鉄筋コンクリート柱のせん断補強筋比の考え方と例題

この記事の要点

RC柱のせん断補強筋比（帯筋比）はaw/bxで計算し、0.2%以上が求められる設計規準値である。

地震力の作用方向に直交する帯筋の本数と柱幅の取り方が計算のポイントで、方向を間違えると答えが変わるため注意が必要。

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鉄筋コンクリート柱のせん断補強筋比（柱断面に対するせん断補強筋量の割合）は0.2%以上とします。

なお、柱のせん断補強筋を帯筋またはフープ筋といい、せん断補強筋比を「帯筋比」ともいいます。

鉄筋コンクリート柱のせん断補強筋

上図のようにせん断補強筋（赤色の線）は、主筋に対して巻き付けるようにして1本の鉄筋を輪っか状に配置します。

ただし、せん断補強筋の本数としてはＸ方向に2本分、Ｙ方向に2本分あると考えます。

せん断補強筋比の考え方

さて、"地震時"における鉄筋コンクリート柱のせん断耐力は、主に2つの要素を足し合わせて算定します。

１つは鉄筋コンクリートの「コンクリート断面のせん断耐力」、２つめは「柱のせん断補強筋によるせん断耐力」です。

耐力の大きさは材料の強度と断面積が関係します。強度、断面積が大きいほど耐力も大きくなります（※ただし上限値あり）。

なお、長期時の設計では、鉄筋コンクリート柱のせん断耐力は、コンクリート断面のせん断耐力のみを考慮し、せん断補強筋の効果は考えません。

よって、鉄筋コンクリート柱のせん断耐力を大きくしたければ

・コンクリート断面またはコンクリート強度を大きくする

・せん断補強筋を多く配置する、または、大きな径のせん断補強筋（断面積の大きな）を配置する、せん断補強筋の強度を上げる

等が必要です。コンクリート断面に対してせん断補強筋をどの程度、配置するかは「せん断補強筋のピッチ（間隔）」および「せん断補強筋の断面積」が重要です。

考え方は単純で、10cm2の鉄筋を1本配置するのと、5cm2の鉄筋を2本配置するのでは、構造的な意味は同じです。

たとえるなら、小さいシュークリーム2個食べるのと、大きいシュークリーム1個食べるのでは、結局同じくらいの量を食べたのと似た話です。

上記の通り、せん断補強筋の間隔、断面積の変数は結局のところ「構造的には同じ意味」ですから、1つの変数としてひとまとめにした値が「せん断補強筋比」です。

よって、せん断補強筋比の大小をみれば「コンクリート断面に対して、どのくらいせん断補強筋が入っているか」判断できます。さて、せん断補強筋比ρwは下式で算定します。

awはせん断補強筋の断面積、bは柱幅、xはせん断補強筋の間隔（ピッチ）です。

せん断補強筋比を求める例題

鉄筋コンクリート柱のせん断補強筋

計算式は単純ですが、地震力の作用方向により何本分のせん断補強筋が効く（地震力に抵抗する）かは、

慣れないと難しいでしょう。実際、せん断補強筋比を算定する問題は建築士試験でも頻出しています。

そこで、せん断補強筋比の算定に慣れるために、建築士試験の過去問を例題として考えましょう。

例題はH27年二級建築士の構造の問題で出題されたものです。この問題は、柱のせん断補強筋比を求める問題です。

問題文に、地震力は図に示す方向とすると書いてあるのは、「この方向についての補強筋比を求めよ」と言っているのです。

鉄筋コンクリート柱のせん断補強筋

上図をみてください。柱の主筋は鉛直方向に６本配置されており、柱断面をみると主筋を巻き付けるようなせん断補強筋と、真ん中に1本のせん断補強筋が配置されています。

地震力の方向をみると、右側に作用しています。この時、抵抗するせん断補強筋は上下（Ｘ方向）の２か所分です。

地震力の方向をX方向とするなら、X方向に並んでいる補強筋を数えればよいのです。

なお、仮に地震力がＹ方向に作用していれば、地震力に抵抗するせん断補強筋はＹ方向に並ぶ鉄筋なので「３本」あります。

さらに、柱の幅は地震力方向に対して「直交する方向の柱の長さ」とします。よって、本問題の場合、柱の幅は「b」です。

以上より、せん断補強筋比の計算式は

せん断補強筋比2

となり、つまり、１が正解です。

混同しやすい用語

せん断補強筋比（帯筋比）

コンクリート断面に対するせん断補強筋量の割合（aw/bx）で、0.2%以上が必要。

主筋比が軸力・曲げに抵抗する縦筋の比率を表すのに対して、せん断補強筋比は水平せん断力に抵抗する横筋（帯筋）の比率を表す点が異なる。

主筋比

柱断面に対する主筋（縦筋）の断面積の割合で、柱の軸力・曲げ耐力に寄与する。

せん断補強筋比が横方向の耐力に関わるのに対して、主筋比は軸方向・曲げ方向の耐力に関わり、両者の役割は明確に異なる。

試験での問われ方｜管理人の一言

二級建築士試験ではせん断補強筋比をaw/bxで計算させる問題が頻出し、地震力方向に応じた鉄筋本数の数え方が得点の分かれ目になる。（二級建築士頻出：せん断補強筋比pw=aw/(b×x)の計算と地震力方向に応じた鉄筋本数の選別が繰り返し出題）

地震力方向と帯筋の効く方向の関係（直交する方向の鉄筋が抵抗する）を図で確認してから計算するクセをつけておくとよい。

地震力方向	有効な補強筋	計算式	最低基準
X方向	X方向配筋の帯筋（地震力と平行）	pw＝aw／(b×x)	0.2%以上
Y方向	Y方向配筋の帯筋（地震力と平行）	pw＝aw／(b×y)	0.2%以上

まとめ

今回は、鉄筋コンクリート柱のせん断補強筋比の考え方と例題について説明しました。

せん断補強筋比の計算式は「aw/bx」です。計算式自体は単純ですが、鉄筋の断面積、間隔、柱幅の意味を実際の問題を解くことで正確に理解しましょう。

帯筋、帯筋比の詳細は下記が参考になります。

帯筋とは？１分でわかる帯筋の意味、読み方、役割、間隔、帯筋比との関係

帯筋比とは？1分でわかる意味と規準、計算、0.2、副帯筋との関係

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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。

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この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。

2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営（16年以上）。

著書「わかる構造力学」「わかる構造力学（改訂版）」（工学社）。

わかる構造力学わかる構造力学（改訂版）

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