| 高品質の建物を低コスト・短工期で建てられるシステム建築とは？

工場や倉庫、店舗などの建設を検討する際、柱のない広大な「無柱空間」は多くのメリットをもたらします。 この大空間を、低コストかつ短工期で実現する工法として注目されているのが「システム建築」です。 部材を標準化し工場で生産することで、高品質な建物を効率的に建築できます。

本記事では、無柱空間のメリットから、システム建築の具体的な特徴、在来工法やプレハブ建築との違い、そしてどのような建物に適しているのかを詳しく解説します。

柱のない大空間「無柱空間」とは？

無柱空間とは、建物の内部に柱が1本もない、あるいは柱の数が極端に少ない広大な空間を指します。 建築用語では、柱と柱の間の距離を「スパン」と呼び、このスパンを長く取った構造を大スパン構造といいます。 一般的な建物では、屋根や上階を支えるために一定間隔で柱を設置する必要がありますが、特殊な構造設計や強度の高い部材を用いることで、柱なしの大空間を実現できます。

この構造は、空間を遮るものがないため、工場での生産ラインの設置、倉庫での荷物の保管や運搬、体育館での競技など、広いスペースを必要とする用途に最適です。 開放感があり、スペースを最大限に活用できる点が大きな特徴です。

無柱空間を実現するメリット

建物内部に柱がない無柱空間は、スペースを有効活用できるだけでなく、業務効率や安全性の向上にも貢献します。 柱という物理的な障害物がないことで、レイアウトの自由度が飛躍的に高まり、人やモノの動線がスムーズになります。

また、見通しが良くなることで、作業者同士の連携が取りやすくなり、事故のリスクを低減させる効果も期待できます。 ここでは、無柱空間がもたらす具体的なメリットについて、3つの側面から解説します。

レイアウトの自由度が高まる

無柱空間の最大のメリットは、レイアウトの自由度が格段に高まる点です。 柱による制約がないため、生産設備や保管棚、オフィスのデスクなどを、業務効率が最も高まるように自由に配置することが可能です。 これにより、作業動線を最適化し、生産性の向上を図れます。

また、事業内容の変更や規模の拡大に伴う将来的なレイアウト変更にも柔軟に対応できます。 例えば、新たな製造ラインを導入する際や、保管方法を変更する際にも、柱の位置を気にする必要がなく、スムーズに計画を進めることが可能です。 空間を最大限に活用できるため、同じ延床面積でも柱のある建物より多くの設備や商品を収容できる場合もあります。

視界が良く作業効率や安全性が向上する

内部に柱がないことで、空間全体の見通しが非常に良くなります。 工場や倉庫内では、フォークリフトや無人搬送車（AGV）などが頻繁に行き交いますが、柱という死角がなくなることで、車両と作業員の接触事故のリスクを大幅に低減できます。

また、管理者やリーダーがフロア全体を容易に見渡せるため、作業の進捗状況を把握しやすく、指示も出しやすくなります。 作業員同士のコミュニケーションも円滑になり、チームワークの向上にも寄与します。 視界が確保されることは、スムーズな業務遂行と安全な職場環境の構築において、非常に重要な要素です。

大型機械や設備の導入がしやすい

無柱空間は、大型の機械や特殊な設備の導入を容易にします。 製造業における大型プレス機や加工機、物流倉庫における自動ラックシステムや大型クレーンなど、設置に広いスペースを要する設備も、柱が障害になることなくスムーズに搬入・設置できます。 設備の配置計画においても、柱を避けるための複雑な検討が不要になり、最適な場所に設置することが可能です。

また、導入後のメンテナンスや将来的な設備の入れ替え作業も効率的に行えます。 生産能力の向上や業務の自動化を目的とした大規模な設備投資を検討している企業にとって、無柱空間は事業計画の実現を後押しする基盤となります。

システム建築とは

システム建築とは、建物を構成する部材を標準化し、それらを工場で製作してから現場に搬入し、組み立てる建築工法です。 設計から部材の加工までをコンピュータで一元管理することで、高い精度と安定した品質を実現します。 現場での作業は、主にボルト接合による組み立てが中心となるため、従来の工法に比べて工期が大幅に短縮され、天候の影響も受けにくいという特徴があります。

