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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

かいだんの だんは、どうして ぜんぶ おなじ たかさなの?

階段の段は、どうして全部同じ高さなのか

階段の段の高さはなぜそろえるのか ── 蹴上げ、足の運び、ブロンデルの式

分野:技術

かいだんを のぼる とき、あしもとを じっと 見て いる 人は あまり いません。それでも まっすぐ のぼれるのは、あしが「つぎの だんも おなじ たかさ」と おもって いるから かも しれません。

あるじっけんでは、たかい だんが まざった かいだんを、59人が あるきました。そのとき、つまさきと だんの すきまが やく 9ミリ へりました。どうして かいだんは そろって いるのでしょう。この きじを よむと、だんの たかさの きめかたが わかります。

階段を上るとき、足元をじっと見ている人はあまりいません。それでも上れるのは、足が「次の段も同じ高さ」という前提で動いているからだと考えられます。

ある実験では、段の高さが不ぞろいな階段を、26人の若い人と33人の高齢者が歩きました。高い段の上では、つま先と段のすき間が約9mm小さくなり、足の運びは直されませんでした。9mmは鉛筆の太さと同じくらいです。なぜ階段は高さをそろえるのか、そして「そろえる高さ」は何で決まるのか。この記事では、実験や日米の決まり、350年ほど前の建築家の式を手がかりに、階段の高さのそろえ方を考えます。

階段の段が同じ高さにそろっているのは、見た目の整いだけでなく、足の運びと関係すると考えられる。26人の若年者と33人の高齢者が、段の高さが不ぞろいな階段を歩いた実験では、高い段の上でつま先と段のすき間(足のクリアランス)が約9mm小さくなり、参加者は足の軌道を調整しなかった[2]。

では、どこまでのずれが許され、そもそも「歩きやすい高さ」はどう決まるのか。この記事では、この実験、米国の許容差、日本の住宅の限度、1675年にブロンデルが示した式を、自分で計算し直しながら読むことで、それが分かる。

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1. くらい かいだんで、1だんだけ たかかったら?

1. 足元が見えない階段に、1段だけ高い段があったら

1. 見ずに上れる階段は、「次も同じ高さ」を前提にしている

よるの かいだんを、てすりを もって のぼる ところを おもい うかべて ください。あしもとは よく 見えません。それでも ふつうは、つまずきません。

それは、あしが「つぎの だんも さっきと おなじ たかさ」と おもって うごいて いるから かも しれません。

もし とちゅうに 1だんだけ、ほかより たかい だんが あったら、どうなるのでしょう。じっけんが あります。

手すりを持って、足元がよく見えない階段を上ることがあります。それでもたいていは、つまずきません。足が段の高さを前もって知っているかのように、同じ動きをくり返しているからです。

では、途中に1段だけ高い段が混じっていたら、足はどうなるでしょうか。ここから先は、その実験を紹介します。

なお、この記事で扱うのは、実験室などで研究された結果です。暗い階段でわざと試すようなことは、しないでください。

手すりを持ち、足元をほとんど見ずに階段を上れるのは、一定の高さの段が続くことを足の運びが前提にしているからだと考えられる。段の高さを1段ずつ見て決めているわけではない。

では、その前提が崩れ、1段だけ高い段が混じったら、足の運びはどう変わるのか。この問いに答える実験があるので、次の章で数字を読む。実験室の結果を扱う章であり、暗所でわざと確かめるような行為は勧めない。

ここで確かめたいのは、次の3点である。足の運びは、高さが乱れたときにどう変わるのか。ずれはどこまで許されるのか。そもそも中心となる高さは、何を手がかりに決められてきたのか。以降の章は、この順に答えていく。

2. たかい だんが まざると、あしは どうなったの?

