屋根

屋根（複数形：roofsまたはrooves ）は、建物の上部を覆うもので、建物の壁や支柱に屋根を支えるために必要なすべての材料と構造を含み、雨、雪、日光、極端な温度、風から保護します。^[1]屋根は建物の外壁の一部です。

屋根の特徴は、屋根が覆われる建物の目的、利用可能な屋根材、建築の現地の伝統、建築設計と実践の幅広い概念によって異なり、また、現地または国の法律によって規制されることもあります。ほとんどの国では、屋根は主に雨から保護します。ベランダは、日光を防ぎながら他の要素を通す材料で覆われることがあります。庭園の温室の屋根は、植物を寒さ、風、雨から守りながら、光を取り入れます。

屋根は、例えば屋上庭園のように、追加の生活空間を提供することもできます。

古英語のhrof ^[2]「屋根、天井、頂上、頂上、天国、空」、また比喩的に「何かの最高点」、ゲルマン祖語の * khrofamから（オランダ語のroef「デッキハウス、キャビン、棺の蓋」、中高ドイツ語のrof「ペントハウス」、古ノルド語のhrof 「船着場」を参照 ）。ゲルマン語族以外には明らかなつながりはない。「英語だけが一般的な意味でこの単語を保持しており、他の言語は古英語のþæc thatchに相当する形を使用している」^[3]

屋根の設計要素は次のとおりです。

• 材料
• 建設​
• 耐久性

屋根の材質は、バナナの葉、麦わら、海草から、積層ガラス、銅（銅屋根を参照）、アルミ板、プレキャストコンクリートまで多岐にわたります。世界の多くの地域では、数 世紀、あるいは数千年にわたって、セラミック屋根 瓦が屋根材として主流でした。その他の屋根材には、アスファルト、コールタールピッチ、EPDMゴム、ハイパロン、ポリウレタンフォーム、PVC、スレート、テフロン繊維、TPO、木製シェイクやシングルなどがあります。

屋根の構造は、屋根の支持方法、屋根の下の空間の橋渡し方法、および屋根が傾斜しているかどうかによって決まります。傾斜とは、屋根が最も低い位置から最も高い位置まで上がる角度です。非常に乾燥した地域を除き、米国の住宅建築のほとんどには、傾斜した屋根、つまり傾斜屋根があります。排水管などの現代の建築要素により傾斜は不要になる場合もありますが、屋根は伝統と美観上の理由で傾斜しています。そのため、傾斜は部分的には様式的な要素に依存し、部分的には実用性と関係があります。

茅葺き屋根など、一部のタイプの屋根は、防水性と耐久性を確保するために急勾配が必要です。また、平瓦など他のタイプの屋根は、急勾配の屋根では不安定ですが、比較的低い角度では優れた耐候性を発揮します。雨の少ない地域では、わずかに雨水が流れるほぼ平らな屋根で、時折の豪雨に対して十分な保護を提供します。また、排水管があれば、傾斜した屋根は不要になります。

屋根工事を専門とする人を屋根職人と呼びます。

屋根の耐久性は懸念事項です。屋根は、建物の中で修理や更新の目的でアクセスしにくい部分であることが多く、損傷や破壊が深刻な影響を及ぼす可能性があるためです。

屋根の形状は地域によって大きく異なります。屋根の形状に影響を与える主な要因は、気候と屋根構造および外装に使用できる材料です。^[4]

屋根の基本的な形状は、 平らな屋根、片勾配屋根、切妻屋根、マンサード屋根、寄棟屋根、バタフライ屋根、アーチ屋根、ドーム屋根です。これらのタイプには多くのバリエーションがあります。傾斜した平らな部分で作られた屋根は、傾斜屋根と呼ばれます（通常、角度が10度を超える場合）。^[5]切妻屋根、寄棟屋根、片流れ屋根などの傾斜屋根は、住宅の屋根の大部分を占めています。一部の屋根は、建築デザインによるか、または建設に茅葺きなどの柔軟な材料が使用されているために、有機的な形状をしています。

