建築士試験の知識でマスターする木造構造計算1 地震力

第１回　地震力（このページ）
第２回　地震用の重量Wiの算出
第３回　層せん断力係数を求め地震力を出してみよう
第４回　地震力から必要壁量を出して建物が安全か確認しよう
第５回　風圧力から必要壁量を出して建物が安全か確認しよう　見つけ面積編
第６回　風圧力から必要壁量を出して建物が安全か確認しよう　計算編
第７回　風圧力から必要壁量を出して建物が安全か確認しよう　検討編

まずは地震力のお話

　木造2階建て程度を構造計算するのは無意味！と考える方が一定数いるのはわかります。木造2階建て程度だったら安全性は問題ないのでは？と私でも思うことがあります。では数字で出してみて・・・と言われたとき、どうすればいいのでしょうか？壁量計算のように必要な壁量が出てしまえば簡単なのに？と思いませんか？

　実は、構造計算の壁量も壁量計算の延長上にあります（というより構造計算を簡略化したものが壁量計算）。その必要な壁量を計算する元となるものが地震力です（見つけ面積が大きい場合は風圧力の場合もあります）。地震力が出れば（あくまで耐力壁だけの話ですが）必要壁量が出ます。では、地震力を出すには？というところから始めたいと思います。

　その前に、建物のどこに地震力がかかるか？を知っておく必要があります。といっても地震って横揺れもあれば縦揺れもあります。それ全部に対応するのは無理ですよね？そこで一定のルールを定めています。

・地震力は各階床（１階床は無視。一番上は木造では最高軒高面）に作用する
・上階の床に加わった地震力は下階の壁で負担する（つまり倒壊しないようにする）。
・地震力が伝わるために、床は剛である必要性がある（そのために火打ちや構造用合板の床が必要）。

では伝わる地震力を出すにはどうすれば良いでしょうか？答えは、

・Qi=Wi×Ci

です。2級建築士試験で出てくる重要な公式です。Wiはi階より上の重量、Ciはi階に作用する地震層せん断力です。ああ、難しい！！！と感じないでください。つまり地震力は、各階の床に伝わり、それを計算するのに必要なのは、重量と地震層せん断力だけなのです！！

重量は、各階に使っている材料などで固定荷重を計算し、各階床にかかるだろうと仮定した積載荷重（地震力用）を足し算します。これは、面倒ですけど理屈上、誰でも出来そうですよね。ただの足し算とかけ算で出来そうですから。

では、もう一つの地震層せん断力が問題です。こちらも2級建築士試験で重要な公式として出てきますね？

・Ci=Z・Rt・Ai・C0

です。建築士試験を通り抜けた人は必ず知っている公式ですが、どう使うかはわかりにくいものです。しかし実態は簡単です。少なくともExcelがあれば、瞬殺です。

Z（地震地域係数）

　これは、日本各地の地震動の強さに応じ4種類に区分し定めたものです。東京だったら1.0とか場所によって決まっています。なのでただ住所より調べればいいだけです。東京で設計している限り1なので楽に暗記できますね？

Rt（振動特性係数）

建築物の設計用一次固有周期と地盤の種類によって決まります。値は1以下です。軟弱地盤、普通地盤、硬質地盤で決まります。

Ai（地震層せん断力係数の高さ方向による分布係数）

俗にいうAi分布です。高さによって揺れが変わってくるので補正するための物です。一階は1．0です。上階ほど値が大きくなります。

C0（標準せん断力係数）

地震の規模により決まる係数で0.2以上です。地震力を調整するので、例えば耐震等級2なら0.25、耐震等級3なら0.3です。耐震等級は地震力にそれぞれ１．２５倍、１．５倍するわけなので、ここで調整します。通常の木造の構造計算ならこれ以上考える必要はありません。

 はい。ここまではテキスト通り。しかもテキストより長く（汗）書いてしまいました。次回は実際に手を動かしてやってみましょう。

今回で覚える事

・構造計算の地震力は各階床にかかる
・地震力は２級建築士テキストに書かれているとおり
・地震力を出すために，建物の重さを算出する必要がある

次回の記事はこちら（第2回）

構造力学を初めから学んでみたい方には、
木構造のための構造力学をどうぞ。

木構造のための構造力学　第１回　計算書を読んでみよう