鉄骨構造ワークショップ：設計で15％節約

A 鉄骨構造ワークショップ鉄骨造は、今日の産業開発業者にとって最もコスト効率の高い建設形態の一つであるにもかかわらず、ほとんどのプロジェクトはその可能性を十分に活かせていない。コスト削減は、安価な材料を使ったり、手抜きをしたりすることから生まれるのではなく、製造開始前に賢明な設計判断を下すことから生まれる。鉄骨造の生産が始まると、性能を落とさずにコストを削減する機会はほぼ失われてしまうのだ。

では、その15%という数字は一体どこから来るのでしょうか？それは、構造設計、具体的には柱間隔、断面形状の選定、接合部の詳細、および荷重に関する想定を体系的に見直すことによって得られるものです。

鉄骨構造ワークショッププロジェクトに潜む設計上の非効率性

ほとんど鉄骨構造ワークショップで作成されたプロジェクトは、構造的には問題ないものの、材料効率が最適化されていない図面に基づいて製作段階へと進みます。エンジニアは、荷重要件を満たすように安全マージンを設けて設計します。しかし、実際の荷重分布を検討せずに、その安全マージンをすべての部材に一律に適用すると、結果として必要以上に重い鋼材が使用されてしまうのです。

柱間隔は、余分な部材が発生する一般的な原因です。柱間隔が狭いと、適切なサイズの垂木を備えた広いスパンの場合よりも、床面積1平方メートルあたりの鋼材使用量が多くなります。同様に、二次構造部材も、母屋、胴縁、補強材これらは、実際の建物の形状に合わせて正確に計算されるのではなく、保守的に設計されるため、しばしば過剰な仕様になっている。

接合部の設計も重要です。過剰設計のベースプレートや梁柱接合部は、実際の性能向上には繋がらず、製作時間と材料費を増加させるだけです。さらに、屋根勾配、軒高、風荷重ゾーンはすべて相互に影響し合い、経験豊富な設計者はこれらを活用して総重量を削減できますが、部品表が確定する前にこれらの相互作用を実際に確認する必要があります。

多くの顧客は、このような見直しが可能であることを認識していません。彼らは、手持ちの図面に基づいて見積もりを受け取り、それが最低価格だと考えてしまうのです。

実際のプロジェクトで何が起こったのか

ソロモン諸島の物流・製造業のお客様から、60×30×7.5メートルの鉄骨構造の作業場の既存設計図が提示されました。図面は完成しており、構造的にも問題ありませんでした。当初の資材リストでは、約235トンの鉄骨が必要とされていました。

設計案をそのまま採用する前に、当社の営業チームと工場のエンジニアが一緒に図面を検討しました。その結果、仕様に不必要な重み付けがされている箇所が3つあることが判明しました。柱の間隔が要求されるスパンよりも狭く、母屋のゲージが実際の屋根荷重に対して過剰に指定されており、ベースプレートの設計において、風や地震の条件が実際に要求する以上の断面サイズが使用されていたのです。

私たちはクライアントに改訂案を提案しました。クライアントは当然ながら慎重でした。元の図面はクライアント自身のエンジニアが作成したものであり、変更はリスクを伴うと感じていたからです。そこで私たちは、変更が安全だと断言するのではなく、荷重計算書を添付して各変更点を丁寧に説明し、その理由を詳しく説明しました。

顧客は最適化された設計を承認した。最終的な鋼材使用量は200トンとなり、当初の材料費から約35トン、つまり15%弱の削減となった。構造性能は当初の仕様を満たしており、納期も変更されなかった。

その話し合いによって、プリプロダクション段階に2週間が追加された。中規模プロジェクトでは、クライアントにとってかなりの金額の節約になった。より大規模な鉄骨構造のワークショップであれば、同様のレビュープロセスは比例してさらに大きな効果をもたらすだろう。

今後予定しているプロジェクト用の既存の図面があり、材料効率について独立したレビューを受けていない場合は、そのレビューを依頼するのに費用はかかりません。製作開始前にこの点について検討しておく価値はあります。