鉛直上向き・鉛直下向きとは？意味・読み方・垂直抗力との関係

この記事の要点

鉛直上向き（えんちょくうえむき）とは、重力と反対方向（上向き）のことです。

重力の作用する方向を「鉛直下向き」といいます。

この記事では、鉛直上向き・鉛直下向きとは何か、垂直抗力とどう関係するのかを整理します。

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鉛直上向き（えんちょくうえむき）とは、重力と反対方向（上向き）のことです。

重力の作用する方向を「鉛直下向き（えんちょくしたむき）」といいます。

鉛直上向き・下向きを合わせて、単に「鉛直方向」ともいいます。

今回は鉛直上向きの意味、読み方、鉛直下向きとの違い、垂直抗力、張力との関係について説明します。

鉛直、鉛直下向きの詳細は下記が参考になります。

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鉛直上向きとは？鉛直下向きとの違い

鉛直上向き（えんちょくうえむき）とは、重力と反対方向（上向き）のことです。下図の方向が鉛直上向きです。

鉛直上向き

また、重力の作用する方向を「鉛直下向き（えんちょくしたむき）」といいます。なお、鉛直とは糸の先に重りをたらしたときの「糸の方向」です。

鉛直上向き・下向きを合わせて「鉛直方向（えんちょくほうこう）」ともいいます。鉛直下向き、鉛直の意味は下記が参考になります。

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鉛直上向きの読み方

鉛直上向きは「えんちょくうえむき」と読みます。関係用語の読み方を下記に示します。

・鉛直下向き　⇒　えんちょくしたむき

・鉛直　⇒　えんちょく

・垂直　⇒　すいちょく

・水平　⇒　すいへい

鉛直と垂直の詳細は下記が参考になります。

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鉛直上向きと垂直抗力、張力との関係

下図をみてください。床の上に物が置いてあります。物には質量があるため、重力による力が床に作用します。簡単に言うと、物が床を押します。

一方で、床から物に対して「反対向きに物の重さと同じ力」が作用します。これを垂直抗力（すいちょくこうりょく）といいます。

つまり、物が床を押す一方で、床が物を押し返しているのです。物が床の上で静止しているとき、重力と垂直抗力は「釣り合っている」といいます。

鉛直上向きと垂直抗力

上図の垂直抗力の矢印をみてください。上方向に力が作用していますね。床面が水平のとき、その垂直方向は「鉛直上向き」になります。

ただし、下図のように床面が斜めになると垂直抗力は「鉛直上向きで無い」ので注意しましょう。

垂直抗力と斜め方向

また、下図のように天井から糸をつるして先端に重りを付けます。このとき、重りに作用する力に対して、糸には「鉛直上向きの張力、鉛直下向きの張力」が生じます。

鉛直上向きと張力

混同しやすい用語

鉛直上向き

重力と反対方向（上方向）のことです。

垂直抗力や張力など、重力に抗する力の向きとして表されます。

垂直抗力

床などの面が物体を押し返す力です。

水平床の場合は鉛直上向きになりますが、斜め面では鉛直上向きではなくなります。

鉛直と垂直

「鉛直」は重力方向を指す用語、「垂直」は面や線に対して直角という意味です。

水平床に対して垂直な方向が鉛直になります。

鉛直上向きを整理した表を示します。

項目	内容	備考
鉛直上向き	重力と反対方向（上向き）	垂直抗力・張力の方向
垂直抗力	床が物体を押し返す力	水平床では鉛直上向き
鉛直下向き	重力の作用する方向	鉛直上向きと逆方向

鉛直荷重と上向き反力の計算例

建築構造では鉛直下向きを正（＋）とする符号規則が多く使われます。

固定荷重や積載荷重は鉛直下向きに作用し、支点反力は鉛直上向きに生じます。

単純梁の両端で等しい反力が生じる場合、各支点の反力はR＝wL/2（w：等分布荷重、L：スパン）で鉛直上向きです。

風荷重や地震力は水平方向に作用しますが、転倒検討では鉛直上向きの揚力（アップリフト）も検討します。

屋根面への負風圧は鉛直上向きに作用し、アンカーボルトが引張を受けます。

柱脚の引抜き力が固定荷重を超えないか確認しておきましょう。

まとめ

今回は鉛直上向きについて説明しました。鉛直上向きとは、重力と反対方向のことです。重力の作用する向きを「鉛直下向き」といいます。似た用語に「垂直」があります。鉛直と垂直の違いは必ず理解しましょう。下記が参考になります。

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理解度チェック

「鉛直上向き」とは？

重力と反対方向（上向き）のことです。

「鉛直下向き」とは？

重力の作用する方向（下向き）のことです。

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）。

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