屋根は、支持構造と外皮、つまり最上層の耐候性層の 2 つの部分から構成されています。少数の建物では、外皮も自立構造になっています。

屋根構造は一般に壁で支えられていますが、ジオデシックやA フレームなどの一部の建築スタイルでは、壁と屋根の区別があいまいになっています。

屋根の支持構造は、通常、長くて丈夫でかなり硬い材料（木材、19世紀半ば以降は鋳鉄や鋼）でできた梁で構成されています。竹を広く使用する国では、材料の柔軟性により、東洋建築の特徴である独特の曲線が屋根に現れます。

木材はさまざまな屋根の形に適しています。木材構造は、露出したままにしておくと、美観と実用性を兼ね備えます。

石のまぐさは先史時代から屋根を支えるために使われてきましたが、長い距離を橋でつなぐことはできません。石のアーチは古代ローマ時代に広く使われるようになり、さまざまな形で最大 45 メートル (140 フィート) の空間を橋でつなぐために使用されました。石のアーチまたはヴォールトは、リブの有無にかかわらず、約 2,000 年にわたって主要な建築作品の屋根構造の主流でしたが、産業革命と、1851 年に完成したパクストンのクリスタル パレスなどの建物の設計によって、鉄の梁に取って代わられました。

鋼鉄製の桁は継続的に改良され、大きな屋根の主要な構造支持材となり、最終的には一般住宅にも使用されるようになりました。桁の別の形式は鉄筋コンクリート梁で、金属棒がコンクリートで覆われているため、張力に対してより大きな強度が得られます。

屋根の支えは、ルーフデッキに見られるように、居住空間としても機能します。ルーフデッキは、屋根構造内のスペースで、何らかの部屋に改造されます。

屋根のこの部分は、材料の入手状況に応じて大きな変化を示します。郷土建築では、屋根材は茅葺きなどの植物であることが多く、最も耐久性があるのは海草で、寿命はおそらく 40 年です。 多くのアジア諸国では、竹は支持構造と、割った竹の茎を交互に回転させて重ねて置く外層の両方に使用されています。 木材が豊富な地域では、木製の屋根板、シェイク、板が使用され、一部の国では、特定の木の樹皮を剥いで厚く重いシートにして屋根材として使用します。

20 世紀には、薄いもので 20 年持つものから最も厚いもので耐用年数が限られているものまで、さまざまな合成アスファルトシングルが製造されました。コストはシングルの厚さと耐久性によって異なります。シングルの層が摩耗すると、通常は下地やルーフィング釘とともに剥がされ、新しい層を設置できます。別の方法としては、摩耗した層の上に別の層を直接設置する方法があります。この方法はより高速ですが、屋根の下地を検査したり、摩耗したシングルによく見られる水による損傷を修復したりすることはできません。新しい層の下に古いシングルを何層も重ねると、ルーフィング釘が下地から遠くに配置されるため、釘の保持力が弱くなります。この方法の最大の懸念は、余分な材料の重量が屋根構造の固定荷重容量を超え、崩壊を引き起こす可能性があることです。このため、国際建築基準法を使用する管轄区域では、あらゆる種類の屋根カバーを 2 回以上塗布した既存の屋根の上に新しい屋根を設置することを禁止しています。新しい屋根を設置する前に、既存の屋根材を取り除く必要があります。^[6]

スレートは理想的で耐久性のある材料ですが、スイスのアルプスでは屋根は数インチの厚さの巨大な石板で作られています。スレート屋根は、屋根材として最も優れていると考えられています。スレート屋根は 75 年から 150 年、あるいはそれ以上もちます。しかし、スレート屋根は設置費用が高額になることが多く、たとえば米国では、スレート屋根の費用は家の他の部分と同じかもしれません。スレート屋根で最初に壊れる部分は、固定釘であることが多いです。釘が腐食してスレートがずれるのです。英国では、この状態は「釘病」として知られています。この問題のため、固定釘はステンレス鋼または銅製が推奨されていますが、これらも天候から保護する必要があります。^[7]