この効率的なプロセスにより、コストを抑えながらも、耐久性や耐震性に優れた高品質な建物を建てることが可能です。

システム建築のメリット

システム建築は、部材の標準化と工場生産を基本とすることで、多くの利点を生み出します。 最大の魅力は、高品質な建物を低コストかつ短工期で実現できる点にあります。 また、コンピュータによる精密な構造計算に基づいているため、品質が安定しており、優れた耐久性や耐震性を確保しています。

さらに、大スパン構造を得意としており、柱のない広大な無柱空間の構築に適しています。 これらのメリットは、特に工場や倉庫、店舗といった、機能性と経済性が重視される建物の建設において大きな効果を発揮します。

低コストと短工期を実現

システム建築が低コストと短工期を実現できる理由は、徹底した標準化と効率化にあります。 建物を構成する鉄骨や屋根、外壁などの部材を標準化し、工場で一括して生産することで、材料の無駄を省き、スケールメリットによるコスト削減を図っています。

また、現場での作業は、工場で精密に加工された部材をボルトで組み立てる作業が中心です。 そのため、在来工法のように現場での溶接や切断といった高度な技術を要する作業が少なく、天候に左右されにくいため、工期を大幅に短縮できます。 工期が短くなることは、人件費の削減だけでなく、建物を早期に稼働させられるという事業上のメリットにも直結します。

安定した品質と高い耐久性・耐震性

システム建築では、設計から部材の生産までをコンピュータシステムで一元管理するため、品質のばらつきが非常に少ないのが特徴です。 部材は品質管理の行き届いた工場で製造されるため、高い精度が保たれます。 構造計算もコンピュータによって精密に行われ、建築基準法が定める基準を十分に満たす高い耐久性と耐震性が確保されます。

特に、建物の強度を左右する鉄骨フレームは、最適な断面形状に設計・加工されており、軽量でありながら優れた強度を発揮します。 現場での施工もマニュアル化されているため、作業員の技量に左右されることなく、計画通りの安定した品質の建物を実現できます。

大空間の実現と増設・併設への対応

システム建築は、柱のない広大な無柱空間、大スパン構造の建築を得意としています。 独自のフレーム構造により、最大で60m程度の柱のない空間を構築することが可能です。 この特徴は、工場や倉庫、スポーツ施設など、広い内部空間を必要とする建物に最適です。

また、部材が規格化されているため、将来的な事業拡大に対応した増設や併設が比較的容易である点も大きなメリットです。 既存の建物と同じ規格の部材を使用して建物を連結させることで、統一感のある外観を保ちながら、効率的にスペースを拡張できます。 事業計画の変化に柔軟に対応できる拡張性は、長期的な視点で建物を運用する上で有利な要素です。

システム建築のデメリット

多くのメリットを持つシステム建築ですが、一方でいくつかのデメリットも存在します。 部材の標準化が大きな特徴であるため、デザインの自由度には一定の制約が生じます。 また、その工法の特性上、小規模な建物や非常に複雑な形状の建物には向いていない場合があります。

これらのデメリットを理解した上で、自社の建設計画にシステム建築が適しているかどうかを判断することが重要です。 導入を検討する際には、メリットとデメリットの両方を総合的に評価する必要があります。

デザインの自由度に制限がある

システム建築の最大のデメリットは、デザインの自由度が在来工法に比べて低い点にあります。 部材が標準化されているため、屋根の形状や外壁材、窓の配置など、選択できる仕様には一定の制約があります。 そのため、独創的なデザインや複雑な形状の建物を実現したい場合には、システム建築では対応が難しいことがあります。

ただし、近年では技術の進歩により、システム建築でも外壁材のバリエーションが増えたり、部分的に在来工法を組み合わせたりすることで、デザイン性を高めることが可能になってきています。 規格の範囲内で、どこまで自社の要望を実現できるか、建築会社と十分に協議することが求められます。

小規模建築には不向きな場合がある

システム建築は、部材の大量生産によるスケールメリットを活かしてコストを削減する工法です。 そのため、工場や倉庫といった大規模な建物でその効果を最大限に発揮します。 一方で、個人住宅や小規模な事務所、店舗などの建築では、標準化された部材を使うメリットが薄れ、かえって割高になる可能性があります。

