって明確になります。

また、断面図は法規制への適合性を確認するうえでも重要です。たとえば、高さ制限や斜線制限、日照条件などに関して、断面図を用いて設計段階で検証することが可能です。これにより、設計が建築基準法に基づいたものであることを確認できます。

配筋図

配筋図は、鉄筋コンクリート造（RC造）の建物における鉄筋の配置を示す図面です。この図面には、鉄筋の種類や径、間隔、かぶり厚（コンクリート表面から鉄筋までの距離）が詳細に記載されています。

配筋図の目的は、鉄筋の適切な配置を指示することにあります。適切に作成された配筋図があることで、施工者は現場での作業をスムーズに進めることができ、過密配筋や不適切な鉄筋配置を防ぐことができます。特に、高い耐震性能を求められる建物では、配筋図の正確性が建物全体の安全性に直結します。

さらに、配筋図は施工者だけでなく、検査機関や第三者評価者にとっても重要な資料です。これにより、建物が設計通りの強度や耐久性を備えているかを確認することができます。

構造図に関係する人々とその目的

構造図は、設計から施工、さらに維持管理まで、さまざまな段階で多くの関係者によって利用されます。それぞれの立場において構造図の使い方や意図は異なりますが、共通しているのは、建物の安全性や品質を確保するための重要な役割を担っている点です。本章では、主要な利用者ごとに構造図の使い方と目的を解説します。

建築設計者・構造設計者

建築設計者や構造設計者にとって、構造図は設計意図を具体化し、構造上の安全性を確認するための基盤となります。意匠設計の段階で描かれたデザインを実現するために、構造的な要素を考慮して柱や梁、耐震壁などの配置を決定します。

さらに、構造設計者は耐震性能を評価するための基礎資料として構造図を活用します。地震時に建物がどのような力を受けるかをシミュレーションし、設計内容を最適化するうえで役立ちます。また、3Dモデリングソフトを活用することで、設計段階での不整合を早期に発見し、修正作業を効率化するために活用されています。

施工業者・現場監督

施工業者や現場監督にとって、構造図は作業手順を正確に理解し、施工ミスを防ぐための指針となります。鉄筋の配置やコンクリートの打設手順、柱や梁の組み立て方など、施工に必要な具体的な情報が構造図に記載されています。

例えば、鉄筋コンクリート造の施工現場では、配筋図を参考に鉄筋の間隔や種類を正確に把握し、現場でのトラブルを未然に防ぎます。さらに、最近ではタブレットなどのデジタルデバイスを活用し、構造図を現場でリアルタイムに確認できる仕組みが普及しています。これにより、効率的な作業進行と施工精度の向上が期待できます。

検査機関・第三者評価者

検査機関や第三者評価者は、建物が法的基準や構造的な安全性を満たしているかを評価する際に構造図を活用します。構造図に基づいて耐震性能や荷重分布を確認し、建物が適切に設計されていることを審査します。

特に、耐震基準を満たしているかどうかを確認するプロセスでは、構造図が非常に重要です。例えば、耐震壁や基礎部分の配置が正確であるかを構造図で確認し、必要に応じて改善提案を行います。これにより、建物の安全性を確保するとともに、施工段階での問題点を早期に解決できます。

建築主（クライアント）

クライアントにとって、構造図は建物の構造が自分たちの要望や基準に適合しているかを確認する手段です。耐震性能やメンテナンス性に関する質問を行う際、構造図はその根拠となる情報を提供します。

例えば、クライアントが建物のライフサイクルコストを最適化したい場合、構造図を基に耐震補強や補修計画を検討することができます。これにより、コスト削減を図るとともに、建物の長期的な価値を向上させるための具体的な指針となります。

メンテナンス業者

メンテナンス業者は、建物の定期点検や修繕計画の策定に構造図を活用します。劣化が予想される箇所を構造図で把握し、効率的な修繕スケジュールを立てることで、建物の寿命を延ばし、維持コストを抑えることができます。

例えば、鉄筋コンクリート造の建物では、構造図を基にひび割れや漏水が発生しやすい部位を特定し、早期に対策を講じることが可能です。また、最新の技術を活用して、建物全体の状況をデジタルで記録・分析することで、より効率的な維持管理が実現します。

構造図を活用する利点

建築プロジェクトにおいて、構造図は設計から施工、維持管理までのさまざまな場面で活用され、多くの利点をもたらします。安全性や効率性の向上、コスト削減、品質保証といったプロジェクト成功の鍵を握る要素に直接関わるため、その重要性は非常に高いと言えます。本章では、構造図を活用することで得られる主な利点を詳しく解説します。

安全性の確保と耐震性の向上

構造図は、建物の安全性を確保するうえで重要な役割を果たします。特に、日本のような地震が多発する地域では、耐震性の高い設計を実現するために欠かせないツールです。構造図を活用することで、耐震壁や制震ダンパーなどの配置を最適化し、地震時の建物の被害を最小限に抑える設計が可能になります。

また、構造図に基づくシミュレーションを通じて、地震や強風、積雪などの外力が建物全体にどのように作用するかを予測し、設計の改良を行うことができます。これにより、建物の長期的な安全性が保証されると同時に、利用者の安心感を高めることにもつながります。

施工の効率化とミスの軽減

施工現場において、構造図は正確な作業を進めるための指針となります。例えば、鉄筋の配置や部材の寸法、接続方法が明確に示されているため、現場作業者が迷うことなく作業を進めることができます。これにより、作業効率が向上し、施工ミスが減少します。

さらに、最近では構造図をデジタル形式で活用するケースが増えており、タブレットやBIMソフトウェアを用いることで、リアルタイムに設計変更や追加情報を共有できます。このようなデジタルツールの活用は、施工精度を向上させるとともに、手戻り作業を大幅に減らす効果を発揮します。

コスト削減と資材の最適化

構造図を活用することで、資材の選定や調達がより計画的に行え、無駄を削減することができます。例えば、適切な部材の種類や数量が設計段階で明確に示されるため、過剰な発注や不足による遅延を防ぐことが可能です。

特に大規模なプロジェクトでは、資材コストが全体の費用の大部分を占めるため、構造図を基にした正確な調達計画がコスト削減に直結します。また、余剰資材や廃棄物の発生を抑えることは、環境負荷の軽減にもつながり、持続可能な建築プロジェクトの実現に寄与します。

プロジェクト全体の透明性と品質保証

構造図は、プロジェクト全体の透明性を確保するうえでも重要な役割を果たします。設計者、施工者、発注者の間で構造図を共通の基盤として活用することで、プロジェクトの進捗状況や施工内容を正確に共有できます。

さらに、構造図を基にした品質管理プロセスを導入することで、設計段階での意図が施工段階で正確に反映されているかを確認できます。これにより、品質保証の信頼性が向上し、最終的な建物の完成度を高めることができます。

次回：設備設計ー建物の快適性と機能性

今回の記事では、構造設計部門の役割や主要な図面の意義、そしてそれらがプロジェクトに与える利点について解説しました。次回の記事では、設備設計部門に焦点を当て、設備図について解説します。設備設計がどのように建物の機能性や快適性を支えるかを掘り下げていきますので、ぜひご期待ください。