アスベストは、通常、波形パネルに接着され、優れた断熱性を備えた安価で不燃性の屋根材として 20 世紀に広く使用されました。アスベスト製品の採掘と取り扱いに伴う健康および法的問題により、アスベストは新しい屋根材としては使用されなくなりました。しかし、特に南米とアジアでは、アスベスト屋根が今も数多く存在し続けています。

芝で作られた屋根（現代のものは緑の屋根、伝統的なものは芝屋根）は断熱性に優れており、地球を「緑化」する方法としてますます推奨されています。土壌と植物は生きた断熱材として機能し、建物の温度を緩和します。^[8]アドベ屋根は、わらや動物の毛などの結合材を混ぜた粘土を旋盤で塗り、平らな屋根または緩やかな傾斜の屋根を形成するもので、通常は降雨量の少ない地域で使用されます。

粘土が豊富な地域では、焼き瓦の屋根が屋根葺きの主流でした。瓦の鋳造と焼成は、レンガ工場と関連していることが多い産業です。瓦の形や色はかつては地域ごとに特徴がありましたが、現在では購入者の好みや予算に合わせて、さまざまな形や色の瓦が商業的に生産されています。コンクリート瓦も一般的な選択肢で、さまざまなスタイルや形で提供されています。

銅や鉛の形の金属板も何百年も使われてきました。どちらも高価ですが耐久性があり、シャルトル大聖堂の巨大な銅の屋根は何百年もそのまま残っていて、酸化して淡い緑色になっています。教会の屋根に時々使用される鉛は、谷間や煙突の周りの雨押さえとして、特にスレート屋根の住宅屋根で最も一般的に使用されていました。銅も同じ目的で使用されていました。

19 世紀には、錆びにくさを改善するために亜鉛で電気メッキされた鉄が、軽量で持ち運びが容易な防水材になりました。低コストで簡単に使用できることから、世界中で最も利用しやすい商業用屋根材となりました。それ以来、多くの種類の金属屋根が開発されました。スチール製のシングル屋根またはスタンディングシーム屋根は、設置方法と使用する防湿層 (下地) に応じて約 50 年以上持続し、シングル屋根とスレート屋根のコストの中間です。20 世紀には、ビチューメン (前世紀にすでに使用されていた)、ゴム、熱可塑性プラスチックなどのさまざまな合成樹脂、グラスファイバーをベースにした屋根など、多数の屋根材が開発されました。

• 外層
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  スレート、ジャージー
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  テラコッタタイル、ハンガリー
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  茅葺き屋根、稲わら使用、日本
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  バナナの葉、カメルーン
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  ナツメヤシの枝、ネオット・セマダール、イスラエル
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  金属板、ナミビア
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  茅葺き屋根の補修、合掌造り農家、日本
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  インドのヒマーチャル・プラデーシュ州で屋根材として使われている石
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  ノルウェーの芝生屋根