また、非常に狭い土地や変形地など、敷地条件に特殊な制約がある場合も、規格化された部材では対応が難しく、在来工法の方が適しているケースが少なくありません。 建物の規模や用途、敷地条件などを総合的に考慮し、他の工法とのコストパフォーマンスを比較検討することが賢明です。

無柱空間を実現するための主な構造・工法

柱のない広大な無柱空間を建設するためには、いくつかの代表的な工法が存在します。 それぞれに特徴があり、建物の規模や用途、予算、求める性能に応じて最適なものが選ばれます。 ここでは、無柱空間の実現によく用いられる「システム建築」や「在来工法（鉄骨造）」に加え、効率的な「トラス構造」、RC造やSRC造に続く構造形式である「CFT造」、最大70mの大スパン建築が可能な「L.S.P工法」、そして清水建設が開発した「ダブルスーパーウィング構法」といった工法があり、その概要と特性について解説します。

これらの違いを理解することは、自社のニーズに最も合致した建築方法を選択する上で役立ちます。

システム建築

システム建築は、無柱空間を実現するための有力な工法です。 この工法では、建物の設計から部材製造、施工に至るまでのプロセスが体系化・標準化されています。 特に、コンピュータによる精密な構造計算に基づいて設計された高張力鋼のフレームを用いることで、最大60m程度の広大な無柱空間を効率的に構築できます。

部材は工場で生産されるため品質が安定しており、現場ではボルト接合で組み立てるため、短工期かつ低コストで建設を進められるのが大きな強みです。 工場や倉庫、大型店舗など、機能性と経済性が求められる大規模な建物において、そのメリットを最大限に発揮します。

在来工法（鉄骨造）

在来工法（鉄骨造）は、設計の自由度が非常に高い建築方法です。 現場で鉄骨（H形鋼など）を切断・溶接して骨組みを一つひとつ作り上げていくため、建物の形状やデザインに関する制約が少なく、複雑な構造や特殊な要望にも柔軟に対応できます。

無柱空間を構築する場合も、構造計算に基づいて部材の大きさや配置を自由に設計することが可能です。 しかし、その反面、現場での作業が多く、熟練した職人の技術が品質を左右しやすいという側面があります。 また、天候の影響を受けやすく、システム建築に比べて工期が長くなり、人件費なども含めたトータルコストが高くなる傾向にあります。

プレハブ建築

プレハブ建築は、工場で生産された壁パネル、床パネル、屋根パネルなどの完成済み部材を現場に運び込み、組み立てる工法です。 システム建築よりもさらに規格化・工業化の度合いが高く、現場での作業が非常に少ないため、圧倒的な短工期と低コストを実現できるのが最大の特徴です。 仮設事務所や小規模な倉庫、店舗などで多く採用されています。

ただし、部材の規格が決まっているため、設計の自由度は3つの工法の中で最も低くなります。 そのため、大規模な無柱空間の実現や、特殊な仕様への対応には限界があり、建物の用途や規模が限定されることが一般的です。 あくまで規格品の組み合わせで建物を構成する工法といえます。

システム建築と他の工法との違い

建物を建てる際、工法の選択はコスト、工期、品質、そして設計の自由度に大きく影響します。 特に無柱空間の実現を目指す場合、「システム建築」が有力な選択肢となりますが、「在来工法」や「プレハブ建築」との違いを正確に理解しておくことが重要です。

これらの工法は、設計の自由度と標準化のレベルという点で大きく異なります。 それぞれの工法が持つ特性を比較し、自社のプロジェクトの目的や条件に最も適した方法を見極めるための視点を提供します。

在来工法との違い

システム建築と在来工法の最大の違いは、設計の自由度と生産プロセスにあります。 在来工法は、いわば「オーダーメイド」であり、設計者が自由に建物の形状や仕様を決め、現場で職人が部材を加工しながら建設します。 これにより、デザイン性の高い建物や複雑な敷地条件にも対応できます。