2. 高い段が混じると、足の運びは直されなかった

2. 不ぞろいな階段の実験 ── すき間の減少と、調整されなかった足の軌道

イギリスの けんきゅうの グループが、59人に きょうりょく して もらって、じっけんを しました。26人は わかい 人、33人は おとしよりです。

だんの たかさが ばらばらな かいだんを、のぼったり おりたり して もらいました[2]。

のぼる とき、たかい だんの うえでは、つまさきと だんの すきまが やく 9ミリ せまく なりました。えんぴつの ふとさくらいです。

おりる ときは、たかい だんの うえで、あしが だんに のる ながさが やく 3パーセント みじかく なりました。

そして、みなさん あしの うごかしかたを なおして いませんでした。

だんの おくゆきが ばらばらな かいだんでも、おなじ グループが しらべました。さいしょは あしの うごかしかたを かえましたが、なんども くりかえすと、つづきませんでした[3]。

英国の研究グループが、26人の若い人と33人の高齢者に協力してもらい、段の高さが不ぞろいな階段を歩く実験をしました[2]。

上りでは、ほかより高い段の上で、つま先と段のあいだのすき間(足のクリアランス)が約9mm小さくなりました。下りでは、高い段の上で足が段に乗る長さが約3%短くなりました。そして参加者は、足の軌道を調整していませんでした。

ここでの約9mmは、高い段の上ですき間が減った量です。段の高さのちがいそのものではありません。

同じ研究グループは、段の奥行きが不ぞろいな階段でも調べています。足の軌道は、接地前の最後の約22%で後ろへ引かれました。高齢者は、短い段で足が乗る長さが減りました。最初は動きの調整が見られましたが、くり返すうちに続かなかったと報告されています[3]。

足は、気づかないうちに「同じ高さ」を当てにしているようです。では、段はどれくらいそろっていれば十分なのでしょうか。

LJMUの研究リポジトリに載る研究では、26人の若年者と33人の高齢者が、蹴上げ(1段の高さ)が不ぞろいな階段を歩いた。上りでは、周りより高い段の上で足のクリアランスが約9mm小さくなった。下りでは、高い段の上で足が段に乗る長さ(接触長)が約3%短くなった。どちらの群も、足の軌道を調整しなかった[2]。

約9mmは、高い段の上でのクリアランスの減少であり、段差の大きさではない点に注意が要る。クリアランスが減るのは、つま先が段の縁に近づくことを意味する。

同じ研究グループ(Francksenら、2022、Applied Ergonomics)は、踏面(足が乗る水平面)が不ぞろいな階段でも調べた。足の軌道は接地前の最後の約22%で後ろへ引かれ、高齢者は短い段で足が乗る長さが減った。初めは調整が見られたが、くり返すと続かなかったという[3]。この2つは、高さ(蹴上げ)と奥行き(踏面)で別々の研究なので、混ぜないでおく。

「足が最初の数段で高さを覚え、あとは見ずに歩く」という言い方を見かけるが、この実験が示したのは、高い段が混じると足の運びが直されなかった、という点までである。

3. ほんとうは、どれくらい そろって いるの?

3. 「そろっている」には、どれくらいのずれが許されるのか

3. 許容差と実際のばらつき ── 3/8インチ(約9.5mm)の意味

それなら、すこしも ちがっては いけないのでしょうか。じつは、きっちり おなじに つくるのは むずかしいのです。

アメリカの たてものの きまりには、ひとつの かいだんの なかで、いちばん たかい だんと いちばん ひくい だんの ちがいを、3/8インチ、やく 9ミリ 半までに する、と いう ものが あります[5]。

アメリカの はなしです。日本にも おなじ きまりが あると、ここでは いいません。

じっさいの かいだんでも、だんごとに ちがいが あります。だんの たかさを はかる ほうほうを しらべた けんきゅうでは、はかる 人の ちがいで 出る ばらつきは、ぜんたいの 4パーセント より すくなく、ほとんどは だんそのものの ちがいでした[6]。

それでは、1mmのずれも許されないのでしょうか。実際の階段は、きっちり同じには作れません。

米国の建築基準(IBC)では、1つの階段の中で、いちばん高い蹴上げといちばん低い蹴上げの差を、3/8インチ(約9.5mm)以内にするよう決めているそうです。踏面にも同じ幅の決まりがあります[5]。これは米国の基準の紹介で、日本の法令に同じ決まりがあるとは、ここでは書いていません。