屋根構造には複数の機能があります。次の機能のいずれかまたはすべてを提供することができます。1
. 水をはじく、つまり屋根の表面に水がたまるのを防ぐ。屋根の表面に水がたまることにより、屋根構造にかかる積載荷重が増加し、安全上の問題となります。また、たまった水は、ほとんどの屋根材の早期劣化の原因となります。たまった水が原因で、屋根メーカーの保証が無効になる場合もあります。2
. 雨、風、太陽、熱、雪などの気象要素の影響から建物の内部を保護する。3
. 断熱性を提供する。ほとんどの現代の商業用/工業用屋根構造には、断熱ボードまたは断熱材が組み込まれています。ほとんどの場合、国際建築基準法と国際住宅基準法によって、屋根構造に必要な最小 R 値が定められています。4
. 予想される耐用年数にわたって機能する。すべての標準的な屋根材には、逸話的な証拠に基づいて、それぞれの耐久性の履歴が確立されています。ほとんどの屋根材は、メーカーの保証期間が切れた後も、適切なメンテナンスが継続され、嵐による損傷がなければ、長期間使用できます。金属屋根や瓦屋根は 50 年以上もちます。アスファルト屋根材は 30 ～ 50 年もちます。コールタール屋根は 40 年以上もちます。シングル プライ屋根は 20 年以上もちます。5
. 希望どおりの、傷のない外観を提供します。屋根の中には、上記の機能だけでなく、壁の外装と同様に美観のために選ばれるものもあります。魅力的な外観と「外観の魅力」のため、特定のシステムにはプレミアム価格が支払われることがよくあります。

屋根の目的は人々とその所有物を気候要素から守ることであるため、屋根の構造と屋根材の選択においては屋根の断熱特性を考慮する必要があります。

屋根材の中には、特に茅葺きなどの天然繊維質のものは、断熱性に優れています。断熱性が優れていない場合は、外層の下に追加の断熱材を設置することがよくあります。先進国では、ほとんどの住宅で屋根​​の構造部材の下に天井が設置されています。天井の目的は、暑さや寒さ、騒音、汚れ、そして屋根を巣にすることが多い鳥の糞やシラミから断熱することです。

コンクリートタイルは断熱材として使用できます。タイルと屋根面の間に隙間を空けて設置すると、太陽による熱を軽減できます。

断熱材としては、タイルやその他の素材の真下にフェルトやプラスチックシート（反射面が付いている場合もある）を敷いたり、天井の上に合成フォームの詰め物を敷いたり、リサイクル紙製品や屋根の空洞に挿入したり吹き付けたりできるその他の素材を使用したりします。クールルーフはますます人気が高まっており、^{[9]場合によっては地方条例で義務付けられています。クールルーフは、}反射率と熱放射率の両方が高い屋根と定義されています。^[9]

断熱性や換気性が低い屋根は、寒い天候で張り出した軒の周囲に氷のダムが形成され、屋根の上部で溶けた雪からの水が屋根材に浸透するなどの問題に悩まされることがあります。氷のダムは、屋根の最上部から熱が逃げ、その部分の雪が溶けて、屋根板に沿って滴り落ちながら再凍結し、下部に氷の形で集まることで発生します。その結果、ストレスによる構造的損傷が発生し、樋や排水システムが破壊されることがあります。

ほとんどの屋根の主な役割は、水の侵入を防ぐことです。屋根の広い面積は大量の水をはじくため、損傷や不都合が生じないように、適切な方法で水を流さなければなりません。

アドービ住宅の平らな屋根は、一般的に非常に緩やかな傾斜になっています。屋根をレクリエーションに使う中東の国では、屋根に壁が張られていることが多く、水が溜まったり、多孔質の屋根材を通して浸透したりしないように、排水穴を設ける必要があります。

同様の問題が、はるかに大規模ではありますが、平らな屋根を持つことが多い現代の商業施設の建築者にも生じています。このような屋根は非常に大きいため、外皮は防水性の高い素材で作ることが不可欠です。ほとんどの工業用および商業用の建物には、勾配の低い従来の屋根が使用されています。

一般的に、屋根の勾配は降雨量に比例します。降雨量の少ない地域の家屋は勾配の小さい屋根であることが多いのに対し、降雨量と積雪量が多い地域の家屋は勾配の急な屋根になっています。例えば、パプアニューギニアのロングハウスは屋根が主流の建築で、高い屋根が地面近くまで伸びています。ドイツやオランダの急勾配の高い屋根は、降雪地域で一般的です。アメリカ合衆国ニューヨーク州バッファローやカナダケベック州モントリオールなど、北米の一部では、最低勾配が 6:12 (1:2、勾配 30°) 必要です。