一方、システム建築は「パターンオーダー」に近く、標準化された部材を組み合わせて設計します。 そのため、在来工法ほどのデザイン自由度はありませんが、工場生産による品質の安定化、工期の短縮、コストの削減という大きなメリットがあります。 品質が職人の技術に左右されにくい点も、システム建築の強みです。

プレハブ建築との違い

システム建築とプレハブ建築は、共に工場生産を主体とする点で似ていますが、標準化のレベルと対象となる建物の規模に違いがあります。 プレハブ建築は、壁や床などのパネル部材を規格化しており、「既製品」に近い形で提供されます。 そのため、設計の自由度は非常に低いものの、極めて短工期・低コストで小規模な建物を建てられます。

対してシステム建築は、鉄骨フレームや屋根、壁といった建物の構成要素ごとに部材を標準化し、それらをコンピュータで最適に設計・組み合わせます。 これにより、プレハブ建築よりも設計の自由度が高く、工場や倉庫といった大規模な無柱空間の構築に対応できる点が大きな違いです。

システム建築に適した建物用途

システム建築は、その特性から特定の用途の建物で大きなメリットを発揮します。 低コスト・短工期で、柱のない広々とした大空間を必要とする建物が、システム建築の最も得意とする分野です。 具体的には、製造ラインや大型設備の配置、大量の商品の保管、そして人やモノの効率的な動線が求められる施設が該当します。

ここでは、システム建築の利点を最大限に活かせる代表的な建物の用途として、「工場・倉庫」と「体育館・事務所」を取り上げ、それぞれなぜ適しているのかを解説します。

工場・倉庫

工場や倉庫は、システム建築が最も多く採用される代表的な用途です。 これらの施設では、生産ラインの効率的な配置、フォークリフトなどの搬送機械がスムーズに移動できる動線の確保、そして大量の製品や資材を保管するための広大なスペースが不可欠です。

システム建築が得意とする無柱空間は、これらの要求を満たすのに最適であり、柱に遮られることなく自由なレイアウトを実現します。 また、事業拡大に伴う将来的な増築にも柔軟に対応しやすい点も、変化の速いビジネス環境において大きなメリットとなります。 コストと工期を抑えつつ、機能的な大空間を確保できるため、多くの企業に選ばれています。

体育館・事務所

システム建築の用途は工場や倉庫に限りません。 例えば、体育館やスポーツ施設では、競技を行うために柱のない広大なフロアが必須であり、システム建築の大スパン構造が非常に適しています。

また、近年ではオフィス環境においても、固定席を設けないフリーアドレスの導入や、部署間の連携を促すオープンな空間づくりが重視される傾向にあります。 システム建築による無柱空間は、こうした柔軟な働き方に合わせたレイアウト変更を容易にし、開放的でコミュニケーションの活発な職場環境の構築に貢献します。 同様の理由から、大型店舗やイベントホールなど、多目的な利用が想定される施設にも有効な工法です。

高品質の建物でシステム建築が増えつつある

かつてシステム建築は、規格化されているがゆえに画一的で品質もそこそこというイメージを持たれることがありました。 しかし近年の技術革新によりその評価は大きく変わっています。 コンピュータによる精密な構造設計と品質管理された工場生産によって生み出される部材は、非常に高い精度と強度を誇ります。

これにより建築基準法が定める耐震基準を余裕でクリアするだけでなく、優れた耐久性を持つ建物の建設が可能です。 また外壁材のバリエーションが増えるなどデザイン性も向上しており、単なる低コスト・短工期の選択肢としてだけでなく、企業の信頼性を示す高品質な建物を建てるための有力な工法としてその採用が増加しています。

職人の高齢化とシステム建築

現在の建設業界は、職人の高齢化とそれに伴う担い手不足という深刻な課題に直面しています。 特に、個々の職人の高度な技術や経験に依存する部分が大きい在来工法では、この問題が工期の遅延や人件費の高騰に直結しかねません。 こうした状況において、システム建築は有効な解決策の一つとなります。

システム建築は、現場での作業が標準化・マニュアル化されており、ボルト締めなどの比較的習得しやすい作業が中心です。 そのため、特定の熟練工に頼ることなく、少ない人数で安定した品質の建物を建設することが可能です。 建設業界の持続可能性を考える上で、省人化と効率化を実現するシステム建築の役割はますます重要になっています。