3/8インチに25.4mmを掛けると約9.5mmです。前の章で出た実験の「約9mm」と近い数字ですが、別のものを測った数字で、関係があるとは資料に書かれていません。

実際の階段にも、段ごとのちがいはあります。米国の研究(Adamsら、2013)は、段の先端どうしで蹴上げと踏面を測る方法を調べ、測る人のちがいによるばらつきは全体の4%未満で、残りは実際の段のちがいだったと報告しています[6]。この研究で測った階段では、ばらつきの大半が段そのもののちがいでした。

「そろえる」とは、ずれをゼロにすることではなく、足が困らない範囲に収めることのようです。では、そもそも高さは何cmにすれば歩きやすいのでしょうか。

米国のIBC(国際建築基準)の規定の紹介では、1つの階段内で最大と最小の蹴上げの差、最大と最小の踏面の差は、それぞれ3/8インチを超えてはならないとされる[5]。3/8×25.4≒9.5mmである。日本の法令に同様の許容差があるかは、今回の資料では扱っていないので、書かない。

前の章の約9mmと数字が近いのは偶然に見えるが、前者は高い段の上のクリアランスの減少、後者は段のばらつきの上限であり、測っているものが違う。両者を結びつける記述も資料にはない。

なぜ許容差が必要なのか。実際の階段では、段ごとにばらつきが出るからである。Adamsら(2013、Human Factors and Ergonomics Society)の測定法の再現研究は、段の先端どうしで蹴上げ・踏面を測るとき、測定者によるばらつきは全体の分散の4%未満で、残りは実際の段のちがいだったと報告した[6]。この研究で測った階段では、測り方の誤差でなく、段そのもののちがいがばらつきの大半を占めた。

許容差を考えるうえでは、1段ごとの差だけでなく、段が並ぶ「流れ」も関係しそうである。階段は何段も続き、足は一定のリズムで上り下りする。前の章の実験では、リズムを乱す高い段に対して、足の運びが直されなかった。ただし、段のばらつきが歩くリズムにどう関係するかは、この実験だけでは決められない。許容差の値と実験の段差は別のものとして考える。

これで、許容差の考え方は分かった。では、中心になる高さそのものは、何を基準に決めるのか。

4. にほんの きまりは、「この たかさに しなさい」なの?

4. 日本の決まりは、高さを指定するのではなく限度を決めている

4. 住宅の階段の基準 ── 蹴上げは上限、踏面は下限

かいだんの 1だんの たかさを、けあげと いいます。あしが のる ひらたい ところを、ふみづらと いいます。

いえの かいだんには、きまりが あります。ようご かいせつでは、いえの かいだんの ひとつの れいとして、はば 75センチ いじょう、けあげ 23センチ いか、ふみづら 15センチ いじょう、と しょうかい して います[1]。

これは、「この たかさに しなさい」では ありません。けあげは「これより たかくしない」、ふみづらは「これより せまくしない」と いう かぎりです。

けあげ 23センチで ふみづら 15センチなら、かなり きゅうな かいだんです。ふつうは もっと ゆるやかに つくります。

階段の1段の高さを蹴上げ、足が乗る水平な面を踏面と呼びます。住宅内の階段の一例として、ある用語解説は、幅75cm以上、蹴上げ23cm以下、踏面15cm以上と紹介しています[1]。

ここで大事なのは、蹴上げは「これ以下」という上限、踏面は「これ以上」という下限だということです。「この高さにしなさい」という指定ではありません。

限度いっぱいの組み合わせ、つまり蹴上げ23cm、踏面15cmの階段を考えてみます。階段の傾きは約57度です。かなり急です。たとえば蹴上げ18cm、踏面28cmなら約33度です(どちらも私が計算した例です)。

