'18/1/29
1950年代の建築構造設計 目次
吉見 吉昭

建設中の鉄骨鉄筋コンクリート造建物
(上層部は鉄骨のみの段階

 半世紀以上前の1950年代に私は東京の建築設計事務所構造設計をしておりました。霞ヶ関ビル起工の1965年以前で,建物の高さは31m(百尺)に制限されていましたので,地上の階数はせいぜい9階でした。このクラスの建物はほとんどが地下室を有する事務所建築で,細い鉄骨の周りに鉄筋コンクリートを配した“鉄骨鉄筋コンクリート構造”でした。当時は水平地震力を静的に加わる水平力で代表させ,その値は1950年の建築基準法によって建物の重量に0.2の設計震度を乗じて求めることになっていましたが,地域によってはそれから若干の低減が許されていました。(東北や九州も低減地域でした。)

 建物の部材の応力を求める場合,単純梁や3ピンアーチのような二次元静定構造物については三つの未知量に対して三つの釣合い条件式を解けばよいので,何ら解析上の問題はありません。仮定される荷重は,地震力はもちろん,床の上に置かれることが予想される“積載荷重”も大雑把なもので,有効数字はせいぜい二桁に過ぎません。したがって,応力を計算する過程では三桁の有効数字で十分でした。事務所や集合住宅のように梁と柱を剛につないだ“ラーメン構造”は次数の高い不静定構造物ですが,その梁と柱の応力を求める方法としては,“撓角
(とうかく)法”と“固定法1)”がありました。前者を用いるには,多次元連立方程式を解く過程で解の発散を防ぐために多くの桁数の計算が必要で,歯車式計算機では効率が悪いので,階数と柱数が非常に少ない建物以外では実用できませんでした。一方,固定法では三桁の数字の加減乗除計算で十分でしたので,乗除計算には計算尺(アナログコンピューター)を,加減計算には算盤(デジタルコンピューター)を使いました。加減計算だけなら正式に算盤を習わなかった人でも使えたのです。

 梁と柱の応力(軸方向力・せん断力・曲げモーメント)が求まると,それぞれの層の柱のせん断力の合計(層せん断力)が求まります。力の釣合いの関係から,層せんだん力はその層より上の階に働く力と等しくなるはずです。つまり鉛直荷重に対しては層せん断力がゼロに,地震荷重に対しては層せん断力がその層より上の建物重量と震度の積に等しいことを確かめました2)。当時は建物の構造形式や規模が限られていましたし,いわば手作りの解析をしながら経験を積むにつれて応力の値の相場が分かるようになり,異常値に気付き易いというメリットがあったと思います。この点で,昨今のように解析ソフトというブラックボックスに頼る人が入力ミスを見落とすような落とし穴は無かったと言えます。

 施工が基礎から始めて上に向かうのとは逆に,計算は屋根から始めて下に向かいます。したがって計算が基礎に及ぶのにはそれなりの時間がかかります。施工業者がすでに決っているような場合には,早く仕事を始めようと,構造計算の完成を今か今かと待ち構えており,構造図面の作成を加速するために施工会社から助っ人の技術者を送り込んでくることさえありました。当時は土曜日半ドンで日曜日だけが休みでしたが,平日の残業に加えて土曜日の午後や日曜日にも出勤することは珍しくありませんでした。若かったこともあり,構造設計は性に合っていたらしく,辛いと思ったことは一度もありませんでした。ちなみに,私の勤務していた設計事務所は残業手当をきちんと払ってくれました。鉄骨の“原寸検査”のために鉄工所に行ったり,打合せのために現場に出向いたりと,出張もありましたが,大阪方面に行くときは,往復とも,午後9時ごろ発って早朝に着く寝台列車を利用していました。

 1950年代後半になると,高力ボルトを建築構造物に応用する動きが始まり,私も1960年に大阪市で,高さ31m,地下3階の鉄骨・鉄筋コンクリート建物の構造設計を担当した際に,高力ボルトを使うことになり,ボルトの焼入れ作業にまで立ち会いましたが,その4年前に,米国の大学で高力ボルト継手の疲労破壊実験を行った経験を活かすことができました。大阪市役所の担当者は大変立派な技術者で,大阪市としては最初だったにもかかわらず,技術者同士の理詰めの話ができて,スムースに事が運んだことは幸いでした。 


  1. 初めに梁の両端が剛に固定されていると仮定して求めた曲げモーメントを,その梁と結合されている柱と他の梁の“剛比”に応じて分配し直す操作を矛盾がなくなるまで繰り返す逐次近似法(水平力については柱の上下端のモーメントからスタート)
  2. 現在の解析ソフトにもそのようなチェックが組み込まれているかどうかは知りません。