システム建築でもコミュニケーションが重視される

システム建築は規格化された工法ですが、発注者の要望を無視して画一的な建物を建てるわけではありません。 むしろ、満足度の高い建物を実現するためには、発注者と建築会社との間の密なコミュニケーションが不可欠です。 建物の具体的な用途、将来の事業計画、デザインに関する希望、そして予算といった要望を設計の初期段階で詳細に伝えることが重要です。

建築会社はそれらの情報に基づき、標準化された部材の中から最適な組み合わせを提案し、プランを具体化していきます。 規格品をただ購入するのではなく、企業のニーズに合わせて最適な仕様を共に作り上げていくというプロセスが存在するため、綿密な打ち合わせが成功の鍵を握ります。

システム建築でも自由な設計ができる時代に

システム建築は進化を続けており、「規格品だからデザインは諦める」という時代は終わりつつあります。 技術の進歩とメーカーの努力により、設計の自由度は格段に向上しています。 例えば、外壁材には多彩な色や質感のものが用意されており、企業のコーポレートカラーや周辺環境との調和を考慮した選択が可能です。

また、建物の形状においても、部分的に異なる高さの屋根を組み合わせたり、庇や開口部のデザインに工夫を凝らしたりすることで、個性的な外観を創り出すことができます。 標準化によるコストや品質、工期のメリットを享受しながら、企業のオリジナリティを反映した設計が可能になっており、システム建築の活用の幅はさらに広がっています。

よくある質問

無柱空間やシステム建築を検討する際に、多くの方が抱く疑問があります。 特に、実現可能な空間の広さ（最大スパン）、建築コスト、そして柱がないことによる耐震性への不安は、代表的な懸念事項です。

ここでは、これらの「よくある質問」に対して、基本的な考え方や一般的な数値を交えながら回答します。 具体的な計画を進める上での判断材料として、また、これまでの解説の要点を再確認するためにも、ぜひ参考にしてください。

無柱空間の最大スパンはどのくらいですか？

システム建築で実現できる無柱空間の最大スパン（柱と柱の間の距離）は、一般的に60m程度が上限とされています。 これは、一般的な体育館の長辺よりも広い距離に相当し、大規模な工場や倉庫のニーズにも十分対応できる広さです。 ただし、この数値はあくまで目安であり、建物の用途や屋根の形状、積雪量などの地域条件によって変動します。

例えば、屋根に多くの設備を設置する場合や、積雪の多い地域では、より強固な構造が必要となるため、最大スパンが短くなることがあります。 具体的な計画においては、建設を依頼する専門の会社に要望を伝え、構造計算に基づいた正確な可能スパンを確認する必要があります。

無柱空間にすると建築コストは高くなりますか？

同じ延床面積の建物で比較した場合、柱が多い構造よりも無柱空間（大スパン）構造の方が、屋根を支える梁などの部材が大きく、強度の高いものが必要になるため、坪単価としては高くなる傾向があります。 しかし、工法の選択によって総工費は大きく変わります。

在来工法で大スパンを実現しようとするとコストはかなり高額になりますが、システム建築を用いることで、部材の標準化と工期の短縮により、在来工法よりもトータルコストを抑えることが可能です。 したがって、「無柱空間＝高コスト」と一概に結論付けるのではなく、どの工法で実現するかによってコストパフォーマンスが大きく異なる点を理解することが重要です。

柱がない建物の耐震性は問題ありませんか？

柱がない、あるいは少ないからといって、建物の耐震性が低いわけではありません。 システム建築における無柱空間は、コンピュータによる精密な構造計算に基づいて設計されています。 地震の際に建物にかかる力を算出し、それに耐えうる強度を持つ鉄骨フレームやブレース（筋交い）が適切に配置されるため、建築基準法で定められた耐震性能を十分に満たしています。

むしろ、建物全体の重量が比較的軽く、構造がシンプルであるため、地震の揺れに対して有利に働く側面もあります。 見た目の柱の有無で耐震性を判断するのではなく、適切な構造設計が行われているかどうかが安全性を確保する上で最も重要です。