つまり決まりは、蹴上げの上限と踏面の下限を定めています。その内側で、どの高さが歩きやすいかは、別の考え方が必要になります。

階段の1段の高さを蹴上げ、足の乗る水平面を踏面という。住宅の階段について、ある用語解説は、幅750mm以上、蹴上げ230mm以下、踏面150mm以上と説明する[1]。蹴上げは上限、踏面は下限なので、これは「この高さにせよ」ではなく、急すぎる階段を排除する外枠である。

外枠の端を計算してみる。蹴上げ230mm・踏面150mmなら、傾きはarctan(230/150)≒57度である。蹴上げ180mm・踏面280mmの組なら、arctan(180/280)≒33度になる。同じ「基準を満たす階段」でも、体感はかなり違うはずである。

この数値は住宅の階段の一例として、用語解説(二次資料)が紹介しているものである。用途別の数値や例外は書かない。実際に設計・施工をするなら、建築基準法施行令の条文を確かめる必要がある。

なお、蹴上げの上限と踏面の下限は、別々の数字に見えて、同時に効いている。蹴上げを下げれば楽になるが、同じ高さを上るのに段数が増え、階段が長くなる。踏面を広げても同じで、場所が必要になる。限られた家の中では、この2つの兼ね合いで段の寸法が決まりやすい、というのが私の整理である。

では、外枠の内側で「歩きやすい」組み合わせは、どう決めればよいのか。350年ほど前に、これを式にした人がいる。

5. ブロンデルは、あるきやすい かいだんの たかさを どう かんがえたの?

5. 平地の一歩とはしごから導いた、ブロンデルの式

5. ブロンデルの式 ── G+2H=2フィートの導出と検算

むかし、フランスに ブロンデルと いう けんちくかが いました。1675ねんに、あるきやすい かいだんの きまりを かんがえました[4]。

ブロンデルは、ふたつの ことに ちゅうもくしました。ひらたい みちを あるく 1ぽは、パリの ものさしで 2フィート。たてに たてかけた はしごの だんの あいだは、1フィート。

かいだんは、このふたつの まんなかです。ふみづらに、けあげの 2ばいを たすと、2フィート、やく 64センチ ぐらいが あるきやすい、と かんがえました。

たとえば けあげ 18センチ、ふみづら 28センチなら、18たす 18たす 28で 64です。

1675年、フランスの建築家ブロンデル(ニコラ=フランソワ・ブロンデル)は、歩きやすい階段の規則を導きました。王立建築アカデミーがこの年に承認したと伝えられます[4]。

出発点は、2つの観察でした。平地を歩く人の一歩は、パリの尺度で2フィート。垂直なはしごの段と段のあいだは、1フィートです。階段は、この2つのあいだにあります。

踏面をG、蹴上げをHとすると、式は G+2H=2フィート(約64cm前後)です。パリ・フィートは現在の長さに直す数字に幅があり、資料によって63〜65cm前後と書かれます。

式をたしかめてみます。平地は、高さがない(H=0)ので、G=2フィート。はしごは、奥行きがない(G=0)ので、H=1フィートで、2H=2フィート。どちらの端でも、式は2フィートになります。階段は、この2つをなめらかにつなぐ形です。

蹴上げ18cm、踏面28cmなら、28+2×18=64cm。前の章の外枠の内側に入ります。

ブロンデル(Nicolas-François Blondel)は1675年、踏面Gと蹴上げHの関係として、G+2H=2フィート(パリの尺度)という規則を導き、王立建築アカデミーが同年に承認した[4]。根拠は2つの観察で、平地を歩く人の1歩は2フィート、垂直なはしごの段間は1フィート、というものである。

この式を検算してみる。平地はH=0なので、G=2フィート。はしごはG=0なので、2H=2フィート、つまりH=1フィート。両端がどちらも2フィートに合う。階段は、この2つの中間の形として位置づけられる。

現代の長さに直すと、パリ・フィートの換算に幅があり、約63〜65cmとされる。「64cm前後」は目安である。蹴上げ180mm、踏面280mmなら、280+2×180=640mmでこの目安に入る。前の章の外枠の端(蹴上げ230mm・踏面150mm)は、150+460=610mmで、目安より急側にずれる。

