そもそも構造計算ってなに?!構造計算の基本

そもそも構造計算ってなに?!構造計算の基本

部材に加わる力より、その部材がもつ耐力の方が大きければ、その部材は壊れないから安全であると言える

このように建物に加わる荷重に対する建物の安全性を計算によって確認することが構造計算であり、建築基準法において計算方法が定められている 。

建築基準法における構造計算の目的と概要

【目的】建物という財産を守る 令・第 82 条各号

建物が建っている間に何回か遭遇しそうな、数十年に 1 度起きるような地震に対しては、ひびが入るなど多少の被害は受けるにしても、直して住み続けられる程度の壊れ方で収まる。

【想定地震の程度】 震度5弱  80~100 ガル

【建物の状態】 建物に水平力が加わると、建物は変形し、水平力が増えるにしたがって、変形も比例して増えるが、水平力がなくなると元に戻る。(この範囲を「弾性域(弾性範囲)」と呼ぶ。

【構成部材の状態】 部材は全て許容応力度内にあり大きなひび割れは起こらない。

【構造設計の呼称】 一次設計(弾性設計)

【構造計算】 許容応力度計算

内容:部材の応力度を許容応力度内に抑えるための計算。

目標:構造耐力上主要な部分の地震時の応力度が許容応力度を超え ないことを確認する。


【目的】人命を守る 令・第 82 条の 2 4 、 6

建物が建っている間に遭遇するかどうか分からないような、極めて稀に(数百年に 1 度)起きるような大地震に対しては、建物は使えなくなる程度に壊れたとしても、逃げる間もない ような急な壊れ方をしない。

【想定地震の程度】 震度6 300~400 ガル

【建物の状態】 水平力がかかったときに、「元に戻れる限界」(弾性限界力)を超えると、建物はもとの状態に戻ることができなくなり、さらにかかる力が増加すれば骨組みは壊れ始める。(この状態を「塑性域(塑性範囲)」と呼ぶ。)

【構成部材の状態】 塑性化する部材も出るが、粘りにより地震エネルギーを吸収し倒壊は起こらない。

【構造設計の呼称】  二次設計(弾塑性設計)

【構造計算】  許容応力度等計算・保有水平耐力計算

内容:部材が降伏しても建築物全体としては倒壊しないために必要な強度と粘りをもたせるための計算。

目標:層間変形角、剛性率、偏心率、保有水平耐力計算を行い、基準を満たすことを確認する。

一次設計と二次設計の考え方

建築基準法では、頻度の高い(数十年に一度出会うような)中地震に対しては、建築物に損傷が出ないように設計するように義務づけられています。

建築物に横からの力(水平力)が加わると、建築物は変形し、水平力が増えるにしたがって変形も比例して増えますが、水平力がなくなると元に戻る(弾性)ように設計するわけです。

この[元に戻れる]限界までの計算を「許容応力度計算」といいます

許容応力度計算だけでチェックすればよいものを一次設計(弾性設計)と呼んでいます。

一方、水平力と呼ばれる横からの力が建物にかかった時に「元に戻れる限界」(弾性限界)を超えると、建築物は元の状態に戻ることができなくなり、さらにかかる力が増加すれば骨組は壊れ始めることになります。

この状態を塑性状態と呼び、極めて稀にしか起こらない(数百年に一度程度)大地震に対しては、建築物の一部が損壊することはやむを得ないけれども、倒壊しないように設計することが義務づけられています。

このような設計を二次設計(弾塑性設計:保有水平耐力計算)と呼びます。

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