新国立競技場整備事業 &Mdash; 設計：大成建設・梓設計・隈研吾建築都市設計事務所共同企業体 施工：大成建設 | 株式会社新建築社
お腹 を へ こ ませる 筋 トレ2019年11月完成を目指して工事が進む新国立競技場。観客席を覆う長さ62mの片持ち形式の屋根架構は木と鉄のハイブリッド構造となる。5月から実大屋根鉄骨の作成準備を開始、作業手順や安全確保などを検証する。 2020年東京五輪のメーン会場となる新国立競技場。観客の頭上はスタンドに大きく張り出した屋根で覆われる。観客席からの眺めは、巨大な木造建築のようだ( 図1 )。 図1 木が頭上を覆う新国立競技場の観客席。片持ち形式の屋根は構造上は鉄骨造(S造)だが、木材と組み合わせる「ハイブリッド構造」により、変形を抑制する剛性を付与した(資料:技術提案書〔2015. 11. 新国立競技場はなぜ「木」のスタジアムなのか 建築家・隈研吾氏が語る理由 - 企画記事 - 東京オリンピック・パラリンピックガイド - Yahoo! JAPAN. 16〕、(C)大成建設・梓設計・隈研吾建築都市設計事務所共同企業体、パース・イメージ図は技術提案時のものであり、実際とは異なる場合があります) プロジェクトを遂行する 大成建設 ・梓設計・隈研吾建築都市設計事務所共同企業体(JV)で意匠設計を担当した建築家の隈研吾氏は、「日本の木造の繊細さは巨大建築物であっても生かせる。新国立競技場に足を運んだ観客は、寺社仏閣に訪れたような感覚になるだろう」と語る( 図2 )。 図2 新国立競技場の内観イメージ。大断面集成材は加工する工場が限られるため、中断面集成材を使用する。断面の最大寸法は短辺12cm、長辺45cm。右は外観イメージ。外壁を覆うルーバーも105mm角の木材を断面方向に3分割して使う。一般的に流通する木材を活用することでコストを抑える(資料:技術提案書〔2015. 16〕、(C)大成建設・梓設計・隈研吾建築都市設計事務所共同企業体、パース・イメージ図は技術提案時のものであり、実際とは異なる場合があります) 片持ち形式の屋根架構のトラスは2本の上弦材と1本の下弦材、これらを立体的に連結するラチス材で構成される。長さは62mに達する。3層構造のスタンドをすっぽりと覆う大きさだ( 図3 )。屋根の自重はスタンド外周側にある2列の支持柱で支える。 図3 屋根架構の断面図。2本の上弦材と1本の下弦材をラチス材で立体的に連結する。ラチス材は上弦・下弦材の座屈止めとして働くとともに、屋根面のブレースとしての役割も担う。屋根は材料認定を受けた耐火構造。主要構造部であるトラスは鉄骨造であるため、耐火性能検証の対象となる部分はない。法的には、トラスに取り付けた木材は装飾であり、「天井」ではないとの扱いになる(資料:技術提案書〔2015.