上るときの動きの負担として「蹴上げ1つぶんは水平2つぶん」と読みたくなるが、この式がなぜそうなるのかは資料に説明がなく、私の読みである。式は経験則として導かれたもので、体の力学から証明されたものとはいえない。1つの観察から決めた式なので、人の体格や歩き方の個人差で、ぴったり合わない人がいても不思議はない。

ここまでで、足の運びとの関係、許容差、日本の外枠、歩きやすさの目安がそろった。最後に、自分の家の階段で確かめてみる。

かいだんを はかって みよう

家の階段を測って、段のそろい方と歩きやすさを調べる

自分の階段で確かめる ── 計測と検算、原典へ

うちの かいだんで

おうちの 人に ことわって から、ものさしで けあげと ふみづらを はかって みましょう。ちかくに 人が いない ときに、てすりを もって、あんぜんに はかります。

けあげを 2ばいして、ふみづらを たします。64センチに ちかいかな? ぜんぶの だんで おなじ かず かな?

外で

えきや がっこうの かいだんは、いえの かいだんと くらべて、どうでしょう。

家の階段で

おうちの人に断ってから、物差しやメジャーで、数段ぶんの蹴上げと踏面を測ります。測るのは、周りに人がいない時間にして、手すりを持つなど、安全に気をつけましょう。

蹴上げを2倍して踏面を足し、64cmに近いか確かめます。段によって数値がどれくらいずれるかも、見比べてみてください。

外の階段で

駅や学校の階段でも、同じように測れば、家の階段との比較になります。

もっと読むなら

家の階段で数段ぶんを測ったら、段どうしの差を見比べ、いちばん大きい差が何mmか出してみてください。出典の研究は、参考情報として読めます。

計測と検算

自宅の階段で、数段の蹴上げHと踏面Gを測り、G+2Hを計算して、約640mmとの差を見る。さらに段間の差の最大値が約9.5mm(米国の許容差)に収まっているかも比べられる。測るときは、人の通らない時間を選び、手すりを持つ。

可能なら、2段以上を同じ位置で測る。測り方(段の先端どうし、など)をそろえないと、数mmの差が測定誤差に埋もれる。

原典をあたる

家で測ったあと、数段ぶんのHとGの最大と最小の差を出して、並べて見比べてみるとよい。手すりを持ち、人の通らない時間に測る条件は、上と同じである。出典の研究は、参考情報として、いずれも論文の要旨が公開されている。蹴上げの不ぞろいの研究では、「高い」段がどれだけ高かったか、実験条件の詳細を原文で確認すると、約9mmの意味が具体的に分かる。ブロンデルの式についても、原典の記述と換算の幅を比べる余地がある。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

階段の基準の数値は用語解説(二次資料)による。不ぞろいな階段の研究は研究リポジトリの要旨に基づく。ブロンデルの式は人物事典の記述による。米国の許容差は建築解説サイトの記述による。

  1. スムストック「蹴上げ」(用語解説) https://smtrc.jp/useful/glossary/detail/n/1888 (蹴上げ・踏面の用語、住宅の階段の基準)
  2. Negotiating stairs with an inconsistent riser(LJMU研究リポジトリ) https://researchonline.ljmu.ac.uk/id/eprint/13279/ (高さが不ぞろいな階段の実験)
  3. Underlying mechanisms of fall risk on stairs with inconsistent going size(Applied Ergonomics、2022) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35151119/ (奥行きが不ぞろいな階段の実験)
  4. Encyclopedia.com「Blondel, Nicolas-François」 https://encyclopedia.com/people/literature-and-arts/architecture-biographies/nicolas-francois-blondel (ブロンデルの観察と式)
  5. Stair Construction Tolerance and Dimensional Uniformity(evstudio) https://evstudio.com/stair-construction-tolerance-and-dimensional-uniformity (米国の許容差)
  6. Stairway step dimensions: Replication of a measurement system study(CDC Stacks) https://stacks.cdc.gov/view/cdc/200973 (段ごとのばらつきと測定者の差)

なおした ところ

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