軽量鉄骨造のメリット

Jul 17, 2023

軽量鉄骨フレームの主な利点の 1 つは、その多用途性と、使用できる建築タイプの範囲の広さです。

軽量鉄骨フレームの用途は、パネル化された構造フレーム、外部充填壁システム、完全に完成したオフサイトのモジュラー構造など、低層住宅から多階建ての複数人が居住する開発まで多岐にわたります。 建物タイプの範囲は、図 1 ～ 4 に示すプロジェクトによって示されます。

幅広い用途に加えて、現代の工法に期待される利点、つまり、迅速な施工、高品質と性能、優れた安全性、費用対効果が挙げられます。 軽量鉄骨フレームの主な分野は、4 ～ 8 階建ての住宅用建物と、低層階に商業スペースや駐車場を備えていることが多い複合用途の建物です。 このような場合、支持構造への負荷を最小限に抑えるためには、建設システムの軽量特性が非常に重要です。

軽量鉄骨フレームは、壁パネルに深さ 70mm ～ 100mm の亜鉛メッキ冷間成形 C セクション、床に深さ 150mm ～ 300mm の C セクションまたは格子根太で構成されています。 最大 6 m のスパンを実現できるため、内部の耐力壁を排除できるため、内部スペース計画の柔軟性が高まります。

プレハブ壁パネルは通常、階高 (つまり 2.7 メートルから 3.2 メートル) で、輸送や吊り上げの状況に応じて最大 8 メートルの長さになります。

最低 12 枚の壁パネルから家を建てることができ、トラック 1 台につき最大 4 軒の家または大きなアパートを配送できます。 床は、プレハブ床カセットの形で、または個別の根太として設置できます。 建設中の典型的な軽量鋼プロジェクトを図 5 に示します。

軽量鋼壁で支えられた複合床スラブを使用するオプション (図 6 を参照) は、一部の分野で一般的です。 この場合、床スラブは通常、現場コンクリートを使用した異形鋼デッキを使用して深さ 150 mm ～ 180 mm で、建設中に一時的に支柱を立てると最大 5.5 m になります。 自重がコンクリート平板の半分であるだけでなく、より浅く、デッキから吊り下げられたダクトの配線に役立ちます。

根太床と複合床の両方で、多くの場合、フロアゾーン内に統合されたスリムな床梁を使用して、よりオープンなプランのスペースを作り出します。これは、介護施設やロビーエリアで特に役立ちます。 コンクリートとスチールの階段は通常、軽量鉄骨パッケージの一部として納品され、軽量鉄骨サプライヤーが提供するビルディング インフォメーション モデル (BIM) に統合されます。

冷間成形セクションの構造性能により、さまざまな用途での使用が可能になります。 厚さわずか 1.5 mm の軽量鋼 C セクションは、最大 50 kN の圧縮に耐えることができます。 構造ブレースは安定性のために壁に組み込まれているため、中層の建物には追加のコアが必要ありません。 効率的な設計ソリューションは、特定の荷重条件に合わせて鋼の厚さとセクションの構成を選択することによって実現されます。

オフサイト製造と軽量鉄骨フレームの利点は、タウンハウスと大規模なアパートの建物が混在することが多い都市部の住宅プロジェクトで特に顕著になります。 図7に軽量鉄骨造を採用した都心部のホテルを示す。 クライアントと請負業者が求めるメリットは次のとおりです。

複合用途開発は通常、低層階に商業スペースまたは小売スペース、上層階に住宅ユニットで構成されます。 好例は、都市部のスーパーマーケットなどの小売スペースの上に 3 階建てまたは 4 階建ての住宅が建設されるケースです。 プロジェクトの混合的な性質は、計画上の理由から、または土地利用からの収益を最大化するために必要となる場合があります。

主な要件は、搬送ビーム間にまたがる機能と、サポートの異なるたわみを許容するのに十分な堅牢性を備えた軽量の上部構造です。 軽量鉄骨フレームは、1 階あたりの重量が 100kg/m2 未満でありながら、梁間のスパンが最大 6m であるため、完璧なソリューションであることが証明されています。

軽量鉄骨フレーム業界は BIM の分野をリードしています。BIM は製造プロセスに不可欠であり、特に他のコンポーネントとのインターフェースに関する現場の問題を解消します。 軽量鉄骨フレームでは、建物の構造の 3D BIM モデルが IFC 形式で作成され、設計の形成段階でプロジェクトの建築家と共有されます。

統合された BIM モデルの利点を最大限に活用するには、軽量鋼サプライヤーを早期に指名することが重要です (図 8 を参照)。

これに基づいて、軽鋼サプライヤーは、製造用のパネル図面と、モデルに統合される鉄骨梁や階段ユニットなどの他のコンポーネントのパネル図面を作成します。 これにより、一貫した形状が実現され、ファサードやサービスなど、建物の他の主要部分とのインターフェースが可能になります。 この段階でクラッシュが特定され、解決されます。 多くの場合、元請け業者やプロジェクト アーキテクトは BIM モデルを引き継ぎ、その後の更新を管理して、クライアントや施設管理者が利用できるようにします。

Steel Construction Institute (SCI) は、軽量鉄鋼分野で 25 年以上の研究開発の経験があり、主要な軽量鉄骨フレームのサプライヤーと協力して、構造設計、音響、耐火性、熱性能、持続可能性に関する設計ガイダンスを作成しています。 SCI は、この分野に技術的なガイダンスを提供するために、一連の技術情報シートを発行しました。

軽量鉄骨フレームの将来は、単一点調達と統合設計によってもたらされる価値のメリットと、迅速な建設、軽量で順応性の高い建物を求めるクライアントの要望への対応に基づいていることは、市場を見れば明らかです。

独立した SCI 製品認証は、新しいシステムが市場に受け入れられるために有益であり、外装材と屋根、外壁システム、軽量鉄骨フレーム、モジュラーなどの一般的な軽量鋼構造システムに合わせて調整されています。

鉄鋼建設協会は、ご協力と画像と情報の提供をしていただいた軽鋼フォーラム (以下にリスト) のメンバーに感謝いたします。

エアシャーメタルズ

BW インダストリーズ

エテックスビルのパフォーマンス

フュージョンビルディングシステム

ハドリー鋼フレーム

Kingspan 鉄鋼建築ソリューション

メテック

サンゴバン

シグマット

ビジョンに基づく製造

ヴォエスタルパイン メッツセック plc

アンドリュー・ウェイ

アソシエイトディレクター

鉄鋼建設協会

電話: +44 (0)1344 636525

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