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16〕、(C)大成建設・梓設計・隈研吾建築都市設計事務所共同企業体、パース・イメージ図は技術提案時のものであり、実際とは異なる場合があります) H形鋼と集成材を組み合わせたハイブリッド構造の部材は、ラチス材や下弦材として使用する( 図4 )。大成建設は屋根架構にハイブリッド構造の部材を使うことを想定し、木材がどれほど軸力負担に効果を発揮するかの実験を行っている。 「鋼材のみ」と「ハイブリッド材」の剛性を比較。その結果、ハイブリッド材ではラチス材で約10%、下弦材で約25%も鋼材のみに比べて剛性が高かった。木材は「繊維の束」であるため、繊維方向への剛性が高い性質があるためだ。 大成建設構造研究室木・鋼チームの森田仁彦チームリーダーは、「下弦材に使うカラマツの木材は剛性、耐力ともに高い特性がある」と話す。屋根架構に使う木と鉄の体積比率は木材1に対して鉄骨は0. 6。つまり、木材を使った部位は、より多く観客の目に映る。一方、重量比率は圧倒的に鉄骨が大きく、木材の約10倍となる試算だ。 中断面集成材が木材の主役 新国立競技場で使用される木材は一般的な「中断面集成材」(断面の短辺7. 5cm以上、長辺15cm以上)が主となる。JVでは屋根架構を設計する際、木材の特徴を出すために大断面集成材(短辺15cm以上、断面積300cm2(平方センチメートル)以上)も考えた。 しかし、大断面集成材は製作工場が限られる。施工サイドからも「大断面集成材は重いため施工に時間が掛かる」との声が上がった。 2016年12月から始まった新国立競技場本体工事の全体工期は36カ月。2018年2月から開始予定の屋根工事はプロジェクトを円滑進行する肝となる。そこで、日本全国の集成材工場やプレカット工場を活用できる中断面集成材を用いることにした。利用する集成材の最大寸法は、断面の短辺が12cm、長辺で45cmとなる。 木と鉄のハイブリッド構造では、性質の異なる2つの部材の一体化に接着剤を用いない。木材の剛性が引張と圧縮の両方に効くように、木材と鉄骨は部材の軸方向に引きボルトで接合する。部材はナットに緩み止めを用いた落下防止ボルトで取り付ける( 図5 )。屋根には強風などによる外力が繰り返して加わるため、屋根全体の品質向上のために落下防止ボルトを採用した。 図5 部材の軸方向に引きボルトで一体化することで、木材の剛性が引張と圧縮の両方に効くハイブリット構造とする。図4と図5の木材と鉄骨のハイブリッド構造図は、技術提案時のイメージ図となる(資料:技術提案書〔2015.
加えて、「気流創出ファン」を設置しているので、風は競技場の中心に集まります。四方八方から中心に風が集まりぶつかる。そのぶつかった風を上昇気流に乗せる。 風のぶつかり。 上昇気流。 この時点で、竜巻発生の2つの条件に当てはまっているのです。もしもオリンピックの最中に積乱雲が競技場の上にやってきたら? 風のぶつかり。 上昇気流。 積乱雲。 竜巻がフィールド内で発生するかもしれません。 「気流創出ファン」を動かさなければ、外の空気の流れが右から左へそして上の方へ一方通行に流れるので発生リスクは抑えられますが、「気流創出ファン」を使い、反対側からも風を送ることで中央部で風が激突…。 空気の流れを複雑化するとリスクが下がる ただし、竜巻は簡単に発生させることができますが、条件が揃わなければなかなか誕生しません。例えば以下の動画。 ペットボトルの下の方に穴をあけています。そこにドライアイス?をおいて上から掃除機で吸い込みます。すると竜巻が発生。でも、ペットボトルの風の通り道を複雑にすることで竜巻が発生しにくい状態になります。 新国立競技場はどうでしょうか? まるでペットボトルの中。 仮に竜巻が競技中に発生したらどうしますか? アーチェリーの矢が的と一緒に空へ飛んで行った! 体操選手が100回転! マラソン選手がマッハのスピードに! 新記録続出!これはすごい! まとめ 竜巻は絶対に起きないという過信は禁物 新国立競技場はさまざまな観点から見たプロが設計をしているので、過度な心配はしなくて大丈夫だと思いますが、「絶対」はないので一応、気に留めておいたほうがいいかもしれませんね。 ホテル料金比較サイト【ホテルズコンバインド】 100以上の世界主要予約サイトの料金を一括比較。簡単に宿泊最安値が見つかります。 スカイツアーズ ネット上でホテルの空室、飛行機の空席状況が確認できるので24時間オンライン予約や見積もりが可能です! ANA便ならマイルも貯まります。 格安航空券予約はソラハピ 最安値の航空券は毎日更新されますので、【ソラハピ】では最新の最安航空券がGETできます。「出発地、到着地、出発日」の3項目を入力するだけで、カンタンに最安値の航空券が比較・検索できます。ご希望の料金・時間帯の航空券に空席が見つかれば、そのまま購入手続きへ。5分でご希望の航空券が見つかります。