この傾向に反する地域的な建築様式もあり、アルプスのシャレーの石造りの屋根は通常、より緩やかな傾斜になっています。これらの建物には大量の雪が積もる傾向があり、それが断熱の要因とみなされています。屋根の傾斜は、屋根材によって部分的に決まります。傾斜が 3 対 12 (1:4) 以上の屋根は、通常、アスファルト シングル、木製シェイク、波形鋼板、スレート、またはタイルで覆われます。

暴風雨の際に屋根からはじかれた水は、屋根が守っている建物に損害を与える可能性があります。壁を流れ落ちると、モルタルやパネルに染み込む可能性があります。基礎の周囲に溜まると、内部への浸水、湿気の上昇、乾燥腐朽の原因になります。このため、ほとんどの建物には、屋根からの水のほとんどから建物の壁を保護するシステムが備わっています。この目的のために、張り出した軒が一般的に使用されています。ほとんどの現代の屋根、そして多くの古い屋根には、建物の周囲から水を排出するための谷、樋、水門、水頭、排水管のシステムが備わっています。世界の多くの地域では、屋根からの水を集めて家庭用に貯蔵しています。

雪が大量に降りやすい地域では、金属屋根が効果的です。金属屋根は表面が滑らかなので、雪の重みをはじきやすく、木製の屋根板やコンクリート瓦の屋根よりも風の力に強いからです。

• 断熱、排水、太陽光発電屋根
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  ポーランドの家の屋根に積もった雪
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  中東の平らな屋根、イスラエル
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  北ヨーロッパの急勾配の切妻屋根
• 
  中国の張り出した軒
• 
  太陽光パネルを備えた緑の屋根、フィンドホーン、スコットランド

新しいシステムには、屋根を覆うだけでなく電気を生成するソーラーシングルがあります。また、温水や温風を生成し、屋根の覆いとしても機能するソーラーシステムもあります。より複雑なシステムでは、電気の生成、熱エネルギーの回収、屋根の覆いとしても機能するすべての機能を実行できます。

太陽光発電システムは、次の方法で屋根に統合できます。

傾斜屋根のカバーへの統合、例えばソーラーシングル、

既存の屋根への設置、例：瓦屋根のソーラーパネル、

熱溶接（例：PVC）を使用した平らな屋根膜への統合、または

風による浮き上がりを防ぐ構造と追加の重量を備えた平らな屋根に取り付けます。

• 屋根の形状
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  京都東寺の五つの屋根
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  装飾された切妻のある傾斜屋根、チェンマイ、タイ
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  セーテリ屋根（垂直傾斜）（スウェーデン）
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  マンサード屋根、郡刑務所、オハイオ州マウントギレアデ
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  台北の南海学院の円錐屋根
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  平らな屋根、中国海南省海口市
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  傾斜した平らな屋根、家、西オーストラリア
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  アメリカ南西部のパラダイスパームスのバタフライルーフ

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  フランス、ボーヌのオスピスの多色タイル。
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  シドニーオペラハウスの艶出しセラミックタイル。
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  チュニジア、カイルーンの大モスクの切石造りのドーム
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  フィレンツェ大聖堂のドームのインブレックスとテグラのタイル。
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  タージ・マハルの大理石のドーム。
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  ドイツ、シュパイヤー大聖堂の銅の屋根。
• 
  イギリス、キングス・カレッジ・チャペルの鉛屋根。
• 
  パリのグラン・パレのガラス屋根。

• 青い屋根
• 建物一体型太陽光発電
• 国内の屋根工事
• ギリシャ・ローマの屋根の一覧
• 屋根の形状一覧
• 屋根の清掃
• ゴムシングル屋根
• ソーラーシングル
• 張力構造
• 薄殻構造

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